心肺适能评估在卒中患者中的应用和研究现状

张永丽，贾杰，3，4，5

心肺适能是人体整体健康水平的重要衡量指标之一，反映人体运动时的呼吸状态、心血管功能水平、运动代谢能力、肌肉骨骼状况、神经系统控制等全身综合生理能力[1]。研究显示卒中患者的心肺适能仅为健康人群的53%[2]，即使是卒中后功能轻度受损的患者，也存在着心肺适能水平下降的问题[3]。低心肺适能水平不仅影响卒中患者的功能康复，还是患者死亡的主要原因之一[4]。目前心肺适能训练已逐渐成为临床康复重点关注的内容之一。本文对目前卒中患者的心肺适能评估方案进行归纳总结，以期为临床提供实践性参考。

1 心肺适能的测量方法

心肺适能水平一般以最大摄氧量（VO2max）或峰值摄氧量（VO2peak）为评定指标，临床测试中出于安全性考虑，多数研究所选用的指标为VO2peak[5]。VO2一般以梅脱值（metabolic equivalent，MET）为单位，1 MET代表的是静止时的VO2，即3.5 mL·kg-1·min-1[6]。

心肺适能的评估有直接测量和间接测量2种方法，直接测量指的是在进行运动试验时采用气体分析设备直接测量VO2peak，间接测量指的是通过其他功能性评价指标进行心肺适能水平的预测与推算。一般而言，直接测量法更为精准，主要用于科学研究。临床实践中由于评估成本、空间等因素的限制，更多地采用间接测量法[7]。心肺适能的间接测量主要通过将个体化变量带入已验证的方程进行推算，目前主要有跑步机参数推导、心率指数推导（heart rate index，HRI）、主观疲劳程度评价量表（ratings of perceived exertion，RPE）推导等3种方案。

跑步机参数推导指的是通过跑步机速度、坡度、时间等变量的测定，在已经过验证的方程中进行VO2peak的推算。目前最常用的方程版本由美国运动医学会所提出[8]。公式推断法虽然简单、易行，但是不适用于所有卒中患者，如难以在跑步机上完成运动试验的患者。此外，公式推算法有一定误差，使用有扶手的跑步机、未提前校准跑步机、未完全依照测试方案进行等均可能导致结果不准确[9]。

心率指数推导所应用的方程来自澳大利亚学者Wicks的研究[10]，其为标准化直接测量方式提供了一种简单可行的替代方案，即仅需测试静息心率与活动心率（亚极量运动心率或峰值心率），便能推算出VO2peak。研究显示通过心率指数推算出的VO2peak值为6.51±2.25 METs，该值与平板试验直接测量的VO2peak值（6.54±2.28 METs）相近。然而，同样是间接测量，心率指数推算出的VO2peak值（6.71±1.92 METs）与跑步机参数推导的VO2peak值（8.12±1.85 METs）相比有明显差异[9]。

RPE推导是基于RPE量表6～20分级的主观评分对运动负荷进行间接推断。研究显示在心肺运动试验（cardiopulmonary exercise test，CPET）中，RPE分值与VO2、心率、运动强度呈线性正相关[11]。1项包括64项研究的meta分析显示，RPE值与VO2的相关系数为0.63[12]。Eston等[13]将RPE值代入强线性相关关系的公式，结果显示不同RPE值所推导的VO2peak值与实际测量值的VO2peak值无统计学差异。

2 心肺适能的评估方式

心肺适能的评估方式主要有CPET和功能性行走试验2种。CPET是临床评估心肺适能的首选，但对患者功能要求及设备要求均较高。如果现实条件难以完成CPET，进行功能性行走试验也能为临床提供必要的参考。一般而言，功能性行走试验相较于CPET，其测定或推算的VO2peak值低于实际值。这主要是由于设备或患者功能上的限制性所致，在制订运动方案时应予以考虑。

2.1 心肺运动试验 CPET能够定量测量受试者VO2peak，目前被认为是评估心肺适能的“金标准”[14]。CPET一般采用递增负荷的运动形式进行，以渐进的方式减少对心肺的过度负荷，因此也被称为分级运动试验（graded exercise testing，GXT）。美国心脏学会和美国卒中学会发表的一份联合声明建议卒中患者在运动训练的准备阶段应进行CPET评估[15]。一般而言，判断CPET过程中摄氧量达到峰值的主要指标是患者到达运动阶段的平台期，即在强度增加的情况下，VO2的水平不再继续增加[5]。CPET的临床应用有多种形式，如平板试验、功率自行车试验等，其中美国卒中学会推荐以跑步机或功率自行车等作为评估卒中患者心肺适能的工具[16]。

2.1.1 平板试验及相关改良性试验 平板试验是评估心肺适能最经典的方法，但在实际应用中，无保护性的平板试验在卒中患者心肺适能评估中的应用较少，这主要是因为该试验对设备条件及患者能力的要求相对较高。卒中患者多存在运动功能障碍，其中下肢主要表现为平衡、步态异常和肌力减弱等，多难以完成平板试验。

有研究者对平板试验进行了针对卒中患者的改良，以更好地实现平板试验的临床应用。Saengsuwan等[17]设计了一款增强机器人辅助倾斜台设备，该设备基于临床可调角度式起立床，结合足部智能化踏板、可视化功率显示器等进行设备改良。研究者通过对技术可行性、患者耐受性、重测信度等的分析，验证了该设备用于评估卒中后功能严重受损患者心肺适能的可行性[17-18]。Stoller等[19]设计了基于传感器的反馈-控制外骨骼机器人，在智能化减重的情况下协助卒中患者完成CPET测试。

2.1.2 功率自行车试验及相关改良性试验 对于卒中患者而言，CPET最常见的方式是功率自行车试验，其可行性和安全性均已得到证实[20-21]。由于部分卒中患者存在平衡或协调相关问题，为保证运动试验的安全，半卧位及全卧位功率自行车的临床应用更为常见[22]。Tang等[21]使用半卧位功率自行车对卒中亚急性期患者进行心肺适能评估，发现使用半卧位循环运动测量法具有可行性。Billinger等[23]针对部分卒中患者由于平衡能力受损、步态障碍或协调能力下降而无法完成平板试验或标准化功率自行车试验的问题，设计了可支撑躯干的全身卧位踏车设备以满足这类卒中患者的测试需求。

曲柄摇杆装置也是基于功率自行车的改良设备之一，对于卒中患者，目前主要使用单臂式的曲柄运动装置。这种试验方式通过患者健侧手运动完成心肺适能水平测试，可以避免因下肢运动障碍引起的测试摄氧量低于实际值的情况，因此主要应用于下肢功能严重受损的卒中患者[24]。另一种改良的功率自行车设备采用上下肢联动的方式进行，即在运动过程中单侧手臂与对侧下肢同步运动，并在此基础上完成双侧肢体的双向交互运动[25]。这种设备的优点在于臂-腿同步运动能够招募更多运动单元，有效降低了患者因单一肢体疲劳而影响测试准确性的可能[26]。

2.2 功能性行走试验 功能性步行试验相较于CPET具有对场地、设备和患者能力要求都较低的优势，因此美国卒中学会提出可使用步行试验作为评估卒中患者心肺适能的替代方案[16]。

2.2.1 6分钟步行试验 6分钟步行试验（sixminute walking test，6MWT）是临床应用最为广泛的功能性行走试验之一，其流程是让患者以自定速度在30 m的直线步行道上来回行走，然后测量出患者在6 min内完成的最大步行距离[27]。

有研究发现6MWT在卒中患者中具有良好的重测信度[28]。还有研究发现6MWT结合年龄、性别等因素能够为轻度卒中患者群体提供良好的平均心肺适能预测模型，但由于不同患者存在个体化差异，此模型暂不能在个体水平上进行精准预测[29]。此外，多项研究显示VO2peak的测量与6MWT距离有较高相关性[21，30]，提示6WMT这一功能性指标具有作为心肺适能替代指标的可行性。然而，有研究显示就个体而言，心肺适能水平越高，通过6MWT所测得的VO2peak值与其他CPET结果差异越大，因此，6MWT可能更适于心肺适能较低或步行速度＜2 m/s的人群进行心肺适能测试[5]。

2.2.2 往返步行测试 往返步行测试（shuttle walk test，SWT）由Singh等[31]在1992年开发，是一种10 m路程的步行测试。测试时，播放提示性音频信号提示患者在相应时间内抵达10 m距离的2个端点，在此过程中患者依据提示音逐步提高行走速度。SWT主要用于心肺疾病患者中，近几年才被推荐作为卒中患者心肺适能的替代性测试工具。Bloemendaal等[32]将SWT用于75例具备独立行走能力的卒中患者，结果发现其可有效测定患者的功能性行走能力，其中具备快速行走能力的卒中患者比一般患者更为适用。Dunn等[5]通过6MWT、SWT和GXT 3种方式评估卒中患者的心肺适能水平，结果显示SWT所测VO2peak与患者绕行圈数的相关系数达到0.73，与6WMT所测VO2peak结果无统计学差异。

虽然临床对卒中患者心肺适能重要性的认识逐渐加深，但心肺适能仍未被纳入卒中患者的常规评估中。目前对于卒中患者心肺适能评估的安全性指标、终止标准及临界值尚无统一标准，一般以症状限制的相关参数作为主要参考依据。美国心脏学会建议在试验过程中应监测受试者的血压、心率、心律及心电图变化以确保安全。此外，患者的主观反应和RPE评分也是重要的参考指标。研究显示普通康复治疗的强度难以产生心肺训练效果[33]，然而至今还没有研究明确指出运动试验在卒中发病后多长时间内可以安全进行。这个时间节点的判定对于如何尽早对卒中患者进行科学、有效的心肺适能训练有着重要的应用价值，也将是未来相关研究的重点探索问题之一。

【点睛】针对卒中患者的心肺适能评估对于临床运动处方的推进有着重要意义，其实践应结合临床条件、患者功能特征等进行综合性考量。