心肺運動試驗指導(dǎo)個體化心臟康復(fù)的指標(biāo)

王樂民同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院心內(nèi)科，上海 200065

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心肺運動試驗指導(dǎo)個體化心臟康復(fù)的指標(biāo)

王樂民
同濟(jì)大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院心內(nèi)科，上海 200065

心臟康復(fù)；運動療法；康復(fù)指標(biāo)

1 心血管疾病康復(fù)概述

心臟康復(fù)（cardiac rehabilitation）起源于20世紀(jì)50年代對急性心肌梗死患者處置原則的質(zhì)疑，心肌梗死患者長期臥床導(dǎo)致全身功能衰退，而運動康復(fù)可以糾正機(jī)體的廢退狀態(tài)。心臟康復(fù)已經(jīng)被認(rèn)為是心血管疾病患者能夠得到持續(xù)治療的關(guān)鍵[1]。心臟康復(fù)的內(nèi)容包括醫(yī)學(xué)評估、運動療法、飲食療法、心理療法、控制危險因素、健康教育和生活指導(dǎo)[2]。因此，心臟康復(fù)不能單純從字面上理解為僅為心臟自身的康復(fù)，而可以理解為心血管疾病的綜合性康復(fù)。據(jù)meta分析，以運動為基礎(chǔ)的心臟康復(fù)不僅可降低冠狀動脈粥樣硬化性心臟?。ü谛牟。┗颊咝脑葱运劳雎?，還可以降低疾病的總死亡率。心臟康復(fù)的短期目標(biāo)：控制心臟癥狀、改善心臟功能狀態(tài)、限制由心臟疾病產(chǎn)生的心理和生理不利影響、促進(jìn)心理和職業(yè)回歸。長期目標(biāo)：改變冠狀動脈疾病的自然發(fā)展過程，降低發(fā)病率和病死率，減少猝死和再梗死，穩(wěn)定和逆轉(zhuǎn)動脈粥樣硬化[1]。因此，心血管疾病康復(fù)具有二級預(yù)防作用，改善心血管疾病的預(yù)后作用，提高生活質(zhì)量和功能狀態(tài)，降低病死率和再次住院率，減少心肌梗死的復(fù)發(fā)[1]。

運動療法是心血管疾病康復(fù)方案的核心部分，但僅僅采用運動療法并不能充分降低冠狀動脈硬化的危險，尚需要運動處方，飲食處方，健康教育和生活指導(dǎo)等方案的綜合實施[2]。綜合性心臟康復(fù)方案的實施，可以進(jìn)一步降低心血管疾病的危險因素，使心臟康復(fù)實現(xiàn)倍增效果，綜合多要素內(nèi)容的心血管疾病康復(fù)也稱為心血管疾病的綜合性康復(fù)。

要實現(xiàn)心血管疾病康復(fù)的最大效果，指導(dǎo)患者改變生活習(xí)慣，保持出院后有足夠的運動量，合理飲食和用藥。因此，開展綜合性心血管疾病康復(fù)需要綜合性醫(yī)療團(tuán)隊，由臨床心血管醫(yī)師、康復(fù)師、護(hù)士、技師、營養(yǎng)師和心理治療師組成。

2 適于心臟康復(fù)的疾病種類

適于心臟康復(fù)的疾病種類包括：（1）急性心肌梗死和PCI術(shù)后；（2）穩(wěn)定性冠心??；（3）冠狀動脈搭橋或心臟瓣膜置換術(shù)后；（4）大血管疾?。á僦鲃用}瘤；②夾層動脈瘤；③大血管病術(shù)后）；（5）慢性穩(wěn)定性心力衰竭；（6）心臟移植術(shù)后；（7）周圍動脈血管?。唬?）糖尿病。

3 心臟康復(fù)需要的運動生理學(xué)基礎(chǔ)知識

運動療法是綜合性心血管疾病康復(fù)的核心，開具個體化運動處方是基于患者心肺儲備功能的測定結(jié)果，心肺運動試驗（cardiopulmonary exercise

test，CPX）是客觀量化評估心肺儲備功能的方法，也是開具運動處方的理論基礎(chǔ)。CPX是運動生理學(xué)和氣體代謝指標(biāo)關(guān)系的組合。

機(jī)體運動時的生理學(xué)反應(yīng)表現(xiàn)在機(jī)體組織的氧耗量增加。機(jī)體對氧攝取量的增加是通過心輸出量和肺通氣量的增加來實現(xiàn)的（圖1）。心輸出量增加是通過每搏輸出量增加和心率增加共同完成的，機(jī)體最大運動時心搏出量可達(dá)到靜息狀態(tài)下的的5～6倍。運動早期心搏出量的增加主要是在每搏輸出量的增加，每搏輸出量的增加可使心搏出量增加到靜息狀態(tài)下的2倍；后期的心搏出量增加主要由心率的增加實現(xiàn)的，心率上升平行于運動強(qiáng)度（氧耗量），心率增加帶動的心搏出量增加可達(dá)到靜息狀態(tài)下的2.5～3.5倍。運動時每搏輸出量增加和心率增加，心搏出量最大可達(dá)到靜息狀態(tài)下的5～7倍。每分通氣量的增加由每次潮氣量和呼吸次數(shù)增加所決定，運動早期通氣量的增加由潮氣量決定；后期的運動強(qiáng)度增加，由呼吸次數(shù)增加決定通氣量的增加。其發(fā)生機(jī)制與心搏出量增加機(jī)制相似，最大運動時通氣量可達(dá)到靜息狀態(tài)下的15倍。靜息時通氣量約0.5 L左右，最大運動強(qiáng)度時可達(dá)到3 L左右，靜息時呼吸次數(shù)約為10次/min，最大運動時的呼吸次數(shù)可達(dá)到40～50次/min。呼吸系統(tǒng)與循環(huán)系統(tǒng)的儲備能力不同，呼吸系統(tǒng)的儲備能力大于循環(huán)系統(tǒng)，因此，最終運動中止的原因往往不是呼吸系統(tǒng)，而是循環(huán)系統(tǒng)。

4 CPX原理與方法

圖1 呼吸循環(huán)系統(tǒng)對遞增性運動負(fù)荷的應(yīng)答Fig.1 Response of cardiopulmonary system to increasing exercise load

心搏出量的變動受到自律神經(jīng)的調(diào)節(jié)，低負(fù)荷運動時副交感神經(jīng)被阻滯，而高負(fù)荷運動時，當(dāng)運動強(qiáng)度超過無氧代謝閾值時（anaerobic threshold，AT），轉(zhuǎn)變?yōu)榻桓猩窠?jīng)功能亢進(jìn)（圖2）。

圖2 運動過程中自律神經(jīng)的調(diào)節(jié)Fig.2 Regulation of autonomic nerve in exercise

CPX是運動與氣體代謝測試技術(shù)的結(jié)合，是基于內(nèi)呼吸與外呼吸耦聯(lián)原理，通過肺通氣（吸進(jìn)O2，呼出CO2）、肺與血液O2和CO2交換（外呼吸）、O2和CO2通過血液轉(zhuǎn)運、毛細(xì)血管與周圍肌肉組織進(jìn)行O2和CO2交換（內(nèi)呼吸）4個過程完成。CPX可精確測定運動狀態(tài)下外呼吸與內(nèi)呼吸的異常，而這些異常在機(jī)體靜息狀態(tài)下不易被發(fā)現(xiàn)。

CPX含有O2和CO2快速反應(yīng)傳感器，檢測靜息、運動、恢復(fù)狀態(tài)下每次呼吸的氧耗量和CO2呼出量。由于氣體分析器、流量表易于偏移，故每次試驗前須對氣流、流量、O2和CO2分析器進(jìn)行定標(biāo)，否則會出現(xiàn)誤讀性錯誤?，F(xiàn)今，幾乎所有的生產(chǎn)廠家都有簡便可行的微處理器控制的定標(biāo)系統(tǒng)。除此之外，周圍環(huán)境還影響吸入的O2體積百分濃度，比如，溫度、大氣壓力、空氣濕度。許多CPX系統(tǒng)可自動校正這些外圍因素，然后正確調(diào)整吸入的O2體積百分濃度。

CPX須具備一個獨特的軟件，可處理、分析、輸出數(shù)據(jù)。此外，為了規(guī)范CPX的操作，建立維護(hù)和質(zhì)量控制系統(tǒng)顯得尤為重要。

臨床常選用踏車及運動平板為運動模式，踏車的峰值氧耗量（peak oxygen uptake，peak VO2）平均低于運動平板的peak VO2的10%～20%[3]?；谔ぼ嚨陌踩c方便性，實際通常在臨床選用踏車方式的比例高。踏車運動試驗采用分級遞增運動方案（Ramp方案）。運動平板采用的有Bruce方案和Naughton方案。測定VO2、VCO2、呼吸次數(shù)、潮氣量，同時監(jiān)測心電和血壓的變化。

檢查前的準(zhǔn)備；推薦在飯后2～3 h檢查，室內(nèi)溫度20℃～25℃、濕度40%～60%。急救條件齊備，以備運動中惡性心律失常發(fā)生的急救（有偶發(fā)惡性事件）。

5 CPX的重要參數(shù)（圖3）

1)氧耗量（VO2）：反映機(jī)體運動負(fù)荷的指標(biāo)，作為運動能力指標(biāo)之一被廣泛應(yīng)用。

氧耗量＝每搏輸出量×心率×動靜脈氧差＝心輸出量×動靜脈氧差

2)代謝當(dāng)量（metabolic equivalents，METs）：是心臟康復(fù)中重要的指標(biāo)，可用于各種活動定量及運動強(qiáng)度判斷，1 MET=3.5 ml·kg－1·min－1。

3)τon：運動開始時VO2反應(yīng)的時間常數(shù)。

4)VO2變化與功率變化比值（ΔVO2/ΔWR）：即每增加1 W功率運動負(fù)荷，所增加氧耗量的指標(biāo)，表明末梢運動肌肉氧的運送能力，運動肌肉氧的利用狀態(tài)。

5)呼氣代償點（respiratory compensation point，RCP）：運動強(qiáng)度超過AT后，機(jī)體酸性物質(zhì)增加，通氣功能亢進(jìn)始點。

6)PETCO2：呼氣終末期二氧化碳分壓，反映運動中肺臟有效血容量。

7)氧脈搏（oxygen pulse）：由VO2除以同時間的心率，是一次心臟搏動攝入肺血液的氧量，等于每搏搏出量與動脈－混合靜脈血氧含量差[C(a-v)O2]的乘積，單位ml/beat。

8)τoff：運動后恢復(fù)期VO2反應(yīng)的時間常數(shù)。

9)運動心率：運動時的心率變化，通常VO2每增加3.5 ml·min－1·kg－1，心率增加10次/min[4]。心臟病患者的心率受服用β受體阻滯劑因素的影響，因此最大心率不是運動負(fù)荷的終極目標(biāo)，當(dāng)心率達(dá)到85%最大預(yù)測心率時可考慮停止運動試驗。

10)運動血壓：收縮壓一般隨運動量增加而升高，舒張壓增加不明顯，VO2每增加3.5 ml·min－1· kg－1，血壓增加10 mmHg[5]，若血壓隨運動負(fù)荷增加反而下降，往往提示有嚴(yán)重的心功能障礙。

圖3 分級遞增運動負(fù)荷狀態(tài)下氣體代謝變化模擬圖Fig.3 Mimetic figure of air metabolic variation under scaled increasing exercise load

6 CPX的臨床應(yīng)用

經(jīng)CPX測得的AT、peak VO2、峰值心率、Borg scale自感勞累分級評分，為制定各類心血管疾病運動處方的依據(jù)。CPX測得的peak VO2、VO2AT、峰值負(fù)荷等結(jié)果判斷心力衰竭患者的運動耐力。peak VO2、VO2AT、VE/VCO2slope可判斷心力衰竭的嚴(yán)重程度及預(yù)后，CPX的前后對照，可判斷臨床的治療效果。根據(jù)peak VO2評估是否需要心臟移植，peak VO2＜10 ml·min－1·kg－1作為心臟移植的指征[6]。

CPX有助于判斷肺動脈高壓的嚴(yán)重程度及預(yù)后，CPX對心肌缺血及心律失常亦有良好的診斷價值。對心臟起搏器功能也具有良好評估價值。CPX還有助鑒別難以解釋的呼吸困難、骨骼肌纖維和線粒體肌病，可鑒定殘障能力。

6.1 CPX報告原則

（1）描述采用的運動試驗?zāi)Ｊ郊胺桨?。?）總結(jié)運動過程中的臨床和生理反應(yīng)（如：運動時限、癥狀、停止運動的原因），以及患者用力程度，是否達(dá)到極量運動。（3）避免直接用陽性或陰性等詞匯來報告結(jié)果，而是給出最終印象或特定建議，最終報告須明確正常和非正常反應(yīng)，以示結(jié)果的重要性。對心力衰竭患者，若peak VO2＜10 ml·min－1·kg－1，VE／VCO2slope＞40，提示有嚴(yán)重的功能障礙及嚴(yán)重預(yù)后不良。對難以解釋的呼吸困難患者，報告須指明是心源性還是肺源性等可能性[4]。

6.2 CPX報告須包含的指標(biāo)

CPX報告須包含的指標(biāo)見表1[4]。

7 制定運動處方的參考指標(biāo)

運動處方具有4要素：運動種類、運動強(qiáng)度、運動時間和運動頻率。其中有氧運動強(qiáng)度參考指標(biāo)及方法是制定運動處方的重要內(nèi)容，直接關(guān)系到患者運動的安全性和效果。

7.1 心率法

（1）傳統(tǒng)心率，最大預(yù)測心率(HRmax=220－年齡)的百分?jǐn)?shù)，采用50%～70%不等的最大預(yù)測心率[7]。

表1 CPX報告指標(biāo)Tab.1 CPX report indicators

（2）儲備心率（HRR=最大運動心率－靜息心率）[8]。

7.2 峰值氧耗量相關(guān)方法

（1）peak VO2以peak VO2的百分?jǐn)?shù)，采用40%～80%不等的peak VO2。（2）儲備VO2－（儲備VO2=peak VO2－靜息VO2）[8]。

7.3 AT

通常決定AT值有3種測試方法：VE/VO2；VCO2/VO2；V slope法，AT通常由V slope方法判定[5]。

7.4 Borg scale自感勞累分級評分

Borg scale自感勞累分級表見表2，表達(dá)了受試者感覺的耐受能力，常受到主觀因素的影響。

有氧運動強(qiáng)度參考的指標(biāo)較多，不同狀態(tài)的受試者可酌情選用。AT值方法的優(yōu)點在于測定受試者從有氧代謝到無氧代謝的轉(zhuǎn)折點，運動負(fù)荷比最大負(fù)荷低得多，無乳酸持續(xù)升高從而不會發(fā)生代謝性酸中毒，不易發(fā)生通氣功能亢進(jìn)和氣短。血液中兒茶酚胺增加量少，對運動中產(chǎn)生的心律失常影響小，適時準(zhǔn)確測定AT值適用中、重程度心臟病的運動療法，以AT值為標(biāo)準(zhǔn)的有氧運動是安全有效的[9]。

表2 Borg scale自感勞累分級表Tab.2 Borg scale perceived exertion INES

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Interpretation of individualized cardiac rehabilitation indexes in cardiopulmonary exercise test

WANG Lemin
Department of Cardiology，Tongji Hospital，School of Medicine，Tongji University，Shanghai 200065，China

Cardiac rehabilitation；Exercise therapy；Rehabilitation indexes

R54

A

2095-378X（2014）04-0217-04

王樂民(1954—)，男，主任醫(yī)師，博士研究生導(dǎo)師，主要從事肺栓塞、深靜脈血栓形成，心臟康復(fù)的臨床與基礎(chǔ)研究；電子信箱：wanglemin2003@163.com