Auswirkungen von Aerobic-Übungen auf das zerebrale Arteriensystem, die kognitive und motorische Funktion bei Patienten nach einem Schlaganfall.

Schlaganfall ist ein medizinischer Zustand, der definiert ist als „sich schnell entwickelnde klinische Anzeichen einer fokalen (oder globalen) Störung der Gehirnfunktion, wobei die Symptome 24 Stunden oder länger anhalten oder zum Tod führen und keine offensichtliche Ursache außer vaskulären Ursprungs vorliegt“. Charakteristisch sind unter anderem die dekonditionierten hämodynamischen, motorischen und kognitiven Funktionen. Die Erkrankung stellt weltweit eine ernsthafte wirtschaftliche und soziale Belastung dar, da sie die zweithäufigste Todes- und Invaliditätsursache ist. In China ist Schlaganfall mit einer gemeldeten Sterblichkeitsrate von 149,5 pro 100.000 die Todesursache Nummer drei nach bösartigen Tumoren und Herzerkrankungen und machte im Jahr 2018 1,57 Millionen Todesfälle aus, während es in Hongkong im Jahr 2020 6,2 % aller registrierten Todesfälle waren auf eine zerebrovaskuläre Erkrankung zurückzuführen.

Um die mit einem Schlaganfall verbundenen Herausforderungen und Belastungen zu mildern, wurden vorbeugende Maßnahmen wie die Förderung einer gesunden Lebensweise zur Kontrolle der Schlaganfallrisikofaktoren vorgeschlagen. Trotz des Vorhandenseins solcher Maßnahmen kann jedoch nicht behauptet werden, dass das Auftreten von Schlaganfällen unvermeidlich sei, wie die oben genannten Statistiken belegen. Es besteht daher Bedarf an robusten und effizienten Behandlungs- und Behandlungsansätzen für Schlaganfälle, die darauf abzielen, ein Wiederauftreten des Schlaganfalls zu verhindern und das Überleben und die Lebensqualität von Patienten nach einem Schlaganfall zu verbessern. Rehabilitation ist eine solche nicht-pharmakologische, therapeutische Intervention, die darauf abzielt, die verlorene Funktion in den verschiedenen Bereichen, die mit einem Schlaganfall einhergehen, wiederherzustellen. Da ein ischämischer Schlaganfall eine Folge einer unzureichenden Durchblutung und Sauerstoffversorgung des Gehirns aufgrund eines thromboembolischen Verschlusses ist, sollten die Rehabilitationstechniken darauf abzielen, den Gesundheitszustand der Hirnarterien (intrakraniell und extrakraniell) zu verbessern und die kognitiven und motorischen Funktionen wiederherzustellen, um positive Ergebnisse zu erzielen Ergebnisse nach einem Schlaganfall. Unter den verschiedenen Rehabilitationstechniken hat das Aerobic-Übungstraining (AET), definiert als „strukturierte Übungsprogramme, die die rhythmische Bewegung großer Muskeln über längere Zeiträume beinhalten“, das Potenzial, die beeinträchtigte hämodynamische, kognitive und motorische Funktion wiederherzustellen, die das Vorliegen eines Schlaganfalls charakterisiert und Laufbandtraining (TT) zusammen mit Fahrradergometer sind zwei dieser häufigen Arten von AET.

Der Hauptmechanismus, durch den AET den zerebrovaskulären Blutfluss verbessern kann, ist die erhöhte Produktion von Stickoxid (NO), einem bekannten Mediator der Endothelfunktion. Es wird berichtet, dass NO über antiatherogene Eigenschaften verfügt, die die Bildung von Plaque in den Blutgefäßen verhindern können, und daher das Potenzial hat, positive zerebrovaskuläre morphologische Veränderungen in den großen intrakraniellen und extrakraniellen Arterien bei Patienten mit ischämischem Schlaganfall zu fördern. Lebensqualität von Schlaganfallpatienten zu verbessern und ein erneutes Auftreten von Schlaganfällen zu verhindern. Es liegen jedoch nur begrenzte Informationen über die mögliche Verringerung der atherosklerotischen Plaque bei Patienten mit chronischem Schlaganfall vor, die sich einer AET unterziehen. Duplex-Carotis-Ultraschall (DCUS) und transkranieller Doppler-Ultraschall (TCD) sind zwei nicht-invasive und nichtionisierende Techniken, die zur Beurteilung der hämodynamischen und morphologischen Veränderungen innerhalb der extrakraniellen bzw. intrakraniellen Hirnarterien eingesetzt werden können. Obwohl gezeigt wurde, dass die zerebrale Hämodynamik eine wichtige Rolle beim Auftreten ischämischer Hirnschäden spielt, wurden nur begrenzte Versuche unternommen, die zugrunde liegenden hämodynamischen Veränderungen in den intrakraniellen und extrakraniellen Hirnarterien zu untersuchen, die durch AET bei Patienten nach einem Schlaganfall hervorgerufen werden wie diese mit den möglichen Veränderungen sowohl der motorischen als auch der kognitiven Funktion zusammenhängen. Die wenigen Studien, die die möglichen positiven Auswirkungen von AET auf das zerebrovaskuläre System untersucht haben, haben widersprüchliche Ergebnisse geliefert.

Trotz der widersprüchlichen Ergebnisse muss unbedingt darauf hingewiesen werden, dass sich diese Studien auf die Bewertung der Auswirkungen von körperlichem Training auf nur einen einzigen hämodynamischen Parameter, die mittlere Strömungsgeschwindigkeit (TCD), konzentriert haben und es nur wenige Beweise für seine Wirkung auf das extrakranielle Gehirn gibt hämodynamische und morphologische Merkmale der Arterien. Darüber hinaus haben sich die Karotis-Ultraschall-Scantechniken in den letzten Jahren weiterentwickelt, wobei neue Techniken wie die Analyse der Steifheit der Halsschlagader, die dreidimensionale (3D) Gefäßwandbildgebung und die computergestützte Bildanalyse (CAIA) auf den Markt kamen, und es wurde festgestellt, dass diese Methoden zuverlässig und genau sind Beurteilung der Morphologie der extrakraniellen Hirngefäße in anderen Bevölkerungsgruppen als Patienten mit chronischem Schlaganfall und damit das Potenzial, die Veränderungen, die in den extrakraniellen Hirnarterien bei Patienten nach Schlaganfall, die Aerobic-Übungen absolvieren, in den extrakraniellen Hirnarterien auftreten können, besser zu überwachen und eine ganzheitliche Bewertung zu ermöglichen.

Angesichts des oben genannten vielfältigen und widersprüchlichen Hintergrunds, gepaart mit der Entwicklung fortschrittlicher Ultraschalltechniken, besteht die Notwendigkeit, den möglichen Wert von AET für die Verbesserung der Hämodynamik und Morphologie der Hirnarterien sowie der kognitiven und motorischen Funktion bei Patienten nach einem Schlaganfall unter Verwendung robuster Verfahren weiter zu untersuchen Studiendesigns, die evidenzbasierte Verschreibungen einbeziehen und gleichzeitig einen multiparametrischen Ansatz verwenden, der neuartige CUS-Techniken zur Bewertung der primären Ergebnisse einbezieht, können nicht genug betont werden. Basierend auf den oben genannten Hintergrundinformationen wurden die folgenden Ziele formuliert.

Der Zweck der Studie besteht darin, die Auswirkungen von AET auf die großen intrakraniellen und extrakraniellen Hirnarterien zu untersuchen, wie durch neuartige, multiparametrische Duplex-Carotis-Ultraschalltechniken (DCUS) und transkraniellen Doppler-Ultraschall (TCD) sowie auf die kognitiven und motorischen Funktionen beurteilt bei chronischen Patienten nach einem Schlaganfall. Darüber hinaus zielt die Studie darauf ab, die morphologischen und hämodynamischen Merkmale der großen intrakraniellen und extrakraniellen Hirnarterien zwischen Patienten nach einem Schlaganfall und altersentsprechenden Kontrollpersonen ohne Schlaganfall zu vergleichen, bestimmt durch DCUS- und TCD-Ultraschall.

Bei der Studie handelt es sich um eine quantitative, prospektive, randomisierte, kontrollierte Studie mit erwachsenen Patienten mit chronischem Schlaganfall und altersentsprechenden Probanden ohne Schlaganfall. Sie wird von Januar 2023 bis August 2024 im Ultraschalllabor der Hong Kong Polytechnic University durchgeführt. Die ethische Genehmigung wurde vom Institutional Review Board (IRB) der Hong Kong Polytechnic University eingeholt (Ref.: HSEARS20220714001). Von den Patienten wird eine Einverständniserklärung eingeholt, während ein Kodierungssystem verwendet wird, um die Vertraulichkeit und Anonymität der Forschungsthemen sicherzustellen. Es wird eine Wahrscheinlichkeitsstichprobe mit einer einfachen Zufallstechnik eingesetzt. Unter der Annahme einer mittleren Effektgröße von 0,5, eines α von 0,05, einer statistischen Aussagekraft von 80 % und einer Abbrecherquote von 17 %, um das Ziel zu erreichen, die morphologischen und hämodynamischen Merkmale der großen intrakraniellen und extrakraniellen Hirnarterien zwischen den Patienten nach Schlaganfall und dem Alter zu vergleichen. Bei übereinstimmenden Nicht-Schlaganfall-Probanden wird eine Stichprobengröße von 120 Probanden angestrebt (60 Schlaganfallpatienten und 60 Nicht-Schlaganfall-Patienten), wie mit der G* Power-Software unter Verwendung des t-Tests (Differenz zwischen zwei unabhängigen Mittelwerten) berechnet. Basierend auf einer Effektgröße von 0,59, einem α von 0,05, einer statistischen Aussagekraft von 80 % und einer Abbrecherquote von 15 % ist eine Mindeststichprobengröße von 13 Probanden in jeder der drei Post-Schlaganfall-Gruppen, die sich einer AET unterziehen, erforderlich, wie aus berechnet G*-Power-Software unter Verwendung des F-Tests (einfaktorielle ANOVA mit festen Effekten).

In die Studie sollen insbesondere chronische Patienten mit chronischer Schlaganfallerkrankung chinesischer Herkunft und leichter bis mittelschwerer Behinderung einbezogen werden, die sich den beiden AET unterziehen können. Da das Alter eine Störvariable für die Genesung nach einem Schlaganfall darstellt, sind nur Patienten über 50 Jahre betroffen, bei denen der Schlaganfall erst seit mehr als 6 Monaten einsetzt (Patienten mit chronischem Schlaganfall). Um den klinischen Faktor des Schlaganfall-Subtyps zu berücksichtigen, werden nur Probanden mit ischämischem Schlaganfall, dem häufigsten Schlaganfall-Subtyp, rekrutiert. Patienten mit unzureichenden Knochenfenstern für eine TCD-Beurteilung und Patienten mit erheblichen kardiovaskulären Risikofaktoren für die Durchführung einer AET werden ebenfalls von der Studie ausgeschlossen.

Karotis-Ultraschall- und transkranielle Doppler-Ultraschallgeräte werden verwendet, um die hämodynamischen bzw. morphologischen Merkmale der großen extrakraniellen und intrakraniellen Arterien zu untersuchen. Für den AET werden Laufband- und Fahrradergometergeräte verwendet. Das Karotisprotokoll umfasst die Beurteilung der morphologischen Parameter der extrakraniellen Halsschlagader mithilfe neuartiger Ansätze wie der 3D-Bewertung des Grades der arteriellen Stenose, der arteriellen Steifheitsanalyse und der automatisierten CIMT-Analyse, während die hämodynamischen Merkmale (mittlere Flussgeschwindigkeit (MFV), maximale systolische Geschwindigkeit (PSV)) untersucht werden ), enddiastolische Geschwindigkeit (EDV), Widerstandsindex (RI) und Pulsatilitätsindex (PI) werden ebenfalls bewertet. Die TCD-Ultraschallprotokolle umfassen das Scannen der bilateralen mittleren Hirnarterien (MCA) durch das transtemporale Fenster. Die spektralen Doppler-Parameter (MFV, PSV, EDV, PI und RI) werden gemessen.

Die Zieldosis für die beiden AET-Modi besteht aus 1.) einer Sitzungsdauer = 30 Minuten, 2.) Häufigkeit = 3 Mal pro Woche, 3.) hoher Intensität = (60–84 % Herzfrequenzreserve (HHR).4.) Typen=Laufband und Fahrradergometer 5.) Gesamtdauer des Programms=3 Monate.

Für die Datenanalyse wird in dieser Studie das Statistikpaket IBM SPSS (Statistical Package for the Social Science) Version 25 verwendet. Es werden sowohl deskriptive als auch inferenzielle Statistiken verwendet. Die ANOVA mit wiederholten Messungen oder der nichtparametrische äquivalente Friedman-Test wird verwendet, um eine gruppeninterne Bewertung der Ergebnismaße durchzuführen, während die One Way ANOVA die Analyse zwischen Gruppen durchführt. Die statistische Signifikanz wird bei p<0,05 berücksichtigt. Die standardisierte Mittelwertdifferenz (SMD) wird verwendet, um den Behandlungsnutzen oder die Wirkung des AET zu quantifizieren. Die Effektgröße wird in die Kategorien „klein“ (0,2–0,5), „mittel“ (0,5–0,8) und „groß“ (≥0,8) eingeteilt.

Bedeutung der Studie.

Das Wissen über die mögliche Verbesserung der hämodynamischen und morphologischen Merkmale der großen intrakraniellen und extrakraniellen Arterien bei Patienten nach Schlaganfall nach AET kann ein Maß für die Wirksamkeit des AET bei der Verbesserung der Gesundheitsergebnisse von Patienten nach Schlaganfall sein und somit das klinische Management unterstützen dieser Patienten. Durch den Einsatz neuartiger, multiparametrischer ultraschallbasierter Ansätze wie 3D-Arterienstenose, Arteriensteifheit und automatisierter CIMT-Analyse in dieser Themengruppe werden Grundwerte festgelegt, die für zukünftige Forschungen nützlich sein können. Die Studienergebnisse werden Therapeuten und Ärzte auch über die AET-Modalität informieren, die bei der Verbesserung der hämodynamischen und morphologischen Merkmale der Hirnarterien sowie der kognitiven und motorischen Funktionsergebnisse bei Patienten nach einem Schlaganfall wirksamer ist. Die Verbesserung der neurokognitiven und motorischen Funktion bei Patienten nach einem Schlaganfall hat wichtige Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit, da dadurch die sozioökonomische Belastung verringert wird, die mit der weiteren Verschlechterung der neurokognitiven Funktion verbunden ist, die mit einem erhöhten Demenzrisiko und hohen Sterblichkeitsraten verbunden ist.