心肺運動試驗與冠狀動脈狹窄程度的相關性及其診斷冠心病的臨床價值

苗孟丹，信栓力，邵麗莉

冠心病是一種嚴重威脅人類健康的慢性疾病。流行病學調查顯示，近年來我國冠心病患病率和死亡率呈逐年升高趨勢，每年因冠心病死亡的人數超過150萬例，占總死亡人數的20%[1]。目前診斷冠心病的金標準是冠狀動脈造影檢查，但其是有創操作，且費用昂貴，增加了病人經濟負擔。傳統的平板運動試驗(treadmill exercise test，TET)，雖價格低廉且無創，但靈敏度及特異度均較低，臨床誤診率及漏診率較高。心肺運動試驗(cardiopulmonary exercise test，CPET)是一種綜合應用呼吸氣體監測技術、電子計算機和踏車運動技術，實時監測機體在不同強度負荷運動下氣道內氣體交換情況及血壓、心電等指標，較TET可客觀、全面地反映心肺儲備功能和運動耐力[2]。有研究表明，CPET的監測指標對冠心病的診斷和篩查具有重要的臨床意義[3]。本研究旨在探討CPET與冠狀動脈狹窄程度的相關性及其診斷冠心病的臨床價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 本研究為單中心、前瞻性研究，選取2019年1月—2019年8月邯鄲市第一醫院心內科行冠狀動脈造影檢查的胸痛病人131例。納入標準：存在心絞痛癥狀；既往無血運重建術史；至少運動3 min以上。排除標準：急性心肌梗死(3～5 d)；未控制的嚴重心律失常；急性感染性心內膜炎或心包炎；暈厥；嚴重主動脈狹窄；未控制的心力衰竭；疑似夾層動脈瘤；急性肺栓塞；未控制的哮喘；肺水腫；呼吸衰竭；下肢深靜脈血栓；非心肺系統的急性功能障礙(如腎衰竭、甲狀腺毒癥)；休息時血氧飽和度≤85%；精神疾病導致不配合；未控制高血壓[>200/120 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)]。將131例病人根據冠狀動脈造影結果分為觀察組(冠狀動脈主要大血管或分支管腔狹窄≥50%，66例)和對照組(冠狀動脈主要大血管或分支無管腔狹窄或狹窄<50%，65例)。收集所有病人的臨床資料，并簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 冠狀動脈造影檢查 使用西門子Artis Zee Ceiling數字減影血管造影機(DSA)對所有病人行冠狀動脈造影，由心內科介入醫師完成冠狀動脈造影同時判讀結果，采用Judkins法進行檢查。評價冠狀動脈病變的嚴重程度采用國際公認的Gensini積分：冠狀動脈狹窄≤25%計1分，狹窄26%～50%計2分，狹窄51%～75%計4分，狹窄76%～90%計8分，狹窄91%～99%計16分，完全閉塞計32分。根據冠狀動脈狹窄部位對心肌供血的重要性，將每個病變部位評分乘以相應的系數，如左主冠狀動脈×5，冠狀動脈左前降支近段、回旋支近段×2.5，左前降支中段×1.5，右冠狀動脈遠段、冠狀動脈左前降支動脈后外側、第一對角支、回旋支中遠段、鈍緣支動脈×1，其他節段×0.5。各節段冠狀動脈狹窄病變總和即為Gensini積分，積分越高提示病變程度越嚴重。

1.2.2 CPET 所有病人行冠狀動脈造影之前均采用德國耶格心肺Master Screen PFT System心肺功能儀進行CPET檢查，首先向病人介紹檢查目的及檢查過程需要注意的事項、蹬車轉速(平均60 r/min)，熟悉Borg評分表并與病人溝通，運動過程中出現不適癥狀及時揮手示意；連接心電、血壓、指脈血氧飽和度等監測設備，佩戴面罩至舒適位置并保證不漏氣；將自行車功率器座椅調至舒適高度。運動方案選擇次極量運動試驗或癥狀限制性運動試驗，目標心率=(220-年齡)×85%，運動前先進行靜態肺功能測定，之后在功率自行車上靜息3 min后，以55～65 r/min的速度在無負荷狀態下勻速踏車3 min進行熱身，再以功率10～15 W/min速度遞增，直至達到目標心率或出現癥狀限制，一般以運動負荷遞增到運動峰值時間控制8～12 min為宜[4]，此為極限運動期，之后去掉阻力，繼續慢速空蹬自行車約5 min直至停止，此為恢復期。運動過程中連續監測病人耗氧量、血壓、運動負荷量、肺通氣指標及心電變化。出現下列情況即終止試驗：到達目標心率；發生嚴重心絞痛或急性心肌梗死；運動過程中病人血壓≥250/120 mmHg或收縮壓下降超過基礎值10 mmHg，同時伴有心肌缺血癥狀；出現面色蒼白、皮膚濕冷等低灌注體征；出現腿部酸痛不能繼續試驗、呼吸困難等癥狀；持續性室性心動過速；逐漸加重的神經系統癥狀(眩暈、共濟失調等)。

1.3 觀察指標 記錄病人行CPET檢查時到達峰值運動時攝氧量(Peak VO2)、公斤攝氧量(VO2/kg)、氧脈搏(O2/HR)、功率負荷(Load)、代謝當量(Mets)及極限運動期的運動時間(Time)，并根據V-slope法確定無氧閾(AT)。

2 結 果

2.1 兩組臨床資料比較 共納入131例胸痛病人，其中觀察組66例，對照組65例。觀察組高血壓、糖尿病、血脂異常患病率及冠狀動脈血管病變、Gensini積分均高于對照組(P<0.05)。詳見表1。

表1 兩組臨床資料比較

2.2 兩組CPET相關指標比較 觀察組Peak VO2、AT、VO2/kg、O2/HR、Load、Mets、Time均低于對照組，差異有統計學意義(P<0.01)。詳見表2。

表2 兩組CPET相關指標比較(±s)

2.3 CPET相關指標與冠狀動脈Gensini評分的相關性分析 相關性分析結果顯示：病人Peak VO2、AT、VO2/kg、O2/HR、Load、Mets、Time均與Gensini積分呈負相關(P<0.01)。詳見表3。

表3 CPET相關指標與冠狀動脈Gensini評分的相關性分析

2.4 CPET相關指標診斷冠心病臨床價值的ROC分析 Peak VO2、AT、VO2/kg、O2/HR、Load、Mets、Time診斷冠心病的ROC曲線下面積分別為0.843、0.744、0.850、0.701、0.763、0.855、0.894，均>0.7，其中Time曲線下面積最大，為0.894。Peak VO2靈敏度(96.90%)最高，O2/HR特異度(92.4%)最高。上述7個指標聯合診斷冠心病的ROC曲線下面積(0.974)高于任一指標的單獨診斷價值，靈敏度為86.40%，特異度為98.50%。詳見表4，圖1。

圖1 CPET相關指標診斷冠心病的ROC曲線

表4 CPET診斷冠心病臨床價值的ROC分析

3 討 論

機體運動是由心臟和肺臟相互協作滿足肌肉需氧的增加，通常肺臟代償能力較強，因此運動一般首先受限于心血管系統。冠心病病人由于存在冠狀動脈狹窄，導致心肌供血供氧不足，引起心肌能量代謝異常，心臟收縮功能障礙，心排血量降低，肌肉做功減少，從而引起機體耗氧量、氧利用率等一系列生理指標改變。這些改變無法由傳統的無創性檢查TET監測，而CPET從生理角度出發，通過監測氣道內氣體交換，精確評估心臟供血、供氧情況，并且篩查出一些不易被TET發現的早期冠心病病人[5-6]。有研究表明，CPET對冠心病的診斷價值優于TET檢查，CPET靈敏度和特異度可達88%，98%[7]。

Peak VO2是指在遞增負荷運動試驗中，受試者由于各種原因不能維持功率繼續增加而達到最大運動狀態的每分鐘攝氧量，代表循環系統的氧輸送能力，是反映心肺功能的重要指標，但易受到體重、年齡、性別等影響。VO2/kg排除了體重對攝氧量的影響，可精確反映心臟功能[8]。AT是指人體到達一定運動強度后，有氧代謝產生的能量不能滿足機體需要，無氧代謝開始參與供能時刻即為AT。AT不受主觀用力程度的影響，較Peak VO2可反映肌肉線粒體利用氧的能力[9]。Peak VO2和AT可判斷心功能損害的嚴重程度，評估病人心功能狀態。有研究表明，冠心病病人Peak VO2低于非冠心病病人[6]。Popovic等[10]研究發現，冠狀動脈病變越嚴重，攝氧量越低，與上述研究結果一致，本研究結果發現，觀察組Peak VO2、AT、VO2/kg均低于對照組，且與Gensini積分呈負相關(P<0.01)。O2/HR是攝氧量與心率比值，相當于心臟每搏輸出量與動脈-混合靜脈血氧含量差的乘積。Munhoz等[11]研究發現，O2/HR降低對心肌缺血有診斷價值，心肌缺血越嚴重，O2/HR降低越明顯。這是由于隨著運動負荷增加，冠心病病人心臟每搏輸出量降低導致。本研究結果發現，觀察組O2/HR低于對照組，且與Gensini積分呈負相關(P<0.05)。Mets是指在靜息狀態下，由40歲體重為70 kg的正常男性平均每分鐘攝氧量計算得來，即1個代謝當量等于每公斤體重每分鐘消耗3.5 mL氧。最大運動負荷及運動時間是反映人體運動強度及運動耐量的重要指標[12]。本研究結果發現，觀察組Load、Mets、Time均低于對照組，且與Gensini積分呈負相關(P<0.01)，提示冠狀動脈狹窄程度越重，運動耐量越低。本研究結果顯示，CPET相關指標單獨診斷冠心病ROC曲線下面積從大到小依次為Time>Mets>VO2/kg>Peak VO2>Load>AT>O2/HR，分別為0.894，0.855，0.850，0.843，0.763，0.744，0.701。其中Peak VO2靈敏度最高(96.90%)，但特異度較低(59.10%)，O2/HR靈敏度較低(41.50%)，但特異度最高(92.40%)，可見上述指標單獨診斷冠心病存在局限。本研究將上述7項指標進行聯合診斷，ROC曲線下面積可達0.974，靈敏度86.40%，特異度98.50%，與Belardinelli等[7]研究結果一致。可見聯合診斷臨床價值優于上述CPET相關指標單獨診斷。

本研究存在一定的局限性：入選的病例有限，尚需大規模、多中心的前瞻性研究證實；由于部分病例為冠狀動脈微循環病變，可能導致CPET假陽性結果。綜上所述，CPET診斷冠心病具有較高的臨床價值，可間接反映冠狀動脈狹窄程度，且為無創性檢查，價格低廉，易于操作，可廣泛應用于臨床實踐。