不同治疗方式冠心病患者心肺运动试验指标的特点分析

吴雪娇，洪怡，郭小亚，周明成

心肺运动试验（cardiopulmonary exercise test，CPET）有助于了解患者的呼吸系统和循环系统的气体交换情况，能够结合患者运动时出现的症状及运动反应，检测患者的心肺功能储备和功能受损程度［1］。冠心病可严重威胁人类的身体健康，并且导致患者的死亡风险增加［2］。2013年我国冠心病发病率达10.2‰［3］，2019年美国心脏协会心脏病与卒中统计数据显示，年龄≥20岁者心血管疾病患病率为48.0%，病死率与10年前相比增加了14.5%，预计未来20年心血管疾病的总医疗费用仍然会持续增加［4］。而CPET对冠心病患者的运动处方、危险分层以及预后评价均具有重要的临床意义。本研究旨在分析不同治疗方式冠心病患者CPET指标的特点。

1 对象与方法

1.1 研究对象 回顾性选取2015年3月至2020年12月于上海市第一康复医院进行CPET的冠心病患者207例为研究对象。根据治疗方式将冠心病患者分为3组：药物治疗组（n=80），经皮冠状动脉介入术（percutaneous coronary intervention，PCI）治疗组（n=64），冠状动脉旁路移植术（coronary artery bypass graft surgery，CABG）治疗组（n=63）。本研究经上海市第一康复医院伦理委员会批准（YK20200403-1-002）,患者均签署治疗知情同意书。

1.2 CPET方法 CPET开始前对患者进行宣教，让患者充分理解测试内容和方法。之后由心脏康复医师指导，在相同的环境条件下患者接受CPET中的功率自行车测试，本测试采用德国Cortex心肺运动测试系统（型号Metalyzer 3B），在测试过程中，选择大小适合的面罩将患者口鼻包围以防漏气，确保其吸入和呼出的气体全部能通过流量传感器和气体流量计测定，以保证测试数据的准确性。有效清洁皮肤，用磨砂皮轻轻去除角质层，准确安放心电电极，选择合适的运动方案进行测试。分5个阶段：（1）静息阶段，患者在功率自行车上休息3 min；（2）热身阶段，进行3 min热身运动（无功率负荷）；（3）运动阶段，即从第6分钟起，受试者踏车速度保持55～65 r/min，Ramp10以10 W/min的速度阶梯式递增直到运动终止，Ramp20以20 W/min的速度阶梯式递增直到运动终止；（4）整理阶段，患者进行1～2 min的低功率负荷踏车；（5）恢复阶段，患者进行短暂的无功率负荷恢复。

当达到目标运动量或出现以下指征时应终止试验：（1）达到亚极量运动心率；（2）新出现或加重的心绞痛；（3）中枢神经症状，如共济失调、头晕或接近晕厥；（4）末梢低灌注情况，如发绀、苍白；（5）疲乏、气促、喘息、下肢痉挛或间歇性跛行；（6）运动中收缩压较基础值下降＞10 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa），运动功率增加，血压不升，并伴有缺血症状；（7）高血压反应（无明显症状时，收缩压＞220 mm Hg）；（8）在无Q波的导联（不包括V1和aVR导联）出现ST段抬高（＞1.0 mm），此外，ST段持续性压低，或者心电轴明显偏移；（9）较严重的心律失常，如室上性心动过速，室性心律失常如多源性、短阵室性心动过速等。

1.3 观察指标 通过病历资料收集患者的基线资料：包括性别、年龄、身高、体质量、体质指数（body mass index，BMI）、病程、血糖、总胆固醇、三酰甘油、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、合并症（高血压、糖尿病、心律失常）；CPET指标：静息收缩压、静息舒张压、最大收缩压、最大舒张压、峰值功率、无氧阈（anaerobic threshold，AT）-功率、峰值氧脉搏、AT-氧脉搏、峰值摄氧量、AT-摄氧量、千克体重摄氧量、AT-千克体重摄氧量、氧通气当量（ventilatory equivalent for oxygen，EQO2）、AT-EQO2、二氧化碳通气当量斜率（ventilatory equivalent for carbon dioxide slope，EQCO2slope）、呼气末二氧化碳分压（partial pressure of end-tidal carbon dioxide，PETCO2）、AT-PETCO2、 峰 值 每 分 通 气量、AT-每分通气量和每分钟摄氧量变化与功率变化比值（ΔVO2/ΔWR）。

AT的概念是运动负荷增加到一定程度后，组织对氧气的需求超过循环所能提供的氧气量，组织必须通过无氧代谢提供更多的氧气，有氧代谢与无氧代谢的临界点称为AT；功率是指物体在单位时间内所做的功的多少；氧脉搏即心脏每次搏动输出的血量所摄取的氧量；摄氧量是指单位时间内机体摄取氧的毫升数，是反映机体运动负荷的指标，其作为评价运动能力指标之一被广泛应用；千克体重摄氧量即在单位时间内单位体质量的氧耗量，是衡量个体运动能力的一种指标；EQO2是指相同时间内静息每分钟通气量与每分钟氧耗量的比值，是确定AT的最敏感指标；EQCO2slope是通气量与二氧化碳排出量的比值，通气量是生理性无效腔与肺泡通气量之和，EQCO2常根据运动中所有数据由线性回归计算得出，表明肺换气效率；PETCO2是呼气终末期二氧化碳分压，可反映运动中肺脏有效血容量；每分通气量即每分钟吸入或呼出肺的气体量；ΔVO2/ΔWR即每增加1 W功率运动负荷所增加的氧耗量指标，其可反映末梢运动肌肉氧的运送能力及利用状态。

1.4 统计学方法 采用SPSS 21.0统计学软件对数据进行处理。计量资料符合正态分布以（±s）表示，三组间比较采用单因素方差分析，组间两两比较采用q检验；计数资料以相对数表示，组间比较采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三组冠心病患者基线资料比较 三组冠心病患者年龄、身高、体质量、血糖、三酰甘油、高密度脂蛋白及高血压、心律失常发生率比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。三组冠心病患者性别、BMI、病程、总胆固醇、低密度脂蛋白、糖尿病发生率比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；其中PCI治疗组患者男性比例高于药物治疗组，病程短于药物治疗组，差异有统计学意义（P＜0.05）；CABG治疗组患者男性比例高于药物治疗组和PCI治疗组，BMI低于药物治疗组和PCI治疗组，病程短于药物治疗组，总胆固醇、低密度脂蛋白低于药物治疗组和PCI治疗组，糖尿病发生率高于药物治疗组和PCI治疗组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 三组冠心病患者基线资料比较Table 1 Comparison of baseline data among the three groups of patients with CHD

2.2 三组冠心病患者CPET指标比较 三组冠心病患者最大收缩压、最大舒张压、千克体重摄氧量、峰值每分通气量、AT-每分通气量、ΔVO2/ΔWR比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。三组冠心病患者静息收缩压、静息舒张压、峰值功率、AT-功率、峰值氧脉搏、AT-氧脉搏、峰值摄氧量、AT-摄氧量、AT-千克体重摄氧量、EQO2、AT-EQO2、EQCO2slope、PETCO2、AT-PETCO2比较，差异有统计学意义（P＜0.05）；其中PCI治疗组峰值氧脉搏、AT-摄氧量高于药物治疗组，差异有统计学意义（P＜0.05）；CABG治疗组患者静息收缩压、静息舒张压低于药物治疗组，峰值功率、AT-功率、峰值氧脉搏、AT-摄氧量低于PCI治疗组，AT-氧脉搏、峰值摄氧量、AT-千克体重摄氧量、PETCO2、AT-PETCO2低于药物治疗组和PCI治疗组，EQO2、AT-EQO2、EQCO2slope高于药物治疗组和PCI治疗组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 三组冠心病患者CPET指标比较（±s）Table 2 Comparison of CPET indexes among the three groups of patients with CHD

表2 三组冠心病患者CPET指标比较（±s）Table 2 Comparison of CPET indexes among the three groups of patients with CHD

注：AT=无氧阈，EQO2=氧通气当量，EQCO2 slope=二氧化碳通气当量斜率，PETCO2=呼气末二氧化碳分压，ΔVO2/ΔWR=每分钟摄氧量变化与功率变化比值；与药物治疗组比较，aP＜0.05；与PCI治疗组比较，bP＜0.05

AT-摄氧量（L/min）药物治疗组 80 117±11 72±9 155±23 79±12 66±35 40±29 9.26±2.95 6.92±2.47 1.03±0.44 0.69±0.28 PCI治疗组 64 113±11 71±11 154±22 77±14 70±27 46±23 10.77±4.84a 7.60±2.53 1.04±0.36 0.72±0.27a CABG 治疗组 63 112±11a 66±11a 148±23 73±13 57±26b 32±24b 8.20±2.44b 5.78±1.99ab 0.85±0.29ab 0.56±0.22b F值 4.603 5.160 2.121 2.934 2.953 4.194 8.488 9.657 5.451 6.916 P值 0.011 0.007 0.123 0.055 0.026 0.016 ＜0.001 ＜0.001 0.005 0.001组别 例数 静息收缩压（mm Hg）静息舒张压（mm Hg）最大收缩压（mm Hg）最大舒张压（mm Hg）峰值功率（W）AT-功率（W）峰值氧脉搏（ml/beat）AT-氧脉搏（ml/beat）峰值摄氧量（L/min）组别 千克体重摄氧量（ml•min-1•kg-1）AT-千克体重摄氧量（ml•min-1•kg-1） EQO2 AT-EQO2 EQCO2 slope PETCO2（mm Hg）AT-PETCO2（mm Hg）峰值每分通气量（L/min）AT-每分通气量（L/min）ΔVO2/ΔWR（ml•min-1•W-1）药物治疗组 15.19±5.94 10.26±3.67 44.69±11.51 33.83±6.86 30.71±6.49 32.13±3.99 36.44±4.89 37.13±14.40 24.96±7.88 5.94±2.73 PCI治疗组 15.61±5.08 10.50±3.86 44.47±9.38 34.80±8.64 31.33±5.39 31.43±3.43 36.42±4.31 38.58±10.88 25.93±7.05 5.74±2.26 CABG 治疗组 13.52±4.90 8.48±2.76ab 51.52±11.21ab 38.98±8.80ab 35.68±6.91ab 29.22±4.08ab 32.81±4.93ab 38.11±10.50 23.31±6.48 4.73±2.66 F值 2.705 6.547 8.985 7.732 12.322 10.509 12.783 0.264 0.264 2.133 P值 0.069 0.002 ＜0.001 0.001 ＜0.001 ＜0.001 ＜0.001 0.768 0.768 0.121

3 讨论

本研究回顾性分析了采用不同治疗方式治疗的冠心病患者基线资料及CPET指标的特点，结果显示，三组冠心病患者的年龄、身高、体质量、血糖、三酰甘油、高密度脂蛋白及高血压、心律失常发生率无差异，最大收缩压、最大舒张压、千克体重摄氧量、峰值每分通气量、AT-每分通气量、ΔVO2/ΔWR亦无统计学差异。但三组冠心病患者性别、BMI、病程、总胆固醇、低密度脂蛋白、糖尿病发生率有统计学差异，说明治疗方式的选择与患者的基础病情存在一定的相关性，患者CPET指标存在差异与患者的基线资料及病情也存在相关性，不同治疗方式的适应证不同，三组患者间病情程度亦存在一定差异，因此，本研究回顾性分析了采用三种治疗方式治疗的冠心病患者CPET指标的特点，根据CPET结果可制定冠心病患者的运动处方、判断危险分层以及预后。

近年，CPET在心脏康复领域的应用愈加广泛，其中心肺运动功能测试采用不同的数据采集法（每次呼吸测量法/混合气体测量法），对呼吸运动过程中气体的流量、氧气浓度、二氧化碳浓度、心脏指标等数据进行实时采集。十二导联运动心电图则记录和分析了安静或运动状态下心电图ST、QRS、PR等各间期的技术参数，其可评估心脏的生理功能及变化特征，综合评价心肺功能。

冠心病可严重威胁人体的健康，且随着我国人口老龄化进程不断加快，冠心病的发病率呈现逐年上升趋势［5］。在CPET测试过程中，随着运动负荷逐渐增加，心排出量应逐渐增加，当摄氧量与运动功率递增不一致时，常提示冠状动脉存在心肌缺血或供血不足，通过CPET可以检测并评估心肌缺血程度和预后情况［6］。研究表明，冠心病患者可以通过复查心脏彩超、生活质量量表等评估心脏康复的预后，但其无法替代CPET指标的精确性与客观性，且CPET测得的AT、峰值摄氧量等相关指标是目前被认可的制定有氧运动处方的最佳指标［7-8］。

PCI是通过开通患者被堵塞的血管，以达到心肌血运重建的目的，从而改善患者胸痛、胸闷等症状，其临床治疗效果较好，也逐渐被患者所接受［9］。研究表明，冠心病患者经PCI治疗后，心脏供血和供氧能力得到一定程度的提高，循环系统的氧气运输能力得到增强，从而使肌肉组织的摄氧量及氧耗量增大，使患者的运动能力改善，表现为峰值摄氧量、AT、峰值氧脉搏、峰值负荷功率和递增功率运动时间较治疗前明显提高［10］。本研究结果显示，PCI治疗组患者峰值氧脉搏、AT-摄氧量高于药物治疗组。PCI治疗组与药物治疗组其余CPET指标比较无统计学差异，可能说明PCI治疗相比药物治疗不会影响患者的峰值功率、AT-氧脉搏、千克体重摄氧量等CPET指标。

CABG是严重的三支冠状动脉病变冠心病患者的有效治疗方案之一。CABG对于患者肺功能的影响主要是限制其胸腔活动，导致其胸腔容积缩小，而良好的血管条件及术后积极合理的心肺康复治疗是患者重获良好心脏功能及日常生活活动能力的重要条件［11］。本研究结果显示，CABG治疗组AT-氧脉搏、峰值摄氧量、AT-千克体重摄氧量、PETCO2、ATPETCO2低于药物治疗组和PCI治疗组，EQO2、AT-EQO2、EQCO2slope高于药物治疗组和PCI治疗组，说明经CABG治疗的冠心病患者在心肺功能方面相对较差。

EQO2、EQCO2slope是肺功能相关的重要指标，EQCO2线性回归后的斜率通常被称为ΔVE/ΔVCO2slope，该指标经常用来表示运动时的通气效率，斜率越大表明通气效率越低［12］。研究表明，运动能力与EQCO2slope、重返工作岗位的概率相关，运动能力的增强会提高重返工作岗位的概率，而此时EQCO2slope会减小［13］。AT是反映机体最大有氧运动能力的重要指标之一，其与运动耐量密切相关。峰值摄氧量是反映心输出量和心脏储备功能的重要指标，其改变与肺功能、心脏功能、骨骼肌功能及机体代谢状况相关［14］。

冠心病患者的术后心脏康复非常重要。研究表明，通过手术不能延缓患者冠状动脉粥样硬化生物学进程，不能从根本上消除冠状动脉粥样硬化的相关危险因素，且患者术后会有再次狭窄的可能性［15］。

综上所述，不同治疗方式冠心病患者的基线资料及CPET指标均有差异，采用PCI治疗的冠心病患者峰值氧脉搏、AT-摄氧量高于采用药物治疗的患者，采用CABG治疗的冠心病患者AT-氧脉搏、峰值摄氧量、AT-千克体重摄氧量、PETCO2、AT-PETCO2低于采用药物治疗和PCI治疗的患者，采用CABG治疗的冠心病患者病情更重，心肺功能较差，临床可以根据患者的病情及CPET指标调整心脏康复的方案。本研究存在以下不足：本研究采用回顾性研究方法，致使在患者资料收集方面受到一定限制，不同治疗方式患者合并症存在一定差异；另外，不同治疗方式冠心病患者CPET指标存在差异与其基线资料及病情存在相关性，不光是治疗方式不同所造成，因而无法明确患者CPET指标存在差异的根本原因。今后将开展随机对照试验以进一步深入研究。

作者贡献：洪怡、周明成进行文章的构思与设计，论文的修订；郭小亚进行研究的实施与可行性分析，资料收集；吴雪娇进行资料整理，统计学处理，撰写论文；洪怡负责文章的质量控制及审校，对文章整体负责、监督管理。

本文无利益冲突。