Efficacy and harms of a four week aerobic gait training compared to relaxation therapy in patients with subacute stroke

Abstract

Introduction: Despite ongoing research no pharmaceutical means has proven efficacious to improve functional recovery in stroke patients. One promising therapeutic intervention is aerobic gait training as it is hypothesized to improve systemic oxygenation and cerebral recovery processes while being functional. For the early subacute phase after stroke, first exploratory studies could show an increase in mobility and improved functionality through aerobic training but feasibility in this high-risk population remains unclear. In this study we aimed to address the effect of an aerobic gait training compared to an active control intervention in the subacute phase after stroke and assess its feasibility, including safety, training adherence and treatment fidelity. Methods: The multicenter, randomized controlled, endpoint-blinded trial ‘Physical Fitness Training in Patients with Subacute Stroke – Phys-Stroke’ recruited 200 patients in the subacute phase (5 – 45 days) after moderate to severe stroke. Participants were randomized (1:1) to receive either a four week aerobic, bodyweight supported gait training (n = 105) with five sessions per week á 25 minutes or a progressive muscle relaxation therapy (n = 95) of equal amount. Co-primary efficacy endpoints were changes in maximal walking speed and in Barthel index score at three months post stroke. Secondary endpoints included six minute walking distance, gait energy cost and change in lesion volume. Safety measures were assessed until six months post stroke and included the serious adverse events (SAE) recurrent cerebro- or cardiovascular event, referral to an acute hospital or death. Adjusted analysis of co-variance were used to analyze both primary endpoints independently in the full analysis set. Poisson regression analysis were performed to assess incidence rate ratios (IRR) of SAE between both intervention groups. Results: Compared to relaxation therapy, aerobic training did not improve maximal walking speed (adjusted treatment effect 0.1 m/s (95% confidence interval 0.0 to 0.2 m/s), p=0.23) or Barthel index score (0, 95% CI −5 to 5, p=0.99) significantly at three months post stroke. Exploratory findings revealed an interaction effect of female sex with training (0.3 m/s, 95% CI 0.1 to 0.5) and a treatment effect of change in lesion volume (-21.8 ml, 95% CI -40.4 to -3.2). Incidence rates (per 100 patient months) were higher in the training group compared to relaxation for all SAE combined (6.31 vs 3.22; IRR 1.70, 95% CI 0.96 to 3.12). Discussion: Aerobic training delivered in the subacute phase after moderate to severe stroke was not found to be superior on maximal walking speed or activities of daily living compared to relaxation therapy. Additionally, a higher rate of SAE in the training group questions feasibility of aerobic exercise in this stroke population. Results are in contrast to previous smaller studies and should be considered in future guidelines.

Einleitung: Bisher hat sich kein pharmazeutisches Mittel zur Verbesserung der funktionellen Erholung bei Schlaganfallpatient:innen als wirksam erwiesen. Eine vielversprechende therapeutische Intervention ist das aerobe Gangtraining. Für die frühe subakute Phase nach Schlaganfall konnten erste explorative Studien eine Steigerung der Mobilität und eine verbesserte Funktionalität durch aerobes Training zeigen, aber die sichere Durchführung in dieser Hochrisikopopulation bleibt unklar. Ziel dieser Studie war es, den Effekt eines aeroben Gangtrainings im Vergleich zu einer aktiven Kontrollintervention in der subakuten Phase nach Schlaganfall zu untersuchen und dessen Durchführbarkeit, einschließlich der Sicherheit, Trainings- und Therapietreue zu bewerten. Methoden: Die multizentrische, randomisierte, kontrollierte, Studie 'Physical Fitness Training in Patients with Subacute Stroke - Phys-Stroke' rekrutierte 200 Patient:innen in der subakuten Phase (5 - 45 Tage) nach moderatem bis schwerem Schlaganfall. Die Teilnehmer:innen wurden randomisiert (1:1), um entweder ein vierwöchiges aerobes, körpergewichtsunterstütztes Gangtraining (n = 105) mit fünf Sitzungen pro Woche á 25 Minuten oder eine gleichwertige progressive Muskelentspannungstherapie (n = 95) zu erhalten. Ko-primäre Endpunkte waren Veränderungen in der maximalen Ganggeschwindigkeit und im Barthel-Index drei Monate nach dem Schlaganfall. Zu den sekundären Endpunkten gehörten die sechs Minuten Gehstrecke, der Energieaufwand beim Gehen und die Veränderung des Läsionsvolumens. Sicherheitsendpunkte wurden bis sechs Monate nach dem Schlaganfall erhoben und umfassten die schwerwiegenden unerwünschten Ereignisse (SUE) rezidivierendes zerebro- oder kardiovaskuläres Ereignis, Einweisung in ein Akutkrankenhaus oder Tod. Ergebnisse: Im Vergleich zur Entspannung verbesserte das aerobe Training bis drei Monate nach dem Schlaganfall weder die maximale Ganggeschwindigkeit (adjustierter Behandlungseffekt 0,1 m/s (95% Konfidenzintervall 0,0 bis 0,2 m/s), p=0,23) noch den Barthel-Index (0 (-5 bis 5), p=0,99) signifikant. Explorative Ergebnisse zeigten einen Interaktionseffekt des weiblichen Geschlechts mit dem Training (0,3 m/s, 95% CI 0,1 bis 0,5) und einen Behandlungseffekt auf die Veränderung des Läsionsvolumens (-21,8 ml, 95% CI -40,4 bis -3,2). Die Inzidenzraten (pro 100 Patientenmonate) waren in der Trainingsgruppe im Vergleich zur Entspannungsgruppe für alle SUE zusammen höher (6,31 vs. 3,22; IRR 1,70, 95% CI 0,96 bis 3,12). Diskussion: Aerobes Training in der subakuten Phase nach mittelschwerem bis schwerem Schlaganfall erwies sich im Vergleich zur Entspannungstherapie nicht als überlegen in Bezug auf die maximale Ganggeschwindigkeit oder Aktivitäten des täglichen Lebens. Zusätzlich stellt eine höhere Rate an SUE in der Trainingsgruppe die Durchführbarkeit von aerobem Training in dieser Population in Frage.