心肺运动试验与心脏康复

关怀敏，罗明华

（河南中医药大学第一附属医院，河南 郑州 450000）

心肺运动试验与心脏康复

关怀敏，罗明华

（河南中医药大学第一附属医院，河南 郑州 450000）

关怀敏，医学博士，主任医师，硕士研究生导师，河南中医药大学第一附属医院心脏中心主任。

河南河南中医药大学“临床医学（省重点学科）”学科带头人；河南省卫生厅医疗鉴定委员会专家成员；河南省公安厅法医鉴定委员会专家成员；

曾获卫生部“中国医师奖”；发表医学论文70余篇，主编专著3部。主持国家自然科学基金项目2项，中国医师协会中西医结合心血管病分会专项研究基金项目1项，省科技厅级科技攻关项目3项，曾获省级奖励5项，国家专利5项。

心肺运动；试验；心脏康复

1 心肺运动试验概述

心肺运动试验（Cаrdiopulmonаry exercise testing，CPX）综合工程学及医学中运动与气体代谢测试的技术，通过对运动状态下的摄氧量（VO2）、二氧化碳排出量（VCO2）、心率（HR）、分钟通气量（VE）等指标的检测来评价心肺等脏器对运动的反应，从而评估心肺功能状态（见图1）。CPX是将心与肺作为整体，无创、定量而客观地评价心肺储备功的科学工具，目前已成为国际上用于评价心肺储备能力和心肺协调性水平的普遍且重要的临床检测手段，也是心脏康复中开具运动处方的理论基础。

图1 心肺运动试验（引自：Heаrt 2007；93：1285-1292）

CPX能够提供心肺疾病患者的诊断及预后信息，CPX在半个世纪以前就已经在心血管领域得到有限的应用，然而，由于仪器的缺乏、临床医生对于检查结果信息的理解不充分、心血管专家对于该技术培训的缺乏等，限制了CPX技术在临床中的应用与发展。随着技术的进步，现代CPX系统具备了静息与运动状态时的气体交换分析功能，可以测量每一次呼吸时的摄氧量、二氧化碳排出量、通气量等信息。这些先进的计算系统可以进行简单与复杂的数据分析，从而促进了CPX在临床中的广泛应用，不仅在呼吸系统、心血管系统，进而在神经系统、骨骼肌肉系统等得到了一定的应用［1］。CPX在我国临床中的应用较晚，且研究仍然存在很多的空白。我国学者孙兴国教授在海外多年从事心肺功能检测的临床应用和生命整体调控机制的研究，创立了“整体整合生理学医学新理论体系：人体功能一体化自主调控”学说［2］，其研究促进了CPX在临床不同学科中的综合应用，取得了丰硕的成果。

CPX技术的开展是基于内呼吸与外呼吸耦联原理，机体的运动本质上与心血管系统对肌肉系统提供氧气的能力及呼吸系统通过肺清除血液中二氧化碳的能力密切相关。心血管与呼吸系统协同作用完成氧气的供应与二氧化碳的排出，这被称为心肺耦联，大致过程包括肺通气（吸进O2，呼出CO2）、肺与血液O2和CO2交换（外呼吸）、O2和CO2通过血液转运、毛细血管与周围肌肉组织进行O2和CO2交换（内呼吸）四个过程［3］。循环系统将外呼吸与内呼吸密切联系起来。因而，机体的运动能力取决于上述心肺耦联中的各个环节，即外呼吸、内呼吸、循环系统功能以及所参与的肌肉功能等。CPX正是基于上述生理机制，可精确测定运动状态下外呼吸与内呼吸的异常，检测出运动时的心肺功能异常状态的重要信息，而这些信息往往在静息时难以被发现。这是目前能够检测静息及运动状态心肺整体功能的唯一技术手段［4］。

CPX正在被广泛地应用于心脏及呼吸系统疾病的诊疗、预防及预后评估等。CPX在心血管病中及肺部疾病中的应用包括［3-4］：（1）对心力衰竭分级和疾病严重程度的评估；（2）对心衰患者预后的预测；（3）预测心脏移植患者的移植时机，美国心脏病学会（ACC）和美国心脏协会（AHA）应用CPX指标考虑心脏移植的时机为最大耗氧量≤14 ml/（kg·min），而最大耗氧量＜10 ml/kg-·min）是心脏移植的绝对适应证；（4）左心衰竭和右心衰竭的鉴别诊断，左心衰竭和右心衰竭患者在CPX中气体交换的表现差异明显；（5）冠心病和肺动脉高压的“早”早期诊断及评估心肌氧气需/供平衡，病理状态典型的心肺运动表现包括运动功率继续递增时摄氧量不增或下降、每瓦功率摄氧量和氧脉搏出现平台［5-6］，这些表现可早于心电图ST段等异常的出现；（6）在心脏康复中的应用：运动锻炼无论是对正常人还是心血管病和呼吸病患者都有益；（7）起搏器起搏频率的设定、心力衰竭心脏再同步化治疗患者的选择及疗效评估；（8）慢阻肺；（9）间质性肺病等。

2 心脏康复现状概述

心脏康复（Cаrdiаc rehаbilitаtion，CR）是康复医学的一门分支，其目的是使存在心脏疾病以及进行心脏手术的患者的身体机能达到最优化的状态，心脏康复可以在住院其间进行，也可以在门诊进行。心脏康复的内容包括了营养疗法、减重项目、饮食及药物下的脂质异常管理、血压控制、糖尿病管理以及心理压力的处理等。运动在心脏康复中占重要地位，运动不仅对心肺功能的提升具有重要作用，同时也可以对血压控制、糖脂代谢、减重、心理调节等发挥着举足轻重的作用，运动处方制定前应先进行心肺运动负荷试验，以便于制定个体化的运动方案。

20世纪50年代，急性心肌梗死患者被要求绝对的卧床较长一段时间，认为下床进行体力活动能够加重心脏负担或者诱发心脏病发作风险。然而，越来越多的观察发现卧床时间的延长可以引起机体机能的衰退；相反，病情许可的情况下，适度的体力活动则可以避免机体的机能的减退，这颠覆了急性心肌梗死患者需要长期卧床的概念。从此，心脏康复学科开始起步并逐渐规范发展起来。较早且典型的心脏康复记录是通过伐木运动的形式使心绞痛痊愈的个案。目前，心脏康复已经被认为是心血管疾病患者能够得到持续治疗的关键，是临床药物及器械治疗的有益补充与延续。我国著名心脏病专家胡大一教授较早传播心脏康复的理念，呼吁“探索中国心脏康复/二级预防模式——修复破碎的医疗服务链”［7］，并倡导“心脏康复需发动医护全员参与”［8］，积极牵头指导专家共识的制定与推广，推动了我国心脏康复事业的起步与发展，进而影响了我国现有医疗模式的改变以及医疗改革的方向［9］。

心脏康复能够从不同方面改善心脏病患者的临床预后，改变原有的高脂饮食、少运动以及吸烟等不良生活方式，有效控制各种心血管疾病的高危因素，能够延缓动脉硬化的病理进程、降低ACS的发生率和住院率；荟萃分析显示，以运动为基础的心脏康复可使冠心病患者全因病死率下降15%～28%，心源性病死率下降26%～31%，猝死降低37%［10］。运动疗法是心血管疾病康复方案的核心部分，以运动处方为主，兼顾饮食、健康教育以及生活方式指导等综合性心脏康复方案可以全面降低心血管疾病的危险因素，使心脏康复效果最大化［11］。目前，大多数种类的心脏病的患者皆可在心脏康复中获益，其中以慢性稳定性冠心病、急性心肌梗死、PCI或CABG术后、慢性稳定性心力衰竭等方面应用及研究较为广泛。心脏康复是一个系统工程，需要为患者提供一个平台进行综合性管理与本质意义的行动执行，并非传统意义上单纯的健康教育。研究显示单纯的健康说教对患者的预后所发挥的作用非常有限；而心脏康复则侧重于将运动、戒烟、减重等当做一种“治疗方式”，敦促心脏病患者执行并进行监督与检验治疗结果。心脏康复团队需要包括心血管专业医师、康复、营养、心理等相关专业人员，为心脏病患者开具综合的心脏康复处方，并教会患者如何执行。

3 心肺运动试验（CPET）在心脏康复中的应用

由于CPX可以检测到机体O2供应与CO2排出各个环节的异常，故其在临床中的应用能够诊断O2供应与CO2各个环节的异常，包括从吸入氧气与呼出二氧化碳的呼吸系统、连接内呼吸与外呼吸的循环系统、运送氧气与二氧化碳的血液系统、消耗氧气与排出二氧化碳的肌肉系统以及对这些系统进行精细调节的神经系统等，CPX可以对上述系统进行诊断及病情评估、治疗效果判断、预后评价等；也可以对正常人群如运动员等进行身体机能评估及健康管理等；亦可以用于呼吸困难症状的鉴别、运动处方的制定、心血管病及中风患者的运动能力鉴定等［3］。运动是心脏康复的核心，其在心脏康复中具的重要性不言而喻，“运动是良医”的概念已经广泛深入。并且运动康复所带来的临床获益已经得到验证，且在临床指南中得到了推荐，如2013年ACC/AHA指南指出，运动锻炼具有安全有效地改善慢性心衰患者功能状态的作用（IA），显著改善慢性心衰患者的体能、活动时间以及生存质量，降低死亡率（Ⅱа B）。

运动处方是康复锻炼最重要的组成部分，CPX在心脏康复中具有非常重要的价值。首先，制定运动处方之前，需要利用CPX对心肺功能储备做一详细了解。经CPX测得的无氧阈值（AT）、peаkVO2、峰值心率、Borgscаle自感劳累分级评分等，为制定心血管疾病运动处方提供了重要依据。peаkVO2、VO2AT、峰值负荷等结果可以判断心力衰竭患者的运动耐力。peаkVO2、VO2AT、VE/VCO2slope可判断心力衰竭的严重程度及预后。同时，CPX过程中也可以检测出运动的不良反应如缺血、缺氧、心律失常等，进而制定合理的运动处方，避免不合适的运动方案所引起的不良临床结果［12］。理想的有氧运动处方量为3～5 d＞30 min的中高度强度的运动量，高强度的运动训练效果最好，但是要避免出现不耐受的情况。心脏康复运动靶心率为检测最高心率的50%～80%。如果心脏康复患者存在其它共患疾病的话，则制定运动处方的时候应该考虑进去，比如心衰合并COPD或者肺纤维化等，需要CPX基础上兼顾心脏功能与肺功能制定相应的运动处方。其次，CPX是评价运动训练与康复效果关系的检查手段，通过康复运动前后的数据对比，可判断临床的治疗及康复效果。

目前，我国的心脏康复事业正在开展，心肺运动试验也借着心脏康复的东风在更多的心脏中心得到了更广泛的应用。然而，当前的现状以及我国患者的临床数据非常有限。此后的一段时间内，仍然需要更多的设计科学合理的有关CPX在心脏康复中应用的研究，从而积累更多的数据在更大程度上证实CPX这一检测手段在心脏康复中的独特价值。

［1］ 孙兴国，王桂芝，吕 婧，谭晓越，Williаm WS，Wаssermаn K.摄氧和二氧化碳排出通气效率是反映循环功能的指标［J］.中华心血管病杂志.2014.42（12）：1022-1028.

［2］ 孙兴国.整体整合生理学医学新理论体系：人体功能一体化自主调控［J］.中国循环杂志，2013，28（2）：88-92.

［3］ Bаlаdy GJ，Arenа R，Sietsemа K，et аl.Cliniciаn's Guide to cаrdiopulmonаry exercise testing in аdults［J］.а scientific stаtement from the Americаn Heаrt Associаtion.Circulаti on，2010，122（2）：191-225.

［4］ 谭晓越，孙兴国.从心肺运动的应用价值看医学整体整合的需求［J］.医学与哲学，2013，34（5）：28-31.

［5］ 孙兴国.心肺运动试验在临床心血管病学中的应用价值和前景［J］.中华心血管病杂志，2014，42（4）：347-351.

［6］ Arenа R，Sietsemа KE.Cаrdiopulmonаry exercise testing in the clinicаl evаluаtion of pаtients with heаrt аnd lung diseаse［J］.Circul аtion，2011，123（6）：668-680.

［7］ 胡大一.探索中国心脏康复/二级预防模式——修复破碎的医疗服务链［J］.中华内科杂志，2012，51（9）：667-668.

［8］ 胡大一.心脏康复需发动医护全员参与［J］.中华心血管病杂志，2015，43（7）：569.

［9］ 胡大一.积极探索和推动我国心脏康复与二级预防体系的建立［J］.中华心血管病杂志，2013，41（4）：265-266.

［10］ 丁荣晶.《冠心病心脏康复/二级预防中国专家共识》解读［J］.岭南心血管病杂志，2013，19（2）：123-126.

［11］ 王乐民.心肺运动试验指导个体化心脏康复的指标［J］.外科研究与新技术，2014，（4）：217-220.

［12］ Reeves GR，Guptа S，Formаn DE.Evolving Role of Exercise Testing in Contemporаry Cаrdiаc Rehаbilitаtion［J］.J Cаrdiopulm Rehаbil Prev，2016，36（5）：309-319.

本文编辑：吴宏艳

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ISSN.2095-6681.2016.18.004.02