心肺運動試驗與心臟康復

關懷敏　羅明華

【關鍵詞】心肺運動；試驗；心臟康復

【中圖分類號】R541.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】ISSN.2095-6681.2016.18.00.02

1 心肺運動試驗概述

心肺運動試驗（Cardiopulmonary exercise testing，CPX）綜合工程學及醫學中運動與氣體代謝測試的技術，通過對運動狀態下的攝氧量（VO2）、二氧化碳排出量（VCO2）、心率（HR）、分鐘通氣量（VE）等指標的檢測來評價心肺等臟器對運動的反應，從而評估心肺功能狀態（見圖1）。CPX是將心與肺作為整體，無創、定量而客觀地評價心肺儲備功的科學工具，目前已成為國際上用于評價心肺儲備能力和心肺協調性水平的普遍且重要的臨床檢測手段，也是心臟康復中開具運動處方的理論基礎。

CPX能夠提供心肺疾病患者的診斷及預后信息，CPX在半個世紀以前就已經在心血管領域得到有限的應用，然而，由于儀器的缺乏、臨床醫生對于檢查結果信息的理解不充分、心血管專家對于該技術培訓的缺乏等，限制了CPX技術在臨床中的應用與發展。隨著技術的進步，現代CPX系統具備了靜息與運動狀態時的氣體交換分析功能，可以測量每一次呼吸時的攝氧量、二氧化碳排出量、通氣量等信息。這些先進的計算系統可以進行簡單與復雜的數據分析，從而促進了CPX在臨床中的廣泛應用，不僅在呼吸系統、心血管系統，進而在神經系統、骨骼肌肉系統等得到了一定的應用[1]。CPX在我國臨床中的應用較晚，且研究仍然存在很多的空白。我國學者孫興國教授在海外多年從事心肺功能檢測的臨床應用和生命整體調控機制的研究，創立了“整體整合生理學醫學新理論體系：人體功能一體化自主調控”學說[2]，其研究促進了CPX在臨床不同學科中的綜合應用，取得了豐碩的成果。

CPX技術的開展是基于內呼吸與外呼吸耦聯原理，機體的運動本質上與心血管系統對肌肉系統提供氧氣的能力及呼吸系統通過肺清除血液中二氧化碳的能力密切相關。心血管與呼吸系統協同作用完成氧氣的供應與二氧化碳的排出，這被稱為心肺耦聯，大致過程包括肺通氣（吸進O2，呼出CO2）、肺與血液O2和CO2交換（外呼吸）、O2和CO2通過血液轉運、毛細血管與周圍肌肉組織進行O2和CO2交換（內呼吸）四個過程[3]。循環系統將外呼吸與內呼吸密切聯系起來。因而，機體的運動能力取決于上述心肺耦聯中的各個環節，即外呼吸、內呼吸、循環系統功能以及所參與的肌肉功能等。CPX正是基于上述生理機制，可精確測定運動狀態下外呼吸與內呼吸的異常，檢測出運動時的心肺功能異常狀態的重要信息，而這些信息往往在靜息時難以被發現。這是目前能夠檢測靜息及運動狀態心肺整體功能的唯一技術手段[4]。

CPX正在被廣泛地應用于心臟及呼吸系統疾病的診療、預防及預后評估等。CPX在心血管病中及肺部疾病中的應用包括[3-4]：（1）對心力衰竭分級和疾病嚴重程度的評估；（2）對心衰患者預后的預測；（3）預測心臟移植患者的移植時機，美國心臟病學會（ACC）和美國心臟協會（AHA）應用CPX指標考慮心臟移植的時機為最大耗氧量≤14 ml/（kg·min），而最大耗氧量<10 ml/kg-·min）是心臟移植的絕對適應證；（4）左心衰竭和右心衰竭的鑒別診斷，左心衰竭和右心衰竭患者在CPX中氣體交換的表現差異明顯；（5）冠心病和肺動脈高壓的“早”早期診斷及評估心肌氧氣需/供平衡，病理狀態典型的心肺運動表現包括運動功率繼續遞增時攝氧量不增或下降、每瓦功率攝氧量和氧脈搏出現平臺[5-6]，這些表現可早于心電圖ST段等異常的出現；（6）在心臟康復中的應用：運動鍛煉無論是對正常人還是心血管病和呼吸病患者都有益；（7）起搏器起搏頻率的設定、心力衰竭心臟再同步化治療患者的選擇及療效評估；（8）慢阻肺；（9）間質性肺病等。

2 心臟康復現狀概述

心臟康復（Cardiac rehabilitation，CR）是康復醫學的一門分支，其目的是使存在心臟疾病以及進行心臟手術的患者的身體機能達到最優化的狀態，心臟康復可以在住院其間進行，也可以在門診進行。心臟康復的內容包括了營養療法、減重項目、飲食及藥物下的脂質異常管理、血壓控制、糖尿病管理以及心理壓力的處理等。運動在心臟康復中占重要地位，運動不僅對心肺功能的提升具有重要作用，同時也可以對血壓控制、糖脂代謝、減重、心理調節等發揮著舉足輕重的作用，運動處方制定前應先進行心肺運動負荷試驗，以便于制定個體化的運動方案。

20世紀50年代，急性心肌梗死患者被要求絕對的臥床較長一段時間，認為下床進行體力活動能夠加重心臟負擔或者誘發心臟病發作風險。然而，越來越多的觀察發現臥床時間的延長可以引起機體機能的衰退；相反，病情許可的情況下，適度的體力活動則可以避免機體的機能的減退，這顛覆了急性心肌梗死患者需要長期臥床的概念。從此，心臟康復學科開始起步并逐漸規范發展起來。較早且典型的心臟康復記錄是通過伐木運動的形式使心絞痛痊愈的個案。目前，心臟康復已經被認為是心血管疾病患者能夠得到持續治療的關鍵，是臨床藥物及器械治療的有益補充與延續。我國著名心臟病專家胡大一教授較早傳播心臟康復的理念，呼吁“探索中國心臟康復/二級預防模式——修復破碎的醫療服務鏈”[7]，并倡導“心臟康復需發動醫護全員參與”[8]，積極牽頭指導專家共識的制定與推廣，推動了我國心臟康復事業的起步與發展，進而影響了我國現有醫療模式的改變以及醫療改革的方向[9]。

心臟康復能夠從不同方面改善心臟病患者的臨床預后，改變原有的高脂飲食、少運動以及吸煙等不良生活方式，有效控制各種心血管疾病的高危因素，能夠延緩動脈硬化的病理進程、降低ACS的發生率和住院率；薈萃分析顯示，以運動為基礎的心臟康復可使冠心病患者全因病死率下降15%～28%，心源性病死率下降26%～31%，猝死降低37%[10]。運動療法是心血管疾病康復方案的核心部分，以運動處方為主，兼顧飲食、健康教育以及生活方式指導等綜合性心臟康復方案可以全面降低心血管疾病的危險因素，使心臟康復效果最大化[11]。目前，大多數種類的心臟病的患者皆可在心臟康復中獲益，其中以慢性穩定性冠心病、急性心肌梗死、PCI或CABG術后、慢性穩定性心力衰竭等方面應用及研究較為廣泛。心臟康復是一個系統工程，需要為患者提供一個平臺進行綜合性管理與本質意義的行動執行，并非傳統意義上單純的健康教育。研究顯示單純的健康說教對患者的預后所發揮的作用非常有限；而心臟康復則側重于將運動、戒煙、減重等當做一種“治療方式”，敦促心臟病患者執行并進行監督與檢驗治療結果。心臟康復團隊需要包括心血管專業醫師、康復、營養、心理等相關專業人員，為心臟病患者開具綜合的心臟康復處方，并教會患者如何執行。

3 心肺運動試驗（CPET）在心臟康復中的應用

由于CPX可以檢測到機體O2供應與CO2排出各個環節的異常，故其在臨床中的應用能夠診斷O2供應與CO2各個環節的異常，包括從吸入氧氣與呼出二氧化碳的呼吸系統、連接內呼吸與外呼吸的循環系統、運送氧氣與二氧化碳的血液系統、消耗氧氣與排出二氧化碳的肌肉系統以及對這些系統進行精細調節的神經系統等，CPX可以對上述系統進行診斷及病情評估、治療效果判斷、預后評價等；也可以對正常人群如運動員等進行身體機能評估及健康管理等；亦可以用于呼吸困難癥狀的鑒別、運動處方的制定、心血管病及中風患者的運動能力鑒定等[3]。運動是心臟康復的核心，其在心臟康復中具的重要性不言而喻，“運動是良醫”的概念已經廣泛深入。并且運動康復所帶來的臨床獲益已經得到驗證，且在臨床指南中得到了推薦，如2013年ACC/AHA指南指出，運動鍛煉具有安全有效地改善慢性心衰患者功能狀態的作用（IA），顯著改善慢性心衰患者的體能、活動時間以及生存質量，降低死亡率（Ⅱa B）。

運動處方是康復鍛煉最重要的組成部分，CPX在心臟康復中具有非常重要的價值。首先，制定運動處方之前，需要利用CPX對心肺功能儲備做一詳細了解。經CPX測得的無氧閾值（AT）、peakVO2、峰值心率、Borgscale自感勞累分級評分等，為制定心血管疾病運動處方提供了重要依據。peakVO2、VO2AT、峰值負荷等結果可以判斷心力衰竭患者的運動耐力。peakVO2、VO2AT、VE/VCO2slope可判斷心力衰竭的嚴重程度及預后。同時，CPX過程中也可以檢測出運動的不良反應如缺血、缺氧、心律失常等，進而制定合理的運動處方，避免不合適的運動方案所引起的不良臨床結果[12]。理想的有氧運動處方量為3～5 d>30 min的中高度強度的運動量，高強度的運動訓練效果最好，但是要避免出現不耐受的情況。心臟康復運動靶心率為檢測最高心率的50%～80%。如果心臟康復患者存在其它共患疾病的話，則制定運動處方的時候應該考慮進去，比如心衰合并COPD或者肺纖維化等，需要CPX基礎上兼顧心臟功能與肺功能制定相應的運動處方。其次，CPX是評價運動訓練與康復效果關系的檢查手段，通過康復運動前后的數據對比，可判斷臨床的治療及康復效果。

目前，我國的心臟康復事業正在開展，心肺運動試驗也借著心臟康復的東風在更多的心臟中心得到了更廣泛的應用。然而，當前的現狀以及我國患者的臨床數據非常有限。此后的一段時間內，仍然需要更多的設計科學合理的有關CPX在心臟康復中應用的研究，從而積累更多的數據在更大程度上證實CPX這一檢測手段在心臟康復中的獨特價值。

參考文獻

[1] 孫興國，王桂芝，呂 婧，譚曉越，William WS，Wasserman K.攝氧和二氧化碳排出通氣效率是反映循環功能的指標[J].中華心血管病雜志.2014.42（12）：1022-1028.

[2] 孫興國.整體整合生理學醫學新理論體系：人體功能一體化自主調控[J].中國循環雜志，2013，28（2）：88-92.

[3] Balady GJ，Arena R，Sietsema K，et al.Clinician's Guide to cardiopulmonary exercise testing in adults[J].a scientific statement from the American Heart Association.Circulation，2010，122（2）：191-225.

[4] 譚曉越，孫興國.從心肺運動的應用價值看醫學整體整合的需求[J].醫學與哲學，2013，34（5）：28-31.

[5] 孫興國.心肺運動試驗在臨床心血管病學中的應用價值和前景[J].中華心血管病雜志，2014，42（4）：347-351.

[6] Arena R，Sietsema KE.Cardiopulmonary exercise testing in the clinical evaluation of patients with heart and lung disease[J].Circulation，2011，123（6）：668-680.

[7] 胡大一.探索中國心臟康復/二級預防模式——修復破碎的醫療服務鏈[J].中華內科雜志，2012，51（9）：667-668.

[8] 胡大一.心臟康復需發動醫護全員參與[J].中華心血管病雜志，2015，43（7）：569.

[9] 胡大一.積極探索和推動我國心臟康復與二級預防體系的建立[J].中華心血管病雜志，2013，41（4）：265-266.

[10] 丁榮晶.《冠心病心臟康復/二級預防中國專家共識》解讀[J].嶺南心血管病雜志，2013，19（2）：123-126.

[11] 王樂民.心肺運動試驗指導個體化心臟康復的指標[J].外科研究與新技術，2014，（4）：217-220.

[12] Reeves GR，Gupta S，Forman DE.Evolving Role of Exercise Testing in Contemporary Cardiac Rehabilitation[J].J Cardiopulm Rehabil Prev，2016，36（5）：309-319.

本文編輯：吳宏艷