Effetti dell'esercizio aerobico sul sistema arterioso cerebrale, sulla funzione cognitiva e motoria nei pazienti post-ictus.

L'ictus è una condizione medica definita come "segni clinici in rapido sviluppo di disturbo focale (o globale) della funzione cerebrale, con sintomi che durano 24 ore o più o che portano alla morte, senza causa apparente se non di origine vascolare". È caratterizzato, tra le altre cose, dalle funzioni emodinamiche, motorie e cognitive decondizionate. La condizione rappresenta un grave onere economico e sociale in tutto il mondo in quanto è la seconda causa di morte e disabilità. In Cina, l'ictus è classificato come la terza causa di morte dopo i tumori maligni e le malattie cardiache con un tasso di mortalità riportato di 149,5 per 100.000 e pari a 1,57 milioni di decessi nel 2018 mentre, a Hong Kong, il 6,2% di tutti i decessi registrati nel 2020 sono stati attribuito a malattia cerebrovascolare.

Per mitigare le sfide e l'onere associato all'ictus, sono state suggerite misure preventive come la promozione di una vita sana per controllare i fattori di rischio di ictus. Tuttavia, nonostante la presenza di tali misure, non si può sostenere che il verificarsi di ictus sia inevitabile, come evidenziato dalle statistiche di cui sopra. È quindi necessario elaborare approcci di trattamento e gestione dell'ictus robusti ed efficienti volti a prevenire le recidive di ictus e migliorare la sopravvivenza e la qualità della vita dei pazienti post-ictus. La riabilitazione è uno di questi interventi terapeutici non farmacologici che mira a ripristinare la funzione persa nei vari domini associati all'ictus. Poiché l'ictus ischemico è una conseguenza di un inadeguato afflusso di sangue e ossigeno al cervello per occlusione tromboembolica, le tecniche riabilitative dovrebbero quindi mirare a migliorare lo stato di salute delle arterie cerebrali (intracraniche ed extracraniche) e ripristinare la funzione cognitiva e motoria per ottenere risultati positivi esiti post-ictus. Tra le varie tecniche riabilitative, l'allenamento aerobico (AET) definito come "programmi di esercizi strutturati che coinvolgono il movimento ritmico di grandi muscoli per periodi prolungati", ha il potenziale per ripristinare la funzione emodinamica, cognitiva e motoria decondizionata che caratterizza la presenza di ictus e l'allenamento su tapis roulant (TT) insieme al cicloergometro sono due tipi comuni di AET.

Il meccanismo principale mediante il quale l'AET può migliorare il flusso sanguigno cerebrovascolare è attraverso l'aumento della produzione di ossido nitrico (NO), un noto mediatore della funzione endoteliale. È stato riportato che l'NO ha proprietà anti-aterogeniche che possono prevenire l'accumulo di placca nei vasi sanguigni, quindi ha il potenziale per promuovere cambiamenti morfologici cerebrovascolari positivi all'interno delle grandi arterie intracraniche ed extracraniche nei pazienti con ictus ischemico, attributi chiave necessari per il miglioramento della post- qualità della vita dei pazienti colpiti da ictus e nella prevenzione delle recidive. Esistono tuttavia informazioni limitate sulla potenziale riduzione della placca aterosclerotica nei pazienti con ictus cronico sottoposti ad AET. L'ecografia duplex carotidea (DCUS) e l'ecografia Doppler transcranica (TCD) sono due tecniche non invasive e non ionizzanti che possono essere utilizzate per valutare i cambiamenti emodinamici e morfologici all'interno rispettivamente delle arterie cerebrali extracraniche e intracraniche. Nonostante sia stato dimostrato che l'emodinamica cerebrale svolge un ruolo importante nell'insorgenza del danno cerebrale ischemico, sono stati fatti solo tentativi limitati per interrogare i cambiamenti emodinamici sottostanti all'interno delle arterie cerebrali intracraniche ed extracraniche che sono causati dall'AET nei pazienti post-ictus e come questi sono associati ai possibili cambiamenti nella funzione motoria e cognitiva. I pochi studi che hanno valutato i potenziali effetti benefici dell'AET sul sistema cerebrovascolare hanno riportato risultati contraddittori.

Nonostante i risultati contraddittori, è imperativo notare che questi studi si sono concentrati sulla valutazione degli effetti dell'esercizio fisico su un solo parametro emodinamico, la velocità media del flusso da (TCD) e vi è scarsità di prove sul suo effetto sul cervello extracraniale caratteristiche emodinamiche e morfologiche delle arterie. Inoltre, le tecniche di scansione dell'ecografia carotidea si sono evolute negli ultimi anni con l'emergere di nuove tecniche come l'analisi della rigidità arteriosa carotidea, l'imaging tridimensionale (3D) della parete del vaso, l'analisi dell'immagine assistita da computer (CAIA) e questi metodi sono stati conclusi per essere affidabili e accurati valutare la morfologia del vaso cerebrale extracranico in altre popolazioni oltre ai pazienti con ictus cronico, quindi hanno il potenziale per monitorare meglio e fornire una valutazione olistica dei cambiamenti che possono verificarsi nelle arterie cerebrali extracraniche nei pazienti post-ictus sottoposti ad allenamento aerobico.

Considerando il suddetto background diversificato e contraddittorio, unito all'emergere di tecniche ecografiche avanzate, la necessità di interrogare ulteriormente il possibile valore dell'AET nel migliorare l'emodinamica e la morfologia delle arterie cerebrali, nonché la funzione cognitiva e motoria nei pazienti post-ictus utilizzando robusti disegni di studio, che incorporano prescrizioni basate sull'evidenza, pur utilizzando un approccio multiparametrico che incorpora nuove tecniche CUS per valutare gli esiti primari non possono essere sottovalutati. I seguenti obiettivi sono stati formulati sulla base delle precedenti informazioni di base.

Lo scopo dello studio è quello di indagare gli effetti dell'AET sulle grandi arterie cerebrali intracraniche ed extracraniche valutate mediante nuove tecniche multiparametriche di ecografia duplex carotidea (DCUS) e ecografia Doppler transcranica (TCD) e sulle funzioni cognitive e motorie nei pazienti cronici post-ictus. Inoltre, lo studio cerca di confrontare le caratteristiche morfologiche ed emodinamiche delle grandi arterie cerebrali intracraniche ed extracraniche tra pazienti post-ictus e controlli di pari età senza ictus, come determinato dall'ecografia DCUS e TCD.

Lo studio è uno studio quantitativo, prospettico randomizzato controllato che coinvolge pazienti adulti affetti da ictus cronico e soggetti non colpiti da ictus di pari età e sarà condotto presso il laboratorio ecografico della Hong Kong Polytechnic University da gennaio 2023 ad agosto 2024. L'approvazione etica è stata ottenuta dall'Institutional Review Board (IRB) della Hong Kong Polytechnic University (Rif: HSEARS20220714001). Il consenso informato sarà ottenuto dai pazienti mentre verrà utilizzato un sistema di codifica per garantire la riservatezza e l'anonimato dei soggetti della ricerca. Verrà impiegato il campionamento probabilistico che coinvolge una semplice tecnica casuale. Assumendo una dimensione media dell'effetto di 0,5, α di 0,05, potenza statistica dell'80% e un tasso di abbandono del 17%, per raggiungere l'obiettivo di confrontare le caratteristiche morfologiche ed emodinamiche delle grandi arterie cerebrali intracraniche ed extracraniche tra i pazienti post-ictus e l'età- soggetti non colpiti da ictus è stata presa di mira una dimensione del campione di 120 soggetti (60 pazienti con ictus e 60 senza ictus) come calcolato dal software G* Power utilizzando il t-test (differenza tra due medie indipendenti). Sulla base di una dimensione dell'effetto di 0,59, α di 0,05, potenza statistica dell'80% e un tasso di abbandono del 15%, è richiesta una dimensione minima del campione di 13 soggetti in ciascuno dei tre gruppi post-ictus sottoposti ad AET, come calcolato dal Software G* Power che utilizza il test F (ANOVA a effetti fissi unidirezionali).

I pazienti cronici post-ictus di origine cinese con disabilità da lieve a moderata che possono intraprendere i due AET sono destinati a essere inclusi nello studio. Poiché l'età è una variabile confondente nel recupero post-ictus, solo i pazienti di età superiore a 50 anni, con > 6 mesi dall'insorgenza dell'ictus (pazienti con ictus cronico). Per soddisfare il fattore clinico del sottotipo di ictus, verranno reclutati solo soggetti con ictus ischemico che è il sottotipo di ictus più comune. Saranno esclusi dallo studio anche i pazienti con finestre ossee insufficienti per consentire la valutazione del TCD e quelli con sostanziali fattori di rischio cardiovascolare per eseguire l'AET.

L'ecografia carotidea e l'ecografia Doppler transcranica saranno utilizzate per esaminare rispettivamente le caratteristiche emodinamiche e morfologiche delle grandi arterie extracraniche ed intracraniche. Per l'AET verranno utilizzati tapis roulant e cicloergometro. Il protocollo carotideo comporterà la valutazione dei parametri morfologici dell'arteria carotidea extracranica utilizzando nuovi approcci come la valutazione del grado di stenosi arteriosa 3D, l'analisi della rigidità arteriosa e l'analisi CIMT automatizzata, mentre le caratteristiche emodinamiche (velocità media del flusso (MFV), velocità sistolica di picco (PSV ), saranno valutati anche la velocità telediastolica (EDV), l'indice resistivo (RI) e l'indice di pulsatilità (PI). I protocolli ecografici TCD comporteranno la scansione delle arterie cerebrali medie bilaterali (MCA) attraverso la finestra transtemporale. Verranno misurati i parametri spettrali Doppler (MFV, PSV, EDV, PI e RI.).

Il dosaggio target per le due modalità AET consisterà in 1.) durata della sessione=30 minuti, 2.) frequenza=3 volte/settimana, 3.) alta intensità=(60-84% riserva di frequenza cardiaca (HHR).4.) Tipi=Tapis roulant e cicloergometro 5.) durata complessiva del programma=3 mesi.

Il pacchetto statistico IBM SPSS (Statistical Package for the Social Science) versione 25 verrà utilizzato per l'analisi dei dati in questo studio. Saranno utilizzate sia statistiche descrittive che inferenziali. L'ANOVA a misure ripetute o il test di Friedman equivalente non parametrico verrà utilizzato per eseguire una valutazione intragruppo delle misure di esito, mentre l'ANOVA a una via eseguirà l'analisi tra gruppi. La significatività statistica sarà considerata a p<0.05. La differenza media standardizzata (SMD) verrà utilizzata per quantificare i benefici del trattamento o l'effetto dell'AET. La dimensione degli effetti deve essere classificata come piccola (0,2-0,5), media (0,5-0,8) o grande (≥0,8).

Il significato dello studio.

La conoscenza del possibile miglioramento delle caratteristiche emodinamiche e morfologiche delle grandi arterie intracraniche ed extracraniche nei pazienti post-ictus dopo l'AET può fornire una misura dell'efficacia dell'AET nel migliorare gli esiti di salute dei pazienti post-ictus e quindi aiutare nella gestione clinica di questi pazienti. L'uso di nuovi approcci basati sugli ultrasuoni multiparametrici come la stenosi arteriosa 3D, la rigidità arteriosa e l'analisi CIMT automatizzata in questo gruppo di soggetti stabilirà valori di base che possono essere utili per la ricerca futura. I risultati dello studio informeranno anche terapisti e clinici sulla modalità AET più efficace nel migliorare le caratteristiche emodinamiche e morfologiche delle arterie cerebrali e gli esiti funzionali cognitivi e motori nei pazienti post-ictus. Il miglioramento del funzionamento neurocognitivo e motorio nei pazienti post-ictus ha importanti implicazioni per la salute pubblica in quanto riduce l'onere socioeconomico associato all'ulteriore deterioramento della funzione neurocognitiva che è stata associata ad un aumento del rischio di demenza e ad alti tassi di mortalità.