摘要：

通过心肺运动试验 (CPET)对心血管疾病 (CVD )患者进行临床诊断和疗效评估已成为心脏康复 (CR )领域的研究热点。本文基于CPET诊断和疗效评估优势，对核心指标如峰值耗氧量、无 氧 阈 、心率储备 、氧脉 搏 、代谢当量 、二氧化碳通气斜率 、吸氧效率斜率等的优势和特点进行总结，通 过CPET相 关 随机对照临床试验，深人评估CPET在冠心病患者的心脏康复处方制定与调整、心脏康复疗效评价中的作用，为临床运用CPET辅助冠心病患者进行心脏康复提供依据和参考。

2019 年美国心脏协会（ American Heart Association, AHA) 的心脏病统计报告显示，年龄 > 20 岁的心血管疾病（cardiovascular disease，CVD)患病率为 48.0%，病死率较1 0年前增长14.5%，预计未来20 年 CVD总医疗费用仍会持续增加。根据《中国心血管病报告 2018》，中国CVD发病率继续呈上升趋势，病死率超过40%，居各疾病之首。虽然新的指南不断推出，新的药物不断研发，新的技术手段不断出现，但仍不能阻止C V D 发病率和死亡率的逐年攀升，原因之一就是现有的医疗体制忽视了 CVD发病前的预防和发病后的康复，即需要重视对CVD等相关疾病的早期预防、诊断和康复。因此基于心肺运动试验（ cardiopulmonary exercise testing, CPET)的心脏康复(cardiac rehabilitation, CR)评估和治疗体系应运而生。

人体的心肺代谢包括4个循环过程，即肺的呼吸 、经肺而来的气体与血液气体交换(外呼吸）、经血液携氧和清除毒素、经血液的气体供给肌肉组织工作（内呼吸)。供给心脏血管或心肌细胞正常运行的某一环节出现血液、气体短缺，患者可有相应的胸闷、气短甚至疼痛症状。CPET是一项能够整体客观定量体现心肺代谢全过程的无创方法,通过记录患者从静息、运动、恢复阶段的气体交换指标，以及心率、血压、心电图，可以捕捉到心肌缺血缺氧的异常指标。即随着运动负荷增加，心排出量本应呈正相关变化，当摄氧量与运动功率的递增不一致，常提示冠状动脉存在心肌缺血或供血不足，而 CPET可以检测评估心肌缺血的程度和预后情况。

2013年《Circulation》杂志指出CPET是评估运动能力和心力衰竭（cardiac failure, CF)心脏移植患者治疗反应的首要指征。尽管冠心病CR 患者的预后评估可以通过复查心脏彩超、生活质量表等指标获得，但其无法替代CPET指标的客观性和精确性 ，且 CPET 测得的无氧阈 （anaerobic threshold,AT)、峰值摄氧量(VO2peak)及代谢当量(METs)是目前公认的制定有氧运动处方的最精确方法。

根据 2010年AHA的CPET临床医生指南 ，CPET可应用于疾病诊断、预后、伤残评估、康复运动处方评估、围手术期评估。2012年欧洲心血管预防和康复学会(EACPR)和 AHA联合发表特殊人群CPET数据分析的临床推荐，补充 CPET可用于有创检查的筛查、心脏移植的危险分级、术前评估。2016年 对 2012年建议更新，强调对临床未确诊疾病的诊断应用，并推荐通气阈值作为围手术期术前风险评估= 目前美国心脏病学会和AHA把CPET作为I类推荐，用于评估原因不明的劳力性呼吸困难。除此以外，CPET也可用于对高血压、肥胖 、代谢异常等心血管疾病高危险因素的人群进行提前预防和诊断。美 国 ATS/ACCP报告明确了CPET的临床应用禁忌证，包括明显的血流动力学病理改变；不稳定型心绞痛；确诊或疑似的假性动脉瘤;动脉夹层术前;帕金森病等运动可导致恶化的神经系统、运动系统疾病或风湿性疾病;重度狭窄性瓣膜;并发发作期支气管哮喘或慢性阻塞性肺疾病;左主干狭窄等。

CR是通过综合的康复医疗使患者的临床症状得以缓解，改善生活质量，减少心血管事件发生率。CR包括规律用药、运动疗法、心理疗法、饮食疗法 、行为疗法等。2011年ACCF/AHA/SCA的经皮冠状动脉介入术（percutaneous coronary intervention,PCI)指南将CR作为Ia级推荐。2014AHA/ACC和2015ESC临床实践指南将CR推荐用于冠心病的治疗和二级预防：2013版冠心病康复和二级预防中国专家共识强调了CR是全面心脏病防治管理的大趋势。CR在提升心肺运动耐力同时，可以促进心血管内皮细胞或血管的复原，从而可以预防或减少支架内再狭窄。在阿司匹林和P受体阻滞剂以外，CR已被证明是最具成本效益的非药物疗法。一项最近研究表明，进行3个月的心脏康复，可以显著降低患者的血小板活动度Im。另外对冠心病患者进行CR可以降低再住院率和病死率, CR也可以减少心梗后的死亡率和复发率。一项 在 600,000名美国冠心病患者中进行的大型研究显示，出院后5年患者接受CR次数越多，死亡率越低。CPET以运动能力耐受为主要的测评指标,可以为CVD患者的康复及治疗提供参考 。 AHA指出，通过CPET测定 VO2peak以及AT值,是准确、安全制定慢性心力衰竭(CHF)患者运动处方的重要依据。 一项系统评价将94名患者随机分配到基于运动的CR,在1年的随访中，基于运动的CR患者心血管病死率显著下降 ，且生活质量得到明显提高。 刘顺民 等将90例 PCI术后患者分成3 组，分别进行 2 、4 、6 个月的CR,结果表明3组患者的心肺功能指标较CR前均有明显改善，且时间越长康复效果越好。

CPET可以准确地、不间断地连续监测和分析受试者的通气量和呼出气中的O2 和CO2，再配以全程氧饱和度（SpO2)、12导联运动心电图监测和血压 、血乳酸、血气等监测，产生一系列动态化的、心肺功能相关的大量指标3核心指标有7项，下面具体介绍其特点及优势：

3.1 VO2peak

VO2peak代表患者在CPET中达到所能耐受的最大运动负荷时的摄氧量，体现了人体最大有氧代谢和心肺储备能力，是评估有氧代谢能力的最佳指标和心肺功能的金标准 。 Weber等提出了 Weber心功能分级 ，即按照VO2peak及无氧阈水平将左心室功能受损的情况分为A 、B、C 、D 共 4 级。在病理生理学上，VO2peak代表心肺转运氧气和二氧化碳的能力、肌肉对氧气的吸收和使用能力，其正常值应占预计值的84以上。心率与摄氧量变化曲线应是同步增长趋势，若剧烈运动后,心肌氧供不足，不能满足心肌运动功能所需，二者增长不同步则提示诊断冠心病的可能。Belardinelli等对203例确诊冠心病患者行CPET检查及运动心肌灌注扫描，结果提示与心电图诊断运动后心肌缺血(EIMI)相比，通 过 CPET诊断准确性更高，尤其是摄氧量变平持续时间，可以辅助诊断EIMIC。

当心肌缺血发作时，血红蛋白、氧分压、心率、每搏输出量、线粒体功能、组织血液灌注等因素均可导致VO2peak下降，故VO2peak指标可用于确定CR运动强度。 有多项研究显示，术后尽早进行心脏康复可提升患者VO2max、VO2 AT指标，从而改善生活质量,提高运动耐力，降低死亡率。另一项包括13220名患者的系统研究表明：基于运动的冠心病术后CR患者VO2peak改善明显。 HFACTION等对1620例患者 (均行3个月心脏运动康复)进行4 年随访，随着V0 2Peak增加，心血管主要终点事件发生风险降低。综上提示经CR后 VO2max的增加与心血管受益相关，并可以评估患者预后。

3.2 AT

AT指在人们达到VO2峰值之前,肌肉工作需求超过了氧气的供能，此时被认为是无氧代谢能力的标志,亦称为厌氧阈、通气阈。AT值低提示患者存在可能的瓣膜性心脏病、冠心病、心肌病。根据研究结果，VO2peak和 A T 均是制定运动强度的直接依据,使用V- slope方法来确定AT值较少受到患者主观意识的干扰，比最大摄氧量更加客观，目前已得到广泛应用，AT亦被认为是运动处方制定的“黄金标准”。一 项对PCI术后CR患者的观察研究中，3 个月后试验组AT和VO2peak均高于对照组，心肺功能和运动耐力也有显著提升。在对稳定型冠心病患者进行短期中西医结合运动康复治疗后，患者在AT时氧脉搏、分钟通气量、运动负荷量、代谢当量等指标均有显著改善，可见规律的运动康复疗法具有改善运动耐量，增加心肺储备能力的作用。

AT反映的是肌肉线粒体应用氧的能力,运动到达 AT是评定人体耐力氧耗量高低的有效客观指标。 到达AT时血液中儿茶酚胺增加量相对较少,对心率影响小，因此以AT值作为制定处方标准是安全有效的，而高于AT强度的运动，随着交感神经兴奋，乳酸分泌增多，体内酸碱失衡，儿茶酚胺水平升高，心率-收缩乐乘积增大，容易发生恶性心律失常事件。因此A T 值的把握与运动处方制定的安全性密切相关。刘艳玲等采用为 Δ50功率(AT测定功率-功率递增速率x 0.75)+(极限运动测定功率-功率递增速率x 0.75)/2)的负荷运动强度，发现3个月后，CHF患者的运动时间、6 min步行距离和生活质量改善明显。有学者对冠心病患者进行了16周的CR，发现其改善了 AT、运动负荷、运动时间等指标，但左心室结构和功能指标较CR如无明显差异。

3.3 心率储备 （ heart rate reserve, HRR ）

HRR是预计最大心率与实测最大心率的差值，代表最大运动后心率可增加的程度，正常值为15次 /min。若HRR数值偏大，则提示患者存在心肌缺血，或因血压过高提早结束测试，或因心脏传导疾病导致心率增加缓慢。HRR异常低 (每分钟小于 1 2次)可能是预后不良和疾病严重程度较高的标志。在评估运动能力时，通过1 分钟心率恢复值可以了解副交感神经再激活的速度。有研究表明副交感神经张力增加与急性冠脉综合征(ACS)后死亡率降低相关。这是因为ACS后CR患者的副交感神经活力增加，促进了自主神经功能的平衡，从而对心脏康复运动起保护作用。

另有研究表明，运动后（1 ~ 2)min心率恢复缓慢是心血管死亡率或突发性死亡率的预测因素。它与心肌缺血几乎无关，而与副交感神经系统的受损活动有关。 一 项研究评估ACS术后接受心脏康复的患者，58名患者分别在康复的第2 阶段前后进行运动测试，HRR被定义为心率峰值分别与恢复后第1分钟心率(HRR1)和第2分钟心率(HRR2)之间的差异，结果显示HRR1、HRR2 较初始值均有明显升高，提示心率恢复速度较好。因此HRR应成为评估心脏康复治疗有效性的一项重要因素。

3.4 氧脉搏 （O2/HR ) 

O2/HR代表每一次心脏搏动时的摄氧量或者是进入肺血管中的含氧量，反映了冠脉血管的循环能力。当心脏射血功能减退，每搏输出量减少可引起氧脉搏值降低，如在运动中过早出现平台则表示心肌氧供需不平衡，可以用来评估心绞痛的严重程度;另外，任何引起动脉氧含量下降的因素，均可导致O2/HR下降。

心血管疾病康复患者通过提高O2/HR可以改善冠状动脉的弹性和供血能力，提高血管调节能力，遏制或减缓疾病恶化。太极拳作为心肺运动处方形式之 一 ，经研究可以提高参与者的每搏输出量 、O2/HR、VO2peak和心肺耐力等指标，因此对心功能具有积极改善作用。另一项研究表明，太极拳运动有益于抵抗心血管危险因素，如高血压，糖尿病，血脂异常，运动能力差和心血管功能障碍，即太极拳运动可促进患者的心血管健康。

3.5 METs

METs相当于人每分、每公斤、3.5ml的摄氧量。小于65岁者MET值小于5,表明预后较差。由于AT 和 VO2peak可以反映心血管的储备功能 ，对于ACS患者 ，其心肺储备功能减弱 ，以AT时VO2占预计值的百分比(％)、运动持续时间和运动负荷METs显著下降为特点。即随着运动持续时间值和METs值减少，AT时的VO2 水平低，提示 ACS患者运动耐量下降，心肺储备不足。

研究发现，冠状动脉疾病(CAD)患者经过 12周的心脏康复计划后，代谢当量可增加32%。通过计算杜克预后风险评分后显示:5 年后患者死亡率的风险可降低33%。另一项研究发现，在次最大努力下每增加1 MET[对应于 3.5ml/(kg·min VO2)],死亡风险就降低34%。

3.6 二氧化碳通气斜率（VE/VCO2 slope )

肺功能相关指标有摄氧通气效率（OUE,即 VO2/VE)、二氧化碳通气效率(VE/VC02)、吸氧效率斜率(OUES,即 VO2/VE slope)等。孙兴国等发现，正常人从静息到AT再到峰值运动时 OUE逐渐升髙 ，到达AT附近为最大值，然后下降，而 VE/VCO2则是先下降，后上升。若心功能下降，经肺的循环血流变慢,肺换气效率降低，OUE 和VE/VC02指标则异常，因此可以反映循环系统功能是否正常。综上，通过CPET可以早期发现心肌氧供需不平衡，是一种无创评估循环功能受限的辅助手段。

分钟通气量(VE)和 VCO2 的关系可用VE/VCO2slope表 示 ，是评估CHF的重要指标。VE/VCO2slope被证实是较好的预测因子，且优于VO2peak的预测作用，尤其是在使用P-受体阻滞剂治疗的人群中。有证据显示，VE/VCO2较 VO2peak变化小，且不需要达到最大运动量，预测准确性更高。对489名（PCI治疗、冠状动脉旁路移植术或心脏瓣膜置换术后)心脏康复治疗患者分析预后能力,结果表明运动能力和VE/VCO2slope、对 RTW(重返工作岗位 ）具有独立的预后意义，即运动能力增强会提高RTW的概率，而此时VE/VCO2 slope会减小，另外CPET对退休也有预测价值，随着运动能力的增加，退休的可能性降低。

3.7 OUES

OUES近年越来越受到关注，该指标不依赖于最大运动强度而是根据VO2与VE的对数曲线拟合方法建立回归方程计算得出。OUES代表了运动中VE和吸氧(VO2)之间的关系，它是心肺功能储备的一个标志。VO2peak虽然 是CAD患者死亡率的独立预测因子，然而CAD患者并不总是能够达到最大运动测试量,故而此时最大摄氧量不能代表心肺功能，可以选择次最大气体雜变量，例如OUES。这样即使运动测试提前中断,OUES也可以被确定，因此不受其他主观因素的限制。 一项针对998名CVD老年受试者和12名CHF男性患者进行CPET连续测试，结果显示OUES的变化小于运动持续时间或 VO2peak，且与VO2max密切相关。综上OUES具有特定性、客观性，不依赖个体差异，可良好反映心肺储备功能。

一项研究纳人了960名CAD并完成CR的患者，通 过 Cox比例风险回归分析心脏康复后OUES与CVD死亡率的关系。结果显示，OUES平均增加了17%,且OUES变化与死亡率呈正相关提示通过OUES指标可以判断预后趋势。一项研究对425名CAD患者中进行三个月的体育训练，训练后检测到VO2peak和OUES分别增加。表明OUES可用于量化临床运动，并反映CAD患者的体育训练敏感度。

综上所述，科学的CR，在改善CPET相关指标的基础上，可以改善患者的临床症状和远期预后，作者 Lavie等分析并比较了125例经过心脏康复后患者的运动心肺数据和评估生活质量(MOS SF-36)问卷，结果显示康复后老年人有氧运动能力有显著提高，其 VO2 peak、AT 值 、总功能评分、总生活质量分数均得到明显改善。 目前研究CPET工作原理的数据较多，对数据临床意义的挖掘和指标间相关性的分析，可以提升CPET心血管疾病危险评估和运动方案制定的临床价值。目前这项工作仍需进一步完善，且需要多学科的联合评价。另外VO2 peak、O2/HR、AT 受身高、体质量、体育锻炼习惯等因素的影响，正常范围差异大，特异性不够精确，目前尚无诊断标准。在基于CPET为评估手段的冠心病患者心脏康复的临床评价，目前尚缺少大规模、多中心、随机对照临床研究，临床大数据支持不足。

参考文献（略）

本文作者：桓 娜[1]王 承 龙[2]王培利[2]于永慧[1]

单位：中国中医科学院:西苑医院 [1],心血管病中心[2]

来源：《心脏杂志》2021年第01期