陳 榮，孫興國(guó) ， 張 也 ， 鄒昱馨,3， 馮云紅,4 ， 馬銘欣，夏 蕊，王 冬,4，黃 燕,5，李 浩 ，楊 戈,6

（1.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院 國(guó)家心血管病中心 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院心血管疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國(guó)家心血管疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京 100037；2. 遼寧省大連市婦女兒童醫(yī)療中心（集團(tuán)）， 大連 116000；3. 山東省聊城市立醫(yī)院兒童醫(yī)院， 聊城 252000； 4. 江蘇省如皋市人民醫(yī)院心功能科，如皋 226500； 5.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)醫(yī)學(xué)院,北京 100049； 6.河南省南陽(yáng)人民醫(yī)院，南陽(yáng) 473000）

隨著老年人口增多及社會(huì)生活壓力加大，心力衰竭的發(fā)病人數(shù)不斷增加，心力衰竭為各種心臟疾病的嚴(yán)重和終末階段，發(fā)病率高，是當(dāng)今最重要的心血管病之一[1]，嚴(yán)重影響老年人的晚年生活質(zhì)量。目前心血管病死亡占城鄉(xiāng)居民總死亡原因的首位，農(nóng)村占 44.60 %，城市占42. 51 %，心血管病負(fù)擔(dān)日漸加重，已成為重大的公共衛(wèi)生問(wèn)題[2]。目前常以心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)（cardiopulmonary exercise testing, CPET）作為人體心肺代謝等系統(tǒng)整體功能客觀定量評(píng)價(jià)的唯一手段[3-5]，也是準(zhǔn)確反映受試者的最大運(yùn)動(dòng)能力，客觀定量評(píng)價(jià)心臟儲(chǔ)備功能和運(yùn)動(dòng)耐力[6,7]，是評(píng)定心力衰竭患者心臟功能的金標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)系統(tǒng)的受限表現(xiàn)出人體整體功能的降低，心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)作為一個(gè)評(píng)價(jià)人體整體功能的檢查在心功能評(píng)價(jià)中有不可替代的作用[8]。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本研究為回顧性研究，根據(jù)2016 年5 月,歐洲心臟病學(xué)會(huì)及美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)/美國(guó)心臟協(xié)會(huì)/美國(guó)心力衰竭協(xié)會(huì)發(fā)布的《急慢性心力衰竭診斷和治療指南》及《中國(guó)心力衰竭診斷和治療指南2014》[1],于2016年10 月至2017 年10 月在中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院就診的按照紐約功能分級(jí)II-IV 級(jí)的心力衰竭患者共83 例，在檢查前全部簽署知情同意書(shū)后完成功率遞增的癥狀限制極限運(yùn)動(dòng)CPET。

1.2 靜態(tài)肺功能及CPET 規(guī)范化操作

按照Harbor-UCLA 和阜外醫(yī)院嚴(yán)格質(zhì)控，每天分別通過(guò)系統(tǒng)自身氣流、氧氣和二氧化碳分別定標(biāo)以及使用代謝模擬器整體系統(tǒng)定標(biāo)[9-11]。受試者在醫(yī)生監(jiān)護(hù)下，使用意大利COSMED 公司PFT Ergo Omnia 1.6.2系統(tǒng)按照標(biāo)準(zhǔn)肺功能操作方法坐位進(jìn)行肺功能測(cè)試：（1）用慢肺活量法測(cè)肺活量；（2）用力肺活量法測(cè)用力肺活量；（3）用一口氣法測(cè)定 DLCO[12]。測(cè)完靜態(tài)肺功能后，連接咬口器（非面罩）按照 Harbor-UCLA 醫(yī)學(xué)中心標(biāo)準(zhǔn)化CPET 操作方式對(duì)呼吸、循環(huán)、代謝的各種無(wú)創(chuàng)指標(biāo)全程監(jiān)測(cè)記錄[11,13]：包括靜息3 min，熱身3 min，然后以10～30 W/min 遞增負(fù)荷功率直至癥狀限制最大極限運(yùn)動(dòng)，隨之恢復(fù)5 min 以上。

1.3 CPET 和肺功能核心指標(biāo)，數(shù)據(jù)分析

肺功能核心指標(biāo)：一秒用力呼氣容積（FEV1）、一秒率（FEV1/FVC）、用力肺活量（VC）和肺一氧化碳彌散量（DLCO），單位以百分預(yù)計(jì)值來(lái)表示。

1.4 CPET 期間各指標(biāo)在不同功能狀態(tài)時(shí)的變化

分別取靜息、熱身、無(wú)氧閾、峰值運(yùn)動(dòng)及恢復(fù)2 min 時(shí)的收縮壓、舒張壓和心率，分鐘通氣量、潮氣量和呼吸頻率，攝氧量、氧脈搏和血氧飽和度分別代表人體整體的呼吸、循環(huán)和代謝測(cè)定指標(biāo)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 受試者一般情況

2.1.1 心力衰竭組

上述符合AHA/ACC 及中國(guó)心力衰竭診斷標(biāo)準(zhǔn)患者83 例為心力衰竭組，男63 例，女20 例，男∶女=3∶1；年齡（47.2±13.9，14～74）歲；身高（169.2±8.2，150～193）cm,體重（66.1±13.7，40～94）kg。

心力衰竭病人原發(fā)疾病診斷相當(dāng)復(fù)雜：83 例患者中僅診斷1 種疾病的8 例，2 種9 例，3 種18 例，4種22 例，5 種11 例，6 種7 例，7 種7 例，8 種1 例。

診斷疾病的種類(lèi)及治療：診斷有心肌病47 例（擴(kuò)張型心肌病34 例，肥厚型心肌病7 例，限制型心肌病6 例），心律失常48 例（房顫28 例，房撲4 例，房顫合并房撲3 例），二尖瓣病變28 例（二尖瓣關(guān)閉不全26 例、二尖瓣狹窄2 例），三尖瓣關(guān)閉不全22 例，肺高壓23 例，冠心病9 例，高血壓15 例，起搏器術(shù)后14 例，高血脂10 例。

心功能紐約心臟病協(xié)會(huì)（NYHA）分級(jí)情況：83例心力衰竭患者心功能分級(jí)（NYHA），心功能II 級(jí)15 例，心功能III 級(jí)45 例，心功能IV 級(jí)23 例。

目前根據(jù)中國(guó)心力衰竭指南（2014）及相應(yīng)疾病的中國(guó)指南進(jìn)行心力衰竭及各種原發(fā)和繼發(fā)的疾病的治療，患者病情穩(wěn)定。

2.1.2 正常對(duì)照組

從本院選取無(wú)任何心肺等重要臟器診斷疾病的工作人員11 例。男6 例，女5 例；年齡（33.45±11.13，23～55）歲；身高（169.82±8.77，157～188）cm,體重（65.45±10.79，47～87）kg。

2.2 心力衰竭患者CPET 核心指標(biāo)

表1. CPET 核心指標(biāo)不同表示方式及測(cè)定值

2.3 心力衰竭患者肺功能核心指標(biāo)

心力衰竭患者肺功能核心指標(biāo)VC、FEV1、FEV1/VC、DLCO 百分預(yù)計(jì)值均顯著低于正常對(duì)照，除外FEV1/VC（P=0.429），其余指標(biāo)兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01，表2）。

表2. 心力衰竭患者與正常人肺功能核心指標(biāo)

2.4 CPET 期間連續(xù)測(cè)定指標(biāo)在不同功能狀態(tài)時(shí)的變化

心力衰竭患者心肺運(yùn)動(dòng)不同功能狀態(tài)從系統(tǒng)生理學(xué)角度代表著循環(huán)（心率、收縮壓和舒張壓）、呼吸（分鐘通氣量、潮氣量和呼吸頻率）、代謝（攝氧量、氧脈搏和血氧飽和度）的指標(biāo)與正常對(duì)照組比較，如圖1 所示。收縮壓、心率、分鐘通氣量、潮氣量、呼吸頻率、攝氧量和氧脈搏在靜息、熱身、AT、峰值運(yùn)動(dòng)、恢復(fù)2 min 出現(xiàn)先緩后陡的上升趨勢(shì)，并在恢復(fù)期快速下降，心力衰竭組上升趨勢(shì)均低于正常組，下降緩慢；舒張壓和血氧飽和度則呈現(xiàn)幾乎平直趨勢(shì)。

心力衰竭組收縮壓的五個(gè)功能狀態(tài)均顯著低于正常對(duì)照組（P＜0.05）,舒張壓無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，心率在無(wú)氧閾、峰值和恢復(fù)2 min 均顯著低于正常對(duì)照組（P＜0.01），在靜息、熱身差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。分鐘通氣量、潮氣量和呼吸頻率在靜息、熱身顯著高于正常對(duì)照組（P＜0.05），在峰值顯著低于正常對(duì)照組（P＜0.05），無(wú)氧閾時(shí)差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異；潮氣量在恢復(fù)期顯著高于正常對(duì)照組（P＜0.05），分鐘通氣量、呼吸頻率在恢復(fù)2 min 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。攝氧量在無(wú)氧閾、峰值和恢復(fù)2 min 顯著低于正常對(duì)照組（P＜0.01），在靜息、熱身差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；氧脈搏在無(wú)氧閾、峰值顯著低于正常對(duì)照組（P＜0.01），在靜息、熱身、恢復(fù)2 min 差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；脈搏氧飽和在五個(gè)功能狀態(tài)均顯著低于正常對(duì)照組（P＜0.01，圖1）。

圖1. CPET 期間連續(xù)測(cè)定指標(biāo)在不同功能狀態(tài)時(shí)的變化

3 討論

隨人口老齡化及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，中國(guó)心血管病呈明顯上升趨勢(shì)，且心力衰竭發(fā)病率高、預(yù)后差，年病死率高達(dá)40 %[25]。2016 年5 月,歐洲心臟病學(xué)會(huì)及美國(guó)心臟病學(xué)會(huì)/美國(guó)心臟協(xié)會(huì)/美國(guó)心力衰竭協(xié)會(huì)相繼發(fā)布了《急慢性心力衰竭診斷和治療指南》[2]。心力衰竭是由于任何心臟結(jié)構(gòu)或功能異常導(dǎo)致心室充盈或射血能力受損、呼吸困難、乏力(活動(dòng)耐力受限)和液體儲(chǔ)留(肺淤血和外周水腫)等[1]。

各種因素導(dǎo)致的心臟損傷均可能引起心力衰竭。心力衰竭病因復(fù)雜，并發(fā)癥較多，本次研究除心力衰竭外的主要診斷有心肌病（包括擴(kuò)張型心肌病、肥厚型心肌病及限制型心肌?。s占1/2，心律失常約1/2,瓣膜病1/2 等。與其他人的研究有所不同，在香港，高血壓、冠心病、瓣膜病、肺源性心臟病所占比例分別為37%、31%、15%、27%[26]。有研究表明[27]冠心病和高血壓病為住院心力衰竭患者的主要病因；也有研究[28]顯示心力衰竭患者中高血壓占54. 6%、冠心病占49. 4 %，居發(fā)病因素的前兩位。我國(guó)和歐美國(guó)家均以冠心病和/或高血壓為主[29,30]?？紤]本研究主要合并診斷并非高血壓和冠心病而是心肌病、心律失常，是因?yàn)槲以簽閲?guó)內(nèi)一流的心血管病專(zhuān)科醫(yī)院，以診治各種復(fù)雜、疑難和重癥心血管疾病為主，特別是心臟移植的患者較多，故進(jìn)行CPET 的主體并非一般心血管病住院患者，而心臟移植患者中心肌病患者居多；同時(shí)考慮冠心病和高血壓的患者常常利用影像學(xué)等技術(shù)手段進(jìn)行診療，做CPET 進(jìn)行功能評(píng)估的比較少。故納入患者合并診斷與其他人的研究結(jié)果有所偏差。

心力衰竭是由于存在左心功能受限，故在運(yùn)動(dòng)期間，隨著運(yùn)動(dòng)功率的遞增，血流量及氧氣表現(xiàn)出明顯的上升不足，導(dǎo)致三磷酸腺苷（ATP）產(chǎn)生速率增加不足，同時(shí)氫離子（H+）和乳酸（Lact-）上升，CO2生成相對(duì)過(guò)量，pH 值下降，均使肌肉收縮無(wú)力、活動(dòng)受限，表現(xiàn)出易疲勞和呼吸困難。當(dāng)左心功能下降時(shí)，通氣血流比例失調(diào)，pH 值進(jìn)一步下降，生理無(wú)效腔（VD/VT）上升，導(dǎo)致通氣需求增加，也表現(xiàn)出呼吸困難，最終造成運(yùn)動(dòng)受限，如圖2 所示。

圖2. 左心功能衰竭患者CPET 運(yùn)動(dòng)期間的病理生理機(jī)制

肺功能核心指標(biāo)除FEV1/VC 外，心力衰竭組VC、FEV1、DLCO 均顯著低于正常對(duì)照組（P＜0.01）。VC 出現(xiàn)邊界性降低，考慮由于心力衰竭患者心臟擴(kuò)大，在胸腔容積不變的情況下，肺容量相對(duì)減少，同時(shí)FEV1也相對(duì)下降，故FEV1/VC 未見(jiàn)明顯改變。心力衰竭患者DLCO 中度下降考慮[20,21]：（1）心輸出量降低，血流速率減慢，使得單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)肺的血液總量降低，可攜帶走的一氧化碳相對(duì)較少；（2）肺彌散膜彌散速率降低：左心衰導(dǎo)致肺淤血、肺水腫，肺泡與間質(zhì)間彌散膜厚度/距離增加，肺彌散膜彌散速率（DM）降低；（3）肺毛細(xì)血管內(nèi)靜水壓增加：左心受限，血瘀于肺部，肺毛細(xì)血管靜水壓升高，限制氣體由外向毛細(xì)血管內(nèi)的彌散，一氧化碳與血紅蛋白結(jié)合的反應(yīng)速率（θCO）有所降低。上述三種效應(yīng)均會(huì)導(dǎo)致DLCO 下降。

CPET 期間連續(xù)測(cè)定的九個(gè)指標(biāo)在不同功能狀態(tài)時(shí)的變化不同。收縮壓作為一個(gè)代表著心臟每搏量的指標(biāo)，心力衰竭患者在五個(gè)功能狀態(tài)下其收縮壓均顯著低于正常對(duì)照組（P＜0.05）；舒張壓無(wú)明顯差異；心率在運(yùn)動(dòng)的無(wú)氧閾、峰值和恢復(fù)2 min 時(shí)顯著低于正常對(duì)照組，考慮在運(yùn)動(dòng)功率遞增時(shí)通過(guò)心率升高代償心輸出量，心力衰竭患者由于心臟功能下降或藥物的影響出現(xiàn)降低。心力衰竭患者在靜息和熱身時(shí)分鐘通氣量、潮氣量、呼吸頻率顯著高于正常對(duì)照組（P＜0.05）,考慮由于循環(huán)功能受累，心輸出量下降，為了滿足機(jī)體基本需要，增加血氧，故通過(guò)提高通氣量代償所致；但是在峰值運(yùn)動(dòng)時(shí)，心力衰竭組各指標(biāo)均顯著低于正常對(duì)照組（P＜0.05），考慮心力衰竭患者整體功能的下降。攝氧量作為一個(gè)代謝指標(biāo)，在靜息和熱身狀態(tài)下可以滿足機(jī)體的基本需求，故與正常對(duì)照組無(wú)差異，但隨著功率的遞增，通過(guò)增加心率已經(jīng)無(wú)法代償機(jī)體的需求，故出現(xiàn)攝氧量、氧脈搏在無(wú)氧閾和峰值時(shí)顯著下降（P＜0.05）。血氧飽和度在五個(gè)功能狀態(tài)均顯著低于正常對(duì)照組（P＜0.05），由于循環(huán)受限，隨著運(yùn)動(dòng)功率的遞增，呼吸系統(tǒng)代償已無(wú)法滿足機(jī)體對(duì)氧氣的需求，動(dòng)脈血氧下降，外周循環(huán)出現(xiàn)乏氧甚至缺氧，導(dǎo)致氧飽和度的下降。