心肺运动试验(CPET)作为国际通用的也是目前唯一的人体整体功能学检测方法,主要是通过记录患者运动过程中呼吸、循环、代谢、神经体液等多系统的功能活动,运用生理学的整合理论,实现人体整体生理功能状态的评估、疾病诊断、病情评估、治疗效果综合评估和预后转归的预测。同时,心肺运动试验(CPET)也是开展心肺康复/二级预防评估必备评测内容和临床工作重点。
国内知名临床神经病学博士后教授以“心肺运动试验测定指标解读及临床应用”为题,从“心肺运动试验理论基础、临床具体操作、指标测定、临床表征及临床应用”等方面进行详细解读。
一心肺运动试验理论基础心肺运动试验不同于一般的单纯观察心血管指标系统、心电图及血压改变的心脏运动试验,也不同于静态肺功能或者运动肺功能,是首先在静息状态下测定人体的全套肺功能之后,在不同负荷下连续动态监测纪录进出气流氧气和二氧化碳,实时监测氧耗量和二氧化碳排出量、全导联心电图、袖带无创血压、脉搏氧饱和度甚至动静脉和肺动脉置管直接测压及抽取血液样本的动态变化。运动心肺实验测试系统通常主要包括:
1、肺动脉测试系统
2、12导联运动心电
3、运动血压
4、代谢气体成分分析系统
5、血氧饱和度测试系统
6、智能化诊断系统
7、处方系统
8、功率设备
PivotCPX——全球首款专为康复打造的运动心肺功能测试系统
二心肺运动试验的临床操作心肺运动试验的临床操作包括测试、分析、诊断、和运动处方的开具,其中运动负荷递增方案,通常会用运动平板、上下肢功率计或四肢联动制定相关方案。当中风患者存在诸如坐、站困难,四肢协调性等问题时,下肢功率计在测试过程中往往无法解决坐位安全和运动顺畅等难题,尤其是康复早期,甚至是卧床期患者,使用下肢功率计通常是不可能实现的。而四肢联动刚好能够克服以上困难,因此将四肢联动与运动心肺试验结合是非常有必要的。
心肺运动试验的具体操作步骤:
1、实验前准备-设备定标2、开始测试——佩戴相关设备3、静态肺容积、肺活量、动态肺容积、肺通气功能检查——流速流量环4、测试——负荷运动(静息、空蹬、负荷递增、恢复)
三CPET主要临床指标测定、表征及解读临床指标测定
1、峰值摄氧量2、症状限制最大摄氧量3、无氧阈4、二氧化碳和氧气通气当量5、摄氧有效峰值平台(OUEP)6、呼吸储备和心率储备7、氧脉搏(氧耗量与心率的比值)
临床指标的表征——Wasserman9图
1、通气量(VE)随时间功率变化曲线2、心率(HR)和摂氧量/心率(VO2/HR)随时间变化的关系3、摄氧量和二氧化碳排出量分别随时间和功率变化曲线4、通气量(VE)和二氧化碳排出量(VCO2)曲线5、HR-VO2和VCO2-VCO2曲线6、氧气和二氧化碳通气当量随时间功率变化曲线7、潮气量(VT)随通气量(VE)变化曲线8、呼吸交换频率随时间、功率变化曲线9、潮气末O2分压和CO2分压随时间、功率变化的曲线
四心肺运动试验的临床应用1、对不明原因呼吸困难和运动耐力下降疾病的鉴别诊断2、在心血管疾病中的应用3、在呼吸疾病中的应用4、指导心肺疾病的康复5、药物、手术、器械和介入治疗疗效评估6、术前麻醉手术风险评估和术后患者管理7、劳动能力丧失的客观定量分析8、正常人群功能状态正常与异常、健康和亚健康管理
最后,教授在报告总结中指出:CPET作为一种客观、定量、无创、可同时检测心肺代谢等多系统的整体功能状态的方法,是国际上评价心肺储备能力和心肺协调性水平的普遍且重要的临床检测手段,正被越来越广泛地应用于临床医学的诊断、评价、治疗、预后估计及慢性病预防和健康管理中。
慢性稳定性心衰的运动康复心力衰竭在以往一直被认为是运动康复的禁忌证。国际上慢性心力衰竭运动康复始于20世纪70年代末,一定量的循证医学证据证明了其安全性和有效性,运动康复可降低慢性心力衰竭患者的病死率,减少反复住院次数,改善患者运动耐力及生活质量,合理控制医疗成本。
慢性心力衰竭运动康复已经得到国际专业协会的推荐,年欧洲心脏病协会心脏康复和运动生理工作组和美国心脏协会(AHA)下属运动心脏康复和预防分会建议,运动康复是慢性心力衰竭患者有效的二级预防措施,运动锻炼应作为心脏康复的一部分应用于稳定性心力衰竭患者。
运动康复的适应证和禁忌证
慢性心衰患者的心脏运动康复存在着一定的风险。据统计,运动相关的死亡风险约为1/h,运动康复对于高交感活性的心力衰竭患者更是存在一定风险。因此,必须严格把握慢性心力衰竭患者运动康复的适应证与禁忌证。
参照年欧洲心血管预防与康复学会和心力衰竭协会共同发布的共识中所列慢性心力衰竭患者运动试验和训练禁忌证,对于符合运动康复标准的患者必须按下表进行危险分层(此表根据年美国心脏协会运动试验和训练标准总结得到),以判断运动中是否需要心电图、血压监测及监测次数,争取最小风险最大获益。
慢性心力衰竭患者运动试验与训练的禁忌证具体如下:①运动试验与训练禁忌证:急性冠状动脉综合征早期(2d内);致命性心律失常;急性心力衰竭(血液动力学不稳定);未控制的高血压;高度房室传导阻滞;急性心肌炎和心包炎;有症状的主动脉狭窄;严重梗阻性肥厚型心肌病;急性全身性疾病;心内血栓。②运动训练禁忌证:近3-5d静息状态进行性呼吸困难加重或运动耐力减退;低功率运动负荷出现严重的心肌缺血[2代谢当量(MET),或50W];未控制的糖尿病;近期栓塞;血栓性静脉炎;新发心房颤动或心房扑动。③运动训练可增加风险:过去1-3d内体质量增加1.8kg;正接受间断或持续的多巴酚丁胺治疗;运动时收缩压降低;NYHA心功能分级Ⅳ级;休息或劳力时出现复杂性室性心律失常;仰卧位时静息心率≥次/min;先前存在合并症而限制运动耐力。
心肺运动试验的应用
在对慢性心力衰竭患者实施运动康复前,应常规进行心肺运动试验。心肺运动试验是一种评价心脏储备功能和运动耐力的无创性检测方法,是检测心衰患者心脏功能的金标准,也是制定运动处方的基础数据及评价有氧运动成效的手段。
目前运动实验主要分为两大类,一类为极量运动实验,一类是次极量运动实验。
极量运动实验是最早出现且应用最广泛的运动实验,通过平板运动、阶梯运动、踏车运动等来实现。这种实验要求患者达到最大耗氧量。次极量运动实验,诸如6min步行运动实验、自控踏板运动、二阶梯运动等,模拟了慢性心衰患者实际临床状态。
其中6min步行运动实验已经得到较深入研究及较广泛应用,被认为是一种简单、无创、便宜、安全,容易被患者接受且能够很好反映患者日常活动的临床检测实验。
6min步行试验使用30m长的水平封闭走廊,患者按要求,尽可能地持续行走,6min内尽可能走长的距离,最终用步行的距离定量运动能力。该试验适合中、重度心力衰竭患者,可重复试验,更适合于无条件完成上医院。
6min步行运动实验依据步行距离将患者分为4个等级:即1:距离m:2:.0~.9m:3:.0~.9m:4:距离>m。不同等级代表不同心脏功能,提示不同预后。
运动康复方案的制定和实施
1运动种类
运动锻炼分耐力锻炼、弹力锻炼、阻力锻炼,有氧运动为耐力运动的一种运动方式,即大量肌肉群交替收缩和舒张(与阻力锻炼和等长运动不同),如:步行、跑步、游泳、登车和爬楼梯、太极拳等。慢性心衰多倾向于选择可以改善心肺功能的有氧运动。
2运动强度
根据CPET结果,通常采用AT值(60%VO2max)确定运动强度,慢性心衰的起始运动强度主张为25%~60%VO2max,根据1MET=3.5ml·kg-1·min-1。换算得到相应运动强度的METS值,从而给予相应运动强度的有氧运动类型。譬如:慢走运动,如果以每小时2英里速度行走,则达到2.5METS的运动强度]。也可以用目标心率法确定运动强度,目标心率=(最大心率一静息时心率)×60%+静息时心率。
3运动时间
一般要求每次运动持续30~60min,其中包括5~10min的热身运动和整理运动,真正锻炼的时间为20~30min,至少达到15min(且要求运动强度达到靶心率)。
4运动频率
每周3~5次为最适宜频率。
5方案实施
对于慢性心衰患者而言,建议分3阶段实施运动康复方案。第1阶段,在心电图、血压等监护下进行,医院完成,也可远程监护。第2阶段,须在医务人员指导下进行,包括运动康复知识的培训、营养指导、疾病知识的培训及了解依从性的培训、营养指导、疾病知识的培训及了解依从性的重要性,医院进行。第3阶段,为家庭运动计划,如果成功完成前两阶段运动训练,未出现任何负面事件,可制定家庭运动计划,电话随访或门诊随访。
参考文献
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惠海鹏,许顶立.慢性心力衰竭患者的运动实验和运动训练.中国循环杂志,.12,15(6)(总第期):-
心脏康复评估工具及方法心脏康复从诊断开始系统规划,从评估患者疾病风险、指导患者预防疾病,到疾病诊断中治疗方法的决策,到病后采取措施预防再发病,充分体现了对患者全程、全面、个体化治疗理念。在这一过程中,心血管功能康复评估应贯穿于心脏康复的全程,根据康复评估的结果调整康复策略,促进患者身心健康,提高生活质量。
一般评估包括病史采集和功能状态评估
病史
基本信息;
确定的疾病诊断、心血管合并症和并发症;
现病史(包括典型症状:心悸、胸闷、胸痛、晕厥等);
其他系统疾病史:呼吸系统、神经系统、骨骼肌肉系统等;
心血管危险因素:高血压病、糖尿病、高脂血症、肥胖、吸烟、焦虑情绪等;
体格检查:血压、心率;
辅助检查:心肌损伤标志物、D二聚体(D-dimmer)、EKG、心脏超声心动图、下肢血管B超。
功能状态评估
身高、体重;心功能(心超);肺功能;营养状态;生活质量(SF-36);精神、心理状态;睡眠。
有氧运动能力评估运动试验包括:运动平板试验、心肺运动试验(CPET)、6分钟步行试验、6分钟步行心肺运动试验
运动试验目的和种类
运动试验的目的是用于评定健康状态、评价运动耐力、疾病鉴别诊断、评定各种治疗干预措施(如PTCA和CABG,药物和康复训练等)的作用、制定运动处方及外科手术危险性评估。目前广泛应用于:
冠状动脉粥样硬化性心脏病(冠心病)患者胸痛症状或类似症状的鉴别诊断;
评估冠心病结构与功能的严重性;
心血管事件和全因死亡的预测;
运动耐力的评估;
运动相关症状的评估;
分析评价心率变异性、心律失常以及心脏植入式器械治疗的反应;
治疗效果的评价。
运动试验类型
极量运动
亚极量运动
症状限制性运动
运动试验禁忌证
绝对禁忌证(Absolutecontraindications):
①急性心肌梗死(2天内);
②未控制的不稳定性心绞痛;
③未控制的心律失常,引发血液动力学不稳定;
④急性心内膜炎;
⑤有症状的严重主动脉缩窄;
⑥失代偿的心力衰竭;
⑦急性肺栓塞、肺梗死或深静脉血栓形成;
⑧急性心肌炎或心包炎;
⑨急性主动脉夹层;
⑩残疾人有安全隐患或不能全力完成运动试验。
相对禁忌证(Relativecontraindications):
①已知左冠状动脉主干狭窄;
②中到重度主动脉狭窄,与症状有不确定关系;
③心室率未控制的心动过速;
④获得性高度或完全房室传导阻滞;
⑤严重的肥厚型梗阻性心肌病(静息流出道压差高);
⑥近期脑卒中或短暂脑缺血发作;
⑦难以合作者;
⑧静息血压/mmHg;
⑨尚未纠正的临床问题,如严重贫血、电解质紊乱和甲状腺功能亢进。
受试者准备
对符合条件者进行运动试验,受试者在运动试验前3小时不能进食,常规药物治疗,可服用少许水以助吞服药物。衣服和鞋袜要舒适合理。测不穿鞋状态的身高和体重。检查者须向受试者详细解释运动试验程序及正确执行的方法和运动目的,因为受试者对运动试验过程和运动用力程度的理解,对运动试验完成的质量很有帮助。
向受试者介绍可能出现的症状及体征,以及可能出现的并发症。如:心动过缓、心动过速、急性冠脉综合征、心力衰竭、低血压、晕厥、休克、死亡(很少见,发生率约00次运动试验发生1例死亡事件)、肌肉骨骼创伤、软组织伤、极度疲乏有时持续数天,眩晕,身体疼痛。
告知受试者若有胸部窘迫感或腿痛等不适时,请指出不适部位,感到胸部窘迫时可自行停止运动。并签知情同意书。
EKG和血压监测及注意事项
首先行静息状态卧位12导联标准EKG检测和血压检测,以备与以前EKG、血压和运动中或恢复期EKG、血压比较有无变化。肢体导联电极片贴在躯干左右上下端,可避免运动造成的干扰,胸前导联电极片位置与常规EKG一致。运动中进行EKG实时监测,血压监测间隔时间可根据试验时间长短情况而设定2-5分钟不等。急救药品和器械准备就绪。
方案选择
CPET选用踏车的比例更高。踏车的运动试验方案多采用斜坡式递增方案(Ramp方案)。
运动平板多采用分级递增运动方案,常用的有Bruce方案和Naughton方案
运动终点
绝对指征(Absoluteindicationsforterminatingexercisetest)
①EKG示ST段抬高1.0mm,但是无由于既往心肌梗死产生的病理性Q波(AVR,AVL和V1导联除外);
②随功率递增,血压下降>10mmHg,同时伴有其他缺血证据;
③中等到严重心绞痛发作;
④中枢神经系统症状(如:共济失调、眩晕、晕厥前兆);
⑤低灌注表现(紫绀或苍白);
⑥持续室性心动过速或其他可能导致运动心排出量异常的心律失常,如Ⅱ~Ⅲ度房室传导阻滞;
⑦存在EKG和血压监测困难;
⑧运动试验者要求停止运动。
相对指征(Relativeindicationsforterminatingexercisetest)
①可疑心肌缺血患者心电图示J点后60-80msST段水平压低或下斜型压低>2mm;
②随功率递增,血压下降>10mmHg,但无其他缺血证据;
③进行性胸痛;
④出现严重疲乏、气促、喘鸣音,下肢痉挛或间歇跛行;
⑤非持续性室性心动过速的心律失常(可能演变为复杂的且影响血液动力学的心律失常),如多源室性早搏、室性早搏三联律、室上性心动过速、心动过缓;
⑥运动中血压过度升高,SBPmmHg,DBPmmHg;
⑦运动诱发束支传导阻滞未能与室性心动过速鉴别。
016分钟步行试验
选择最小直线长度25米,标准30米长的水平封闭走廊。患者按照试验要求,通过尽可能持续的行走,在6分钟内完成尽可能长的地面距离。运动能力用步行的距离定量。4个等级,1级<m,2级:~.9m,3级:~.5m,4级:>m。
026分钟步行试验适应症
心力衰竭和肺动脉高压患者治疗前后比较;
心力衰竭和心血管病患者功能状态评价;心力衰竭和肺动脉高压患者心血管时间发生和死亡风险的预测。
036分钟步行试验禁忌症
绝对禁忌证:1个月内发生不稳定心绞痛或心肌梗死。
相对禁忌证:静息HR>bpm,SBP>mmHg,DBP>mmHg。
046分钟步行试验需要的设备
倒数计时器或秒表;监测设备(HR、BP、SPO2),氧气,急救药品及除颤器,供患者休息的椅子,BorgScale表;具备高级心肺复苏术。
056分钟步行试验试验准备
衣着舒适,鞋袜易于行走;携带日常步行辅助工具(如手杖);继续服用常规服用的药物;试验前2小时内避免剧烈活动。
066分钟步行试验操作步骤
在试验前10分钟到达试验地点,起点处放一把椅子,让患者就坐休息。核实是否有禁忌证,确认衣着合适,测量血压、脉搏、指末氧饱和度。患者站立,Borg量表评分基础状态呼吸困难。指导患者如何走路:尽可能走,勿奔跑,从起点开始。记录:返回起点时记录圈数。结束时,评估Borg疲劳指数和呼吸困难指数。计算总路程,“四舍五入”法,单位:米
076分钟步行试验注意事项
抢救措施准备就绪;出现胸痛、大汗、面色苍白、不能耐受的喘憋、步态不稳,停止运动;测试前不进行“热身”运动;继续日常药物;同一时间进行测试。
?6MWD制定合适强度=60%(80%)*6分钟步行测试的平均速度(km/h)
?6分钟步行测试的平均速度(km/h)=6MWD*10/0
骨骼肌力量评估适应证:
低心血管危险性的人群;
血压控制良好的高血压病患者;
中或高心血管危险的人群;
稳定的冠心病患者。
禁忌证
绝对禁忌证
不稳定冠状动粥样硬化性心脏病
失代偿心力衰竭
未控制的心律失常
严重肺动脉高压(平均肺动脉压55mmHg)
严重的有症状的主动脉狭窄
急性心肌炎、心内膜炎或心包炎
未控制的高血压(/mmHg)
主动脉夹层
马凡综合征
活动性增殖型视网膜病变或中、重度非增殖型糖尿病视网膜病变患者施行高强度抗阻运动(80%-%1-RM)
相对禁忌证(运动前须向医师咨询)
有冠状动脉粥样硬化性心脏病的高危因素
任何年龄的糖尿病
血压控制不良(/mmHg)
运动耐力低(4METs)
骨骼肌肉限制
体内植入起搏器或除颤器
柔韧性评估坐椅前伸试验:双下肢、下背部
坐位前伸试验:腰背部柔韧性
抓背试验:肩关节柔韧性
协调性评估指鼻试验
跟-膝-胫试验
轮替试验
平衡能力评估单腿直立平衡试验
功能性前伸试验
心肺运动测试、训练——助力康复治疗心肺运动试验是通过测量气道内的气体成分,同步评估心血管系统和呼吸系统对同一运动应激的反应情况。可以同时检测心血管和呼吸系统行使它们主要功能(即细胞和外界环境气体交换的功能)。运动需要心肺整体反应以满足肌肉运动增加的需氧量,气体交换测试法是测定运动受限的基本方法,在测量气体交换的同时,还测量心电图(ECG)、心率和血压、血氧饱和度。心肺运动试验结果是为神经、骨科、心肺患者功能评定、制定运动处方和心血管并发症预防的重要依据。
心肺运动试验的临床应用:
评价运动受限的病理生理、功能损害的严重程度;
呼吸困难的鉴别诊断(心、肺、肺血管等);
评定心血管和肺疾患治疗方式的效果;
评估外科大手术的危险性及预后;
评估器官移植生存潜能(心脏移植、肺移植等);
康复医学运动处方个体化制定;
运动医学、运动计划、训练方案的制定;
劳动力评定。
康复病例分享
图为病人在做心肺测试
病人基本情况:
患者康某,女,41岁,身高cm,体重55kg,BMI指数22.03。诊断:脊髓空洞症,经小脑扁桃体疝术后,出现双下肢无力,腹部以下感觉丧失,完全不能活动。术后即开展围术期护理工作,年4月1日开始床上背靠坐稳,双下肢可抬离床面,背靠下接近90°可坐立30-40分钟。4月7日转入康复治疗。此时患者饮食尚可,夜间睡眠差,情绪不佳,易哭,日常一切活动均需他人辅助完成。
转入康复治疗后,患者身体状况稳定,心理波动较大,情绪不稳,较为悲观,早期除了常规的护理之外,加强心理干预,安慰和鼓励患者参与康复,多次针对患者和患者家属开展康复治疗教育,并开展床上以下肢为主的手法及被动训练。进行心肺运动训练。所有康复训练过程中,均需要实时监测患者的心率情况。
心肺运动测试:
第一次测试结果:
PeakVO27.3ml/min/kg,AT时VO25.3ml/min/kg,占预测值25%,MET2.1,运动耐力极重度下降
运动心电图正常
运动收缩压及舒张压正常
运动中通气功能正常
Weber分级为D级
建议有氧训练(心率-次/分)
根据以上心肺评测结果,制定如下训练方法:
心肺运动训练,每周5次,每次30-40分钟,训练初期,先向患者解释训练目的并指导患者根据屏幕实时显示的用力方向指示患者在0档阻力情况下控制自身下肢用力反向,患者双下肢无力,通过上肢运动带动下肢完成运动过程。待患者肌力初步恢复,患者初步恢复神经肌肉控制,能够完成多次往复的方向训练之后。开展节律训练,阻力依据患者实际肌力情况逐渐增加。患者经过方向、节律训练之后,通过高阻力的力量抗阻训练,一边提高患者下肢肌力的同时,有意识的根据双侧用力大小情况做双侧肌力平衡训练。治疗后期,通过靶心率/等速/功率模式的训练,进一步提高患者全身各个系统的协调作用能力,整体提高患者平衡能力和运动能力。经过一个月的心肺运动训练。
表:治疗前后对比
图为患者在心率、血氧检测环境下的有氧耐力训练
患者经过一个月的心肺运动训练,已经能够独立的行走。尽管步行速度仍较理想值存在一定差距,但是患者康复进展较好。以峰值摄氧量,AT时摄氧量及最大运动载荷均出现明显的提高,患者全身心功能得到了很好的恢复,Weber评级从D恢复至B级。在脊髓损伤患者的治疗中取得了良好的效果。其能够量化神经康复早期患者运动能力,反馈促进患者主动运动方面的作用对于患者尽早开展康复治疗,取得良好的康复治疗效果有着非常重要的意义。
可持续开展心脏康复的关键手段-----精确评估心肺储备功能心脏康复经过近60年的发展,经历了否定、质疑、无视、逐渐接受,到目前的中国心血管界,心脏康复正在成为被认可和被蓬勃开展的过程,这是一个可喜的进步,但心血管病患者不同于普通肢体康复的患者,每位实施心脏康复的医者都需要时刻把患者的心肺储备功能的精确评估放在首位,才能安全、有效、可持续的开展心脏康复。
一、心血管病患者运动储备功能普遍下降心血管病患者由于长期的不良生活方式,缺乏运动,以及心脏泵功能受损等诸多原因造成患者的运动储备功能普遍下滑,形成恶性循环,给患者和医者造成错觉,以为病情没有得到控制。因此为每位经过优化治疗的心血管病患者进行心肺储备功能评估及其重要,不仅仅可以为每一位患者进行危险分层,还可以树立患者的积极生活的信心。
机体运动时骨骼肌的有氧代谢增强,导致氧需求量和摄取量明显增加,要求心血管系统提供足够的氧以满足肌肉收缩时细胞呼吸的增加,即氧耗量(O2consumption,QO2)和二氧化碳生成量(CO2production,QCO2)的增加;同时肌肉运动后产生过多的CO2,要求呼吸系统必须从血液中通过肺呼吸排除CO2。这包含以下四个过程:肺通气(气体进出肺的过程)、肺弥散(O2和CO2在肺和血液中的交换)、O2和CO2在血液中的转运、肌肉组织毛细血管气体交换。前两个过程指的是外呼吸(externalrespiration)即气体从周围环境进入到肺和血液,第四个过程指的是内呼吸(internalrespiration)即气体在血液和组织中的交换。
通过测定运动时的外呼吸状态即氧摄取量(oxygenconsumption:VO2)和二氧化碳排出量(carbondioxideoutput:VCO2)以反映全身器官系统的功能状态,从而将外呼吸与内呼吸相偶联,如图1所示概述了外呼吸(VO2和VCO2)与内呼吸(氧耗量QO2和二氧化碳生成量QCO2)通过循环而相互偶联[3],这可通过心肺运动试验(cardiopulmonaryexercisetesting,CPET)来完成,这是综合评价人体呼吸系统、心血管系统、血液系统、神经生理、以及骨骼肌系统对同一运动强度应激的整体反应。通过测定人体在休息、运动及运动结束时恢复期每一次呼吸的氧摄取量(oxygenuptake:VO2)、二氧化碳排出量(carbondioxideoutput:VCO2)和通气量(ventilation:VE),及心率、血压、心电图发现患者运动时出现的症状和病理状态,全面客观地把握患者的运动反应、心肺功能储备(functioncapacity)和功能受损程度的检测方法,其众多参数是实施心脏康复的客观量化指标的基础[4]。
患者完成峰值运动的VO2、VCO2、运动负荷和通气量等心肺数据最终反映的是患者这个整体的不同器官储备功能的最短板,需要个体化的分析,制订针对其最短板的功能进行康复训练,才能安全、有效、可持续的实施心脏康复。
二、心肺储备功能的测试方法心肺运动负荷试验在心脏康复中主要用来评估心肺储备功能,为患者进行心血管病的危险封层,并制订量化的运动处方,而不作为心血管疾病的诊断工具。
运动负荷试验的仪器有许多种,可根据患者的具体情况选择运动平板、踏车及上肢测力计。进行心肺储备功能的评估多选用功率车的Ramp10方案,见图2,其运动负荷以10瓦/分钟即1瓦/6秒连续增加,直至达到患者的峰值运动或者出现运动试验的终止标准而结束[4]。
1.心肺运动试验的检测参数和意义
1.1氧摄取量VO2和最大氧摄取量VO2max
VO2是指单位时间内机体摄取氧的毫升数。最大氧摄取量VO2max是指人体在极量运动时的最大摄氧能力。有氧运动耐力通常由心肺运动负荷试验的VO2max得出。根据Fick公式:VO2=CO×AVDO2。由此看出,达到VO2max时,心输出量也达到最大值,最大心搏出量是最大供氧量的保证。所以,VO2max反映了心脏的储备功能[5]。
1.2无氧阈值(anaerobicthreshold:AT)
无氧阈值AT,也称之为乳酸阈值、气体交换阈值或通气阈值,是指运动时的一个VO2,当运动负荷增加时,VO2增加,而VE与VCO2成比例升高,其VE/VCO2比值保持不变,当功率进一步增加,组织对O2的需求超过了循环所能提供的O2,因而组织必须通过无氧代谢以提供更多的能量,其表现是虽然VO2仍随运动量和运动时间而线性上升,但VE、VCO2、血液乳酸水平却脱离原来的线性上升而骤然增加,即VE比VCO2增加的更快,机体需通过增加通气来代偿运动所诱发的乳酸酸中毒。因此AT是反映心肺功能、运动耐力和机体利用氧能力的一个良好指标[4]。
根据患者的运动VO2结果可进行Weber运动心功能分级[6],是定量评价心血管病患者心肺储备功能的最客观的指标,见表1。
1.3二氧化碳排也量(CO2output:VCO2)
决定CO2排出量的因素包括CO、血液的CO2携带能力、CO2在组织之间的交换等。CO2在组织和血液中易溶解的特性,从呼吸中测得的VCO2比VO2与通气量更为相关。
1.4呼吸交换率(respiratoryexchangeratio,VCO2/VO2:RER)
VCO2/VO2的比值叫做气体交换率或呼吸交换率(RER),呼吸交换率可经呼吸的气体交换测定。CPET中的RER可解释患者运动时的水平:RER超过1.1后结束试验的患者,通常认为是亚极量的运动试验;如果患者在1.1之前停止试验,表明限制试验的因素不是心脏原因。RER也可为心力衰竭患者提供重要的预后信息:在达到极量心肺运动试验时(峰值运动时R>1.1),VO2peak<10mlmin-1,反映了该患者运动耐力的明显降低,而且伴有较高的死亡率[7]。
1.5VE/VCO2斜率(VE/VCO2slope)
VE和VCO2的关系可用VE/VCO2斜率表示,表明了换气效率,是心衰患者最有力的预测指标之一。
Arena等研究将心衰患者通气分级VC(ventilatoryclass)基于VE/VCO2slope分为4级[8],VCI-IV级分别为I:VE/VCO2slope≦29;VCII:30.0~35.9;VCIII::36.0~44.9;VCIV:≥45.0;而且各级免于心血管事件的生存率分别为97.2%,85.2%,72.3%,44.2%,并证实VE/VCO2slope的分级提高了心肺运动试验的预测价值,优于VO2peak。
1.6运动心电图:
1.6.1心率(heartrate:HR)
心率储备(heartratereserve)是指最大运动后心率的可增加程度,心率储备=最大预测心率﹣最大运动时测得的心率,最大预测心率=﹣年龄(岁)或者=﹣0.65×年龄(岁)。HHR对不同疾病的诊断有帮助,正常情况下,HRR≤15次/分,在临床症状较轻的心肌缺血、心血管疾病及肺循环障碍患者,HRR仍可表现为正常,而在有外周动脉疾病和心脏传导功能不全的患者,HHR常增大。
1.6.2心律失常:
运动中和运动恢复期心律失常的监测有助于心血管疾病的危险分层[9]。
1.6.3心肌缺血:
运动时心电图动态改变,包括ST段的水平和下斜型的压低(≥0.1mv持续80ms)以及ST段的抬高均提示运动诱发心肌缺血的出现,有助于疾病的危险分层[9]。
1.6.4血压反应
运动血压反映的异常包括过度升高,升高幅度减少或血压下降。运动时血压过度升高经常见于休息时高血压患者,但如果休息时血压正常,而运动时血压过度升高则预示血压控制的异常。运动诱发舒张压升高,是将发生高血压的一个早期表现。如果休息时血压正常,运动时血压≥29.9/12kPa(/95mmHg)则被称为运动性高血压。这些人群中有1/3将在五年内发展成为原发性高血压。
运动诱发的血压降低强烈提示交感控制血压的异常或心脏原因。目前,运动性低血压的诊断标准尚未统一,一般把运动时的收缩压低于运动前血压水平的称作运动性低血压。如果随着运动强度的增加血压下降,运动试验要立即终止,该反应预示着严重的异常可以是心力衰竭、缺血、或血流限制即主动脉瓣狭窄、肺动脉疾病或中央静脉阻塞[9]。这是运动试验出现危险的强烈信号,如果没有及时发现和终止试验,会带来一系列的心脑血管事件甚至猝死。
三、心肺储备功能的客观评价是实施心脏运动康复的基石心脏康复已演变为多学科综合医疗服务模式,运动康复是其核心。
其中运动处方的制订需要匹配患者个体化的需求和特征,尤其是患者体力和心功能损害程度的分级以及患者肌肉废用的程度。
运动强度的设定应该结合患者心肺储备功能测试的短板情况和最需要达到的训练效果,并考虑到患者心肺功能安全的界限,进行危险分层和制订个体化的定量运动处方,指导其心脏运动康复。
心血管病患者最常用的运动强度是无氧阈值(anaerobicthreshold:AT)的运动强度,该点被定义为通气相对于氧摄取量开始成指数增加的运动水平,相当于高通气发生的水平是为去除过多的二氧化碳以弥补乳酸生成的增加。运动训练可以延迟AT的出现,即增加到达AT前的运动负荷[4]。该训练效果与改善生活质量显著相关。实际上,日常活动很少需要峰值运动能力,但会在亚极量的运动负荷中出现。车琳和沈玉芹等研究发现无氧阈值运动强度是急性心肌梗死、冠心病和慢性稳定性心力衰竭患者有氧运动训练的安全强度和有效强度。
医院,也可根据没有气体分析的运动试验估测患者的储备功能,运动处方强度的设定建议设定在运动试验中出现进一步心肌缺血和或心律失常的强度减去10瓦作为运动康复强度,其所在心率定为康复强度不能超过的心率。对于危险分层较高的患者建议在监护下康复训练6次,及时发现康复中可能出现的风险,再根据患者情况逐步过渡为没有监护的社区和家庭训练。之前需对患者进行心脏康复的风险教育,教会患者识别心脏康复实施中的风险,学会自查和初步掌握出现类似情况的自救;同时教会患者如何实施完整的一次心脏康复训练计划。
患者在心脏康复实施中出现不适,需及时和心脏康复医师联系,寻找原因,及时调整计划。
运动处方实施如果没有异常情况出现,一般需在三个月调整,重新测定患者的心肺储备功能,以制订匹配其现有体能的运动强度,让患者的心脏康复可持续发展。
如果患者出现新的心血管事件,更需重新测定患者的心肺功能,切忌使用事件前的运动强度,以防意外发生。
越来越多的证据证明个体化的有氧运动是心血管病患者治疗方式的有效补充,其方法安全、可行;针对国内逐年递增的心血管病发病态势,对心血管病患者定量测定心肺储备功能[3],评估危险程度,进行准确危险分层,并实施定量运动处方,是安全有效实施心脏康复的有力保障。
“揭秘”罕见、危险的房室阻滞:运动诱发的房室阻滞本期导读在房室阻滞中,其阻滞部位可发生在房室结、希氏束以及束支各个部位,正确判别阻滞部位,以及房室阻滞病因,对患者预后和治疗至关重要!然而,有一种性格特别“懒惰”、隐匿性强、恶性程度高的房室阻滞,休息时心电图为正常房室传导,运动中或兴奋状态时才能表现房室阻滞,且阻滞部位靠下,这就是“运动诱发的房室阻滞”。
本文通过撰述年发表在BMJCaseReport的一篇精彩的Case,以及JACC和AmericanHeartJournal上的两例由表及里的腔内电图,介绍这种罕见的房室阻滞类型——运动诱发的房室阻滞。其主要表现是静息心电图不能反映传导障碍,只有患者运动时会出现2:1房室阻滞或完全性房室阻滞,并伴呼吸困难和晕厥症状。
病例展示
41岁,男性,因阵发劳力性呼吸困难1月入院。既往有运动后晕厥病史,否认严重疾病病史,否认高血压、糖尿病及支气管哮喘病史。入院后心率83次/分,血压/80mmHg。入院时静息心电图显示:完全性右束支传导阻滞伴左前分支传导阻滞,P-R间期延长、约为0.24s,心率83次/分,提示三分支传导阻滞(左前分支、右束支及左后分支的隐匿性一度阻滞)(图1)。超声心动图显示:左室收缩功能正常,未见室壁运动障碍。
图1:入院时静息心电图,提示三分支阻滞
为评估患者心功能及运动耐力情况,行运动平板试验(Bruce方案),运动中心率由83次/分降至51次/分,发生完全性房室阻滞(图2、图3),因P-P间期的2倍≠R-R间期,故不考虑为2:1房室阻滞。同时,患者伴有呼吸困难、头晕等临床症状。
图2:运动平板试验(Bruce方案)前心电图,心率80次/分,正常房室传导
图3:运动平板试验(Bruce方案1级)中心电图,完全性房室阻滞(P波红色箭头所示)
停止运动平板试验1分钟后,患者心电图恢复正常,心率85次/分,且临床症状消失(图4)。
图4:停止运动平板试验1分钟后心电图,恢复正常
为排除因缺血引起运动平板试验阳性所致的房室阻滞,行冠脉造影,结果示冠状动脉三支血管未见有意义狭窄。继续完善病原学检查,排除一些能够引起可逆性房室阻滞的原因,如感染(莱姆病所致的可逆房室阻滞)、心脏结节病等。考虑患者运动中出现房室阻滞,阻滞部位位于希氏束水平,植入永久起搏器,晕厥消失。
腔内电图
例1
本例为1名55岁男性患者,因运动时晕厥入院。心电图提示双束支阻滞(右束支合并左后分支),电生理检查提示希氏束远端阻滞(图5)。
图5:A运动时心电图心室率下降,出现2:1房室阻滞;B电生理图示阻滞部位在希氏束远端
例2
MasatakaSumiyoshi团队研究了14例运动诱发的房室阻滞患者,其中Case4患者静息心电图正常,运动后心电图呈3:1房室阻滞,电生理图显示阻滞部位在希氏束近端(图6)。
图6:运动后呈3:1房室阻滞心电图,电生理检查示阻滞部位在希氏束近端(H:希氏束电位;V:心室活动;HRA:高右房电图;HBEp:希氏束近端;HBEd:希氏束远端)
从以上两例特殊的腔内电图,可以发现运动诱发的房室阻滞,阻滞部位既可以在希氏束近端也可以在希氏束远端。但是值得强调的是,年美国心脏病学会(ACC)/美国心脏协会(AHA)/美国心律协会(HRS)《植入器械治疗心脏节律异常指南》中,明确提出对于运动出现的二度及三度房室阻滞,且没有心肌缺血证据患者为I类适应症、证据水平C(图7)。说明运动诱发的房室阻滞一旦排除缺血的原因,不论阻滞部位在希氏束近端或远端,均应接受植入起搏器治疗。
图7:选自年ACC/AHA/HRS《植入器械治疗心脏节律异常指南》。
机制
1.运动诱发的非缺血性房室阻滞
有学者指出,运动平板试验可以鉴别结内阻滞(房室结内阻滞)和结下阻滞(房室结下阻滞)。因为,运动时交感神经张力增高而迷走神经张力降低,使房室结传导性改善,这种传导性改善的程度可以补偿运动所致的心房率增快,故运动时房室阻滞改善提示阻滞部位位于房室结水平。
与房室结相反,由于希氏束-浦肯野纤维传导系统对自主神经调节不敏感,心率增快时希氏束-浦肯野纤维的传导性不会相应的增强,因此,通常运动诱发的房室阻滞多位于结下水平,但绝少数情况也可位于房室结。
目前,仍缺少对这种频率依赖性房室阻滞精确机制的深刻了解。然而,希氏束-蒲肯野纤维系统相对固定的有效不应期不能随心房频率的增加而缩短可能解释了这种类型的房室阻滞。
2.运动诱发的缺血性房室阻滞
房室结缺血时,也会随运动的增加加重缺血,导致房室结不应期延长,出现房室阻滞,这种运动诱发的房室阻滞治疗上主要以开通病变血管为主。患者在造影中会有冠脉狭窄的表现,运动平板试验时心电图也会有缺血的表现。
总结
1.运动诱发的房室阻滞是一种罕见、隐匿性高的现象,表现为休息时房室传导正常,运动时诱发房室阻滞。
2.运动诱发的房室阻滞,阻滞部位大多在希氏束水平,一般需要起搏治疗(I类证据),但更应明确运动诱发的房室阻滞背后的原因,如2:1房室阻滞背后的秘密——心脏结节病。
3.患者主诉运动后出现黑矇或晕厥,并伴有呼吸困难时,一定要想到本病的可能。尤其应 心力衰竭(心衰)是由于心脏结构或功能异常导致心室充盈和射血能力受损而引起的一组复杂的临床综合征,主要表现为呼吸困难、气短及液体潴留,是各种心脏病发展的终末阶段。据流行病学资料显示,我国成人心力衰竭患病率为0.9%,并随着年龄的增加,心衰患病率逐渐上升;另外,心力衰竭患者4年死亡率达50%,严重心衰患者1年死亡率高达50%。由此,心衰有发病率高、病死率高及预后不佳的特点,因而寻求有效的治疗是减轻心衰患者症状、改善其预后、提高其生存率的关键。
现阶段心衰的治疗着重于“抑制神经内分泌的过度激活和心肌重塑,提高生活质量和延长其寿命”的模式。目前心衰的治疗主要包括:①药物治疗,这仍是目前最基本的治疗方式;②介入治疗:如CRT或CRT-D及各种心脏辅助装置的应用;③心脏移植:其疗效较好,但受供体、费用及技术手段等因素的制约,使其发展前景不容乐观。心衰的病理机制较为复杂,除针对基础病的治疗外,应该进行多途径、多位点的综合治疗。心脏康复治疗,因其能减少主要心血管事件发生率,增强运动能力和心脏功能,改善慢性心衰患者症状及远期预后,从而受到越来越多的重视。心脏康复已经成为现代心脏病治疗不可或缺的一部分,ACC/AHA以I级证据级别推荐用于慢性心力衰竭患者的治疗,由此可见心脏康复对于慢性心力衰竭治疗的重要性。
一、心脏康复在心力衰竭治疗中的优势
1.提高心衰患者心排出量,逆转心室重构
荟萃分析表明,长期有氧运动训练运动能改善心衰患者的LVEF、心排血量、舒张末容积和收缩末容积,表明长期有氧运动可轻度逆转左心室重构。Wisloff等的研究表明,间断高强度有氧训练能够更大程度地改善收缩功能。Belardinelli等对中、重度射血分数降低的心衰患者的研究表明,运动训练2个月可改善等容舒张时间、舒张早期及晚期充盈;两项随机对照试验显示,运动训练可改善舒张期左心室僵硬度,降低充盈压,表明运动训练可以改善舒张功能。而且,对于稳定收缩性心衰患者,无论哪种运动方式均可逆转左心室重构。
2.改善身体机能和运动能力
心衰稳定期的患者康复锻炼的主要益处是能改善运动能力,并能增加氧摄入峰值(peakVO2)。运动能力的增加能使心衰患者进行更高的强度或更长的时间日常活动,进而有助于改善运动能力,从而利于增加患者治疗疾病的自信心。另一方面,有研究证实运动训练能使射血分数下降的老年人的运动耐力增加。目前最大的一项多中心临床研究HF-ACTION中,有氧训练使6分钟步行测试距离、标准化心肺运动测试的耐受时间和峰值氧消耗量显著增加。且按年龄分层时,老年受试者比年轻的受试者获得更多的益处。
3.改善患者症状、提高生活质量
康复运动对心脏功能有许多有益的机制。运动已被证实能改善心衰患者的心室舒张压力、氧耗量和通气。针对心衰的心脏康复研究已经证明康复运动能改善生存质量得分和减轻患者症状。HF-ACTION研究入组例NYHAⅡ~Ⅳ级的心衰患者,随机分运动组(进行6个疗程的中强度运动,随后进行家庭运动治疗)和对照组,平均随访时间30个月。研究中应用堪萨斯城心肌病生存质量量表(KCCQ)计算出运动组的平均分值与对照组比较。研究得出的结论:运动治疗可以明显改善患者的生活质量,这种改变主要发生在治疗早期并可持续整个过程。
二、心力衰竭心脏康复锻炼方式
在临床工作中,我们需要对心衰患者制定科学合理的运动处方,才能保障他们的康复运动安全有效。心力衰竭的康复以运动康复为主。目前临床上主要使用心肺运动实验(cardiopulmonaryexercisetest,CPET)、6分钟步行运动试验等。
①CPET综合应用呼吸气体监测技术、计算机技术和活动平板或踏车技术,实时检测不同负荷条件下受试者机体氧耗量和二氧化碳排出量的动态变化。可采用踏车或运动平板的方式进行。CPET主要是运用峰值氧耗量(VO2max)和最大无氧代谢阈值(VO2AT,anaerobicthreshold,AT)等指标来制定心衰患者运动处方及评价运动效果。
②6分钟步行实验简便易行,在临床的开展也较为普遍,特别适合中、重度慢性心衰患者。在无条件开展CPET的偏医院,可用6分钟步行实验代替CPET,能起到相似的作用。
此外,心力衰竭患者的康复运动方式还包括、心电图运动试验(包括活动平板和功率自行车试验)、腹式呼吸、放松疗法、医疗体操等,中国传统保健方式如太极拳、气功、导引等都可以合理采用。
三、合理制定心脏康复锻炼计划
运动处方的内容主要包括运动种类、运动强度、运动时间和频率等。运动方式主要以有氧运动为主(连续有氧运动或间歇有氧运动),如走路、骑车、游泳、爬楼梯等。每次运动时间以30~60min为宜,体弱者应适当延长热身运动时间。运动频率以每周3~5次为最佳。同时配合阻力运动,如采用哑铃、杠铃、弹力带等方式,可以显著改善肌肉收缩力以及神经——肌肉功能,增强运动康复的效果,是有氧运动的补充,因此,将有氧运动与阻力运动结合进行是康复锻炼的最佳方式。运动强度是运动处方最核心的内容,应充分考虑心衰患者病情、体力状况、既往参加体力锻炼的经历以及心理状态等综合情况,为其制订个体化的运动处方。运动强度常用的参照指标如下:①按最大预测心率(HRmax)计算:使运动目标心率达到HRmax[HRmax=-年龄(岁)]的65%~75%。而考虑到患者的安全性,《慢性稳定性心力衰竭运动康复中国专家共识》建议运动开始阶段将目标心率控制在HRmax的50%~60%。②按储备心率(HRR)计算:HRR=最大运动时心率-静息时心率。运动时目标心率=静息心率+(40%~70%的HRR)。③按VO2max计算:一般选择50%~80%VO2max的运动强度,体力衰弱者可从50%VO2max开始,逐步递增。
四、心脏康复运动过程中的安全性和依从性
慢性心力衰竭尤其是年龄大的心衰患者进行运动康复的原则首先需考虑安全性。对于有明确禁忌症及处于急性期的心衰患者不建议安排康复治疗。只要经过恰当的评估、危险分层、患者教育及遵照现有指南或共识进行康复运动治疗,康复运动诱发心脏病事件是能够预防的。
慢性心衰患者的运动康复需要长期坚持,因此依从性尤为重要。通常依从性不好的原因主要有缺乏经济条件、对运动效果的认识不足、缺乏专业的康复训练人员等,同时由于住院期间时间限制,运动练习机会不足。有研究表明,通过对患者的身体状况、生活习惯和既往活动量的评估制订个体化运动康复方案可以增加患者康复治疗的依从性;在心脏医生和康复训练人员监督下的运动训练有更好的依从性。另外,完善硬件设施配置及相关康复人员的培养对增加患者的依从性也很重要。
五、小结
大量研究证实,对慢性心衰患者进行以运动训练为基础的心脏康复是安全、有效的,而且慢性心衰患者科学的心脏康复计划可有效降低心血管风险和主要心血管事件发生率,改善其运动耐量和心功能,提高生活质量。因此,进一步探索和制定科学有效的慢性心衰康复计划及管理模式是心衰治疗领域未来的研究方向及新突破。为使综合心脏康复更切实可行,易于管理实施,成立社区心脏康复中心将会是一个理想的模式,实行三站式康复即:院内康复、社区康复、家庭康复。心力衰竭康复治疗在我国开展的较晚,目前仍处于早期发展阶段。对于我国这样一个具有庞大心衰患者基数的国家,心脏康复具有广阔的应用前景。
冠心病患者运动治疗中国专家共识中华医学会心血管病学分会预防学组
中国康复医学会心血管病专业委员会
文章来源:中华心血管病杂志,,43(07)
心脑血管疾病是我国居民致残致死的首要病因[1]。年中国心血管疾病报告显示,根据中国冠心病政策模型预测,–年中国35~84岁人群心血管疾病(心绞痛、心肌梗死、冠心病猝死和卒中)事件数增加将大于50%。全球急性冠状动脉事件注册(GRACE)研究数据表明,冠心病患者出院后6个月内死亡、卒中和再住院率高达25%[2],4年累积病死率高达22.6%,而且死亡患者中有50%死于再发心肌梗死。即使存活,30%的冠心病患者活动受限,30%的患者无法正常工作,45%的患者存在焦虑抑郁。冠心病的本质是生活方式病,大量流行病学研究和干预性研究表明,药物治疗与生活方式治疗相结合是最有效的冠心病二级预防策略。目前,运动不仅是健身手段,也是防病治病的措施,已获得医学界的肯定。通过有效强度的运动刺激,可改善血管内皮功能,稳定冠状动脉斑块,促进侧支循环建立,改善心功能,降低再住院率和死亡率,提高生活质量。美国心脏协会(AHA)、美国心脏病学会基金会(ACCF)、欧洲心脏病学会(ESC)和欧洲心血管预防和康复协会(EACPR)综合大量临床研究和系统评价结果,并运用循证医学方法进行评价,推出了包含运动内容的心血管疾病预防和康复指南[3,4,5],中华医学会心血管病学分会、中国康复医学会心血管病专业委员会和中国老年学学会心脑血管病专业委员会也于年发布了冠心病心脏康复与二级预防中国专家共识[6]。
运动强度大小对于心脏、血管功能、体能和预后的改善效果不同,在一定范围内运动强度越大心血管获益越大[3],但同时伴随运动风险增加。在保证患者安全的前提下,如何为患者提供有效、科学的运动处方,心血管医师需掌握相关知识和技能。因此,中华医学会心血管病学分会预防学组和中国康复医学会心血管病专业委员会组织相关专家制定冠心病患者运动治疗中国专家共识。本共识的目的是希望临床医师重视运动治疗,向患者介绍运动疗法的获益和风险,并推荐心脏康复专业医师制定个体化运动处方,进一步改善冠心病患者的生活质量和远期预后。
运动相关定义1身体活动与运动身体活动和运动经常交换使用,但这两个术语并非同义词。身体活动是指在静息基础上身体骨骼肌收缩导致能量消耗增加的任何活动,包括家务活动、职业活动、交通活动和休闲活动。运动是一种有目的、有计划、可重复的多个大肌群参与的旨在促进或增加心肺耐力、肌肉力量、平衡性和柔韧性的身体活动。
2体适能体适能指一系列与完成身体活动相关的要素或特征,包括心肺耐量、肌肉力量、肌肉耐力、身体组成成分、灵活性、协调性和柔韧性等。
3运动耐量运动耐量是指在不出现病态症状和(或)医学体征的前提下,能承受的最大有氧运动能力,代表机体从空气中摄取氧并转运到肌肉细胞用于线粒体供能(ATP酶)的能力。评价心肺耐量的金标准是最大摄氧量。
4有氧运动和无氧运动有氧运动是指有氧供能为主的运动,通常是大肌肉群参与、持续运动至少几分钟以上。有氧运动通过心肺和代谢系统改善氧的运输和摄入,为工作肌肉提供能量,如步行、游泳、骑车、舞蹈、某些球类等。有氧运动包括高强度(无氧阈)运动、中等强度运动和低强度运动等。高强度有氧运动供能以糖的有氧氧化为主,中等强度有氧运动以糖和脂肪的有氧氧化为主,低强度有氧运动以脂肪的有氧氧化为主。
无氧运动不依靠氧给工作肌肉供能,因此持续运动时间很短,如冲刺和举重。无氧运动通常直接利用三磷酸腺苷-磷酸肌酸和无氧糖酵解供能,运动强度很高,包括最大强度运动及次极量强度运动。大多数运动都包含有氧和无氧两种运动。
5耐力运动和抗阻运动耐力运动即有氧运动,主要是改善和提高人体的有氧工作能力,提高心肺功能,包括步行、慢跑、自行车、舞蹈、球类运动和游泳等。
抗阻运动即肌肉力量运动,对抗阻力的重复运动,改善骨骼肌的力量、爆发力、耐力和体积大小。对抗阻力时主要依赖无氧供能,间歇时含有氧供能成分。按肌肉收缩形式分为等张收缩(肌肉收缩时张力不变而长度缩短,如举哑铃和杠铃)、等长收缩(肌肉收缩时长度不变而张力增加,如蹲马步)、离心收缩(肌肉在收缩产生张力的同时被拉长,如下楼梯)和等动收缩(肌肉收缩产生的力量始终与阻力相关,如等动练习器)。通常抗阻运动主要以等张收缩和等长收缩为主。
6柔韧性运动柔韧性运动指通过躯体或四肢的伸展、屈曲和旋转活动,锻炼关节的柔韧性和灵活性。此类活动循环、呼吸和肌肉的负荷小,能量消耗低,具有保持和增加关节活动范围,预防运动损伤和跌倒的作用。
7运动强度运动强度指单位时间内运动的能耗水平或对人体生理刺激的程度,分为绝对强度和相对强度。
绝对强度又称物理强度,指某种运动的绝对物理负荷量,而不考虑个人生理的承受能力。通常用代谢当量(metabolicequivalents,MET)表示,即相对于安静休息时身体活动的能量代谢水平。1MET相当于每分钟每公斤体质量消耗3.5ml氧,或相当于每小时每公斤体质量消耗4.4kJ(1.05kcal)能量。
相对强度又称生理强度,更多考虑个体生理条件对某种运动的反应和耐受能力。通常用最大摄氧量或最大心率百分比、自我感知劳累程度表示。
健康成人的运动强度分级定义见表1。美国运动医学学会认为,每周至少5d,每天至少30min的中等强度有氧运动,有助于促进个体健康。
缺乏运动的危害缺乏运动可造成多种不良后果。随着肌纤维萎缩、肌肉力量下降和肌肉体积减小,肌肉氧化能力随之下降,最终导致运动耐量降低和体能明显下降。Tanaka等[7]研究发现,年龄每增加1岁,摄氧量下降0.1MET,提示随着年龄增加,体能下降。研究表明,卧床1d摄氧量降低0.2MET,相当于每卧床1d,体能衰退2岁,提示卧床对心肺功能可产生不利影响[8]。
另有研究显示,停止运动训练4~6周后,虽有规律的日常活动,最大摄氧量也明显下降,提示日常活动并不能代替运动。此外,冠心病患者缺乏运动的危害还包括心动过速、体位性低血压和血栓栓塞风险增加。老年冠心病患者缺乏运动导致体能(肌肉群和身体机能)进一步下降,如果最大摄氧量下降到不能维持日常活动的阈值以下(如安全穿过街道、爬楼梯、从椅子上或坐便站起来的能力受到影响),老年患者的生活质量将明显下降。
世界卫生组织对"健康"的定义指出,"失能"也是一种残疾,心脏病患者或老年患者即使肢体活动自如,如果失去日常生活能力,同样意味着处于残疾状态。
心血管系统对身体活动或运动的反应及其监控获益
一心血管系统对运动的反应了解运动时心血管系统的反应有助于更好地为患者进行运动风险评估和运动处方制定。
运动时随着运动强度增加,心排量增加(每搏量和心率增加),外周动静脉血氧分压差增加。循环系统除骨骼肌、脑动脉和冠状动脉以外的血管收缩,总外周阻力下降,收缩压、平均动脉压和脉搏压通常升高,舒张压保持不变或轻度下降,心输出量较基线水平增加4~6倍。在达到最大摄氧量的50%~60%时每搏量不再增加,随后的心排量增加主要依赖心率的增加。
运动强度未达到无氧代谢阈值时,机体通常在运动后3~5min达稳态,心率、血压、心输出量和肺通气稳定在一定水平。当运动强度增加超过无氧代谢阈值,交感神经激活,副交感神经活性受到抑制,乳酸堆积,代谢紊乱,电解质酸碱失衡,运动相关猝死风险增加。
下面介绍运动中的摄氧量、心率和血压反应。
1摄氧量最大摄氧量是机体呼吸、循环系统发挥最大功能水平时每分钟实际摄入并供组织细胞氧化利用的氧气量,目前认为是评价心功能和运动耐量的最好指标[9]。最大摄氧量由最大心排出量和最大动静脉氧差决定。患者由于下肢乏力、缺乏运动动机、身体不适、左心室功能不全、心肌缺血等原因,不能达到最大运动水平,通常将运动中获得的最大摄氧量称为峰值摄氧量。摄氧量在15~30岁达高峰,以后随年龄增加而下降,60岁时摄氧量仅是20岁时的2/3。女性的摄氧量低于男性,与肌肉体积、血红蛋白水平和血容量低于男性有关。
2心率反应心血管系统对运动的即刻反应为心率增加,与副交感神经活性下降和交感神经活性增加有关。没有服用β受体阻滞剂患者的最大心率受年龄影响,常用预测公式为:最大预测心率(次/min)=–年龄。通常临床上以是否达到最大预测心率值的85%来判定运动试验是否达标。服用β受体阻滞剂的患者,最大预测心率=(–年龄)×0.62[10]。
心率反应随运动负荷增加而增加,通常每增加1MET,心率增加10次/min。卧床患者、贫血、代谢紊乱、血容量或外周阻力下降以及左心室功能不全时心率反应增强,体能改善和左心功能增强时心率增加低于预期,提示体力和健康状态与运动时的心率反应相关。影响心率变化的因素包括体位、运动类型、体能、健康状态、血容量、窦房结功能、药物治疗和环境等。
不适当的心率反应称为变时功能不全,不仅是窦房结功能异常的指标,也是心血管疾病的预测因素。心率恢复指运动停止后心率下降的速率,以运动停止后即刻与运动中心率的差值来表示,通常12次/min。在有运动恢复级别的方案中(平板或踏车),最大运动量和恢复1min时心率的差异12次/min。
3血压反应动脉血压由心输出量和外周阻力决定,收缩压水平更多取决于心输出量,舒张压水平更多取决于外周阻力。
有氧运动时全身多个器官和骨骼肌参与运动,心输出量随着运动负荷的增加而增加,收缩压随之增加,同时外周阻力下降,血管随着运动的增强而扩张,舒张压保持不变或轻度下降。通常有氧运动强度每增加1MET,收缩压增加10mmHg(1mmHg=0.kPa)。
运动后,收缩压随着心输出量的下降而下降,在6min内达到或低于静息水平。如果运动突然终止,由于血液分布在运动骨骼肌,静脉系统(通常是立位)血流量和外周血管阻力增加延迟,无法适应心输出量的突然下降,收缩压可以出现急剧下降,发生低血压。运动后血液动力学的这种变化,提示运动后整理运动的重要性。
抗阻运动以肌肉收缩为主,主要引起心脏压力负荷增加,提高舒张压。压力负荷的大小取决于抗阻运动的强度和肌肉收缩的时间。心肌灌注主要完成于心脏舒张期,舒张压直接影响冠状动脉灌注压,抗阻运动中舒张压适度升高,有利于增加心肌灌注。
二身体活动或运动的心血管系统获益机制1有氧运动获益的机制1.改善血管内皮功能:
运动通过增加动脉壁血流介导的剪切力,改善血管内皮功能[11,12],增加一氧化氮合成、释放和活性[13]。通过促进内皮祖细胞和间充质干细胞动员,促进血管新生和内皮修复[14,15]。
2.促进抗炎:
有氧运动训练可降低血C反应蛋白水平[16]。运动可促进还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)生成,增加机体抗氧化能力[17]。
3.延缓动脉硬化:
运动可降低老年大鼠血管壁Ⅰ型和Ⅲ型胶原纤维以及转化生长因子β的表达[18]。在人体,骨骼肌力量和皮肤糖基化终末产物表达呈显著负相关[19],糖基化终末产物促进胶原交联和动脉硬化,运动可减少糖基化终末产物生成,延缓动脉硬化。
4.减少心肌重构:
有氧运动可减轻梗死后心肌组织重塑,改善心肌组织的顺应性[20],改善钙离子调节功能和受损心肌的收缩能力[21],降低心肌组织的氧化应激水平[22],改善循环中炎症因子(如白介素10、白介素6、C反应蛋白和肿瘤坏死因子α等)的表达[23]。有氧运动能促进心肌梗死大鼠心肌组织中线粒体增生,能增强线粒体呼吸酶链复合体1(COX-1)活性,增加三磷酸腺苷的生成率[24]。长期运动训练可以降低血羧甲基赖氨酸复合物(CML)的表达,阻止年龄相关的心肌胶原交联,延缓心肌纤维化[23]。
5.降低血栓栓塞风险:
长期规律的有氧运动能够降低冠状动脉易损斑块破裂后血栓栓塞的风险,其抗栓机制包括增加血浆容量,降低血液黏稠度,降低血小板聚集,提高血浆组织纤溶酶原激活剂水平,降低组织纤溶酶原抑制剂水平[25],降低血浆纤维蛋白原水平[25]和增加纤溶能力[26]。
6.改善心肌缺血,降低猝死风险:
长期规律的有氧运动通过提高体能,降低亚极量运动时的心率、收缩压和心率血压乘积,降低心肌耗氧量,提高冠心病患者运动诱发心肌缺血的阈值[27]。通过改善冠状动脉弹性和内皮依赖的血管舒张功能[28,29],增加病变血管的管腔面积,增加心肌毛细血管密度,促进侧支循环生成,达到提高冠状动脉血流量的目的[30]。
有氧运动训练使冠心病患者产生缺血预适应[31,32],提高心肌对缺氧的耐受力,降低心肌损害和潜在的致命性心律失常风险。还可通过降低交感神经活性,减慢心率,增加副交感神经活性、心率变异性和压力感受器的敏感性降低猝死风险[33]。
2抗阻运动获益的机制与有氧运动比较,抗阻运动使心血管获益的机制研究较少。明确的机制包括:增加心脏压力负荷,提高左心室舒张压,从而增加心内膜下血流灌注,降低心率血压乘积和心肌耗氧量[34],实现改善心肌缺血的目的。同时,抗阻运动增加骨骼肌质量,提高基础代谢率,增强骨骼肌力量和耐力,提高运动耐力,帮助患者重返日常生活和回归工作。
三、有关身体活动或运动的心血管系统获益的临床和流行病学证据
1有氧运动的心血管系统健康获益1.增加心肺运动耐量,改善心血管功能:
有氧运动训练和规律的身体活动(如家务活动、上楼梯、步行或骑自行车上下班等)对于提高心脏病患者的心肺运动耐量非常重要。研究显示,心脏病患者接受监护下运动康复训练3~6个月,可提高峰值摄氧量11%~36%,体能越差的患者改善越大[35]。心肺运动耐量改善可提高患者的生活质量,增强老年患者独立生活能力[36]。
心肺运动耐量改善与预后密切相关,独立于心血管其他危险因素[37]。年的研究发现,运动耐量10MET的患者生存率明显低于运动耐量18MET的患者。2年Myers等[38]的研究显示,心血管病患者运动耐量5MET患者的生存率明显低于运动耐量8MET的患者。
2.改善心血管疾病危险因素:
有氧运动训练和规律的身体活动可以中等程度降低体质量和体脂含量[39,40],降低血压[41],降低血甘油三酯水平,增加高密度脂蛋白胆固醇水平[42],改善胰岛素敏感性和糖代谢[43],降低糖耐量异常患者发生2型糖尿病的风险[44]。
3.改善冠状动脉疾病预后:
大量研究显示,规律身体活动可降低冠状动脉事件发生率[45]。研究发现,无论健康个体还是心血管疾病患者,其运动耐力(采用运动平板测量MET)和6年病死率呈负相关[9,10]。Nocon等[46]对纳入的33个队列研究、例研究对象进行荟萃分析,结果显示身体活动可使心血管死亡率降低35%,全因死亡率降低33%。
ETICA研究对接受经皮冠状动脉介入治疗的冠心病患者随机分成2组,干预组运动训练6个月,随访33个月后,与未接受运动训练组患者比较,运动训练组心血管事件率较小(11.9%比32.2%,P0.05),再住院率较低(18.6%比46.0%,P0.05)[47]。Hambrecht等[48]比较稳定性心绞痛患者接受运动训练和支架治疗对预后的影响,运动训练组接受12个月、每天20min的骑车运动,发现运动训练可提高稳定性冠心病患者无事件生存率(88%比70%,P0.05)。
2抗阻运动的心血管系统健康获益抗阻运动心血管获益的流行病学研究资料较少。年以来,人们逐渐认识到抗阻运动对慢性病和相关危险因素的健康获益[10,11]。有氧运动和抗阻运动都可改善体适能和健康相关危险因素,但二者产生的获益有很大差异。有氧运动可明显提高最大摄氧量,改善心肺功能各项指标,有效改善心血管病危险因素。抗阻运动可明显提高肌肉力量和耐力,明显改善老年、体弱、心脏病患者的身体功能,促进基础代谢率的维持,有助于减轻体质量,防止老年人跌跤风险,维持老年人的独立生活能力。
3运动与其他治疗手段的比较现代心脏康复概念不仅包括运动,还包括药物治疗、教育咨询、营养指导、危险因素控制和心理辅导,运动在心脏康复中是否必须,是临床早期白癜风能治好吗哪里的医院治白癜风好