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心臟康復網(wǎng) 心肺運動試驗應用于冠心病診治中的研究進展心臟康復網(wǎng)

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年08月03日 06:04

冠狀動脈粥樣硬化性心臟病是由于冠狀動脈狹窄或閉塞,導致心肌缺血?缺氧甚至壞死的一組疾病,簡稱冠心病?盡管在過去的幾十年中,冠心病的治療有了相當大的改進,但冠心病發(fā)病率和病死率仍然呈現(xiàn)上升趨勢,全球范圍內,約2.4億人患有缺血性心肌病,2021年冠心病患者死亡率較2019年上升72%?《中國心血管健康與疾病報告2023》顯示,目前國內冠心病患病人數(shù)高達1139萬;2021年,國內城市居民冠心病死亡率為135.08/10萬,農村為148.19/10萬?冠心病給居民和社會帶來的經(jīng)濟負擔持續(xù)加重,因此冠心病的早期篩查?診斷?防治尤為重要?心肺運動試驗(CPET)能檢測受試者靜息狀態(tài)?負荷運動和恢復狀態(tài)下的心肺功能,其優(yōu)勢在于能觀察負荷遞增下心血管系統(tǒng)?呼吸系統(tǒng)的儲備能力,目前已廣泛應用于人體整體生理功能狀態(tài)評價?病情評價?治療效果及預后轉歸預測等領域,且有無創(chuàng)的優(yōu)點?冠狀動脈造影術作為診斷冠心病的“金標準”,可準確評估冠狀動脈狹窄程度,但冠脈狹窄程度和心肺儲備功能并不一定是等比關系?CPET則作為評估心肺適能(CRF)的“金標準”,不僅具有無創(chuàng)的優(yōu)點,還能精確評估心肺儲備能力,在冠心病的風險預測?診斷?制定運動處方?預后及療效評價等方面具有獨特的臨床應用價值?比如CPET的不同參數(shù)指標可以評估冠心病患者的心功能不全情況,能夠密切連續(xù)檢測患者心血管狀態(tài),以確?；颊咧委煹挠行?現(xiàn)就CPET應用于冠心病的相關研究進展進行系統(tǒng)闡述,以期為冠心病提供更為簡便的診斷及評估策略?

1?CPET簡介

CPET是在逐步遞增的運動負荷試驗中,通過測定人體靜息?運動及恢復階段的耗氧量(VO2)?二氧化碳排出量(VCO2)?通氣量(VE)及血壓?血氧?心電圖等指標,全面客觀地評價人體呼吸系統(tǒng)?心血管系統(tǒng)?神經(jīng)生理系統(tǒng)?骨骼肌及代謝系統(tǒng)功能,闡明在不同負荷運動時發(fā)生的病理生理性變化?CPET利用外呼吸與細胞呼吸耦聯(lián)的原理,通過外呼吸氧氣攝入量和VCO2的變化,了解細胞呼吸過程中線粒體氧利用和二氧化碳生成的變化,對患者心肺運動功能及心肺損傷程度進行評價?

CPET主要包括靜態(tài)肺功能測定和踏車運動試驗,靜態(tài)肺功能測定可以獲得用力肺活量(FVC)?最大自主通氣量(MVV)?第1秒用力呼氣容積(FEV1)等呼吸參數(shù)及最大流速-?容量環(huán);而踏車運動試驗分為:⑴靜息期(3min):可以獲得靜息心率(HR)?血壓?心電圖?靜態(tài)氣體代謝等指標;⑵無負荷熱身運動期(3min):踏車速度保持在55~65r/min,接近結束時記錄HR?血壓?心電圖?血氧飽和度等指標;⑶功率負荷期(6~10min):踏車速度保持在55~65r/min,測試者可密切觀察受試者癥狀?HR?血壓?氣體代謝指標?血氧飽和度及心電圖改變?⑷恢復期(6~8min):保持無負荷緩慢踏車2~3min,踏車速度可維持在30~40r/min,可觀察受試者的HR?血壓?心電圖及癥狀?通過對這些數(shù)據(jù)信息的綜合分析,客觀反映受試者運動過程中肺通氣與換氣?細胞能量代謝及血流動力學變化,闡明運動不耐受以及發(fā)生諸如呼吸困難?心絞痛?下肢疲勞等癥狀的可能原因及其機制?CPET的主要測試方法是運動,對于病情相對穩(wěn)定的患者,其運動生理反應是可重復的,而存在重度心肺功能不全?急性心力衰竭?運動功能障礙等癥狀者禁忌行CPET?

CPET的主要參數(shù)有:

⑴反映運動耐量以及心血管功能的指標:如峰值攝氧量(peakVO2)?無氧閾(AT)?代謝當量[METs,1MET=3.5mL/(kg·min)VO2]?最大氧脈搏(peakVO2/HR)?HR儲備(HRR)?呼吸商(RQ)或呼吸交換比(RER)?氧作功效率(攝氧量/功率,ΔVO2/ΔWR)?測試期的心電圖?HR及血壓變化等;

⑵反映通氣功能的指標:如呼吸儲備(BR)?MVV?潮氣量(VT)?呼吸頻率(BF)?分鐘通氣量(VE)?FEV1?VT/深吸氣量(IC)?運動振蕩通氣(EOV)等;

⑶反映氣體交換的指標:如氧通氣當量(VE/VO2)?二氧化碳通氣當量(VE/VCO2)?生理無效腔/潮氣量比值(VD/VT)?動脈氧分壓(PaO2)?肺泡與動脈氧分壓差[P(A-a)O2]?動脈二氧化碳分壓(PaCO2)?潮氣末氧分壓(PETO2)?潮氣末二氧化碳分壓(PETCO2)?外周血氧飽和度(SaO2)等?CPET可提供患者的可重復客觀信息,可精確量化心肺功能儲備和功能受損程度,是評估CRF的金標準?

2?冠心病運動受限的病理生理機制及CPET特點

心血管系統(tǒng)是機體內的一個關鍵系統(tǒng),負責將氧氣和營養(yǎng)物質輸送到全身各個細胞,并將廢物和二氧化碳帶走,該系統(tǒng)最主要和直接的作用之一是氣體的轉運?心臟是一個獨特的需氧器官,不斷由冠狀循環(huán)血管供氧,心肌血流灌注能很快適應代謝增加的需求,運動時冠狀循環(huán)血流量成比例增加2~5倍?冠狀動脈病變如冠脈狹窄?冠脈微循環(huán)病變?血流停滯等情況下,心肌局部需求與灌注失衡,VO2?VCO2及HR將產(chǎn)生相應的改變?

冠心病患者在運動過程中的氣體交換情況受到心血管系統(tǒng)的影響?在低負荷運動期,冠心病患者ΔVO2/ΔWR正常,VO2/HR正常,隨著運動功率遞增,冠心病患者的心肌收縮力下降,而通過增加HR?BF,提高P(A-a)O2,代償范圍內可保持穩(wěn)定的心輸出量?VO2?在AT水平以上的高負荷運動期,可出現(xiàn)ΔVO2/ΔWR變小?曲線轉低平;VO2/HR曲線往往不能升高至正常預計值,且HR陡峭上升;VCO2-VO2斜率中VCO2表現(xiàn)出持續(xù)陡峭升高?且冠心病患者的peakVO2?最大負荷量較低,運動時間較短,RER升高,BR高,VE/VO2?VE/VCO2正常?CPET將呼吸功能監(jiān)測和踏車運動試驗相結合,能夠在患者運動強度逐漸提高的過程中連續(xù)監(jiān)測其運動等級,并通過測量患者運動試驗過程中的血壓?HR?心電圖等指標對患者心肺運動功能及心肺損傷程度進行評價,CPET在評估冠脈功能上具備獨特價值?

3?CPET可以預測冠心病的患病風險

相關研究表明,CPET是健康人群?冠心病高危人群預測冠心病患病風險的重要方法,其中peakVO2?peakVO2/HR預測價值較高?LETNES等在一項前瞻性隊列研究中,納入了4527例健康成年人(51%為女性),既往無心血管疾病?呼吸系統(tǒng)疾病?腫瘤?服用心血管藥物病史,其中83.5%參與者在納入研究時被評估為心血管疾病低危人群,經(jīng)過8.8年的隨訪調查,147例參與者達到主要終點事件(因冠心病住院或死亡)?該研究發(fā)現(xiàn),當運動能力<5METs,終點事件發(fā)生風險增加?而peakVO2每增加1MET,女性達到終點事件的風險下降12%(P<0.005),男性下降17%(P<0.005);同時peakVO2/HR?VE/VO2?VE/VCO2對冠心病患病風險也有一定的預測價值,在冠心病低中高危分組中,peakVO2/HR每增加8%(95%CI2~13),冠心病風險下降1個等級;VE/VO2每增加3%(95%CI0~6),VE/VCO2每增加4%(95%CI0~8),冠心病風險增加1個等級?LAUKKANEN等研究也證實,peakVO2/HR是高危人群罹患冠心病的強有力預測因子,該研究納入了1596名男性,具備吸煙?飲酒?肥胖?高脂血癥?糖尿病?高血壓?冠心病家族史?運動心電圖陽性等冠心病高危因素,研究發(fā)現(xiàn),當peakVO2/HR<13.5mL/beat時,冠心病風險增加2.45倍(P<0.001)?上述研究提示,增加peakVO2?提高peakVO2/HR?能減輕冠心病的患病風險?

4?CPET在冠心病診斷中的應用價值

冠狀動脈造影術作為冠心病診斷的“金標準”,可以準確地反映冠狀動脈狹窄的程度和部位,但其屬于有創(chuàng)檢查,風險高?費用高,對于非阻塞性冠心病的判斷受限?冠狀動脈CT血管成像(CCTA)對判斷管壁內斑塊分布范圍和性質具有意義,但其對狹窄程度的判斷仍有一定限度,特別當鈣化存在時會顯著影響對疾病的判斷?平板運動試驗(TET),雖價格低廉且無創(chuàng),但靈敏度及特異度均較低,臨床誤診率及漏診率較高?CPET結合了呼吸?心臟?骨骼肌?神經(jīng)生理系統(tǒng),能全面評估運動中血流動力學反應?運動心電圖?運動試驗終止的主觀原因,在冠心病診斷中具有不可替代的獨特臨床價值?

正常生理條件下,心輸出量隨運動負荷遞增而增加,氧脈搏與耗氧量呈現(xiàn)出持續(xù)而穩(wěn)定的線性遞增?當冠心病患者每搏輸出量下降時,一定范圍內機體通過提高HR來代償,peakVO2可≥84%Pred,此時運動耐量正常,但氧脈搏與耗氧量曲線隨負荷功率遞增,出現(xiàn)遞增減少或低水平不變或下降的非線性變化?CHAUDHRY等的研究發(fā)現(xiàn),CPET在評估運動性心肌缺血時,氧脈搏及ΔVO2/ΔWR曲線出現(xiàn)特征性變化?心肌缺血時,最大氧脈搏降低,不能升高至正常預計值或保持相對穩(wěn)定,而運動停止后氧脈搏矛盾性升高?這可能與患者停止運動后左室后負荷急劇降低,使得左室收縮力改善,導致每搏輸出量立即升高,從而表現(xiàn)為氧脈搏曲線不降反升的矛盾改變?

BELARDINELLI等對202名確診為冠心病的患者進行了CPET檢查和心肌缺血SPECT檢查?多因素Logistic回歸分析結果顯示,隨負荷遞增,氧脈搏與耗氧量線性遞增的平坦化改變,是心肌缺血的獨立預判指標,敏感性為87%,特異性為74%?而通常的運動負荷試驗中,用于運動誘導心肌缺血診斷的“至少在兩個相鄰導聯(lián)中出現(xiàn)1.0mmST段水平壓低”的標準,其敏感性為46%?特異性為66%?因此,帶有呼吸氣體分析的CPET檢查,有助于在運動過程中,幫助心電圖假陽性的患者排除運動誘導的心肌缺血?

國內相關研究也證實了VO2/HR?ΔVO2/ΔWR在冠心病診斷中的潛在價值?朱珊雨等研究納入156例可疑冠心病患者,研究發(fā)現(xiàn),用于冠心病診斷時,peakVO2%pred的最佳截斷點是≤69%,其敏感度為55.1%,特異度為77.0%;peakVO2/HR%pred的敏感度為50.7%,特異度為72.4%;ΔVO2/ΔWR的敏感度為44.9%,特異度為87.4%?上述參數(shù)特異度及診斷價值均較高,可以早期?較準確地診斷冠心病?

另外,相關研究發(fā)現(xiàn),CPET的多個參數(shù)在冠心病組與非冠心病組間存在差異?AKINCI等研究納入了30例可疑冠心病患者,其中19例經(jīng)冠狀動脈造影術確診冠心病,MaxHR(P=0.031)?HRR(P=0.041)?AT時的VE/VCO2(P=0.028)?AT時的VO2(P=0.03)在冠心病組與非冠心病組間比較,差異具有統(tǒng)計學意義,相關指標診斷冠心病的截點值有望進一步研究證實?FLEG等研究中分析了peakMETs在評估冠狀動脈狹窄程度上的應用價值,結果提示peakMETs在冠脈狹窄程度≥50%組?>70%組間的差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.001)?目前國內仍缺乏CPET診斷冠心病的大樣本?大數(shù)據(jù)的臨床試驗,其診斷冠心病的截點值有待后續(xù)進一步的研究證實?

5?CPET指導冠心病運動處方

相關循證醫(yī)學證據(jù)表明,心臟康復能夠降低冠心病患者的死亡率和再住院率,改善生活質量?運動治療是心臟康復的重要環(huán)節(jié),運動的安全性和有效性是制定運動處方的基本原則?冠心病患者運動處方的制定有AT法?HR儲備法?目標HR法?自我疲勞度分級法等?AT水平運動是冠心病患者的最佳推薦運動強度?TERADA等薈萃分析發(fā)現(xiàn),與AT水平的有氧運動相比,肌肉力量訓練聯(lián)合有氧運動后冠心病患者獲益更多?

CPET作為臨床制定運動處方的金標準,能為不同危險分層的冠心病患者提供有氧運動處方?缺血閾值?癥狀閾值,并根據(jù)康復療程和康復效果動態(tài)調整運動處方,是冠心病心臟康復領域中不可或缺的評估手段,目前已被廣泛應用于心臟康復評估?CPET通過測定患者的peakVO2?AT?峰值HR?峰值負荷?MET等指標,評估有氧運動能力和心肺儲備能力,制定運動處方的目標運動量?目標靶HR,為患者提供AT水平的最佳有氧運動處方?同時,CPET能提供運動心電圖陽性的缺血閾值,以及運動過程中出現(xiàn)不良反應時HR?血壓水平,為高危冠心病患者提供更為安全?準確的運動處方?INGLE等研究納入了382例冠心病患者,分組制定不同運動處方,經(jīng)過為期8周的運動治療,發(fā)現(xiàn)所有參與者的ΔVO2/ΔWR?通氣效率?最大心輸出量均得到改善(P<0.001),且高強度間歇訓練(HIIT)組比中等強度穩(wěn)態(tài)訓練(MISS)組能更有效地改善患者peakVO2?PRICE等研究選取了60位進行了12期門診心臟康復的冠心病患者,發(fā)現(xiàn)基礎MET高?體能較好的患者,依據(jù)CPET制定的有氧運動處方閾值更高,能耐受的運動強度更大,運動處方完成后心血管事件風險更小,生活質量更高(P<0.001)?

6?CPET應用于冠心病的預后評估

CRF是冠心病的預后強有力預測指標,CRF與冠心病病死率和全因死亡率呈負相關?老年群體中peakVO2?吸煙群體中CPET檢測的肺通氣功能障礙均與冠心病患者預后相關?在另一項研究中,CAI等則發(fā)現(xiàn)了AT時的VO2應用于冠心病預后的預測價值?心肌梗死患者經(jīng)皮冠狀動脈介入治療術后急性期內,AT時的VO2≥10.5mL/(kg·min),在未來2年有更好的預后?

而近年來多項研究均聚焦于CPET中的HR反應?CHAUDHRY等研究發(fā)現(xiàn)運動高峰期最后2min,冠心病組HR異常升高,HR儲備耗盡,HR-功率曲線斜率(ΔHR-WRslope)增加,且運動HR反應的異常程度與冠狀動脈狹窄程度成正比(P<0.005)?DEWAR等研究發(fā)現(xiàn),在CPET恢復期,運動員HR恢復更快,冠心病組HR恢復慢,研究發(fā)現(xiàn)1minHRR閾值為12bpm,2minHRR閾值為22bpm,HRR可獨立預測冠狀動脈疾病患者的病死率?國內趙依帆等研究納入了87例經(jīng)冠脈造影檢查確診的冠心病患者,均行CPET,根據(jù)HR恢復值(運動試驗終止后2min)分組,探討HR恢復情況與冠心病心肺功能及生存質量的相關性?該研究發(fā)現(xiàn),HR恢復異常組peakVO2?AT?peakwatt?SF-36評分結果均顯著低于HR恢復正常組(P<0.01,P<0.05,P<0.05,P<0.05),HR恢復異常組心肺儲備功能?有氧代謝能力?生存質量更差?

CPET也是評估冠心病藥物療效?手術療效?康復療效的重要手段?BELARDINELLI等研究表明,與單獨運動治療組相比,曲美他嗪聯(lián)合運動治療8周后,缺血性心肌病患者peakVO2?AT時的VO2?peakVO2/HR均有明顯升高(分別為25%?24%?33%)?LI等研究納入了375例急性心肌梗死患者,經(jīng)皮冠狀動脈介入術術后2周行CPET檢查,并追蹤隨訪5年,研究發(fā)現(xiàn),PeakVO2?VE/VCO2斜率是發(fā)生心血管不良事件的獨立預測因子;當peakVO2≥20mL/(kg·min)且VE/VCO2斜率<33%時,不良事件發(fā)生風險顯著降低(P<0.05)?近年來相關研究提到,心梗患者出院后接受遠程智能心臟康復治療,3月后患者peakVO2增加了1.56mL/(kg·min),VO2曲線斜率上升,遠程智能心臟康復治療能改善患者的CRF?

7?小結與展望

當代冠心病的診治目標是提高患者生活質量,讓患者回歸家庭?回歸社會?圍繞“藥物處方?運動處方?營養(yǎng)處方?心理處方?戒煙處方”五大處方開展的心臟康復治療讓越來越多的冠心病患者獲益?CPET是評估CRF的金標準,與冠心病密不可分?CPET在冠心病的風險預測?診斷評估?制定運動處方?預后及康復治療療效評價等方面具有重要的臨床應用價值?其中peakVO2?peakVO2/HR是冠心病患病風險的預測指標,氧脈搏曲線及攝氧量曲線診斷冠心病的價值較高?依據(jù)CPET制定運動處方更是冠心病心臟康復的重要依據(jù)?HR儲備?運動中的HR反應在冠心病中具有獨特的預后預測價值?CPET因其多系統(tǒng)參與?多參數(shù)分析?可重復性高等特點被廣泛應用于冠心病臨床實際工作中?但國內心臟康復起步較晚,CPET與冠心病的大樣本性研究較少,地區(qū)差異大,不同CPET實驗室所得數(shù)據(jù)仍有差異,目前冠心病相關評估的截點值欠缺?將來仍需進行大樣本的規(guī)范化標準化CPET,為冠心病提供更為簡便的診斷及評估方法?

參考文獻：略

作者:李德霞馮雙云

單位：麗江市人民醫(yī)院

來源：現(xiàn)代醫(yī)學與健康研究2025年第9卷第3期

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