冠心病患者心脏康复运动处方研究进展——以高强度间歇训练为例

郭苏霞,袁薇娜,刘 丹,李方语,唐占英,胡志俊

(上海中医药大学附属龙华医院 康复科,上海 200032)

冠心病是全世界主要死亡原因之一,以运动为基础的心脏康复用于改善各种心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)患者的症状及预后,近年来研究较多的是高强度间歇训练(high-intensity interval training,HIIT),HIIT是指在短时间内进行高强度训练,中间穿插休息或低强度训练的运动方式。根据2020年欧洲心脏病学会(European society of cardiology,ESC)指南,高强度运动被定义为70%～85%的最大摄氧量或70%～85%的心率储备或75%～90%的最大心率,自主感觉劳累分级表(rating of perceived exertion,RPE)14—16可作为辅助指标[1]。在冠心病患者中,HIIT被证明是低风险的,能显著改善通气阈值(ventilatory threshold,VT)、左心室功能、射血分数、内皮功能、自主神经系统功能[2],改变心血管疾病风险因素,包括肥胖、糖尿病、高血压、血脂异常和抑郁[3]。考虑到安全性及治疗效果,冠心病患者在开始心脏康复干预前需由心脏病专家评估风险分层和进行心肺运动试验(cardiopulmonary exercise testing,CPET),根据结果制定运动处方。本文以HIIT为例,对运动处方中各组成部分的研究进展作一综述,以期为冠心病患者的运动处方提供更多思路。

1 风险分层和CPET

1.1 风险分层 慢性稳定型心绞痛患者可根据患者的临床症状、体征、负荷试验、左心室功能及冠状动脉造影等情况综合进行危险分层[4],循证指南基于临床指标分为高、中、低三级,用于临床决策和建议患者选择[5]。急性冠脉综合征患者风险评分方法主要有以下两种:2010年ESC修订的非ST 段抬高急性冠脉综合征指南建议首选GRACE评分,根据心率、血压、肌酐等因素将患者分为三级,急性冠脉综合征患者入院、出院及门诊随访时均应行GRACE评分以便根据病情调整策略。2015年ESC修订的非ST 段抬高急性冠脉综合征指南推荐CRUSADE出血评分,主要用于急性冠脉综合征患者抗血小板和抗凝治疗[6]。此外,SYNTAX评分和欧洲心脏危险评估系统主要用于评估围手术期风险。大多数已发表的HIIT研究招募了低风险患者,几乎没有招募高风险冠心病患者进行HIIT康复的研究[7]。

1.2 心肺运动试验 CPET是一种重要的诊断工具,它可以全面评估和区分运动耐受性有限的原因,也提供了运动过程中的无创动态评估。与用于诊断冠心病的其他方法相比,CPET的主要优势在于定量评价缺血引起的功能性血流动力学紊乱,这些血流动力学紊乱先于心电图(ST段压低/抬高)和临床缺血(胸痛)体征[8],这有助于早期发现无明显冠状动脉狭窄的冠心病。

在心脏康复中CPET用于运动耐受性评估,将通气量、吸氧量和呼出二氧化碳量与递增运动测试期间测量的常规生理和性能参数(如心率、血压、运动持续时间等)结合起来,增加了从传统运动测试中获得的信息量。为了充分规定个人的耐力或运动强度,个人应进行CPET并使用12导联心电图记录[1]。在每次训练期间,使用心率或RPE监测患者的运动强度[9]。

2 HIIT的心脏康复运动处方

2.1 频率 美国运动医学学院定义运动处方的主要内容包括频率、强度、时间、类型、总量和进展[10]。一项荟萃分析[11]表示冠心病患者以2～5次/周的频率运动时其峰值摄氧量(peak oxygen consumption,VO2peak)均有所改善。2020年更新的欧洲预防心脏病学协会(European association of preventive cardiology,EAPC)的立场文件建议每周至少三次训练频率[12]。另外通过阅读大量随机对照实验的文献,频率多使用3次/周[13]。故建议冠心病患者的训练频率应至少为2次/周。

2.2 强度 在运动处方的所有基本要素中,运动强度通常被认为是最难规定的,也是实现有氧运动的最关键因素。在心脏康复中规定运动强度的方法在国际上有所不同,包括峰值运动能力指数、通气阈值、心肌缺血阈值等。

心脏康复中的大多数运动训练指南根据峰值运动能力指数推荐有氧运动处方,这些指数包括峰值工作负荷百分比、峰值心率百分比(percentage of peak heart rate,%HRpeak)、%VO2peak等。大量证据表明,VO2peak是未来心血管事件和死亡率的有力预测因子,即使VO2peak的微小增加也会导致全因和特定原因死亡率的风险大大降低[14]。在运动处方中使用这些峰值运动能力指数的一个重要问题是,难以确定冠心病患者是否达到了真正最大体力消耗水平的运动。大部分心脏康复患者接受速率调节药物治疗,如β受体阻滞剂药物,这会减弱休息时和运动时的心率反应,并可能导致运动应激试验期间较低的峰值心率和摄氧量[15]。在2013年欧洲心血管预防和康复协会联合美国心血管和肺康复协会和加拿大心脏康复协会发表了一份立场声明,提出达到最大或接近最大的努力(从而达到可靠的VO2peak)假设存在的几项标准,递增运动期间摄氧量与功率关系的平稳被认为是确定最大努力的金标准。此项立场声明建议将斜坡增量心肺运动测试作为生理综合运动强度评估和处方的金标准,提出一种“基于阈值”而非“基于范围”的运动处方方法,以最大限度地提高心脏康复有氧运动训练的效益[16]。2022年EAPC的立场文件建议通过评估CPET期间的VT1和VT2来确定运动强度,VT1是通过通气量/摄氧量开始增加之前曲线的最低点来确定,通过此方法确定VT2的可靠性尚未得到很好的证实[17]。如果因为条件限制不能确定VT,临床医生可以根据峰值工作负荷百分比或%HRpeak来确定运动强度[16-17]。通过使用相应的心率或工作效率,可以从这些阈值推断出运动训练区域,即VT1以下的为轻度强度,VT1和VT2之间的为中度强度,VT2以上的为高强度。使用基于阈值的运动处方有一定缺点:在两个连续的试验中,受试者内部可能存在很大的差异,观察者和位点之间的差异很大[16,18]。事实上,基于VT的运动强度处方与根据冠心病患者峰值运动参数得出的指标之间存在相当大的不一致性,突出了当前指南调整的必要性[3,19]。

当无法通过标准运动测试或CPET来确定患者的运动强度时,常用RPE和谈话测试,RPE量表是一种主观的测量个人有氧训练强度的方法,它基于一个人在体育活动中经历的身体感觉,包括心率、呼吸频率、出汗和疲劳[17]。先前的研究表明,在冠心病患者中,RPE与心率显著相关,且不受β受体阻滞剂介导的影响[20]。在使用客观和主观措施确定运动强度时,可能会出现峰值心率和RPE之间存在差异的情况,在这种情况下作者建议使用RPE作为主要方法[13]。研究发现,对心脏康复训练模式的熟悉程度[21]、文化水平、性别和利尿剂的使用[22]对受试者在运动过程中的RPE有显著影响。谈话测试的一个重要优点是它不需要任何费用和专业知识,这增强了它在心脏康复中的实用性。它基于VT2以上呼吸的快速增加,导致运动期间难以舒适地交谈,因此有助于确定中等强度和高强度运动之间的界限[3]。但谈话测试不是定制持续时间较短(<1分钟)或非常高强度(>95%HRpeak)的间隔训练处方的实用工具,其在85%～95%HRpeak较长持续时间的HIIT处方中的使用也有待进一步研究[23]。

根据EAPC在心脏康复中关于质量标准的立场声明,最终的要求是进行CPET,并根据VT确定运动强度。考虑到许多心脏康复中心没有测量VO2的工具,所以最低要求是执行功率车测试,根据峰值工作负荷百分比或%HRpeak确定运动强度[17]。谈话测试和RPE量表只能作为心血管疾病患者客观有氧运动强度测定方法的辅助手段。

2.3 时间 HIIT表示重复进行30～300 s的有氧运动,其间穿插着相等或更短的恢复期,每次最多持续35 min[24]。一项荟萃分析[11]建议冠心病患者每次进行30～60(28～60)min的有氧间歇运动,工作持续时间与恢复时间之比≥1 (0.5～1.33)。目前最常见的 HIIT 模式为4 min×4 min模式,但有相关研究[17]表明在HIIT期间,4 min的运动高峰对于大部分患者来说可能太长。

一项荟萃分析[25]发现,与短时间间隔HIIT相比,长时间间隔HIIT可能会引起VO2peak的更大改善。然而,一些新纳入心脏康复的老年CVD患者可能无法维持高强度的长间隔[13]。另一项荟萃分析证实,短工作间隔的HIIT方案和长工作间隔的HIIT方案均能显著改善冠心病患者的VO2peak。这些结果可能对于冠心病患者治疗方案的选择在VO2peak改善方面不如训练强度和频率重要[26-27]。

大多数对心脏患者进行高强度间歇训练的研究持续了12周,最短的持续了4周[28]。对于冠心病产生VO2peak显著适应所需的最低训练频率为6周,HIIT在改善冠心病患者最大受益在第6至12周[11,29]。

2.4 运动类型 2020年ESC指南[1]将运动类型分为技能型、力量型、混合型和耐力型,并给出各种强度下的运动方式。一项综述[3]表示走楼梯或散步可能有助于缓解从久坐的生活方式向常规中等强度到高强度运动的过渡。2020年EAPC立场文件[12]建议冠心病患者选择散步、慢跑、游泳、划船、骑自行车、爬楼梯、有氧舞蹈等锻炼类型。在为患者选择运动方式时最重要的考虑因素是他们的舒适程度。

2.5 运动总量 对于有氧运动,运动方案的设计应主要以优化总能量消耗为目标,而不是针对某一特定的训练特点(如运动强度)[17],总能量消耗更大的HIIT协议在VO2peak中也产生了更大的收益[28]。最准确的量化单位为千卡/周,1 000～2 000千卡/周的能量消耗可能导致冠心病进展缓慢[30]。

2.6 运动进展 关于运动进展,大多数文献支持在强度增加之前,应增加运动的持续时间和频率。Taylor等[31]建议在2周的中等强度持续训练导入期后,功能低下(<5 代谢当量)或处于HIIT初始阶段(0～4周)的患者可以开始短期HIIT方案(如,每3～4分钟中等强度持续训练,1分钟HIIT间隔),随着患者对训练模式的熟悉理解及运动耐力的提高,可以进一步延长至中等时间间隔(例如,2～3分钟HIIT,2分钟恢复),最后将间隔数增加到4 min×4 min HIIT。另一种进展的选择是,最初每周引入一次HIIT,然后进展到每周2～3次[32]。

一些心脏康复中心习惯在几周的训练后再次进行CPET,以指导强度的进展。这种方法考虑到有氧能力的变化可能已经在项目的早期就发生了,研究[9]表明,仅在2～4周的运动训练后,VO2peak就有了改善。在延长心脏康复期间(包括Ⅲ期),重新评估VT1和VT2以正确确定运动强度仍然很重要[17]。

3 总结

根据现有的相关文献,因冠心病患者的个体差异较大,运动处方需考虑的内容较多。目前没有统一的运动处方指南,与其采用一刀切的HIIT模型,更建议根据个人运动经验和耐受性逐步引入和发展HIIT,在此之前进行风险分级和CPET,根据评估结果针对某个需改善的因素制定合适的运动处方。所有的运动处方在冠心病患者中都有其优点和局限性,因此我们建议使用客观和主观两种方法相结合来规定HIIT的运动强度,这可能是最大限度地提高安全性、依从性和临床效果的选择。