四肢聯(lián)動(dòng)在脊髓損傷患者心肺功能評(píng)估中的可行性研究

張秋陽(yáng)，錢貞，李瑾，王濟(jì)紅，陳偉

脊髓損傷是由各種原因引起脊髓結(jié)構(gòu)、功能損傷而導(dǎo)致?lián)p傷水平以下脊髓神經(jīng)功能（包括運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)、括約肌及自主神經(jīng)功能）障礙［1］，患者病情復(fù)雜且預(yù)后較差，常會(huì)導(dǎo)致終身殘疾甚至危及患者生命安全［2-3］。近年來(lái)隨著交通業(yè)及工業(yè)發(fā)展，我國(guó)脊髓損傷發(fā)病率呈現(xiàn)逐年升高趨勢(shì)，但臨床尚缺乏行之有效的治療方法。SEZER等［4］研究表明，脊髓損傷患者因久坐不動(dòng)而易發(fā)生冠心病、高血壓、糖尿病等并發(fā)癥，而加強(qiáng)心肺功能對(duì)提高脊髓損傷患者生存質(zhì)量及降低并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)具有重要作用。心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)（cardiopulmonary exercise testing，CPET）是綜合評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下心肺等器官整體功能和儲(chǔ)備能力的主要檢查方式，目前國(guó)外主要使用曲柄測(cè)力計(jì)、臥式四肢訓(xùn)練器及站姿行走器等［5-6］行CPET以評(píng)估脊髓損傷患者心肺功能，而我國(guó)僅有脊髓損傷截癱患者使用上肢功率車進(jìn)行CPET的研究報(bào)道［7］。本研究首次使用四肢聯(lián)動(dòng)進(jìn)行CPET以評(píng)估脊髓損傷患者心肺功能，并探討其在脊髓損傷患者心肺功能評(píng)估中的可行性，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取徐州市中心醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科2016—2018年收治的脊髓損傷患者30例，均符合《脊髓損傷神經(jīng)學(xué)分類國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（2011年修訂）》［8］中的脊髓損傷診斷標(biāo)準(zhǔn)。所有患者中男21例，女9例；年齡18～64歲，平均年齡（49.2±12.3）歲；體質(zhì)量49.3～80.1 kg，平均體質(zhì)量（62.1±10.4）kg；病程3個(gè)月～2年，平均病程（1.0±0.6）年。本研究經(jīng)徐州市中心醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)，所有患者知情并簽署知情同意書(shū)。

1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

1.2.1 納入標(biāo)準(zhǔn) （1）神經(jīng)損傷平面在T10以下，美國(guó)脊髓損傷協(xié)會(huì)（ASIA）損傷分級(jí)為A級(jí)或B級(jí)；（2）坐位平衡Ⅱ級(jí)或以上，上肢肌力正常，可耐受CPET；（3）脊柱穩(wěn)定性良好，雙下肢肌群改良Ashworth量表分級(jí)≤2級(jí)，雙下肢髖、膝、踝關(guān)節(jié)被動(dòng)關(guān)節(jié)活動(dòng)度（ROM）正常；（4）生命體征穩(wěn)定，無(wú)自主神經(jīng)過(guò)反射狀況，且近7 d內(nèi)可以正常體力活動(dòng)。

1.2.2 排除標(biāo)準(zhǔn) （1）血壓不穩(wěn)定、心功能不全者；（2）合并嚴(yán)重心血管疾病者；（3）服用β-受體阻滯劑等影響心率的藥物者；（4）伴有顱腦創(chuàng)傷者；（5）出現(xiàn)發(fā)熱、感染、褥瘡等并發(fā)癥者；（6）合并膀胱感染、腎結(jié)石、糖尿病、癥狀性低血壓及有反復(fù)發(fā)作的自主神經(jīng)異常反射病史者；（7）伴有嚴(yán)重認(rèn)知障礙、抑郁等不能配合四肢聯(lián)動(dòng)及上肢功率車運(yùn)動(dòng)者。

1.3 方法 所有患者使用四肢聯(lián)動(dòng)、上肢功率車行CPET，試驗(yàn)前勿飽餐或長(zhǎng)時(shí)間空腹，勿吸煙或飲用濃咖啡；試驗(yàn)時(shí)穿寬松、舒適的運(yùn)動(dòng)鞋、襪子和衣服；試驗(yàn)前0.5 h，根據(jù)儀器制造商指示將運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試及代謝分析系統(tǒng)（型號(hào)：K4b2，意大利COSMED公司生產(chǎn)）做好氣體標(biāo)定、容量標(biāo)定和流量標(biāo)定。此外，在評(píng)估室配備氧氣、除顫儀、急救藥品等，以確?；颊咴囼?yàn)過(guò)程中安全。

1.3.1 四肢聯(lián)動(dòng) 準(zhǔn)備好四肢聯(lián)動(dòng)設(shè)備（型號(hào)：MINI-7005Ⅱ，北京藍(lán)田醫(yī)療設(shè)備有限公司生產(chǎn)）并與運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試及代謝分析系統(tǒng)聯(lián)機(jī)，之后將受試者安全地轉(zhuǎn)移到四肢聯(lián)動(dòng)設(shè)備上，調(diào)整好座椅前后距離及手柄長(zhǎng)度（以便于受試者發(fā)力為宜）。該四肢聯(lián)動(dòng)設(shè)備共有16檔阻力并配有阻力顯示屏，每一小格代表一檔阻力，可手動(dòng)加減阻力（見(jiàn)圖1）。根據(jù)受試者性別、年齡及運(yùn)動(dòng)習(xí)慣等選擇1～2檔/2 min的阻力遞增方案（階梯式遞增方案）進(jìn)行癥狀限制性最大遞增CPET，受試者接好面罩以保證不漏氣、連接呼出氣采集管及心電監(jiān)測(cè)設(shè)備、袖帶血壓，靜坐3 min；然后握持四肢聯(lián)動(dòng)把手開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，無(wú)功率負(fù)荷熱身運(yùn)動(dòng)3 min，配備秒表節(jié)律器，幫助測(cè)試者將轉(zhuǎn)速主動(dòng)保持在（60±5）r/min，于遞增負(fù)荷下運(yùn)動(dòng)8～12 min，結(jié)束后休息6 min恢復(fù)。其中心電監(jiān)測(cè)從靜坐開(kāi)始持續(xù)至運(yùn)動(dòng)恢復(fù)末，觀察患者心電圖變化；血壓于開(kāi)始運(yùn)動(dòng)前檢測(cè)1次，運(yùn)動(dòng)后每隔2 min檢測(cè)1次，直至運(yùn)動(dòng)恢復(fù)末。為了確保運(yùn)動(dòng)的安全性，參照美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)（American College of Sports Medicine，ACSM）運(yùn)動(dòng)終止標(biāo)準(zhǔn)［9］及時(shí)終止CPET。運(yùn)動(dòng)終止后仍需對(duì)患者進(jìn)行密切觀察，包括心電圖、血壓及患者感受，監(jiān)測(cè)時(shí)間至少持續(xù)3 min以上，如心電圖存在ST-T段改變和心律失常則應(yīng)延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)間。

1.3.2 上肢功率車 所有患者于四肢聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)后第2天同一時(shí)間段使用上肢功率車（型號(hào)：THERA-VITAL，德國(guó)麥迪卡公司生產(chǎn)）進(jìn)行CPET，具體如下：首先，將上肢功率車平放于地面，安全固定，調(diào)節(jié)手柄高度至最合適位置（見(jiàn)圖2），之后受試者進(jìn)入測(cè)試場(chǎng)所并取坐位，將運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試及代謝分析系統(tǒng)與上肢功率車聯(lián)機(jī)。根據(jù)受試者性別、年齡和運(yùn)動(dòng)習(xí)慣等選擇5～15 W/min的功率遞增方案（斜坡式遞增方案）進(jìn)行癥狀限制性最大遞增CPET。測(cè)試過(guò)程及試驗(yàn)終止標(biāo)準(zhǔn)同四肢聯(lián)機(jī)試驗(yàn)。

圖1 四肢聯(lián)動(dòng)Figure 1 Limbs linkage

1.4 觀察指標(biāo) 記錄所有患者使用四肢聯(lián)動(dòng)及上肢功率車行CPET結(jié)果，包括靜息心率（HRrest）、峰值心率（HRpeak）、靜息舒張壓（DBPrest）、靜息收縮壓（SBPrest）、峰值舒張壓（DBPpeak）、峰值收縮壓（SBPpeak）、峰值攝氧量（VO2peak）、峰值攝氧量/預(yù)測(cè)攝氧量（VO2peak/VO2pred）、無(wú)氧域時(shí)攝氧量（VO2AT）、峰值分鐘通氣量（VEpeak）、峰值呼吸交換率（RERpeak）、峰值代謝當(dāng)量（METpeak）及峰值氧脈搏（VO2/HRpeak）。CPET完成即刻采用Borg主觀自覺(jué)勞累分級(jí)表法［10］評(píng)估患者呼吸困難及腿部疲勞程度，總分6～20分，評(píng)分越高提示患者呼吸困難及腿部疲勞程度越嚴(yán)重。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 應(yīng)用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)量資料以（x ±s）表示，組間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；四肢聯(lián)動(dòng)與上肢功率車試驗(yàn)過(guò)程中HRpeak、VO2peak相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

圖2 上肢功率車Figure 2 Upper limb cycle ergometer

2.1 四肢聯(lián)動(dòng)與上肢功率車試驗(yàn)結(jié)果比較 所有患者完成四肢聯(lián)動(dòng)及上肢功率車試驗(yàn)，無(wú)一例出現(xiàn)心血管不良事件。四肢聯(lián)動(dòng)與上肢功率車試驗(yàn)過(guò)程中HRrest、DBPrest、SBPrest、DBPpeak、SBPpeak及VO2peak/VO2pred比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）；四肢聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中HRpeak、VO2peak、VO2AT、VEpeak、RERpeak、METpeak及VO2/HRpeak高于上肢功率車，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，見(jiàn)表1）。

2.2 相關(guān)性分析 Pearson相關(guān)分析結(jié)果顯示，四肢聯(lián)動(dòng)與上肢功率車試驗(yàn)過(guò)程中HRpeak（r=0.93）、VO2/HRpeak（r=0.89）均呈正相關(guān)（P＜0.05）。

2.3 四肢聯(lián)動(dòng)與上肢功率車試驗(yàn)完成即刻呼吸困難評(píng)分和腿部疲勞程度評(píng)分比較 四肢聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)完成即刻呼吸困難評(píng)分和腿部疲勞程度評(píng)分低于上肢功率車試驗(yàn)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，見(jiàn)表2）。

表1 四肢聯(lián)動(dòng)與上肢功率車試驗(yàn)結(jié)果比較（x±s）Table 1 Comparison of limbs linkage equipment test results and upper limb cycle ergometer test results

表2 四肢聯(lián)動(dòng)與上肢功率車試驗(yàn)完成即刻呼吸困難評(píng)分和腿部疲勞程度評(píng)分比較（x±s，分）Table 2 Comparison of dyspnea score and leg fatigue degree score immediately after limbs linkage equipment test and upper limb cycle ergometer test

3 討論

脊髓損傷患者康復(fù)過(guò)程較長(zhǎng)，導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)量減少及體能降低，易并發(fā)心血管疾?。?，11］。因此，及時(shí)、準(zhǔn)確地評(píng)估脊髓損傷患者心肺功能成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。CPET是一種在負(fù)荷遞增運(yùn)動(dòng)過(guò)程中反映機(jī)體循環(huán)、呼吸、血液、代謝等多系統(tǒng)功能動(dòng)態(tài)變化的檢查手段，是臨床公認(rèn)的評(píng)價(jià)機(jī)體心肺功能的“金標(biāo)準(zhǔn)”［12-13］。而脊髓損傷患者存在肌肉癱瘓、肌張力異常、站立平衡功能損傷等問(wèn)題，因此采用CPET評(píng)估患者心肺功能較為受限。既往研究表明，CPET與特定運(yùn)動(dòng)設(shè)備（如上肢功率車等）動(dòng)態(tài)聯(lián)用可判斷脊髓損傷患者心肺功能，預(yù)測(cè)患者心血管疾病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)［14-15］；但臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，使用上肢功率車行CPET僅利用了患者的上肢功能，而軀干、下肢殘存肌肉功能未參與運(yùn)動(dòng)，因此存在因不能動(dòng)員全身肌肉做功而導(dǎo)致測(cè)量指標(biāo)低于實(shí)測(cè)值的情況［16-18］。四肢聯(lián)動(dòng)是四肢均參與運(yùn)動(dòng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)備，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可利用上下肢運(yùn)動(dòng)并調(diào)動(dòng)更多肌肉群，除雙上肢推拉動(dòng)作以外還結(jié)合雙下肢交互蹬踏運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)部分軀干活動(dòng)，可行性好且安全、有效；此外，還可能增加患者運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，進(jìn)而引起更高的攝氧量及心率反應(yīng)［10，19］。

本研究首次使用四肢聯(lián)動(dòng)對(duì)脊髓損傷患者進(jìn)行CPET以評(píng)估其心肺功能，結(jié)果顯示，四肢聯(lián)動(dòng)與上肢功率車試驗(yàn)過(guò)程 中 HRrest、DBPrest、SBPrest、DBPpeak、SBPpeak及 VO2peak/VO2pred間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但四肢聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中HRpeak、VO2peak、VEpeak、RERpeak、METpeak及VO2/HRpeak高于上肢功率車試驗(yàn)。無(wú)氧閾指骨骼肌尚未出現(xiàn)乳酸堆積情況下負(fù)荷遞增運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)體最大限度地利用最大攝氧量的百分比，可有效反映機(jī)體骨骼肌的運(yùn)動(dòng)耐力［7］。本研究結(jié)果顯示，四肢聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中VO2AT高于上肢功率車試驗(yàn)，提示與上肢功率車相比，使用四肢聯(lián)動(dòng)進(jìn)行CPET可更有效地增加脊髓損傷患者運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，從而在更接近實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況下分析患者心肺功能，與既往研究結(jié)果相一致［10，19］。

本研究結(jié)果顯示，四肢聯(lián)動(dòng)與上肢功率車試驗(yàn)過(guò)程中HRpeak、VO2/HRpeak均高度相關(guān)，提示使用四肢聯(lián)動(dòng)評(píng)估脊髓損傷患者心肺功能是有效、可靠的。本研究結(jié)果還顯示，四肢聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)完成即刻呼吸困難評(píng)分和腿部疲勞程度評(píng)分低于上肢功率車，提示與上肢功率車相比，使用四肢聯(lián)動(dòng)進(jìn)行CPET的脊髓損傷患者疲勞感輕微，分析其原因可能為四肢聯(lián)動(dòng)整合了軀干運(yùn)動(dòng)和四肢運(yùn)動(dòng)，當(dāng)受試者腿部乏力時(shí)可借助上肢及軀干力量協(xié)助下肢運(yùn)動(dòng)，從而減輕腿部運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，防止因下肢局部疲勞而過(guò)早終止。

綜上所述，與上肢功率車相比，采用四肢聯(lián)動(dòng)進(jìn)行CPET能更有效地增加脊髓損傷患者運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，從而更加準(zhǔn)確地評(píng)估心肺功能，且患者疲勞感輕微，因此四肢聯(lián)動(dòng)可能更適合用于脊髓損傷患者的心肺功能評(píng)估，具有一定推廣應(yīng)用價(jià)值。

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不同臨床目的及生理狀態(tài)下檢測(cè)到的心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)（CPET）指標(biāo)的處理原則也不盡相同，從優(yōu)化臨床診療應(yīng)用的角度考慮CPET主要指標(biāo)處理如下：（1）靜息狀態(tài)值平均其最后120 s的數(shù)據(jù)；（2）熱身狀態(tài)值平均其最后30 s的數(shù)據(jù)；（3）最大極限運(yùn)動(dòng)狀態(tài)值平均其最后30 s的數(shù)據(jù)；（4）在無(wú)氧閾（AT）狀態(tài)時(shí)的氧耗量值基本以10 s值為準(zhǔn)；（5）恢復(fù)期數(shù)值多以恢復(fù)1或2 min時(shí)的10 s值表示。