心臟康復運動訓練在臨床的應用進展

祁祥，盧健棋，溫志浩，朱智德，蔣志雄，何曉羚

心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）在非傳染性疾病中的病死率一直居于全球首位，是世界重大公共衛生問題，隨著社會經濟的發展，我國CVD發病人數持續增加，因此對CVD患者的心臟康復（cardiac rehabilitation，CR）尤為重要［1-2］。CR是一種綜合干預措施，其是利用醫學評估、運動訓練、教育及生活方式改變等方式提高CVD患者的二級預防結果，從而使患者受益，其中持續監測的、個性化的運動訓練是CR的核心［3］。既往研究發現，以運動訓練為核心的CR的臨床應用效果明顯，尤其在慢性心力衰竭、冠心病、心肌梗死等疾病中，且安全性較高［4-6］。現階段CR運動處方主要由有氧運動、抗阻訓練、柔韌性訓練、平衡能力訓練、呼吸功能訓練五個模塊構成［7］，運動處方在改善血管內皮功能、心肌血流儲備，減少吸煙，控制體質量、血糖、血脂和血壓中發揮著不可替代的作用［8］。目前，美國心臟協會［9］、加拿大心臟康復協會［10］、歐洲心血管預防和康復協會［11］等均制定了CR運動指南，雖然近十年我國CR的發展已取得明顯成效，但仍存在諸多問題尚待完善［12-13］。基于此，本文系統歸納并梳理了CR運動訓練的臨床應用進展，并對現存的若干問題進行思考，以期為臨床工作者指導患者進行運動訓練提供參考。

1 運動訓練的獲益

1.1 減少心血管事件的發生 研究證實，運動期間的重復血流動力學刺激可提高心血管抗動脈粥樣硬化功能的適應性，這有助于減少心血管事件的發生［14］。血管內皮功能正常與否可直接影響動脈粥樣硬化的發展，相關研究結果顯示，運動強度以劑量依賴的方式改善血管內皮功能，從而達到防治動脈粥樣硬化的效果［15-16］。冠心病并發心室顫動是心源性猝死的主要原因之一，GLINGE等［17］認為定量的運動可通過調節自主神經系統有效預防危及生命的惡性心律失常。心率變異性（heart rate variability，HRV）低是自主神經功能障礙的標志，而規律的運動可有效控制CVD患者HRV，從而預防心律失常的發生［18-19］。心臟缺血后可導致缺血-再灌注損傷，這一過程涉及鈣信號失調、氧化損傷以及線粒體功能障礙［20］。心臟預處理可通過短暫延長缺血時間而有效減輕缺血-再灌注損傷［21］。研究發現，運動訓練可誘導心臟預處理，使肥胖小鼠心肌梗死損傷范圍減少67%，有效減少心肌梗死后心血管事件的發生［22］。心肌再生能力受損是心肌梗死的危害之一，可導致預后不良，但該領域的研究尚未取得實質性進展。有研究提出運動可誘導心肌修復，其可能機制是通過促進端粒酶的激活或神經調節蛋白1依賴的表皮生長因子受體（epidermal growth factor receptor，ErbB）2和ErbB4通路的激活，從而誘導心肌修復［23-24］。總之，科學合理的運動訓練方案可有效減少心血管事件的發生，但其具體機制復雜多樣，后續的研究應深入探索以為CR運動處方提供科學的理論依據。

1.2 提高心肺適能（cardiorespiratory fitness，CRF） CRF是反映有氧運動能力的“金指標”，較高水平的CRF可以降低一些疾病如腦卒中、心肌梗死等心血管疾病的發病率［25］。研究發現，CRF與CVD患者全因死亡率呈負相關［26］。CAI等［27］通過對499例患者進行研究發現，個體化運動訓練可明顯提升其CRF。另有研究證實，CRF與心房顫動（atrial fibrillation，AF）發生風險之間存在劑量關聯，表現為CRF水平越高AF發生風險越低，即CRF與AF發生風險呈負相關［28］，提示通過運動訓練提高CRF可有效預防AF的發生，為CR的順利實施提供安全保障，但在有氧運動過程中要嚴密監控，防止運動損傷的出現，確保患者的安全。

1.3 促進心理健康 既往研究證實，焦慮抑郁可能為CVD發病的觸發因素或影響CVD預后的獨立危險因素［29］，而運動訓練可克服CVD患者心理障礙，減少情志因素對其身體的有害影響。一項RCT發現，有氧運動可以進一步改善抑郁癥患者的軀體、情感和認知障礙［30］。停止運動1 min后的心率恢復（heart rate recovery-1，HRR-1）可反映患者運動后心率恢復到運動前正常水平的速度，是評估CVD患者預后的重要指標。探討HRR-1與CR患者社會心理危險因素之間關系的研究發現，CR患者的HRR-1水平與抑郁癥狀呈負相關，而通過CR運動訓練可有效提升HHR-1水平，這也為提高運動能力可改善患者焦慮抑郁狀態提供了佐證［31-32］。如今隨著“雙心醫學”的發展，人們逐漸認識到應重視CR過程中患者的心理健康，識別容易出現心理問題的患者并及時干預與治療，同時運用合理的運動訓練以減少精神壓力誘發的心血管事件，提升CR效果。

1.4 改善CVD預后 既往研究證實，運動能力的提升可降低CVD患者的死亡率和住院風險，明顯改善患者生活質量［33］。KAMIYA等［34］開展了一項納入1 592例心力衰竭患者的多中心回顧性研究，結果顯示，運動訓練可明顯改善患者的預后。有研究者探討了參加CR運動訓練計劃與心力衰竭患者預后、住院風險的關系，結果顯示，參加CR運動訓練計劃的421例心力衰竭患者死亡率或住院風險明顯降低，這也證明運動訓練可有效改善心力衰竭患者的預后［35］。相關Meta分析結果也進一步證實，基于運動訓練的CR可有效降低射血分數降低的心力衰竭患者的死亡率、住院率，提高其運動能力和生活質量［36］。基于39個國家的15 486例CVD患者運動能力與死亡率之間關系的隨訪研究結果顯示，在CVD患者中較高的運動能力與較低的死亡率相關，同時該研究還發現，運動使久坐不動的患者和死亡風險高的患者獲益最大［37］。由以上研究可推測以運動訓練為核心的CR可改善CVD患者預后，同時建議對運動能力的評估應當同其他CVD危險因素一樣受到重視。

2 運動訓練的應用

2.1 有氧運動 基于CRF對CVD預后的重要價值，美國心臟協會建議將其視為臨床“第五生命體征”［38］。有氧運動一直以來都被認為是CR的核心組成，研究發現有氧運動是提升CVD患者CRF的有效方式［39］，常見的有氧運動方式包括慢跑、腳踏車、游泳、健身功法、借助器械完成的劃船、行走等。有氧運動對冠心病、慢性心力衰竭、心臟移植術后以及高血壓、肥胖、糖尿病、代謝綜合征等CVD高危人群均適用，合理的有氧運動可有效控制CVD危險因素、減輕癥狀、提高患者運動耐量和生存質量［40］。心肺運動試驗（cardiopulmonary exercise testing，CPET）是目前監測有氧運動水平最精確的方法，其監測的峰值攝氧量（peak oxygen uptake，peak VO2）、無氧閾（anaerobic threshold，AT）、代謝當量（metabolic equivalent，MET）等可作為評估CR效果的“金指標”［40］。SMARZ等［41］利用CPET評估急性心肌梗死患者CR后運動能力改善的機制，結果發現，運動能力的改善和周圍氧攝取能力提升有關。一項通過CPET評估有氧間歇訓練（aerobic interval training，AIT）對AF患者心血管健康和生活質量影響的RCT發現，12周的AIT可縮短AF發作時間，改善AF癥狀、peak VO2、左心房和左心室功能、血脂水平和生活質量［42］。

2.2 抗阻訓練 抗阻訓練亦稱為肌力訓練，是一種可提高心血管功能的訓練方法，通常指身體克服阻力以達到肌肉增長和力量增加的過程，抗阻訓練可刺激骨骼肌增長，增強肌肉耐力、力量，有利于控制CVD的危險因素如肥胖、糖尿病、高脂血癥，對冠心病、心肌梗死、心力衰竭等患者均適用［43］。科學合理的抗阻訓練可改善心臟功能，抑制肌肉力量減退，提高生活質量，使患者更好地回歸工作和生活。相關Meta分析證實，漸進式抗阻訓練可增加成年冠心病患者上半身力量，并提高有氧運動能力［44］。抗阻訓練形式多樣，常見的有等速肌力測試儀、啞鈴、彈力帶、俯臥撐、仰臥卷腹、半蹲等。國內CR團隊利用彈力帶對42例社區老年人進行為期4周的干預，結果顯示，彈力帶可有效提升老年人的肌力及肌耐力，可作為社區或家庭CR的理想方案［45］。KATO等［46］以CR對持續性AF患者導管消融術后運動能力、炎癥狀態、心功能的影響為研究重點，對61例受試者進行騎自行車、跑步機行走及基于器械的力量訓練（劃船、腿部伸展、腿部卷曲、臀部外展內收和腿部按壓）后發現，CR抗阻訓練改善了患者的運動能力、全身炎癥狀態以及左心室收縮功能，且未增加AF的復發風險。

2.3 柔韌性訓練 柔韌性訓練主要指對關節肌腱、韌帶、肌肉等軟組織的拉伸運動，開展柔韌性訓練的目的是增強訓練者的伸展能力，增加其身體的柔韌性，在一定程度上提高了關節的活動幅度。此外，柔韌性訓練還可以降低受傷風險、改善體型、平衡肌肉、釋放壓力。在現有的共識中柔韌性訓練主要作為CR的熱身和整理運動，是CR的必要補充［47］。柔韌性訓練尤其適用于中老年患者，隨著年齡增長，關節囊、韌帶、肌腱等均會出現不同程度的老化，進一步導致各種退行性疾病，如頸椎病、肩周炎、腰椎間盤突出癥等，而柔韌性訓練可改善患者這類癥狀，提升其運動能力，為CR的開展提供支持。瑜伽是公認的柔韌性運動，研究證實瑜伽與CVD危險因素的改善有關，其在CR中的應用也日益普及［48］。一項涉及3 959例患者的RCT發現，瑜伽干預組心肌梗死患者活動能力恢復率高于對照組［49］。此外，對骨骼肌的拉伸運動會引起較為明顯的微循環反應，從而改善動脈血管血流、剪切速率以及氧氣的利用率。如果長期進行拉伸運動則可能會促進一氧化氮生物利用度的增加，進而改善血管功能，預防心血管動脈粥樣硬化，促進血壓降低。總的來說，拉伸運動可以作為一種新的替代性低強度干預措施，從而促進心血管功能的改善［50］。

2.4 平衡能力訓練 平衡能力指在不同環境下維持身體姿勢的能力，有效的平衡能力訓練是開展CR的基礎。平衡能力受損是患者跌倒的重要危險因素，CVD患者由于運動能力下降、肌力減弱、協調性功能障礙、本體感覺功能下降等導致平衡能力較差，通過一定的訓練可提高患者軀干和下肢負重能力，改善其平衡能力，降低跌倒風險，提高生活能力與生活質量。目前主要通過功能性前伸、站立訓練等進行平衡能力評估與訓練，該類訓練方法適用于多種CVD患者的康復，尤其是伴有腦血管病的CVD患者［51］。國外一項評估穩定性和協調性訓練方案對老年CVD患者平衡能力影響的研究發現，在對受試者進行12周的站立訓練后其平衡能力得到明顯改善，提示穩定性和協調性訓練可以改善患者靜態和動態平衡以及肌肉力量，這些訓練應當納入CR方案中［52］。另一項研究評估老年患者心臟瓣膜術后CR計劃中增添平衡能力訓練的短期和中期效果，結果顯示，干預后患者虛弱水平明顯得到改善［53］。以上研究進一步說明了平衡能力訓練對于CR的重要性。

2.5 呼吸功能訓練 呼吸功能訓練適用于慢性心力衰竭患者，尤其是長期臥床合并咳嗽反射、呼吸肌力量減弱的嚴重心力衰竭患者，其是此類患者順利開展CR的必要保障。慢性心力衰竭患者由于心排血量下降而導致外周骨骼肌（包括呼吸肌）的低灌注及血管的收縮，進而產生代謝和結構的異常，最終造成呼吸肌萎縮導致的呼吸困難［40］。系統的呼吸功能訓練可改善患者呼吸功能，增強其心臟功能，提高其生活質量。運用較多的呼吸功能訓練方式有縮唇式呼氣訓練、胸廓訓練、腹肌訓練等［54］。研究顯示，合并呼吸肌無力的慢性心力衰竭患者肺功能明顯降低，運動耐量和生存率也明顯下降［55］。慢呼吸訓練（slow breathing training，SBT）可作為慢性心力衰竭患者的一種新的非藥物治療方法，KAWECKAJASZCZ等［56］研究發現，SBT能提高受試者運動能力和心臟收縮功能及減少其睡眠障礙，因此可作為慢性心力衰竭患者CR計劃的組成部分。另有一項研究測試了家庭日常呼吸訓練能否提高年輕法洛四聯征（tetralogy of fallot，ToF）患者運動能力和肺容量，結果顯示，家庭日常呼吸訓練增加了年輕ToF患者的動態肺容量及peak VO2［57］。

3 現代科學技術在運動訓練中的應用

如今利用虛擬現實技術與可穿戴設備進行運動訓練是大勢所趨，有研究評估日本的運動游戲機Wii對老年心力衰竭患者運動能力和日常體力活動的影響，結果發現，運動游戲機Wii可提高老年慢性心力衰竭患者的運動能力，是一種可行的CR方式［58］。在CR的不同階段，虛擬現實技術可以作為CVD患者運動處方的補充方案，但仍需進行深入的研究，以確定理想的技術系統、目標人群和科學的康復方案［59］。例如，一項評估可穿戴設備是否可用于監測未來CR計劃中的家庭鍛煉情況的研究發現，在CVD患者的CPET中采用可穿戴設備Apple Watch測量其心率具有一定準確性，但將其運用到CR尚需謹慎對待［60］。此外，隨著5G網絡和移動終端技術的發展，網絡監測下的遠程運動訓練作為CR的一種新形式，可在研究和臨床實踐中得到發展。總之，現代科技與CR相結合在未來將是一種可行的方案，不僅可打破傳統CR的時間、地域限制，還可以有效提高患者的參與度與依從性，值得大力推廣。

4 小結及展望

雖然運動訓練是CR的核心內容，但其在應用過程中出現的問題仍不容忽視。首先是操作過程中的安全問題，CVD患者在運動訓練過程中一定要合理控制運動強度并確保在持續監測下進行。同時應做好運動前評估，掌握患者運動訓練禁忌證并選擇合適的CR方案。總之，科學合理地制定CR運動訓練計劃，同時做好運動損傷與心血管事件的應急預案應當是CR運動訓練的首要注意事項［61］。我國傳統功法如太極拳、八段錦、五禽戲等是CR運動方案的有益補充，具有一定的可行性與安全性，研究證實傳統功法可明顯減少CVD危險因素，增強CVD患者運動能力，促進患者心身健康，推測傳統功法在CR中具有廣闊的應用前景［62］。此外，建立一套完善的CR治療體系亦是當下工作的重中之重。CR是一種涉及面較廣、多學科干預的綜合治療方案，相較于國外已經完備的CR體系，我國醫院-社區-家庭一體化慢性病管理的CR尚處于初級階段，這就導致了患者知曉率、參與率低以及依從性較差的問題，直接影響到CR的療效［63］。故今后應當加大該學科經費、人才等投入，臨床工作者亦應更加關注CVD患者的CR，多方協同促進該學科的發展。

綜上所述，運動訓練除了改善血管內皮功能、心肌血流儲備，減少吸煙，控制體質量、血糖、血脂和血壓等CVD危險因素之外，還可通過誘導生理適應而直接或間接保護心臟，提高CRF，減少心血管事件的發生，促進心理健康，使患者能更好地融入社會，改善CVD患者預后及提高其生活質量，降低患者死亡率。目前，CR運動訓練主要由有氧運動、抗阻訓練、柔韌性訓練、平衡能力訓練、呼吸功能訓練五大模塊組成，但目前該方案臨床普及度較低。同時，采用CR運動訓練計劃應制定好應急處理預案，并推動中國傳統功法在CR中的應用，提高我國CR領域人才、經費、科研投入，形成完備的康復醫療體系，利用現代科技與CR運動訓練相結合，協同促進CR的發展仍是當前工作的重點。

作者貢獻：祁祥進行文章的構思與設計，撰寫、修訂論文；盧健棋、溫志浩進行文章的可行性分析；蔣志雄進行文獻/資料收集；何曉羚進行文獻/資料整理；朱智德負責文章的質量控制及審校，并對文章整體負責、監督管理。

本文無利益沖突。