心肺运动试验相关指标在心脏康复中的应用

毋领娟 郑海军

(焦作市人民医院 心内科 河南 焦作 454000)

心肺运动试验相关指标在心脏康复中的应用

毋领娟1郑海军2

(焦作市人民医院 心内科 河南 焦作 454000)

心肺运动试验(CPET)作为一种无创检测手段，可广泛应用于心血管疾病的临床诊断、病情评估、疗效评估及预后转归预测等。本文从心脏康复的概念和意义、心脏康复的适用范围、康复运动的生理学基础以及CPET常用检测指标及其在心肺疾病中的应用、运动处方制定等方面进行分析探讨。

心肺运动试验；心脏康复；运动处方

心肺运动试验(cardiopulmonary exercise testing，CPET)是一种综合评价心肺功能和运动耐力的无创检测手段，是在一定的递增运动负荷下实时记录呼吸系统、循环系统、代谢系统、神经体液等多系统的功能活动，在生理学整体整合理论的基础上，对受试者的心肺功能进行联合测定和综合评估[1]。该项试验可根据其试验过程中所获得的各项参数，来更加全面、精确地评估病情的程度和预后，为临床医师制定个体化运动处方提供重要参考依据，指导患者安全的日常生活活动范围以及评价运动康复的疗效等，故在心血管疾病的康复治疗中具有重要意义。

1 心脏康复的概念和意义

心脏康复起源于上世纪40年代后期对急性心肌梗死患者延长卧床效果的质疑，长期卧床会导致运动耐力下降、血栓栓塞风险、肺活量下降、体位性低血压、全身功能衰退等不良后果，而适量的运动可改善机体的退废状态，增加机体的氧利用，提高患者运动耐量，促进机体的新陈代谢等，心脏康复目前已被认为是心脏病患者能够得到全面、持续治疗的重要组成部分[2]。其内容包括功能评估、循证用药、运动训练、双心健康、合理饮食、生活习惯的改善、定期随访和健康教育等[3]。其目的是缓解症状、改善心功能、减少疾病对患者身心产生的不利影响，帮助患者尽早回归社会，改善疾病预后，提高患者心肺功能状态及生活质量，降低心血管疾病死亡率和再住院率。

2 适于心脏康复的疾病种类

①冠心病，没有合并症的急性心肌梗死的恢复期，有合并症的急性心肌梗死的稳定期，冠脉血运重建术后(PCI或CABG术后)，慢性稳定型心绞痛；②风湿性、先天性、瓣膜性等类型的心脏病，术后恢复良好者，或病变过于复杂，不能手术者，需长期抗凝治疗；③心肌病；④慢性心力衰竭；⑤已控制的，无血流动力学障碍的心律失常；⑥其他心血管相关疾病，如高血压病、代谢综合征、心脏神经官能症、糖尿病及肥胖患者等[4]。

3 康复运动的生理学基础

运动处方是心脏康复五大处方之核心，其获益机制有以下几个方面：①改善血管内皮功能；②促进抗炎；③延缓动脉硬化；④减少心肌重塑；⑤降低血栓栓塞风险；⑥改善心肌缺血，降低猝死风险。运动生理学的理论基础是心、肺与骨骼肌3个部分的协调互动，三者缺一不可[5]。机体运动时的生理学反应主要表现在机体组织的耗氧量增加，而机体摄氧量的增加是通过心输出量和肺通气量的增加来实现的。运动时机体代谢增快，循环及呼吸系统都将发生一系列变化以适应机体代谢增加的需要：心血管系统通过增加每博输出量和心率使心输出量增加，呼吸系统则通过增加潮气量和呼吸频率使肺通气量增加。因此，心与肺在心血管疾病的康复中同等重要，密不可分。

4 CPET的主要测定指标及其生理学和临床意义

4.1 最大摄氧量(VO2max) 摄氧量(VO2)是评价机体有氧工作能力的重要指标之一，反映了机体摄入、运输和利用氧的能力。VO2max是指人体在极量运动时的最大氧耗能力，也代表人体供氧能力的极限水平。当运动负荷增加，而VO2不再增加时则形成平台期。它主要反映机体最大有氧代谢能力，反映心、肺转运O2和CO2的能力，肌肉对O2的吸收、利用能力。一般最大摄氧量的正常范围应大于预计值(VO2max pred)的84%[1]。在临床实践中，最大摄氧量可用于评估患者的运动耐量、对患者运动心功能进行定量分级，亦可用于预测心肺疾病的预后。

4.2 无氧阈(AT) 无氧阈是指在递增负荷运动中人体的供能由有氧代谢供能而转入由有氧代谢和无氧代谢共同供能的临界点或转折点。临床上常用3种方法来确定：①V-slope法，当出现无氧代谢乳酸过量产生时，相对于VO2而言，VCO2增加加速，在VCO2与VO2对应曲线上做45°斜线，在两者关系曲线上当线性部分的斜率>45°角时的拐点处即是，该方法在临床中最常用；②血乳酸法，运动中持续监测受试者桡动脉血的血气，出现乳酸显著升高时即是，但因其为有创操作，临床应用较少；③通气当量法，VE/VO2开始增加而VE/VCO2未相应增加时即是[6]。临床上常根据无氧阈时对应的心率、摄氧量及METs值制定个体化运动处方。

4.3 氧脉搏(VO2/HR) VO2/HR代表每博摄氧量时每分摄氧量与同步测定的心率之比，取决于心脏每搏输出的血量所摄取的氧量及周围组织所提取的氧量，是心血管效率的有效指标，亦反映心脏每博输氧能力。

4.4 二氧化碳通气当量(VE/VCO2) VE/VCO2表示每排出1 L CO2所需要的通气量，反映通气效率，反映通气/血流是否匹配。VE/VCO2斜率越大，表明通气效率越低。阻塞性、限制性、弥散性等多种类型的肺疾病、肺血管病及心力衰竭患者通气血流比通常失调，一般其值越高表明病情越重。该项指标在预测心衰患者预后，评估外科手术风险及预后等方面均有重要临床指导意义。

4.5 代谢当量(METs) 代谢当量以安静、坐位时的能量消耗为基础，1 MET=VO23.5 ml/(kg·min)，为各种活动时相对能量代谢水平的常用指标，可为各种心血管疾病的危险分层提供参考依据，可为心脏康复运动处方制定中运动方式的选择及运动强度的设定提供客观依据。

4.6 运动血压(BP) 在运动时，通常随着运动量的增加，人体收缩压会逐渐升高，而舒张压增加不明显，VO2每增加3.5 ml/(kg·min)，血压上升10 mm Hg左右[5]，若血压随着运动负荷的增加不升高反而出现下降现象，通常提示可能存在严重的心功能障碍。

4.7 运动心率(HR) 运动时心率随运动负荷的增加而增加，通常VO2每增加3.5 ml/(kg·min)，心率相应增加10次/min[5]。许多心血管病患者的心率受β受体阻滞剂的影响，因此不应将预测的最大心率作为运动的最终目标，当MaxHR达预测值的85%时，可考虑停止试验。

4.8 运动心电图(ECG) 通常运动可引起心率增快，舒张期缩短，冠脉灌注减少，因而运动较休息时更能检出冠脉疾病。运动中心电图若出现ST压低或T波改变，常提示有心肌缺血可能。运动中亦可见早搏或其他类型心律失常，为疾病鉴别诊断提供参考依据。此外，CPET相关参数如气体交换分析的相关变量的加入，使评估心肌缺血的敏感度、特异度均有提高。CPET在检测冠脉微血管病变方面亦具有一定优势。

5 CPET指导心肺疾病的康复

随着我国康复医学的日益发展，运动康复训练已经成为多种慢性疾病在稳定期的重要治疗手段，它可提高患者的运动耐量，改善症状，提高患者生活质量。CPET在运动康复中起着无可取代的作用，可用于运动风险评估、运动处方制定、运动康复效果评价等[7-8]。以往多通常以目标心率法为依据来制定运动方案，但心率常会受到β受体阻滞剂等药物的影响，因而以目标心率法为标准制定的运动处方存在很大的局限性及弊端。目前较为客观和理想的运动方案是运动达无氧阈水平，可在安全的前提下达到理想的康复运动效果，通过持续、安全、有效的运动康复训练以达到改善心肺功能的目的。康复医师可通过该试验准确测定出患者的无氧阈，区分患者运动受限的原因，进而为患者制定个体化的运动处方。

6 根据CPET相关指标制定运动处方

运动处方有4个基本要素：即运动的形式、强度、时间及频率。根据患者CPET评估结果，制定相应的有氧运动处方。确定有氧运动强度的参照标准及方法是制定运动处方的关键，关系到患者运动的安全性和效果。常用的确定运动强度的方法包括：①心率储备法，靶心率=(最大心率-静息心率)×靶强度%+静息心率；②目标心率法，在静息心率基础上增加20～30次/min，该方法相对比较粗略。③自我感知劳累程度分级法，多采用RPE量表，通常以患者自我感觉稍微有点累为标准，可作为心率指导的很好补充；④AT法，其优势在于能准确测定患者从有氧代谢供能到由有氧代谢和无氧代谢共同供能的转折点，根据此转折点对应的相关参数设定相应的运动处方，通过该方法制定的运动强度比最大负荷时的运动强度低得多，可避免乳酸持续升高，从而避免代谢性酸中毒的发生，亦不易发生通气功能障碍，以AT值为标准的有氧运动是安全有效的。

CPET作为一种无创、客观、定量检测手段，能够同时检测心、肺等多系统功能及代谢情况，被越来越广泛地应用于临床实践中，可用于心血管疾病的诊断及心功能评价，指导心肺疾病患者运动处方的制定及康复训练，心肺疾病外科手术风险分层，疗效评价，指导预后，预防慢性病复发等，其结果客观可靠，且可重复性强，在心血管康复领域有较好的应用前景。

[1] 代薇,杨祖福.心肺运动试验与冠心病康复[J].中国康复理论与实践,2010,16(10):947-949.

[2] Braverman D L.Cardiac rehabilitation：a contemporary review[J].Am J Phys Med Rehabil,2011,90(7):599-611.

[3] 中华医学会心血管病学分会.冠心病康复与二级预防中国专家共识[J].中华心血管病杂志,2013,41(4):267-275.

[4] 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,2014,3(4):217-220.

[5] 胡大一.探索心肺肾一体化脏器康复的新模式[J].中华高血压杂志,2015,23(12):1101.

[6] 吴卫,彭莉,尹松.最大摄氧量、无氧阈在评价有氧能力方面的差异分析[J].西南师范大学学报,2009,34(5):215-218.

[7] 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:人文社会医学版,2013,34(3):28-31.

[8] Wasserman K,Hansen J,Sue D,et al.Princi-ples of exercise testing and interpretation[M].5th Edition. Philadelphia:Lippincott Williams&Wilkins,2011:194-234.

郑海军，E-mail：zhenghaijunxn1@136.com。

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10.3969/j.issn.1004-437X.2017.09.049

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