心力衰竭(heart failure,HF)是一种临床综合征,伴有特定症状(如呼吸困难､疲劳)和体征(如水肿､罗音),伴随高死亡率和高额的医疗负担｡包含运动在内的心脏康复治疗是其治疗关键的一环,有效的心脏康复可提升运动能力和生活质量,降低再入院和死亡风险,尤其是对于射血分数降低型心力衰竭(heart failure with reduced ejection fraction,HFrEF)患者｡但因患者认知缺乏､心脏康复专业性强等因素的影响,我国心脏康复推广力度不足｡患者心输出量不足､充盈压力高等原因都可能造成运动不耐受,基线心肺运动试验(cardiopulmonary exercise testing,CPET)可用于确定患者是否能安全运动,包括检查异常血压反应､早期缺血性改变和明显的心律失常｡无创心排量(也称为阻抗心电,impedance cardiography,ICG)可通过电阻抗的变化更精确地反映心脏血流动力学变化,在多种疾病中应用｡目前,国内尚无研究明确“CPET+ICG”指导下进行心脏康复对慢性心力衰竭(chronic heart failure,CHF)心肺反应和血流动力学参数的改善作用,本文旨在通过“CPET+ICG”检查为CHF患者制定更安全的运动指导,从而改善预后｡
1. 资料与方法
1.1 研究对象及样本量计算
1.1.1样本量计算 根据多组平行对照设计公式,设定α=0.05,power=1-β=0.9,A查界值表=14.18,根据三种干预措施增加效应值,根据公式计算得n=72,每组需要实际样本量为72例,考虑脱落率20%,每组样本量90例,合计180例｡
1.1.2研究对象 本研究为一项前瞻性､单中心､非随机研究｡研究时间为2021年5月至2023年8月｡研究纳入了180例病情稳定的成年NYHAⅠ~Ⅳ级慢性心力衰竭患者,左室射血分数(left ventricular ejection fraction,LVEF)≥20%,接受稳定的指导性药物治疗｡28.89%的患者LEVF<50%｡其他纳入标准:经“CPET+ICG”评估身体能力可接受运动康复训练,且自愿意接受6min步行试验(6 min walk test,6MWT),达到由心力衰竭症状限制的基线距离50~450m｡近2周内无胸闷､胸痛､气喘等不适｡排除标准:过去30d内因心力衰竭或静脉治疗心力衰竭而最近住院;过去2个月内或计划未来6个月内进行治疗性心血管干预或手术;植入起搏器或心脏复律除颤器;存在不可控制的高血压;参与其他药物研究或设备试验;以及存在可能降低预期寿命的疾病(如肾衰竭等)｡将180例受试者随机分为研究组和对照组,每组各90例｡研究组患者年龄43~85岁,男性61例,吸烟史33例,体质指数(body mass index,BMI)为(29.98±4.62)kg/m2｡对照组患者年龄44~84岁,男性62例,吸烟史25例,BMI(30.04±29.74)kg/m2｡本研究经阳江市人民医院伦理委员会批准(批号20210015),所有参与者均知情并签署知情同意书｡
1.2 方法
所有CHF患者在入组后治疗前和接受CR方案12周后(或单纯药物治疗12周后)接受“CPET+ICG”､心脏超声评估,基线评估后两组均进行常规药物治疗如钙离子通道阻滞剂(calcium channel blockers,CCB)､血管紧张素转化酶抑制剂angiotensin converting enzyme inhibitors,ACEI)､血管紧张素受体拮抗剂(angiotensin receptor antagonists,ARB)､他汀类药物､硝酸酯药物､β2受体激动剂]｡研究组在完成基线评估后进行运动心脏康复(cardiac rehabilitation,CR)治疗,对照组采用观察疗法｡
1.3 ICG和超声心动图
ICG(Manatec耐力模型)被用于测量运动训练前后CPET期间的心脏血流动力学变化｡所有的ICG测量均由受过使用该装置培训的护士或技术人员进行｡提供一份列出以下ICG血流动力学参数的报告:心输出量(cardiac output,CO)､心脏指数(cardiac index,CI)｡治疗前后根据超声心动图结果获得心功能指标,包含左心房内径(left atrial diameter,LAD)､左室舒张末期内径(left ventricular end-diastolic diameter,LVEDD)､左室收缩末期内径(left ventricular end-systolic diameter,LVESD)和LVEF｡
1.4 CPET及运动干预方案
采用Jaeger功率车心肺功能测试系统,在功率车上先静坐≥3min静息状态,≥3min零功率60rpm蹬车热身,而后以10~20W/min递增功率直到症状限制性最大极限运动,恢复期的前20~30s在0功率下以5~20rpm缓慢蹬车,再逐渐静坐自行车记录≥5min恢复期｡根据ICG数据制定CR方案,每天1次,每天累计运动时间≥30min(体力不耐受者可分次完成),每周3d｡同步测定记录心率(heart rate,HR)､通气量､耗氧量､二氧化碳排出量(carbon dioxide output,VCO2)､运动时间､功率等参数,采用V-slope法计算无氧阈值(anaerobic threshold,AT)｡CPET观察指标有最大摄氧量(oxygen uptake,VO2)､AT､最大运动功率负荷､最大心率､运动时间､每分钟递增工作速率(work rate,WR)､每15s平均每分钟通气(minute ventilation volume,VE)等指标｡采用症状限制性运动,以患者出现胸闷等症状或心电图显示严重心律失常(ST段水平或下斜型下移0.1mv)以上即停止试验｡使用静息代谢当量metabolic equivalents,METS)､6MWT记录患者运动耐量｡
1.5 实验室数据
研究参与者在禁食12h后和服用药物前抽取静脉血10ml,测量血肌酐､血尿素､三酰甘油(triglyceride,TG)､总胆固醇(total cholesterol,TC)､高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)､低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)及C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)｡根据血清白蛋白､TC水平和总淋巴细胞计数计算控制性营养状况(Controlling nutritional status,CONUT)评分｡
1.6 统计学分析
本研究采用SPSS26.0软件进行数据统计,数值中仅年龄和BMI以均数±标准差(χ±s)表示,其余连续数据以中位值(百分位数)表示,均使用双尾检验,显著性水平设置为P≤0.05｡使用独立样本t检验､χ2检验和MannWhitneyU检验比较研究组和对照组基线､治疗前后数据差异｡采用Spearman相关性分析治疗后心脏指标与CPET指标的相关性｡
2. 结果
2.1 基线资料比较
研究组与对照组患者基线的临床资料比较,无显著差异(P>0.05),(表1)｡
2.2 治疗前后CPET参数比较
经过治疗,研究组静息HR､AT-HR､峰值HR显著降低(P<0.05),AT-运动时长､AT-VO2/HR､TWR､峰值运动时间､VO2/HR､峰值负荷､VO2/WR､△VO2/△WR､VE/VCO2､6MWT､静息METS､峰值METS显著升高(P<0.05)｡治疗后,对照组AT-HR､峰值-HR显著降低(P<0.05);AT-VO2/HR显著升高P<0.05)｡在治疗前研究组和对照组CPET参数无显著差异,而治疗后研究组AT-运动时长､AT-WR､峰值运动时间､VO2/HR､峰值负荷､VO2/WR､△VO2/△WR､静息METS､峰值METS显著高于对照组(P<0.05),(表2)｡
2.3 治疗前后ICG参数以及心功能比较
治疗后,研究组患者心功能较此前有所好转,与治疗前比较,CO､CI､LVEF均显著升高(P<0.05),而LAD､LVEDD､LVESD均显著降低(P<0.05)｡经药物治疗,对照组的CI有所升高,LAD有所降低(P<0.05)｡此外,与研究组比较,治疗后对照组LVEDD显著升高(P<0.05),(表3)｡
2.4 治疗后心功能参数与CPET参数的相关性
LVEF与△VO2/△WR呈显著正相关(rho=0.201,P=0.007);CI与AT-负荷(rho=0.183,P=0.014)､VO2/HR(rho=0.152,P=0.042)､峰值负荷(rho=0.179,P=0.016)呈显著正相关｡LAD与AT-负荷(rho=-0.189,P=0.011)､静息METS(rho=-0.162,P=0.050)､AT-VO2/WR(rho=-0.152,P=0.041)､△VO2/△WR(rho=-0.156,P=0.037)呈负相关;LVEDD与静息METS(rho=-0.186,P=0.024)呈显著负相关;LVESD与静息METS(rho=-0.184,P=0.025)呈显著负相关｡
3. 讨论
心力衰竭进行适量的运动对生存的益处是公认的｡在本研究中,虽然对照组患者通过药物治疗也可有效改善患者的心肺反应,但研究组患者在ICG+CPET指导下进行运动CR训练对心肺功能和运动耐力改善更为显著,包括AT-运动时长､AT-WR､峰值运动时间､峰值VO2/HR､峰值负荷､峰值VO2/WR､△VO2/△WR以及运动耐力均显著得到提高｡这是首次在国内开展的一项针对接受ICG+CPRT指导下进行运动CR的心力衰竭患者的单中心开放标签研究｡
ICG是一种安全､无创､价格低廉的诊断方式,在心脏周期内基于检测胸部生物阻抗的变化获得诊断所需要的血流动力学临床参数｡近年来,许多研究从诊断､监测､治疗和预后等方面探讨了心力衰竭患者ICG的可能性｡大多数研究中观察到主要ICG参数与脑钠肽(BNP)､心脏超声和侵入性诊断方法之间有中等强度到强度的相关性｡最近有国外学者提出,在难治性心力衰竭患者中,使用ICG监测患者的血流动力学,并根据ICG结果调整药物对于患者的治疗结局及心功能均有一定改善｡
基于运动的CR方案改善了心力衰竭患者与健康相关的生活质量和运动能力｡CR改善包括心力衰竭在内的心血管疾病患者的预后,改善运动耐受性和骨骼肌功能,降低冠状动脉疾病的全因死亡风险｡现已证明在心力衰竭患者使用CPET指导个体化,进行CR运动指导是有益的,不仅提高患者的心肺功能并且改善慢性心力衰竭患者的预后｡尽管CR训练对心力衰竭患者是有益的,但一些高强度间歇训练(HIIT)和不合时宜的HIIT可能为患者带来危险,因此在治疗前需充分评估患者的疾病状态,加强监测,避免不必要的伤害｡本研究初步探索“ICG+CPET”指导运动CR在CHF患者对心肺反应､运动耐量及心功能的改善｡
本研究中,药物治疗对慢性心力衰竭患者的心功能和心肺反应有一定的改善作用,但在“ICG+CPET”指导下进行运动对慢性心力衰竭患者的改善作用更明显｡本研究中心脏功能与患者的通气效率等有关,考虑经过运动后患者的心脏收缩功得到改善,运动耐量和心肺反应进一步改善｡
总之,本研究探讨了“ICG+CPET”指导运动对慢性心力衰竭患者心功能和心肺反应的改善作用,可显著改善患者心功能和运动耐量｡
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