Wpływ ćwiczeń aerobowych na układ tętniczy mózgu, funkcje poznawcze i motoryczne u pacjentów po udarze mózgu.

Udar mózgu to stan chorobowy definiowany jako „szybko rozwijające się objawy kliniczne ogniskowych (lub globalnych) zaburzeń funkcji mózgu, z objawami trwającymi 24 godziny lub dłużej lub prowadzącymi do śmierci, bez widocznej przyczyny innej niż pochodzenia naczyniowego”. Charakteryzuje się między innymi dekondycjonowanymi funkcjami hemodynamicznymi, motorycznymi i poznawczymi. Stan ten stanowi poważne obciążenie ekonomiczne i społeczne na całym świecie, ponieważ jest drugą najczęstszą przyczyną śmierci i niepełnosprawności. W Chinach udar jest trzecią przyczyną zgonów po nowotworach złośliwych i chorobach serca, z odnotowanym wskaźnikiem śmiertelności wynoszącym 149,5 na 100 000 i odpowiadającym za 1,57 miliona zgonów w 2018 r., podczas gdy w Hongkongu 6,2% wszystkich zarejestrowanych zgonów w 2020 r. przypisywana chorobom naczyniowo-mózgowym.

Aby złagodzić wyzwania i obciążenia związane z udarem mózgu, zaproponowano środki zapobiegawcze, takie jak propagowanie zdrowego trybu życia w celu kontrolowania czynników ryzyka udaru mózgu. Jednak pomimo obecności takich środków nie można twierdzić, że wystąpienie udaru mózgu jest nieuniknione, o czym świadczą powyższe statystyki. Istnieje zatem potrzeba opracowania solidnych i skutecznych metod leczenia i postępowania w przypadku udaru, mających na celu zapobieganie nawrotom udaru oraz poprawę przeżycia i jakości życia pacjentów po udarze. Jedną z takich niefarmakologicznych interwencji terapeutycznych, których celem jest przywrócenie utraconej funkcji w różnych obszarach związanych z udarem, jest rehabilitacja. Ponieważ udar niedokrwienny mózgu jest konsekwencją niedostatecznego dopływu krwi i tlenu do mózgu z powodu okluzji zakrzepowo-zatorowej, techniki rehabilitacyjne powinny zatem być ukierunkowane na poprawę stanu zdrowia tętnic mózgowych (wewnątrzczaszkowych i zewnątrzczaszkowych) oraz przywrócenie funkcji poznawczych i motorycznych w celu osiągnięcia pozytywnego wyniki po udarze. Wśród różnych technik rehabilitacyjnych aerobowy trening wysiłkowy (AET) zdefiniowany jako „ustrukturyzowane programy ćwiczeń, które obejmują rytmiczne ruchy dużych mięśni przez dłuższy czas”, ma potencjał przywrócenia zdekondycjonowanych funkcji hemodynamicznych, poznawczych i motorycznych, które charakteryzują obecność udaru i trening na bieżni (TT) wraz z ergometrem rowerowym to dwa takie popularne rodzaje AET.

Głównym mechanizmem, dzięki któremu AET może poprawić przepływ krwi w naczyniach mózgowych, jest zwiększona produkcja tlenku azotu (NO), znanego mediatora funkcji śródbłonka. Podaje się, że NO ma właściwości przeciwmiażdżycowe, które mogą zapobiegać gromadzeniu się blaszek miażdżycowych w naczyniach krwionośnych, a zatem może promować pozytywne zmiany morfologiczne naczyń mózgowych w dużych tętnicach wewnątrzczaszkowych i zewnątrzczaszkowych u pacjentów z udarem niedokrwiennym, co jest kluczowymi cechami niezbędnymi do poprawy po- jakości życia pacjentów po udarze i zapobieganiu nawrotom udaru. Istnieją jednak ograniczone informacje na temat potencjalnego zmniejszenia blaszki miażdżycowej u pacjentów z przewlekłym udarem poddawanych AET. Ultrasonografia duplex tętnic szyjnych (DCUS) i przezczaszkowa ultrasonografia dopplerowska (TCD) to dwie nieinwazyjne i niejonizujące techniki, które można wykorzystać do oceny zmian hemodynamicznych i morfologicznych odpowiednio w tętnicach zewnątrzczaszkowych i wewnątrzczaszkowych. Chociaż wykazano, że hemodynamika mózgowa odgrywa ważną rolę w występowaniu niedokrwiennego uszkodzenia mózgu, podjęto jedynie ograniczone próby zbadania podstawowych zmian hemodynamicznych w obrębie tętnic wewnątrzczaszkowych i zewnątrzczaszkowych, które są powodowane przez AET u pacjentów po udarze i w jaki sposób są one powiązane z możliwymi zmianami funkcji motorycznych i poznawczych. Nieliczne badania, w których oceniano potencjalny korzystny wpływ AET na układ mózgowo-naczyniowy, przyniosły sprzeczne wyniki.

Pomimo sprzecznych ustaleń, należy koniecznie zauważyć, że badania te koncentrowały się na ocenie wpływu treningu fizycznego na tylko jeden parametr hemodynamiczny, średnią prędkość przepływu z (TCD) i istnieje niewiele dowodów na jego wpływ na zewnątrzczaszkowy mózg. cechy hemodynamiczne i morfologiczne tętnic. Ponadto techniki ultrasonograficznego skanowania tętnic szyjnych ewoluowały w ostatnich latach wraz z pojawieniem się nowych technik, takich jak analiza sztywności tętnic szyjnych, trójwymiarowe (3D) obrazowanie ścian naczyń, komputerowa analiza obrazu (CAIA), a metody te okazały się niezawodne i dokładne ocenić morfologię zewnątrzczaszkowych naczyń mózgowych w innych populacjach poza pacjentami z przewlekłym udarem mózgu, dzięki czemu mogą lepiej monitorować i zapewnić holistyczną ocenę zmian, które mogą wystąpić w tętnicach zewnątrzczaszkowych mózgu u pacjentów po udarze poddawanych aerobowemu treningowi fizycznemu.

Biorąc pod uwagę powyższe zróżnicowane i sprzeczne tło, w połączeniu z pojawieniem się zaawansowanych technik ultrasonograficznych, istnieje potrzeba dalszego zbadania możliwej wartości AET w poprawie hemodynamiki i morfologii tętnic mózgowych, a także funkcji poznawczych i motorycznych u pacjentów po udarze mózgu przy użyciu solidnych nie można przecenić projektów badań, uwzględniając receptę opartą na dowodach, przy jednoczesnym wykorzystaniu podejścia wieloparametrycznego obejmującego nowatorskie techniki CUS do oceny głównych wyników. Poniższe cele zostały sformułowane na podstawie powyższych informacji ogólnych.

Celem pracy jest zbadanie wpływu AET na duże wewnątrzczaszkowe i zewnątrzczaszkowe tętnice mózgowe oceniane za pomocą nowych, wieloparametrycznych technik ultrasonograficznych Duplex Carotid (DCUS) i przezczaszkowego ultrasonografii dopplerowskiej (TCD), a także na funkcje poznawcze i motoryczne u pacjentów przewlekle po udarze mózgu. Ponadto badanie ma na celu porównanie cech morfologicznych i hemodynamicznych dużych wewnątrzczaszkowych i zewnątrzczaszkowych tętnic mózgowych między pacjentami po udarze a dobranymi pod względem wieku kontrolami bez udaru, co określono za pomocą ultrasonografii DCUS i TCD.

Badanie jest ilościowym, prospektywnym, randomizowanym, kontrolowanym badaniem próbnym z udziałem dorosłych pacjentów z przewlekłym udarem oraz dobranych pod względem wieku osób bez udaru i zostanie przeprowadzone w laboratorium ultrasonograficznym Uniwersytetu Politechnicznego w Hongkongu od stycznia 2023 r. do sierpnia 2024 r. Zgodę etyczną uzyskano od Institutional Review Board (IRB) Politechniki w Hongkongu (Ref: HSEARS20220714001). Od pacjentów uzyskana zostanie świadoma zgoda, podczas gdy stosowany będzie system kodowania w celu zapewnienia poufności i anonimowości uczestników badań. Zostanie zastosowany probabilistyczny dobór próby z wykorzystaniem prostej techniki losowej. Zakładając średnią wielkość efektu 0,5, α 0,05, moc statystyczną 80% i 17% odsetek rezygnacji, aby osiągnąć cel porównania cech morfologicznych i hemodynamicznych dużych wewnątrzczaszkowych i zewnątrzczaszkowych tętnic mózgowych między pacjentami po udarze a osobami w wieku dopasowanych pacjentów bez udaru, docelowa jest próba o wielkości 120 pacjentów (60 pacjentów z udarem i 60 pacjentów bez udaru), jak obliczono z oprogramowania G* Power przy użyciu testu t (różnica między dwiema niezależnymi średnimi). Na podstawie wielkości efektu 0,59, α 0,05, mocy statystycznej 80% i 15% wskaźnika rezygnacji, wymagana jest minimalna wielkość próby 13 osób w każdej z trzech grup poudarowych poddanych AET, obliczona na podstawie Oprogramowanie G* Power wykorzystujące test F (jednoczynnikowa ANOVA z efektami stałymi).

Pacjenci z przewlekłym udarem mózgu pochodzenia chińskiego, z łagodną lub umiarkowaną niepełnosprawnością, którzy mogą podjąć dwie AET, mają zostać włączeni do badania. Ponieważ wiek jest zmienną zakłócającą powrót do zdrowia po udarze, tylko pacjenci w wieku powyżej 50 lat, z > 6 miesiącami od początku udaru (pacjenci z przewlekłym udarem). Aby uwzględnić czynnik kliniczny podtypu udaru, rekrutowani będą tylko pacjenci z udarem niedokrwiennym, który jest najczęstszym podtypem udaru. Pacjenci z niewystarczającymi okienkami kostnymi do oceny TCD oraz pacjenci z istotnymi czynnikami ryzyka sercowo-naczyniowego do wykonania AET również zostaną wykluczeni z badania.

Do badania cech hemodynamicznych i morfologicznych odpowiednio dużych tętnic zewnątrzczaszkowych i wewnątrzczaszkowych zostaną użyte ultrasonografy tętnic szyjnych i przezczaszkowe ultrasonografy dopplerowskie. Sprzęt do bieżni i ergometru rowerowego zostanie wykorzystany do AET. Protokół dotyczący tętnicy szyjnej będzie obejmował ocenę parametrów morfologicznych zewnątrzczaszkowej tętnicy szyjnej przy użyciu nowych metod, takich jak trójwymiarowa ocena stopnia zwężenia tętnicy, analiza sztywności tętnic i automatyczna analiza CIMT, podczas gdy cechy hemodynamiczne (średnia prędkość przepływu (MFV), szczytowa prędkość skurczowa (PSV) Oceniana będzie również prędkość końcoworozkurczowa (EDV), wskaźnik oporu (RI) i wskaźnik pulsacji (PI). Protokoły ultrasonograficzne TCD będą obejmowały skanowanie obustronnych tętnic środkowych mózgu (MCA) przez okno przezskroniowe. Zostaną zmierzone parametry spektralne Dopplera (MFV, PSV, EDV, PI i RI.).

Docelowa dawka dla dwóch trybów AET będzie składać się z 1.) czasu trwania sesji = 30 minut, 2.) częstotliwości = 3 razy w tygodniu, 3.) wysokiej intensywności = (60-84% rezerwy tętna (HHR).4.) Typy = Bieżnia i ergometr rowerowy 5.) Całkowity czas trwania programu = 3 miesiące.

Do analizy danych w tym badaniu wykorzystany zostanie pakiet statystyczny IBM SPSS (Statistical Package for the Social Science) w wersji 25. Wykorzystane zostaną zarówno statystyki opisowe, jak i inferencyjne. ANOVA powtórzonych pomiarów lub nieparametryczny równoważny test Friedmana zostanie wykorzystany do przeprowadzenia wewnątrzgrupowej oceny miar wyniku, podczas gdy jednokierunkowa ANOVA przeprowadzi analizę między grupami. Istotność statystyczna będzie rozpatrywana przy p<0,05. Standaryzowana średnia różnica (SMD) zostanie wykorzystana do ilościowego określenia korzyści leczenia lub efektu AET. Wielkość efektu należy sklasyfikować jako małą (0,2-0,5), średnią (0,5-0,8) lub dużą (≥0,8).

Znaczenie badania.

Wiedza na temat możliwej poprawy cech hemodynamicznych i morfologicznych dużych tętnic wewnątrzczaszkowych i zewnątrzczaszkowych u pacjentów po udarze mózgu po AET może stanowić miarę skuteczności AET w poprawie wyników zdrowotnych pacjentów po udarze mózgu, a tym samym pomóc w postępowaniu klinicznym tych pacjentów. Zastosowanie nowatorskich, wieloparametrycznych metod opartych na ultrasonografii, takich jak zwężenie tętnicy 3D, sztywność tętnic i automatyczna analiza CIMT w tej grupie pacjentów, pozwoli ustalić wartości wyjściowe, które mogą być przydatne w przyszłych badaniach. Wyniki badania będą również informować terapeutów i klinicystów o sposobie AET, który jest bardziej skuteczny w poprawie cech hemodynamicznych i morfologicznych tętnic mózgowych oraz poznawczych i motorycznych wyników czynnościowych u pacjentów po udarze mózgu. Poprawa funkcjonowania neuropoznawczego i motorycznego u pacjentów po udarze mózgu ma istotne implikacje dla zdrowia publicznego, ponieważ zmniejsza obciążenie społeczno-ekonomiczne związane z dalszym pogorszeniem funkcji neuropoznawczych, które wiąże się ze zwiększonym ryzykiem demencji i wysokimi wskaźnikami śmiertelności.