劉偉華，柳志紅，羅勤，趙青，奚群英，馬秀平，趙智慧

繼發(fā)于肺動(dòng)脈高壓的慢性右心衰竭與繼發(fā)于左心疾病的慢性全心衰竭患者通氣功能的差異

劉偉華，柳志紅，羅勤，趙青，奚群英，馬秀平，趙智慧

目的：探討慢性右心衰竭（右心衰）與慢性全心衰竭（全心衰）的通氣功能的差異。

慢性心力衰竭；通氣功能；心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)；肺動(dòng)脈高壓

(Chinese Circulation Journal, 2014,29:996.)

慢性右心衰竭（右心衰）和慢性全心衰竭（全心衰）臨床表現(xiàn)均有呼吸困難。心衰患者的呼吸困難發(fā)生機(jī)制復(fù)雜，現(xiàn)認(rèn)為心臟、肺臟、腎臟、神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)多系統(tǒng)參與其中，肺功能改變?cè)谄渲杏兄匾饔?。無(wú)論是肺動(dòng)脈高壓所致右心衰抑或左心疾病引起的全心衰、靜息和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下均存在呼吸功能異常，但機(jī)制不盡相同[1-4]。 全心衰的通氣異常原因較為復(fù)雜，主要包括以下幾方面：擴(kuò)大的心臟導(dǎo)致的限制性通氣障礙，支氣管水腫引起氣道阻力改變，呼吸肌無(wú)力等[5]。而右心衰通氣功能改變以繼發(fā)于通氣血流比異常的過(guò)度通氣為主[6]。兩者的通氣功能改變發(fā)生機(jī)制不同，兩者的肺功能也可能存在差異，但目前尚少見(jiàn)到相關(guān)的研究報(bào)道。目前心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)（CPX）已可客觀評(píng)價(jià)心臟疾病患者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下心血管、呼吸系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)變化[7,8]。本研究通過(guò)連續(xù)觀察右心衰和全心衰患者，采用CPX測(cè)定患者靜息及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通氣功能，比較兩組間通氣功能的差異，從而探討右心衰和全心衰患者通氣功能改變特點(diǎn)及臨床意義。

1 材料與方法

對(duì)象選擇：2010-10至2012-12期間，阜外心血管病醫(yī)院就診的臨床情況穩(wěn)定，且紐約心功能分級(jí)（NYHA）Ⅱ/Ⅲ級(jí)全心衰和右心衰患者102例，其中全心衰者41例，繼發(fā)于肺動(dòng)脈高壓的右心衰者61例。全心衰標(biāo)準(zhǔn)為同時(shí)具備以下條件：①心臟超聲測(cè)定左心室射血分?jǐn)?shù)＜50%；②血漿N末端B型利鈉肽原（NT-proBNP）≥400 fmol/ml；③累及左心疾病病史；④全心衰癥狀和（或）體征。右心衰診斷標(biāo)準(zhǔn)為同時(shí)具備：1型肺動(dòng)脈高壓且心臟指數(shù)（CI）＜2.2 L/（min.m2）。排除標(biāo)準(zhǔn)（具備任何一條）： CPX禁忌證：先天性心臟病病史；任何已知的慢性支氣管、肺部疾病史及3個(gè)月以內(nèi)的急性支氣管、肺部疾病史；靜息狀態(tài)下肺功能檢查第1秒鐘用力呼氣量與用力肺活量比值（FEV1/FVC）＜65%。所有檢查均在β受體阻滯劑、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑（ACEI）或血管緊張素受體拮抗劑（ARB）、靶向藥物治療之前完成。

通氣功能測(cè)定：封閉式肺功能儀（COSMED, 意大利）測(cè)定患者靜息坐位通氣功能。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下通氣功能由配備蹬車測(cè)功儀和逐次呼吸測(cè)量系統(tǒng)的心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)儀（COSMED, 意大利）測(cè)定。CPX系統(tǒng)符合美國(guó)胸腔學(xué)會(huì)/美國(guó)胸科醫(yī)師學(xué)會(huì)關(guān)于CPX的聲明[9]。

心臟超聲、血漿NT-proBNP及右心導(dǎo)管檢查：心臟超聲（Philips IE33，荷蘭）及血漿NT-proBNP在運(yùn)動(dòng)前與CPX同一天測(cè)定。超聲取胸骨旁長(zhǎng)軸切面測(cè)定左心室內(nèi)徑，右心室內(nèi)徑以及左心室射血分?jǐn)?shù)。CPX檢測(cè)后3天之內(nèi)，所有右心衰患者行右心導(dǎo)管檢查，通過(guò)漂浮球囊（Edwards Lifesciences,美國(guó)）測(cè)定右心衰患者肺毛細(xì)血管楔嵌壓和平均肺動(dòng)脈壓。重呼吸法測(cè)定心臟指數(shù)。

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法：所有數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS 13.0軟件處理。連續(xù)變量采用標(biāo)準(zhǔn)差表示，t檢驗(yàn)計(jì)算兩組間連續(xù)變量，卡方檢驗(yàn)計(jì)算分類變量。矯正性別、年齡、吸煙、體重指數(shù)（BMI），單因素分析P＜0.10的結(jié)果通過(guò)一般線性模型進(jìn)行多因素分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

患者基本情況： 由表1可見(jiàn)，全心衰者中男性、年齡、吸煙、體重指數(shù)均高于右心衰者；心臟超聲檢查中全心衰者右心室內(nèi)徑、左心室射血分?jǐn)?shù)低于右心衰者，左心室內(nèi)徑、NT-proBNP高于右心衰者，兩者比較差異均有有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。右心衰者的右心導(dǎo)管檢查：平均肺動(dòng)脈壓：（54.87±17.36）mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），肺毛細(xì)血管楔嵌壓（9.20±3.46）mmHg，心臟指數(shù)：（1.99±0.22）L/（min.m2）。因全心衰者部分未行右心導(dǎo)管檢查，故未列出。

表1 右心衰與全心衰患者基本情況

表1 右心衰與全心衰患者基本情況

全心衰者 (n=41) 右心衰者 (n=61) P值男 (例) 37 12 ＜0.001年齡 (歲) 45.27±10.18 31.00±10.38 ＜0.001體重指數(shù) (kg/m2) 24.68±4.14 21.78±2.84 ＜0.001吸煙者 (例) 24 6 ＜0.001心臟超聲檢查右心室內(nèi)徑 (mm) 24.32±4.50 31.62±6.57 ＜0.001左心室內(nèi)徑 (mm) 69.88±11.28 36.62±5.93 ＜0.001左心室射血分?jǐn)?shù) (%) 29.34±9.79 65.16±7.00 ＜0.001 N末端B型利鈉肽原 (fmol/ml)2221.34±1582.15 1337.43±784.73＜0.001

右心衰與全心衰兩者間靜息狀態(tài)通氣功能單因素分析結(jié)果：右心衰者潮氣量、用力肺活量（FVC）、第1秒鐘用力呼氣量（FEV1）、峰值呼氣流速（PEF）、峰值吸氣流速（PIF）、最大通氣量（MVV）均明顯低于全心衰者，而呼吸頻率高于全心衰者，兩者比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。表2

表2 右心衰與全心衰兩者間靜息狀態(tài)通氣功能單因素分析結(jié)果

表2 右心衰與全心衰兩者間靜息狀態(tài)通氣功能單因素分析結(jié)果

通氣功能 全心衰者 (n=41)右心衰者 (n=61) P值分鐘通氣量 (L/min) 11.22±3.28 10.49±2.53 0.206潮氣量 (L) 0.69±0.21 0.57±0.19 0.003用力肺活量 (L) 3.65±0.70 3.22±0.67 0.002第1秒用力呼氣量 (L) 2.89±0.59 2.53±0.56 0.003峰值呼氣流速 (L/s) 6.65±2.09 4.90±1.74 ＜0.001峰值吸氣流速 (L/s) 4.46±1.79 3.50±1.27 0.002第1秒用力呼氣量與用力肺活量比值 (%) 79.62±4.48 78.75±7.92 0.523最大通氣量 (L/min) 122.05±27.34 98.41±27.92 ＜0.001呼吸頻率 (次/min) 16.77±4.82 19.28±5.13 0.015死腔通氣量與潮氣量比值 (%) 30.34±4.90 31.85±4.70 0.121

右心衰與全心衰兩者間靜息狀態(tài)通氣功能多因素分析結(jié)果：靜息狀態(tài)下，全心衰者與右心衰者通氣功能未見(jiàn)明顯差別（P均＞0.05）。表3

右心衰與全心衰兩者間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通氣功能單因素分析結(jié)果：無(wú)氧閾：右心衰者分鐘通氣量與二氧化碳（CO2）排出量比值高于全心衰者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.001）。峰值：右心衰者峰值分鐘通氣量、峰值潮氣量明顯低于全心衰患者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01）；峰值死腔通氣量與潮氣量比值（peak VD/VT）、峰值分鐘通氣量與CO2排出量比值（peak VE/VCO2）均高于全心衰者，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.01）。表4

表3 右心衰與全心衰兩者間靜息狀態(tài)通氣功能多因素分析結(jié)果

表3 右心衰與全心衰兩者間靜息狀態(tài)通氣功能多因素分析結(jié)果

通氣功能 R2 P值潮氣量 0.088 0.538用力肺活量 0.221 0.651第1秒用力呼氣量 0.214 0.204峰值呼氣流速 0.258 0.374峰值吸氣流速 0.104 0.329最大通氣量 0.348 0.465呼吸頻率 0.051 0.103

表4 右心衰與全心衰兩者間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通氣功能單因素分析結(jié)果

表4 右心衰與全心衰兩者間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通氣功能單因素分析結(jié)果

注：peak VD/VT：峰值死腔通氣量與潮氣量比值 VE/VCO2：分鐘通氣量與二氧化碳排出量比值

右心衰與全心衰兩者間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通氣功能多因素分析結(jié)果：右心衰者與全心衰者二者間峰值分鐘通氣量、峰值死腔通氣量與潮氣量比值、無(wú)氧閾分鐘通氣量與CO2排出量比值、峰值分鐘通氣量與CO2排出量比值比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＜0.05）。表5

表5 右心衰與全心衰兩者間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)通氣功能多因素分析結(jié)果

3 討論

有研究發(fā)現(xiàn)在嚴(yán)重全心衰患者中，多數(shù)存在肺功能異常，尤其是限制性通氣障礙較為常見(jiàn)，心臟擴(kuò)大在其中發(fā)揮重要作用[9-11]。而嚴(yán)重的特發(fā)性肺動(dòng)脈高壓（I肺動(dòng)脈高壓）導(dǎo)致的右心衰患者中，阻塞性通氣障礙比較常見(jiàn)，同時(shí)伴有嚴(yán)重的彌散障礙[12-15]。但本研究發(fā)現(xiàn)靜息狀態(tài)下,全心衰者與右心衰者通氣功能沒(méi)有明顯差異。

本研究全心衰者與右心衰者靜息狀態(tài)通氣功能無(wú)差別，但在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下右心衰者峰值通氣量明顯低于全心衰者，表明右心衰者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下通氣功能低于全心衰者。已有研究表明，全心衰者及右心衰者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下均出現(xiàn)死腔通氣量與潮氣量比值（VD/VT）改變，而且VD/VT的變化可以反映通氣血流比的變化[16-21]。但全心衰者與右心衰者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下VD/VT是否存在差異尚不清楚。本研究觀察到在靜息狀態(tài)下，兩者VD/VT無(wú)明顯差別，但運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下右心衰者的peak VD/VT明顯高于全心衰者，提示運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下右心衰者通氣血流比異常更為嚴(yán)重，而其原因應(yīng)為原發(fā)性肺血管床損傷導(dǎo)致嚴(yán)重通氣血流比失調(diào)。分鐘通氣量與CO2排出量比值（VE/VCO2）被認(rèn)為是評(píng)價(jià)心衰患者通氣效率的最佳指標(biāo)[17,22,23]。本研究發(fā)現(xiàn)右心衰者無(wú)氧閾值和peak VE/VCO2均明顯高于全心衰者，提示右心衰者在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下通氣功能明顯低于全心衰者，其原因應(yīng)該在于右心衰者原發(fā)性血管床損害引起通氣血流比異常，而導(dǎo)致VD/VT升高。

靜息狀態(tài)，全心衰者與右心衰者通氣功能未見(jiàn)明顯差別。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，右心衰者通氣功能低于全心衰者，主要表現(xiàn)為峰值分鐘通氣量降低及VE/VCO2升高。右心衰者通氣功能降低主要與原發(fā)性肺血管床損害導(dǎo)致更嚴(yán)重的通氣血流比失調(diào)有關(guān)。兩組患者通氣功能的差異提示肺功能異?？赡茉谟倚乃フ叩暮粑щy發(fā)生中起更重要作用。

[1] Wasserman K, Zhang YY, Gitt A, et al. Lung function and exercise gas exchange in chronic heart failure. Circulation, 1997, 96: 2221-2227.

[2] Papazachou O, Anastasiou-Nana M, Sakellariou D, et al. Pulmonary function at peak exercise in patients with chronic heart failure. Int J Cardiol, 2007, 118: 28-35.

[3] D'Alonzo GE, Gianotti LA, Pohil RL, et al. Comparison of progressive exercise performance of normal subjects and patients with primary pulmonary hypertension. Chest, 1987, 92: 57-62.

[4] Arena R, Lavie CJ, Milani RV, et al. Cardiopulmonary exercise testing in patients with pulmonary arterial hypertension: an evidencebased review. J Heart Lung Transplant, 2010, 29: 159-173.

[5] Apostolo A, Giusti G, Gargiulo P, et al. Lungs in heart failure. Pulm Med, 2012, 2012: 952741.

[6] Krowka MJ. Pulmonary hypertension: diagnostics and therapeutics. Mayo Clin Proc, 2000, 75: 625-630.

[7] 趙青, 柳志紅, 孫興國(guó), 等. 心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)評(píng)估慢性左心衰患者的運(yùn)動(dòng)能力. 中國(guó)循環(huán)雜志, 2011, 26: 370-373.

[8] 孫興國(guó). 心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)在心力衰竭及心血管病人管理領(lǐng)域臨床應(yīng)用. 中國(guó)循環(huán)雜志, 2013, 28: 88-92.

[9] American Thoracic Society; American College of Chest Physicians. ATS/ACCP Statement on cardiopulmonary exercise testing. Am J Respir Crit Care Med, 2003, 167: 211-277.

[10] Agostoni P, Cattadori G, Guazzi M, et al. Cardiomegaly as a possiblecause of lungdysfunction in patients with heart failure. Am Heart J, 2000, 140: e24.

[11] Olson TP, Beck KC, Johnson BD. Pulmonary function changes associated with cardiomegaly in chronic heart failure. J Card Fail, 2007, 13: 100-107.

[12] Laveneziana P, Garcia G, Joureau B, et al. Dynamic respiratory mechanics and exertional dyspnoea in pulmonary arterial hypertension. Eur Respir J, 2013, 41: 578-587.

[13] Jing ZC, Xu XQ, Badesch DB, et al. Pulmonary function testing in patients with pulmonary arterial hypertension . Respir Med, 2009, 103: 1136-1142.

[14] 文富強(qiáng)主譯. 心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的原理及其解讀-病理生理及臨床應(yīng)用. 第四版. 北京: 科學(xué)出版社, 2008. 140-215.

[15] Guazzi M, Reina G, Tumminello G, et al. Exercise ventilation inefficiency and cardiovascular mortality in heart failure: the critical independent prognostic value of the arterial CO2 partial pressure. Eur Heart J, 2005, 26: 472-480.

[16] Poon CS, Tin C. Mechanism of augmented exercise hyperpnea in chronic heart failure and dead space loading. Respir Physiol Neurobiol, 2013, 186: 114-130.

[17] Otulana B, Higenbottam T. The role of physiological deadspace and shunt in the gas exchange of patients with pulmonary hypertension: a study of exercise and prostacyclin infusion. Eur Respir J, 1988, 1: 732-737.

[18] Guazzi M, Reina G, Tumminello G, et al. Exercise ventilation inefficiency and cardiovascular mortality in heart failure: the critical independent prognostic value of the arterial CO2 partial pressure. Eur Heart J,2005, 26: 472-480.

[19] Poon CS, Tin C. Mechanism of augmented exercise hyperpnea in chronic heart failure and dead space loading. Respir Physiol Neurobiol, 2013, 186: 114-130.

[20] Liu WH, Luo Q, Liu ZH, et al. Pulmonary function differences in patients with chronic right heart failure secondary to pulmonary arterial hypertension and chronic left heart failure. Med Sci Monit, 2014, 20: 960-966.

[21] Otulana B, Higenbottam T. The role of physiological deadspace and shunt in the gas exchange of patients with pulmonary hypertension: a study of exercise and prostacyclin infusion. Eur Respir J, 1988, 1: 732-737.

[22] Guazzi M, Cahalin LP, Arena R. Cardiopulmonary exercise testing as a diagnostic tool for the detection of left-sided pulmonary hypertension in heart failure. J Card Fail, 2013, 19: 461-467.

[23] Guazzi M, Labate V, Cahalin LP, et al. Cardiopulmonary exercise testing reflects similar pathophysiology and disease severity in heart failure patients with reduced and preserved ejection fraction. Eur J Prev Cardiol, 2013, 21: 847-854.

Differences of Ventilation Function in Patients Between Chronic Right Heart Failure Secondary to Pulmonary Arterial Hypertension and Chronic Whole Heart Failure Secondary to Left Heart Diseases

LIU Wei-hua, LIU Zhi-hong, LUO Qin, ZHAO Qing, XI Qun-ying, MA Xiu-ping, ZHAO Zhi-hui.
State Key Laboratory of Cardiovascular Disease, Cardiovascular Institute and Fu Wai Hospital, CAMS and PUMC, Beijing (100037), China

LIU Zhi-hong, Email: fuwailiu@hotmail.com

Objective: To study the differences of ventilation function in patients between chronic right heart failure secondary to pulmonary arterial hypertension and chronic whole heart failure secondary to left heart diseases.Methods: A total of 102 patients with clinical stable chronic heart failure (CHF) were studied. The patients were divided into 2 groups: Whole heart failure (WHF) group, n=41 and Right heart failure (RHF) group, n=61. The ventilation function test at rest and cardiopulmonary exercise test (CPX) were conducted and compared between 2 groups.Results: The rest ventilation function was similar between 2 groups. For CPX examination, compared with WHF group, RHF group had the lower peak minute ventilation (VE), higher anaerobic threshold and peak minute ventilation/CO2 production (VE/VCO2), higher peak dead space volume/tidal volume (VD/VT), all P＜0.05.Conclusion: At exercise condition, RHF patients had decreased ventilation function and ventilation index due to severe abnormality of ventilation/perfusion (V/Q).

Chronic Heart Failure; Ventilation Function; Cardiopulmonary Exercise Test; Pulmonary Arterial Hypertension

2014-03-11）

（編輯：梅平）

100037 北京市，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 國(guó)家心血管病中心 阜外心血管病醫(yī)院 心血管疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

劉偉華 博士研究生 主要從事心血管內(nèi)科臨床與基礎(chǔ)研究 Email:xiaocangsheng@aliyun.com 通訊作者：柳志紅 fuwailiu@hotmail.com

R541

A

1000-3614（2014）12-0996-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2014.12.010

方法：102例臨床穩(wěn)定的慢性心力衰竭（心衰）患者入選該研究，根據(jù)心衰情況分為全心衰者（41例），右心衰者（61例）。所有患者均測(cè)定靜息狀態(tài)下通氣功能，心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)（CPX）測(cè)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下通氣功能。

結(jié)果：靜息狀態(tài)下,全心衰者及右心衰者通氣功能無(wú)差異。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，右心衰者峰值分鐘通氣量（peak VE）明顯低于全心衰者（P＜0.05），而無(wú)氧閾及峰值分鐘通氣量與二氧化碳（CO2）生成量比值（VE/VCO2），峰值死腔通氣量與潮氣量比值（peak VD/VT）高于全心衰者（P＜0.05），差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)論：靜息狀態(tài)，全心衰者與右心衰者通氣功能無(wú)差異。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，右心衰者通氣功能及通氣效率降低，其原因在于嚴(yán)重的通氣血流比（V/Q）異常。