無氧代謝閾值在慢性心力衰竭心功能Ⅰ～Ⅲ級患者定量分級中的作用

沈玉芹，馬文林，王樂民*，宋浩明，倪 奕，車 琳，龔 朱，徐文俊，蔣金法，許嘉鴻，嚴文文，周 琳，張曉宇，李廣鶴，張啟萍

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無氧代謝閾值在慢性心力衰竭心功能Ⅰ～Ⅲ級患者定量分級中的作用

沈玉芹1，馬文林1，王樂民1*，宋浩明1，倪 奕1，車 琳1，龔 朱1，徐文俊1，蔣金法1，許嘉鴻1，嚴文文1，周 琳1，張曉宇2，李廣鶴1，張啟萍1

（同濟大學附屬同濟醫(yī)院：1心內(nèi)科，2風濕病科，上海 200065）

通過對慢性心力衰竭患者無氧代謝閾值（AT）的檢測來探討其在心功能分級中的作用。對2007年8月至2013年6月期間入住同濟大學附屬同濟醫(yī)院心內(nèi)科的患者進行選擇，經(jīng)心臟超聲確定左室射血分數(shù)（LVEF）＜0.49的慢性心力衰竭患者129例為慢性心力衰竭組（缺血性心肌病患者74例，擴張型心肌病患者55例；或紐約心臟聯(lián)合會（NYHA）Ⅰ級5例，Ⅱ級68例，Ⅲ級56例），并實施心肺運動試驗（CPET）檢測AT，以無氧代謝閾值氧耗量（VO2AT）表示。對照組為129例健康者。（1）慢性心力衰竭組VO2AT與對照組差異有統(tǒng)計學意義[（10.5±2.3）（15.2±2.7）ml/（kg·min），＜0.01]。（2）NYHA Ⅰ級、NYHA Ⅱ級、NYHA Ⅲ級慢性心力衰竭患者VO2AT依次減小，差異有統(tǒng)計學意義[（13.4±1.7）（10.9±2.3）（9.6±2.1）ml/（kg·min），＜0.05]。經(jīng)單因素相關(guān)性分析，VO2AT與NYHA呈負相關(guān)（＝-0.732，＜0.01）。VO2AT與NYHA心功能分級具有相關(guān)性，以VO2AT定量評估我國慢性心力衰竭患者心功能具有可能。

心力衰竭；無氧代謝閾值；心肺運動試驗；心功能

無氧代謝閾值（anaerobic threshold，AT）是指當運動負荷增加到一定量后，組織對氧的需求超過了循環(huán)所能提供的氧量，因而組織必須通過無氧代謝以提供更多的能量，有氧代謝到無氧代謝的臨界點稱之為無氧代謝閾值，以無氧代謝閾值氧耗量（oxygen consumption at anaerobic threshold，VO2AT）表示。目前國際上采用VO2AT與峰值氧耗量（peak oxygen consumption，peak VO2）對慢性心力衰竭進行心功能定量分級，有助于判斷慢性心力衰竭患者的預后并決策其治療。由于peak VO2易受主觀因素影響，難以達到真正的峰值運動，而VO2AT不易受主觀因素的影響，更加客觀，因此，采用VO2AT對慢性心力衰竭患者心功能定量分級具有重要意義。但是VO2AT受人種因素的影響，目前國際上缺乏中國的本項檢測數(shù)據(jù)，因此，探討我國慢性心力衰竭VO2AT心功能定量標準顯得尤其必要。本研究為我國慢性心力衰竭患者以VO2AT進行心功能定量分級的前驅(qū)研究，通過心肺運動試驗（cardiopulmonary exercise testing，CPET）對慢性心力衰竭患者VO2AT進行檢測并研究其與傳統(tǒng)的美國紐約心臟聯(lián)合會（New York Heart Association，NYHA）心功能分級的關(guān)系，探討以VO2AT定量評估我國慢性心力衰竭患者心功能的可能性。

1 對象與方法

1.1 研究對象

共分為兩組：慢性心力衰竭組和正常對照組。慢性心力衰竭組患者為選自2007年8月至2013年6月期間在同濟大學附屬同濟向醫(yī)院心內(nèi)科和在心內(nèi)科門診就診的患者129例，男113例，女16例，年齡（59.1±11.4）歲，NYHA分級Ⅰ～Ⅲ級（Ⅰ級5例，Ⅱ級68例，Ⅲ級56例），左室射血分數(shù)（left ventricular ejection fraction，LVEF）為（0.38±0.09），體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）為（24.7±3.7）kg/m2。慢性心力衰竭組中經(jīng)冠狀動脈造影確診有缺血性心肌病患者74例，擴張型心肌病患者55例。診斷標準參照2007年中國心肌病診斷與治療建議工作組頒布的《心肌病診斷和治療建議》[1]；正常對照組為129例健康體檢者。兩組患者均根據(jù)美國心臟聯(lián)合會（American Heart Association，AHA）規(guī)定的CPET禁忌證標準進行排除后納入[2]，無慢性阻塞性肺病、肌肉骨骼病變、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、血液系統(tǒng)疾病，肝腎功能不全、電解質(zhì)紊亂、甲狀腺功能亢進或減退、急性感染等。慢性心力衰竭組各類藥品使用率為β受體阻滯劑89.0%、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑（angiotensin converting enzyme inhibitor，ACEI）或血管緊張素受體拮抗劑（angiotensin receptor blocker，ARB）91.0%、地高辛43.0%、利尿劑51.0%、硝酸酯類45.0%。在施行CPET前1天停用β受體阻滯劑、利尿劑、地高辛及ACEI或ARB、硝酸酯類藥物，CPET完成后即恢復此類藥物的應(yīng)用。所有入選者均征得同意并簽署知情同意書；該研究已通過醫(yī)院藥物臨床試驗倫理委員會審批，中國臨床試驗注冊中心注冊號：ChicTR-TRC-00000235。

1.2 心功能檢測

采用GE公司Vivid 7彩色多普勒超聲診斷儀進行心臟功能檢測；用改良的Simpson雙平面法計算LVEF。

1.3 心肺運動試驗

采用的儀器包括氣體再呼吸系統(tǒng)（Innovision公司，丹麥）、運動測試系統(tǒng)CASE P2系列和Variobike 500的電力自行車（通用公司，美國）。CPET包括3部分：心電圖負荷試驗、血流動力學負荷試驗和運動氣體代謝分析。（1）心電圖負荷試驗。最低運動負荷為20J/s，采用的運動方案是修訂的Ramp10方案，即踏車上休息3min，無負荷狀態(tài)下踏車3min，然后從20J/s開始，踏車2min后每30s增加5J/s（恢復為Ramp10方案），直至患者出現(xiàn)運動峰值或運動終點，踏車時保持均勻轉(zhuǎn)速60～70轉(zhuǎn)/min。運動過程中監(jiān)測患者的心電圖、血壓以及全身反應(yīng)，出現(xiàn)下列任一種情況時立即終止運動：心率達到85%最大心率的預計值，收縮壓＞220mmHg，或出現(xiàn)嚴重的心律失常，ST壓低≥0.2mV或上抬≥0.2mV，患者出現(xiàn)胸悶、胸痛、氣短、心悸等癥狀，或者患者感到疲勞要求終止運動。（2）血流動力學負荷試驗。在開始的1min（靜息時）、9min（踏車運動負荷為30J/s時）、12min（踏車運動負荷為60J/s時）、15min（踏車運動負荷為90J/s時）等進行測定，依此類推，即每隔30J/s測定運動時的心輸出量（cardiac output，CO）。（3）運動氣體代謝分析?；颊咴囼為_始后每一次呼出的氣體均被氣體再呼吸系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測。呼吸參數(shù)包括氧耗量、二氧化碳排出量、每分鐘通氣量（minute ventilation volume，VE）。AT由V斜率（slope）方法判定[3]。入選的129例慢性心力衰竭患者均完成CPET，無1例患者發(fā)生暈厥等不良反應(yīng)。

1.4 統(tǒng)計學處理

2 結(jié) 果

2.1 兩組一般情況比較

兩組患者性別、年齡、BMI差異無統(tǒng)計學意義（＞0.05）。兩組LVEF、NYHA分級比較差異有統(tǒng)計學意義（＜0.01；表1）。

表1 兩組患者一般資料比較

BMI: body mass index; CHF: chronic heart failure; LVEF: left ventricular ejection fraction; NYHA: New York Heart Association; ACEI: angiotensin converting enzyme inhibitor; ARB: angiotensin receptor blocker. Compared with control group,**＜0.01

2.2 慢性心力衰竭組與正常對照組VO2AT比較

慢性心力衰竭組VO2AT明顯低于正常對照組，差異具有統(tǒng)計學意義[（10.5±2.4）（15.2±2.6）ml/（kg·min），＜0.01]。

2.3 NYHAⅠ～Ⅲ級慢性心力衰竭患者一般情況比較

NYHA Ⅰ級、Ⅱ級與NYHA Ⅲ級的患者性別、年齡、BMI、β受體阻滯劑、ACEI或ARB、地高辛、利尿劑、硝酸酯類藥物應(yīng)用差異均無統(tǒng)計學意義（＞0.05），NYHA Ⅰ級與NYHA Ⅲ級LVEF差異有統(tǒng)計學意義（＜0.01；表2）。

2.4 NYHA Ⅰ～Ⅲ級慢性心力衰竭患者VO2AT比較

在NYHAⅠ級、Ⅱ級與Ⅲ級患者性別、年齡、BMI、β受體阻滯劑、ACEI或ARB藥物應(yīng)用差異無統(tǒng)計學意義（＞0.05）的情況下，NYHA Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級患者VO2AT依次減小[（13.6±1.7）（10.9±2.3）（9.6±2.1）ml/（kg·min）]，兩級比較，差異均有統(tǒng)計學意義（＜0.05；圖1）。

2.5 單因素相關(guān)性

經(jīng)Spearman單因素相關(guān)性分析，VO2AT與NYHA相關(guān)系數(shù)為-0.732，＜0.01，表明VO2AT與NYHA顯著性負相關(guān)。

3 討 論

慢性心力衰竭具有高發(fā)病率、高再住院率、高病死率的特點，嚴重危害人類健康。心臟功能分級對心力衰竭患者疾病的嚴重程度及預后的判斷具有重要意義；NYHA心臟功能分級是最常用的傳統(tǒng)心臟功能分級方法，但是該方法存在醫(yī)師主觀干擾因素，有時較難精確區(qū)分。國際上，目前認為CPET可作為評定心力衰竭患者心臟功能的金標準，可用peak VO2和VO2AT進行心功能定量分級[4,5]，peak VO2的切點值為l0、l6、20，VO2AT的切點值為8、l1、l4，區(qū)別于NYHA心臟功能分級（表3）。據(jù)報道，peak VO2＜10ml/（kg·min）時，患者1年內(nèi)死亡率明顯增加，且為心臟移植的絕對指征[6]；peak VO2＜14ml/（kg·min）為心力衰竭患者心臟移植前心臟機械輔助裝置持續(xù)應(yīng)用的指證[7]?！吨袊牧λソ咴\斷和治療指南，2014年》把peak VO2＜12ml/（kg·min）列為終末期心力衰竭患者左心室機械輔助裝置置入的指證[8]。

表2 NYHAⅠ～Ⅲ級一般資料比較

BMI: body mass index; CHF: chronic heart failure; LVEF: left ventricular ejection fraction; NYHA: New York Heart Association; ACEI: angiotensin converting enzyme inhibitor; ARB: angiotensin receptor blocker. Compared with NYHA Ⅰ,**＜0.01

圖1 NYHA Ⅰ～Ⅲ級慢性心力衰竭患者VO2AT比較

Figure 1 VO2AT of NYHA Ⅰ～ⅢVO2AT: oxygen consumption at anaerobic threshold

表3 peak VO2和VO2AT的心功能分級標準

peak VO2: peak oxygen consumption; VO2AT: oxygen consumption at anaerobic threshold

peak VO2和VO2AT除了受性別、年齡、體質(zhì)量、藥物（ACEI、β受體阻滯劑等）因素影響外[9?14]，還可能受種族因素影響，因為非洲黑種人、亞洲黃種人、歐美白種人之間，骨骼肌肌纖維組成成分和血紅蛋白量均存在差異，這些均影響氧的代謝，從而導致peak VO2和VO2AT存在差異。盡管許多學者也提出peak VO2和VO2AT可能受不同種族的影響，用其他國家標準來衡量本國人群存在不妥[15,16]。但是因peak VO2和VO2AT干擾因素較多，至今尚無研究報道僅人種不同導致的peak VO2和VO2AT的不同。盡管如此，但是目前仍然認為用表3所列出的歐美國家標準來判斷中國慢性心力衰竭患者的心功能存在欠缺。目前國內(nèi)未有慢性心力衰竭以peak VO2和VO2AT進行心功能分級的標準，因此，有必要研究以peak VO2和VO2AT對中國慢性心力衰竭進行心功能定量分級。但是，peak VO2與VO2AT比較而言，VO2AT更加客觀、科學，不受主觀因素的影響，而peak VO2很容易受主觀因素的影響，難以達到真正的峰值運動，因此用peak VO2來評判慢性心力衰竭患者的心臟功能存在局限性，而以VO2AT為標準對慢性心力衰竭患者進行心功能定量分級較聯(lián)用peak VO2和VO2AT為標準更加簡單、可靠。目前尚無以VO2AT為標準對慢性心力衰竭患者進行心功能定量分級的報道。

本研究通過129例慢性心力衰竭患者VO2AT與正常對照組129例健康者進行比較，兩組患者性別、年齡、BMI差異無統(tǒng)計學意義的情況下，慢性心力衰竭患者VO2AT明顯低于正常對照組，差異具有統(tǒng)計學意義（＜0.01），說明慢性心力衰竭患者運動耐力較正常對照明顯減退，與本中心先前報道一致[17]。在NYHA Ⅰ級、Ⅱ級與Ⅲ級的患者性別、年齡、BMI、β受體阻滯劑、ACEI或ARB藥物應(yīng)用差異無統(tǒng)計學意義情況下，NYHA Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級的患者VO2AT存在明顯差異（＜0.05），NYHA Ⅰ級～Ⅲ級VO2AT依次減小，經(jīng)單因素相關(guān)性分析，VO2AT與NYHA呈負相關(guān)（＝-0.732，＜0.01），提示VO2AT與NYHA分級存在相關(guān)關(guān)系且與NYHA分級存在對應(yīng)關(guān)系，說明VO2AT作為慢性心力衰竭患者心功能定量分級標準可以。而VO2AT對我國慢性心力衰竭心功能定量分級的閾值仍需進一步行多中心、大樣本量研究后方可界定。不足之處：因NYHA Ⅳ級的患者難以完成CPET，故缺乏NYHA Ⅳ級的數(shù)據(jù)。本研究證實了以VO2AT作為中國慢性心力衰竭患者心功能定量分級標準具有可能，將為我國慢性心力衰竭患者以VO2AT進行心功能定量分級的標準制定奠定基礎(chǔ)。

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（編輯: 劉子琪）

Role of anaerobic threshold in cardiac functional classification for NYHA Ⅰ-Ⅲ patients with chronic heart failure

SHEN Yu-Qin1, MA Wen-Lin1, WANG Le-Min1*, SONG Hao-Ming1, NI Yi1, CHE Lin1, GONG Zhu1, XU Wen-Jun1, JIANG Jin-Fa1, XU Jia-Hong1, YAN Wen-Wen1, Zhou-Lin1, ZHANG Xiao-Yu2, LI Guang-He1, Zhang Qi-Ping1

(1Department of Cardiology,2Department of Rheumatology, Tongji Hospital Affiliated to Tongji University, Shanghai 200065, China)

To evaluate the role of anaerobic threshold in the cardiac functional classification for the patients with chronic heart failure (CHF) by cardiopulmonary exercise testing (CPET).Totally 129 patients suffering from CHF with left ventricular ejection fraction (LVEF)＜0.49 by echocardiography selected from all the in- and out-patients in Department of Cardiology of our hospital from August 2007 to June 2013 were enrolled in this study. Coronary angiography indicated that there were 74 cases of ischemic cardiomyopathy and 55 cases of dilated cardiomyopathy. Five patients ranked in New York Heart Association class Ⅰ (NYHA Ⅰ), 68 patients in NYHA Ⅱ, and 56 patients in NYHA Ⅲ. VO2AT were calculated by CPET and then documented. Another 129 age-, gender- and body mass index-matched healthy people taking physical examination in the same period served as control group.(1) The difference of VO2AT between CHF patients and controls was statistically significant [(10.5±2.3)(15.2±2.7)ml/(kg·min),＜0.01]. (2) The values of VO2AT was gradually decreased among NYHA Ⅰ, NYHAⅡ and NYHAⅢ with significant differences [(13.4±1.7)(10.9±2.3)(9.6±2.1)ml/(kg·min),＜0.05]. Univariate analysis indicated that VO2AT was negatively related with NYHA grade (＝-0.732,＜0.01).VO2AT is correlated with NYHA grade, and it might be used to evaluate cardiac function for Chinese CHF patients.

heart failure; anaerobic threshold; cardiopulmonary exercise test; cardiac function

R541.6

A

10.11915/j.issn.1671-5403.2015.03.040

(SHDC12010117)(WSJ1324).

2014?12?17;

2015?01?02

上海市市級醫(yī)院新興前沿技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)項目（SHDC12010117）；上海衛(wèi)生及計劃委員會項目（WSJ1324）

王樂民, E-mail: wanglemin2003@163.com