运动后心率恢复的研究进展

2014-01-24 05:37康美华
中国循证儿科杂志 2014年1期
关键词:病死率心率心血管

康美华 王 成

·综述·

运动后心率恢复的研究进展

康美华1,2王 成1

近年来,心脏自主神经功能调节的病理生理学及临床特点研究越来越受到重视,运动后心率恢复(heart rate recovery,HRR)是评价心脏自主神经活动的常用指标[1]。HRR异常一直被视为预测心血管疾病及其主要心血管事件发生的有效独立危险因素[2]。HRR依靠各因素的相互作用调节,如运动强度、心脏自主神经调节和身体健康状况等[1]。

1 定义

HRR指数显示运动停止后心率下降的速度, Framingham心脏病研究中心将HRR定义为平板运动试验结束后患者立即平卧,运动终止后1、2、3、4、5和7 min时心率与运动中心率峰值的差值(△HRT,T表示运动终止后时间),即为运动后各时段的HRR值[3]。HRR异常因试验方法、研究对象不同,其采用的判断标准也相异。Nishime等[4]在2000年通过对9 454例30岁以上(平均年龄53岁)的无心力衰竭或心瓣膜疾病史的、未安装起搏器患者的研究,评估HRR异常与踏车运动试验、运动心电图和患者病死率关系,以主动停止运动试验时站立位1 min HRR值(HRR1)每分钟≤12次为HRR异常;Vivekananthan等[5]通过对2 935例冠心病患者6年随访,评估HRR异常对冠心病患者病死率的预测价值,也以主动停止运动试验时站立位HRR1每分钟≤12次为HRR异常;Cole等[6]在对5 234例健康成年人次极量运动试验后HRR异常对病死率的预测研究中,以被动仰卧位HRR1每分钟<18次、HRR2每分钟<42次为标准;而Mora等[7]通过对北美30~80岁无心血管疾病史的女性20年随访,研究运动试验对无症状女性群体的预后价值,以被动仰卧位HRR2每分钟<22次为标准。

2 病理生理学

2.1 心率与自主神经功能 生理状态下,心跳节律受窦房结自律性控制,而窦房结又接受交感神经和迷走神经双重支配。交感神经末梢释放去甲肾上腺素兴奋细胞膜上肾上腺素能受体,使窦房结自律性增高,心率加快。迷走神经末梢释放乙酰胆碱作用于细胞膜的M型胆碱能受体,使窦房结自律性下降,心率变慢。由于心脏窦房结自律性活动通过心脏迷走神经和交感神经,不断受中枢、压力反射和呼吸活动等调节作用的影响,使心率在一定范围内波动。夜间或休息时迷走神经作用占主导,交感神经主要在白天或活动时控制心率。

2.2 运动生理学与自主神经功能 运动与交感神经活动增强和迷走神经活动减弱有关[8]。通过抑制迷走神经和释放肾上腺素以加快心率。运动能增加心输出量、心率、心脏收缩力、肺泡通气和回心血量。随着运动的进展,交感神经放电和儿茶酚胺释放达到最高水平,导致除肌肉、冠状动脉和脑循环以外的循环系统血管均出现收缩[8]。在运动中,迷走神经活性并未完全抑制,在心室舒张间期继续调节心率。Kannankeril等[9]证明了即使在高强度运动峰点,迷走神经对心率仍存在影响,表明迷走神经的抑制并不完全。Leeper等[10]观察了1 959例行踏车运动试验的患者在运动试验初期心率增加对全因病死率等的预测价值,经过(5.4±2.1)年的随访发现,运动初期(运动第 1 min)心率增加不足与全因病死率显著增加相关,然而,运动期的前1/3阶段心率增加是校正其他干扰因素以后能显著预测全因病死率与心血管疾病风险的早期心率变量。

3 运动负荷试验与HRR

运动是激发心血管功能异常患者在静息时不表现出心脏生理应激反应的有效方法。运动负荷试验已作为局部心肌缺血的诊断工具。运动结束后恢复期开始,心率恢复至开始运动前几分钟至几小时水平,恢复期最初几分钟心率下降最显著。Okutucu等[8]认为,运动后HRR是运动生理学上新近提出的概念,包括早期生理性迷走神经激活的双曲线型和迷走神经再激活延迟的S型。心脏自主神经功能异常的实用临床指标包括:①静息心率每分钟>90次;②运动负荷试验无法达到年龄预测最大心率值(APMHR)的85%;③HRR1异常(心率降低每分钟<12次);④HRR1曲线呈S型等[11]。

4 HRR的临床意义

HRR减慢指运动后心率下降不足,反映迷走神经活性降低[5]。恢复期心率下降主要由于迷走神经再激活,恢复早期更明显。Kannankeril等[9]发现同一研究对象使用阿托品和未使用阿托品分别行踏车运动试验后,使用阿托品后HRR1值明显提高[每分钟(41.7±3.0)次vs每分钟(22.3±2.4)次,P<0.01],说明在运动后恢复早期交感神经活性降低也有显著作用,认为HRR异常与交感神经功能障碍和(或)迷走神经激活障碍有关。Morshedi-Meibodi等[3]对2 967例无心血管疾病的人群通过踏车运动试验发现,HRR1值较高者随访15年时的病死率较低。Cole等[6]报道2 428例随访6年的曾经历极限运动、无心力衰竭或冠状动脉重建病史的中年患者,以HRR1每分钟<12次、=12次、>12次分为3组,经单变量分析发现,26%的患者HRR减慢,HRR异常全因病死率的相关风险为HRR1每分钟>12次组的4倍,在校正年龄、性别、铊异常显像、传统的心血管危险因子、使用β受体阻滞剂、静息心率、运动中心率增加和身体健康等因素后仍然非常重要(RR=2.0)。HRR异常反应是病死率最强的预测因子,运动试验中的变时性反应和运动能力是更进一步的预测参数[6]。Messenger-Rapport等[12]研究了7 354例65岁以上有运动能力老年人的HRR预测价值,发现HRR钝抑合并心室舒张功能降低是全因病死率较强的和独立的预测因子。

5 HRR异常的再现性

尽管HRR在少数研究中已经证实能够预测病死率,但只有Yawn等[13]通过比较90例在18周内接受了2次运动试验患者的病例资料,回顾性分析了其病例特点及再现性。发现HRR异常第1次与第2次运动试验结果显著不同,以HRR1每分钟<12次为异常标准者再现率为50%,以HRR1每分钟<18次、HRR1每分钟<21次为异常标准者再现率均为55%。Tulumen等[14]通过对52例无心血管疾病风险因素的健康志愿者在第1、7和30天分别行平板运动试验,证实HRR可再现[(HRR1分别为每分钟(33±10)、(33±10)和(33±11)次,P>0.05,组内相关系数=0.88]。此外,研究小组还进一步证实基础心率、运动中最大心率、HRR1~HRR5均可再现,表明心率的属性在平板运动试验中可重复,HRR在健康成年人短期研究的重复试验中稳定、可靠[14]。

6 HRR的临床应用

6.1 冠心病 运动负荷试验异常者,如ST段降低、典型的胸痛或反应性低血压表现者常通过运动来提供冠心病的诊断证据。HRR指数受损与冠状动脉粥样硬化有很高相关性。一项前瞻性多中心研究[4](n=9 454)显示,HRR1每分钟≤12次是5年病死率的独立危险因素。既往报道心血管造影为可疑冠心病患者,HRR钝抑与冠状动脉粥样硬化程度相关[5]。Ghaffari等[15]研究了208例在症状-限制运动试验中确定有缺血反应的患者,进行选择性冠状动脉造影,经多变量回归分析校正了冠心病的危险因素后,确定HRR异常与心外膜冠状动脉重要供血范围独立相关。Tsai等[16]通过对15例接受冠状动脉搭桥术的患者进行36周每周3次的康复训练,发现康复训练后静息心率较前明显降低[每分钟(77.46±9.49)次vs每分钟(92.31±10.18)次,P<0.01], HRR1明显升高[每分钟(16.38±6.32)次vs每分钟(11.38±4.81)次,P<0.05]。Turker等[17]通过对50例冠状动脉扩张患者与35例健康对照者的研究发现,冠状动脉扩张患者的HRR在整个恢复期明显低于健康对照者[每分钟(21.3±11.1)次vs每分钟(29.3±11.9)次,P<0.01],HRR异常的发生率明显高于对照组(44%vs14%,P<0.01)。

6.2 心力衰竭 神经内分泌失调是心力衰竭的发病机制之一。心室收缩功能受损时,交感神经必须通过增加心率来维持心输出量。Sheppard等[18]研究了78例心力衰竭患者,发现心力衰竭患者HRR钝抑,且与其他预后指标(如最大耗氧量、静息心率、运动后最大心率)相关;此外,HRR减慢更多的患者可能因突发心力衰竭住院治疗,尤其是极限运动90 s后HRR低于每分钟24次的患者通过5年随访,发现住院频次较高于每分钟24次者更多[8次(22.2%)vs2次(2.7%),P<0.05]。Okutucu等[11]认为将HRR钝抑可作为心力衰竭患者的预后指标和全因病死率、泵衰竭、心脏性猝死增加的指标。

血浆脑利钠肽对心力衰竭患者的诊断和预后发挥重要作用。Lee等[19]评估了105例以胸痛为主诉,但心室收缩功能正常(EF>50%)的患者,发现HRR迅速降低(HRR2每分钟≤24次)与运动前脑利钠肽水平(r=-0.36,P<0.01)和运动后脑利钠肽水平(r=-0.27,P<0.01)呈显著负相关。

心力衰竭治疗后HRR出现改善。Guazzi等[20]通过对40例男性心力衰竭患者经6个月西地那非治疗,发现治疗后较治疗前HRR明显改善[每分钟(20.6 ± 3.2)次vs每分钟(17.5 ± 3.5)次,P<0.05]。心脏再同步化治疗(CRT)是EF降低和室内传导阻滞血流动力学改善的有效手段。Okutucu等报道[21]48例心力衰竭患者[年龄(62.3±10.7)岁,男37例,左室EF(24.8±4.1)%],经CRT治疗6个月,治疗后较治疗前HRR明显提高,分别为HRR1[每分钟(17.9±8.9)次vs每分钟(13.0±5.9)次,P< 0.01]、HRR2 [每分钟(23.8±11.3)次vs每分钟(20.5±9.3)次,P<0.01]、HRR3[每分钟(29.2±12.0)次vs每分钟(25.7±11.1)次,P<0.01]。HRR改善与左室重构有关,可能是CRT通过减少心脏交感传入反射降低了永久性神经体液活性的结果。

心脏移植后导致心脏失神经支配。心脏自主神经系统在失神经支配后导致运动试验HRR异常。接受心脏移植的患者静息心率较高,运动最初几分钟心率增加幅度较小,最大心率出现在恢复期,而不是极限运动时,随之心率缓慢恢复至静息值达稳定状态。然而,部分患者随着运动时间延长心率反应可能接近正常反应。Buendia等[22]研究了27例心脏移植患者,在移植术后2~6个月行踏车运动试验,发现2个月时大部分患者心率反应仍为异常,但在6个月时超过1/3的患者运动时心率反应正常,表明移植引起的失神经不是永久性的,有时也可被逆转,移植后运动心率正常化反应是心脏再生的迹象。

6.3 高血压与生理性血压 动脉血压波动遵循昼夜节律,早上高峰夜间低谷,表现为勺形,非勺形血压与严重终末期器官损伤、尤其是高血压患者心血管事件风险相关。尽管夜间非勺形血压发生机制不完全清楚,但Nakano等[23]报道总病死率增加与交感神经活性增强和迷走神经活性减弱相关,这可能是导致夜间非勺形血压患者心血管疾病风险增加的因素。Okutucu等[24]报道血压正常组与高血压组夜间非勺形血压与极限运动后HRR延迟有关,尤其在高血压组更显著,血压正常者勺形血压组与非勺形血压组HRR1比较:每分钟(29.7±4.0)次vs每分钟(26.6±3.7)次,P<0.05;高血压者勺形血压组与非勺形血压组HRR1比较:每分钟(28.6±4.0)次vs每分钟(24.8±4.6)次,P<0.01。Polonia等[25]证实轻至中度高血压患者夜间血压下降与极限运动后心率下降呈正相关,提示非勺形血压患者迷走神经活性降低。此外,非勺形血压合并HRR钝抑,更倾向于靶器官恶化进展。

6.4 糖尿病 糖尿病患者存在自主神经功能紊乱时,常表现为迷走神经活性降低。Georgoulias等[26]报道在调整了常见心血管事件风险因素及其他可能因素后,HRR减弱仍与糖尿病患者全因病死率和心血管事件风险增加有关。此外,Yamada等[27]研究了87例无胸部症状(包括心力衰竭、安装起搏器、先天性心瓣膜病等)的2型糖尿病患者,进行运动试验和单光子发射计算机断层扫描成像,有异常灌注图像的患者行冠状动脉造影,发现无症状性心肌缺血患者与无心肌缺血患者比较HRR1差异有统计学意义[每分钟(18±6)次vs每分钟(30±12)次,P<0.01]。

6.5 代谢综合征与肥胖 代谢综合征患者心血管的不良转归与自主神经功能紊乱有关。Sung等[28]报道代谢综合征患者较对照组HRR3明显减弱[每分钟(10.3±11.6)次vs每分钟(13.6± 9.7)次,P<0.01],静息心率更高[每分钟(64.3±10.3)次vs每分钟(61.6±9.1)次,P<0.01]。肥胖伴随许多心血管疾病,与心血管病死率增加显著相关,减肥能改善和降低心血管不良事件风险。Brinkworth等[29]报道42例代谢综合征不伴心血管疾病症状的肥胖或超重男性(BMI 33 kg·m-2),通过减肥治疗(制定固定的膳食计划限制热量摄入)12周后,尽管心率峰值不变,但HRR1在减肥后从每分钟(33.1±1.4)次提高到每分钟(36.9±1.3)次(P<0.01)。HRR的明显改善与体重减轻、BMI下降、腰围缩小、血糖降低和三酰甘油/高密度脂蛋白比值下降显著相关。

6.6 睡眠呼吸暂停综合征(OSAS) OSAS常并发心血管系统疾病。Maeder等[30]报道OSAS与HRR受损有关,未经治疗的OSAS患者高血压、冠心病、心力衰竭和病死风险明显增高。OSAS患者夜间呼吸暂停和觉醒反应的机制可能与自主神经功能失调有关。Maeder等[31]对40例OSAS患者经过8个月持续气道正压通气治疗后进行心肺运动试验,显示在治疗后较治疗前HRR2明显提高(每分钟42次vs每分钟38次,P<0.05)、最大耗氧量明显增加[ (33.7±9.0)vs(31.9±9.3) mL·kg-1·min-1,P<0.05]。

6.7 风湿免疫病 风湿病不但包括自主神经病变,还涉及中枢和周围神经系统病变,HRR是评价自主神经功能的无创性方法之一[32]。系统性红斑狼疮(SLE)中因心血管疾病的病死率占20%~30%。Dogdu等[33]报道48例SLE患者与44例健康对照者HRR,发现HRR在SLE组明显低于对照组[HRR1:每分钟(24.1±6.5次)vs每分钟(33.3±9.3),P<0.01;HRR2:每分钟(44.6±13.3)次vs每分钟(53.7±9.9)次,P<0.01]。强直性脊柱炎(AS)可导致心脏损害,包括动脉炎导致主动脉瓣反流,心肌炎引起心肌纤维化导致传导阻滞。Kaya等[32]比较了28例AS患者与30例健康对照者的HRR与心率变异性,发现AS患者HRR明显低于对照组[HRR1:每分钟(24.8±4.2)次vs每分钟(28.8±5.5)次,P<0.01;HRR2:每分钟(42.0 ± 4.4)次vs每分钟(48.0±6.3)次,P<0.01],提示心脏自主神经功能紊乱可能参与了AS导致的心肌损害,因此, AS患者即使没有心脏症状,也应密切关注其心脏不良影响。

6.8 慢性阻塞性肺病(COPD)与肺动脉高压 COPD患者由于长期过度呼吸和代谢亢进,可能导致运动后心脏功能恢复受损。Lacasse等[34]报道了147例COPD患者,HRR1较正常对照组明显降低[每分钟(11±9)次vs每分钟(20±9)次,P<0.01],HRR异常的COPD患者预后较差。肺动脉高压患者运动变时功能受损,HRR钝抑。Dimopoulos等[35]发现肺动脉高压患者自主神经功能较正常对照组明显异常,表现为变时功能受损[(58±31)%vs(92±13)%,P<0.01],HRR钝抑[(HRR1:每分钟(10±5)次vs每分钟(29±6)次,P<0.01]。

6.9 其他疾病 肾功能减退与心血管死因有关。Kesoi等[36]研究了107例经肾活检诊断为慢性IgA肾病患者,根据慢性肾脏病(CKD)的临床分级分为CKD 1组(肾小球滤过率≥90 mL·min-1)、CKD 2组(60~89 mL·min-1)、CKD 3~4组(15~59 mL·min-1),匹配健康对照组29例,结果显示HRR1在CKD 3~4组明显低于其他3组[CKD 1组每分钟(27.8±9.2)次vsCKD 2组每分钟(24.5±10.5)次vsCKD3~4组每分钟(16.3±9.3)次vs对照组每分钟(29.9±8.8)次,P<0.05],建议HRR作为肾小球滤过率的独立预测指标。

ω-3脂肪酸缺乏能导致致命性心律失常。O′Keefe等[37]研究了冠心病患者缺乏ω-3脂肪酸发生猝死的风险,对18例有心肌梗死或左室功能障碍病史的患者,随机给予ω-3脂肪酸或安慰剂,显示ω-3脂肪酸组静息心率降低[每分钟(73±13)次vs每分钟(68±13)次,P<0.01],HRR1改善[每分钟(27±10)次vs每分钟(32±12)次,P<0.01],与迷走神经活性增加一致。

血管迷走性晕厥(VVS)是临床常见的不明原因晕厥类型。Kocabas等[38]通过HUTT明确诊断为VVS的患者90例,并配对70例健康对照者,发现VVS组HRR1显著高于对照组(每分钟42.1次vs每分钟30.9次,P<0.01),HRR更高可能对VVS具有诊断价值,其中HRR1为每分钟35次时诊断VVS的敏感度为81%,特异度为78%。

7 治疗

HRR是一种简单易行、价格低廉的诊断和预后工具,反映了心脏自主神经功能,临床应用较广泛,能帮助临床医生预测疾病的转归,包括病死率高低与风险分层:HRR异常意味着自主神经功能失调相关的心脏死亡风险增加。Curtis等[39]认为有望通过药物治疗与运动训练等提高自主神经功能的干预措施改善异常的HRR,具体措施包括治疗原发病,改变生活方式,体育锻炼,社会支持,恢复正常睡眠,减肥,戒烟,减压及适当的药物治疗(血管紧张素转换酶抑制剂、ω-3脂肪酸)等。

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(本文编辑:张崇凡)

10.3969/j.issn.1673-5501.2014.01.016

“十二五”国家科技支撑计划:2012BAI03B03;湖南省自然科学基金课题:13JJ5014;湖南省卫生厅课题:B2013-013

1 中南大学湘雅二医院儿童医学中心儿童心血管专科,中南大学儿科学研究所 长沙,410011; 2 湖南省湘潭市中心医院儿科 湘潭,411000

王成,E-mail:ch.wang@163.com

2013-10-27

2014-01-02)

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