心肺運動試驗在心血管疾病中應(yīng)用的研究進展

于瀟涵，畢穎斐，毛靜遠，王賢良

心肺運動試驗在心血管疾病中應(yīng)用的研究進展

于瀟涵1，畢穎斐2，毛靜遠2，王賢良2

在過去幾十年中，心肺運動試驗在歐美國家得到廣泛應(yīng)用，主要通過運動狀態(tài)下病人心肺功能的測定，對整體功能狀態(tài)做出評價。本文主要整理心肺運動試驗在冠心病、心力衰竭、肥厚性心肌病、心臟瓣膜病、心臟康復(fù)等心血管相關(guān)疾病的應(yīng)用研究進展。

心肺運動試驗；心血管；研究進展

心肺運動試驗(cardiopulmonary exercise test，CPET)通過記錄人體運動過程中的心率、血壓、心電圖和肺通氣功能等數(shù)據(jù)，測定最大耗氧量(VO2max)、峰值耗氧量(VO2peak)、無氧閾(AT)、二氧化碳通氣斜率(VE/VCO2)和攝氧率斜率(oxygen uptake efficiency slope，OUES)等指標，客觀把握病人運動反應(yīng)、心肺功能儲備和功能受損程度，全面評價人體呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)生理系統(tǒng)及骨骼肌等系統(tǒng)的功能狀況。目前已廣泛應(yīng)用于人體整體生理功能狀態(tài)評價、病情評價、治療效果和預(yù)后轉(zhuǎn)歸預(yù)測等領(lǐng)域。本文主要就心肺運動試驗在心血管疾病領(lǐng)域應(yīng)用研究進展綜述如下。

1 CPET在冠心病中的應(yīng)用

近年來冠心病的發(fā)病率逐年上升，CPET作為一項可測評心肺功能和運動耐力的無創(chuàng)檢查，在冠心病診斷及病人整體狀況評估方面具有優(yōu)勢。在可疑心肌缺血診斷中，運動試驗常作為一個有力工具。臨床上應(yīng)用CPET診斷心肌缺血雖未普及，但隨著對CPET研究[1]的不斷深入，其在心肌缺血診斷的價值逐漸得到肯定。Belardinelli等[2]對203例有明確冠心病診斷病人行CPET檢查及運動心肌灌注掃描，結(jié)果提示CPET提高傳統(tǒng)ECG診斷運動誘導(dǎo)的心肌缺血(EIMI)的準確性，尤其是O2變平持續(xù)時間，即從O2pulse變平到峰運動和氧耗量差值與運動負荷差值的比值△VO2/△WR，這兩個指標是診斷EIMI的指標。大血管和微血管缺血的機制可能不同，但可能均有運動誘導(dǎo)的左室功能障礙這一特征，Chaudhry等[3]臨床觀察提示微血管導(dǎo)致的心肌缺血病人CPET可能是一個有價值的診斷工具。

臨床試驗結(jié)果[4-5]提示，冠心病病人與非冠心病病人在VO2peak、AT、峰氧脈搏(O2pulsepeak)指標上存在明顯差異，這3個指標可提高冠心病診斷的敏感度和特異性，對冠心病診斷有一定臨床價值。對冠心病病人術(shù)前、術(shù)后行CPET試驗顯示[6-7]，經(jīng)皮冠脈內(nèi)血管介入治療(PCI)術(shù)后病人VO2peak、AT、氧脈搏(O2pulse)、氧脈搏斜度(O2pulse slope)均較術(shù)前增加，病人整體狀態(tài)得到改善。同樣，冠脈血運重建治療明顯改善病人的心肺功能及運動能力[8]，這一點通過CPET試驗得到證實。

2 CPET在心力衰竭中的應(yīng)用

心力衰竭(心衰)是各種心血管疾病的終末階段，近20年來的臨床試驗數(shù)據(jù)顯示，CPET可對心臟功能做全面評價，從而更好地在診療、預(yù)后等方面起到指導(dǎo)作用。

2.1 收縮性心衰

2.1.1 心功能評價 運動能力降低是慢性心衰病人的主要癥狀，臨床常用的心功能評價方案是紐約心臟病協(xié)會(NYHA)心功能分級，而NYHA分級主要依據(jù)對病人主觀癥狀的判斷，容易受到外在因素干擾，準確性欠佳。1987年Weber等[9]基于CPET提出Weber分級法，試圖采用反映運動時心輸出量指標VO2peak將心衰分為4級，但后續(xù)大量試驗結(jié)果[10]提示：VO2peak影響因素較多，而VE/VCO2相比其他病生理指標與心衰更具關(guān)聯(lián)性，可作為有效預(yù)測指標。隨后Arena等[10]按VE/VCO2將心力衰竭分為4級：VE/VCO2≤29.9為Ⅰ級，其兩年不良事件發(fā)生率<5%；VE/VCO2在30.0～35.9為Ⅱ級，其兩年不良事件發(fā)生率約為15%；VE/VCO2在36.0～44.9為Ⅲ級，其兩年不良事件發(fā)生率約為30%；VE/VCO2≥45.0為Ⅳ級，具有高風(fēng)險，其兩年不良事件發(fā)生率可至50%。雖然CPET試驗可采用定量數(shù)據(jù)將心功能分類并進行評價[11]，結(jié)果精準，但由于運動試驗存在一定風(fēng)險性，需要一定花費，故在臨床中也常用其他方式替代。

2.1.2 預(yù)后評估 CPET相關(guān)指標[12]在預(yù)測不良事件、估計疾病嚴重程度等方面作用受到關(guān)注，其中VO2peak和VE/VCO2作為目前臨床研究較多的評估預(yù)后指標，認為是信服度較高的獨立預(yù)測指標。Toste等[13]通過對157例慢性穩(wěn)定性擴心病心衰病人行CPET試驗，結(jié)果顯示VE/VCO2和VO2peak合用對病人整體狀態(tài)的評估更準確，可作為心臟移植參考指標。VO2peak對心衰病人預(yù)后的預(yù)測價值是值得肯定的[14]。但有證據(jù)顯示[15]，VE/VCO2較VO2peak變化性較小，且不需要最大量運動，具有多變量分析的特點，有更高的預(yù)測準確性。隨著對CPET研究不斷深入，新指標的內(nèi)涵不斷被揭示，如攝氧通氣效率指標(OUES)是近年來受到廣泛關(guān)注的一項指標，與心肺運動試驗呈正相關(guān)，該指標不依賴于最大運動強度而是根據(jù)VO2與VE(分鐘通氣量)的對數(shù)曲線擬合方法建立回歸方程計算而得。研究證實[16]，心衰病人常伴有OUES值明顯降低，且下降程度與疾病嚴重程度有一定相關(guān)性。

2.2 舒張性心衰 目前臨床大量研究均為收縮性心衰，近年關(guān)于舒張性心衰的研究增加，CPET的作用也是肯定的。對心衰病人來說，有氧運動能力有一定程度的降低[17]。有研究[18]顯示，反映有氧運動能力的攝氧通氣效率(OUES)在收縮性心衰和舒張性心衰病人較健康人均明顯降低，反映通氣效率指標VE/VCO2[19]在舒張性心衰病人較收縮性心衰病人有一定程度的降低，但是臨床研究尚較少，結(jié)論仍需進一步驗證。

3 CPET在肥厚性心肌病中的應(yīng)用

肥厚性心肌病(HCM)病人具有一定的猝死風(fēng)險，CPET試驗的相關(guān)指標，運動時通氣分析(ventilatory expired gas anlaysis)對HCM的診斷和預(yù)后評估都有指導(dǎo)作用。盡管2002年ACC/AHA運動試驗指南[20]認為HCM是運動試驗的相對禁忌證，但許多研究者在后續(xù)試驗中仍強調(diào)這項技術(shù)的安全性[21]。有研究表明[22]，VO2peak不僅在大多數(shù)無癥狀或癥狀較輕的HCM病人中提示異常，還能用于區(qū)別運動員生理原因?qū)е碌淖笫曳蚀蠛虷CM所致心肌肥大。通氣效率指標，VE/VCO2和有氧能力指標在估計肥厚型心肌病預(yù)后方面發(fā)揮一定作用[23]。近期一項前瞻性研究[25]指出，VO2peak與預(yù)后密切相關(guān)，若HCM病人VO2peak<60%，其4年存活率及嚴重事件發(fā)生率僅為59%，該結(jié)論尚需更多試驗考證。

4 CPET在心臟瓣膜病中的應(yīng)用

有氧運動依賴于心臟瓣膜的正常工作，若心臟瓣膜功能異常必然會對心肺功能產(chǎn)生影響。心臟瓣膜病(VHD)主要會造成逆行的肺動脈壓力增高(PH)和影響心輸出量(CO)，而CPET檢查可能在VHD中發(fā)揮作用，尤其是肺血流動力學(xué)變化、心臟有氧運動能力方面。肺動脈高壓多由右室瓣膜病導(dǎo)致[26]；Ross等[27]通過對肺動脈高壓病人進行心肺運動試驗的實驗研究文獻整理，發(fā)現(xiàn)VO2peak降低與VE/VCO2升高程度和肺動脈高壓嚴重程度相關(guān)，有助于疾病診斷。二尖瓣病變與CPET關(guān)系在臨床中關(guān)注，Banderal等[28]將心衰病人按照靜息和運動狀態(tài)下反流程度大小進行分組，結(jié)果提示靜息狀態(tài)出現(xiàn)明顯反流的病人VO2peak水平與運動誘導(dǎo)出現(xiàn)反流和無反流病人相比明顯降低，VE/VCO2受損嚴重；De Meester等[29]最近試驗報告顯示，輕度到中度肺動脈狹窄病人與正常人相比，VO2peak明顯降低而VE/VCO2明顯升高；Chowdhury等[30]利用CPET評價肺動脈瓣置換前后變化，手術(shù)后6個月VE/VCO2明顯降低，VO2peak明顯無變化。近期研究證據(jù)均顯示，肺通氣功能尤其是VE/VCO2，在VHD病人存在明顯變化，可用于判斷疾病嚴重性、預(yù)后、手術(shù)評價等方面。

5 CPET在心臟康復(fù)中應(yīng)用

心臟康復(fù)治療在許多歐美國家中推廣普及，2013年ACC/AHA發(fā)布指南[31]提出：運動鍛煉可安全有效地改善慢性心力衰竭病人心功能狀態(tài)(Ⅰ級推薦，A級證據(jù))，心臟康復(fù)可改善慢性心衰病人的運動能力、運動時間和生活質(zhì)量，降低死亡率(Ⅱa級推薦，B級證據(jù))。2011年ACCF/AHA/SCAI的PCI指南[32]將心臟康復(fù)作為Ⅰa級推薦。CPET試驗在心臟康復(fù)治療中發(fā)揮重要作用[33-34]，認為是最有意義的無創(chuàng)性試驗，可用于制定運動處方指導(dǎo)康復(fù)與評價康復(fù)訓(xùn)練效果。有氧運動強度參考范圍是運動處方制定的重要內(nèi)容，與病人運動效果及安全性密切相關(guān)，臨床上使用參考指標：心率及最大心率、AT值、Borg scale自感勞累分級評分等。近年來關(guān)于AT研究顯示，主要用于測定病人從有氧運動到無氧運動的轉(zhuǎn)折點，不需要達到最大負荷量，無乳酸持續(xù)升高從而不發(fā)生代謝性酸中毒，不易發(fā)生通氣功能亢進和氣短。血液中兒茶酚胺增加量少，對心率影響小，因此以AT值作為制定處方標準是安全有效的[35]。冠心病術(shù)后進行心臟康復(fù)訓(xùn)練的多項研究顯示[36-37]，術(shù)后盡早進行心臟康復(fù)可改善病人生活質(zhì)量，提高運動耐力，降低死亡率，其VO2max、VO2AT都有一定程度的提升，且較傳統(tǒng)ECG改變更明顯。關(guān)于心衰病人心臟康復(fù)的臨床證據(jù)顯示[38]，以運動訓(xùn)練為基礎(chǔ)的心臟康復(fù)可顯著改善心衰病人的整體狀態(tài)，VE/VCO2、VO2peak、AT等指標較康復(fù)訓(xùn)練前有明顯改善。

6 小 結(jié)

CPET作為一種客觀定量測定相關(guān)指標的無創(chuàng)運動試驗，可全面、整體地反映心肺功能，已通過臨床試驗證實其價值。本文整理CPET在心血管領(lǐng)域的應(yīng)用，其中VO2max、VO2peak、AT、VE/VCO2等指標在疾病的診斷、病情的評估、預(yù)后的判斷、心臟的康復(fù)等方面發(fā)揮作用。隨著研究不斷深入，更多新指標意義也不斷被挖掘，如OUES等指標顯示與疾病預(yù)后關(guān)系密切，有待于臨床試驗證實，隨著更進一步研究，CPET試驗在心血管領(lǐng)域會有更廣闊的應(yīng)用前景。

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(本文編輯薛妮)

國家中醫(yī)臨床研究基地業(yè)務(wù)建設(shè)科研專項(No.JDZX2015001，JDZX2015003)；教育部創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃(No.IRT1276)

1.天津中醫(yī)藥大學(xué)(天津 300193)；2.天津中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院

毛靜遠，E-mail：jymao@126.com

R541 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2017.02.015

1672-1349(2017)02-0176-04

2016-09-25)

引用信息：于瀟涵，畢穎斐，毛靜遠，等.心肺運動試驗在心血管疾病中應(yīng)用的研究進展[J].中西醫(yī)結(jié)合心腦血管病雜志，2017，15(2)：176-179.