心肺運動試驗在肥厚型心肌病診治中的應用

胡小瑩 綜述，喬樹賓 審校

肥厚型心肌病（HCM）是最常見的一種遺傳性心臟病，在人群中的發生率約為1/500。在無心臟異常負荷的情況下，影像學檢查若可見室間隔≥15 mm的非對稱性增厚即可診斷此病。左心室流出道壓差（LVOTOG）≥30 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）可診斷為流出道梗阻，在靜息狀態下約有20%～25%的患者為肥厚型梗阻性心肌病（HOCM）。靜息狀態下LVOTOG 正常的患者，若運動試驗或藥物負荷狀態下LVOTOG＞30 mmHg,被稱為隱匿性梗阻性HCM。HCM 患者可無癥狀或癥狀輕微，約有1/4 的患者可達到正常壽命[1]。但多數HCM 患者存在運動耐力及功能減低的表現，部分患者可出現心力衰竭、心律失常、暈厥，甚至猝死。因此，HCM 的治療主要針對改善運動耐力、預防心力衰竭及猝死的發生。

心肺運動試驗（CPX）是運動與氣體代謝測試技術的結合，基于內呼吸與外呼吸耦聯原理，通過肺通氣、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）四個過程完成。因此，CPX 是在運動狀態下綜合性評估患者心臟、肺部以及骨骼肌功能的無創檢查方法[2]。既往CPX 主要用于評估慢性心力衰竭[3]、肺動脈高壓[4]等患者的病情，評估心臟移植的指征[5]，指導心臟康復評估[6]，以及用于鑒別勞力性呼吸困難患者的病因[7]。十余年前，由于考慮HCM 患者行運動試驗可能出現心律失常或血流動力學不穩定等風險，一般不建議行CPX 檢查。但近年來的系列研究表明，HCM 患者行CPX 不僅安全，而且還有助于綜合評估病情。2014年歐洲心臟病學會（ESC）HCM 管理指南及2012年歐洲心血管預防和康復學會/美國心臟協會（EACPR/AHA）發表的CPX在特殊人群臨床應用的文件均對CPX 在HCM 患者中的應用做出了推薦[8-9]。不過在我國，CPX 尚未成為HCM 患者功能性評估的常用手段，本文旨在對CPX的檢查方法及安全性、CPX 的常用參數以及HCM 中的應用做全面的綜述。

1 心肺運動試驗的檢查方法和安全性

HCM 患者行CPX 時需有經驗的醫師陪同，操作人員需了解患者病情嚴重程度，尤其是心律失常的風險。室內平均溫度21℃，檢查房間內應備有除顫器及藥物，并有急診搶救通道。一般對HCM 患者采用負荷連續遞增的踏車運動方案，遞增的負荷為l0～15 W/min，轉速60 轉/min。開始3 min 患者保持靜息至各項數據穩定，再進行3 min 無負荷熱身運動，接著負荷連續遞增，負荷遞增的速率應因人而異，整個檢查的時間持續8～12 min 為宜。直至疲勞或出現癥狀不能繼續，卸載負荷逐漸停止運動。回心血量減少會使流出道梗阻加重，為了避免造成低血壓或暈厥，應讓患者在試驗恢復階段雙腿繼續無負荷踏車以保證足夠的回心血量。

運動前記錄靜息時心率、血壓、血氧飽和度，運動時檢測心率、血壓、心電監測、血氧飽和度，并記錄每次呼吸的通氣量、攝氧量（VO2）及CO2排出量等指標。運動試驗結束后計算出峰值攝氧量（peakVO2）、無氧域（AT）等心肺運動指標。心電圖及血壓監測應至少持續到運動結束5 min 以上，若患者仍有癥狀或某些指標尚未回到基線水平，則監測需繼續延長。患者出現以下情況需停止CPX：ST段抬高大于1 mm，收縮壓下降超過10 mmHg，心絞痛，中樞神經系統癥狀，外周灌注不足體征，持續室性心律失常[10]。做到上述注意事項的情況下，CPX 中嚴重不良事件的發生率較低。Skalski 等[11]也對CPX 的安全性進行了評估，納入5 060例各種病因導致的高危心臟病患者進行了CPX 檢查，其嚴重不良事件發生率僅為0.16%。此項研究中包括了598例HCM 患者，其中HOCM 及隱匿性梗阻HCM患者分別占25.1%及14.9%，無嚴重不良事件發生。

2 心肺運動試驗常用參數及其意義

peakVO2：最大攝氧量（VO2max）是指人體在極量運動時最大攝氧能力，也代表人體供氧能力的極限水平，當運動負荷增加，VO2不再增加而形成平臺水平（10～30 s）。實際測試中，部分受試者不能維持功率繼續增加而達到最大的運動狀態，沒有平臺出現，這種情況通常以peakVO2代替VO2max。peakVO2反映人體最大的有氧代謝能力和運動耐力，是CPX 的核心指標。正常人身高、性別、年齡和體質量等均直接影響心肺運動氧代謝的測定指標，以此推算出個體達到的peakVO2預計值，而CPX 完成后的實測值占預計值百分數稱作百分預計值（%預計值）[12]。正常值為大于80%預計值。

AT：AT 定義為機體在逐漸遞增的運動當中，當VO2達到某一點，有氧代謝已不能滿足運動肌肉的能量需求，于是動用無氧代謝以補充有氧代謝提供的能量不足。AT 為有氧代謝與無氧代謝的臨界點，也稱為乳酸代謝域值。一般以VO2及二氧化碳排出量（VCO2）曲線的交匯點作為AT。由于AT 對氧流入組織比較敏感并且相對不受患者是否努力、運動方式及運動時間的影響，因此常用于評估患者的心力衰竭嚴重程度、治療效果及預后。

氧脈搏：氧脈搏不是直接測量的參數，而是VO2與心率的比值。一般認為運動早期心臟主要通過每搏輸出量的增加使VO2增加，在運動后期主要靠心率的增加使VO2達到最大。正常人的氧脈搏曲線在運動的前2/3 階段隨心輸出量增加而升高，之后趨于平坦[12]。對于HCM 患者，每搏輸出量不能隨運動而相應增加，心臟通過心率代償性的增加滿足肌細胞對氧的需求，因此，HCM 患者的氧脈搏曲線會提前變得平坦。有研究顯示氧脈搏曲線越平坦早變，提示心肌病越嚴重[13-14]。

VO2變化與功率變化比值（△VO2/△WR）：△VO2/△WR，即每增加1 W 功率運動負荷，所增加氧耗量的指標，表明末梢運動肌肉氧的運送能力。HCM 患者的△VO2/△WR 通常正常或輕度減低，但當心輸出量嚴重減低及合并周圍肌肉灌注不足時，△VO2/△WR 曲線會變得較平坦[12]。而Belardinelli 等[15]的研究發現△VO2/△WR 曲線突然平坦是運動導致心肌缺血的特征性改變。

二氧化碳通氣效率（VE/VCO2）：VE/VCO2為每分鐘通氣量（VE）與VCO2的比值，正常值小于30。VE/VCO2可在亞極量運動方案中獲得，并且不受受試者主觀因素影響。Jones 等[14]研究中顯示有50%的HCM 患者VE/VCO2升高。多項對HCM 患者的研究均顯示VE/VCO2升高是心力衰竭、心原性死亡、心臟移植等不良事件的獨立危險因素[16-17]。

心臟變時性功能： 通常用Astrand 公式（220-年齡）來評估運動中最大預測心率。心臟變時性功能不全定義為心率儲備（最大心率-靜息心率）/（220-年齡-靜息時心率）小于80%。Efthimiadis等[18]和Magrì 等[19]的研究發現，約有50%的HCM患者存在變時性功能不全，而變時性功能不全與peakVO2密切相關，這些研究提示心率儲備小于75%預計值或小于62 次/min 可準確預測peakVO2小于80%預計值。

血壓反應：正常人的收縮壓會隨運動量增加而升高，血壓反應異常包括運動中低血壓反應和血壓反應不足。低血壓反應指運動初期收縮壓短暫上升繼之下降超過20 mmHg，或者運動后收縮壓持續下降較基線收縮壓下降大于20 mmHg。血壓反應不足指整個運動過程中收縮壓較基線升高小于20 mmHg。多項研究發現血壓反應異常是HCM猝死的危險因素之一[20-22]。

3 心肺運動試驗在肥厚型心肌病診治中的應用

用于明確診斷：CPX 可用于鑒別HCM 和其他引起室間隔肥厚的生理性原因，比如運動員心肌肥厚。Sharma 等[13]的研究對同樣左心室輕度肥厚的運動員和無癥狀HCM 患者行CPX 檢查，結果顯示運動員的peak VO2、AT 及氧脈搏均顯著高于HCM 患者。Peak VO2＞50 ml/（kg·min）或超過預計值20%可鑒別運動員心臟和HCM。

用于評估運動功能受損嚴重程度及探究運動功能減低的原因：多數HCM 患者會出現運動能力降低。Sorajja 等[23]的研究納入181例HCM 患者，NYHA 心功能Ⅰ級占51%，NYHA Ⅱ級占49%，結果顯示65%的HCM 患者peakVO2小于80%，25%患者的peakVO2小于60%。HCM 患者運動功能減低的病理生理機制很復雜，包括左心室舒張功能減低、左心室流出道梗阻、變時性機能不全以及周圍肌肉功能變化[24]等。

左心室舒張功能減低：HCM 患者運動能力受損主要是由于每搏輸出量無法隨運動負荷而增加，其中左心室舒張功能不全是首要原因。Lele 等[25]對46例HCM 的研究還發現運動能力和左心室充盈達峰時間呈反比。Finocchiaro 等[17]在一項樣本更大的研究中證實了這一點，研究發現peakVO2的主要決定因素是峰值心臟指數，而后者與左心室舒張早期速度比值（E/E’）密切相關。

左心室流出道梗阻：左心室流出道梗阻不僅在減少運動中每搏輸出量增加起關鍵作用，還會使二尖瓣反流加重、增加肺動脈壓力[26]。另外，由于左心室流出道梗阻延長了收縮期而減少了舒張期左心室充盈時間，從而進一步加重左心室舒張功能不全[27]。

變時性機能不全：另一個與HCM 患者運動能力下降相關的因素是變時性機能不全[18]。由于竇房結電生理重構、β 受體功能及密度的改變、細胞內鈣離子信號傳導受損等原因，HCM 患者的運動時心率增加會發生鈍化。

外周肌肉功能變化：隨著心輸出量和動靜脈氧含量差（△avO2）的增加，VO2會逐漸增加。在運動中，△avO2取決于氧的運輸和外周肌肉的攝取。一些HCM 患者由于某些基因的突變導致骨骼肌線粒體密度降低，也會使得外周肌肉對氧的攝取減少，繼而導致peakVO2降低[14,26]。

評估治療方案療效，動態監測患者病情變化：楊京華等[28]應用CPX 對HCM 患者室間隔酒精消融前后進行評估，治療后1～3 個月患者運動時間明顯延長，混合靜脈血氧分壓（pVO2）及其占預計值百分比、氧脈搏、AT 也較治療前有所增加，△VE/△VCO2較治療前降低，NYHA 心功能分級、靜息LVOTOG 下降。

評估預后并對肥厚型心肌病進行危險分層：Sorajja 等[23]對182例癥狀輕微的HOCM 患者進行了CPX、超聲心動圖等檢查，主要終點為死亡或心功能惡化（NYHA 心功能分級大于Ⅲ級），隨訪（4.0±3.2）年，結果發現LVOTOG 和peakVO2是獨立預后因素。Coats 等[16]對連續1 898例已行CPX 的HCM 患者進行了觀察性單中心隊列研究，平均隨訪5.6（2.6～8.9）年，結果發現peak VO2每升高1 ml/（kg·min），死亡或心臟移植風險降低21%（11%～26%）；AT 每升高1 ml/（kg·min），死亡或心臟移植風險減低29%。Finocchiaro 等[17]對156例HCM 患者進行了完整的臨床評估，包括CPX、靜息及負荷超聲心動等檢查，平均隨訪（27±11）個月，結果發現與復合終點預后相關的獨立危險因素包括peakVO2＜80%預測值、VE/VCO2＞34 及左心房容積指數＞40 ml/m2。Masri 等[29]對1 005例行CPX 的HCM 患者進行了綜合臨床評估，其中858例（83%）HCM 患者LVOTOG ≥30 mmHg，隨訪（5.5±4.0）年，多元回歸分析結果顯示，peakVO2預測值、心率恢復、左心室射血分數、手術治療以及心房顫動是預后的獨立相關因素。Magri 等[30]對連續681例接受優化治療的HCM 患者中位隨訪4.2年發現，左心房大小、左心室射血分數、最大LVOTOG 以及運動心臟功能（pVO2與收縮壓乘積）是心力衰竭終點的獨立相關因素，而HCM 猝死評分（HCM Risk-SCD Score）和運動心臟功能是猝死終點的獨立相關因素。

4 展望

綜上所述，CPX 可對HCM 患者提供了無創、客觀、定量的功能性指標，越來越多的研究顯示CPX 在HCM 診斷、病情評估、治療方案選擇、危險分層以及預后評估中發揮著重要的作用和價值。CPX 在我國尚未廣泛應用于HCM 患者，未來可開展更多相關研究，為我國HCM 診治提供更精準有效的評估手段。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突