池蕾娟 刘宏军 杨超君 闵晓娟
摘要:急性冠状动脉综合征(ACS)患者的死亡率仍呈逐年上升趋势,已成为我国重大的公共卫生问题。运动康复作为心脏病患者院外康复的重要组成部分,可在药物治疗的基础上进一步降低患者死亡率。既往研究已证明高强度间歇训练(HIIT)对心力衰竭、稳定性冠心病以及高血压等慢性心血管疾病的作用较步行、慢跑等中等强度持续性有氧训练(MICT)更加有效且高效,且具有较高的安全性。最新研究显示,HIIT还可较MICT更加显著地降低ACS患者的血小板反应、减轻心肌缺血再灌注损伤、增加患者运动依从性,且不增加血栓不良事件及恶性心律失常风险,有望成为ACS患者院外心脏康复策略中运动处方的重要内容。
关键词:心血管疾病;急性冠状动脉综合征;高强度间歇训练;中等强度持续性有氧训练;心脏康复
中图分类号: R493 文献标志码: A 文章编号:1000-503X(2023)01-0149-06
DOI:10.3881/j.issn.1000.503X.14527
Research Progress of High-intensity Interval Training in Cardiac Rehabilitation of Patients with Acute Coronary Syndrome
CHI Leijuan1,LIU Hongjun1,YANG Chaojun2,MIN Xiaojuan1
1Department of Cardiology,Yichang Hospital of Traditional Chinese Medicine,Clinical College of Traditional Chinese Medicine of China Three Gorges University,Yichang,Hubei 443000,China
2Department of Cardiology,Yichang Central Peoples Hospital,The First Clinical Medical College of China Three Gorges University,Yichang,Hubei 443000,China
Corresponding author:LIU Hongjun Tel:13972596607,E-mail:278964147@qq.com
ABSTRACT:Acute coronary syndrome (ACS),with increasing mortality year by year,has become a major public health problem in China.Exercise rehabilitation as an important part of the out-of-hospital rehabilitation for the patients with heart diseases can further reduce the mortality of patients on the basis of drug treatment.The available studies have proved that high-intensity interval training (HIIT) is more effective and efficient than moderate-intensity continuous training (MICT) such as walking and jogging on chronic cardiovascular diseases such as heart failure,stable coronary heart disease,and hypertension and has high security.According to the latest research,HIIT can reduce the platelet response,mitigate myocardial ischemia-reperfusion injury,and increase the exercise compliance of ACS patients more significantly than MICT.Moreover,it does not increase the risk of thrombotic adverse events or malignant arrhythmia.Therefore,HIIT is expected to become an important part of exercise prescription in out-of-hospital cardiac rehabilitation strategy for the patients with ACS.
Key words:cardiovascular disease;acute coronary syndrome;high-intensity interval training;moderate-intensity continuous training;cardiac rehabilitation
Acta Acad Med Sin,2023,45(1):149-154
心血管疾病是世界范围内居民死亡的首要原因,其中,急性冠状动脉综合征(acute coronary syndrome,ACS)患者的死亡率仍呈上升趋势,已成为我国重大的公共卫生问题[1]。心脏康复是延缓心血管疾病进展的有效方法,其中,运动康复是院外Ⅱ期康复的核心处方[2]。研究证明,在药物治疗的基础上,运动康复可进一步降低心血管病患者20%~26%的死亡率[3]。目前,步行和慢跑等中等强度持续性有氧训练(moderate intensity continuous training,MICT)一直是心血管病患者出院后的主要运动方式。既往研究发现,与MICT相比,高强度间歇训练(high-intensity interval training,HIIT)可更有效地提高心力衰竭(简称心衰)及高血压等慢性心血管病患者的运动能力、生活质量以及心肺功能等,且不增加血流动力学异常、急性心肌缺血或恶性心律失常的不良事件的發生[4-5]。越来越多的研究发现,与MICT相比,HIIT不仅可提高ACS患者峰值耗氧量(peak oxygen uptake,pVO2)及氧气吸收效率,还可进一步降低ACS患者的血小板反应性、减轻心肌缺血/再灌注损伤(myocardial ischemia/reperfusion injury,MI/RI)、增加患者运动依从性,且不增加血栓不良事件及恶性心律失常风险[5-8]。本文将对HIIT在ACS患者心脏康复中的作用及研究进展进行综述。
HIIT的概述
HIIT是在较短的时间内间歇地完成较高强度的有氧运动,在2组高强度训练之间穿插1组较低强度运动或休息用于体力恢复,是一种涉及呼吸、心血管和骨骼多系统的生理适应性锻炼[9]。最常见的HIIT模式为4次4 min高强度运动,穿插3次3 min间歇恢复期,亦有研究调整高强度运动时长以适应不同的患者类型[10]。HIIT与MICT的主要区别在于:(1)HIIT运动强度较大,运动强度为达到85%~95%最大心率或80%~90%的pVO2的极量运动,显著高于MICT(50%~85%最大心率),因此对心、肺功能及肌肉系统刺激更强;(2)HIIT持续时间较短,一般在30~60 min之间;(3)HIIT为间歇运动,以较低强度运动或完全休息形成几秒到几分钟的运动间歇期,以避免高强度刺激诱发不良事件发生[10-11]。因此,HIIT的主要特点为运动强度较大,运动时间相对较短且可通过运动间歇期以调整患者状态。
HIIT在心脏康复中的作用
运动康复是心脏康复的重要组成部分,已被证明可显著改善稳定性冠心病、心衰以及高血压等慢性心血管疾病的症状及患者预后[12]。一项对60万例老年住院冠心病(coronary artery disease,CAD)患者进行5年随访研究发现,与非心脏康复组相比,心脏康复组患者的5年死亡率可显著降低21%~34%,且效果与康复次数呈正相关[13]。
pVO2是临床用于监测患者心肺能力和运动耐力的主要指标,pVO2的下降被证明与心衰患者的2年死亡率上升显著相关,每降低1 ml/(kg·min)的pVO2将增加心衰患者27%的死亡风险[14-15]。Gomes Neto等[16]使用荟萃分析比较了HIIT与MICT对射血分数降低型心衰患者的影响发现,与MICT组相比,HIIT在持续3~24周的训练后显著提高了患者1.35 ml/(kg·min)的pVO2。此外,6 min步行试验(6 minute walking test,6MWT)是测试患者心肺能力的常用方式,与测量pVO2相比,6MWT不依赖检测仪器,且也具有较高的敏感性和特异性。Chrysohoou等[17]发现,与MICT组相比,HIIT组心衰患者经12周运动训练后不仅提高了31%的pVO2,还显著提高了13%的6MWT距离。总之,与传统的MICT运动康复策略相比,在相同时间内HIIT可更加显著地提高心血管病患者的运动能力和心功能。
HIIT对ACS患者心脏康复的作用
HIIT有助于ACS患者的心脏康复 Kim等[5]招募了32例冠状动脉支架植入术后3周的急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI )患者,在进行17 d的适应性训练后将其随机分为HIIT组和MICT组进行每周3次,共持续6周的运动康复。结果显示:为期6周的HIIT和MICT训练均较基线水平显著地提高患者pVO2,且HIIT组的pVO2变化率显著高于MICT组(22.16%比 8.48%)。此外,另一项研究表明,HIIT不仅可显著提高AMI患者术后康复的pVO2,还通过分析患者超声心动图结果发现HIIT可提高左心室心肌应变力,显著延缓左心室重塑,而MICT组却未观察到这一效果[6]。因此,以上研究提示HIIT不仅可较MICT更有效的提升患者心肺功能,还有助于延缓心肌梗死后心室重塑过程。然而,Trachsel等[18]发现,持续12周的HIIT和MICT均可较基线水平提高ACS患者pVO2值,但MICT组的提升幅度显著高于HIIT组。Trachsel等[18]结论与其他研究不一致的原因可能与样本量较小以及试验所使用的HIIT方案为低容量(low-volume,LV)-HIIT方案有关,而其他试验均使用常规HIIT方案,两种方案的主要差别在于常规HIIT的每组训练为持续4 min的极量运动结合4 min的休息,而LV-HIIT训练则为循环10~20次仅持续15~30 s的极量运动和15~30 s的休息,因此LV-HIIT较常规HIIT方案的运动强度有所降低,可能会降低患者的临床获益,但既往研究认为患者对LV-HIIT的耐受性较高且不良反应较少,可影响患者依从性[19]。Trachsel等[18]亦推荐患者使用LV-HIIT作为常规HIIT的适应性训练。总之,HIIT和MICT训练均可有效地促进ACS患者心脏康复,但HIIT是否可较MICT训练更高效地提高患者心肺功能仍需更大型的临床试验进一步探索。此外,是否将LV-HIIT和常规HIIT方案结合起来可更有效且更高效地提高患者运动能力及长期预后亦是值得深入研究的方向。
HIIT可降低ACS患者血小板反应性 ACS患者往往有较高的血栓负荷,92%的ST段抬高型心肌梗死患者(ST-segment elevation myocardial infarction,STEMI)冠状动脉造影显示梗阻冠状动脉内血栓形成,即使经过血栓抽吸、支架植入、药物溶栓以及冠状动脉旁路移植术等恢复梗阻冠状动脉心肌梗死溶栓治疗(thrombolysis in myocardial infarction,TIMI)3级血流,ACS患者发生心肌梗死、支架内血栓形成以及脑卒中等血栓不良事件的风险仍然较高[20]。因此,临床指南推荐,无论是ST段抬高型还是非ST段抬高型ACS患者均应在侵入性治疗早期应用抗血小板治疗,以降低体内血小板反应性和血栓相关不良事件发生[21]。Heber等[7]将正在接受双联抗血小板治疗的ACS患者随机分为MICT+HIIT组(每周2次MICT+2次HIIT)和MICT组(每周4次MICT),经12周训练后,两种训练方式均显著降低了ACS患者的血小板反应性,两组间比较发现,与MICT组相比,MICT+HIIT组患者经12周的训练后血小板反应性显著下降,尽管MICT+HIIT组患者血小板表面糖蛋白Ⅱb/Ⅲa表达降低更明显,但两组间差异无统计学意义。此外,血小板内线粒体功能障碍是血小板聚集的关键机制,氧化应激、炎症因子以及凝血酶均已被证明可诱导血小板的线粒体外膜去极化,开放线粒体膜通透性转化孔,释放细胞色素C并诱导内源性凋亡发生,同时促进凝血酶的释放和血小板膜上糖蛋白Ⅱb/Ⅲa表达增加[22]。Wu等[23]发现,与MICT組相比,HIIT显著降低了血浆凝血酶的水平,其机制与HIIT明显提高了血小板内线粒体质量有关。此外,绝经后妇女的血栓风险明显高于绝经前妇女,研究证明HIIT不仅可降低绝经前和绝经期后妇女的血小板反应性,且显著增加了血小板对前列环素的敏感性[24]。以上研究证明,HIIT可有效地提高血小板内线粒体质量并促进其对前列环素的敏感性,从而降低ACS患者血小板反应,在双联抗血小板的基础上进行HIIT运动可能是进一步降低ACS患者血栓负荷的有效策略。
HIIT可减轻MI/RI 经皮冠状动脉介入术、药物溶栓以及冠状动脉旁路移植术等再灌注治疗是ACS患者的主要治疗方式,及时地恢复缺血心肌血液灌注可有效地缩小心肌梗死面积并改善患者预后。然而,缺血心肌在恢复血液灌注过程中可发生心肌功能紊乱、电活动异常以及心肌细胞死亡,被称之为MI/RI[25]。约50%的最终心肌梗死面由MI/RI所造成,然而目前临床上仍无有效的策略减轻MI/RI[26]。
目前,HIIT对MI/RI的影响主要为临床前研究,主要干预策略分为:(1)缺血前进行HIIT训练提高心肌对缺血的耐受力;(2)在恢复灌注后使用HIIT进行心脏康复。Boardman等[8]对肥胖小鼠进行3周的HIIT发现,3周(每周5次)的HIIT对正常状态下的肥胖小鼠心肌结构和代谢无明显影响,但显著改善了小鼠缺血25 min/再灌注60 min后的心功能,并明显缩小了心肌梗死面积。该研究证明,HIIT预处理可以提高心肌线粒体功能,进而增加心肌对MI/RI的耐受力,其机制可能与HIIT改善了心肌线粒体功能有关。然而,临床上ACS患者往往血栓风险较高,无论是药物、平板负荷超声心动图还是心电图运动负荷试验均将ACS患者列为绝对禁忌证,因此HIIT预训练对临床ACS的预防及治疗可能风险较高,而心肌梗死后进行HIIT干预可能更符合临床应用[27]。Ghardashi Afousi等[28]对小鼠行缺血30 min/再灌注1周后进行8周的HIIT训练发现,与假手术组相比,MI/RI导致(43.60±5.22)%的心肌梗死面积,而HIIT组心梗面积仅为(27.90±4.47)%,该研究发现HIIT不仅抑制MIRI誘导的心肌程序性坏死,还显著减轻了炎症反应、心室不良重塑。该研究证明,MI后进行HIIT康复锻炼可能是减轻MI/RI的有效策略。
HIIT具有较高的安全性 一直以来,较高强度的运动可能使患者对其安全问题产生担忧,尽管既往研究已证明HIIT对心衰、稳定性心绞痛以及高血压等慢性心血管病患者具有较高的安全性,但由于ACS患者在出院后早期往往伴有血流动力学不稳、血栓负荷较大及室性心律失常风险较高等特点,因此,既往少有研究探讨HIIT对ACS患者早期心脏康复的影响[29-31]。Kim等[5]对28例于3周前发生急性心肌梗死(acute myocardial infarction,AMI )的患者进行了HIIT和MICT发现,在AMI患者术后早期进行HIIT和MICT均未引起猝死、心肌缺血及持续性室性心动过速等心血管不良事件,提示MICT和HIIT均不增加AMI患者早期的心血管风险。同样的,Trachsel等[15]报道对6周内发生AMI的患者进行为期12周的HIIT和常规运动,两组患者均未发生心血管不良事件。以上研究结果表明,HIIT应用于AMI患者出院早期的心脏康复是较为安全的。此外,Boidin等[32]纳入了43例6周内发生过ACS的患者,将其随机分为HIIT组(24例)和MICT组(19例)进行为期12周的运动训练,该研究发现两组患者的室性心律失常发生率、心率变异率以及QT间期分散系数均无明显差异,且HIIT组的心率恢复率较基线状态显著提升,而MICT组未见明显变化,以上结果提示HIIT用于ACS患者心脏康复的安全性与MICT相似,其可显著提升患者心脏康复后的心率恢复功能,这可能意味着HIIT可较MICT更加显著地调节自主神经功能。总之,以上研究证明HIIT应用于ACS患者的安全性与MICT类似,且较MICT可更有效地促进自主神经功能调节,但这些研究的样本量均相对较小,仍需更多关于HIIT与不同危险程度的心血管病患者的安全性调查。
HIIT可增加患者心脏康复的依从性 运动依从性是心脏康复的重要影响因素,运动依从性不足是我国院外心脏康复期普遍存在的问题。Wang等[3]报道,在我国仅有40%的CAD患者能坚持出院后12个月仍保持正常的体育锻炼。因此,增加患者依从性在提高运动训练对心脏康复效果中具有重要作用。Aamot等[33]发现,对90例ACS患者(69.7%的心肌梗死患者,21.1%冠状动脉旁路移植术患者)进行12周的HIIT后(每周2次),仍有80.3%的患者在1年随访期间能自主地进行每天30 min的运动锻炼。此外,Moholdt等[34]比较了心肌梗死患者分别经HIIT与MICT训练12周(每周2次,每次60 min)后30周的随访发现,HIIT组中82%的患者报道在30周内仍保持每周2次及以上的推荐运动量,显著高于MICT组(58%)。以上研究提示,HIIT较MICT可更有效地改善ACS患者的运动依从性。其原因可能与HIIT短期内效果更为明显可进一步增加患者对术后康复的信心有关。此外,也有研究发现HIIT可较MICT更加明显地提高患者生活质量,这也可能是提高患者运动依从性的潜在因素[35]。
综上所述,在ACS患者心脏康复实践中,与MICT相比,HIIT不仅显著改善了患者的运动能力和心肺功能,还可在出院后早期降低血小板反应、减轻MI/RI并改善心功能。此外,目前的相关研究均认为在充分评估患者状态的情况下,应用HIIT进行心脏康复安全性较高,未增加血栓不良事件及恶性心律失常的发生,并且由于HIIT在短期内效果显著并可提高患者生活质量,ACS患者对HIIT的依从性也显著高于MICT。HIIT有望成为ACS患者出院后心脏康复中一个有效且安全的运动处方。
参 考 文 献
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(收稿日期:2021-09-11)