高强度间歇性运动对脑卒中患者心肺功能康复效果的Meta 分析

王承烁，武晟竹，武 亮，胥亚楠，张林丽，用明金

（1.天津体育学院，天津 301617；2.北京小汤山医院，北京 102211；3.连云港市中医院，江苏 连云港 222001）

脑卒中是危害我国国民健康的重大非传染性疾病，每年新发病例数超过200 万［1］。卒中后个体的心肺适能（cardiorespiratory fitness，CRF）不到非卒中个体的一半，尤其是在心肺功能储备、运动耐力以及利用氧的能力等方面下降尤为明显［2］，脑卒中后活动耐力降低及呼吸系统疾病等并发风险，已成为脑卒中患者死亡的重要原因［3］。有研究结果显示，脑卒中患者在发病后六个月内有氧能力持续下降，大多数患者不会自发恢复到健康人群的有氧水平。在卒中后的0～30 d 内，最大摄氧量减少到10～17 mL·kg-1·min-1，且6 个月后，最大摄氧量不会增加至＞20 mL·kg-1·min-1，这比年龄相匹配的健康人群的最大摄氧量低25%～45%［4］。最大摄氧量的减少可能会影响脑卒中患者的康复，因为这些患者对步行和日常生活活动的有氧能力有更大的需求。

有研究表明，卒中后运动训练是降低心血管事件发生率和卒中复发风险的重要组成部分，尽早开始运动训练以改善脑卒中患者的心肺功能，可以加速疾病后期的康复［5］。美国心脏协会/美国卒中协会建议中风幸存者每周至少进行3 d 的有氧运动训练，每次20～60 min，以改善活动能力、有氧能力和心血管健康［6］，但是就目前而言，持续性有氧运动的常规使用可能不足以作为心血管刺激来改善神经可塑性和心血管健康［7］，并且单次持续性有氧运动所需时间比较长，运动形式较单一，患者难以长期坚 持［8］。 然 而 使 用 高 强 度 间 歇 性 运 动（high-intensity interval training，HIIT）获得更高强度的运动可以为康复专业人员提供进一步改善脑卒中患者功能恢复的有效方法。HIIT 是一种高效的运动方式，利用短时间的高强度训练，并在运动中穿插进行积极的恢复或休息［9］。早在上世纪，HIIT就被作为提高运动成绩的一种方法在运动员训练中广泛使用，约在15 年前，医学领域便开始研究HIIT 的临床益处［10］。目前，HIIT 已被作为一种常用的干预手段以提高心肺功能，但在脑卒中患者的应用过程中仍存在争议。随着近些年研究HIIT 对脑卒中患者心肺功能影响的随机对照试验数量增加，本研究采用系统评价方法探讨HIIT 对脑卒中患者峰值摄氧量（peak oxygen uptake，VO2peak）、每分钟通气量（minute ventilation，VE）、峰值功率（peak work rate，WRpeak）、6 分 钟 步 行 距 离（6-minute walking distance，6MWD）、10 米步行试验（10-meter walking test，10MWT）的干预效果，以期为脑卒中患者心肺功能康复方案的构建提供依据。

1 资料与方法

1.1 排除与纳入标准

1.1.1 研究类型：RCT。

1.1.2 研究对象 （1）符合《2016 版中国脑血管疾病诊治指南与共识》脑卒中的诊断标准；（2）生命体征平稳，无认知障碍和运动禁忌症，且已获得患者本人及家属同意。

1.1.3 干预措施 对照组进行持续性有氧运动或常规康复治疗，试验组进行HIIT。

1.1.4 结局指标 VO2peak、VE、WRpeak、6MWD、10MWT。

1.1.5 排除标准 会议文章；综述文献；学位论文；结局数据不全的文献；无法下载全文的文献；未明确指出具体治疗方式的文献。

1.2 检索策略

计算机检索CNKI、WanFang Data、VIP、CBM、Pubmed、EMbase、Web of science、The Cochrane Library 数据库，检索时限为自建库至2023 年3 月。采用主题词与自由词结合的方式进行文献检索，中文检索词包括：高强度运动、高强度训练、高强度间歇性运动、高强度间歇性训练、卒中、中风、偏瘫、脑血管意外、脑梗死、脑梗塞、脑出血、随机、随机对照试验。 英 文 检 索 词 包 括：high-intensity training、high-intensity exercise、high-intensity interval training、high-intensity interval exercise、HIIT、HIIE、stroke、apoplexy、hemiplegia、cerebrovascular disease、 cerebral infarction、 cerebral hemorrhage、cardio-pulmonary function、cardiac function、random、randomized controlled trial。

1.3 文献筛选与资料提取

使用EndNote X9 软件对检索到的文献进行管理。2 名学者独立进行文献筛选与数据提取，过程中若有不一致意见，通过协商解决或与第3 名学者共同商讨决定。文献筛选时首先剔除重复的文献，然后阅读文章标题，排除不相关文献，再阅读摘要或正文进一步确认是否纳入该文献。若出现重要信息缺失可通过邮件等方式与文献通讯作者联系，以确保数据的完整性，最后将提取的数据录入自制的Excel 表格内。

1.4 纳入研究的偏倚风险评价

2 名学者根据Cochrane 协作网偏倚风险评价工具［11］对纳入的文献进行评价。

1.5 统计分析

使用RevMan 5.4 软件和Stata17.0 进行统计学分析。本研究的结局指标为连续型变量，计量资料采用均数差（mean difference，MD）作为效应指标，并提供其95%置信区间（CI）。提取结局指标的数据，然后根据Cochrane Handbook 5.0.2 中16.1.3.2提供的方法计算治疗前后差值及标准差，若文献中已写明，则直接提取使用。采用Q检验和I2检验对纳入文献的异质性进行评估，当P＞0.1，I2＜50%时表示各独立研究间无明显异质性，采用固定效应模型；反之，则采用随机效应模型。因本研究中所有结局指标纳入的文献数量小于10 篇，因此通过Egger 法、剪补法综合评估发表偏倚。

2 结果

2.1 文献检索过程及结果

严格按照纳入与排除标准对上述8 个数据库进行检索，初步获得518 篇文献，包括CNKI（n=35）、WanFang Data（n=39）、VIP（n=5）、CBM（n=5）、Pubmed（n=12）、EMbase（n=40）、Web of science（n=182）、The Cochrane Library（n=200）。剔重后获得文献411 篇，然后根据纳排标准排除不符合要求的文献，最终纳入9 篇文献［12-20］，文献检索过程及结果见图1。

图1 文献检索过程及结果Fig 1 Literature retrieval process and results

2.2 纳入文献的基本特征

纳入文献共9 篇［12-20］，共计428 例患者。主要来自于中国、美国、挪威等6 个国家，发表时间为2015～2021 年。纳入研究的基本特征总结见表1。

表1 纳入研究的基本特征Tab 1 Basic characteristics of included studies

2.3 偏倚风险评价结果

纳入的9 篇文献［12-20］均提及随机分组，其中6 篇文献［12-14，16，18，19］报告了随机序列产生方法，评为低偏倚风险，3 篇文献［15，17，20］未报告，评为偏倚风险 不确定；6 篇 文 献［12，15，16，18-20］未 报 告 对 研 究 者 和 受 试 者 施盲，评 为偏倚 风险不确定，3 篇文献［13，14，17］未对研究者和受试者施盲，评为高偏倚风险；7 篇文献［12-15，17，18，20］描述了对结局测量者施盲，评为低偏倚风险，剩余2 篇文献［16，19］未报告，评为偏倚风险不确定；4 篇文献［13-15，17］描述了分配隐藏，评为低偏倚风险，剩余5 篇文献［12，16，18-20］未描述，评为偏倚风险不确定；9 篇文献［12-20］的结果数据均完整且未发现选择性报告研究结果；其他偏倚来源均未描述。纳入研究的偏倚风险评价结果详情见表2。

表2 纳入研究的偏倚风险评价结果Tab 2 Bias risk assessment results for inclusion in the study

2.4 Meta 分析结果

2.4.1 VO2peak 共 有7 项 研 究［12，13，15-19］报 告 了VO2peak 基线和干预后的数据，涉及308 例患者。分析结果显示，各研究之间异质性较低（I2=0%，P=0.57），采用固定效应模型进行Meta 分析，与对照组相比较，试验组VO2peak 显著增加，差异具有统计学意义［MD=3.87，95%CI（3.43，4.31），P＜0.000 01］，见图2。

图2 试验组与对照组VO2peak 比较Fig 2 Comparison of VO2peak between the experimental group and the control group

2.4.2 VE 共有2 项研究［13，17］报告了VE 基线和干预后的数据，涉及100 例患者。分析结果显示，各研究之间异质性较低（I2=0%，P=0.44），采用固定效应模型进行Meta 分析，与对照组相比较，试验组VE显著增加，差异具有统计学意义［MD=7.14，95%CI（4.34，9.94），P＜0.000 01］，见图3。

图3 试验组与对照组VE 比较Fig 3 Comparison of VE between the experimental group and the control group

2.4.3 WRpeak 共有2 项研究［19，20］报告了WRpeak基线和干预后的数据，涉及176 例患者。分析结果显示，各研究之间异质性较低（I2=0%，P=0.58），采用固定效应模型进行Meta 分析，与对照组相比较，试验组WRpeak 显著增加，差异具有统计学意义［MD=17.13，95%CI（13.73，20.54），P＜0.000 01］，见图4。

图4 试验组与对照组WRpeak 比较Fig 4 Comparison of WRpeak between the experimental group and the control group

2.4.4 6MWD 共 有5 项 研 究［12，14-16，20］报 告 了6MWD 基线和干预后的数据，涉及185 例患者。分析结果显示，各研究之间异质性较低（I2=25%，P=0.25），采用固定效应模型进行Meta 分析，与对照组相比较，试验组6MWD 显著增加，差异具有统计学意义［MD=43.82，95%CI（16.08，71.56），P=0.002］，见图5。

图5 试验组与对照组6MWD 比较Fig 5 Comparison of 6MWD between the experimental group and the control group

2.4.5 10MWT 共 有4 项 研 究［12，14，15，20］报 告 了10MWT 基线和干预后的数据，涉及151 例患者。分析结果显示，4 项研究之间存在高度异质性（I2=85%，P=0.000 2），对4 项研究进行敏感性分析，逐一排除后发现，Gjellesvik 等［14］研究使效应量结果波动较大，剔除该项研究，对剩余3 项研究进行Meta分析，异质性显著降低（I2=0%，P=0.65），采用固定效应模型进行Meta 分析，与对照组相比较，试验组10MWT 显著降低，差异具有统计学意义［MD=- 2.00，95%CI（- 2.91，- 1.08），P＜0.000 1］，见图6。

图6 试验组与对照组10MWT 比较Fig 6 Comparison of 10MWT between the experimental group and the control group

2.5 发表偏倚分析

由于本研究的结局指标纳入文献数均小于10篇，故通过Stata17.0 软件采用Egger 法对结局指标进行发表偏倚分析，分析结果显示VO2peak Egger法P=0.861、6MWD Egger 法P=0.716、10MWT Egger 法P=0.206，上述结局指标P值均大于0.05，故提示不存在发表偏倚。

3 讨论

VO2peak 已被公认为是能够科学且精确地反映心肺功能的重要指标之一［21］，现有研究显示，VO2peak 每改善1 mL·kg-1·min-1，全因死亡率可降低15%［22］。中风后，极低水平的VO2peak 会限制患者持续进行较低水平的日常生活活动，并可能会禁止患者进行较高水平的日常生活活动［23］，但通过合理的运动训练，脑卒中患者VO2peak 可以提高9%～34.8%［24］。本研究结果显示，与对照组相比，HIIT可显著提高脑卒中患者VO2peak，这对患者在卒中后的身体功能恢复以及降低心血管疾病风险等方面无疑具有重要的临床意义，该结论同Anjos 等［25］研究结论相符。VE 是指每分钟出入肺的气体量，它是评定肺通气功能指标之一，也可以用于评估一个人所能进行运动量的大小。本研究结果显示，HIIT 提高脑卒中患者VE 优于对照组。有研究［26］表明，脑卒中后的肺功能障碍主要表现为通气功能下降和呼吸肌无力等，这是因为患者呼吸中枢受损，导致膈肌中枢控制障碍，呼吸模式、呼吸频率以及呼吸节律出现异常［27］。通过HIIT 可提高脑卒中患者的呼吸功能和活动耐力，降低呼吸系统疾病的风险。另外，HIIT 后WRpeak 较对照组显著提升，这可能是由于HIIT 所带来的较强刺激使脑卒中患者在运动时获得了更高的工作负荷，从而改善了心血管对运动的适应性和增加了运动耐力。但由于VE 和WRpeak 结局指标纳入文献数量较少，因此，未来还需要更多和更高质量的RCT 探索HIIT 对其干预效果。6MWD 主要是评估受试者在中风后6分钟内能够行走的最远距离，它是根据美国胸科学会指南进行标准化的［28］。6MWD 是测量CRF 常用方法之一［29］，此外，还通过10MWT 间接反映脑卒中患者CRF 的变化。10MWT 是一种测量步行速度的方法，已被证实评估脑卒中患者的可靠性和有效性，具体是测量受试者以最快步行速度完成10 m 直线距离的时间。meta 分析结果显示，试验组较对照组在改善6MWD 和10MWT 方面更有效，且差异具有统计学意义，与Wiener 等［30］进行的meta 分析结果一致。

高强度间歇性运动的方案具体包括强度、类型、时间和频率，方案的制定对脑卒中患者CRF 的影响起着决定性作用。运动的强度是改善心血管健康的关键组成部分，它有助于维持和提高外周肌肉氧化能力和运动的表现［31］。本文纳入的研究中，使用了VO2peak、心率储备、最大功率、Borg 量表以及峰值心率作为运动强度的指标，但有研究表明，根据与VO2peak 百分比相关的功率输出来规定运动强度可能是HIIT 更有效的方法［32］，因为它更能代表个人的运动能力，这为临床实践过程中提供了有价值的参考。本文纳入的9 项研究［12-20］主要包括三种运动类型：跑步机训练、功率自行车训练和滑冰者运动。其中，跑步机训练可能是脑卒中患者最佳的运动类型，它可以极大改善脑卒中患者的运动能力。然而，对于行走功能严重受限的患者，功率自行车训练可能更加可取，但现有研究表明，两种模式下的HIIT 似乎都很有效。值得注意的是本文纳入的研究中有一项研究的运动类型为滑冰者运动，该类运动较前两种运动在改善本体感觉和平衡功能方面能够给予患者更大帮助，但是滑冰者运动仅适用于轻度脑卒中患者。HIIT 在时间和频率上，相较于传统的持续性有氧运动具有较大的优势，短时间的训练对于脑卒中患者，尤其是高龄患者，是一种很有吸引力的锻炼方式。在Crozier 等［7］研究中提及HIIT 时间，即高强度运动时间范围为30 s～4 min，间歇恢复阶段时间范围为30 s～3 min，单次干预持续25～30 min，这为HIIT 的方案制定提供了参考。最后，HIIT 后的恢复时间也很关键，因为有证据表明［33］，老年人［平均年龄（63.0±3.4）岁］的训练间隔时间至少为3 d，这可以减少疲劳风险并达到最佳恢复效果。因此，训练初期可进行每周2 次训练，特别是脑卒中高龄患者，然后在耐受的情况下逐渐增加运动频率。总之，HIIT 可能会给脑卒中患者的心肺功能带来一系列的好处，但个性化的方案是有必要的，在临床实践中可根据受试者的具体状况灵活选择治疗方案。

高强度间歇性运动的安全问题一直是它在临床广泛应用的主要障碍之一，有学者认为高强度运动会增加急性心肌梗死和心源性猝死的风险［34］。然而本文章纳入的研究在HIIT 干预期间均严格执行了各项安全措施以确保受试者安全。9 项研究［12-20］中共有7 项研究［12-16，19，20］记录了不良事件，这7项研究在干预期间和干预后均没有发生与HIIT 相关的严重不良事件，同时，受试者完成干预和后续评估的依从性较高。在Carl 等［35］研究中，通过心电图、血压、心率和骨科等方面来评估脑卒中患者的3种不同HIIT 方案的安全性，结果未发现心血管不耐受、严重心律失常、ST 段改变和骨科疾病问题导致HIIT 早期终止，即慢性中风患者进行HIIT 是合理且安全的。然而，需要实施更多的随机对照试验来研究更广泛的脑卒中患者进行高强度间歇性运动的安全性，如亚急性或慢性中风伴有其他疾病的患者。

本研究的局限性主要包括以下几点：（1）纳入研究数量较少，总样本量仅有428 例，且大多数研究为单中心试验，因此本研究结论的可靠性可能会受到一定程度的影响。（2）本文纳入的9 项研究［12-20］均提及随机分组，但有3 项研究［15，17，20］未详细报道随机序列产生方法，2 项研究［16，19］未对结局测量者施盲，5项研究［12，16，18-20］未进行分配隐藏，在一定程度上会产生选择、实施以及测量偏倚。（3）在每项研究中应用的HIIT 方案有较大的差异，可能会造成偏倚和异质性。（4）纳入研究的脑卒中患者主要集中在亚急性期和慢性期，关于HIIT 在卒中急性期的疗效和安全性的证据有限，在未来还需进一步探讨。（5）本文纳入的研究仅有少数涉及随访，因此，HIIT 对脑卒中患者心肺功能影响的长期有效性还需要进一步证实。

4 小结

综上，通过高强度间歇性运动可以改善脑卒中患者的心肺功能指标，因此，可以得出一个结论，在良好的依从性和轻微不良事件（如肌肉酸痛）的情况下，通过高强度间歇性运动提高脑卒中患者的心肺功能是可行且安全的。但本研究纳入的文献数量有限且文献中患者疾病的严重程度以及高强度间歇性运动介入的时间并没有进行统一，因此，未来仍需要开展更高质量和更大样本量的RCT 来优化HIIT 的运动处方，从而进一步提升康复治疗效果。

作者贡献度说明：

王承烁：第一作者，提出文章的主题与思路，负责文章的撰写工作；武亮：通讯作者，负责文章的指导、审阅与修改；武晟竹，胥亚楠：负责文献的筛选，收集与整理相关数据；张林丽，用明金：负责文章的整理和排版，参与文章撰写。

所有作者声明不存在利益冲突关系。