冠心病患者心臟康復運動處方研究進展
——以高強度間歇訓練為例

郭蘇霞,袁薇娜,劉 丹,李方語,唐占英,胡志俊

(上海中醫藥大學附屬龍華醫院 康復科,上海 200032)

冠心病是全世界主要死亡原因之一,以運動為基礎的心臟康復用于改善各種心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)患者的癥狀及預后,近年來研究較多的是高強度間歇訓練(high-intensity interval training,HIIT),HIIT是指在短時間內進行高強度訓練,中間穿插休息或低強度訓練的運動方式。根據2020年歐洲心臟病學會(European society of cardiology,ESC)指南,高強度運動被定義為70%～85%的最大攝氧量或70%～85%的心率儲備或75%～90%的最大心率,自主感覺勞累分級表(rating of perceived exertion,RPE)14—16可作為輔助指標[1]。在冠心病患者中,HIIT被證明是低風險的,能顯著改善通氣閾值(ventilatory threshold,VT)、左心室功能、射血分數、內皮功能、自主神經系統功能[2],改變心血管疾病風險因素,包括肥胖、糖尿病、高血壓、血脂異常和抑郁[3]。考慮到安全性及治療效果,冠心病患者在開始心臟康復干預前需由心臟病專家評估風險分層和進行心肺運動試驗(cardiopulmonary exercise testing,CPET),根據結果制定運動處方。本文以HIIT為例,對運動處方中各組成部分的研究進展作一綜述,以期為冠心病患者的運動處方提供更多思路。

1 風險分層和CPET

1.1 風險分層 慢性穩定型心絞痛患者可根據患者的臨床癥狀、體征、負荷試驗、左心室功能及冠狀動脈造影等情況綜合進行危險分層[4],循證指南基于臨床指標分為高、中、低三級,用于臨床決策和建議患者選擇[5]。急性冠脈綜合征患者風險評分方法主要有以下兩種:2010年ESC修訂的非ST 段抬高急性冠脈綜合征指南建議首選GRACE評分,根據心率、血壓、肌酐等因素將患者分為三級,急性冠脈綜合征患者入院、出院及門診隨訪時均應行GRACE評分以便根據病情調整策略。2015年ESC修訂的非ST 段抬高急性冠脈綜合征指南推薦CRUSADE出血評分,主要用于急性冠脈綜合征患者抗血小板和抗凝治療[6]。此外,SYNTAX評分和歐洲心臟危險評估系統主要用于評估圍手術期風險。大多數已發表的HIIT研究招募了低風險患者,幾乎沒有招募高風險冠心病患者進行HIIT康復的研究[7]。

1.2 心肺運動試驗 CPET是一種重要的診斷工具,它可以全面評估和區分運動耐受性有限的原因,也提供了運動過程中的無創動態評估。與用于診斷冠心病的其他方法相比,CPET的主要優勢在于定量評價缺血引起的功能性血流動力學紊亂,這些血流動力學紊亂先于心電圖(ST段壓低/抬高)和臨床缺血(胸痛)體征[8],這有助于早期發現無明顯冠狀動脈狹窄的冠心病。

在心臟康復中CPET用于運動耐受性評估,將通氣量、吸氧量和呼出二氧化碳量與遞增運動測試期間測量的常規生理和性能參數(如心率、血壓、運動持續時間等)結合起來,增加了從傳統運動測試中獲得的信息量。為了充分規定個人的耐力或運動強度,個人應進行CPET并使用12導聯心電圖記錄[1]。在每次訓練期間,使用心率或RPE監測患者的運動強度[9]。

2 HIIT的心臟康復運動處方

2.1 頻率 美國運動醫學學院定義運動處方的主要內容包括頻率、強度、時間、類型、總量和進展[10]。一項薈萃分析[11]表示冠心病患者以2～5次/周的頻率運動時其峰值攝氧量(peak oxygen consumption,VO2peak)均有所改善。2020年更新的歐洲預防心臟病學協會(European association of preventive cardiology,EAPC)的立場文件建議每周至少三次訓練頻率[12]。另外通過閱讀大量隨機對照實驗的文獻,頻率多使用3次/周[13]。故建議冠心病患者的訓練頻率應至少為2次/周。

2.2 強度 在運動處方的所有基本要素中,運動強度通常被認為是最難規定的,也是實現有氧運動的最關鍵因素。在心臟康復中規定運動強度的方法在國際上有所不同,包括峰值運動能力指數、通氣閾值、心肌缺血閾值等。

心臟康復中的大多數運動訓練指南根據峰值運動能力指數推薦有氧運動處方,這些指數包括峰值工作負荷百分比、峰值心率百分比(percentage of peak heart rate,%HRpeak)、%VO2peak等。大量證據表明,VO2peak是未來心血管事件和死亡率的有力預測因子,即使VO2peak的微小增加也會導致全因和特定原因死亡率的風險大大降低[14]。在運動處方中使用這些峰值運動能力指數的一個重要問題是,難以確定冠心病患者是否達到了真正最大體力消耗水平的運動。大部分心臟康復患者接受速率調節藥物治療,如β受體阻滯劑藥物,這會減弱休息時和運動時的心率反應,并可能導致運動應激試驗期間較低的峰值心率和攝氧量[15]。在2013年歐洲心血管預防和康復協會聯合美國心血管和肺康復協會和加拿大心臟康復協會發表了一份立場聲明,提出達到最大或接近最大的努力(從而達到可靠的VO2peak)假設存在的幾項標準,遞增運動期間攝氧量與功率關系的平穩被認為是確定最大努力的金標準。此項立場聲明建議將斜坡增量心肺運動測試作為生理綜合運動強度評估和處方的金標準,提出一種“基于閾值”而非“基于范圍”的運動處方方法,以最大限度地提高心臟康復有氧運動訓練的效益[16]。2022年EAPC的立場文件建議通過評估CPET期間的VT1和VT2來確定運動強度,VT1是通過通氣量/攝氧量開始增加之前曲線的最低點來確定,通過此方法確定VT2的可靠性尚未得到很好的證實[17]。如果因為條件限制不能確定VT,臨床醫生可以根據峰值工作負荷百分比或%HRpeak來確定運動強度[16-17]。通過使用相應的心率或工作效率,可以從這些閾值推斷出運動訓練區域,即VT1以下的為輕度強度,VT1和VT2之間的為中度強度,VT2以上的為高強度。使用基于閾值的運動處方有一定缺點:在兩個連續的試驗中,受試者內部可能存在很大的差異,觀察者和位點之間的差異很大[16,18]。事實上,基于VT的運動強度處方與根據冠心病患者峰值運動參數得出的指標之間存在相當大的不一致性,突出了當前指南調整的必要性[3,19]。

當無法通過標準運動測試或CPET來確定患者的運動強度時,常用RPE和談話測試,RPE量表是一種主觀的測量個人有氧訓練強度的方法,它基于一個人在體育活動中經歷的身體感覺,包括心率、呼吸頻率、出汗和疲勞[17]。先前的研究表明,在冠心病患者中,RPE與心率顯著相關,且不受β受體阻滯劑介導的影響[20]。在使用客觀和主觀措施確定運動強度時,可能會出現峰值心率和RPE之間存在差異的情況,在這種情況下作者建議使用RPE作為主要方法[13]。研究發現,對心臟康復訓練模式的熟悉程度[21]、文化水平、性別和利尿劑的使用[22]對受試者在運動過程中的RPE有顯著影響。談話測試的一個重要優點是它不需要任何費用和專業知識,這增強了它在心臟康復中的實用性。它基于VT2以上呼吸的快速增加,導致運動期間難以舒適地交談,因此有助于確定中等強度和高強度運動之間的界限[3]。但談話測試不是定制持續時間較短(<1分鐘)或非常高強度(>95%HRpeak)的間隔訓練處方的實用工具,其在85%～95%HRpeak較長持續時間的HIIT處方中的使用也有待進一步研究[23]。

根據EAPC在心臟康復中關于質量標準的立場聲明,最終的要求是進行CPET,并根據VT確定運動強度。考慮到許多心臟康復中心沒有測量VO2的工具,所以最低要求是執行功率車測試,根據峰值工作負荷百分比或%HRpeak確定運動強度[17]。談話測試和RPE量表只能作為心血管疾病患者客觀有氧運動強度測定方法的輔助手段。

2.3 時間 HIIT表示重復進行30～300 s的有氧運動,其間穿插著相等或更短的恢復期,每次最多持續35 min[24]。一項薈萃分析[11]建議冠心病患者每次進行30～60(28～60)min的有氧間歇運動,工作持續時間與恢復時間之比≥1 (0.5～1.33)。目前最常見的 HIIT 模式為4 min×4 min模式,但有相關研究[17]表明在HIIT期間,4 min的運動高峰對于大部分患者來說可能太長。

一項薈萃分析[25]發現,與短時間間隔HIIT相比,長時間間隔HIIT可能會引起VO2peak的更大改善。然而,一些新納入心臟康復的老年CVD患者可能無法維持高強度的長間隔[13]。另一項薈萃分析證實,短工作間隔的HIIT方案和長工作間隔的HIIT方案均能顯著改善冠心病患者的VO2peak。這些結果可能對于冠心病患者治療方案的選擇在VO2peak改善方面不如訓練強度和頻率重要[26-27]。

大多數對心臟患者進行高強度間歇訓練的研究持續了12周,最短的持續了4周[28]。對于冠心病產生VO2peak顯著適應所需的最低訓練頻率為6周,HIIT在改善冠心病患者最大受益在第6至12周[11,29]。

2.4 運動類型 2020年ESC指南[1]將運動類型分為技能型、力量型、混合型和耐力型,并給出各種強度下的運動方式。一項綜述[3]表示走樓梯或散步可能有助于緩解從久坐的生活方式向常規中等強度到高強度運動的過渡。2020年EAPC立場文件[12]建議冠心病患者選擇散步、慢跑、游泳、劃船、騎自行車、爬樓梯、有氧舞蹈等鍛煉類型。在為患者選擇運動方式時最重要的考慮因素是他們的舒適程度。

2.5 運動總量 對于有氧運動,運動方案的設計應主要以優化總能量消耗為目標,而不是針對某一特定的訓練特點(如運動強度)[17],總能量消耗更大的HIIT協議在VO2peak中也產生了更大的收益[28]。最準確的量化單位為千卡/周,1 000～2 000千卡/周的能量消耗可能導致冠心病進展緩慢[30]。

2.6 運動進展 關于運動進展,大多數文獻支持在強度增加之前,應增加運動的持續時間和頻率。Taylor等[31]建議在2周的中等強度持續訓練導入期后,功能低下(<5 代謝當量)或處于HIIT初始階段(0～4周)的患者可以開始短期HIIT方案(如,每3～4分鐘中等強度持續訓練,1分鐘HIIT間隔),隨著患者對訓練模式的熟悉理解及運動耐力的提高,可以進一步延長至中等時間間隔(例如,2～3分鐘HIIT,2分鐘恢復),最后將間隔數增加到4 min×4 min HIIT。另一種進展的選擇是,最初每周引入一次HIIT,然后進展到每周2～3次[32]。

一些心臟康復中心習慣在幾周的訓練后再次進行CPET,以指導強度的進展。這種方法考慮到有氧能力的變化可能已經在項目的早期就發生了,研究[9]表明,僅在2～4周的運動訓練后,VO2peak就有了改善。在延長心臟康復期間(包括Ⅲ期),重新評估VT1和VT2以正確確定運動強度仍然很重要[17]。

3 總結

根據現有的相關文獻,因冠心病患者的個體差異較大,運動處方需考慮的內容較多。目前沒有統一的運動處方指南,與其采用一刀切的HIIT模型,更建議根據個人運動經驗和耐受性逐步引入和發展HIIT,在此之前進行風險分級和CPET,根據評估結果針對某個需改善的因素制定合適的運動處方。所有的運動處方在冠心病患者中都有其優點和局限性,因此我們建議使用客觀和主觀兩種方法相結合來規定HIIT的運動強度,這可能是最大限度地提高安全性、依從性和臨床效果的選擇。