تأثیر تمرینات توانبخشی مبتنی بر ورزش بر متغیرهای بیومکانیکی عروق کرونر بیماران آترواسکلروتیک: بررسی مروری سیستماتیک

نوع مقاله: مقاله مروری

نویسندگان

1 گروه بیومکانیک و آسیب شناسی ورزشی، دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 استاد دانشکده تربیت بدنی و علوم ورزشی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران، پژوهشکده علوم حرکتی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

چکیده

مقدمه و اهداف
اختلال بالینی بیماری عروق کرونری قلب عمدتاً در نتیجه آترواسکلروز شریان­های کرونری ایجاد می­شود. فرآیند آترواسکلروز نوعی پاسخ التهابی به آسیب اندوتلیال دیواره شریان است. فاکتورهای بیومکانیکی و آسیب­های همودینامیکی از عوامل اصلی آسیب بافت اندوتلیال می­باشد. گسترش آترواسکلروز سبب خرابی و گاهاً از دست دادن مهلک عملکرد قلب خواهد شد. هدف از پژوهش حاضر، مروری سیستماتیک بر مطالعات انجام­شده جهت بررسی اثر تمرینات توانبخشی ورزشی بر متغیرهای بیومکانیکی عروق کرونر بیماران آترواسکلروتیک بود.
مواد و روش­ ها
در تحقیق حاضر با جستجوی مقالات در پایگاه‌های اطلاعاتی معتبر شامل ScienceDirect، Elsevier، PubMed، Springer، SID و Magiran به دو زبان انگلیسی و فارسی با جستجوی کلمات توانبخشی ورزشی، بیومکانیک، آترواسکلروز و عروق کرونر در بازه زمانی 1998 تا 2018 میلادی انجام و بررسی نهایی بر روی 38 مقاله با ارتباط مستقیم انجام شد.
یافته­ ها
مروری بر نتایج یافته­های قبلی، مؤید آن است که در اثر بروز آترواسکروز شریان، ساختار دیواره عروق و ماهیت اجزای تشکیل­دهنده آن تغییر یافته و سخت و ضخیم می­گردد. ضمن اینکه با گسترش آترواسکروز شریان، جریان خون از حالت یکنواخت به جریان تلاطمی تغییر وضعیت می­دهد. نیروهای مکانیکی وارده بر دیواره عروق شامل استرس­های برشی جریان خون بر لومن رگ و استرس­های پیرامونی ناشی از فشار خون با پیشرفت جراحات آترواسکلروز تغییر الگو داده و بر شدت بیماری خواهند افزود. مطالعات نشان داده که اثرات توانبخشی ورزشی بر بیماران آترواسکلروتیک شامل تغییرات مورفولوژیکی خواهد بود که منجر به بهبود جریان خون می­گردد. افزایش سطوح استرس برشی ناشی از تمرین منجر به کاهش مقاومت عروق و افزایش پرفوژن بافتی، کاهش سختی عروق، افزایش ظرفیت اتساع­پذیری عروق، افزایش قطر لومن شریان، جلوگیری از گسترش پلاک آترواسکلروتیک و بهبود آنژیوژنز و آرتریوژنز می­شود. توانبخشی ورزشی موجب کاهش ناتوانی، کاهش نیاز به رویه­های مداخله­ای، بهبود ریسک­فاکتورهای قلبی-عروقی، بهبود پیدایش عروق جدید میوکارد، کاهش مرگ­ومیر و بهبود کیفیت زندگی می­گردد. ضمناً تمرینات ورزشی ترکیبی (هوازی-مقاومتی) بر تمرینات هوازی یا تمرینات مقاومتی به تنهایی برتری دارد.
نتیجه ­گیری
به نظر می‌رسد تمرینات توانبخشی ورزشی ضمن جلوگیری از گسترش آترواسکلروز و محافظت در مقابل وقایع قلبی-عروقی عمده، موجب بهبود تمامی متغیرهای بیومکانیکی عروق کرونری قلب گردیده و بیماران در وضعیت نسبتاً پایدار به سر می­برند. ضمناً تمامی مطالعات بر این موضوع اتفاق نظر دارند که انجام تمرینات بایستی به­طور منظم و ترجیحاً در طول هفته با شدت بالای متوسط و به­صورت ترکیبی اجرا گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of Exercise-based Cardiac Rehabilitation on Coronary Artery Biomechanical Variables in Atherosclerotic Patients: A Systematic Review Study

نویسندگان [English]

  • Abolghasem Razzaghi 1
  • Heidar Sadeghi 2
1 Department of Biomechanics and Sport Pathology, school of Physical Education and Sport Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
2 Professor, Faculty of Physical Education and Sport Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran, Research Institute of Motor Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Background and Aims: Clinical disorder of coronary artery disease is mainly due to atherosclerosis of coronary arteries. The process of atherosclerosis is an inflammatory response to endothelial damage of the artery wall. Biomechanical factors and hemodynamic damages are the main causes of endothelial tissue damage. The spread of atherosclerosis can lead to destruction and sometimes loss of heart function. The purpose of the current study was to provide a systematic review of the studies conducted to investigate the effect of exercise rehabilitation on the coronary artery biomechanical variables of atherosclerotic patients.
Materials and Methods: In the present study, after a thorough search among relevant articles published in reliable databases such as Science Direct, Elsevier, PubMed, Springer, SID and Magiran published between 1998-2018 in two English and Persian languages using the terms exercise rehabilitation, biomechanics, atherosclerosis, and coronary arteries, a total of 38 articles with direct relevance to the subject under the study were selected for the analysis.
Results: A review of the findings in these studies suggests that, due to the occurrence of atherosclerosis, the structure of vascular wall and the nature of its constituent parts become hard and thick. In addition, with the development of atherosclerosis, blood flow changes from a laminar state to turbulent one. Mechanical forces on the vascular wall, including shearing stresses of blood flow on the lumen of vessel and the peripheral stresses due to blood pressure, with the advancement of atherosclerotic lesions, change the pattern and add to the severity of disease. Studies have shown that the effects of exercise rehabilitation on atherosclerotic patients include morphological changes that lead to improved blood flow. Increased shear stress levels due to exercise result in decreased vascular resistance and increased tissue perfusion, reduced arterial stiffness, increased vasodilation capacity, increased artery lumen diameter, increased proliferation of atherosclerotic plaque, and improved angiogenesis and arteriogenesis. Exercise rehabilitation reduces disability, reduces the need for interventional procedures, improves cardiovascular risk factors profile, improves the new myocardial vessels formation, reduces mortality, and improves quality of life. In addition, combined exercises (aerobic-resistance) are also superior to aerobic exercises or resistance exercises alone.
Conclusion: According to the results, exercise rehabilitation, while preventing the development of atherosclerosis and protecting against major cardiovascular events, improves all coronary artery biomechanical variables and patients are in a relatively stable condition. In addition, all studies support that point that the exercises should be performed regularly and preferably during the week with high moderate intensity and in combination.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Exercise Rehabilitation
  • Biomechanics
  • Atherosclerosis
  • Coronary Arteries
1.      Fortier A, Gullapalli V, Mirshams RA. Review of biomechanical studies of arteries and their effect on stent performance. International Journal of Cardiology, Heart & Vessels. 2014;4(1):12-8.##

2.      Miller GE, Stetler CA, Carney RM, Freedland KE, Banks WA. Clinical depression and inflammatory risk markers for coronary heart disease. The American Journal of Cardiology. 2002;90(12):1279-83. ##

3.      Hansson GK. Inflammation, atherosclerosis, and coronary artery disease. The New England Journal of Medicine. 2005;352(16):1685-95. ##

4.      Kwak BR, Back M, Bochaton-Piallat ML, Caligiuri G, Daemen MJ, Davies PF, et al. Biomechanical factors in atherosclerosis: mechanisms and clinical implications. European Heart Journal. 2014;35(43):3013-20. ##

5.      Yeap X-Y, Dehn S, Adelman J, Lipsitz J, Thorp EB. Quantitation of acute necrosis after experimental myocardial infarction. Methods in molecular biology. 2013;1004:115-33. ##

6.      Stoyioglou A, Jaff MR. Medical treatment of peripheral arterial disease: a comprehensive review. Journal of Vascular and Interventional Radiology. 2004;15(11):1197-207. ##

7.      Savage PD, Sanderson BK, Brown TM, Berra K, Ades PA. Clinical research in cardiac rehabilitation and secondary prevention: looking back and moving forward. Journal of Cardiopulmonary Rehabilitation and Prevention. 2011;31(6):333-41. ##

8.      Exercise-based cardiac rehabilitation for coronary heart disease [Internet]. John Wiley & Sons, Ltd. 2016. Available from: http://dx.doi.org/10.1002/14651858.CD001800.pub3. ##

9.      Wagenseil JE, Mecham RP. Vascular Extracellular Matrix and Arterial Mechanics. Journal of Physiological reviews. 2009;89(3):957-89. ##

10.    Chen H, Kassab GS. Microstructure-based biomechanics of coronary arteries in health and disease. Journal of Biomechanics. 2016;49(12):2548-59. ##

11.    Lee KW, Blann AD, Jolly K, Lip GY. Plasma haemostatic markers, endothelial function and ambulatory blood pressure changes with home versus hospital cardiac rehabilitation: the Birmingham Rehabilitation Uptake Maximisation Study. Journal of Heart. 2006;92(12):1732-38. ##

12.    Baskurt OK, Meiselman HJ. Blood rheology and hemodynamics. Journal of Seminars in Thrombosis and Hemostasis. 2003;29(5):435-50. ##

13.    Akyildiz AC, Speelman L, Gijsen FJ. Mechanical properties of human atherosclerotic intima tissue. Journal of Biomechanics. 2014;47(4):773-83. ##

14.    Golbidi S, Laher I. Exercise and the Cardiovascular System. Journal of Cardiology Research and Practice. 2012;2012(1):1-15. ##

15.    Forconi S, Gori T. Endothelium and hemorheology. Journal of Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2013;53(1-2):3-10. ##

16.    Gimbrone MA, Anderson KR, Topper JN. Vascular Endothelium: An Integrator of Humoral and Biomechanical Stimuli in the Cardiovascular System. Journal of Vascular Surgery. 1999;29(6):1104-51. ##

17.    McCormick ME, Manduchi E, Witschey WRT, Gorman RC, Gorman JH, Jiang YZ, et al. Spatial phenotyping of the endocardial endothelium as a function of intracardiac hemodynamic shear stress. Journal of Biomechanics. 2017;50(1):11-9. ##

18.    Blankfield RP. Implications of calculated intravascular volume changes upon atherosclerotic cardiovascular disease. Journal of Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2008;38(2):75-81. ##

19.    Gimbrone MA, García-Cardeña G. Vascular endothelium, hemodynamics, and the pathobiology of atherosclerosis. Journal of Cardiovascular Pathology. 2013;22(1):9-15. ##

20.    Aronis Z, Raz S, Martinez EJ, Einav S. Controlling cardiac transport and plaque formation. Journal of Annals of the New York Academy of Sciences. 2008;1123(1):146-54. ##

21.    Tang D, Kamm RD, Yang C, Zheng J, Canton G, Bach R, et al. Image-based modeling for better understanding and assessment of atherosclerotic plaque progression and vulnerability: Data, modeling, validation, uncertainty and predictions. Journal of Biomechanics. 2014;47(4):834-46. ##

22.    Mokhtari Dizaji M, Nikanjam N. Evaluation of Diameter Changes, Stress-strain Elastic Modulus and Stiffness in Normal and Atherosclerotic Common Carotid Arteries in Both Sex Based on End Pressure Variation Journal of Kerman University of Medical Sciences. 2004;11(3):170-7. ##

23.    Richardson PD. Biomechanics of plaque rupture: progress, problems, and new frontiers. Journal of Annals of Biomedical Engineering. 2002;30(4):524-36. ##

24.    Hashemi Fard A, Fatouraee N. Effects of Cardiac Motion on Coronary Artery Flow rate. Iranian Journal of Biomedical Engineering. 2011;1(5):1-12. ##

25.    Ryou HS, Kim S, Kim SW, Cho SW. Construction of healthy arteries using computed tomography and virtual histology intravascular ultrasound. Journal of Biomechanics. 2012;45(9):1612-8. ##

26.    Bahrami S, Firouzi F. The effect of wall shear stress and oscillatory shear index on probability of atherosclerosis plaque formation in normal left coronary artery tree Iranian Journal of Biomedical Engineering. 2015;3(3):293-303. ##

27.    Samady H, Eshtehardi P, McDaniel MC, Suo J, Dhawan SS, Maynard C, et al. Coronary artery wall shear stress is associated with progression and transformation of atherosclerotic plaque and arterial remodeling in patients with coronary artery disease. Journal of Circulation. 2011;124(7):779-88. ##

28.    Connes P, Simmonds MJ, Brun JF, Baskurt OK. Exercise hemorheology: classical data, recent findings and unresolved issues. Journal of Clinical Hemorheology and Microcirculation. 2013;53(1):187-99. ##

29.    Lavie CJ, Arena R, Swift DL, Johannsen NM, Sui X, Lee DC, et al. Exercise and the cardiovascular system: clinical science and cardiovascular outcomes. Journal of Circulation Research. 2015;117(2):207-19. ##

30.    Garber CE, Blissmer B, Deschenes MR, Franklin BA, Lamonte MJ, Lee IM, et al. American College of Sports Medicine position stand. Quantity and quality of exercise for developing and maintaining cardiorespiratory, musculoskeletal, and neuromotor fitness in apparently healthy adults: guidance for prescribing exercise. Journal of Medicine & Science in Sports & Exercise. 2011;43(7):1334-59. ##

31.    Lavie CJ, Thomas RJ, Squires RW, Allison TG, Milani RV. Exercise Training and Cardiac Rehabilitation in Primary and Secondary Prevention of Coronary Heart Disease. Journal of Mayo Clinic Proceedings. 2009;84(4):373-83. ##

32.    Sheykholeslami Vatani D, Ahmadi S, Mojtahedi H, Marandi M, Ahmadi Deharshid K, Faraji H, et al. Effect of moderate and high intensity resistant exercises on cardiovascular risk factors in none-athlete university students Iranian Kowsar Medical Journal 2011;16(2):115-21. ##

33.    Yektayar M, Mohammadi S, Deharshid KA, Khodamoradpour M. Comparison of the effects of resistance, endurance and combined exercises on lipid profile of non- athlete healthy middle aged men. Iranian Journal of Kurdistan University of Medical Sciences. 2012;16(4):26-36. ##

34.    Birk GK, Dawson EA, Atkinson C, Haynes A, Cable NT, Thijssen DH, et al. Brachial artery adaptation to lower limb exercise training: role of shear stress. Journal of Applied Physiology. 2012;112(10):1653-8. ##

35.    Arena R, Myers J, Forman DE, Lavie CJ, Guazzi M. Should high-intensity-aerobic interval training become the clinical standard in heart failure? Journal of Heart Failure Reviews. 2013;18(1):95-105. ##

36.    Davoodvand S, Elahi N, Haghighizadeh M. Effectiveness of Short-term Cardiac Rehabilitation on Clinical Manifestations in Post-MI Patients. Iranian Journal of Hayat. 2009;15(3):66-73. ##

37.    Arthur HM, Gunn E, Thorpe KE, Ginis KM, Mataseje L, McCartney N, et al. Effect of aerobic vs combined aerobic-strength training on 1-year, post-cardiac rehabilitation outcomes in women after a cardiac event. Journal of Rehabilitation Medicine. 2007;39(9):730-5. ##

38.    Church TS, Lavie CJ, Milani RV, Kirby GS. Improvements in blood rheology after cardiac rehabilitation and exercise training in patients with coronary heart disease. American Heart Journal. 2002;143(2):349-55. ##


دوره 9، شماره 1
بهار 1399
صفحه 270-283
  • تاریخ دریافت: 30 مهر 1397
  • تاریخ بازنگری: 23 تیر 1398
  • تاریخ پذیرش: 02 مرداد 1398