心血管疾病是全球社会经济和医疗问题的共同原因｡目前心血管疾病的死亡率占全世界全因死亡率的30%,致残率占全世界全因致残率的10%｡迄今为止,冠心病(CHD)是世界范围内的主要死因｡经皮冠状动脉介入治疗(PCI)已被广泛应用于CHD,尤其是心绞痛或心肌梗死患者的治疗中,极大地提高了患者的生存率和生活质量｡然而PCI术前冠状动脉狭窄或闭塞后发生的心肌缺血或坏死的病理改变可能严重影响心功能,PCI术后再狭窄和心肌缺血可能进一步影响PCI的远期疗效｡除了加强抗血栓作用外,有效的康复运动训练还可以改善缺血心肌的血供,提高患者的生活质量,降低死亡率,预防冠状动脉粥样硬化的发生｡目前,大量的随机对照试验表明,运动可以延缓动脉粥样硬化的进展,降低高血压､糖尿病､高胆固醇血症等的发生率｡随机试验系统评价了以运动为基础的心脏康复,包括心肌梗死患者,或接受冠状动脉旁路移植术(coronary artery bypass grafting,CABG)或PCI手术的患者,报告心血管死亡率的绝对降低率从10.4%降至7.6%｡还有其他循证研究证实,以运动为基础的心脏康复可以降低心血管死亡率,提高生活质量｡

心肺运动试验(cardiopulmonary exercise test,CPET)通常被认为是有氧运动评估的金标准,能够有效地区分从低强度到高强度连续性运动的差异｡在运动期间,CPET可以对各系统,包括心血管､呼吸､肌肉和代谢系统进行全面评估,为健康受试者､运动员和心脏或肺部疾病患者提供了更细致的运动处方｡CPET也可用于高血压､糖尿病､冠心病等慢病人群,进行提前预防和诊断｡此外CPET还可用于心血管疾病或肺部疾病患者的预后评估,以及有创检查的筛查､心脏移植的危险分级､术前阶段及围手术期的评估,主要的两个指标包括峰值摄氧量(VO₂峰值)和二氧化碳通气当量斜率(VE/VCO₂),已证实可用于基于功能的预后评估｡CPET被广泛应用于心脏病和呼吸系统疾病的诊断､治疗､预防和预后｡

CPET技术是一项有长远历史的运动负荷试验,能够阐明在不同强度的运动中发生的病理生理变化｡即使心脏彩超等检查正常,我们仍不能忽视运动时会出现胸痛､呼吸急促和/或腿部疲劳等症状的可能性｡CPET技术是基于呼吸系统,与循环系统向骨骼肌系统提供氧气和机体清除二氧化碳的能力有关,即心肺耦合机制｡循环系统紧密联系着外部呼吸和内部呼吸｡因此,身体的运动能力取决于心肺耦合的所有环节｡

循环系统功能与肌肉功能有关｡该机制可用于准确地检测运动状态下呼吸和内部呼吸的异常运动｡运动过程中心肺功能异常状态的重要信息在休息时很难找到｡它是目前能够检测休息和运动时的心肺完整性的唯一技术手段｡

耗氧量(VO₂):指一段时间内,在肺通气过程中从吸入的空气中提取的O₂的体积｡通常用ml/min或L/min表示｡在实践中,最大VO₂(VO_2max)被定义为达到的最高值,尽管施加的负荷逐渐增加,但在递增运动试验期间,VO₂曲线会出现平台｡当无法确定平台时,在运动结束时获得的最高值被确定为VO₂峰值,反映受中枢机制(心血管和/或肺)和外周功能(骨骼肌)的影响｡正常值取决于几个因素,例如年龄､性别､体重､身高､体力活动水平､遗传变异性和种族｡当VO₂峰值低于预测值的85%时,视为异常｡VO₂峰值被用作一种通用的标志物,除了体能水平外,还可广泛反映心力衰竭(HF)､肺动脉高压､肥厚型心肌病(HCM)､慢性阻塞性肺疾病(COPD)和限制性肺疾病患者的疾病严重程度｡

无氧阈(AT):指在机体达到VO₂峰值之前,肌肉工作需氧量超过供氧量,即无氧代谢的标志,又称通气阈｡有研究指出,VO₂峰值和AT是制定运动方案时提供运动强度的直接依据,斜率法测定AT值受患者主观意识干扰小,比VO_2max法更客观｡因此已被广泛应用于CPET中｡一项PCI术后心脏康复的疗效研究中,在康复3个月后,实验组AT和VO₂峰值显著高于对照组,实验组心肺功能和运动耐力也有显著改善｡此外,VO₂和AT峰值受遗传倾向､疾病､运动和有氧训练类型的影响｡

中国康复医学会心血管专业委员会已经针对PCI术后制定了康复治疗方案｡包括急诊PCI后,PCI康复计划和PCI二级康复预防计划的方案｡近期研究表明康复运动可增加PCI术后患者一氧化氮(NO)的合成,降低内皮素-1(ET-1)的生成,同时可降低PCI术后再狭窄的发生率｡也有研究显示VO_2max的增加可以减轻PCI术后患者的心肺症状,减轻心肌负荷,提高功能能力,从而改善日常体育活动｡在进行CPET时,VO_2max用于确定PCI术后患者运动限制的程度,AT和呼吸储备的组合用于确定限制的原因｡Barron等提出,AT由肌肉功能决定,任何损害肌肉功能的慢性过程都会降低AT｡试验显示,心脏康复组的VO₂和工作负荷显著增加,且能承受更高的工作负荷,下肢力量更强｡

CPET是评价冠心病患者PCI术后心肺功能的很有效的测试方法｡Lan等研究显示PCI患者术后VO₂峰值､氧脉搏及氧脉搏斜率均高于PCI术前,且冠状动脉血运重建可改善心肺功能和运动能力｡Adachi等研究表明在PCI术后4个月患者中VO2峰值显著升高,但VO₂峰值在PCI术后发生再狭窄患者中没有得到改善｡Lan等研究得出VO2峰值､氧脉搏在PCI术后无狭窄患者中显著提高｡但在中国,CPET很少用于PCI术后评价运动康复｡有研究对15例PCI患者术前和术后进行康复训练,对心肺功能进行评估后得出PCI术后组的最大心率､最大代谢当量Mets､通气量VE和最大通气量显著提高｡也有研究针对CHD经皮冠状动脉腔内成形术(PTCA)术后的运动康复,得出CPET是评价CHD患者PCI后有氧和无氧能力的指标,也是评价患者耐力和生活质量的敏感指标｡

4.1CPET制定PCI术后患者个体化运动处方

CPET通常使用ramp方案执行(图1)｡这个方案阐明了当各种疾病被诱发时需要的氧摄取量｡例如,我们可以确定多少运动强度会导致心绞痛,并确定疾病的严重程度｡根据运动试验测定的结果,指定患者安全地执行日常活动量｡

4.2 CPET精准判定PCI患者心肺运动康复效果

目前,PCI技术已成为治疗CHD的首选手段,且我们可通过影像等观察到手术效果､血流恢复情况,但关于患者术后心肺功能恢复情况仍没有一个定量的判断指标,来进一步指导PCI术后患者正确健康地运动｡CPET可同步监测心血管系统和气体交换指标,同时测定CHD患者PCI术前后的心肺功能状态｡结果显示,介入治疗前后患者VO₂峰值､AT和氧脉搏均显著改善,提示PCI能够改善稳定性冠心病患者心肺功能状况,此外PCI治疗前后短期内左室射血分数无显著提高,仅CPET指标改善,提示CPET为敏感指标,更能反映心功能的变化情况｡Adachi等发现PCI术后患者已通过冠状动脉造影证实无再狭窄,VO₂峰值比术前显著增加,进一步证实了PCI能够改善患者心肺功能｡

4.3对PCI术后的预后评估

尽管存在几种无创性评估方案来评估CHD患者PCI术后的疾病预后,但在特定的情况下,在临床实践中使用哪种方法仍然是不确定的｡2018年欧洲心脏病学会和欧洲心胸外科协会共同制定的指南建议,高危患者应在血运重建6个月后接受常规无创影像学检查｡尽管如此,无创超声心动图在预测长期预后方面价值不大｡频繁的冠状动脉计算机断层扫描或冠状动脉造影不仅费用昂贵,而且会大大增加辐射暴露的风险｡因此,常规影像学筛查不推荐用于预测长期心血管事件｡负荷超声心动图是另一种可选择的风险评估方法｡然而,负荷超声心动图需要广泛的专业培训,对操作人员的要求极高,因此目前还不能在中国广泛使用｡相反,CPET是一种客观､定量评价心脏储备功能和运动耐力的无创方法｡据报道,CPET比传统的心电图(ECG)运动试验在检测胸痛患者心肌缺血方面具有更高的敏感性和特异性｡此外,CPET指标如VO₂峰值､AT､氧脉搏(VO₂/心率)和工作效率(即吸氧变化与工作率变化的比率[DVO₂/工作率])与心功能密切相关｡NiuS等研究发现,CPET参数如VO₂峰值､心率储备和VE/VCO₂斜率是预测PCI术后长期预后的重要指标｡Jae等发现心率储备与冠状动脉钙化负相关,冠状动脉钙化是冠状动脉粥样硬化的一个新兴标志物,这支持了低心率储备与动脉粥样硬化性CHD负荷相关的假设｡CPET是评估患者疾病预后的一个非常重要的工具,相关研究证实,使用多个CPET变量的综合风险评分在预测CHD患者预后方面优于传统的单变量方法｡

4.4 CPET与6min步行试验的比较

6min步行试验(6MWT)是一种简单的步行试验,已广泛应用于临床实践,评估功能锻炼能力｡6MWT的一个很大的优点是操作简单｡6min步行距离(6MWD)常被用作评估心肺功能的指标,并已在慢性疾病患者的几个群体中得到验证｡然而,很少有关于健康步行者强度和运动反应的报道｡当监测心率为最大值的80%时,6MWT可以被描述为中至高强度的运动｡有研究指出在6MWT第三至五期间达到VO₂峰值,此时心率为最大值的85%,同时指出在第五6MWT期间,心率为最大值的80%时达到的VO₂峰值,等同于CPET中获得的VO₂,但两者的主要变量为呈指数变化的时间进程,且6MWT没有CPET测量的数据来得精确｡有些研究指出6MWT可以预测VO₂,但参与这些研究的受试者患有各种不同的疾病,且仅有一篇报道6MWT预测的VO₂和CPET有相关性,据我们所知,在健康个体的样本中没有研究显示出这样的联系｡

在心血管疾病及慢性疾病等领域中,CPET作为评估心肺功能的最新方法已被广泛应用｡它既能评估患者的运动能力,又能提供最理想的运动方法,为患者的真实心肺功能状态提供客观､诊断和预后信息｡随着国内心脏康复中心的不断建设及扩大,作为一个评估工具,CPET的应用也越来越广泛,但目前CPET在PCI术后心脏康复领域的研究还较少,相信在不久的将来,CPET的应用会越来越广阔｡

参考文献：略

作者：梅程瑶 倪隽 马腾

单位：南京市浦口人民医院 福建医科大学附属第一医院

来源：心血管康复医学杂志2024年6月第33卷第3期