PCI术后患者心肺运动试验医学参考值的初步探索

郜 玲，王晋丽，赵成辉，李腾京，文冬凌，马 晶，石亚君

心肺运动试验是经皮冠状动脉介入治疗（PCI）术后患者进行心脏康复临床评估的重要检查手段。其中，心肺适能（CRF）相关参数对于PCI术后患者预后判断、指导日常生活、制定运动处方和评定运动疗效具有重要的意义［1］。大量研究证实，低水平的心肺适能（CRF）与心血管疾病的高风险、全因死亡率密切相关［2］。2013年，美国心脏协会（AHA）呼吁建 立 国 家 数 据 库，为CRF建 立 有 效 的 标 准 值［3］。2017年，AHA建议CRF应被视为临床生命体征，并指出将个人CRF与同龄人进行比较对于最佳风险评估至关重要，并将后续运动指南提供重要信息［4］。因此如何界定不同年龄度PCI术后患者准确的心肺运动试验医学参考值范围至关重要。本研究的目的为PCI术后的不同年龄阶段患者心肺功能提供标准值范围，并为进一步评估其预后价值提供初步资料。

1 对象与方法

1.1 对象 选取解放军总医院心血管内科2017年6月～2019年6月1 149例行PCI的冠心病患者，平均年龄（58.52±9.79）岁，男性920例（80.1），女性229例（19.9）。根据年龄分为≤40岁（37例），40岁～49岁（199例），50岁～59岁（408例），60岁～69岁（384例），70岁～79岁（107例），≥80岁（14例）6组，入选患者基线资料见表1。

表1 不同年龄组行PCI的冠心病患者基线情况比较［±s，例（%）］

表1 不同年龄组行PCI的冠心病患者基线情况比较［±s，例（%）］

注：AMI.急性心肌梗死；OMI.陈旧性心肌梗死；UA.不稳定性心绞痛；CCS.慢性冠脉综合征

项目 ≤40岁（n=37） 40岁～（n=199） 50岁～（n=408） 60岁～（n=384） 70岁～（n=107）性别（男） 37（100） 182（91.5） 338（82.8） 275（71.6） 78（72.9）身高（cm） 173.34±6.16 170.78±6.32 169.73±6.72 167.24±7.85 165.92±7.96体重（kg） 83.82±12.54 79.73±11.32 78.74±14.72 71.61±10.61 69.56±11.17腰围（cm） 98±8.61 95.8±7.93 97.67±6.16 94.11±7.54 94.76±7.54 80岁～（n=14） P值10（71.4） 0.000 164.64±8.66 0.000 69.68±9.84 0.000 97.85±6.32 0.626臀围（cm） 104.71±6.62 102±6.57 101.52±6.62 100.51±6.53 100.93±7.77 99.62±8.25 0.003高血压 15（40.5） 110（55.3） 247（60.5） 230（59.9） 61（57） 11（78.6） 0.102糖尿病 5（13.5） 46（23.1） 134（32.8） 108（28.1） 39（36.4） 7（50） 0.006高血脂 18（48.6） 100（50.3） 230（56.4） 195（50.8） 51（47.7） 7（50） 0.473吸烟 23（62.2） 130（65.3） 244（59.8） 176（45.8） 37（34.6） 2（14.3） 0.000饮酒 23（62.2） 96（48.2） 195（47.8） 132（34.4） 28（26.2） 3（21.4） 0.000诊断 0.000 AMI 10（27） 39（19.6） 45（11） 26（6.8） 9（8.4） 1（7.1）OMI 10（27） 31（15.6） 49（12） 55（14.3） 19（17.8） 3（21.4）UA 7（18.9） 44（22.1） 140（34.3） 153（39.8） 34（31.8） 4（28.6）CCS 4（10.8） 73（36.7） 152（37.3） 136（35.4） 41（38.3） 5（35.7）OMI+UA 6（16.2） 12（6.03） 22（5.39） 14（3.64） 4（3.73） 1（7.14）支架数 0.647 1个 27（73） 107（53.8） 232（56.9） 196（51.2） 61（57） 5（35.7）2个 5（13.5） 54（27.1） 107（26.2） 101（26.4） 27（25.2） 5（35.7）3个及以上 5（13.5） 38（19.1） 69（16.9） 87（22.7） 19（17.8） 4（28.8）

排除标准：合并心房颤动、预激综合征、束支传导阻滞、电解质紊乱、应用影响心肌复极药物及佩戴起博器患者，由于精神原因及共济失调不能进行心肺运动试验者。

1.2 方法 （1）心肺运动实验：采用瑞士席勒公司生产的CS-200运动心肺功能测试系统。运动前测试静息肺功能测试，然后进行踏车运动，运动采用Ramp方案，根据患者年龄、性别及运动习惯日常活动能力选择适合的功率负荷，以60 r/min速率蹬车，使受试者尽量在6～10 min内达到症状限制性最大极限运动，终止运动指标包括：①达到次级量目标心率；②出现典型心绞痛或符合阳性标准的ST段缺血性改变；③运动过程中收缩压＞230 mmHg或舒张压＞115 mmHg，或运动血压下降＞10 mmHg，或出现严重心律失常。④运动过程中出现严重末梢循环灌注不足，如发绀、喘息、面色苍白、恶心等或神经系统症状；如运动失调、眩晕等。⑤受试者主观感觉精疲力竭，无法维持设定的踏车速度［1］。

（2）观察指标：试验中同步测定记录每一次呼吸时的气体交换指标、心率、血压、心电图和血氧饱和度等。运动试验结束后计算出心肺运动试验中各项肺通气和气体交换指标如无氧域、峰值氧摄取量、二氧化碳通气当量（VE/VCO2）、峰值氧脉搏等。此外，记录患者最大运动负荷下自我感知运动强度评分（Borg评分）。

1.3 统计学处理 所有数据采用SPSS 19.0软件包进行统计分析。对统计资料进行正态性检验。计量资料采用（±s）表示，采用方差分析，分类计数资料采用（%）表示，比较采用χ2检验。以P＜0.05差异有统计学意义。

2 结果

本研究中，因胸闷终止运动11例，呼吸困难54例，疲劳不能坚持758例，腿部不适145例，心律失常4例，收缩压下降1例，未出现不良并发症。

2.1 不同年龄组心肺运动试验循环及能量参数比较 心肺运动试验检查中，6组静息血压、峰值心率、运动时间、运动耐量及运动中最大血压比较，差异有统计学意义（P＜0.05，表2）。

表2 不同年龄组行PCI的冠心病患者心肺运动试验循环及能量参数比较（±s）

表2 不同年龄组行PCI的冠心病患者心肺运动试验循环及能量参数比较（±s）

项目 ＜40岁（n=37）静息心率（bpm） 80.23±8.95静息收缩压（mmHg） 118.86±14.407静息舒张压（mmHg） 80.36±12.14峰值心率（bpm） 137.51±20.38运动时间（min∶s） 7∶32±1∶15运动耐量（METs） 6.07±1.24最大收缩压（mmHg） 168.63±28.19最大舒张压（mmHg） 94.37±20.29 Borg评分 16.80±1.42 40岁～（n=199）72.68±10.43 120.34±15.42 78.44±10.59 131.54±18.12 7∶41±1∶33 5.34±1.14 174.38±27.15 92.16±18.21 16.07±1.43 50岁～（n=408） 60岁～（n=384） 70岁～（n=107） 80岁～（n=14） P值71.84±10.83 72.28±11.59 71.50±11.28 75.57±13.38 0.166 123.63±15.01 129.68±16.91 130.39±16.46 132.67±15.88 0.000 77.61±10.36 75.05±10.89 70.32±10.78 72.25±11.39 0.000 125.46±17.87 121.28±16.76 112.40±17.13 105.64±16.17 0.000 7∶32±1∶37 7∶14±1∶39 6∶39±1∶52 4∶43±1∶51 0.000 4.92±1.19 4.25±1.02 3.22±0.73 3.22±0.73 0.000 177.08±28.60 178.19±26.99 169.32±26.79 175±22.05 0.031 90.75±15.05 84.96±17.20 77.14±13.94 80.69±12.43 0.000 16.02±1.43 16.05±1.29 15.94±1.27 15.88±1.36 0.085

2.2不同年龄组心肺运动试验肺通气和气体交换参数比较 在静息肺功能测试参数中，不同年龄组比较，最大肺活量（VCmax）、第1秒用力呼气量（FEV1）及每分钟最大通气量（MVV），差异有统计学意义（P＜0.01）。心肺运动试验参数中，不同年龄组比较，峰值功率（Wmax）、峰值摄氧量（VO2max）、峰值公斤摄氧量（VO2max/kg）、无氧阈时公斤摄氧量（VO2AT/kg）、峰值氧脉（O2pulse）、峰值呼吸交换率（RERmax）、最 大 通 气 量 （VEmax）、心 率 储 备（HRR）、呼吸储备（BR）及二氧化碳通气当量（VE/VCO2），差异有统计学意义（P＜0.01），见表3。

表3 不同年龄组行PCI的冠心病患者心肺运动试验肺通气和气体交换参数比较（±s）

表3 不同年龄组行PCI的冠心病患者心肺运动试验肺通气和气体交换参数比较（±s）

项目 ＜40岁（n=37）最大肺活量（L） 4.13±0.63第1秒用力呼气量（L） 3.39±0.51每分钟最大通气量（L） 135.27±24.29峰值功率（w） 143.08±28.24峰值摄氧量（L/min） 1.76±0.39峰值公斤摄氧量（ml/min/kg） 19.83±4.35无氧阈时公斤摄氧量（ml/min/kg） 14.61±3.41峰值氧脉（L/min/bpm） 13.24±4.52峰值呼吸交换率 1.16±0.10最大通气量（L/min） 53.82±11.60心率储备（bpm） 44.28±17.56呼吸储备（L/min） 60.03±9.18二氧化碳通气当量 25.08±2.69 40岁～（n=199）3.73±0.69 2.93±0.61 117.47±23.99 121.39±27.06 1.57±0.37 18.68±3.98 14.68±3.34 12.02±2.67 1.14±0.09 48.65±11.89 43.27±16.98 58.09±10.93 26.30±3.43 50岁～（n=408） 60岁～（n=384） 70岁～（n=107） 80岁～（n=14） P值3.41±0.69 2.92±0.77 2.69±0.77 2.24±0.66 0.000 2.53±0.64 2.10±0.69 1.84±0.65 1.59±0.41 0.000 102.87±23.99 85.72±26.41 71.02±21.01 59.54±18.45 0.000 109.18±27.70 93.04±28.10 75.67±22.95 51.14±11.57 0.000 1.42±0.38 1.24±0.35 1.04±0.31 0.79±0.20 0.000 17.23±4.18 14.86±3.57 11.26±2.57 18.03±4.39 0.000 14.19±3.35 13.89±3.95 12.52±3.39 9.59±2.44 0.000 11.52±3.67 10.24±2.78 9.35±2.90 7.66±2.26 0.000 1.12±0.09 1.10±0.10 1.07±0.10 1.07±0.08 0.000 45.56±11.96 40.19±11.73 35.33±10.37 28.81±6.94 0.000 39.30±17.60 34.18±16.57 34.06±17.03 30.07±16.94 0.000 54..13±14.17 50.83±14.41 47.14±19.91 48±14.35 0.000 27.53±3.59 28.58±3.89 30.65±4.82 32.64±4.48 0.000

2.3 峰值运动时年龄与心肺运动试验核心参数的关系 年龄与心肺运动试验参数的关系采用双变量相关分析，并列出线性回归方程。PCI术后患者心肺运动试验核心指标方程是以年龄、身高、体重、性别（其中定义为：“男=1，女=0”）、腰围、臀围作为自变量，采用单变量线性回归分析计算其与测量指标的相关性，将P＜0.01的自变量纳入多元线性回归分析，P＞0.05则剔除该变量，采用逐步法建立预计值公式。

表4 PCI术后患者心肺运动试验核心指标方程

3 讨论

心肺运动试验贯穿心脏康复计划始终，是心脏康复计划中后不可或缺的评估技术，但对于心肺运动试验参数标准值，国内鲜有报道，而国外文献亦大多遴选正常人进行统计，且人种、地区的不同，亦会造成参考值的差异［5-8］。此外，尽管心血管疾病在中老年人群中非常普遍，但在心肺适能标准值的研究中，心血管疾病患者通常被排除在外［9-10］。本研究探讨了PCI术后不同年龄阶段的心肺运动试验参数指标，希冀给予PCI术后这一特定人群给予相关的心肺运动试验参考值范围。

随着年龄的增加，身体会发生一系列的解剖和生理的变化。研究显示，从40岁开始，胸椎逐渐变硬，胸壁顺应性下降，肺功能下降。而随着年龄的增加，合并慢性呼吸系统疾病的人群增多，亦是影响肺功能的重要因素。本研究显示，随着年龄的增加，最大肺活量从≤40岁组开始逐渐减少。第1秒用力呼气量、最大通气量亦受年龄影响。运动能力随着年龄的增长亦出现下降的趋势，绝大程度上可归因于心脏储备的减少，但机制尚不确定。本研究中，在达到次极量运动量的情况下，随着年龄的增加，运动时间缩短、运动耐量减少。

心肺运动试验中，通常用运动中峰值耗氧量表示运动能力，其不仅是确定理想运动强度的重要参数，亦是心脏病患者最可靠和最有力的预后指标。正常人运动中的峰值氧耗量随年龄、性别、躯体大小、体重、日常活动水平及运动种类的不同而不同，且易受受试者主观努力程度的影响。本研究中，78%的患者测试中达到了RER1.05，Borg评分平均达到16分左右，纳入的PCI术后患者均未进行相关的运动康复锻炼，数据可靠性增强。随着年龄的增加，峰值氧耗也逐渐减少。与国外相关文献比较，国外人群峰值氧耗值普遍高于国人，考虑与人种、地区及受试人群的不同所致［5-8］。与国内PCI术后人群相比，峰值氧耗值与本研究基本相当［11］。随着年龄的增加，身体活动能力逐渐下降，而下降的核心是最大氧利用率（VO2max）的降低。其主要与肌肉供氧减少，尤其是心排血量减少，或是心排血量分布不均有关，此外，骨骼肌氧化能力下降，线粒体功能障碍也在VO2降低中起关键作用［12］。

VE/VCO2斜率反映了肺通气、肺灌注和心输出量之间的相互作用，与峰值VO2一样，是心脏疾病病死率和住院率的独立预后指标［13］。峰值VO2取决于受试者的努力程度，而VE/VCO2斜率在次最大努力程度期间保持其预测值［14］。心脏病患者的VE/VCO2指数升高表明通气效率低下。国外学者研究发现，年龄每增加10岁，VE/VCO2大约增加1.0。本研究选取的为冠心病患者，亦符合此规律。VE/VCO2斜率在特定人群中的应用仍需要更多的研究。

年龄与核心参考值的相关分析显示，年龄与峰值VO2、VE/VCO2斜率相关性较好，因此应根据患者不同年龄段特点来进行适宜的运动试验，从而在获得准确数据的同时，保证运动试验的安全性。年龄与心率储备、呼吸储备等参数相关性较差，考虑与影响心率药物的使用、配合意愿不佳及合并其他肺、内分泌、骨科疾病等有关。

综上，对于PCI术后的患者，随着年龄的增加，运动能力亦出现下降的趋势，运动时间缩短，峰值氧耗降低，VE/VCO2增加。不同年龄段心肺运动试验具有其自身的特点。本研究中，未出现1例不良并发症。因此，只要运动监测人员熟悉掌握临床适应证，以及不良事件的体征、症状和临床反应，即可将心肺运动试验的风险降至最低。

心肺运动试验作为一种客观定量测定相关指标的无创检查，可为心血管疾病患者提供更多有价值的诊断和预后信息，正确掌握各年龄段的医学参考值有其重要的意义。本研究首次提出PCI术后患者心肺运动试验参考值应用方程，为心肺运动试验检查的精准进行提供了可靠依据。但为单中心研究，有其局限性，后续仍需要大规模多中心研究提供更为详实的数据。