心肺运动试验在心脏康复评估中的应用

作者:徐浩[1] 李四维[2] 
单位:中国中医科学院西苑医院[1]
中国中医科学院博士后科研流动站[2]

心肺功能运动负荷试验简称心肺运动试验(Cardiopulmonary Exercise Test, CPET),是一种评价心肺储备功能和运动耐力的无创性检测方法,它综合应用呼吸气体监测技术、电子计算机和活动平板(或功率自行车)技术,实时检测在不同负荷条件下机体O2耗量和CO2排出量的动态变化,从而客观、定量地评价心肺储备功能和运动耐力。其测量值包括最大摄氧量(VO2max)、峰值摄氧量(PVO2)、无氧域(AT)及每分钟通气量(VE)/二氧化碳输出率(VCO2)等[1]

CPET始于20世纪50年代,早期报道多侧重于描述肺部疾病时运动心肺功能的特征:Wasserman等1973年报道了气体变化参数[2],并于1975年提出所有的运动均需要心肺的协调来完成这一观点 [3],为CPET应用的拓展开启了思路;1982年Weber等首先将CPET应用于评估慢性心力衰竭患者的心肺功能[4];1990 年Wasserman等在其早期研究的基础上,明确提出心脏负荷运动试验和肺脏负荷运动试验是不可分割的有机整体,并指出了应用运动气体代谢指标建立康复方案及其在康复进程中监测作用的重要性[5]。在上述二位研究者团队的工作基础上,近三十年来,CPET这一把运动心功能和运动肺功能融为一体的试验测定方法在国际上得到了广泛的接受和推行。目前CPET已经应用到临床心脏病学、呼吸病学、烧伤病学、重症监护、外科手术等的预后和器官移植生存能力的评估以及康复医学运动处方个体化制订、运动医学和劳动力评估的诊断等医学领域。

在欧美等发达国家心脏康复领域,CPET已深入到心血管疾病的各个阶段,成为临床评估心肺功能、制定运动处方的金标准;国内CPET也有十余年历史,但心脏康复尚处于起步阶段。在排除ACC/AHA运动试验指南规定的CPET禁忌证前提之下,CPET总体是安全的,CPET 导致患者死亡率为 2/10万-5/10万[6]。 

心脏康复是通过综合的干预手段,如药物、运动、营养、教育、心理和生活方式改变等控制心血管危险因素、减轻症状、提高运动耐量和生存质量,从而减少急性心血管事件和心血管相关死亡等。目前主要包括冠心病心脏康复、慢性心力衰竭心脏康复、心脏手术后的心脏康复及心脏病高危人群的心脏康复等。其中,冠心病心脏康复包括稳定型心绞痛、急性心肌梗死(acute myocardial infarction, AMI)、经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention,PCI)术后和冠状动脉搭桥(coronary artery bypass grafting,CABG)术后的心脏康复;慢性心力衰竭心脏康复主要是指由扩心病、缺血性心肌病、风心病等造成的慢性心力衰竭的心脏康复;心脏手术后的心脏康复包括起搏器术后、心脏瓣膜术后、心脏移植术后等非冠心病相关心脏手术后的心脏康复;心脏病高危人群的心脏康复包括高血压、肥胖、糖尿病、代谢综合征等的心脏康复。本文就心肺运动试验在心脏康复评估中的应用做一综述。

1. 心肺运动试验在冠心病心脏康复评估中的应用

CPET可无创检测冠心病患者的心肺功能,目前在临床中以其各项测量值为指标来监测运动强度并指导心脏病患者运动处方的制定,其中以AT为最为安全有效,AT因与VO2和临床症状有很强的相关性:在达到AT前,心脏射血分数随着运动功率的增加而增加;达到AT后,心脏射血分数则随着运动功率的增加而明显降低[7]。Goto等[8]调查了13685例AMI患者(其中接受运动康复治疗的患者为21.0%)后认为,无严重并发症的AMI患者出院前在监护下进行运动功能评定是必要的。

CPET也可用于诊断冠心病、评估心肌缺血的程度及临床治疗效率,同时也是美国心脏病学会心脏运动康复危险分层的重要指标。Mazaheri[9]等观察31例可疑心绞痛患者,在进行CPET检测后再行冠脉造影,发现使用CPET评估结果可以预测并识别运动性心肌缺血,证实了CPET的临床诊断价值。国内周占林[10]等入选68名可疑心绞痛患者进行CPET后再行冠脉造影检查后认为,CPET在诊断冠心病及评估其严重程度方面存在有一定的价值。郭志勇[11]等入选53例已确诊为冠心病的患者进行CPET,结果发现与负荷心电图比较,CPET检查参数更能早期、准确的冠心病。Zheng HC[12]等对比59例冠心病患者(其中31例进行了PCI手术)治疗前后的CPET结果后认为,在评估临床治疗效率方面,CPET是一个客观、定量、安全、有效的方法。

2. 心肺运动试验在慢性心力衰竭心脏康复评估中的应用

CPET用于评估心血管系统疾病最早即应用于评估慢性心力衰竭患者的心肺功能上,自1979年Lee等[13]报道了了心脏康复对慢性心力衰竭患者安全性和必要性以来,心脏康复在慢性心力衰竭治疗中的重要性渐渐获得学界公认,2009年ACC/AHA成人慢性心力衰竭诊断和治疗指南把运动康复列为慢性稳定性心力衰竭患者IB推荐证据[14],CPET在指导制定运动处方、监测运动强度和类型、诊断评估慢性心力衰竭及评价康复效果方面成为金标准。Kitzman DW[15]等纳入53例LVEF>0.5的慢性心力衰竭患者进行16周的运动康复,运动组患者PV02、V02、AT、运动负荷、运动时间、6分钟步行距离较对照组均明显增加,即主要使用了CPET作为评估监测手段。Liu YL[16]等选取10例慢性心力衰竭患者随机分为2组,其中一组进行在CPET监测指导下的心脏康复12周,对比患者前后的CPET结果后认为,CPET指导下的心脏康复安全有效。

此外,在临床上CPET还被用于预测慢性心力衰竭的死亡率。Keteyian SJ[17]等收集了2100例慢性心力衰竭患者(女性29%)的CPET检测结果并观察他们的终点事件后发现,PVO2等指标可用以预测慢性心力衰竭患者死亡的可能性。

3. 心肺运动试验在心脏手术后的心脏康复评估中的应用

心脏手术后的心脏康复已纳入2007年美国心脏康复和二级预防指南,CPET也成为指导制定运动处方、监测运动强度和类型、诊断评估病情康复效果的重要参数之一。但每个细类的心脏手术术后患者的心脏康复细节尚有争议。Newell JP[18]将24例心脏瓣膜置换术后患者随机分组,试验组进行为期24周的心脏康复,检测康复前后CPET结果,与不进行康复的患者对照后发现,进行心脏康复的患者获得了受益,这一发现表明,心脏手术后持续心脏康复是有价值的。Sibilitz KL[19]、{20}等设计注册了两个前瞻性随机对照临床试验以提供是否应该提供心脏瓣膜手术后心脏康复的证据,目前试验尚未完成。Adams J[21]等报道了一个起搏器术后在CPET指导下进行高强度心脏康复的消防员个案,研究者展示了该个案的安全性,但对其有效性未作出评价。Dougherty CM[22]等入选160例植入心律转复除颤器术后患者进行随机分组,试验组进行为期24周的心脏康复后对比不进行康复组的CPET值,结果证明心脏康复可显著提高心血管功能。Pascoalino LN[23]等纳入40例心脏移植术后患者,随机分为2组,心脏康复组执行3次/周共12周的心脏康复,发现运动训练有助于改善心脏移植术后患者的动态血压和动脉硬化状态。Ciolac EG[24]等观察了15例进行CPET监测下心脏康复的心脏移植术后患者CPET检测结果后指出,6-20自感劳累评分分级范围可以作为心脏移植术后患者心脏康复运动处方的制定依据之一。

4. 心肺运动试验在心脏病高危人群心脏康复评估中的应用

在2010年欧洲心血管预防和康复协会心脏康复分会关于二级预防中心脏康复的意见中,对心脏病高危人群如高血压、肥胖、糖尿病、代谢综合征等的心脏康复,CPET同样是指导制定运动处方及监测康复运动强度和类型的关键指标,已有大量临床试验证明了运动康复对于心脏病高危人群的益处。如Lamina S[25]等入选245例高血压患者进行随机分组,康复组进行为期8周的康复训练,对照组则保持静坐,对比两组结果后证实康复训练对高血压患者的血压及血脂均有益处。Mourot L[26]等观察1027例冠心病患者(合并糖尿病者413例,非合并糖尿病患者614例)6周康复训练前后CPET检测结果后发现,合并糖尿病的冠心病患者在开始康复训练前后CPET值均较非合并糖尿病冠心病患者低,但康复训练对所有患者均有效,且改善程度两组间无差异。Loimaala A[27]等选取50例糖尿病患者进行随机分组,试验组进入康复程序,对照组仅进行药物治疗,24个月后对比两组后发现,长期的康复训练是有效的,可以显著减少心血管病风险,但患者动脉弹性没有改善。

5. 小结

心脏康复为心血管系统疾病的一级、二级及三级预防的重要内容和治疗手段,患者可通过降低危险因素、改善生活方式和运动训练等综合方案达到心脏康复的目的[28]。心脏康复提供以运动康复为核心的、包括医学评估、运动处方、心脏危险因素的改变、健康教育和咨询以及营养和行为因素的干预在内的广泛的长期服务[29][30]。CPET检测无创方便易重复,结果客观可靠,能有效测定运动强度和方式,在心脏康复领域指导运动处方制定、评价临床疗效方面有决定性作用。随着技术的发展更新,CPET也将日趋小型化、便携化、智能化,方便心脏康复从大型医院的康复中心推广至社区及家庭。同时,以CPET为评价指标探索中西医结合心脏康复道路,评估中药恢复心肺功能的效用和程度,监测以八段锦、太极拳等为代表的中医康复运动过程的强度和方式(有氧/无氧)等,也是未来CPET的重要发展方向。

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