VO₂-动力学表示有氧三磷酸腺苷（ATP）的生成适应运动强度变化的速率。该指标取决于心血管系统向运动肌肉快速增加或减少供氧的能力，以及肌肉快速利用氧气的能力。因此，VO₂-动力学可以提供有关心血管系统和骨骼肌利用氧气的调节能力的关键信息，从而提供运动不耐受和功能活动能力的信息。

VO₂-动力学通常是通过恒定功率运动试验获得的。然而，临床上多采用负荷递增运动方案进行CPET。因此，此项研究重点在于观察负荷递增运动试验过程中VO₂-动力学的变化。该研究目的是（1）分析CPET衍生VO2-动力学指标是否能够区分健康人和心衰患者，以及区分不同纽约心功能（NYHA）分级患者；（2）明确哪个VO₂-动力学指标和哪种计算方法最有价值；（3）VO₂开始-和VO₂-结束动力学指标是否能为VO_2peak增加额外信息。

1.1 研究队列和招募过程

ComPLETE研究是一项单中心横断面研究，由两部分组成，即ComPLETE-健康人和ComPLETE-心脏病患者。ComPLETE-健康人包括20-90岁、没有任何已知运动受限疾病的健康男性和女性（受试者年龄、性别分布均匀）。ComPLETE-心脏病患者包括NYHA分级I-III的稳定型HF患者，症状和体征稳定至少1个月。HF的诊断根据欧洲心脏病学会指南,由临床病史、体格检查、利钠肽（NT-proBNP）水平，和超声心动图记录的结构性心脏病或舒张功能障碍决定。

1.2 受试者指标

测量受试者仰卧位静息收缩压和舒张压，通过现场问卷调查评估受试者病史和药物。根据受试者的临床数据、结构化问题和自我报告的运动耐受性，由医生对受试者进行NYHA功能分级。收集受试者空腹（禁食至少3小时）静脉血血样。

1.3 CPET

使用电磁制动踏车功率计，根据以下五种之一的负荷递增运动方案进行最大劳累程度运动试验：（i）3分钟的热身，无负荷，方案1-3的负荷为10或20 W，或方案4和5的负荷为50W，然后（ii）协议1-5的线性运动负荷增加速率分别为7、10、15、20或30 W/min，然后（iii）以与热身相同的运动负荷进行3分钟恢复。选择负荷递增方案使运动持续时间约为10分钟。运动测试过程中连续分析通气和气体交换指标。记录VO_2peak、VE/VCO₂斜率、计算VO_2peak占预计值百分比和VE/VCO₂斜率占预计值百分比。正常预计值主要来自于本研究的健康队列。

1.4 VO₂-动力学评估

图1显示了明确VO₂-动力学的不同方法。从静息到3分钟恒定负荷热身期，评估VO₂开始-动力学，计算两个时间常数：VO₂开始-动力学τ常数和VO₂开始-动力学氧债τ常数。从负荷递增运动结束后主动恢复阶段计算VO₂结束-动力学指标：VO₂结束-动力学τ常数、VO₂结束-动力学线性斜率、和测试后60s和120sVO₂下降百分比。

从负荷运动开始阶段的初始延迟（平均反应时间；MRT）评估负荷递增试验动力学。热身阶段最后30s（VO₂热身）划一条水平线和垂直线，以此计算负荷递增阶段的线性VO₂-功率反应。

2.1 受试者特征

本研究共纳入526例健康受试者和79例HF心衰患者（NYHA分级I-III级）。所有HF患者都处于HF稳定阶段；病因包括：心肌病（n=8）、冠心病（n=60）、肺动脉高压（n=1）、瓣膜返流（n=8）、和瓣膜狭窄（n=2）。35例HF患者射血分数保留（≥50%），15例HF患者射血分数中等（40-49%），23例HF患者射血分数下降（＜40%），6例HF患者数据丢失。受试者特征见表1。

2.2 健康和HF患者VO₂-动力学

表2描述了健康受试者和HF患者的差异。6/8的VO₂-动力学指标表明两组之间存在差异（p≤ 0.007)。图2显示了NYHAI、II和III级HF患者和年龄、性别匹配的健康对照的所有分析动力学指标的小提琴图。除了显示动力学指标外，小提琴图还展示了HF患者和健康对照在CPET具有高度预测价值的指标，包括VO₂peak、OUES和VE/VCO₂斜率方面的比较。

z评分（表2）表明，VO₂开始-动力学τ常数是区分健康受试者和HF患者的最佳动力学指标。在VO₂结束-动力学指标中，VO₂结束-动力学线性斜率（ml/min/s）和测试后60sVO₂下降百分比效力最高。因此，认为这三个指标优于其他指标，进一步分析仅纳入此三项指标。

图3显示了VO₂开始-动力学τ常数、VO₂结束-动力学线性斜率（ml/min/s）和测试后60sVO₂下降百分比的百分位数曲线。健康受试者的百分位数曲线随着年龄的增长趋向于HF患者数据。

2.3 VO₂-动力学和VO_2peak的关系

有强有力的证据表明VO_2peak（ml/kg/min）和所有VO₂开始-和结束-动力学指标之间存在关联，但没有观察到VO_2peak与MRT之间的这种关联（表2）。关联的方向描述如下：VO₂-动力学响应越快（取决于指标，正相关或负相关），VO_2peak越高，发现VO₂结束-动力学线性斜率（ml/min/s）的校正R2最大。

2.4 应用动力学指标预测疾病严重程度（NYHA分级）

表3显示了应用动力学指标预测NYHA分级的几种模型的结果。当基础模型包含性别和年龄时，所有动力学指标都可以改善模型的预测能力。如Chi2所示，VO₂结束-动力学线性斜率（ml/min/s）改善了模型的预测能力，但改善程度不如VO_2peak

2.5 预测疾病严重程度的动力学额外价值

几乎没有证据表明这三个动力学指标中的任何一个改善了已经包含性别、年龄和VO_2peak的模型的预测能力。将包含年龄、性别和VO_2peak的基础模型与另外包含动力学指标的模型进行比较，充分性指数为0.98-0.99。这意味着没有VO₂-动力学指标的基础模型几乎已经包含了所有预测信息。

当前研究是第一次在健康受试者和HF患者大型队列中提供详细的VO₂-动力学结果的研究。对应用标准负荷递增运动方案计算VO₂开始-和结束-动力学来进行风险分层的方法进行了分析和比较。结果表明，如果不能确定VO_2peak，测试后60s相对VO₂下降（%）或VO₂结束-动力学线性斜率（ml/min/s）等VO₂结束-动力学指标可作为评估有氧运动能力和疾病严重程度的替代方法。VO₂开始-或结束-动力学未提供除VO_2peak外的HF患者风险分层额外价值。

3.1 区分健康受试者和HF患者

此项研究表明健康受试者和轻中度功能受损HF患者的VO₂-动力学指标在除VO₂开始-动力学氧债τ常数和MRT外的所有动力学指标方面都不同，与先前的研究结果一致，表明与健康受试者相比，HF患者的VO₂-动力学明显较慢，这种减慢与心室-肺血管功能受损和/或外周氧利用受损有关。在HF患者中，与VO₂开始-动力学相比，VO₂结束-动力学可以更好地区分HF患者与健康受试者。

3.2 与VO_2peak的相关性

观察到VO_2peak与VO₂结束-动力学之间存在显著关联。VO2结束-动力学线性斜率解释了健康受试者和HF患者39%的VO_2peak差异。相比之下，VO2开始-动力学具有显著性，但只与VO2peak弱相关。关联性的区别可能归因于上述开始-动力学的计算方法。最近的研究表明，主观努力程度没有影响VO₂结束-动力学。也就是说VO₂-动力学的测定不需要受试者运动测试中尽最大努力，这是一个明显优势。根据目前的结果，VO₂结束-动力学可作为VO_2peak的潜在替代指标。

3.3 预测疾病严重程度

当在HF患者健康状况和疾病严重程度预测模型中加入VO2开始-动力学指标（VO₂开始-动力学τ常数）和VO₂结束-动力学指标（测试后60s相对VO₂下降（%）），模型预测能力显著改善。然而，只有VO₂结束-动力学为模型增加了额外信息。因此，VO₂结束-动力学不仅可以作为区分健康受试者和轻度功能受损（NYHA I级）患者的工具，还可以作为区分不同NYHA分级患者的工具，不过似乎没有超出VO_2peak的价值。

3.4 实际应用

此项研究结果表明，定量VO₂-动力学方法对其临床应用至关重要。静息到较轻恒定负荷阶段的VO₂开始-动力学测定并非最佳；相反，使用负荷递增运动方案利于分析VO₂结束-动力学。建议计算测试后60 s相对VO₂下降（%）或VO2结束-动力学线性斜率（ml/min/s），以区分健康受试者和HF患者。由于VO₂结束-动力学指标不受受试者努力程度的影响，当未获得VO_2peak或无法解释VO_2peak时，这些指标可作为VO_2peak的替代指标。建议将上述指标纳入CPET应用程序。

本研究观察到健康受试者和HF患者之间VO₂-动力学的差异，VO₂结束-动力学区分HF患者和健康受试者的能力似乎更强。如果不能确定VO_2peak，则VO₂结束-动力学提供了可靠的替代指标。然而，VO₂-动力学不能提供除VO_2peak外的附加信息。

本文由北京大学第三医院心内科宋燕新翻译整理，转载请注明出处和作者。

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