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吸气肌训练对脑卒中后偏瘫患者吸气肌功能及心肺适能的影响心脏康复网—心脏康复领域专业学术平台

来源：泰然健康网时间：2024年11月25日 04:44

脑卒中严重危害人类健康的常见疾病。中老年人是脑卒中的高发人群，随着我国老龄化社会的到来，其发病率预期仍会呈明显上升趋势。偏瘫（hemiplegia）作为脑卒中后最为常见的功能障碍，不仅严重限制患者肢体活动能力，也会导致呼吸肌群功能减退，出现呼吸肌萎缩，呼吸活动耗能增加等，引起患者心肺适能（cardiopulmonary fitness）显著下降。此外，患者因长期卧床、制动或活动显著减少，会进一步加重上述不利影响和心肺疾病患病风险，严重影响患者预后和生存质量。

呼吸肌由吸气肌和呼气肌组成，吸气肌主要包括膈肌和肋间外肌，吸气的直接驱动力是吸气肌的主动收缩，而平静状态下呼气属于肺内外气压差驱动下的被动过程，呼气肌无需主动收缩，因此，良好的吸气肌功能对于维持良好呼吸功能更有意义。吸气肌功能减退引起的呼吸耗能增加会导致吸气肌血液“窃流现象”，从而增加心肺负荷。“吸气肌代谢反射”会加速肌肉疲劳，迫使运动减缓或停止，防止呼吸疲劳导致的严重后果。因此，通过吸气肌训练（inspiratory muscle training, IMT）提高患者吸气肌功能，对于改善心肺适能，增强运动能力具有重要意义。然而，对IMT在脑卒中后偏瘫患者康复治疗中应用效果的研究仍较少，既往尚缺乏利用6分钟步行试验同步代谢气体分析来观察IMT对患者心肺适能影响的研究。因此，本研究从这一角度观察IMT对脑卒中后偏瘫患者的作用，分析其有效性，为IMT在临床上得到更好的应用提供依据。

1 对象与方法

1.1 一般资料

本研究为前瞻性随机对照试验（randomized controlled trial, RCT），在2021年1月至2023年1月到南京医科大学附属江宁医院康复医学科就诊的患者中依下述标准纳入58例脑卒中后偏瘫患者，采用随机数字表法以1︰1比例将患者随机分为IMT组和对照组，每组各29例。

纳入标准：①符合1995年全国第四届脑血管病学术会议通过的脑卒中诊断标准，并经头颅CT或磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）影像检查确诊为脑卒中；②年龄40~70岁；③病情稳定、病程≤6个月；④伴有偏瘫；⑤Brunstrom下肢运动功能评价3~5级；⑥患侧下肢粗大运动肌群肌张力改良Ashworth分级<3级；⑦Holden步行功能分级Ⅱ~Ⅴ级；⑤简易精神状态检查量表（Mini-mental State Examination, MMSE）评分≥23分；⑥House-Brackmann面瘫分级<Ш级；⑦签署知情同意书。

排除标准：①病情不稳定者；②患有急性冠状动脉综合征、重度心力衰竭（NYHA心功能分级Ⅳ级或左心室射血分数<40%）、病态窦房结综合征、器质性心脏瓣膜病、心肌病、预激综合征等；③严重心律失常者（如室性心动过速、室上性心动过速、Ⅱ度以上房室传导阻滞等）；④未控制的严重糖尿病、高血压（收缩压≥180mmHg或舒张压≥100mmHg，1mmHg=0.133kPa）或训练及评估中因血压过度升高（收缩压≥220mmHg或舒张压≥120mmHg）而被迫终止运动者；⑤全身严重器质性疾病或电解质紊乱；⑥服用影响心率的药物且评估期间不能停用者；⑦严重认知、精神或言语障碍，无法理解和配合者；⑧存在其他禁忌，或无法完成训练或评估；⑨不同意参与研究者。

退出标准：①不能保证治疗依从性；②病情变化必须终止参与试验；③研究期间接受了其他治疗并可能对研究结果有显著影响，如下肢肉毒毒素治疗等；④受试者要求退出。

所有参与本研究的患者均签署知情同意书，该研究经南京医科大学附属江宁医院伦理委员会审核并通过（审查号：2020-03-060-K01），研究全过程符合赫尔辛基宣言标准。

1.2 研究方法

两组患者均接受12周健康指导和常规偏瘫康复治疗，IMT组在此基础上给予IMT，具体方法如下：

1.2.1 健康指导

主要内容包括：①健康教育，含脑卒中及危险因素简介、不良生活方式纠正（如戒烟、戒酒等）、临床及康复治疗患者注意事项等；②营养指导，包括体重控制、低盐低脂饮食、合理营养搭配等；③日常生活及安全指导，包括体位管理、跌倒和误吸的预防、安全活动方式及运动量等；④心理疏导，包括给予受试者必要的心理支持，必要时召集家属进行宣教、指导受试者避免及疏缓负面情绪、避免情绪不稳定等。

1.2.2 常规偏瘫康复治疗

依据《中国脑卒中康复治疗指南》对受试者给予个体化康复治疗，主要包括：①物理治疗：采用各种神经肌肉促进技术、牵伸治疗、肌力训练、平衡训练及步态训练等，促进患者偏瘫侧肢体运动功能恢复，每次治疗40min，2次/天，每周治疗6天；②有氧训练：采用中低强度有氧训练，以6分钟步行试验（6-minute walk test, 6MWT）测试结果为基准，个体化制订运动处方，运动形式包括踏车运动、运动平板或四肢联动等，起始运动强度依据受试者静息心率（resting heart rate, HRrest）和6MWT中测得的峰值心率（peak heart rate, HRpeak）为基础设定，所要求达到的靶心率=（HRpeak-HRrest）×靶强度+HRrest，设定靶强度40%~60%之间，训练起始可从40%强度开始，每2周依据患者运动中心率变化水平及主观劳累度评分进行调整，每次原则上以5%的强度递增，循序渐进，每次达到靶心率的运动时间可从20min起始，并于2周内增加至40min，运动前后各含5~10分钟热身及放松时间，运动频度3次/周，原则上两次间隔不超过72小时；③其他必要的治疗：物理因子治疗、作业治疗及吞咽治疗等，依个体病情选择使用。

1.2.3 IMT

采用训练器对受试者进行IMT，训练开始前先测定患者口腔最大吸气压（maximal inspiration pressure, MIP），初始强度采用30%MIP，循序渐进逐步调整至60%MIP；训练时患者于舒适前倾坐位，角度约10°~15°，先以腹式呼吸调整呼吸，待呼吸平稳后，设置吸气阻力强度后开始训练；训练中，先采用鼻夹夹闭鼻道防止出现经鼻吸气，再要求患者用吸气滤嘴经嘴吸气，吸气时快速用力吸至最大肺活量，然后拿开滤嘴缓慢吐气6s，连续完成10次吸气为1组，每次训练3组，组间可短暂休息1~2min，1次/天训练，每周训练6天，每周训练开始前重测MIP，并依结果调整本周阻力强度。

1.2.4 观察指标

试验开始前先获取受试者基线一般资料，并分别于12周干预前后，对受试者进行吸气肌肌力测试、6分钟步行试验及同步代谢气体分析，以评估和比较受试者吸气肌功能和心肺适能变化。

1.2.4.1 基线一般资料

受试者基线一般资料包括：性别、年龄、身高、体重、体重指数（body mass index, BMI）、病程、共病、吸烟史、Brunstrom分期、Holden步行能力分级、辅助步行方式、MMSE评分。

1.2.4.2 吸气肌功能指标

采用呼吸训练测试系统进行评测。测试前由呼吸治疗师先教会患者膈式呼吸，嘱患者测试中尽量采用膈肌进行吸气；测试中，受试者坐位，用鼻夹夹闭鼻道，并将吸嘴置于患者口中，嘱患者用嘴包裹紧吸嘴防止漏气，引导患者吸气前缓慢呼气至最大程度，然后快速用力吸气，每完成一次吸气休息30s，如此按程序提示反复吸气30次完成测试，过程约10~15min；记录受试者MIP，并计算吸气肌肌力指数，方法：实际肌力/预计肌力×100%，百分比越高表示患者吸气肌肌力越好。

1.2.4.3心肺适能指标

依照2002年美国胸科学会（American Thoracic Society）的6MWT指南，设置试验场地、进行试验准备、执行试验和进行医疗监护。场地取地面平整、采光和通风良好的走廊，长度30m，并设置起点和折返标记，测试过程中依患者步行功能状态分别采取以下步行辅助：①仅监护及言语指导；②持手杖或助行器；③间断或连续搀扶。同时，采用意大利Cosmed公司产K4b2无线遥测气体分析仪动态采集患者呼吸气体代谢参数，该仪器采用电化学法原理，对呼吸气体的氧和二氧化碳分析精确度分别为0.02%和0.01%，经双向数字涡轮式流量传感器测量气体容量，每次测试前均与标准气体校正环境空气并作容量定标。试验开始前，先嘱受试者在起点处休息5~10min，期间测量心率、血压、血糖、血氧饱和度等，告知试验要求和注意事项，检查患者着装是否合适，并佩戴可穿戴设备（遥测心电设备、指脉氧及K4b2无线遥测气体分析仪），待各项准备工作完毕，确认数据接收正常后开始试验。试验过程中由一名治疗师跟随保护，每隔1min对患者使用鼓励性短语并提示剩余进度，如“您走得很好，还剩5分钟”等，当计时结束时，由治疗师发出提示“时间到”，并在地面标记出终点，但嘱受试者勿突然停止，可放慢速度继续向前走一段。试验结束，记录患者步行距离（6MWD），计算干预前后6WMD结果的差值（the difference value between baseline and post-intervention 6MWD, 6MWDd-value），并将K4b2无线遥测气体分析仪动态采集到的呼吸气体代谢参数导入电脑，由系统所带的专门软件分析获得峰值通气量（peak ventilation, VEpeak）和峰值摄氧量（peak oxygen uptake, VO2peak）。6WMD、VEpeak、VO2peak值越大表示患者心肺适能越好。

1.3 盲法及质量控制

本研究中受试者知道自己所接受的是何种治疗，但不知道自己的分组情况；治疗及评估人员不被告知受试者的分组情况；数据统计人员知道受试者的分组，但不被告知具体干预措施。所有的治疗都由受过专业培训，工作5年及以上的物理治疗师和呼吸治疗师完成；吸气肌功能评估和6MWT分别各由一名副高职称人员完成。

1.4 统计学分析

数据统计分析使用SPSS 22.0软件。采用Shapiro-Wilk检验对数据是否符合正态分布进行检验，计量资料符合正态分布的采用均数±标准差描述，组内比较采用配对样本t检验，组间比较采用独立样本t检验；不符合正态分布的采用中位数和四分位间距描述，组间比较采用Mann-Whitnry U 检验，组内比较采用Wilcoxon秩和检验；6MWD与VO2peak和VEpeak的相关性分析采用皮尔森相关分析（Pearson correlation analysis）和多元线性逐步回归分析（Multiple linear stepwise regression analysis）；计数资料采用“率”描述，组间差异性比较采用卡方检验，设定P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 受试者入组及基线一般资料

研究期间，共纳入64名符合标准的患者，但IMT组和对照组因转院等原因各退出3人，最终58名受试者成功完成试验，IMT组和对照组各29例。两组受试者各项基线一般资料经比较，差异不具有统计学意义（P>0.05），具有可比性。见表1。

2.2 两组受试者吸气肌功能结果比较

基线水平下两组受试者MIP和吸气肌肌力指数差异无统计学意义（P>0.05）。干预后两组受试者MIP和吸气肌肌力指数均高于基线水平，差异具有统计学意义（P<0.01）；组间比较，IMT组MIP和吸气肌肌力指数均高于对照组，差异具有统计学意义（P<0.05）。见表2。

2.3 两组患者心肺适能指标结果比较

2.3.1 两组患者6MWD结果比较

基线水平下两组受试者6MWD差异无统计学意义（P>0.05），干预后两组受试者6MWD均高于基线水平

（P<0.05）。干预后，两组6MWD差异无统计学意义（P>0.05），而IMT组6MWDd-value高于对照组，差异具有统计学意义（P<0.05）。见表3。

2.3.2 两组患者峰值摄氧量和峰值通气量结果比较

基线水平下两组受试者VO2peak和VEpeak差异无统计学意义（P>0.05），干预后两组受试者VO2peak和VEpeak均高于基线水平，差异具有统计学意义（P<0.01）。干预后，IMT组VO2peak和VEpeak均高于对照组，差异具有统计学意义（P<0.05）。见表4。

2.4 6MWD与VO2peak和VEpeak的相关性

控制了分组、性别、年龄、身高、体重和步行方式影响后的相关性分析显示，干预后所有患者的6MWD与VO2peak和VEpeak分别呈正相关（P<0.05），而6MWDd-value与6MWD、VO2peak和VEpeak相关均不显著（P>0.05）。见表5。

设6MWD、分组、年龄、性别、身高、体重和辅助步行方式为自变量，分别以VO2peak和VEpeak为因变量，建立多元线性回归模型，经逐步回归分析，结果显示，仅6MWD和分组与VO2peak和VEpeak回归显著，具有统计学意义（P<0.05）。见表6。

3 讨论

心肺适能指循环及呼吸系统向骨骼肌提供氧气，用于生成能量，以进行运动的能力，反映了有氧运动能力和循环及呼吸系统有效向全身供氧的能力，是衡量体适能及整体健康水平的关键指标之一。美国心脏协会（American Heart Association）建议将心肺适能作为“生命体征”。低水平心肺适能也是心血管疾病和全因死亡率的强预测因子。偏瘫患者普遍出现心肺适能显著降低。尽管众多研究表明，有氧运动可以提高心肺适能，且运动强度的高低与效果呈正相关，但偏瘫患者受神经控制功能受损的影响，表现出多种运动障碍，因此在有氧运动的运动形式、强度及时间的选择上受限较大，常难以耐受较高强度和长时间的训练，可能使有氧训练的效果受限。呼吸功能的改善有助于心肺适能的提高，因此，偏瘫患者在接受有氧训练的基础上联合呼吸训练，可能有益于改善患者心肺适能。既往研究显示，IMT可以提高吸气肌功能，改善呼吸功能及降低呼吸氧耗。本研究结果显示，患者接受IMT后，吸气肌功能较对照组显著提升，这与既往研究结果相似。本研究结果还显示，干预后IMT组患者的6MWDd-value、VO2peak和VEpeak显著高于对照组，提示偏瘫患者在接受含有氧训练的常规康复训练的同时接受IMT可以更好地改善心肺适能。IMT组干预后的6MWD值较对照组差异无统计学意义，可能是因为6MWT的结果受步行速度的直接影响，而患者因偏瘫肢体运动障碍，存在步态、平衡及协调等多方面的障碍，使得在6MWT中难以达到更高的步行速度，导致测试结果出现“天花板”效应。

另外，考虑到患者基线水平时步行功能的恢复情况受病程、运动功能变化等多方面因素影响较大，对6分钟步行试验结果的潜在影响可能更大，对相关性检验的影响不确定性可能更高，而12周干预后，患者步行功能大致已恢复至相对稳定阶段，对相关性检验的影响可能较基线低，因此选用了干预后数据进行相关性分析。结果显示，6MWD与同步测得的VO2peak和VEpeak呈正相关；多元逐步回归分析结果显示，6MWD和IMT均与VO2peak和VEpeak回归显著，均能正向预测VO2peak和VEpeak的变化，且效应不受患者性别、年龄、体重、身高及测试中辅助步行方式的显著影响。

IMT改善脑卒中后偏瘫患者心肺适能的可能机制是：①吸气肌功能的提高改善了肺通气功能，使运动中呼吸系统可以更好地为机体提供氧气，进而提高有氧运动能力。本研究结果也提示，接受IMT的患者肺通气量得到了更好的改善；②既往研究表明，IMT可以提高呼吸效率，降低呼吸能耗，进而使可用于外周骨骼肌的供能储备提高，增强患者对运动强度和时间的耐受；③缓解“冠脉窃流”现象，使运动中呼吸系统带来的循环系统负荷降低，有利于循环系统更好地为骨骼肌输送氧气，减少骨骼肌疲劳；④吸气肌功能的提高能降低运动中呼吸肌疲劳的发生，延缓因“吸气肌代谢反射”所致的运动疲劳过早发生；⑤膈肌既是主要的吸气肌，又是重要的核心稳定肌，其收缩和舒张产生的腹腔压力变化对机体维持平衡有重要意义，膈肌功能的改善能够提高患者的平衡能力，使患者步态更为有效和节能，在步行中达到更高的速度。此外，有研究报道，IMT能改善偏瘫患者的下肢运动功能，进而使患者步行功能提高，这也是可能的机制之一。

本研究的局限性主要包括：未能进行更长时间的随访，观察治疗效应的延续情况；未能结合超声等影像学手段评估吸气肌功能改善。此外，因受试者偏瘫肢体运动障碍导致的协调及平衡等功能障碍，难以保证所有受试者均能完成常规方式心肺运动试验（cardio⁃pulmonary exercise test, CPET），所以本研究中未采用CPET评估心肺适能。有研究显示，采用健肢单侧手摇车或四肢联动运动方式也可用于CPET，因此，在将来设备条件允许的情况下，可以采用针对偏瘫患者改良的CPET进一步深入研究IMT对心肺适能的改善效果。本研究结果虽提示了6分钟步行距离与同步测得的峰值摄氧量和峰值通气量可能相关，但在将来还需根据脑卒中患者的步行特点及影响因素设计更全面的相关性研究以进一步分析。

4 结论

吸气肌训练可以提高脑卒中后偏瘫患者的吸气肌功能和心肺适能，可以与常规卒中康复治疗联合使用。6分钟步行试验可能适用于间接评估脑卒中患者摄氧量的改善。

参考文献：略

作者：胡树罡[1] 朱二秋[2] 龚雪[1] 笪儒娴[1] 马婷婷[1]

单位：南京医科大学附属江宁医院康复医学科[1]

南京市东山医院康复医学科[2]

来源：中国运动医学杂志2024年9月第43卷第9期

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