心力衰竭患者心脏康复应关注呼吸肌肌力

阿克胡·阿勒马斯 赵威 张福春

100191 北京大学第三医院心内科

·心脏康复专题·

心力衰竭患者心脏康复应关注呼吸肌肌力

阿克胡·阿勒马斯 赵威 张福春

100191 北京大学第三医院心内科

慢性心力衰竭(CHF)是各种心脏病的终末阶段，心脏康复治疗可以使CHF患者的症状减轻、生活质量及预后改善。近年来国外一些研究显示，CHF患者易合并存在吸气肌无力(IMW)，可导致患者的运动耐量及生活质量的进一步下降，出现预后恶化。本文旨在总结国内外关于CHF患者合并IMW的相关研究报道，并阐明针对此类患者行吸气肌训练的益处。

心力衰竭； 吸气肌无力； 吸气肌锻炼

骨骼肌功能障碍是导致慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)患者出现运动耐量降低的重要原因之一[1]，但不同部位骨骼肌导致运动耐力降低的病理生理改变不同，组织学及代谢组学研究显示在CHF患者中，外周骨骼肌的能量代谢多由有氧代谢向糖酵解代谢转变，而在膈肌中则多由糖酵解代谢向有氧代谢转变[1]。因此考虑不同部位的骨骼肌引起CHF患者运动耐量下降的机制不同，针对不同的机制治疗也应不同。在我国，心脏康复治疗主要集中于外周骨骼肌功能的恢复，比如针对外周骨骼肌的有氧运动、抗阻运动、柔韧性运动等。而对CHF患者中合并出现的吸气肌无力(inspiratory muscle weakness，IMW)现象尚未得到大多数心血管专业人员的重视，亦未推广针对IMW的康复锻炼。

1 吸气肌无力的定义及测量方法

呼吸肌主要包括膈肌、肋间肌、腹肌及其他辅助肌肉。与全身其他肌肉一样，呼吸肌也属于骨骼肌，但又异于一般的骨骼肌，它是唯一的生命依赖的骨骼肌。在整个生命过程中呼吸肌通过有规律地收缩，改变胸廓容积，引起肺的张缩，为肺通气提供原动力。由于各种原因引起的呼吸肌舒缩活动不能产生维持一定的肺泡通气量所需要的胸腔压力称为呼吸肌无力(respiratory muscle weakness，RMW)。肌肉本身表现为肌力和(或)舒缩速度的下降，且这种能力的下降经过休息后不能恢复[2]。由于呼吸运动中吸气为主动运动，呼气主要为被动运动，因此研究中探讨RMW时主要是指IMW。IMW临床表现为呼吸频率加快，呼吸不同步、胸腹矛盾呼吸等。

评估呼吸肌肌力的方法有多种，包括(1)最大吸气压(maximal inspiratory pressure，MIP or Pimax)和最大呼气压(maximal expiratory pressure，MEP or Pemax)；(2)跨膈肌压与最大跨膈肌压；(3)电或磁波刺激膈神经诱发的跨膈肌压；(4)耐力试验；(5)膈肌肌电图等。但有些测试方法过于复杂，临床上难以推广。临床上评估呼吸肌功能应用最为广泛的是最大吸气压(maximal inspiratory pressure，MIP or Pimax)的测量。要求受测者在功能残气量位，气流阻断的状态下，以最大努力快速且深入的吸气，直至肺部充满，测量此时所产生的口腔内压即为MIP。根据力量-长度关系，呼气末膈肌位置越高，努力吸气后膈肌的活动度越大，MIP值越高。MIP能够很好地反映吸气肌肌力，且检测手段简单无创，不需要受测者走路或骑车即可完成。虽然这一测试有赖于测试过程中被测试者的合作程度，但研究显示应用这种方法测得的数据所反映的吸气肌肌力可重复性高，具有较强的参考价值[3]。在评价MIP值的临床意义时需结合受测者的一般情况综合考虑，比如性别、年龄、身高、体重等因素均可影响MIP水平。McConnell和Copestake[3]发现受测者平时的运动习惯也是影响MIP水平的重要因素之一。目前国外研究将实测MIP值占预计值(predicted normal value，PNV)的百分比小于70%者定义为存在IMW[4]。

2 CHF患者合并吸气肌无力的临床证据

Dall′Ago等[4]调查发现，门诊就诊的CHF患者中，约30%～50%合并存在IMW。Hamilton等[5]对4 617例患者进行了外周骨骼肌及呼吸肌肌力的测量，其中包含健康人群、CHF患者、呼吸衰竭患者等。结果显示在CHF人群中，外周骨骼肌肌力及呼吸肌肌力均明显下降。此后陆续有相似研究报道，CHF患者中MIP水平较同年龄同性别的健康人群偏低[6-9]。

在CHF患者中正确地进行疾病的危险分层是非常重要的。临床上评估CHF患者预后的指标主要有：NYHA分级、左室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)、峰值摄氧量(peak oxygen uptake，VO2peak)等[10]。Meyer等[7]研究了CHF人群中MIP水平与预后之间的相关性，随访显示低水平的MIP组患者死亡率是MIP正常组患者的3倍，提示MIP水平越低的患者预后越差。其后多个研究也提示MIP作为评估CHF患者危险分层指标的价值，考虑其可与目前公认的一些预测因子相结合共同进行CHF患者的危险分层[11-13]。Frankenstein等[11]随访了686例CHF患者，发现即便在β受体阻滞剂治疗盛行的现在，MIP仍具有很好的评估预后的临床价值。

3 CHF患者发生吸气肌无力的机制及病理生理改变

CHF患者膈肌肌肉纤维类型的转变，细胞内钙调节的改变以及肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的过度表达等被认为是发生IMW的病理生理改变及潜在机制。

CHF患者可出现膈肌结构的改变[14]。成年哺乳类动物的骨骼肌含有四种肌球蛋白重链亚型：Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb、Ⅱx型。其中Ⅰ型纤维又称为慢收缩抗疲劳纤维，肌张力较小，但依赖有氧代谢，相对耐疲劳。Ⅱb型又称为快收缩快疲劳纤维，为快收缩糖酵解纤维，肌张力较大，氧化方式主要为无氧酵解，琥珀酸脱氢酶活性低，三磷酸腺苷酶(adenosine triphosphate，ATP)活性高，易出现疲劳。Ⅱa型又称为快收缩耐疲劳纤维，为快缩氧化纤维，即可利用有氧氧化也可以利用糖酵解供能，其琥珀酸脱氢酶活性和 ATP 酶活性介于Ⅰ型和Ⅱb型之间。Ⅱx型纤维所占比例很小。

在健康人群的膈肌中Ⅰ型纤维含量约为50%，Ⅱa型纤维约25%，剩余的为Ⅱb/x型纤维[15]。Mizuno[16]的研究发现，CHF患者的膈肌中，Ⅰ型纤维约占60%左右，Ⅱa型纤维约35%，只有10%左右为Ⅱb/x型纤维。Tikunov 等[17]也发现CHF人群相对健康人群Ⅰ型纤维含量更高，Ⅱb型纤维的比例较低，并存在肌肉萎缩现象。

CHF患者膈肌肌纤维类型的上述改变能使氧化能力增强，膈肌耐受超负荷而不易产生疲劳，但Ⅱ型纤维含量降低却导致膈肌收缩力下降。因此CHF患者为抵抗膈肌疲劳产生的这种适应性改变是以膈肌收缩力降低为代价的，导致膈肌慢性负荷增加。Mancini等[12]发现CHF患者相比正常人群无论是在静息状态下还是活动状态下膈肌做功都是增加的，也进一步证实了上述观点。

在一些动物实验中，研究者发现CHF个体在运动过程中Ca2+调节的异常及心原性过度表达TNF-α可能是导致膈肌收缩功能障碍的原因[18-20]。但是在CHF患者中应用TNF-α阻滞剂的随机对照试验研究尚不能证明TNF-α受体阻滞剂具有减低CHF患者死亡率或再住院率的临床价值[21]。期待今后进一步的研究阐明钙调节异常及TNF-α过度表达在IMW中扮演的角色。

4 选择性呼吸肌锻炼对CHF患者的临床获益

CHF患者出现的IMW是部分可逆的。研究发现，长期使用血管紧张素转换酶抑制剂[22]或持续正压通气[23]可以提高CHF患者的呼吸肌肌力。但是吸气肌锻炼(inspiratory muscle training，IMT)被认为是提升呼吸肌肌力最有效的方法之一[4]。

1994年，Mancini 等[24]对CHF合并RMW的患者进行了为期3个月的IMT治疗，发现经治疗后患者的峰值耗氧量(peak oxygen uptake，VO2peak)、6 min步行距离(six-minutes′ walk test，6MWT)及MIP值均得到了明显的改善。这是第一项证实IMT治疗可以提升CHF合并RMW患者吸气肌肌力及有氧运动能力的研究。此后陆续有相关的随机对照试验证实上述观点[25]。一些研究者将这些临床试验进行统计分析后得出结论，IMT治疗可以改善CHF患者心肺功能，提高运动耐量，提升生活质量[26-27]。

Winkelmann等[28]首次将IMT与全身有氧运动训练相结合，发现CHF患者将两种运动方式相结合要比单独进行全身有氧运动临床获益更大，表现为试验组较对照组MIP(110%比72%)、VO2peak(40%比21%)明显升高。从而建议IMT治疗可以作为一种有效的辅助治疗措施参与到CHF患者的心脏康复治疗中。

CHF合并IMW患者行IMT治疗的临床益处毋庸置疑，但目前尚无统一、理想的IMT训练模式，而呼吸肌训练后获得的益处与训练方式密不可分。Laoutaris等[29]进行了一项非随机对照试验，将高强度与低强度IMT治疗后的效果进行了对比。其中高强度的IMT是指一直进行60%MIP水平的锻炼，直至出现疲劳。低强度的IMT是指在15%MIP水平下进行锻炼。两组均观察10周左右，平均每周训练3次。最终结果显示两组患者MIP值均较基线水平提高，但高强度训练组中升高的水平更高，并且在高强度训练组VO2peak升高了11%，而在低强度组中VO2peak没有明显改变。提示CHF合并IMW的患者需要更高强度的IMT锻炼以期获得有氧运动能力的提升。

Marco等[30]的研究提示，针对CHF患者，根据患者MIP水平进行相应高强度的IMT治疗是安全有效的。

目前临床及研究中常用的IMT治疗方法主要包括：(1)阻力方法：患者通过带有小孔的呼吸器进行呼吸，吸气时增加呼吸肌负荷，呼气不受影响；(2)过度呼吸法：患者通过一个能指示目标通气水平的重复呼吸装置，进行自主快速通气维持肺泡氧气浓度和二氧化碳浓度在生理限度内。通气水平应达到最大自主通气量的70%～90%，在慢性阻塞性肺疾病患者应达到上述范围的高限；(3)域值负荷法：预先设定吸气压力，当患者的吸气压力达到此域值时吸气阀开放完成吸气，如果吸气压力达不到预设压力值则无法呼吸；(4)其他：包括全身运动锻炼、腹式呼吸深慢呼吸、缩唇呼吸、体外膈肌起搏等。

IMT可以通过减少无氧代谢，提升有氧代谢水平，减轻化学反射及代谢反射，延缓IMW，提高CHF患者的运动耐量；或许还可以通过部分逆转呼吸肌的组织病理学改变，改善CHF患者的疾病进展[30]。

总之IMT是一种简单易行、安全有效的治疗方法，可以作为一种有效的辅助治疗措施，参与CHF患者的心脏康复治疗。并且可以给严重的CHF患者提供一种早期康复治疗的手段，从而更好地与传统的心脏康复治疗相结合。

5 小结

综上所述，在我国CHF患者容易合并存在IMW的现象尚未得到心血管专业人士的认识及关注。CHF患者合并存在IMW时，可引起患者临床症状加重、运动耐量减低、生活质量下降等。针对此类患者行IMT治疗可以部分逆转IMW的发生，提升运动耐量、改善预后。因此建议针对CHF患者常规测量呼吸肌肌力，及时发现IMW的存在，以配合治疗方案的调整。

利益冲突：无

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(本文编辑：周白瑜)

Respiratory muscle strength in cardiac rehabilitation should be concerned in patients with heart failure

Akehu·Alemasi，ZhaoWei，ZhangFuchun

DepartmentofCardiology，PekingUniversityThirdHospital，Beijing100191，China

ZhangFunchun，Email：zhang.fuchun@medmail.com

Chronic heart failure(CHF) is the last stage of various heart diseases，cardiac rehabilitation treatment can alleviate clinical symptom，improve patients′ living quality and prognosis.Recently，researches from aboard indicated that：patients with CHF and inspiratory muscle weakness(IMW) ，have lower exercise tolerance，living quality，and worse prognosis.This paper aims to summarize the domestic and foreign patients with CHF and IMW，and to illustrate the benefits of inspiratory muscle training for these patients.

Heart failure； Inspiratory muscle weakness； Inspiratory muscle training

张福春，电子信箱：zhang.fuchun@medmail.com

10.3969/j.issn.1007-5410.2016.06.003

2016-11- 15)