新理论CPET 指导个体化精准运动整体方案有效改善“虚弱症”的整体功能状态*

李慧敏，孙兴国，台文琦，宋 雅,3，郝 璐,3，张 也，刘 方，王继楠,3，周晴晴,3， 徐丹丹，徐 凡，石 超

（1. 国家心血管病中心 中国医学科学院阜外医院 心血管疾病国家重点实验室 国家心血管疾病临床医学研究中心，北京协和医学院，北京 100037；2. 赣州市人民医院，江西 赣州 341000；3. 重庆医科大学附属康复医院，重庆 400000；4. 湖北省中医院，湖北省中医药研究院,武汉 430000）

现代快节奏高压力生活环境下，越来越多上班族忙于工作，久坐久站，熬夜，生活饮食无规律，生活压力大[1-4]，平时疏于锻炼，身体处于亚健康状态。各种现代医学定义为基本上无法治愈的慢病呈现爆发性递增趋势，猝死事件的发生率也越来越高[5]。而一些名人的猝死事件虽然受到公共媒体的热议，给世人敲响警钟[6]。但是多数都是聚焦在自动体外除颤器（automated external defibrillator，AED）配置以及急救复苏培训缺乏等方面；而实际上通过提高人体功能状态和整体健康程度才是有效维持健康、减少慢病发生和避免猝死的治本之策却鲜见报告。

人是不可分割的功能有机整体，时时刻刻与环境进行着交换与联系，又随时连续、动态地进行功能调控[7]。整体整合生理学认为生命活动以呼吸为表征，以血液循环为基础，以组织细胞代谢为前提，以细胞线粒体内能量物质代谢为各种生命活动提供能量供应为代谢之核心。呼吸循环代谢主轴在神经体液系统调控下，在消化吸收、泌尿排泄、皮肤等所有系统配合协助之下，通过与外环境不断进行物质交换共同完成整体功能活动状态并使之趋向于平衡[8]。

心肺运动试验( cardiopulmonary exercise testing，CPET)能连续动态记录病人静息- 运动- 恢复过程中以氧代谢为核心的气体交换、全导联心电图、血压、氧饱和度等指标，反映人体整体的功能活动， CPET在临床中可为人体整体功能状态评价、健康管理、疾病诊断、病情评估、运动康复、治疗效果评估和预后转归预测等方面提供科学的客观定量依据。

整体整合生理学医学新理论体系[7-10]正是以CPET 为核心评估并制定个体化定量运动方案，并倡导健康合理的生活方式，放松心情[2-4]、合理安排作息、保持足够的睡眠。禁烟限酒，提倡均衡饮食，多种食物合理搭配，少食多餐，控制热量摄入，避免暴饮暴食。通过全方位管理，提高人体整体功能状态，减少和扭转亚健康状态[7]。

1 对象与方法

1.1 病史

李xx，女，31 岁，心内科医生。自幼心率偏快（白天随机心率90～100 bpm），既往动态心电图提示平均心率94 bpm。自觉手脚冰凉，时常充分休息及保暖后也无好转，秋冬季为甚。既往体健。

1.2 CPET 规范化操作

规范操作：在医生监护下，用心肺运动试验系统（意大利COSMED 公司PFT Ergo V10.0a）行标准递增功率的症状限制性踏车运动试验，过程包括3 min 静息，3 min 无负荷、60 r/min 速度踏车热身，继之速度不变、以30 W/min 递增负荷功率直至最大运动耐力，继之进入恢复期观察10 min，再次给与130%峰值负荷功率验证是否为极限运动。全程监测记录12 导联心电图和袖带血压计；分钟通气量，摄氧量，二氧化碳排出量和其他运动指标都通过Breath-by-Breath 法计算得出，逐秒（s-by-s）切割，每隔10 s 取平均值。通过计算峰值运动时最大连续30 s 的平均摄氧量得出峰值摄氧量（Peak V.O2）。通过V-slope 法计算得出无氧阈（anaerobic threshold, AT）值[11]。

1.3 精准血压测定

精准血压计：采用袖带气囊下游的血流波动(脉搏波)结合柯氏音判断血压，将脉搏跳动的非连续事件转变为连续测量，极大地避免了由于柯氏音和血流不同步及脉搏跳动的不连续性造成的测量误差，实现血压的无创精密测量[11-13]。静息状态下，用精准血压计测量血压（图3）。

1.4 连续逐搏血压测定

血压在每个心动周期中都连续变化，连续逐搏血压能够连续监测患者的每搏收缩压、舒张压和每搏平均动脉压的变化[12-14]。傍晚18:00-19:00 开始佩戴连续逐搏血压、连续心电监测仪，测量其后1 d 内每次心搏产生血压及实时心率。

1.5 连续血糖测定

持续葡萄糖监测（continuous glucose monitoring，CGM）是一种新兴的血糖监测技术，以监测皮下组织间液葡萄糖水平来间接反映血糖水平，展现一段时间内连续、全面的血糖变化的信息和规律[15,16]。运动管控开始前3 d 开始佩戴优医糖连续血糖监测仪，佩戴期间每3 min 输出一次葡萄糖结果，连续监测时间为12 d，期间每天早餐前进行一次空腹指尖血糖校准。

1.6 制定个体化精准运动整体方案、运动强度滴定、根据连续功能指标监测制定个体化运动频次与临床实施

运动方式选择功率车踏车运动；根据CPET 测得AT 功率及峰值负荷功率，选择介于二者之间的高强度运动方案，运动时间每次30 min，外加5 min 热身运动和5 min 休整期，共计40 min；运动频率根据连续血糖、逐搏血压和心率、脉搏波暂定为每周5 d，每天2～3 次。运动治疗周期8 周。具体为80 W/min 滴定恒定功率自行车运动×30 min，每日2～3 次，每周5 d。配合调整生活方式，劳逸结合、睡眠管理、禁烟限酒、健康饮食等形成整体管理方案。

1.7 运动前后心电、桡动脉脉搏波、颈静脉脉搏波和心音测定

采用杭州高联医疗设备厂生产的左右心功能同步检测分析仪采集心电、心音、脉搏波。开机后，输入姓名、年龄、身高、体重等基础信息，平卧静息10 min 后，放置心电电极记录第二导联心电图；按“中医搭脉”方式找到桡动脉搏动最强处，将动脉传感器探头放置于此位置，用松紧带固定，根据桡动脉搏动的强弱、位置，调整松紧带的松紧程度和探头位置，必要时可转动传感器旋帽调整探头的伸出长度，直至桡动脉脉搏波基线平稳、波形稳定无失真；静脉传感器放置在锁骨头与胸锁乳突肌交界处的以颈内、颈外和锁骨下三支静脉为主汇合形成的球部，应注意避开颈部的动脉影响，压上大小适当的沙袋，保证波形基线的平稳，并调整探头的长度、位置和方向，以获得理想的波形；心音传感器放置在心前区心尖处附近，用细沙袋压住。准备就绪后同时采集连续50 s 的心电、桡动脉、颈静脉、心音波形[17,18]。

2 结果

2.1 症状变化

运动开始后3～5 d，患者诉腰腿部酸痛，考虑为高强度运动乳酸堆积所致，运动后适当拉伸，配合泡沫轴放松腿部肌肉，第7 日后腰腿部酸痛感消失，运动10 d 后，手脚冰凉明显好转，睡眠时手足温暖，8周运动结束时在已接近12 月的北京，也未再感觉肢端冰凉。

2.2 CPET 结果显示整体功能状态提升

2019-8-21 初次CPET 核心指标峰值摄氧量、AT和峰值心排量为（69～72）%pred、摄氧通气效率和二氧化碳排出通气效率基本正常（96～100）%pred；静息心率93 bpm（表1 中2019 年8 月21 日所示以及图1 左侧①④⑤）；运动过程中血压反应弱，心率升高为主（图1 左侧小图②）；运动中心率储备小（环形狭窄不饱满，如图1左侧小图⑧）； AT时摄氧量为0.686 L/min（图2 左侧）。8 周后复查CPET，核心指标峰值摄氧量、AT 和峰值心排量为90%～98%，较之前提高30%～36%；摄氧通气效率和二氧化碳排出通气效率各提高10%～37%；静息心率81 bpm（表1 中11 月28日所示以及图1 右侧①④⑤）；运动过程中血压、心率反应模式均正常（血压呈阶梯式上升，如图1 右侧小图②），心率储备增加（环形饱满，如图1 右侧小图⑧）；AT 为0.936 L/min，较前提高36%（图2 右侧）。

图1. CPET 新9 图

图2. CPETV-slope 法测无氧阈值

表1. CPET 核心指标的改变

2.3 精准血压测定结果与改变

2019-8-21 测得血压92/68 mmHg，脉率81 bpm。整体管控后复查CPET 结束休息30 min 后测得精准血压BP：111/89 mmHg，脉率为74 bpm；较整体管控前血压升高，心率降低（图3 右侧）。

图3. 精准血压

2.4 连续逐搏血压测定结果与改变

与管控前比较，管控后患者24 h 全程、睡眠期间、清醒期间、运动期间、运动后第1～6 h 的收缩压、舒张压、脉压差均显著升高（P＜0.01），24 h 全程、睡眠期间、清醒期间、运动期间、运动后第1～6 h 的心率显著下降（P＜0.01），24 h 全程、睡眠期间及运动后第3 小时的心率与收缩压乘积均显著上升（P＜0.01，表2，图4）。

表2. 连续逐搏血压和心电监测结果

图4. 连续逐搏血压和心电监测

2.5 连续血糖测定结果与改变

整体管控后两组血糖都有一定幅度的降低，组间对比结果表明，和第一组相比，后两组的血糖的改善幅度大，且第三组的血糖低于第二组。由此可见，第三次血糖监测的数值最低（表3，图5）。

表3. 连续血糖监测结果

图5. 连续血糖监测

2.6 个体化精准运动功率逐步增加

开始运动后中期（4 周）、末期（8 周）再次行CPET、连续逐搏血压、连续心电监测综合评估，期间运动方案有所调整，具体为第4 周增加功率至100 W/min×30 min,每日2～3 次,每周5 d；第8 周后再次调整增加至110 W/min×30 min,每天2～3 次。

2019-10-9 完成的80 W/min 恒定功率车运动，有效运动时长26 min 左右，休息次数3 次/30 min；运动期间测定血压波动在110～130/70～80 mmHg, 平均脉压差仅45 mmHg 左右。到2019-11-29 完成的100 W/min 恒定功率车运动，有效运动时长25 min 左右，休息次数2 次/30 min；运动期间测定血压波动在100～180/60～80 mmHg, 脉 压 差40～120 平 均60 mmHg左右，其中收缩压和脉压差均较前显著提高（P＜0.05）。第8 周时110 W 恒定功率车运动，有效运动时长20～25 min 左右，休息次数2～4 次/30 min；运动过程中血压波动在120～140/60～70 mmHg 左右，脉压差平均60～65 mmHg 左右（图6）。

图6. 功率车运动记录

2.7 运动前后脉搏波测定结果与改变

管控前，桡动脉脉搏波表现为主波较矮、重搏波不明显呈平台。管控近一个月后，YB 降低、YP1 升高、YPL 降低、YP2 降低，TP1 和TPL 增大、TE 减小，脉搏波主要改变为主波明显升高，而重搏波仍不明显；管控近两个月时，YP1 较上月有所降低，但仍比管控前高，YPL 较上月有所回升，但较管控前低，图形显示出现明显的重搏波（表4，图7）。

表4. 桡动脉脉搏波测定结果比较

图7. 管控前后心电、心音、动静脉脉搏波图

3 讨论

本案例“虚弱症”患者经过8 周强化管控，手脚冰凉症状消失，静息时心率偏快血压偏低症状明显改善，运动中血压反应模式正常，提示患者心肌收缩能力增强，心输出量提高。当心脏虚弱状态改善，更加有力地保障了全身各种需求的供应，使得全身各系统及心肺脑肝脾肾胃肠骨骼肌肉等脏器组织功能也相应增强，循环血量增加，肢体末端血供增加，同时血液循环运氧增多，肌肉细胞摄氧能力增加，运动耐量增加，整体功能状态显著提升。这也体现了整体整合生理学医学理论，人体局部器官组织细胞某些物质供需不平衡会导致整体功能状态代偿下降，不针对单个异常指标头痛医头，脚痛医脚，通过个体化定量运动结合饮食、睡眠等方面全面管理，可以顺势诱导人体功能状态自然转归[19]。

随着现代生活节奏加快，工作压力增大，饮食不规律，熬夜睡眠不足，缺乏运动已成人们生活的常态，由此导致的亚健康问题越来越受关注。2016 年世界卫生组织报告全球范围内亚健康人数超过60 亿人,占全球总人口的85%。早期识别、防治亚健康已成为人类医学的重大命题。而亚健康者大多以个人感受为主，处在亚健康状态的人体检多无阳性体征，各种常规实验室检查也多为阴性。如本案例“虚弱症”患者心电图、血压等常规体检结果均在正常范围内，仅有手脚冰凉症状。一般被认为无需进行特殊治疗或笼统建议适当加强锻炼。而CPET 作为临床唯一测定整体功能的检查，从细胞氧代谢的角度，抽丝剥茧去发现机体各组织器官是否处于平衡状态，可以为亚健康的早期识别提供客观科学的证据。亚健康作为一种疾病前状态，中西医治疗上没有特殊针对性，目前普遍认为重在预防，整体整合理论同样如此，重视人体整体协调，强调饮食睡眠精神心理等全方位管理[2-4,20,21]，但是创新地具体量化了运动，通过CPET 连续测定人体静息至运动全过程的氧代谢，找到适合个体的运动强度，通过运动前后连续心电、血压、血氧饱和度及连续血糖的动态变化决定运动频次，以保证运动的安全有效性[21]。

CPET 是在整体论指导下，综合评估受试者的性别、年龄、体重、静息肺功能、日常活动情况等整体功能状态，给予特定的负荷功率，让其在运动测力设备上达到症状限制性极限运动，在运动过程中严密监护受试者心电、血压、氧饱和度等循环指标，同时测定记录摄氧量、二氧化碳排出量等气体交换指标，以此反映循环、呼吸、代谢等多系统器官的功能状态。CPET 强调人体运动时心肺的相互作用，用外呼吸反映细胞呼吸，是心肺代谢功能客观定量的一体化联合整体功能测定方法。在心脏康复和慢病有效诊疗中，可根据CPET 结果制定个体化的以精准运动为核心的整体管理方案，经实践证明安全有效。我们选取无氧阈以上峰值功率以下的Δ50% 功率作为运动强度，在此基础上选择上下各10 W/min 的运动强度进行测试滴定，根据滴定结果选取最适合这个患者的安全、有效的运动强度[19]。

完整的个体化精准运动处方，除了运动强度，还包括运动频率的选择。我们采用连续血糖、连续逐搏血压、连续心电、心音、动静脉脉搏波监测，分析患者单次精准强度运动所造成的血压、心率及脉搏波波形改变和降糖效果所维持的时间，制定患者理论上一天的运动频次。

目前最新型的动态血糖测试记录仪可连续记录15 d，每11.25 s 采集1 次血糖数据，每3 min 记录1 次平均血糖浓度值，每天记录480 个血糖值，可以微创、连续记录局部血糖的动态变化，具有携带方便、安全、无痛的特点，且数据准确性较高。一般的连续动态24 h 血压监测是测定间断的血压数值，而连续逐搏血压监测可根据相关参数（动脉管壁的搏动、容积変化、脉搏波等）间接计算出每个心跳的血压数值并能够呈现出动脉血压的波形变化，在血压监测中体现出了较传统间断测量方法更为明显的优势。24 h 动态心电图是一种长时间连续记录并分析人体心脏在活动和安静状态下心电图的变化，主要包括ST 水平趋势图、心率变异、身体运动后的数据及各种心律失常的鉴别诊断。对心律失常及心肌缺血的定性、定量诊断，对阵发性晕厥、眩晕和心悸原因及性质的确定，对药物疗效的评定及起搏器的功能评定具有重要意义。连续动态睡眠呼吸监测有多种方法，一般通过鼻压力传感器感应气流压力的变化来记录鼻气流，使用伸缩式胸、腹带记录胸、腹式运动度，同时应用脉氧仪记录指端血氧饱和度，同时记录体位、心率、心电、鼾声指数等。根据记录情况计算患者的睡眠呼吸暂停低通气指数（apnea hypopnea index，AHI），即平均每小时睡眠中发生呼吸暂停加低通气的次数，评估患者睡眠时的呼吸情况[19]。

心脏周期性收缩和舒张向主动脉射血，导致主动脉内压力变化，脉管随之舒缩，产生有规律的波动，沿弹性血管向前传播形成脉搏波[22]。在桡动脉处获取的信息就是脉搏波在此处呈现的波形、节律、强度等多方面的综合反映[23,24]。脉搏波蕴含着丰富的时间和空间人体生理学和病理生理学的相关信息，是反映身体健康和功能状况的重要信号[25]。现代医学认为心脏周期性搏动，推动动脉血液从主动脉和大动脉传播到桡动脉的过程形成了桡动脉脉搏波。桡动脉脉搏波不仅受心脏跳动的影响，同时还受到流经的各级动脉中血液黏度、血管壁阻力、血管弹性、血液流速等生理因素的影响[26]。高血压、血脂异常、糖尿病、肥胖等慢性病作为心脑血管病的重要危险因素[27]，使得人体心血管系统发生异常，动脉系统发生变化，从而导致或加速脉搏波向异常方向发展，并反映在脉搏波的波形和幅值变化之中[25,26]。

综上所述，新理论体系指导CPET 制定个体化精准定量运动整体方案可以安全有效增强心肌收缩力，增加每搏输出量，提升血压，降低心率，降低血糖，提高整体功能状态。