尚广配，孙兴国，谭晓越，葛万刚，刘 方
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重度心力衰竭患者心肺运动试验安全性和可行性分析
尚广配，孙兴国，谭晓越，葛万刚，刘 方
背景 心肺运动试验(CPET)是目前唯一的整体功能状态客观定量评估方法和临床技术，广泛使用于心肺移植管理。但是国内仍有专家由于担心安全问题对重度心力衰竭患者放弃CPET的客观定量评估。目的 探讨重度心力衰竭患者临床实施CPET的安全性和可行性。方法 连续选取2013年12月—2015年11月中国医学科学院阜外医院心肺运动试验室接受检测的重度心力衰竭住院等待心脏移植的患者77例，其中心功能纽约心脏病协会(NYHA)分级Ⅲ级32例、Ⅳ级45例，均进行CPET，按照美国加州大学洛杉矶分校医学中心标准连续递增功率方案完成症状限制性极限运动，检测其肺通气功能指标、一般指标、CPET指标，并记录患者终止CPET主要原因。结果 心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级患者无氧阈(ml/min、ml·min-1·kg-1、%pred)、峰值摄氧量(ml/min、ml·min-1·kg-1、%pred)、峰值氧脉搏(ml/次、%pred)、摄氧效率平台(OUEP)(比值、%pred)、二氧化碳通气当量最低值(比值、%pred)、二氧化碳通气当量斜率(slope、%pred)比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。患者终止CPET主要原因有乏力38例(49.3%)、气喘20例(26.0%)、胸闷7例(9.1%)、头晕5例(6.5%)、口干4例(5.2%)、心慌2例(2.6%)、恶心1例(1.3%)。心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级患者终止CPET主要原因比较，差异无统计学意义(P=0.442)。结论 重度心力衰竭患者临床实施CPET肺功能通气指标、一般指标、CPET指标均无显著异常，安全可行。心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级患者CPET指标及终止CPET主要原因无差异。
心力衰竭；心肺运动试验；治疗结果；安全
尚广配，孙兴国，谭晓越，等.重度心力衰竭患者心肺运动试验安全性和可行性分析[J].中国全科医学，2016，19(35)：4310-4315.[www.chinagp.net]
SHANG G P，SUN X G，TAN X Y，et al.Safety and feasibility of cardiopulmonary exercise testing in patients with severe heart failure[J].Chinese General Practice，2016，19(35)：4310-4315.
心力衰竭是指各种原因引起的心脏收缩功能以及舒张功能减低的临床综合征，是各种心脏病患者最终结果，心功能纽约心脏病协会(NYHA)分级Ⅲ级、Ⅳ级是心力衰竭患者终末期综合征，运动耐力低下、呼吸困难和水钠潴留是其常见的重要伴发症状，严重影响着患者生活质量，致残率、致死率高。对心脏功能受限程度的评估，6 min步行试验测试指标单一，受主观因素影响大，存在摔倒的风险；心功能NYHA分级忽略了患者年龄、性别的差异，过多地参考主观陈述，受医生主观因素决定，与病情程度不完全相符；超声心动图的很多结构指标和评价心功能的指标不能准确反映患者心肺功能，对预后的预测能力较差[1-5]。心肺运动试验(cardiopulmonary exercise testing，CPET)可以定量地检测患者的肺功能，运动时的峰值心率、血氧饱和度(SpO2)、峰值摄氧量、摄氧效率平台(OUEP)、二氧化碳通气当量斜率，可以连续监测患者的功能变化，可以更加客观定量合理地反映患者的心脏功能状态，对患者的病情严重程度、治疗选择、预后风险、再入院率有着更好的预测作用，对患者康复处方的制定有重要的指导意义，也是目前选择心脏移植的重要核心依据[6-11]，是无创评价人体整体和心脏功能的金标准[12]，客观定量地反映患者的运动功能和生活质量，对预后的评估提供大量准确的依据，1993年Bethesda心脏移植研讨会将心肺运动指标作为心脏移植的主要参考指标[13]，是心功能不全患者非常必要的检测。对于病情较轻的患者，如心功能NYHA分级Ⅰ级和Ⅱ级，部分实验室可以做到症状限制性的运动负荷试验，但是对于心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级的心功能不全患者，常由于担心患者安全性而放弃CPET检测。为了推动CPET更好地临床应用，本文拟探讨心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级心力衰竭患者CPET的安全性和可行性。
1 对象与方法
1.1 研究对象 连续选取2013年12月—2015年11月中国医学科学院阜外医院心肺运动试验室接受检测的重度心力衰竭住院等待心脏移植的患者77例，其中男64例，女13例；年龄15～69岁，平均年龄(47.4±13.8)岁；心功能NYHA分级Ⅲ级32例，Ⅳ级45例；诊断包括：扩张型心肌病57例，冠心病9例，风湿性心脏病3例，高脂血症3例，瓣膜病2例，肥厚梗阻型心肌病1例，肥厚非梗阻型心肌病1例，高血压1例，酒精性心肌病1例，先天性心脏致密化不全1例，限制型心肌病1例,2型糖尿病1例。合并心律失常：心房颤动25例，短阵性室性心动过速23例，单发室性期前收缩11例，单发房性期前收缩7例，心房扑动3例。入选标准：心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级患者。排除标准：慢性阻塞性肺疾病、肺血管疾病、原发性肺动脉高压。
1.2 CPET和肺通气功能检测方法 需要进行心脏移植的患者均可以进行CPET，病情和血流动力学基本稳定，对血压、心率没有绝对要求。每次测试前，需要详细询问患者病史，测量身高、体质量，向其讲解整个试验流程和注意事项，签署知情同意书。
1.2.1 CPET和肺通气功能系统定标 每天通过系统自身慢、中、快气流定容，参考气体和标准气体标定，氧气和二氧化碳分别定标合格后，再应用代谢模拟器整体系统定标，测定代谢模拟器分别在低、中、高代谢率时的摄氧量和二氧化碳排出量标定合格[1，14-15]后，方可以进行静态肺通气功能检测和CPET。
1.2.2 CPET前先完成标准静态肺功能检测 按照美国胸腔协会(ATS)和美国胸科医师学会(ACCP)标准完成标准静态肺通气功能检测[1]。肺通气功能指标包括:用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气末容积(FEV1)、第1秒用力呼气末容积占预计值百分比(FEV1%)、缓慢肺活量(SVC)、每分钟最大通气量(MVV)、深吸气量(IC)。根据年龄、性别、身高、体质量和人种，由预计值公式计算得出预计值[1]；然后计算上述指标占预计值百分比(%pred)=实测值/预计值×100%。一般来说，如无特殊说明，低于80%pred提示功能减退。
1.2.3 CPET运动方案 在医生监督下使用每天严格定标合格的功率自行车心肺运动测试系统〔麦加菲(Medgraphics)公司，美国；科士迈(Cosmed)公司，意大利〕按照美国加州大学洛杉矶分校(Harbor-UCLA)医学中心标准连续递增功率方案完成症状限制性极限运动CPET[1，14-15]。整个测试过程包括静息心电图、肺通气功能检测和CPET。CPET包括3 min静息期，3 min热身期，递增功率期和恢复期>5 min。完成CPET后，询问并记录患者终止CPET的主要原因。
1.2.4 CPET数据分析、图示和计算 测试结束后导出每次呼吸数据，经逐秒切割后用10 s数据制图，并进行计算分析[1，14-16]。一般指标包括：静息和运动时的峰值心率、收缩压、舒张压、SpO2；CPET指标包括：无氧阈、峰值摄氧量、峰值氧脉搏、OUEP、二氧化碳通气当量最低值、二氧化碳通气当量斜率。根据年龄、性别、身高和体质量，由预计值公式计算得出预计值[1，6-9，15-16]；然后计算上述CPET指标实测值占预计值百分比(%pred)= 实测值/预计值×100%。
2 结果
2.1 肺通气功能指标 77例患者，FVC为(3.30±0.79)L、(75.9±17.8)%pred；FEV1为(2.53±0.68)L、(73.2±16.3)%pred；FEV1/FVC%为(76.6±9.4)%、(96.4±11.8)%pred；SVC为(3.20±0.83)L、(73.8±18.1)%pred；MVV为(103.2±34.9)L、(80.2±22.4)%pred；IC为(2.17±0.62)L。
2.2 一般指标 77例患者，静息心率为(84±21)次/min、峰值心率为(119±30)次/min，静息收缩压(103±16)mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)、峰值收缩压(120±24)mm Hg，静息舒张压(71±10)mm Hg、峰值舒张压(82±17)mm Hg，静息SpO2(97±1)%、峰值SpO2(96±4)%。
2.3 CPET指标 77例患者，峰值摄氧量(850±330)ml/min、(12.9±4.6)ml·min-1·kg-1、(39.2±16.8)%pred；无氧阈(640±210)ml/min、(9.8±2.8)ml·min-1·kg-1、(54.3±19.5)%pred；峰值氧脉搏(7.4±2.5)ml/次、(58.1±21.6)%pred；OUEP(27.1±5.2)、(69.2±12.5)%pred；二氧化碳通气当量最低值(41.3±9.0)、(156.7±36.1)%pred；二氧化碳通气当量斜率(37.0±12.2)、(154.8±53.2)%pred。
2.4 不同心功能NYHA分级患者CPET指标比较 心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级患者无氧阈(ml/min、ml·min-1·kg-1、%pred)、峰值摄氧量(ml/min、ml·min-1·kg-1、%pred)、峰值氧脉搏(ml/次、%pred)、OUEP(比值、%pred)、二氧化碳通气当量最低值(比值、%pred)、二氧化碳通气当量斜率(slope、%pred)比较，差异均无统计学意义(P>0.05，见表1)。
2.5 终止CPET主要原因及不良反应和并发症分析 患者终止CPET主要原因有乏力38例(49.3%)、气喘20例(26.0%)、胸闷7例(9.1%)、头晕5例(6.5%)、口干4例(5.2%)、心慌2例(2.6%)、恶心1例(1.3%)，其中1例患者运动后出现胸闷、冷汗、恶心伴四肢酸软无力不适，呼之能应，无意识丧失，予静卧休息、吸氧后逐渐恢复。患者出现的限制性症状均在运动停止休息5 min内缓解，未出现严重不良事件，没有发生任何并发症。心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级患者终止CPET主要原因比较，差异无统计学意义(P=0.442，见表2)。
3 讨论
心功能不全是指各种原因引起的心脏收缩功能以及舒张功能减低的临床综合征，严重影响患者的生活质量和寿命，运动耐力低下、呼吸困难和水钠潴留是其常见的重要伴发症状。CPET在运动耐力降低原因鉴别、心力衰竭严重程度和预后的判断、心肺疾病的运动康复指导有重要的参考意义[8，17]，最新的心脏移植指南仍然将心肺运动指标作为最主要的参考指标[13]，是心功能不全患者非常必要的检查。CPET作为一种无创、客观定量地评价心肺代谢整体功能的检测方法正被越来越广泛地应用于临床中。
本研究心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级患者无氧阈、峰值摄氧量、峰值氧脉搏、OUEP、二氧化碳通气当量最低值、二氧化碳通气当量斜率比较均无差异，心功能NYHA分级与心肺代谢功能指标并无相关，本研究入选患者终止CPET主要原因无差异，均以乏力为最常见原因，未出现严重不良反应，与国外研究结果[18-19]一致。
表1 心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级患者CPET指标比较
注：NYHA=纽约心脏病协会，OUEP=摄氧效率平台
表2 心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级患者终止CPET主要原因〔n(%)〕
CPET是个体的呼吸、循环、代谢和骨骼肌参与的主动静息、活动和运动后恢复的过程，理论上患者随着运动功率的增加而引起乳酸过度堆积，最终导致运动肌肉的酸软无力终止运动。本研究中仅有1例患者因出现胸闷、冷汗、恶心伴四肢酸软无力终止CPET，峰值摄氧量为28.6 ml·min-1·kg-1，相对其他患者的(13.1±4.7)ml·min-1·kg-1较高，可见严重不良事件的发生与病情严重程度并不直接相关。据作者的经验，运动后不良事件常与直立性低血压、低血糖相关，运动负荷较高或者循环功能不稳定的患者，运动后血流再分布导致回心血量相对减少，实际上运动时尤其是极量运动时患者处于应激状态，所以运动终止的即刻不良事件最可能出现，此时如果没有及时坐位休息易导致不良事件，实际操作中运动峰值后半分钟内应嘱患者低强度、小幅度活动以减少不良事件发生。
本研究采用症状限制作为CPET的主要终止指证，而不采用传统的目标心率、目标血压作为终止指证。因为心力衰竭患者常服用药物控制心率，使心率维持在较低水平，不可能达到靶心率，如果以靶心率为目标指导患者运动就会冒很大风险。同理，重度心力衰竭患者的心输出量不足以维持正常血压，所以不能以是否达到靶血压来判断是否达到极限运动。症状限制性运动方案应以人为本，为每一例患者选择个体化的运动测试方案，每次运动时间约为10 min，包括3 min热身，既避免了运动应激导致心脏负荷急剧增加，又能在短时间达到极限运动测试的目的从而避免过度疲劳。本研究大多数患者以乏力为终止原因，停止运动后症状很快消失，5 min后基本可以回到静息状态水平。
症状限制性极限运动CPET的主要风险是运动试验过程中或结束后突然发生的恶性心律失常、脑卒中、晕厥和死亡。但是，随着CPET临床应用的不断拓展，国外的大样本研究已经证实，CPET中发生严重并发症，包括心肌梗死、血流动力学紊乱、晕厥甚至死亡等风险在0.005%以下[20]。同时多项研究也证实，急性ST段抬高型心肌梗死患者进行早期CPET安全可行[21-23]。推荐踏车作为CPET的运动方式，踏车功率精确可控，方便设置线性递增方案，受试者以座位进行运动，上肢活动幅度小，心电图、血压等测试更加准确稳定，患者达到症状限制性极限负荷后可以坐在座位上休息，比平板运动更加安全。传统的平板运动在峰值运动时速度很快，突然停止时，由于运动导致血流再分布淤积在下肢，可能出现头晕、眼花等低血压症状，容易摔倒，而踏车可以有效避免这种情况。
综上所述，CPET在指导心功能Ⅲ级、Ⅳ级心力衰竭患者的治疗、病情判断、日常活动、预后方面有着重要的指导意义，是终末期患者接受心脏移植治疗的重要参考依据，也是这类患者必要的检查项目。对此类重症患者大多医生基于患者安全性考虑而过度的担心，甚至出现拒绝测试的情况，国内缺乏此类患者可行性和安全性研究。本研究提示：心功能NYHA分级Ⅲ级、Ⅳ级患者在进行CPET时最常见的终止原因是乏力，并没有严重的并发症，是安全可行的。
作者贡献：尚广配、孙兴国进行课题设计与实施、资料收集整理、撰写论文、成文并对文章负责；尚广配、孙兴国、谭晓越、葛万刚、刘方进行课题实施、评估、资料收集；孙兴国进行整体学术指导、课题设计、质量控制、论文修改及审校。
本文无利益冲突。
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(本文编辑：陈素芳)
Safety and Feasibility of Cardiopulmonary Exercise Testing in Patients with Severe Heart Failure
SHANGGuang-pei，SUNXing-guo，TANXiao-yue，GEWan-gang,LIUFang.
NationalCenterforCardiovascularDisease，FuwaiHospital，ChineseAcademyofMedicalSciences，PekingUnionMedicalCollege，StateKeyLaboratoryofCardiovascularDisease，NationalCenterforCardiovascularDiseaseClinicalMedicineResearch，Beijing100037，China
Correspondingauthor：SUNXing-guo，NationalCenterforCardiovascularDisease，FuwaiHospital，ChineseAcademyofMedicalSciences，PekingUnionMedicalCollege，StateKeyLaboratoryofCardiovascularDisease，NationalCenterforCardiovascularDiseaseClinicalMedicineResearch，Beijing100037，China；E-mail:xgsun@labiomed.org
Background Cardiopulmonary exercise testing(CPET) is the unique method and clinical technology for estimating integrative functional status objectively and quantitatively，which is widely used in management for heart and lung transplantation.With worries over insurance，many domestic specialists abandon evaluating the patients with severe heart failure objectively and quantitatively by using CPET.Objective To retrospectively evaluate the safety and feasibility of CPET in patients with severe heart failure.Methods In cardiopulmonary exercise test room of Fuwai Hospital，Chinese Academy of Medical Sciences,77 patients with severe heart failure who were waiting for heart transplantation,underwent CPET during December 2013 to November 2015,they were selected as study subjects,among whom 32 cases were rated as grade Ⅲ,45 cases were rated as grade Ⅳ according to New York Heart Association(NYHA) functional classification,all cases completed symptom-limited extreme exercise according to standard continuous incremental power scheme of Harbor-UCLA Medical Center.Pulmonary function indexes,common indexes，and CPET parameters were detected，the primary reasons for stopping CPET were recorded.Results There were no significant differences in peak anaerobic threshold(ml/min,ml·min-1·kg-1,%pred),peak oxygen uptake(ml/min,ml·min-1·kg-1,%pred),oxygen pulse(ml/time,%pred),oxygen uptake efficiency platform(OUEP)(ratio,%pred),equivalent minimum value of carbon dioxide ventilation(ratio,%pred),carbon dioxide ventilation slope(slope,%pred) between NYHA functional classification grade Ⅲ patients and grade Ⅳ patients(P>0.05).The most common reason for stopping exercise was fatigue(n=38，49.3%)，and other reasons including dyspnea(n=20,26.0%)，chest distress(n=7,9.1%)，dizziness(n=5,6.5%)，dry mouth(n=4,5.2%)，palpitation(n=2,2.6%)， and nausea(n=1,1.3%).There was no significant difference between patients with NYHA functional classification grade Ⅲ and Ⅳ in the reasons of stopping exercise(P=0.442).Conclusion Because there is no significant abnormality in pulmonary function indexes,common indexes,and CPET parameters,it is safe and feasible to perform CPET in patients with severe heart failure.There are no statistical difference in the CPET parameters and reasons of stopping exercise between patients with NYHA functional classification grade Ⅲ and gradeⅣ.
Heart failure；Cardiopulmonary exercise testing；Treatment outcome;Safety
国家高技术研究发展计划(863计划)课题(2012AA021009)；国家自然科学基金医学科学部面上项目(81470204)；中国医学科学院国家心血管病中心阜外医院科研开发启动基金(2012-YJR02)；首都临床特色应用研究(Z141107002514084)
100037北京市，国家心血管病中心 中国医学科学院阜外医院 北京协和医学院 心血管疾病国家重点实验室 国家心血管疾病临床医学研究中心(尚广配，孙兴国，谭晓越，葛万刚，刘方)；河南中医药大学第一附属医院功能检查科(尚广配)
孙兴国，100037北京市，国家心血管病中心 中国医学科学院阜外医院 北京协和医学院 心血管疾病国家重点实验室 国家心血管疾病临床医学研究中心；E-mail:xgsun@labiomed.org
R 541.61
A
10.3969/j.issn.1007-9572.2016.35.005
2016-08-16；
2016-10-25)
