心肺运动试验与冠心病相关性的研究进展

基金项目：四川省卫生健康委员会科研课题（20PJ045）

通信作者：徐英，E-mail：1419850448@qq.com

【摘要】尽管在过去几十年中，诊断方式和治疗选择有了相当大的改进，但冠心病的发病率正在逐渐增加，仍然是全球死亡的主要原因。近年来，心肺运动试验以其无创性、连续性的优点走进大众的视野，不断有研究将其应用于冠心病的相关领域中，现通过阅读相关文献，对心肺运动试验在冠心病的诊断、评估、预测和康复等领域的内容进行综述，以期为临床提供参考。

【关键词】冠心病；心肺运动试验；评估；治疗；预后

【DOI】10.16806/j.cnki.issn.1004-3934.2024.06.006

Cardiopulmonary Exercise Test and Coronary Heart Disease

CAI Zhen，XU Ying，LIU Sijie，AI Tingting

（CCU，Department of Cardiology，West China Hospital of Sichuan University，Chengdu 610041，Sichuan，China）

【Abstract】Despite considerable improvements in diagnostic modalities and therapeutic options over the past few decades，the morbidity of coronary heart disease is gradually increasing and remains the leading cause of death worldwide.In recent years，cardiopulmonary exercise test has entered the public’s field of vision with its non-invasive and continuous advantages，and there have been studies to apply it to the related fields of coronary heart disease.By reading the relevant literature，this paper reviews the contents of cardiopulmonary exercise test in the diagnosis，evaluation，prediction，and rehabilitation of coronary heart disease，in order to provide reference for clinical practice.

【Keywords】Coronary heart disease；Cardiopulmonary exercise test；Evaluation；Therapy；Prognosis

冠心病（coronary heart disease，CHD）是多见于中老年人的一种心血管疾病，在中国临床很常见。随着如今社会的发展，人口老龄化愈发严重，CHD的发病率也随之逐年上升，在2020年导致了约38万人死亡［1］，是目前全世界造成死亡和残疾的主要原因之一，特别是在低收入和中等收入国家以及老年人群中［2］，带来了巨大的经济负担。对CHD的及早诊治是降低患者死亡率或疾病致残率的重要手段。目前针对CHD的治疗主要包括改变生活方式、管理危险因素、服用抗血小板和他汀类调血脂药物、介入治疗和外科手术治疗。目前国内外已有如经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）等CHD的治疗方案，虽然已有较为全面系统的治疗方案，但仍无法改变CHD在全球范围内具有较高死亡率的事实。在过去十年间，有关心肺运动试验（cardiopulmonary exercise test，CPET）针对特定患者群体的研究迅速增长，而关于CPET用于CHD患者的治疗逐渐引起临床学者的兴趣，其中不同的参数指标为患者的诊断和预后评估提供了参考。在诊断方面，CPET能够帮助确认约50%冠状动脉狭窄有症状患者的心功能不全。

CPET是一种敏感的诊断工具，可以准确评估冠状动脉疾病患者的心功能不全情况，从而识别更高的风险水平。在预后方面，CPET能够密切连续监测心血管状态，以确保患者治疗的有效性并保持长久的依从性。现通过对近年来CPET在CHD中应用的研究进行综述，以期对医者在相关临床诊疗中提供帮助。

1" CPET在CHD诊断中的应用

当下并不缺少CHD的诊断方法，其中冠状动脉造影是金标准，但该项操作会对人体造成侵入性创伤，不仅给患者带来了不小的经济负担，同时也有许多患者担心侵入操作造成的并发症，往往只有在CHD临床指征十分明显时才进行此项检查。CPET是一种无创性的检测方式，能够对患者运动耐力以及心肺功能做出客观评价，在稳定性CHD的筛查诊断中可以与冠状动脉造影互补。CPET将呼吸功能监测和踏车运动试验相结合，能在患者运动逐渐加重的过程中连续监测其运动等级；能够通过对摄氧量（oxygen uptake，VO2）、二氧化碳排出量以及其他常规运动测试变量如心电图、血压、心率（heart rate，HR）等的记录，经换算得出最大摄氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）、峰值耗氧量（peak O2 consumption，peak VO2）、氧脉搏、无氧阈（anaerobic threshold，AT）等指标，对患者心肺运动功能及心肺损伤程度进行评价。CPET在临床运用中不仅具有无创的优点，同时也能够帮助医生对患者进行准确诊断，能够预测CHD在健康人群中的发病风险、对患者冠状动脉病变程度进行判断、对PCI术后疗效进行评估以及对CHD患者预后进行预测、指导CHD患者进行相关康复运动等。

Mann等［3］把可能患有心绞痛的患者作为研究对象，结果发现，应用CPET能够有效预测心肌缺血。Zhu等［4］对156例病情相对稳定的CHD疑似患者进行CPET以及冠状动脉造影和运动负荷心电图，通过冠状动脉造影的结果对CPET在诊断CHD的特异度、敏感度以及诊断价值方面进行分析，结果提示，peak VO2百分比在CHD诊断最佳截断点处，确诊的特异度为72.4%，敏感度为50.7%，峰值氧脉搏百分比和做功效率（ΔVO2/ΔWR）在最佳截断点处的特异度分别为50.7%和44.9%，敏感度分别为72.4%和87.4%。这些数据验证了CPET在CHD患者中的应用具有特异性表现，提示了此3项指标在CHD的诊断中都具有重要价值。这与国际上使用CPET对心血管状况监测所得出的结果一致［5］。有学者［6］对CPET对阻塞性冠状动脉疾病的诊断价值进行研究，对1 265例胸痛但无阻塞性冠状动脉疾病既往史的患者进行心电图压力测试的胸痛评估，并进行CPET，在电子制动自行车测力计上记录心电图，结果发现共有73例患者CPET阳性，1 192例患者CPET阴性，而阳性患者心脏事件的发生率显著高于阴性患者，结果具有统计学差异。其临床价值高于心电图、冠状动脉造影、超声心动图等任意一项指标单独使用。CPET能够在早期发现患者身体状况的异常，在运动水平下降时及时反映，这有助于对CHD疑似患者做出及时的诊断和评估。

2" CPET评估CHD患者冠状动脉严重程度

对于已经确诊CHD的患者，CPET在对CHD患者冠状动脉病变程度评估方面也具有重要意义。Popovic等［7］通过在跑步机和卧式测力计上进行CPET以预测CHD患者冠状动脉严重程度，共纳入40例具有明显冠状动脉病变（狭窄程度≥50%）的CHD患者，经过2个月规范系统的CPET治疗以及（32±10）个月的随访后，结果发现，1～2条冠状动脉狭窄的受试者比3条冠状动脉狭窄的受试者表现出了更好的CPET反应。ROC曲线分析显示，在跑步机上获得的通气/二氧化碳斜率（AUC=0.84，P=0.003）在区分1～2条冠状动脉狭窄以及3条冠状动脉狭窄方面具有很高的预测价值。在所有CPET参数中，卧式测力计的工作效率（ΔVO2/ΔWR）预测了累积性心脏事件（Plt;0.01），提示CPET参数对CHD严重程度具有预测价值。Liu等［8］的一项纳入280例CHD患者的回顾性研究通过CPET参数，评估CHD疾病严重程度，发现CPET中VO2越低，

存在冠状动脉狭窄程度≥50%的风险越大，结果提示，CPET有助于量化CHD的严重程度和缺血负担，peak VO2/VO2在区分1～2条冠状动脉狭窄和3条以上冠状动脉狭窄方面具有强大的预测价值。定量血流比值≤0.8与定量血流比值gt;0.8以及Gensini评分lt;20分与Gensini评分≥20分，证明了使用超声心动图以外的方法量化CHD的额外价值。同时证实，结合CPET与心血管危险因素的综合评估，比单一因素更能精确地预测严重的CHD（Gensini评分≥20分）。但也有研究［9］通过CPET对CHD患者冠状动脉病变严重程度进行测评时发现，使用CPET参数VO2/HR评估病变严重程度并不能产生具有统计学差异的结果，当然不同的研究结果可能也与所选择患者的个体差异性有关，需要更大样本量的临床研究来进行证实。

3" CPET指导CHD患者治疗

Popovic等［10］通过对CPET恢复期的呼吸气体分析发现，VO2max等指标水平较低时，能够反映CHD患者的冠状动脉存在问题，且当问题越严重时，其水平越低。张欣颖等［11］对服用14 d美托洛尔的CHD患者进行跟踪监测，结果提示，患者肺功能并未产生明显改善，但CPET指标却在用药前后出现了明显改善，这提示了CPET在反映CHD患者治疗效果上更加敏感，可以作为观察药物治疗效果的有效指标，通过比较药物治疗前后CPET参数的变化，医生能够选择治疗效果更好的药物。

经积极药物治疗，仍未能获得良好预期的CHD患者可以选择手术介入治疗，以提高患者的生存质量，PCI能直达病灶，物理疏通冠状动脉，在短时间内发挥治疗作用，使心肌实现再灌注，改善机体血运，恢复心脏功能，使各类症状获得缓解。CPET在试验过程中，可能会引起受试者出现与手术过程中类似的应激反应，所以亦可以被用来预测患者在手术过程中的反应。

目前CPET已被用于运动疗法的制定当中，Zegkos等［12］对患者行CPET，并根据结果指导患者采取包括：（1）有氧运动。以骑行和快走为主要运动方式；通过HR储备法对患者运动强度进行评估，由低至高逐次增加10%的强度，以到达所能接受的运动强度峰值的80%为止；并通过Borg评分法评估患者自我感知劳累程度，在接受治疗时建议评分控制在14分为宜，每次30 min，每周进行5次。（2）抗阻训练。借用配重哑铃、阻力带等器械进行抗阻训练。运动强度控制在Borg评分12分为宜；针对上下肢肌群以及核心肌群进行轮替训练。每周进行3次训练，训练内容为每次10个肌群，每个肌群每次2组，每组15次，两组训练间隔时间为1.5 min［13］。（3）放松训练。主要以运动后的静态拉伸为主，能够促进局部血液循环，减轻训练后的肌肉酸痛，放松肌肉避免运动损伤。主要拉伸腿部和腰背部的肌肉，拉伸时长控制在1.5 min左右［14］，每个部位拉伸5次，拉伸至有牵拉感但不致疼痛为宜。在接受该疗法的同时应密切监测患者的HR与血压，关注其自身感受，当出现任何不适症状时应及时停止当前训练内容，嘱患者休息，调整呼吸，避免导致严重不良反应。

4" CPET预测CHD患者预后

CPET通过监测患者运动时的呼吸参数对患者心肺功能进行评估，不仅能够反映患者所能承受的运动程度上限，也能帮助预测患者的远期预后。在CPET各项参数中，AT能够反映受试者的运动耐力和心肺功能，以及机体对氧的利用能力；最大心率（maximal heart rate，HRmax）能够反映运动过程中心血管系统所形成的相对负荷，peak VO2/HR能够间接对患者心肺功能和摄氧情况进行评估；VO2max是极限状况下机体的最大摄氧能力，是对心脏储备功能的一种具象反映。Popovic等［7］的研究同时发现，在CPET参数中，ΔVO2/ΔWR能够预测累积性心脏事件，展示了CPET在CHD的预后方面具有预测价值。赵琳等［15］回顾性分析了84例CHD患者的临床资料，并通过CPET对CHD患者进行为期1年的随访，结果发现，预后良好患者的VO2max、peak VO2/HR、HRmax及AT等指标水平均高于预后较差的患者，提示这些CPET指标对CHD患者的预后结果具有一定程度的预测价值。一项完成1 218例CHD患者随访的回顾性研究［16］发现，出现不良心血管事件组的患者运动结束后摄氧量恢复延迟（VO2 recovery delay，VO2RD）显著延长，这是国内外首次有关CHD患者PCI术后VO2RD的描述，结果发现VO2RDgt;20 s可以作为PCI术后不良心血管事件发生的独立危险因素。Kurpaska等［17］纳入54例CHD患者，研究了CPET和阻抗心电图血流动力学评估二者运动参数之间的关系，分析了术后血运重建6周内的VO2，并通过阻抗心电图得出各项血流动力学参数。研究进一步探讨了这些参数在AT和运动高峰时的相关性以及变化，从而表明CPET在CHD患者术后预后方面具有一定的预测价值。心肺适能与心血管死亡率和全因死亡率关系密切，与糖尿病、高血压以及胆固醇水平等传统危险因素相比展现出了更高的预测能力。一项对1 639例缺血性心脏病患者进行CPET的临床研究［18］发现，在平均中位随访时间为25.6年的随访期间共有635例患者出现致命性心血管疾病，排除干扰因素外对结果进行回归分析，结果发现，AT水平与发生致命性心血管疾病可能呈负相关。而一项规模更大的针对缺血性心脏病患者的前瞻性研究［19］同样发现，氧脉搏与致命性心血管疾病的死亡率也呈显著的负相关关系，但两项研究并未纳入女性患者，这可能会造成一定的偏倚。

5" CPET在CHD患者康复领域的应用

近20年来，心脏康复应用于CHD领域的研究逐年增多，其能够准确评价CHD患者的心肺功能，为患者提供个体化的康复指导，在CHD康复领域具有重要意义。CPET在心脏康复中的作用主要是提供安全可靠的个体化运动处方，改善患者心脏功能。一项使用双盲法的对照试验［20］将180例CHD患者随机平均分组，对照组仅予常规康复干预，研究组在此基础上补充CPET指导下的运动康复，包括：（1）根据患者体质进行的饮食干预；（2）根据CPET指导下的运动干预；（3）根据AT值指导下的轻度运动干预；（4）根据CPET结果指导下的运动时长干预。研究结果显示，干预后研究组第1分钟HR、AT以及氧脉搏等CPET参数明显优于对照组，结果具有统计学意义，这提示了CHD患者在实施CPET指导下的运动康复中获得了不错的效果。Swardfager等［21］对CHD合并抑郁症的患者进行CPET，在366例CHD临床治愈患者中，包含轻度抑郁和重度抑郁患者，且有部分患者曾服用过抗抑郁药，结果显示，低peak VO2被证明是抑郁积分的预测因素。研究［22］显示，PCI术后进行运动康复，能够降低CHD患者的心血管事件病死率、再次血运重建发生率、总病死率以及再住院率等，改善患者的生活质量。Sunamura等［23］对1 159例PCI术后并接受心脏康复训练的患者与基线相似但未接受心脏康复训练的患者进行对比，分别对5年和10年后的死亡率进行记录，结果发现，接受心脏康复的患者死亡率比对照组降低约40%，差异具有统计学意义。CPET作为一种连续、客观、无创的心肺功能检测手段，已被临床广泛应用，在指导患者进行个体化康复运动方面展现了显著的优势。

6" 小结

CHD在中国乃至全世界都是一种危害性极大的疾病，对其病情的发生发展以及预测成了人们关心的内容。CPET具有便捷、可重复、高价值、无创等优点，能够密切、连续监测受试者各项心肺运动参数，随着心脏康复相关领域的发展，不断有研究揭示了CPET参数与CHD在不同方面的联系。如今，CPET不光在CHD的诊断治疗中占有一席之地，也常常被用于判断冠状动脉病变严重程度，以及预测预后和指导康复。相信未来还会不断有学者就二者间的联系进行深入研究。尽最大可能减轻患者痛苦、个体化指导患者康复、提高患者生存质量是我们努力的方向。

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收稿日期：2023-11-23