重度和极重度气流受限慢性阻塞性肺疾病患者心脏变时功能比较及其与运动耐力的相关性

赵倩 单锡峥

作者单位：201209 上海,同济大学附属上海市肺科医院麻醉科(赵倩);同济大学附属杨浦医院呼吸内科(单锡峥)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)的临床表现主要为运动耐力下降和劳力性呼吸困难[1-2]。变时性是心脏电活动与心脏节律方面的一个重要功能。心脏变时性功能指人体运动时或在各种生理及病理因素的作用下心率能够跟随机体代谢需要的增加而适当增快的能力。当心率不能随着机体代谢需要的增加而增加并达到一定程度或不能满足机体代谢需求时称为心脏变时功能不全(CI)[3]。既往研究表明,COPD患者也存在心脏变时功能不全[4]。Van Gestel等[5]通过对154例轻中度气流受限COPD患者心脏变时功能的研究提示,COPD患者心脏变时功能与6min步行距离显著相关。本研究通过比较重度和极重度气流受限COPD患者的心肺运动试验结果,旨在探讨COPD患者心脏变时功能与运动耐力的相关性。

对象与方法

1.对象:2018年1月～2019年12月于同济大学附属上海市肺科医院呼吸内科住院、明确诊断为重度和极重度气流受限COPD且经治疗后临床稳定≥4周(诊断和病情分级均依据2020版GOLD指南)的男性患者80例。排除标准:(1)冠心病、高血压、糖尿病;(2)长期使用影响心率的药物。根据第1秒用力呼气容积占预计值的百分比(FEV1%pred)将所有患者分为重度组(30%≤FEV1%pred<50%)40例和极重度组(FEV1%pred<30%)40例,重度组患者平均年龄(62±6)岁,平均BMI(21.50±2.16)kg/m2;极重度组患者平均年龄(61±7)岁,平均BMI(20.87±3.03)kg/m2,两组患者年龄、BMI比较差异均无统计学意义(P>0.05)。本研究经同济大学附属上海市肺科医院临床医学伦理委员会审核批准。

2.方法:所有患者于心肺运动测试前24 h禁止服用长效β2受体激动剂,于运动测试前4h禁止服用短效β2受体激动剂等可能影响心率反应的药物。采用Mastercreen-CPX心肺运动仪及SBx/CPX气体分析盒进行测试。测定前流量传感器及气体分析器均进行严格定标。根据患者情况,选择不同的负荷(10～25 W/min)进行斜坡式功率递增症状限制性心肺运动试验(CPET)试验。开始3min患者保持静息至各项数据稳定,然后进行3min无负荷热身运动,接着负荷连续递增直至患者出现不适症状(常见症状主要包括自觉腿部酸痛、力竭或呼吸困难等),卸载负荷逐步停止运动。试验过程中动态监测12导联心电图、血压、脉搏血氧饱和度、肺通气功能检查,采用实时呼吸法记录氧气和二氧化碳的气体交换数据,利用V-slope法[6]确定无氧阈(AT),并使用每10 s平均数据进行各种图示和后续计算[7]。试验结束后记录峰值功率(Peak Load)、峰值功率占预计值百分比(Peak Load%pred)、静息摄氧量(Rest VO2)、峰值摄氧量(Peak VO2)、峰值摄氧量占预计值百分比(Peak VO2%pred)、峰值公斤摄氧量(Peak VO2/kg)、峰值氧脉搏(Peak O2pulse)、静息通气量(Rest VE)、峰值通气量(Peak VE)。以心率储备率(HRR)作为判断患者是否存在CI的指标,HRR(%)=[最大心率(次/分)-静息心率(次/分)]/[220-年龄(岁)-静息心率(次/分)]×100%。当HRR<80%判定为CI[8]。

结 果

1.两组患者CPET测定结果及HRR比较:极重度组患者Peak VO2、Peak VO2%pred、Peak VO2/kg、Peak Load、Peak Load%pred、Peak VE及HRR均低于重度组(P<0.05),而两组患者Rest VO2、Rest VE及Peak O2pulse比较差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组患者CPET测定结果及HRR比较

2.重度和极重度气流受限COPD患者FEV1%pred、HRR与Peak VO2的相关性分析:Pearson相关分析结果显示,重度和极重度气流受限COPD患者FEV1%pred、HRR均与Peak VO2呈正相关(r=0.548,P<0.001;r=0.332,P=0.003)。

讨 论

CI常与心脏自主神经功能障碍有关。国外研究结果表明在COPD患者中普遍存在自主神经功能异常[9]。有关COPD患者发生CI的具体机制目前尚不明确。可能由于COPD患者存在不同程度的气流受限,气道阻力增加,引起呼吸做功增加,刺激代谢感受器使交感神经兴奋性增加,交感神经与迷走神经失衡,进而导致COPD患者出现不同程度的自主神经功能障碍。同时COPD患者因气流受限和弥散功能障碍导致低氧血症和高二氧化碳血症的产生,刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器,引起交感神经兴奋性增加,迷走神经兴奋性减低。加之COPD患者反复急性加重、呼吸困难、精神紧张等也会直接引起交感神经兴奋,导致自主神经功能障碍。Ince等[10]分析了25例COPD患者运动时的自主神经反应情况,发现有48%患者存在CI。本研究在排除了冠心病、高血压病等其他疾病的影响后,发现80例不同气流受限程度的COPD患者中有85%患者存在CI,也提示在重度气流受限COPD患者中普遍存在CI。

导致COPD患者运动耐力下降的原因很多,包括肺通气功能受限、呼吸肌疲劳、呼吸驱动调节异常、营养不良或上述多种原因叠加影响等[11]。而持续性气流受限是COPD的特征性病理生理变化,也是导致COPD患者运动耐力下降的最主要的原因。COPD患者因气道狭窄、肺顺应性减低等原因导致呼气流速减低、肺过度充气、肺通气储备功能降低,进而出现气短、劳力性呼吸困难及运动耐力下降。本研究结果提示COPD患者气流受限程度与运动耐力呈正相关,极重度组COPD患者运动耐力较重度组明显下降,与既往研究结果相符[12]。

Peak VO2定义为运动结束前最后1 min内连续30 s摄氧量的最大值,能够反映人体最大有氧代谢能力和心肺储备功能,被认为是评价运动耐量的金标准。国内相关研究提示,心肺运动后心率恢复是预测COPD患者运动耐力的独立指标[13]。本研究结果也证实了这一点,提示CI也是影响COPD患者运动耐力的一个重要因素。目前心脏变时功能对COPD患者运动耐力影响的机制尚不明确,有待进一步研究。

综上所述,重度和极重度气流受限COPD患者普遍存在CI,极重度COPD患者CI更严重;重度和极重度气流受限COPD患者CI与运动耐力呈正相关,其CI是运动耐力下降的一个重要因素。临床上对CI尚无有效的药物治疗方法,因此就目前而言,只有对COPD患者早发现、早诊断、早治疗,改善其气流受限程度,延缓病情的进展,才能有效地防止和延缓CI的发生。