经受住风暴：针对 COVID-19 的肺、心脏和脑血管康复

目标 1 - 个性化心脏运动康复是否能促进心肺和脑血管恢复？ 人们普遍认为“运动是良药”；复方药丸和疾病预防和康复的基石，包括与 COVID19 具有相似致病性的疾病（例如严重急性呼吸综合征、中东呼吸综合征和急性呼吸窘迫综合征）。 更具体地说，运动被认为是血管医学，能够通过治愈内皮细胞来改善动脉的活力。 在个性化运动期间，血流量和动脉剪切应力的有针对性、重复和间歇性增加会机械刺激内皮细胞，触发一氧化氮和血管生成和血管生成所需的其他血管活性和抗炎分子的产生。 因此，对 SARS-CoV2 病毒损坏的主要血管结构进行运动治疗，可为肺、心脏和大脑等终末器官提供显着的血管再生益处。 例如，列出了运动疗法治疗各种心肺疾病的几个基石心肺益处，以强调使用个体化运动干预增强 COVID19 恢复的可行性：1）有氧健身与急性 H1N1 感染后外周动脉内皮功能障碍减弱有关； 2) 肺部弹性和强度的恢复，以及运动训练后减少炎症的抗氧化剂增加，有助于提高心肺能力； 3) 改善心肺系统的自主调节可提高运动能力和整体健康。

虽然很少有证据表明脑血管功能在 COVID19 感染后发生了改变，但流行病学证据表明，从 COVID19 中恢复过来的人患中风的风险更高。 越早引入基于运动的运动康复治疗中风，运动能力、外周血管和脑血管功能的改善就越大，这主要是因为血管炎症减弱和神经营养调节剂增加。 患有中风或中风高风险的个体缺乏身体活动会进一步加剧炎症性血管功能障碍。 运动通过增加脑动脉中的血流量和动脉内剪切应力直接刺激脑血管内皮细胞。 脑血管功能由一组精妙的协同和冗余生理控制器（即动脉二氧化碳分压和氧气分压、动脉血压、神经源性自主调节和心输出量）调节。 除了运动疗法对脑血管的直接益处外，增强气体交换、血压、自主神经反射和心脏功能的全身心肺功能改善也将对大脑血管产生重要益处。 因此，拟议的研究为提高运动能力以及 COVID19 感染恢复期间的心肺和脑血管功能提供了显着益处。

使用标准化的临床测试组合来量化心肺功能，以评估静息时以及次最大和最大应激源期间的心血管和肺功能。 例如，静息心血管功能是通过测量心率、左右心室心脏功能、外周血管血流量和脉搏波速度来确定的。 这些指标提供了与动脉硬度、自主神经和外周血管功能有关的可量化信息，这些是调节中枢血流动力学（即心输出量、动脉血压和血流量）和心血管健康的主要决定因素。 尚不清楚 COVID19 感染是否会影响静息中枢血流动力学。 然而，我们的研究小组之前已经观察到对不同病毒感染的急性炎症反应后的中枢血流动力学功能障碍。 次最大（流量介导的扩张）和最大（心肺运动测试）生理测量允许研究人员量化心肺系统对日常活动中观察到的压力源的反应能力。 在康复干预之后，次最大和最大心肺测试提供了运动干预有效性的必要量化。

心脏超声心动图：左心室和右心室力学（舒张末期和收缩末期容积、二尖瓣充盈），以及主动脉和腔静脉的中心血流动力学（主动脉直径、心输出量、每搏输出量、心率），将在通过 Hitachi Aloka Alpha 7 系统（日本东京）使用二维超声心动图进行休息。 对于处于左侧卧位的受试者，将使用两腔和四腔视图获得测量结果。 在收缩末期和舒张末期都将手动追踪左心室的内部。 体积将使用辛普森法则进行测量。 每搏量将通过从收缩末期容积中减去舒张末期容积来计算。 心输出量将计算为 HR 乘以每搏输出量。 将测量三个节拍，并在分析中使用平均值。 射血分数将从心室容积计算，并表示为收缩末期容积与舒张末期容积的百分比。 二尖瓣速度将从心尖 4 室视图获得，从而测量 E、A 和 E/A。 流入的斜率也将被确定。 还将执行组织多普勒以获得计算 E/E' 的 E'。 最后，将使用 TOMTEC 组织跟踪软件执行散斑跟踪。

脑血管功能传统上使用一维方法进行评估，量化脑血流 (CBF) 对单一扰动的反应，强调 CBF 调节中涉及的主要机制之一。 休息时和运动时 CBF 调节所涉及的主要机制是动脉血气、动脉血压、神经源性自主神经系统和新陈代谢。 因此，临床刺激用于通过改变环境、药理学或生理条件来激发脑血管反应，这特别扰乱了这些主要机制之一。 我们的研究团队开发的新方法推进了传统的单维 CBF 评估，通过使用一系列临床评估测试脑血管系统，或通过引起影响 CBF 的特定和系统生理扰动的评估。 本协议中使用的两种脑血管评估策略专门评估脑血管对静止时二氧化碳、血压和神经源性活动变化的反应，以及在增量全身和疲劳手握运动期间的反应。 这些测试将提供脑血管功能的传统单维量化，以及提供综合脑血管功能的细微量化。 此外，利用同样针对训练干预旨在改善的相同系统（即呼吸系统、心血管系统和骨骼肌系统）的评估策略，干预前后的脑血管测试将提供每个系统贡献比例的指数我们 COVID19 感染后的生理恢复。

目标 2 - 将吸气肌和心脏运动康复相结合是否提供额外的心肺和脑血管 COVID19 恢复益处？ 肺功能障碍和肺炎是 COVID19 感染的主要问题。 发烧、咳嗽、疲劳、肌痛和呼吸困难是感染 COVID19 病毒的人最常见的症状。 对于许多感染 COVID19 的人来说，在病毒中幸存下来只是问题的一部分。 最近的一份报告发现，被认为已康复并因此出院的 COVID19 患者存在挥之不去的异常肺扩散；一项回顾性调查显示，感染 COVID19 后的肺扩散可在出院后 30 天内保持异常。 长期肺损伤主要归因于严重 COVID19 感染中的呼吸肌萎缩和呼吸机引起的膈肌功能障碍。 然而，与轻度 COVID19 感染相关的长时间咳嗽、疲劳和呼吸困难也会引发肺功能障碍并损害呼吸肌力量。 吸气肌力量差引起的肺功能障碍会增加呼吸功、肌肉交感神经活动以及与体力活动相关的疲劳。 疲劳的吸气肌工作会降低运动和身体能力，而增加的肌肉交感神经活动会减少流向活动肢体的血液并增加疲劳。 因此，无论严重程度如何，COVID19 感染后肺功能持续受损都会降低运动能力、身体能力、生活质量以及可能的心脑血管功能。

吸气肌训练有效地涉及类似于运动训练计划的标准化呼吸程序，已被证明可有效减轻其他慢性呼吸系统疾病的疲劳、肌痛和呼吸困难。 IMT 后心肺功能的改善主要是吸气肌增强的结果。 提高吸气肌力量可减少体力活动期间的呼吸功以及与休息和体力活动期间的呼吸相关的代谢成本。 骨骼肌在运动过程中经常争夺血液供应，特别是当呼吸功增加时，因此与单独运动训练相比，IMT 结合运动训练改善吸气肌功能可能会在整个脉管系统中提供超强的血流刺激。 考虑到心血管血流量增加引起的血管生成和血管生成特性，IMT 训练与运动训练相结合提供了一种创新策略，以促进 COVID19 恢复。 迄今为止还没有研究调查 IMT 训练和运动对脑血管功能的影响。 然而，与呼吸肌功能改善相关的心肺功能改善也应协同增强脑血管调节。

总而言之，IPL 专门利用运动来改善慢性病临床模型中心肺和脑血管系统的功能。 例如，IPL 的成员之前已经证明，脑血管对运动的反应取决于健康和疾病中的二氧化碳、动脉血压和动脉剪切应力。 此外，在心力衰竭人群中，个体化的心脏运动康复会增加 CBF (~10%)，从而重建正常的 CBF。 同样，IPL 收集了与拟议研究相关的数据，因为运动训练可以改善患有炎症性疾病（糖尿病）的人群的血管血流动力学和自主神经调节；以及改善血压。 IPL 的心肺研究专家还证明，肌肉训练可以改善肥胖患者的运动耐量和呼吸困难，这些患者因 COVID 感染而出现并发症的风险增加。 IPL 的研究人员共同致力于利用这些技术和方法来确定最佳策略，以增强心脏、大脑和肺部的 COVID19 恢复。