近年来心血管疾病发病率、死亡率逐年上升,其中冠状动脉疾病(coronary artery disease CAD)患病人数较其他心血管疾病患病人数增长明显,《中国心血管健康与疾病报告2022》指出:我国心血管病现患人数3.3亿,其中CAD人数1139万,CAD、高血压、心力衰竭等心血管疾病患者均存在自主神经系统(automatic nervous system,ANS)功能失衡,从而导致其发生恶性心律失常、心源性猝死等心血管事件的风险增加。心率恢复(heart rate recovery,HRR)系通过运动试验,如分级跑步机运动测试、功率自行车、心肺运动试验(cardiopulmo⁃nary exercise test,CPET)等获得,是用于临床评估心脏ANS失衡的一种无创评价方法。目前研究认为,HRR作为评估心血管疾病患者康复运动风险、预测其心脑血管疾病及全因死亡率的独立预测因子,HRR下降可提示患者存在ANS失衡,进而可评估患者发生心血管事件的风险,本文主要阐述HRR与CAD、心力衰竭、高血压、心律失常等疾病的关系,以及HRR临床应用及研究进展。
HRR概述
HRR是指运动峰值与运动停止后一段时间内的心率差异,包括运动结束后1min恢复心率(HRR1)2min恢复心率(HRR2)、3min恢复心率(HRR3)、4min恢复心率(HRR4)、5min恢复心率(HRR5)等。HRR作为可反映交感神经系统(parasympathetic nervous system,PNS)和交感神经系统(sympathetic nervous system,SNS)之间的动态平衡和协调作用的有效指标主要原因是:生理状态下,心率由窦房结控制,PNS神经元与SNS神经元进行调节。运动开始时,PNS神经的兴奋性降低使心率增加,运动更剧烈时,SNS兴奋性升高,以达到并维持运动性心动过速,运动停止,PNS重新激活,SNS兴奋性开始降低,PNS活动在停止运动后1min或几分钟内对调节心率占主导作用,心脏ANS主要由神经-激素共同介导调节,主要通过乙酰胆碱和去甲肾上腺素作为关键神经递质,使这两个系统以互补的方式维持平衡。在生理条件下,心率降低到一定水平会刺激心肌能量代谢模式转换,可诱导心肌细胞增殖,并促进心肌损伤后的再生修复。较快心率是心血管疾病的独立风险因素,而心率的调节依赖ANS,因此ANS失衡导致心率增快可能会减少心肌细胞再生修复。临床上,目前公认选用症状限制的最大运动量获得HRR,HRR1是目前临床上常用的研究指标,HRR1最常使用的测量值和阈值是12次/min:在无心血管疾病的人群中HRR1<12次/min的人群死亡风险增加4倍,因此认为HRR1<12次/min是健康人群全因死亡率强有力的预测因子。在一项对超过40000例无心血管疾病成年人的研究中发现10s的HRR可以预测其6年内的死亡率。
HRR在常见心血管病中的临床价值
2.1 CAD与HRR CAD患者因心肌节段运动异常、心脏结构改变及室壁压力和化学感受器传人异常冲动等导致SNS兴奋、迷走神经活性受抑制,导致ANS失衡,而ANS失衡可加重CAD患者心肌缺血缺氧,导致心律失常、心脏神经-体液系统失衡,加重ANS失衡,使心血管事件发生风险增加;冠心病患者较非冠心病患者HRR1降低,HRR1<12次/min时对死亡率有预测价值,HRR1<10次/min,5年生存率显著下降。随着对HRR的深入探究,HRR在CAD的诊断、严重程度的评估、术前及术后评估、死亡率等方面起重要作用,主要表现在:(1)HRR降低与冠脉病变严重程度独立相关:有研究通过CPET对2088名男性进行冠脉钙化程度的评估,发现HRR2每降低1次/min,其钙化程度增加1%。(2)可用于评估CAD患者术前风险、手术决策及术后风险:有学者发现稳定性CAD患者其根据冠脉病变解剖特点进行危险分层为手术方式选择提供初步判断的积分系统(SYNTAX)高分较低分患者其平均HRR1降低(P<0.001),且与SYNTAX高分呈负相关,认为HRR1降低是其SYNTAX高分的独立预测因子,可协助评估其术前心血管事件风险,并协同指导在经皮冠状动脉介入(percutaneous coro⁃nary intervention,PCI)和冠状动脉旁路移植之间做出决策。HRR可评估CAD患者PCI术后疗效及心血管事件风险,通过对比PCI治疗术前3d及术后7d的HRR,PCI术后患者HRR1-3显著改善,且杜克评分升高(P<0.01),因此HRR可作为评价CAD患者PCI术后疗效的指标。(3)对CAD患者死亡率有预测价值:LACHMAN等分析了2484例CAD患者的相关数据,发现HRR1延迟(≤12~21次/min)与其全因死亡率的增加有关。有研究发现库奥皮奥缺血性心肌病患者HRR2每增加1次/min,心源性猝死的概率就会降低1%~2%。(4)微血管性心绞痛患者存在HRR1降低情况:KIM等发现即使根据麦角新碱激发试验排外冠脉痉挛的情况,其HRR1较对照组降低(P<0.001),认为ANS障碍仍是其冠脉痉挛的重要机制。有学者发现在运动实验阴性的胸痛患者中,HRR1降低(≤18次/min)的患者发生不良事件的风险增加。运动可改善CAD患者的HRR:低风险慢性缺血性心脏病患者进行运动训练后发现高强度间歇训练能改善其HRR1及HRR2,同样的,术后3个月的低风险冠脉搭桥患者有氧训练后其HRR1及HRR2得到改善,提示运动训练可改善交感-迷走神经平衡。 2.2 高血压与HRR 各种原因导致大脑皮质下神经中枢发生变化,导致多种神经递质浓度与活性异常,包括去甲肾上腺素、肾上腺素、血管加压素等,肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活,导致SNS亢奋,进而导致ANS失衡。随着研究的深入,HRR在高血压的诊断、严重程度的评估等方面有重要价值,主要表现在:(1)HRR降低与高血压发生独立相关:JUNG等发现,高血压前期人群较无高血压人群HRR1降低(P=0.009)。早期高血压患者的HRR2降低(HRR2≤58次/min),并且与峰值舒张压呈负相关,研究也发现与健康对照组相比,隐匿性高血压人群中HRR降低(≤12次/min)的可能性更大,提示其ANS紊乱。(2)可将HRR作为高血压危险分层的风险指标:有研究发现合并高血压的糖尿病患者与单纯糖尿病患者相比,其HRR2降低明显(P<0.05),提示其ANS失衡进一步恶化。(3)为高血压的管理提供参考:YU等发现高血压患者中,血压控制不佳组与血压控制良好组相比,HRR1-5均降低(P<0.05),提示我们血压控制对改善其ANS平衡及预后至关重要。(4)运动可改善高血压患者HRR:有研究发现,相比于高强度抗阻运动或低强度抗阻运动,低强度抗阻运动加血流限制训练,更能有效地降低高血压患者收缩压,更好地调节ANS功能。 2.3 心力衰竭与HRR 心力衰竭患者心脏排血量不足时通过神经-体液机制进行代偿,通过SNS兴奋、肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活等提高心排血量,到后期发展为失代偿时,去甲肾上腺素促进心肌凋亡、参与心室重构,导致心肌正向变力、变时增强,使心率加快,导致ANS调节失衡。HRR对心力衰竭患者的重要意义主要表现在:(1)可反映心力衰竭的严重程度:早年研究发现射血分数保留的心力衰竭患者与健康对照组相比其HRR1较低(P<0.001),并且在此类患者中,其变时功能不全的严重程度与左室长轴功能受损程度呈正相关。射血分数降低组的心力衰竭患者其HRR1-2低于射血分数保留组(P<0.01)。(2)HRR降低对心力衰竭预后有预测价值:以心脏移植及死亡为终点事件对心力衰竭患者长期随访,发现HRR1≤4次/min组的患者生存率明显降低。更有研究发现,不论是射血分数保留的心力衰竭患者(HRR1≤12次/min)还是急性失代偿性心力衰竭患者(HRR1<13次/min),HHR1降低是其发生心血管事件的独立预测因素。(3)运动训练可改善心力衰竭患者HRR:PEARSON等对运动训练对慢性心力衰竭患者ANS功能的影响进行全面系统回顾,与对照组相比,运动组HRR1改善(平均差异5.90次/min,P<0.00001)进而使ANS功能改善,除了运动处方,抗心室重构药物如沙库巴曲缬沙坦也可在一定程度上改善心力衰竭患者的HRR1。 2.4 心律失常与HRR ANS可调节心房折返性和传导速度,是心房颤动(auricularfibrilllation,AF)病理生理学中的重要调节器。AF患者由于有效收缩期变短使心排量降低,导致交感神经兴奋,进而导致ANS失衡。在心率控制良好的慢性持续性AF患者中,存在ANS失衡,早年有研究发现与窦律患者相比,其运动期间心率较快。近年来,HRR对AF的诊断、术后评估、死亡率预测等有重要提示意义,主要表现在:(1)对诊断无症状AF有帮助:有学者以新发AF为终点事件对15729名健康成人进行长期随访,发现与HRR5≥73次/min相比,HRR5<73次/min的成人新发AF的风险增加3.2倍,提示ANS失衡在AF的发生和发展中起重要作用。(2)有症状、药物难治性的AF患者肺静脉瓣膜隔离术后存在ANS失衡:有研究发现此类患者的HRR1-3与术前相比明显降低(P<0.001),ANS失衡可能是其术后AF复发的另一假设机制。(3)对AF患者病死率有预测价值:有学者对AF患者射频消融术后进行12个月随访,发现HRR1降低(≤12次/min)与其射频消融术后心律失常的复发及病死率呈正相关。目前已知可改善HRR的干预措施,可能在一定程度上可延迟或预防AF复发。(4)其他类型心律失常也存在ANS失衡情况:LIEVE等认为多源性室性心动过速患者,在停用抗心律失常药物的运动试验期间存在ANS失衡情况,表现为有症状组HRR1-2高于无症状组(P<0.001),说明此类患者在运动过程中发生复杂的室性心律失常的概率大。即使在长QT综合征衍生的神经元中也有致心律失常的潜力,有研究进一步证实了这点,发现经基因型验证的长QT综合征患者与健康对照组相比,HRR1、HRR4降低(P<0.001),ANS失衡可能是其发生心律失常的重要原因。GABA等发现无心血管疾病的完全性右束支传导阻滞患者与健康对照组相比,其HRR1降低(P<0.0001),提示其存在ANS紊乱。 2.5 心肌病与HRR 肥厚性心肌病(hypertrophic cardiomyopathy,HCM)患者心肌细胞肥大、重构和纤维化可导致心肌机械或心电功能障碍,是折返性心律失常的病理基础,HCM患者ANS失衡可能是其发生恶性室性心律失常的触发因素。近年来,HRR对HCM患者严重程度的评估、预后等方面应用广泛,主要表现在:(1)有研究发现HRR降低程度与左心室流出道压差增加的严重程度呈负相关,与对照组相比HCM患者均存在HRR1[非梗阻型(P=0.007)、梗阻型(P=0.005)]降低,可能与主动脉压力改变,收缩晚期动脉压力感受器刺激减少有关。(2)对HCM患者预后有预测价值:有研究发现HRR1降低组(≤20次/min)发生心源性猝死的风险较高。另外,早年以死亡、复苏后猝死,或因中风、心力衰竭等入院为终点事件对HCM患者长期随访,发现HRR1降低(<18次/min)与较差预后呈正相关。早年有研究对轻度至中度非缺血性扩张性心肌病患者长期随访后认为HRR1降低(≤12次/min)是其发生心源性死亡或心力衰竭恶化再入院的独立预测因子。(3)可通过运动训练来改善HRR预防HCM患者发生心血管事件:有症状且日常活动明显受限的HCM患者,可在安全监测下的系统化心脏康复运动中获益。 2.6 心脏移植与HRR GIARDINI等对128名因心肌病或先天性心脏缺陷儿童和青少年接受心脏移植后内进行长期随访,发现与健康对照组相比,其6年后HRR1降低与患儿出现死亡(18例)及心脏再移植(1例)相关(P=0.001),认为心脏移植术6年后,HRR1降低的患儿出现死亡或心脏再移植的概率较大,这可能与移植后心脏副交感神经的再生不良有关。因此HRR对心脏移植术后患者的预后有一定预测价值。 其他心脏疾病
除上述心血管疾病外,有研究以全因死亡或任何原因住院等为终点事件,发现HRR1<18次/min时可提示肺动脉高压患者预后不良,是其死亡率的独立预测因子。有学者证实曾经接受过手术或经导管修复的无紫绀先天性心脏病(包括法洛四联症、房室间隔缺损、室间隔缺损等)患儿中,与健康对照组相比,其运动后6min恢复心率存在组间差异(平均差异2.9次/min,P=0.008),提示此类患儿可能存在自主神经功能紊乱。研究发现在行经皮主动脉瓣植入术的主动脉瓣狭窄患者中,其HRR2改善是其术后6min步行距离增加的重要预测因子(P=0.017),认为HRR可能是预测其术后运动能力改善的重要参数。 总结与展望
综上所述,HRR是目前临床用来评价心血管系统疾病ANS失衡重要指标之一,可为心血管疾病管理、疗效预测、运动评估提供重要参考,HRR降低可提示心血管疾病的患者发生恶性心律失常、心源性猝死等心血管事件的风险增加,对心血管系统疾病的预后有重要预测价值,获得准确的HRR值十分重要,目前临床可通过6min步行试验、运动平板试验、CPET等获得HRR值,临床上影响HRR值主要因素包括:患者的年龄、基础疾病、服药情况(如β受体阻滞剂、钙离子通道阻滞剂等)、运动耐量、运动测试方法及方案等,因此在获取HRR值前,要求专业的心脏康复医师进行运动测试前评估,严格掌握运动测试方案的适应证及禁忌证,同时对患者进行全面的临床评估,选取个体化的运动方案,才能获取准确的HRR值。前文已提及运动康复可改善心血管疾病患者的ANS功能,从而改善HRR,因此需要临床心脏康复专业人员对患者进行全面评估及衡量,为心血管疾病患者制定安全、有效的运动康复计划。
参考文献:略
作者:杨雅琳 胡阳 魏云鸿 邓洁 王煜
单位:昆明医科大学附属延安医院全科医学科
来源:实用医学杂志 2024 年第 40 卷第 18 期
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