心力衰竭患者心臟康復應(yīng)關(guān)注呼吸肌肌力

阿克胡·阿勒馬斯 趙威 張福春

100191 北京大學第三醫(yī)院心內(nèi)科

·心臟康復專題·

心力衰竭患者心臟康復應(yīng)關(guān)注呼吸肌肌力

阿克胡·阿勒馬斯 趙威 張福春

100191 北京大學第三醫(yī)院心內(nèi)科

慢性心力衰竭(CHF)是各種心臟病的終末階段，心臟康復治療可以使CHF患者的癥狀減輕、生活質(zhì)量及預后改善。近年來國外一些研究顯示，CHF患者易合并存在吸氣肌無力(IMW)，可導致患者的運動耐量及生活質(zhì)量的進一步下降，出現(xiàn)預后惡化。本文旨在總結(jié)國內(nèi)外關(guān)于CHF患者合并IMW的相關(guān)研究報道，并闡明針對此類患者行吸氣肌訓練的益處。

心力衰竭； 吸氣肌無力； 吸氣肌鍛煉

骨骼肌功能障礙是導致慢性心力衰竭(chronic heart failure，CHF)患者出現(xiàn)運動耐量降低的重要原因之一[1]，但不同部位骨骼肌導致運動耐力降低的病理生理改變不同，組織學及代謝組學研究顯示在CHF患者中，外周骨骼肌的能量代謝多由有氧代謝向糖酵解代謝轉(zhuǎn)變，而在膈肌中則多由糖酵解代謝向有氧代謝轉(zhuǎn)變[1]。因此考慮不同部位的骨骼肌引起CHF患者運動耐量下降的機制不同，針對不同的機制治療也應(yīng)不同。在我國，心臟康復治療主要集中于外周骨骼肌功能的恢復，比如針對外周骨骼肌的有氧運動、抗阻運動、柔韌性運動等。而對CHF患者中合并出現(xiàn)的吸氣肌無力(inspiratory muscle weakness，IMW)現(xiàn)象尚未得到大多數(shù)心血管專業(yè)人員的重視，亦未推廣針對IMW的康復鍛煉。

1 吸氣肌無力的定義及測量方法

呼吸肌主要包括膈肌、肋間肌、腹肌及其他輔助肌肉。與全身其他肌肉一樣，呼吸肌也屬于骨骼肌，但又異于一般的骨骼肌，它是唯一的生命依賴的骨骼肌。在整個生命過程中呼吸肌通過有規(guī)律地收縮，改變胸廓容積，引起肺的張縮，為肺通氣提供原動力。由于各種原因引起的呼吸肌舒縮活動不能產(chǎn)生維持一定的肺泡通氣量所需要的胸腔壓力稱為呼吸肌無力(respiratory muscle weakness，RMW)。肌肉本身表現(xiàn)為肌力和(或)舒縮速度的下降，且這種能力的下降經(jīng)過休息后不能恢復[2]。由于呼吸運動中吸氣為主動運動，呼氣主要為被動運動，因此研究中探討RMW時主要是指IMW。IMW臨床表現(xiàn)為呼吸頻率加快，呼吸不同步、胸腹矛盾呼吸等。

評估呼吸肌肌力的方法有多種，包括(1)最大吸氣壓(maximal inspiratory pressure，MIP or Pimax)和最大呼氣壓(maximal expiratory pressure，MEP or Pemax)；(2)跨膈肌壓與最大跨膈肌壓；(3)電或磁波刺激膈神經(jīng)誘發(fā)的跨膈肌壓；(4)耐力試驗；(5)膈肌肌電圖等。但有些測試方法過于復雜，臨床上難以推廣。臨床上評估呼吸肌功能應(yīng)用最為廣泛的是最大吸氣壓(maximal inspiratory pressure，MIP or Pimax)的測量。要求受測者在功能殘氣量位，氣流阻斷的狀態(tài)下，以最大努力快速且深入的吸氣，直至肺部充滿，測量此時所產(chǎn)生的口腔內(nèi)壓即為MIP。根據(jù)力量-長度關(guān)系，呼氣末膈肌位置越高，努力吸氣后膈肌的活動度越大，MIP值越高。MIP能夠很好地反映吸氣肌肌力，且檢測手段簡單無創(chuàng)，不需要受測者走路或騎車即可完成。雖然這一測試有賴于測試過程中被測試者的合作程度，但研究顯示應(yīng)用這種方法測得的數(shù)據(jù)所反映的吸氣肌肌力可重復性高，具有較強的參考價值[3]。在評價MIP值的臨床意義時需結(jié)合受測者的一般情況綜合考慮，比如性別、年齡、身高、體重等因素均可影響MIP水平。McConnell和Copestake[3]發(fā)現(xiàn)受測者平時的運動習慣也是影響MIP水平的重要因素之一。目前國外研究將實測MIP值占預計值(predicted normal value，PNV)的百分比小于70%者定義為存在IMW[4]。

2 CHF患者合并吸氣肌無力的臨床證據(jù)

Dall′Ago等[4]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，門診就診的CHF患者中，約30%～50%合并存在IMW。Hamilton等[5]對4 617例患者進行了外周骨骼肌及呼吸肌肌力的測量，其中包含健康人群、CHF患者、呼吸衰竭患者等。結(jié)果顯示在CHF人群中，外周骨骼肌肌力及呼吸肌肌力均明顯下降。此后陸續(xù)有相似研究報道，CHF患者中MIP水平較同年齡同性別的健康人群偏低[6-9]。

在CHF患者中正確地進行疾病的危險分層是非常重要的。臨床上評估CHF患者預后的指標主要有：NYHA分級、左室射血分數(shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)、峰值攝氧量(peak oxygen uptake，VO2peak)等[10]。Meyer等[7]研究了CHF人群中MIP水平與預后之間的相關(guān)性，隨訪顯示低水平的MIP組患者死亡率是MIP正常組患者的3倍，提示MIP水平越低的患者預后越差。其后多個研究也提示MIP作為評估CHF患者危險分層指標的價值，考慮其可與目前公認的一些預測因子相結(jié)合共同進行CHF患者的危險分層[11-13]。Frankenstein等[11]隨訪了686例CHF患者，發(fā)現(xiàn)即便在β受體阻滯劑治療盛行的現(xiàn)在，MIP仍具有很好的評估預后的臨床價值。

3 CHF患者發(fā)生吸氣肌無力的機制及病理生理改變

CHF患者膈肌肌肉纖維類型的轉(zhuǎn)變，細胞內(nèi)鈣調(diào)節(jié)的改變以及腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的過度表達等被認為是發(fā)生IMW的病理生理改變及潛在機制。

CHF患者可出現(xiàn)膈肌結(jié)構(gòu)的改變[14]。成年哺乳類動物的骨骼肌含有四種肌球蛋白重鏈亞型：Ⅰ、Ⅱa、Ⅱb、Ⅱx型。其中Ⅰ型纖維又稱為慢收縮抗疲勞纖維，肌張力較小，但依賴有氧代謝，相對耐疲勞。Ⅱb型又稱為快收縮快疲勞纖維，為快收縮糖酵解纖維，肌張力較大，氧化方式主要為無氧酵解，琥珀酸脫氫酶活性低，三磷酸腺苷酶(adenosine triphosphate，ATP)活性高，易出現(xiàn)疲勞。Ⅱa型又稱為快收縮耐疲勞纖維，為快縮氧化纖維，即可利用有氧氧化也可以利用糖酵解供能，其琥珀酸脫氫酶活性和 ATP 酶活性介于Ⅰ型和Ⅱb型之間。Ⅱx型纖維所占比例很小。

在健康人群的膈肌中Ⅰ型纖維含量約為50%，Ⅱa型纖維約25%，剩余的為Ⅱb/x型纖維[15]。Mizuno[16]的研究發(fā)現(xiàn)，CHF患者的膈肌中，Ⅰ型纖維約占60%左右，Ⅱa型纖維約35%，只有10%左右為Ⅱb/x型纖維。Tikunov 等[17]也發(fā)現(xiàn)CHF人群相對健康人群Ⅰ型纖維含量更高，Ⅱb型纖維的比例較低，并存在肌肉萎縮現(xiàn)象。

CHF患者膈肌肌纖維類型的上述改變能使氧化能力增強，膈肌耐受超負荷而不易產(chǎn)生疲勞，但Ⅱ型纖維含量降低卻導致膈肌收縮力下降。因此CHF患者為抵抗膈肌疲勞產(chǎn)生的這種適應(yīng)性改變是以膈肌收縮力降低為代價的，導致膈肌慢性負荷增加。Mancini等[12]發(fā)現(xiàn)CHF患者相比正常人群無論是在靜息狀態(tài)下還是活動狀態(tài)下膈肌做功都是增加的，也進一步證實了上述觀點。

在一些動物實驗中，研究者發(fā)現(xiàn)CHF個體在運動過程中Ca2+調(diào)節(jié)的異常及心原性過度表達TNF-α可能是導致膈肌收縮功能障礙的原因[18-20]。但是在CHF患者中應(yīng)用TNF-α阻滯劑的隨機對照試驗研究尚不能證明TNF-α受體阻滯劑具有減低CHF患者死亡率或再住院率的臨床價值[21]。期待今后進一步的研究闡明鈣調(diào)節(jié)異常及TNF-α過度表達在IMW中扮演的角色。

4 選擇性呼吸肌鍛煉對CHF患者的臨床獲益

CHF患者出現(xiàn)的IMW是部分可逆的。研究發(fā)現(xiàn)，長期使用血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑[22]或持續(xù)正壓通氣[23]可以提高CHF患者的呼吸肌肌力。但是吸氣肌鍛煉(inspiratory muscle training，IMT)被認為是提升呼吸肌肌力最有效的方法之一[4]。

1994年，Mancini 等[24]對CHF合并RMW的患者進行了為期3個月的IMT治療，發(fā)現(xiàn)經(jīng)治療后患者的峰值耗氧量(peak oxygen uptake，VO2peak)、6 min步行距離(six-minutes′ walk test，6MWT)及MIP值均得到了明顯的改善。這是第一項證實IMT治療可以提升CHF合并RMW患者吸氣肌肌力及有氧運動能力的研究。此后陸續(xù)有相關(guān)的隨機對照試驗證實上述觀點[25]。一些研究者將這些臨床試驗進行統(tǒng)計分析后得出結(jié)論，IMT治療可以改善CHF患者心肺功能，提高運動耐量，提升生活質(zhì)量[26-27]。

Winkelmann等[28]首次將IMT與全身有氧運動訓練相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)CHF患者將兩種運動方式相結(jié)合要比單獨進行全身有氧運動臨床獲益更大，表現(xiàn)為試驗組較對照組MIP(110%比72%)、VO2peak(40%比21%)明顯升高。從而建議IMT治療可以作為一種有效的輔助治療措施參與到CHF患者的心臟康復治療中。

CHF合并IMW患者行IMT治療的臨床益處毋庸置疑，但目前尚無統(tǒng)一、理想的IMT訓練模式，而呼吸肌訓練后獲得的益處與訓練方式密不可分。Laoutaris等[29]進行了一項非隨機對照試驗，將高強度與低強度IMT治療后的效果進行了對比。其中高強度的IMT是指一直進行60%MIP水平的鍛煉，直至出現(xiàn)疲勞。低強度的IMT是指在15%MIP水平下進行鍛煉。兩組均觀察10周左右，平均每周訓練3次。最終結(jié)果顯示兩組患者MIP值均較基線水平提高，但高強度訓練組中升高的水平更高，并且在高強度訓練組VO2peak升高了11%，而在低強度組中VO2peak沒有明顯改變。提示CHF合并IMW的患者需要更高強度的IMT鍛煉以期獲得有氧運動能力的提升。

Marco等[30]的研究提示，針對CHF患者，根據(jù)患者MIP水平進行相應(yīng)高強度的IMT治療是安全有效的。

目前臨床及研究中常用的IMT治療方法主要包括：(1)阻力方法：患者通過帶有小孔的呼吸器進行呼吸，吸氣時增加呼吸肌負荷，呼氣不受影響；(2)過度呼吸法：患者通過一個能指示目標通氣水平的重復呼吸裝置，進行自主快速通氣維持肺泡氧氣濃度和二氧化碳濃度在生理限度內(nèi)。通氣水平應(yīng)達到最大自主通氣量的70%～90%，在慢性阻塞性肺疾病患者應(yīng)達到上述范圍的高限；(3)域值負荷法：預先設(shè)定吸氣壓力，當患者的吸氣壓力達到此域值時吸氣閥開放完成吸氣，如果吸氣壓力達不到預設(shè)壓力值則無法呼吸；(4)其他：包括全身運動鍛煉、腹式呼吸深慢呼吸、縮唇呼吸、體外膈肌起搏等。

IMT可以通過減少無氧代謝，提升有氧代謝水平，減輕化學反射及代謝反射，延緩IMW，提高CHF患者的運動耐量；或許還可以通過部分逆轉(zhuǎn)呼吸肌的組織病理學改變，改善CHF患者的疾病進展[30]。

總之IMT是一種簡單易行、安全有效的治療方法，可以作為一種有效的輔助治療措施，參與CHF患者的心臟康復治療。并且可以給嚴重的CHF患者提供一種早期康復治療的手段，從而更好地與傳統(tǒng)的心臟康復治療相結(jié)合。

5 小結(jié)

綜上所述，在我國CHF患者容易合并存在IMW的現(xiàn)象尚未得到心血管專業(yè)人士的認識及關(guān)注。CHF患者合并存在IMW時，可引起患者臨床癥狀加重、運動耐量減低、生活質(zhì)量下降等。針對此類患者行IMT治療可以部分逆轉(zhuǎn)IMW的發(fā)生，提升運動耐量、改善預后。因此建議針對CHF患者常規(guī)測量呼吸肌肌力，及時發(fā)現(xiàn)IMW的存在，以配合治療方案的調(diào)整。

利益沖突：無

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(本文編輯：周白瑜)

Respiratory muscle strength in cardiac rehabilitation should be concerned in patients with heart failure

Akehu·Alemasi，ZhaoWei，ZhangFuchun

DepartmentofCardiology，PekingUniversityThirdHospital，Beijing100191，China

ZhangFunchun，Email：zhang.fuchun@medmail.com

Chronic heart failure(CHF) is the last stage of various heart diseases，cardiac rehabilitation treatment can alleviate clinical symptom，improve patients′ living quality and prognosis.Recently，researches from aboard indicated that：patients with CHF and inspiratory muscle weakness(IMW) ，have lower exercise tolerance，living quality，and worse prognosis.This paper aims to summarize the domestic and foreign patients with CHF and IMW，and to illustrate the benefits of inspiratory muscle training for these patients.

Heart failure； Inspiratory muscle weakness； Inspiratory muscle training

張福春，電子信箱：zhang.fuchun@medmail.com

10.3969/j.issn.1007-5410.2016.06.003

2016-11- 15)