Effects of Threshold Inspiratory Muscle Training Combined with Continuous Positive Airway Pressure on Sleep and Respiratory Function in Stroke Patients with Obstructive Sleep Apnea-hypopnea Syndrome: a Randomized Controlled Trial

doi:10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0842

Abstract

Abstract:

Background

There is a close association between obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome (OSAHS) and stroke. The coexistence of the two diseases not only affects the rehabilitation process of patients, prolongs their hospitalization time, but also may increase the risk of death. At present, there is still a lack of clinical research on continuous positive airway pressure (CPAP) combined with respiratory training for stroke patients with OSAHS.

Objective

To examine the impact of threshold inspiratory muscle training (TIMT) in conjunction with CPAP on sleep status, pulmonary function, and respiratory muscle strength in stroke patients with OSAHS.

Methods

Sixty-nine patients with stroke and OSAHS who met the enrollment criteria were selected from the Second Affiliated Hospital of Zhengzhou University from April 2022 to August 2023. The patients were divided into experimental group (n=35) and control group (n=34) by random number table method. The control group received CPAP and conventional treatment, and the experimental group received TIMT on this basis for 6 weeks. The sleep status, lung function and respiratory muscle function of the two groups were compared before and after intervention.

Results

Six weeks after the intervention, the mean blood oxygen saturation (SpO₂), proportion of deep sleep (proportion of N3 sleep in total sleep time), minimum arterial oxygen saturation (LSaO₂), forced expiratory volume in the first second (FEV₁), forced vital capacity (FVC), one-second rate (FEV₁/FVC), maximum expiratory pressure (MEP) and maximum inspiratory pressure (MIP) were all higher than those before intervention in the 2 groups (P<0.05) ; After 6 weeks of intervention, SpO₂, proportion of deep sleep (proportion of N3 sleep in total sleep time), LSaO₂, FEV₁, FVC, FEV₁/FVC, MEP and MIP in experimental group were higher than those in control group (P<0.05). Sleep apnea hypopnea index (AHI), oxygen loss index (ODI), arousal index and Epworth lethargy scale (ESS) scores in the 2 groups were lower than those before intervention (P<0.05). After 6 weeks of intervention, the ODI, arousal index and ESS scores of experimental group were lower than those of the control group (P<0.05) .

Conclusion

TIMT combined with CPAP can significantly improve the sleep disorder of stroke patients with OSAHS, and improve arterial oxygen partial pressure, respiratory muscle strength and pulmonary function.

Key words: Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome, Stroke, Threshold inspiratory muscle training, Continuous positive airway pressure, Respiratory function

摘要： 背景阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）与脑卒中关系密切，两者并存不仅会影响患者的康复进程，且可能增加病死率。目前关于持续气道正压通气（CPAP）联合呼吸训练对脑卒中伴OSAHS患者的临床研究较为缺乏。目的观察阈值压力负荷呼吸肌训练（TIMT）联合CPAP对脑卒中伴OSAHS患者睡眠状况、肺功能及呼吸肌功能的影响。方法选取2022年4月—2023年8月于郑州大学第二附属医院就诊的符合入组标准的69例脑卒中伴OSAHS患者，通过随机数字表法将患者分为试验组（n=35）和对照组（n=34）。对照组行CPAP与常规治疗，试验组在此基础上行TIMT，疗程6周。比较2组患者干预前后的睡眠状况、肺功能及呼吸肌功能。结果干预6周后，2组患者平均血氧饱和度（SpO₂）、深睡眠比例（N3期睡眠占总睡眠时间比例）、最低动脉血氧饱和度（LSaO₂）、第1秒用力呼气容积（FEV₁）、用力肺活量（FVC）、一秒率（FEV₁/FVC）、最大呼气压（MEP）、最大吸气压（MIP）均高于组内干预前（P<0.05）；试验组干预6周后SpO₂、深睡眠比例（N3期睡眠占总睡眠时间比例）、LSaO₂、FEV₁、FVC、FEV₁/FVC、MEP、MIP高于对照组（P<0.05）。2组患者干预6周后睡眠呼吸暂停低通气指数（AHI）、氧减指数（ODI）、觉醒指数、Epworth嗜睡量表（ESS）评分均较组内干预前降低（P<0.05）。试验组干预6周后ODI、觉醒指数、ESS评分低于对照组（P<0.05）。结论 TIMT联合CPAP能明显改善脑卒中伴OSAHS患者的睡眠紊乱状况，提高动脉氧分压、呼吸肌肌力与肺功能。

关键词: 阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征, 脑卒中, 阈值压力负荷呼吸肌训练, 持续气道正压通气, 呼吸功能

LIU Yihan,ZHU Ning,XUE Mengzhou. Effects of Threshold Inspiratory Muscle Training Combined with Continuous Positive Airway Pressure on Sleep and Respiratory Function in Stroke Patients with Obstructive Sleep Apnea-hypopnea Syndrome: a Randomized Controlled Trial[J]. Chinese General Practice, 2024, 27(17): 2077-2082. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0842.
刘奕罕,朱宁,薛孟周. 阈值压力负荷呼吸肌训练联合持续气道正压通气对脑卒中伴阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者睡眠及呼吸功能的影响：一项随机对照试验[J]. 中国全科医学, 2024, 27(17): 2077-2082. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0842.

Figures/Tables 4

References 28

[1]	YEGHIAZARIANS Y, JNEID H, TIETJENS J R，et al. Obstructive sleep apnea and cardiovascular disease：a scientific statement from the American heart association[J]. Circulation，2021,144(3):e56-67. DOI：10.1161/CIR.0000000000000988.
[2]	崔丽颖，袁烨，赵秉清，等. 无创正压气道通气对老年脑梗死并阻塞性睡眠呼吸暂停患者预后的影响[J]. 中华老年心脑血管病杂志，2017,19(1):55-59. DOI：10.3969/j.issn.1009-0126.2017.01.015.
[3]	YAGGI H K, CONCATO J, KERNAN W N，et al. Obstructive sleep apnea as a risk factor for stroke and death[J]. N Engl J Med，2005,353(19):2034-2041. DOI：10.1056/NEJMoa043104.
[4]	LOSURDO A, BRUNETTI V, BROCCOLINI A，et al. Dysphagia and obstructive sleep apnea in acute，first-ever，ischemic stroke[J]. J Stroke Cerebrovasc Dis，2018,27(3):539-546. DOI：10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2017.09.051.
[5]	IFTIKHAR I H, BITTENCOURT L, YOUNGSTEDT S D，et al. Comparative efficacy of CPAP，MADs，exercise-training，and dietary weight loss for sleep apnea：a network meta-analysis[J]. Sleep Med，2017,30:7-14. DOI：10.1016/j.sleep.2016.06.001.
[6]	WANG G, GOEBEL J R, LI C H，et al. Therapeutic effects of CPAP on cognitive impairments associated with OSA[J]. J Neurol，2020,267(10):2823-2828. DOI：10.1007/s00415-019-09381-2.
[7]	DE FELÍCIO C M, DA SILVA DIAS F V, TRAWITZKI L V V. Obstructive sleep apnea：focus on myofunctional therapy[J]. Nat Sci Sleep，2018,10:271-286. DOI：10.2147/NSS.S141132.
[8]	SCHIPPER M H, JELLEMA K, THOMASSEN B J W，et al. Stroke and other cardiovascular events in patients with obstructive sleep apnea and the effect of continuous positive airway pressure[J]. J Neurol，2017,264(6):1247-1253. DOI：10.1007/s00415-017-8522-z.
[9]	中华医学会全国第四届脑血管病学术会议组.各类脑血管病诊断要点[J].中华神经科杂志，1996,26(6):379.
[10]	American Academy of Sleep Medicine.睡眠障碍国际分类[M]. 高和，译. 3版. 北京：人民卫生出版社，2017：2-22.
[11]	HORI T, SUGITA Y, KOGA E，et al. Proposed supplements and amendments to 'a Manual of Standardized Terminology，Techniques and Scoring System for Sleep Stages of Human Subjects'，the Rechtschaffen & Kales（1968）standard[J]. Psychiatry Clin Neurosci，2001,55(3):305-310. DOI：10.1046/j.1440-1819.2001.00810.x.
[12]	CHIEN M Y, WU Y T, LEE P L，et al. Inspiratory muscle dysfunction in patients with severe obstructive sleep apnoea[J]. Eur Respir J，2010,35(2):373-380. DOI：10.1183/09031936.00190208.
[13]	DAR J A, MUJADDADI A, MOIZ J A. Effects of inspiratory muscle training in patients with obstructive sleep apnoea syndrome：a systematic review and meta-analysis[J]. Sleep Sci，2022,15(4):480-489. DOI：10.5935/1984-0063.20220081.
[14]	ECKERT D J. Phenotypic approaches to obstructive sleep apnoea - New pathways for targeted therapy[J]. Sleep Med Rev，2018,37:45-59. DOI：10.1016/j.smrv.2016.12.003.
[15]	COLELLI D R, KAMRA M, RAJENDRAM P，et al. Predictors of CPAP adherence following stroke and transient ischemic attack[J]. Sleep Med，2020,66:243-249. DOI：10.1016/j.sleep.2018.10.009.
[16]	KIM K, HAN J W, KIM Y M. Effects of elastic band resistance exercises with breathing techniques on pulmonary function in female seniors[J]. J Exerc Rehabil，2019,15(3):419-423. DOI：10.12965/jer.1938070.035.
[17]	PARREIRAS DE MENEZES K K, NASCIMENTO L R, ADA L，et al. High-intensity respiratory muscle training improves strength and dyspnea poststroke：a double-blind randomized trial[J]. Arch Phys Med Rehabil，2019,100(2):205-212. DOI：10.1016/j.apmr.2018.09.115.
[18]	ROMER L M, MCCONNELL A K. Specificity and reversibility of inspiratory muscle training[J]. Med Sci Sports Exerc，2003,35(2):237-244. DOI：10.1249/01.MSS.0000048642.58419.1E.
[19]	JUNG K M, BANG D H. Effect of inspiratory muscle training on respiratory capacity and walking ability with subacute stroke patients：a randomized controlled pilot trial[J]. J Phys Ther Sci，2017,29(2):336-339. DOI：10.1589/jpts.29.336.
[20]	刘伟利，张晓晓，李飞翔，等. 阈值压力负荷呼吸肌训练在脑外伤患者呼吸功能康复中的应用研究[J].中华全科医学，2021,19(8):4. DOI：10.16766/j.cnki.issn.1674-4152.002062.
[21]	时惠，刘玲，祖菲娅·吐尔迪. 阈值压力负荷呼吸肌训练对脑卒中患者康复疗效的Meta分析[J]. 中国康复理论与实践，2016,22(9):1069-1074. DOI：10.3969/j.issn.1006-9771.2016.09.019.
[22]	MENEZES K K, NASCIMENTO L R, ADA L，et al. Respiratory muscle training increases respiratory muscle strength and reduces respiratory complications after stroke：a systematic review[J]. J Physiother，2016,62(3):138-144. DOI：10.1016/j.jphys.2016.05.014.
[23]	KLINE C E, CROWLEY E P, EWING G B，et al. The effect of exercise training on obstructive sleep apnea and sleep quality：a randomized controlled trial[J]. Sleep，2011,34(12):1631-1640. DOI：10.5665/sleep.1422.
[24]	董校玉，赵倩. 阈值压力负荷呼吸肌训练对慢性阻塞性肺疾病患者肺功能、运动耐力及呼吸肌肌力的影响[J].保健医学研究与实践，2022,19(7):101-104. DOI：10.11986/j.issn.1673-873X.2022.07.026.
[25]	LIN H C, CHIANG L L, ONG J H，et al. The effects of threshold inspiratory muscle training in patients with obstructive sleep apnea：a randomized experimental study[J]. Schlaf Atmung，2020,24(1):201-209. DOI：10.1007/s11325-019-01862-y.
[26]	NÓBREGA-JÚNIOR J C N, DORNELAS DE ANDRADE A, DE ANDRADE E A M，et al. Inspiratory muscle training in the severity of obstructive sleep apnea，sleep quality and excessive daytime sleepiness：a placebo-controlled，randomized trial[J]. Nat Sci Sleep，2020,12:1105-1113. DOI：10.2147/NSS.S269360.
[27]	RAMIREZ-SARMIENTO A, OROZCO-LEVI M, GUELL R，et al. Inspiratory muscle training in patients with chronic obstructive pulmonary disease：structural adaptation and physiologic outcomes[J]. Am J Respir Crit Care Med，2002,166(11):1491-1497. DOI：10.1164/rccm.200202-075OC.
[28]	DE OLIVEIRA VAZ L, GALVÃO A P, NUNES D L M，et al. Effects of inspiratory muscle training on the severity of obstructive sleep apnea in individuals after stroke：a protocol for a randomized controlled trial[J]. Schlaf Atmung，2023,27(6):2257-2263. DOI：10.1007/s11325-023-02825-0.

组别	例数	年龄（岁）	性别[例（%）]		BMI （kg/m²）	颈围（cm）	吸烟[例（%）]		饮酒[例（%）]
组别	例数	年龄（岁）	男	女	BMI （kg/m²）	颈围（cm）	是	否	是	否
对照组	34	55.3±12.8	24（70.6）	10（29.4）	25.6±3.6	41.7±3.5	23（67.6）	11（32.4）	22（64.7）	12（35.3）
试验组	35	56.4±11.1	25（71.4）	10（28.6）	25.2±2.9	43.5±4.9	22（62.9）	13（37.1）	20（57.1）	15（42.9）
检验统计量值		0.394^a	0.006		-0.513^a	1.807^a	0.174		0.414
P值		0.695	0.939		0.610	0.075	0.676		0.520
组别	受教育年限[M（P₂₅，P₇₅），年]	基础疾病[例（%）]			AHI[例（%）]		脑卒中类型[例（%）]
组别	受教育年限[M（P₂₅，P₇₅），年]	高血压	糖尿病	高脂血症	5~15次/h	>15次/h	出血	梗死
对照组	11.50（9.75，14.00）	7（20.6）	6（17.6）	8（23.5）	10（29.4）	24（70.6）	6（17.6）	28（82.4）
试验组	12.00（10.00，14.00）	8（22.9）	6（17.1）	6（17.1）	10（28.6）	25（71.4）	6（17.1）	29（82.9）
检验统计量值	-0.291^b	0.014	0.116	0.126	0.006		0.003
P值	0.771	0.906	0.733	0.722	0.939		0.956
组别	病程[M（P₂₅，P₇₅），d]	病灶部位[例（%）]					NIHSS评分[M（P₂₅，P₇₅），分]
组别	病程[M（P₂₅，P₇₅），d]	小脑	脑干	皮质	下皮质	多部位	NIHSS评分[M（P₂₅，P₇₅），分]
对照组	121.50（85.25，179.25）	7（20.6）	5（14.7）	9（26.5）	9（26.5）	4（11.7）	5.00（3.00，7.25）
试验组	112.00（79.00，172.00）	5（14.3）	6（17.1）	10（28.6）	6（17.1）	8（22.9）	5.00（3.00，7.00）
检验统计量值	-0.240^b	2.396					-0.405^b
P值	0.810	0.663					0.686

组别	例数	年龄（岁）	性别[例（%）]		BMI （kg/m²）	颈围（cm）	吸烟[例（%）]		饮酒[例（%）]
组别	例数	年龄（岁）	男	女	BMI （kg/m²）	颈围（cm）	是	否	是	否
对照组	34	55.3±12.8	24（70.6）	10（29.4）	25.6±3.6	41.7±3.5	23（67.6）	11（32.4）	22（64.7）	12（35.3）
试验组	35	56.4±11.1	25（71.4）	10（28.6）	25.2±2.9	43.5±4.9	22（62.9）	13（37.1）	20（57.1）	15（42.9）
检验统计量值		0.394^a	0.006		-0.513^a	1.807^a	0.174		0.414
P值		0.695	0.939		0.610	0.075	0.676		0.520
组别	受教育年限[M（P₂₅，P₇₅），年]	基础疾病[例（%）]			AHI[例（%）]		脑卒中类型[例（%）]
组别	受教育年限[M（P₂₅，P₇₅），年]	高血压	糖尿病	高脂血症	5~15次/h	>15次/h	出血	梗死
对照组	11.50（9.75，14.00）	7（20.6）	6（17.6）	8（23.5）	10（29.4）	24（70.6）	6（17.6）	28（82.4）
试验组	12.00（10.00，14.00）	8（22.9）	6（17.1）	6（17.1）	10（28.6）	25（71.4）	6（17.1）	29（82.9）
检验统计量值	-0.291^b	0.014	0.116	0.126	0.006		0.003
P值	0.771	0.906	0.733	0.722	0.939		0.956
组别	病程[M（P₂₅，P₇₅），d]	病灶部位[例（%）]					NIHSS评分[M（P₂₅，P₇₅），分]
组别	病程[M（P₂₅，P₇₅），d]	小脑	脑干	皮质	下皮质	多部位	NIHSS评分[M（P₂₅，P₇₅），分]
对照组	121.50（85.25，179.25）	7（20.6）	5（14.7）	9（26.5）	9（26.5）	4（11.7）	5.00（3.00，7.25）
试验组	112.00（79.00，172.00）	5（14.3）	6（17.1）	10（28.6）	6（17.1）	8（22.9）	5.00（3.00，7.00）
检验统计量值	-0.240^b	2.396					-0.405^b
P值	0.810	0.663					0.686

组别	例数	AHI（次/h）				SpO₂（%）
组别	例数	干预前	干预6周后	t_配对值	P值	干预前	干预6周后	t_配对值	P值
对照组	34	30.25±18.65	18.27±10.36	7.507	<0.001	90.82±2.82	94.35±1.95	-12.294	<0.001
试验组	35	31.06±20.22	15.85±9.97	7.391	<0.001	91.49±3.08	96.34±1.51	-12.994	<0.001
t值		-0.617	-0.984			0.931	4.740
P值		0.539	0.329			0.355	<0.001
组别	LSaO₂（%）				ODI（次/h）
组别	干预前	干预6周后	t_配对值	P值	干预前	干预6周后	t_配对值	P值
对照组	77.76±8.58	88.03±4.74	-11.916	<0.001	30.74±18.91	20.12±12.33	8.073	<0.001
试验组	78.89±8.24	90.69±3.21	-12.377	<0.001	30.96±18.84	14.00±8.53	8.488	<0.001
t值	0.554	2.734			0.048	-2.402
P值	0.582	0.008			0.962	0.019
组别	深睡眠比例（N3期睡眠占总睡眠时间比例）（%）				觉醒指数（次/h）				ESS评分（分）
组别	干预前	干预6周后	t_配对值	P值	干预前	干预6周后	t_配对值	P值	干预前	干预6周后	t_配对值	P值
对照组	16.08±8.50	24.72±5.50	-13.505	<0.001	20.24±7.10	10.38±3.49	8.895	<0.001	13.44±4.08	8.68±2.28	10.807	<0.001
试验组	14.54±7.50	27.47±4.71	-18.041	<0.001	16.60±9.81	5.99±3.88	7.410	<0.001	12.80±4.78	7.26±2.93	12.756	<0.001
t值	-0.796	2.237			-1.764	-4.933			-0.600	-2.239
P值	0.429	0.029			0.082	<0.001			0.551	0.028

组别	例数	AHI（次/h）				SpO₂（%）
组别	例数	干预前	干预6周后	t_配对值	P值	干预前	干预6周后	t_配对值	P值
对照组	34	30.25±18.65	18.27±10.36	7.507	<0.001	90.82±2.82	94.35±1.95	-12.294	<0.001
试验组	35	31.06±20.22	15.85±9.97	7.391	<0.001	91.49±3.08	96.34±1.51	-12.994	<0.001
t值		-0.617	-0.984			0.931	4.740
P值		0.539	0.329			0.355	<0.001
组别	LSaO₂（%）				ODI（次/h）
组别	干预前	干预6周后	t_配对值	P值	干预前	干预6周后	t_配对值	P值
对照组	77.76±8.58	88.03±4.74	-11.916	<0.001	30.74±18.91	20.12±12.33	8.073	<0.001
试验组	78.89±8.24	90.69±3.21	-12.377	<0.001	30.96±18.84	14.00±8.53	8.488	<0.001
t值	0.554	2.734			0.048	-2.402
P值	0.582	0.008			0.962	0.019
组别	深睡眠比例（N3期睡眠占总睡眠时间比例）（%）				觉醒指数（次/h）				ESS评分（分）
组别	干预前	干预6周后	t_配对值	P值	干预前	干预6周后	t_配对值	P值	干预前	干预6周后	t_配对值	P值
对照组	16.08±8.50	24.72±5.50	-13.505	<0.001	20.24±7.10	10.38±3.49	8.895	<0.001	13.44±4.08	8.68±2.28	10.807	<0.001
试验组	14.54±7.50	27.47±4.71	-18.041	<0.001	16.60±9.81	5.99±3.88	7.410	<0.001	12.80±4.78	7.26±2.93	12.756	<0.001
t值	-0.796	2.237			-1.764	-4.933			-0.600	-2.239
P值	0.429	0.029			0.082	<0.001			0.551	0.028

组别	例数	FEV₁（L）				FVC（L）				FEV₁/FVC（%）
组别	例数	干预前	干预6周后	t_配对值	P值	干预前	干预6周后	t_配对值	P值	干预前	干预6周后	t_配对值	P值
对照组	34	1.54±0.38	2.79±0.34	-17.453	<0.001	1.95±0.47	3.36±0.55	-14.828	<0.001	0.55±0.09	0.83±0.06	-16.782	<0.001
试验组	35	1.61±0.60	2.98±0.33	-15.118	<0.001	2.14±0.62	3.63±0.44	-14.544	<0.001	0.55±0.10	0.87±0.08	-20.798	<0.001
t值		0.577	2.372			1.444	2.183			-0.011	2.366
P值		0.566	0.021			0.154	0.033			0.991	0.021