心肺運動試驗精準制定個體化適度強度運動康復處方治療高血壓的療效研究

葛萬剛,孫興國，劉艷玲，馮 靜，席家寧，張振英

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·論著·

·專題研究·

心肺運動試驗精準制定個體化適度強度運動康復處方治療高血壓的療效研究

葛萬剛,孫興國，劉艷玲，馮 靜，席家寧，張振英

目的 探討運用心肺運動試驗(CPET)進行客觀定量整體功能評估，精準制定個體化適度強度運動康復處方治療高血壓的療效。方法 2015年4—7月招募在首都醫科大學附屬北京康復醫院工作、確診高血壓、服用降壓藥物治療的5例醫務工作者，采用CPET檢查結果計算無氧閾功率，進而精準制定個體化適度強度負荷功率的運動康復處方，并配合優化藥物、精神心理方面、生活習慣及禁煙限酒等整體康復方案。患者CPET過程中連續監測血壓，每天運動康復前、后分別測定靜息血壓，堅持運動康復12周，期間根據血壓調整藥物。結果 高血壓患者運動康復前均服用至少一種降壓藥物，運動康復開始后逐漸停用降壓藥物，至運動康復第12周均未服用降壓藥物。患者運動康復后收縮壓(SBP)〔(116±10)mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)與(125±11)mm Hg〕、舒張壓(DBP)〔(71±7)mm Hg與(74±8)mm Hg〕均較運動康復前降低(P<0.05)。運動康復第12周時運動康復前靜息SBP較運動康復第1周時降低(P<0.05)；運動康復第1周與第12周運動康復后靜息SBP、運動康復前后靜息DBP比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。結論 運用CPET客觀定量評估整體功能，精準制定個體化適度強度運動康復處方為核心的整體康復方案治療高血壓患者，可有效降低血壓并停藥后仍然維持血壓穩定。值得進一步擴大病例數深入研究。

高血壓；心肺運動試驗；康復；治療結果

葛萬剛,孫興國，劉艷玲，等.心肺運動試驗精準制定個體化適度強度運動康復處方治療高血壓的療效研究[J].中國全科醫學，2016，19(35)：4316-4322.[www.chinagp.net]

GE W G,SUN X G,LIU Y L,et al.Effects of CPET-based precise formulation of individualized moderate-intensity exercise prescription on hypertension[J].Chinese General Practice，2016，19(35)：4316-4322.

據《中國心血管病報告2014》報告，我國心血管病患病率一直處于持續上升階段，全國心血管病患者有2.9億，其中高血壓患者2.7億[1]。高血壓是心腦血管病的主要危險因素，也是最常見的慢性非傳染性疾病(簡稱慢性病)，其相關并發癥不僅致殘率、致死率高，而且給家庭和國家造成了沉重的經濟負擔，嚴重消耗了醫療資源。高血壓的預防與治療可顯著改善患者的生存質量，減少腦卒中及心血管病事件，有效降低疾病經濟負擔。長期以來，西方醫學體系主要應用藥物治療高血壓，多需要終生服藥，不僅增加了患者的經濟負擔，而且長期服藥不可避免地產生不良反應[2-3]。比如β-受體阻滯劑可以引起中樞神經系統的不良反應，也可引起男性性功能障礙等[2]；鈣離子拮抗劑能夠引起心搏增快、頭痛面紅、腳踝水腫等；血管緊張素轉換酶抑制劑會引發咳嗽，其發生率為1%～30%，也可能出現血管神經性水腫等其他不良反應[3]。運動康復對于心血管功能的改善眾所周知，指南中運動康復被推薦為高血壓的生活方式的治療方法之一[4-5]。《中國高血壓防治指南2010》倡導高血壓的綜合治療，包括藥物和非藥物治療，首推非藥物治療[6]。非藥物治療包括體育運動，已有學者提出將非藥物治療作為高血壓治療的首選方法，而運動康復在高血壓的非藥物治療中扮演極為重要的角色[7-8]。 高血壓的運動康復已經被日益重視起來[9-10]，但大部分采用健走、慢跑以及中國傳統的體育項目如氣功、太極拳等方式運動，采用心率及主感勞累程度分級作為強度控制的指標[11-12]。但影響心率的因素較多，特別是在采用血管活性藥物之后，而勞累程度是個人的主觀感受，并不是客觀的指標，不能對運動進行量化，所以多數運動康復有效，但沒有達到超越藥物并完全停藥的結果。為了避免運動強度過低和對不同患者的不安全因素，如何選擇個體化有效且安全的運動強度，是近年精準醫療在功能醫學方面的核心議題[13-17]。本研究根據心肺運動試驗(cardiopulmonary exercise testing，CPET)癥狀限制性結果精準制定個體化適度強度運動康復處方治療高血壓，更加客觀具體。

1 對象與方法

1.1 研究對象 根據《中國高血壓防治指南2010》，高血壓的診斷標準為：在沒有使用降壓藥物的情況下，非同日3次測量血壓，收縮壓(SBP)≥140 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)和/或舒張壓(DBP)≥90 mm Hg[6]。2015年4—7月招募在首都醫科大學附屬北京康復醫院工作、確診高血壓、服用抗高血壓藥物治療的5例醫務工作者，均為女性，平均年齡(46±5)歲,同意且能堅持完成12周運動康復方案。排除標準：妊娠、下肢殘障或因各種原因不能配合者。

1.2 CPET 使用具有測定12導聯心電圖、血氧飽和度、無創血壓以及氣體交換等功能的意大利科時邁(COSMED S.R.L.)公司Quark PFT Ergo型和德國耶格(Jeager)公司MasterSreen 型心肺運動測試系統，每天使用代謝模擬器嚴格定標后用于臨床檢測[18]；每次進行CPET前均需要通過多流速氣流定標以及氧氣和二氧化碳的高、低濃度兩點式的系統自身定標[18-19]。患者簽署知情同意書后，首先臥位完成12導聯靜態心電圖，使用歐姆龍HBP-1300電子血壓計測定靜坐時血壓，然后坐位完成全套靜態肺功能檢查，最后在功率自行車上進行癥狀限制性踏車運動，同時記錄12導聯心電圖、血氧飽和度、無創血壓、各項肺通氣和氣體交換等指標[20]。

1.2.1 CPET實施方案 按照美國加州大學洛杉磯分校(Harbor-UCLA )醫學中心標準運用連續遞增功率方案完成癥狀限制性極限CPET[18,21]。患者佩戴好儀器后首先在功率自行車上靜坐休息3 min；然后以60 r/min左右的速率蹬車無負荷熱身3 min；根據患者的年齡、性別和預計的功能狀態等自身狀態對功率自行車的功率進行設置，選擇遞增速率為20～30 W/min，使患者在6～10 min 內達到癥狀限制性極限狀態，從而獲得最大運動功率，運動康復結束后繼續記錄5～10 min靜坐狀態的恢復期[18-19,22]。

1.2.2 CPET數據分析 運用美國Harbor-UCLA 醫學中心臨床試驗標準化原則對CPET采集得到的數據進行分析[21]，從CPET系統中按照每次呼吸進行分隔導出所有測定指標的數據(b-by-b)，再經過每秒(s-by-s)的分切后，用每10 s內的平均數據來制圖和分析確定試驗結果。用10 s二氧化碳排出量與攝氧量數據作圖，用V-slope 法測得無氧閾，獲得無氧閾功率[19,23]。

1.3 運動康復治療方案 運動方式選擇電磁功率自行車，運動強度、時間、頻率、周期的具體實施如下：1.3.1 個體化適度強度運動強度計算 運動強度為高強度(Δ50%功率)，每例患者的運動強調根據其CPET檢測結果的無氧閾功率和極限運動功率計算得出。Δ50%功率=(無氧閾功率-功率遞增速率×0.75)/2+(極限運動功率-功率遞增速率×0.75)/2[24]。

1.3.2 運動強度滴定校準 以Δ50%功率為基礎，再選取大于及小于Δ50%功率5 W的強度，用這3個不同功率對自行車進行預設，目的是能夠定出使患者在能力范圍內完成至少20 min的恒定功率運動，以完成對即將實施的運動強度的滴定校準。首先在靜息坐位狀態下測量靜息血壓，然后在Δ50%功率運動強度的基礎上對功率自行車進行3次不同的恒定功率的預設，蹬車過程中保持60 r/min的速率，在整個過程中對患者每分鐘測量1次血壓[19]。

1.3.3 運動時間、頻率和周期 堅持每天功率自行車運動30 min，另有5 min 熱身運動和5 min 適應期，共40 min；運動頻率5 d/周；運動周期為12 周[24]。

1.3.4 其他輔助運動 每天進行功率自行車運動的同時以不同肌群抗阻訓練、彈力帶、瑜伽、氣功、八段錦等其他運動作為輔助，1.5～2.0 h/d。

1.4 整體康復健康管理方案 (1)首先需要考慮精神心理方面管理，壓力不易過大，保持積極向上的態度，有知足常樂的心態；(2)禁煙限酒；(3)保持健康的飲食習慣：減少垃圾食品的攝入，切勿暴飲暴食，注意飲食均衡，多餐少食，控制攝入的熱量，減少含糖碳酸及各種添加劑的飲品和食品；(4)規律的作息生活習慣、保持睡眠質量、避免過度疲勞和勞累等。

2 結果

2.1 患者一般資料及運動治療前后服用降壓藥物情況 5例女性患者年齡39～51歲，腰圍85～88 cm，身高162～169 cm，體質量68～83 kg。患者運動康復前均服用至少一種降壓藥物，運動康復開始后逐漸停用降壓藥物，至運動康復第12周均未服用降壓藥物(見表1)。

2.2 患者運動康復前后靜息血壓變化比較 患者運動康復后SBP、DBP均較運動康復前降低，差異有統計學意義(P<0.05，見表2)。

Table 2 Comparison of resting blood pressure before and after exercise training among the patients

運動康復SBPDBP前125±1174±8后116±1071±7差值 8±11 4±7 t值8.2715.554P值<0.001<0.001

注： SBP=收縮壓，DBP=舒張壓

2.3 CPET過程中的血壓變化 CPET過程中患者靜息、熱身、無氧閾、運動峰值、恢復期4 min時的血壓見表3。

2.4 運動康復第1周與第12周運動康復前后靜息血壓比較 運動康復第12周時運動康復前靜息SBP較運動康復第1周時降低，差異有統計學意義(P<0.05)；運動康復第1周與第12周運動康復后靜息SBP、運動康復前后靜息DBP比較，差異均無統計學意義(P>0.05，見表4)。

Table 4 Comparison of resting blood pressure before and after exercise training between the 1st and 12th weeks of exercise therapy

時間SBP運動康復前 運動康復后DBP運動康復前 運動康復后第1周127±8116±874±670±4第12周121±9113±972±769±6t值2.0270.8900.9770.807P值0.0270.1920.1700.214

3 討論

3.1 高血壓傳統治療方案與運動康復治療 目前各種對于高血壓診療的指南上均沒有說明高血壓可以治愈，而是需要在高血壓的不同階段使用不同藥物或者劑量[6，25]，沒有提及應該如何停藥，長期藥物治療的不良反應對患者造成相當大的傷害，并且對于家庭、社會和國家也是一筆不小的支出。因此利用非藥物方法治療和預防高血壓非常重要，運動康復的實施，有助于降低血壓。運動能夠通過消耗熱量減輕體質量，改善糖代謝，減少胰島素抵抗等途徑來實現降壓，同時運動是獨立的降壓因素，也是非藥物治療高血壓的主要手段，可以改善血管的反應性，引起外周血管的擴張和血壓下降。健康管理是能夠對健康危險因素進行干預的預防疾病的方法，能夠減少疾病的發生、改善健康狀況、改進醫療服務利用方式[26]。運用健康管理理念能夠使高血壓等慢性病得到有效控制，慢性病的產生既與遺傳、年齡等不可控因素有關，也與生活方式密切相關。不健康的生活方式，如吸煙、過量飲酒等，是致病的重要原因，這也使慢性病的防治成為可能。將健康管理的思維和運動康復的方式與傳統的疾病治療相結合，能使疾病發生率降低，病情惡化得到緩解，提高患者的生活質量。而我國現在的臨床實踐基本上沒有把健康管理和運動康復作為臨床防治措施的補充，僅對患者開出藥物處方，很少囑咐其注意生活方式的改變以及日常運動鍛煉。

3.2 運動康復有效治療高血壓理論依據與運動康復治療方案

表1 5例女性高血壓患者一般資料及運動康復前后服用降壓藥情況

表3 5例女性高血壓患者CPET過程中的血壓變化(mm Hg)

3.2.1 整體整合生理學醫學理論體系和CPET 以往對于運動康復治療高血壓研究的方案沒有一個客觀定量的指導，也沒有真正治愈。本研究采用CPET從整體整合生理學醫學的角度評估了患者的功能狀態，以此作為依據指導運動康復治療高血壓。CPET是符合整體整合生理學醫學新理論體系觀念的人體整體功能學客觀定量功能測定的唯一方法，能夠作為診斷各類疾病，進行疾病嚴重程度評估、治療效果評估及疾病預后預測以及人體健康管理的客觀依據，適用于所有正常人和各種疾病患者。人體活動是在整體框架下相互關聯的各功能系統錯綜復雜的連續動態畫面，是以呼吸為表征，以循環為基礎，以代謝為前提，以線粒體對生命活動提供能量供應為核心，以呼吸循環代謝為主軸在神經體液系統調控下，由各系統配合協助之下，通過與外環境不斷進行物質交換共同完成趨向于平衡的整體功能活動狀態，而永遠達不到真正平衡的狀態[27-29]。CPET在嚴格的功率自行車功率定標、氣流、氧氣和二氧化碳氣體濃度的單項定標、代謝模擬器定標和正常人測定定標等質量控制體系下，在保證安全的前提之下，可以為臨床服務和醫學科研提供客觀定量的科學依據[24,30]。CPET是將患者從靜息到運動的連續動態過程中的呼吸循環等多系統的功能活動記錄下來，由此進行人體整體生理功能狀態評價、疾病診斷、病情評估、治療效果評估和預后轉歸預測。從CPET的臨床應用出發，需要建立整體整合生理學醫學理論用以指導該技術的正確運用和解讀[31-33]，由此還可以制定合理的運動康復處方配合常規治療，使患者得到最優化的治療方案，而達到最佳治療效果。

3.2.2 治療高血壓運動強度的選擇——安全前提下高強度優于低強度 根據美國運動醫學會對于高血壓運動康復治療為平均每天至少30 min的身體活動，建議以最大攝氧量的40%～60%耐力運動訓練與中等強度的抗阻訓練的運動方式相結合[34]，低強度的運動訓練康復效果比較差。盡管很多指南推薦連續的耐力運動訓練，但最近證據表明，間歇的有氧運動訓練結合不同強度的運動對于提高運動耐力與血管功能更具有優越性[35]。本研究結論與之一致。

3.2.3 CPET客觀定量評估指導精準制定個體化適度高強度運動康復處方 運動康復已經成為現代醫學中重要組成部分。整體整合生理學醫學新理論體系通過理論基礎和臨床實施指導CPET客觀定量功能評估，可以用于精準個體化適度高強度運動康復處方的制定，本研究中的患者在按照CPET精準制定個體化適度高強度運動康復處方下堅持運動，結合其他抗阻、耐力、柔性及氣功、瑜伽、太極等傳統運動與生活方式、睡眠、飲食的健康管理的整體康復方案，明顯降低了血壓，均逐步減少并停用降壓藥物，患者自我感覺運動能力提升，生活質量提高。整體運動康復鍛煉能降低血壓，減少藥物用量以及醫療費用，能夠明顯地改善血壓，堅持這種方案就能夠通過自身的正常生理反應控制血壓在正常水平，增強身體素質，提高生活質量。本研究在整體健康管理理念下配合各種輔助運動運用適度高強度個體化運動康復治療高血壓取得了良好的效果。

3.3 運動康復治療高血壓可能的機制 運動康復可調整自主神經系統的功能，降低交感神經的興奮性，提高迷走神經系統張力，降低外周阻力，緩解小動脈痙攣，促進外周血管舒張[36]。同時可提高尿鈉排泄以及心房利鈉肽水平，降低胰島素水平，從而減少血容量，降低血漿去甲腎上腺素水平以調整血壓[37]。內皮素(ET)是作用于血管平滑肌的縮血管物質,長期運動康復可使血漿ET水平降低[38]。本研究結果顯示，運動康復第1周與第12周運動康復后靜息SBP以及運動康復前后靜息DBP已達到參考范圍以內，所以可降低程度有限，未能體現出統計學差異。

人體是一個整體，其功能調控是圍繞細胞的新陳代謝進行，在保持內環境穩定的情況下滿足機體的正常生命活動。氧氣和能量物質是細胞代謝必不可少的底物。呼吸和循環系統完成氧的攝入及運輸；消化和泌尿系統完成體內能量物質的吸收及排除。無氧閾是指人體在遞增負荷的運動過程中人體的能量消耗由有氧代謝轉為由有氧代謝和無氧代謝共同供應的轉折點，也就是人體還未發生無氧代謝時的最高氧耗量。無氧閾對氧的供需極其敏感，很少因患者盡力程度和功率遞增方案而改變，所以能夠用于康復訓練的效果評價。無氧閾以上的長期運動康復訓練可增加機體對兒茶酚胺類物質的敏感性，減輕心臟負荷，減少乳酸生成，能夠在安全有效的基礎上最大限度地調動人體整體代謝的積極性，但無氧閾以下的運動康復常不能達到理想康復目標。運動康復訓練期間機體的代謝率會升高，代謝產物聚積會刺激血管舒張，使血流量增加而加快代謝產物的清除，從而維持細胞代謝所必需的內環境的穩態。代謝產物的過多累積會使運動后非運動組織運動期間收縮的血管進一步產生繼發性舒張，以此增加非運動組織血流量，使得已經升高的血壓，發生明顯降低。

運動過程中一過性的血壓升高可作用于大腦皮質和皮質下血管運動中樞，使機體重新調定血壓水平，讓運動后血壓能夠平衡在較低的水平。運動還有助于改善患者情緒，使其身心放松，從而有利于降低心血管應激水平，改善血壓調節功能。但由于本組的例數較少，運動時間為12周，更為明確的機制研究尚待進一步的觀察。

作者貢獻：葛萬剛、孫興國進行課題設計與實施；葛萬剛、孫興國、張振英進行資料收集整理、撰寫論文、成文并對文章負責；劉艷玲、馮靜進行課題實施、評估、資料收集；孫興國、席家寧進行質量控制及審校。

本文無利益沖突。

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(本文編輯：陳素芳)

Effects of CPET-based Precise Formulation of Individualized Moderate-intensity Exercise Prescription on Hypertension

GEWan-gang,SUNXing-guo,LIUYan-ling,FENGJing,XIJia-ning,ZHANGZhen-ying.

NationalCenterforCardiovascularDisease,FuwaiHospital,ChineseAcademyofMedicalSciences,PekingUnionMedicalCollege,StateKeyLaboratoryofCardiovascularDisease,NationalCenterforCardiovascularDiseaseClinicalMedicineResearch,Beijing100037,China

Correspondingauthor：SUNXing-guo,NationalCenterforCardiovascularDisease,FuwaiHospital,ChineseAcademyofMedicalSciences,PekingUnionMedicalCollege,StateKeyLaboratoryofCardiovascularDisease,NationalCenterforCardiovascularDiseaseClinicalMedicineResearch,Beijing100037,China；BeijingRehabilitationHospitalofCapitalMedicalUniversity，Beijing100144,China；E-mail:xgsun@labiomed.org

Objective Cardiopulmonary exercise testing(CPET) was used to evaluate the overall function objectively and quantitatively in this study,and based on the results,an individualized moderate intensity exercise prescription was formulated precisely.The aim of this study was to investigate the effects of individualized moderate-intensity exercise prescription with holistic rehabilitation protocols on hypertension.Methods From Beijing Rehabilitation Hospital of Capital Medical University,we recruited 5 medical workers with confirmed hypertension and administration of anti-hypertensive drugs to perform symptom-limited extreme CPET.According to the data of CPET,an individualized moderate-intensity exercise training protocol with watts between anaerobic threshold and peak was designed,and patients were treated with the overall rehabilitation program including the optimization of drugs,mental and psychological management,living habits,smoking and alcohol restrictions.Blood pressure was continuously monitored during exercise training.Resting blood pressure was measured before and after exercise,respectively.Patients did daily exercise training for 12 weeks,and medication was adjusted according to the stable level of blood pressure during the training period.Results Patients with hypertension were treated with at least one antihypertensive drug before exercise,then they gradually stopped taking antihypertensive drugs after exercise therapy,and all of them did not take any antihypertensive drugs by the twelfth weeks of exercise therapy.Compared with before exercise training,the SBP of the patients after exercise training was much lower〔(116±10) mm Hg vs.(125±11) mm Hg,1 mm Hg=0.133 kPa,P<0.05〕,and so was the DBP〔(71±7) mm Hg vs. (74±8) mm Hg,P<0.05〕.The resting SBP of the patients before exercise training at the twelfth weeks of exercise therapy was significantly lower than that at the first week(P<0.05).There was no significant difference in the resting SBP of the patients after exercise training between the first and twelfth weeks of exercise therapy(P>0.05).The resting DBP of the patients before or after exercise training demonstrated no statistically significant difference between the first and twelfth weeks of exercise therapy(P>0.05).Conclusion For patients with hypertension,holistic rehabilitation protocols centered on individualized moderate-intensity exercise prescription precisely designed on the basis of overall function evaluated by CPET objectively and quantitatively,can obtain an amazing effect of decreasing the blood pressure,and the blood pressure still remains stable after stopping taking drugs.It is worth doing an advanced study among more patients in the future

Hypertension；Cardiopulmonary exercise testing；Rehabilitation；Treatment outcome

國家高技術研究發展計劃(863計劃)課題(2012AA021009)；國家自然科學基金醫學科學部面上項目(81470204)；中國醫學科學院國家心血管病中心阜外醫院科研開發啟動基金(2012-YJR02)；首都臨床特色應用研究(Z141107002514084)；首都臨床特色應用研究與成果推廣(Z161100000516127)

100037北京市，國家心血管病中心 中國醫學科學院阜外醫院 北京協和醫學院 心血管疾病國家重點實驗室 國家心血管疾病臨床醫學研究中心(葛萬剛，孫興國)；首都醫科大學附屬北京康復醫院(孫興國，劉艷玲，馮靜，席家寧，張振英)

孫興國，100037北京市，國家心血管病中心 中國醫學科學院阜外醫院 北京協和醫學院 心血管疾病國家重點實驗室 國家心血管疾病臨床醫學研究中心，首都醫科大學附屬北京康復醫院；E-mail:xgsun@labiomed.org

R 544.1

A

10.3969/j.issn.1007-9572.2016.35.006

2016-08-16；

2016-10-25)