心输出功率预测心力衰竭预后的研究进展

谭 凤 郭任维 李 莉 翟晓娟

山西医科大学附属汾阳医院心血管内科，山西汾阳 032200

随着人口老龄化及心血管疾病危险因素的流行，心血管疾病已经成为中国居民死亡的首要原因[1]。心力衰竭是所有心血管疾病的终末期，其患病率持续升高。流行病学调查显示，成人心力衰竭患病率为0.9%[2]，住院死亡率为6.9%[3]。在西方发达国家，心力衰竭的发病率虽有下降，但大部分患者治疗效果仍不理想，死亡率居高不下[4]。近年来，心血管病疾病总负担绝对值增长了33.7%[5]。不同程度的心力衰竭治疗方案不一、疗效差异也很大，如何有效降低死亡率并提高生活质量是目前面临的难题。适宜的临床结局预测指标对治疗方案的选择具有重要的指导价值。心输出功率（cardiac power output，CPO）是有效评价心脏泵血能力的血流动力学参数，在评估心力衰竭预后方面具有明显的优势。

1 CPO 的概念

心脏是一个机械泵，其功能是泵出足够的血液，并维持其在心血管系统中循环流动。心泵功能是心力衰竭预后的主要决定因素，CPO 是直接反映心功能的血流动力学参数，其代表单位时间内左心室向体循环输送的水力能量，单位为瓦（Watts，W）。常通过主动脉压、心输出量（cardiac output，CO）和转换因子K（K=2.22×10-3）的乘积估算。由于精确测量主动脉压难以实现，所以用平均动脉压（mean arterial presssure，MAP）替代，故CPO=CO·MAP·K（MAP=1/3 收缩压+2/3 舒张压）[6]。峰值CPO 是通过药物或物理刺激心脏能达到的最大心泵功能；静息CPO 为静息状态下的基础心泵功能；储备CPO 代表可调动的心泵功能，为前二者之差。

随着年龄的增长，心肌代谢水平下降，心功能也随之减退[7]。虽然存在心肌肥厚、心室扩大等代偿机制，但峰值CPO、储备CPO 和有氧运动能力仍逐年下降，而这种自然减退不影响静息CPO[8]。当心脏存在急慢性缺血、炎症等损害而发生心力衰竭时，峰值、储备和静息CPO 均可发生明显的改变并有别于健康人，不同程度心力衰竭的CPO 亦有差别[9]。

2 CPO 在心力衰竭预后评估中的应用

2.1 峰值CPO 及储备CPO 在心力衰竭预后中的应用

既往研究显示，最大耗氧量（peak oxygen consumption，VO2max）是评估心力衰竭预后的最佳指标[10-11]。然而VO2max 受骨骼肌质量、肥胖等非心脏因素的影响。另外当心力衰竭患者的VO2max 位于10～18 ml/（min·kg）之间时，预后相似，单用VO2max 不能很好区分[12]。Rosenblum 等[13]的研究中，将峰值CPO 与VO2max相结合评估心力衰竭患者的心功能，在VO2max＜14 ml/（min·kg）的亚组中，以峰值CPO 为1.5 W 分界，峰值CPO＞1.5 W 的患者1 年无事件生存率明显高于峰值CPO＜1.5 W 的患者（92.2% vs.82.1%），差异有统计学意义（P ＜0.05）。峰值CPO 给VO2max 增加了额外的预后信息。不过峰值CPO 在VO2max 介于14～18 ml/（min·kg）亚组中的应用尚缺乏研究，峰值CPO 是否完全弥补VO2max 在评估心力衰竭患者心功能方面的不足还需要更多的证据支持。

另外也有研究认为，峰值CPO 是心力衰竭预后的独立预测因子[14-15]。Williams 等[14]对219 例稳定心力衰竭患者进行随访，以全因死亡为终点事件。单变量logistic 回归分析中，峰值和静息CO、峰值和静息CPO 以及VO2max 都对预后有预测作用。多变量logistic回归分析显示，峰值CPO 是唯一的预测因子。另一项心力衰竭预后的研究[15]中，以全因死亡、植入左室辅助装置（left ventricular assistant device，LVAD）和紧急心脏移植为终点事件，中位随访时间为295 d。多因素Cox 回归分析显示峰值CPO 是终点事件的独立预测因子。ROC 曲线分析显示峰值CPO 预测终点事件的曲线下面积为0.78，敏感性为84%，特异性为62%，1.5 W 是最佳临界值。峰值CPO＞1.5 W 与峰值CPO＜1.5 W 患者的无事件生存率分别为94%和69%，差异有统计学意义（P ＜0.01）。然而上述两项研究均选择经过优化治疗心功能稳定的患者，随访时间短，且随访期间终点事件发生率较低，分别为12.3%和17%，不能全面反映峰值CPO 评估心力衰竭预后的价值。

Williams 等[16]认为储备CPO 比峰值CPO 更适合用于评估心力衰竭的长期预后。单因素Cox 回归分析中，峰值CPO、储备CPO 和储备CO 均可预测预后，而多因素Cox 回归分析显示储备CO 是唯一的预测因子。所有变量中，储备CPO 在生存组和死亡组之间的差异最大，高达57.4%，是最具区分性的。因此，储备CPO 是生物学意义上最强的死亡预测因子。二者在统计学意义与生物学意义上的差异需要更多研究进一步明确。

峰值CPO 常用于评估心力衰竭患者LVAD 治疗时及治疗后的心功能恢复状态，是指导LVAD 治疗的良好指标[17]。Jakovljevic 等[18]认为峰值CPO 在心肌恢复后移除LVAD、正接受LAVD 治疗及中重度心力衰竭的3 种人群中依次降低，差异有统计学意义（P ＜0.05），其中38%恢复后移除LVAD 的患者峰值CPO 水平与健康对照组相近，恢复良好。

总之，峰值CPO 和储备CPO 均是评估心力衰竭严重程度的重要指标，其中峰值CPO 是短期预后评估最有效的指标，而长期预后评估中储备CPO 可能更有价值。

2.2 静息CPO 在心力衰竭预后中的应用

虽然峰值CPO 及储备CPO 可以有效预测心力衰竭患者的预后，但是严重心力衰竭患者血流动力学不稳定，不宜进行心肺运动试验，无法测量峰值CPO。同时，严重心力衰竭患者的储备心功能均被调动以维持血液循环，供应机体对能量的基本需求，无论如何刺激心脏CPO 也无法升高，此时静息CPO 即代表峰值CPO，可以用来反映病情的严重程度并评估预后[19]。

静息CPO 在不同肌力状态下均能准确识别心力衰竭[20]。Fincke 等[21]对541 例急性心肌梗死继发左心功能不全的心源性休克患者进行研究，发现静息CPO是最强的住院死亡独立预测因子。静息CPO 每增加0.20 W，住院死亡率降低40%。0.53 W 是反映住院死亡率最准确的分界值，静息CPO≤0.53 W 时住院死亡率为58%（阳性预测值），CPO＞0.53 W 时生存率为71%（阴性预测值）。急性心肌梗死发病率、死亡率很高，左心功能不全是常见的并发症，常危及生命[22]，通过静息CPO 监测心功能，可以尽早发现心功能不全，及时采取治疗措施，同时作为客观依据指导治疗。

近期已有研究将静息CPO 用于急性心力衰竭的危险分层[23]。Yildiz 等[24]证实静息CPO 在严重到需要进行心脏移植的心力衰竭患者中可以独立预测不良结局，可用于危险分层。但是在储备心功能良好的心力衰竭患者中，静息CPO 识别轻微的心功能变化能力有限。Tannvik 等[25]在冠状动脉搭桥手术前后血流动力学变化的研究中发现，术前与术后24 h、仰卧位与站立位的每搏输出量（stroke work，SW）均有降低，但静息CPO 几乎没有变化。而Tritapepe 等[26]在左西孟旦对冠状动脉搭桥术后患者心血管功能影响的研究中发现，对照组在术后6 h 的静息CPO 低于正常。两项相似的研究中，虽然术后SW 均有下降，但静息CPO 的变化却不一致，分析发现前者心功能储备明显强于后者[LVEF（71%±8）% vs.（44.1±9.8）%]，可通过增加心率维持静息CPO。所以，在左心功能基本正常的患者中静息CPO 不能准确识别轻微的心功能变化，而在急性心力衰竭和严重心力衰竭患者中可准确反映预后。

CPO 是反映心功能的直接指标，有研究认为静息CPO、峰值CPO 与N 末端B 型利钠肽原（N-terminal pro-BNP，NT-proBNP）、心率变异性等心功能间接指标均缺乏明显的相关性[27-28]，也有研究认为峰值CPO与心力衰竭死亡无相关性[29]。因此，还需要更多的研究明确CPO 评估心功能并预测心血管疾病预后的能力。

3 CPO 的测量

CPO 是心脏单位时间内做的功，与左心室压力和心输出量相关。关于CPO 的计算方法尚存争议，有研究[30]认为MAP 代替主动脉压计算的CPO 忽略了产生脉动流量所需的功率，尤其是动脉硬化的患者中这种功率较大，因此主动脉收缩压比MAP 更接近主动脉压；也有研究认为右心房压是左心室压力的重要组成部分，因此CPO 应表示为CO·（MAP-右心房压）·K[6]。CO 的测量包括有创和无创的测量方法。有创的方法如直接Fick 法、热稀释法等，测量准确性高，但是需要插管，存在气胸、感染、出血等风险。无创的方法如惰性气体重呼吸法，测量限制小，但准确性稍差[15]。

综上所述，CPO 可以准确反映心功能，可用于指导心力衰竭的治疗。峰值CPO 及储备CPO 对于稳定性心力衰竭的短期和长期预后评估是最有价值的，而静息CPO 在急性心力衰竭、严重心力衰竭中的价值更高。目前尚缺乏CPO 与其他血流动力学参数的比较研究，且未统一测量方法和正常值参考范围，需要进一步探索以指导临床。