老年冠心病患者摄氧效率斜率与左室收缩与舒张功能的关系

徐顺霖 汪宇鹏 姚思华 刘丹 赵威 冯新恒 高炜

北京大学第三医院心内科、血管医学研究所，国家卫生计生委心血管分子生物学与调节肽重点实验室，分子心血管学教育部重点实验室（北京 100191）

冠心病是目前全球的首要死亡病因。随着老龄化进程的加快，冠心病老年群体所占比例逐渐增高，随之而来，养老、医疗、社会服务等方面的压力也增大。2015年国内心血管发病率为（56～66）/1000人，死亡率为（2.9～3.5）/1000人[1，2]。不断成熟的经皮冠状动脉介入治疗（percutaneous coronary intervention，PCI）和优化的药物治疗并没有持续有效地改善冠心病患者的预后，心脏康复治疗在冠心病治疗实践中逐渐被重视［3，4］。

心肺耐力（cardiorespiratory fitness，CRF）表示有氧运动的能力，可通过心肺运动试验（cardiopulmonary exercise test，CPET）进行客观评估，并可用以设计运动处方和指导心脏运动康复。老年冠心病患者由于叠加了年龄生理效应，体能下降尤为明显，其中一个最明显的标志就是CRF 下降[5，6]。

二尖瓣环收缩期峰值速度（systolic velocity of mi⁃tral annulus，Sm），二尖瓣口舒张早期血流速度（early diastolic velocity of mitral annulus，Em）与二尖瓣环舒张早期峰值速度Em比值（E/Em）等组织多普勒指标可以无创评估患者心脏收缩与舒张功能[7，8]。为进一步多层次、全面立体地评估老年冠心病患者介入术后的运动耐力，指导科学、安全的心脏康复治疗，本研究探索CRF核心指标摄氧效率斜率（oxygen uptake efficiency slope，OUES）、峰值摄氧量（peak oxygen consumption，VO2peak）、氧脉搏（oxygen pulse，VO2/HR）等各项参数与心脏超声左室功能的相关性及临床意义。

1 对象与方法

1.1 研究对象

本研究纳入2014年2月至2016年12月期间在北京大学第三医院心内科心脏康复中心接受心脏康复评定且符合入选和排除标准的患者共402例。入选标准：年龄≥65岁；成功接受冠脉介入治疗；心功能Ⅰ～Ⅱ级（NYHA分级）；接受CPET达到无氧阈；具备完整临床资料、用药史、生化资料及超声心动图资料。排除标准：严重心功能不全（NYHAⅢ～Ⅳ级）者；恶性心律失常者；合并瓣膜性心脏病者；合并心肌梗死并发症者；既往行冠状动脉旁路移植术者；合并恶性肿瘤、血液系统疾病、合并自身免疫性疾病者；严重肝肾肾功能不全。

1.2 冠状动脉造影术结果

由两位经验丰富的心脏科冠脉介入医师判断冠脉病变及狭窄程度。冠状动脉及其主要分支血管管腔内径狭窄至少≥50%为有意义病变，即冠状动脉狭窄。所有患者均于2014年1月至2016年12月在北京大学第三医院心内科导管室成功接受PCI术。PCI成功标准：TIMI血流3级，冠脉残余狭窄＜20%。

1.3 心肺运动试验

本研究中所有患者均使用美国麦加菲公司ULTI⁃MA运动心肺诊断系统进行采用症状限制运动试验CPET。平板运动试验方法采用Bruce分级平板运动方案，每级3 min；踏车运动方案采用功率自行车，负荷功率为0 W起始，每分钟递增10 W。当受试者自觉非常疲劳，Borg评分≥17分，不能继续运动时停止运动。运动试验终止后所有患者均在无负荷状态下继续观察5 min。整个过程在心电监护及专业医师陪同下进行，并对心电、血压及气体代谢等信息进行连续收集与记录。通过设备获取峰值公斤摄氧量（VO2peak）、氧脉搏（VO2/HR）、二氧化碳通气当量斜率（VE/VCO2slope）、摄氧效率斜率（OUES）等主要参数。

1.4 经胸多普勒超声心动图检查

所有患者均收集CPET前后1个月内的经胸多普勒超声心动图检查（GE，E9），收集参数：Sm、Em、E/Em、左室舒张末内径（left ventricular end diastolic di⁃ameter，LVEDD）、左房压（left atrial pressure，LAP）、左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）。

1.5 统计学方法

采用SPSS 20.0统计软件进行数据处理。计数资料用例数及率（%）表示；计量资料进行正态性检验，正态分布数据以均数±标准差表示；非正态分布数据以中位数（第1四分位数、第3四分位数），即M（p25，p75）表示；采用单因素ANOVA分析，非正态分布数据相关性采用Spearman相关分析，多因素分析采用多元线性回归分析或logistic回归分析。P＜0.05为差异有统计学意义，P值均为双侧检验的结果。

2 结果

2.1 患者基本资料

共入选患者402例，平均年龄为71±5岁，其中65～69岁202例（50.25%），70～74岁89例（22.14%），年龄≥75岁111例（27.61%）。男性283例（70.40%），女性119例（29.60%）。

心绞痛患者共227例（56.47%）、急性心肌梗死患者共62例（15.42%）、陈旧性心肌梗死患者共113例（28.11%）。

2.2 心脏功能与CRFCRF

患者平均VO2peak为18.77±4.78 ml/min/kg，VO2/HR为10.58 ± 2.91 ml/beat、VE/VCO2slope为29.00（26.75，33.00）、OUES为1588.21 ± 431.12。

（1）将患者心脏结构和功能的主要参数与CPET参数进行相关性分析，结果显示（表1）：

① LVEDD 与 VO2/HR（r=0.220，P＜0.001）、OUES（r=0.176，P＜0.001）呈正相关。

② Sm 与 VO2peak（r=0.201，P＜0.001）、OUES（r=0.223，P＜0.001）呈正相关，而Sm与VE/VCO2slope（r=－0.181，P＜0.001）呈负相关。

③Em 与 VO2peak（r=0.176，P＜0.001）、OUES（r=0.151，P=0.003）呈正相关；而 E/Em 与 VO2peak（r=－0.199，P＜0.001）、VO2/HR（r=－0.118，P=0.018）及OUES（r=－0.201，P＜0.001）呈负相关。

④ LAP与VO2peak（r=－0.187，P＜0.001）、VO2/HR（r=－0.108，P=0.030）及OUES（r=－0.185，P＜0.001）呈负相关。

表1 CPET参数与心脏超声指标的相关性分析结果

（2）将反映心脏早期收缩功能的参数二尖瓣环收缩期峰值速度Sm与CRF的相关性按65～69岁（n=202）、70～74岁（n=89）、≥75岁（n=111）三个年龄段进行亚组分析，结果（表2）显示：65～69岁年龄组和≥75岁年龄组中，仍可见心脏早期收缩功能Sm与CRF相关：

① 65～69岁年龄组 Sm 与 VO2peak（r=0.165，P=0.019）、OUES（r=0.226，P=0.001）呈正相关，Sm与VE/VCO2slope（r=－0.260，P＜0.001）呈负相关；

②≥75岁年龄组Sm与VO2peak（r=0.214，P=0.024）、OUES（r=0.265，P=0.005）呈正相关。

（3）将反映心脏早期收缩功能的参数二尖瓣环收缩期峰值速度Sm以Sm≥8cm/s为正常界限[4]，分为Sm正常组（n=321）、Sm降低组（n=81），两组中再分别按65～69岁、70～74岁、≥75岁三个年龄段进行亚组分析（表3）。

表2 不同年龄组心脏CPET参数与Sm参数的相关性

①Sm 正常组中，65～69岁组 VO2peak（19.86 ±5.24 ml/min/kg）均高于70～74岁组（18.31 ± 3.76 ml/min/kg）及 ≥75岁 组（18.05 ± 4.08 ml/min/kg）（P＜0.05）；65～69岁组OUES（1699.89 ± 450.23）均高于70～74岁组（1578.25 ± 400.73）及≥75岁组（1527.91 ±380.87）（P＜0.05）；65～69 岁 组 VE/VCO2slope[29.00（26.00，32.00）]低于≥75岁组[30.00（27.00，34.00）]（P＜0.05）。

②Sm 降低组中，65～69岁组 VO2peak（19.58 ±4.87 ml/min/kg）高于≥75岁组（15.88 ± 4.11 ml/min/kg）（P＜0.05）；≥75岁组VO2peak/HR（8.79 ± 2.07 ml/beat）均低于65～69岁组（10.76 ± 3.13 ml/beat）及70～74岁组（11.06 ± 2.90 ml/beat）（P＜0.05）；≥75岁组OUES（1243.77 ± 316.52）均低于65～69岁组（1509.84± 419.62）及70～74岁组（1589.82 ± 402.00）（P＜0.05）；65～69岁组VE/VCO2slope[29.00（27.00，33.75）]低于≥75岁组[33.00（28.50，37.75）]（P＜0.05）。

表3 Sm正常组和降低组不同年龄组间心脏CPET参数的比较

（4）将可能的影响因素即：患者的性别、年龄、冠心病临床类型、心脏结构与功能参数（LVEDD、Sm、Em、E/Em、LAP）作为自变量，以OUES作为因变量行多元线性回归（输入法），结果显示：年龄与OUES呈独立负相关（r=－9.869，P=0.003），二尖瓣环收缩期峰值速度（Sm）与OUES（r=29.220，P=0.001）呈独立正相关。

3 讨论

心脏康复治疗明显减少冠心病患者的全因死亡、心源性死亡、再发心肌梗死以及再次住院的发生率，同时可以提高患者CRF，提高其生活质量。心脏康复治疗，包括运动训练、危险因素的宣传教育、心理支持、改变生活方式以及多种渠道控制常见的危险因素，运动处方在其中占据很重要的比重。冠心病严重程度不同，其运动训练的风险也不同。为了保证心脏康复运动的安全性，应加强运动前的心脏功能评估。目前常用的心脏功能的评估手段是心脏彩超，可以分别通过LVEF、Sm和E/Em指标来评估患者心脏收缩功能和运动功能。

与非冠心病患者相比，冠心病患者CRF明显下降，而老年冠心病患者CRF下降更为明显。研究发现，PCI术后患者CRF较术前有所改善[9，10]。心肺运动试验能够精确、全面地评价患者的CRF，为心脏康复提供可靠的指导，在心脏康复领域有重要意义。经CPET检测的VO2peak是代表CRF的金标准，Keteyian等研究[11]提示，无论男女，VO2peak是全因死亡强烈的预测因子之一，VO2peak每升高1 ml/min/kg，死亡风险下降约15%。

值得关注的是，本研究多因素相关性分析结果提示，二尖瓣环收缩期峰值速度（Sm）与摄氧效率斜率（OUES）呈独立正相关。OUES这一指标最初用于评价心脏病患儿的心肺储备功能。OUES与CRF成正比，其值越大提示CRF越好。OUES值随年龄增长呈线性下降[12]，这一结论在本研究中也得到了证实。在年龄大致相同的情况下，充血性心力衰竭患者的OUES值远低于无心血管疾病的人群。其机制可能为心力衰竭患者的心脏泵功能受损，肺循环和体循环被动淤血，使氧气吸收、利用发生障碍，从而降低OUES值[13]。虽然目前公认的应用最广泛的评价左心室收缩功能的指标是LVEF，但其不可避免地受到左心室前后负荷以及心室腔大小、形态等因素的影响。研究表明，用超声组织多普勒成像技术定量测量Sm是预测心衰患者左心室收缩功能最强的独立因素[14]。考虑到年龄的混杂因素，进行不同年龄分组分析时，也看到了同样的结果和趋势。同时无论Sm正常、降低均可见心脏早期收缩功能Sm与CRF相关。故推测通过CPET检测出OUES早期下降的患者，可能在LVEF未见明显下降时，患者的心脏泵功能已经处于早期受损阶段。这一发现将有助于冠心病患者早期进行心脏康复。机制尚不明确，还有待于进一步研究。

二尖瓣血流频谱和组织多普勒均可用于冠心病早期的舒张功能评估。E/Em常用于静息状态下无创评估心脏舒张功能，可以更敏感地评估冠心病舒张功能减退程度，反映心功能变化［8，15］。本研究结果发现，E/Em 与 VO2peak（r=－ 0.199，P＜0.001）及 OUES（r=－0.201，P＜0.001）呈负相关。左房压力与VO2peak（r=－0.187，P＜0.001）及 OUES（r=－0.185，P＜0.001）呈负相关。舒张功能下降患者，在E/Em增高时，可看到心肺耐力指标VO2peak及OUES下降，二者也具有良好的相关性。在实际操作中，通过CPET运动状态下获得VO2peak及OUES指标，就可以早期发现舒张功能减退，从而指导康复。

综上，心肺运动试验作为评估和指导运动康复的实用方法，CRF参数能够评估运动负荷下心脏功能，其与心脏超声获得的静息心脏收缩与舒张功能指标有明显的相关性。在今后的临床实践中，可以通过CPET这种手段，应用CRF的评估指标VO2peak及OUES来判断运动状态下的冠心病患者早期的收缩功能和舒张功能改变，指导其下一步安全、方便地进行运动康复、改善预后。