心肺运动试验在心血管疾病中应用的研究进展

于潇涵，毕颖斐，毛静远，王贤良

心肺运动试验在心血管疾病中应用的研究进展

于潇涵1，毕颖斐2，毛静远2，王贤良2

在过去几十年中，心肺运动试验在欧美国家得到广泛应用，主要通过运动状态下病人心肺功能的测定，对整体功能状态做出评价。本文主要整理心肺运动试验在冠心病、心力衰竭、肥厚性心肌病、心脏瓣膜病、心脏康复等心血管相关疾病的应用研究进展。

心肺运动试验；心血管；研究进展

心肺运动试验(cardiopulmonary exercise test，CPET)通过记录人体运动过程中的心率、血压、心电图和肺通气功能等数据，测定最大耗氧量(VO2max)、峰值耗氧量(VO2peak)、无氧阈(AT)、二氧化碳通气斜率(VE/VCO2)和摄氧率斜率(oxygen uptake efficiency slope，OUES)等指标，客观把握病人运动反应、心肺功能储备和功能受损程度，全面评价人体呼吸系统、循环系统、神经生理系统及骨骼肌等系统的功能状况。目前已广泛应用于人体整体生理功能状态评价、病情评价、治疗效果和预后转归预测等领域。本文主要就心肺运动试验在心血管疾病领域应用研究进展综述如下。

1 CPET在冠心病中的应用

近年来冠心病的发病率逐年上升，CPET作为一项可测评心肺功能和运动耐力的无创检查，在冠心病诊断及病人整体状况评估方面具有优势。在可疑心肌缺血诊断中，运动试验常作为一个有力工具。临床上应用CPET诊断心肌缺血虽未普及，但随着对CPET研究[1]的不断深入，其在心肌缺血诊断的价值逐渐得到肯定。Belardinelli等[2]对203例有明确冠心病诊断病人行CPET检查及运动心肌灌注扫描，结果提示CPET提高传统ECG诊断运动诱导的心肌缺血(EIMI)的准确性，尤其是O2变平持续时间，即从O2pulse变平到峰运动和氧耗量差值与运动负荷差值的比值△VO2/△WR，这两个指标是诊断EIMI的指标。大血管和微血管缺血的机制可能不同，但可能均有运动诱导的左室功能障碍这一特征，Chaudhry等[3]临床观察提示微血管导致的心肌缺血病人CPET可能是一个有价值的诊断工具。

临床试验结果[4-5]提示，冠心病病人与非冠心病病人在VO2peak、AT、峰氧脉搏(O2pulsepeak)指标上存在明显差异，这3个指标可提高冠心病诊断的敏感度和特异性，对冠心病诊断有一定临床价值。对冠心病病人术前、术后行CPET试验显示[6-7]，经皮冠脉内血管介入治疗(PCI)术后病人VO2peak、AT、氧脉搏(O2pulse)、氧脉搏斜度(O2pulse slope)均较术前增加，病人整体状态得到改善。同样，冠脉血运重建治疗明显改善病人的心肺功能及运动能力[8]，这一点通过CPET试验得到证实。

2 CPET在心力衰竭中的应用

心力衰竭(心衰)是各种心血管疾病的终末阶段，近20年来的临床试验数据显示，CPET可对心脏功能做全面评价，从而更好地在诊疗、预后等方面起到指导作用。

2.1 收缩性心衰

2.1.1 心功能评价 运动能力降低是慢性心衰病人的主要症状，临床常用的心功能评价方案是纽约心脏病协会(NYHA)心功能分级，而NYHA分级主要依据对病人主观症状的判断，容易受到外在因素干扰，准确性欠佳。1987年Weber等[9]基于CPET提出Weber分级法，试图采用反映运动时心输出量指标VO2peak将心衰分为4级，但后续大量试验结果[10]提示：VO2peak影响因素较多，而VE/VCO2相比其他病生理指标与心衰更具关联性，可作为有效预测指标。随后Arena等[10]按VE/VCO2将心力衰竭分为4级：VE/VCO2≤29.9为Ⅰ级，其两年不良事件发生率<5%；VE/VCO2在30.0～35.9为Ⅱ级，其两年不良事件发生率约为15%；VE/VCO2在36.0～44.9为Ⅲ级，其两年不良事件发生率约为30%；VE/VCO2≥45.0为Ⅳ级，具有高风险，其两年不良事件发生率可至50%。虽然CPET试验可采用定量数据将心功能分类并进行评价[11]，结果精准，但由于运动试验存在一定风险性，需要一定花费，故在临床中也常用其他方式替代。

2.1.2 预后评估 CPET相关指标[12]在预测不良事件、估计疾病严重程度等方面作用受到关注，其中VO2peak和VE/VCO2作为目前临床研究较多的评估预后指标，认为是信服度较高的独立预测指标。Toste等[13]通过对157例慢性稳定性扩心病心衰病人行CPET试验，结果显示VE/VCO2和VO2peak合用对病人整体状态的评估更准确，可作为心脏移植参考指标。VO2peak对心衰病人预后的预测价值是值得肯定的[14]。但有证据显示[15]，VE/VCO2较VO2peak变化性较小，且不需要最大量运动，具有多变量分析的特点，有更高的预测准确性。随着对CPET研究不断深入，新指标的内涵不断被揭示，如摄氧通气效率指标(OUES)是近年来受到广泛关注的一项指标，与心肺运动试验呈正相关，该指标不依赖于最大运动强度而是根据VO2与VE(分钟通气量)的对数曲线拟合方法建立回归方程计算而得。研究证实[16]，心衰病人常伴有OUES值明显降低，且下降程度与疾病严重程度有一定相关性。

2.2 舒张性心衰 目前临床大量研究均为收缩性心衰，近年关于舒张性心衰的研究增加，CPET的作用也是肯定的。对心衰病人来说，有氧运动能力有一定程度的降低[17]。有研究[18]显示，反映有氧运动能力的摄氧通气效率(OUES)在收缩性心衰和舒张性心衰病人较健康人均明显降低，反映通气效率指标VE/VCO2[19]在舒张性心衰病人较收缩性心衰病人有一定程度的降低，但是临床研究尚较少，结论仍需进一步验证。

3 CPET在肥厚性心肌病中的应用

肥厚性心肌病(HCM)病人具有一定的猝死风险，CPET试验的相关指标，运动时通气分析(ventilatory expired gas anlaysis)对HCM的诊断和预后评估都有指导作用。尽管2002年ACC/AHA运动试验指南[20]认为HCM是运动试验的相对禁忌证，但许多研究者在后续试验中仍强调这项技术的安全性[21]。有研究表明[22]，VO2peak不仅在大多数无症状或症状较轻的HCM病人中提示异常，还能用于区别运动员生理原因导致的左室肥大和HCM所致心肌肥大。通气效率指标，VE/VCO2和有氧能力指标在估计肥厚型心肌病预后方面发挥一定作用[23]。近期一项前瞻性研究[25]指出，VO2peak与预后密切相关，若HCM病人VO2peak<60%，其4年存活率及严重事件发生率仅为59%，该结论尚需更多试验考证。

4 CPET在心脏瓣膜病中的应用

有氧运动依赖于心脏瓣膜的正常工作，若心脏瓣膜功能异常必然会对心肺功能产生影响。心脏瓣膜病(VHD)主要会造成逆行的肺动脉压力增高(PH)和影响心输出量(CO)，而CPET检查可能在VHD中发挥作用，尤其是肺血流动力学变化、心脏有氧运动能力方面。肺动脉高压多由右室瓣膜病导致[26]；Ross等[27]通过对肺动脉高压病人进行心肺运动试验的实验研究文献整理，发现VO2peak降低与VE/VCO2升高程度和肺动脉高压严重程度相关，有助于疾病诊断。二尖瓣病变与CPET关系在临床中关注，Banderal等[28]将心衰病人按照静息和运动状态下反流程度大小进行分组，结果提示静息状态出现明显反流的病人VO2peak水平与运动诱导出现反流和无反流病人相比明显降低，VE/VCO2受损严重；De Meester等[29]最近试验报告显示，轻度到中度肺动脉狭窄病人与正常人相比，VO2peak明显降低而VE/VCO2明显升高；Chowdhury等[30]利用CPET评价肺动脉瓣置换前后变化，手术后6个月VE/VCO2明显降低，VO2peak明显无变化。近期研究证据均显示，肺通气功能尤其是VE/VCO2，在VHD病人存在明显变化，可用于判断疾病严重性、预后、手术评价等方面。

5 CPET在心脏康复中应用

心脏康复治疗在许多欧美国家中推广普及，2013年ACC/AHA发布指南[31]提出：运动锻炼可安全有效地改善慢性心力衰竭病人心功能状态(Ⅰ级推荐，A级证据)，心脏康复可改善慢性心衰病人的运动能力、运动时间和生活质量，降低死亡率(Ⅱa级推荐，B级证据)。2011年ACCF/AHA/SCAI的PCI指南[32]将心脏康复作为Ⅰa级推荐。CPET试验在心脏康复治疗中发挥重要作用[33-34]，认为是最有意义的无创性试验，可用于制定运动处方指导康复与评价康复训练效果。有氧运动强度参考范围是运动处方制定的重要内容，与病人运动效果及安全性密切相关，临床上使用参考指标：心率及最大心率、AT值、Borg scale自感劳累分级评分等。近年来关于AT研究显示，主要用于测定病人从有氧运动到无氧运动的转折点，不需要达到最大负荷量，无乳酸持续升高从而不发生代谢性酸中毒，不易发生通气功能亢进和气短。血液中儿茶酚胺增加量少，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[35]。冠心病术后进行心脏康复训练的多项研究显示[36-37]，术后尽早进行心脏康复可改善病人生活质量，提高运动耐力，降低死亡率，其VO2max、VO2AT都有一定程度的提升，且较传统ECG改变更明显。关于心衰病人心脏康复的临床证据显示[38]，以运动训练为基础的心脏康复可显著改善心衰病人的整体状态，VE/VCO2、VO2peak、AT等指标较康复训练前有明显改善。

6 小 结

CPET作为一种客观定量测定相关指标的无创运动试验，可全面、整体地反映心肺功能，已通过临床试验证实其价值。本文整理CPET在心血管领域的应用，其中VO2max、VO2peak、AT、VE/VCO2等指标在疾病的诊断、病情的评估、预后的判断、心脏的康复等方面发挥作用。随着研究不断深入，更多新指标意义也不断被挖掘，如OUES等指标显示与疾病预后关系密切，有待于临床试验证实，随着更进一步研究，CPET试验在心血管领域会有更广阔的应用前景。

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(本文编辑薛妮)

国家中医临床研究基地业务建设科研专项(No.JDZX2015001，JDZX2015003)；教育部创新团队发展计划(No.IRT1276)

1.天津中医药大学(天津 300193)；2.天津中医药大学第一附属医院

毛静远，E-mail：jymao@126.com

R541 R256.2

A

10.3969/j.issn.1672-1349.2017.02.015

1672-1349(2017)02-0176-04

2016-09-25)

引用信息：于潇涵，毕颖斐，毛静远，等.心肺运动试验在心血管疾病中应用的研究进展[J].中西医结合心脑血管病杂志，2017，15(2)：176-179.