冠心病患者制定有氧运动强度的意义及常用方法比较

姚轶超，王彦

· 综述 ·

冠心病患者制定有氧运动强度的意义及常用方法比较

姚轶超1，王彦1

有氧运动是指在运动过程中，以有氧代谢作为机体供能主要方式的机体活动，如慢跑、快走、游泳、踏车等。有氧运动对于冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）患者心肺耐力的提高，改善血液中脂蛋白构成，降低心脏不良事件发生率及改善远期预后、降低死亡率方面，有确切的获益证据［1］。2015年，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联合发布了《冠心病患者运动治疗中国专家共识》，强调冠心病患者的运动应以有氧运动为主。运动处方制定的FITT原则中（Frequency，F，频率；Intensity，I，强度；Type，T，形式；Time，T，持续时间），运动强度是核心内容，其与冠心病患者的获益情况，运动安全性以及运动依从性有密切的关系。本文对当前冠心病患者有氧运动强度常用的制定方法及其优劣以及应用时的注意事项加以总结，便于相关专业人士更加全面的指导冠心病患者的运动康复。

1　有氧运动强度与与患者运动安全性、获益情况、依从性关系

1.1有氧运动强度与运动康复的安全性 在运动康复的任何阶段，患者运动训练中的安全性都应是专业人士以及患者本身应当首先关注的问题。虽然有研究证实［2］，冠心病患者的运动训练是相对安全的，在运动训练中发生急性心脏事件甚至猝死的概率极低，但是各个国家的心脏康复指南均不排除运动会带来相应的心脏事件风险。在患者进行运动康复前，专业人士应尽可能的全面评估患者的疾病情况及运动能力，并对其进行运动风险分级。当前广泛使用的“运动风险分级标准”是美国心脏协会（AHA）在第四版《美国心脏康复和二级预防项目指南》中提出的“冠心病患者运动训练危险分层”，我国2015年颁布的《冠心病患者运动治疗中国专家共识》也以此作为依据标准。有研究显示［3］，当患者的有氧运动强度大于75%个体最大摄氧量（VO2max）时，其运动相关风险将明显增加。患者的运动强度大于其第二通气阈（VT2st）水平时，机体因无法代偿无氧代谢造成的乳酸堆积，会显著增加其运动相关风险［4］。高强度的运动训练，其获益是肯定的，但其运动风险也相应增加，其机制目前尚未完全明了。可能与体内儿茶酚胺水平显著增高，血小板急性激活聚集，凝血酶和纤维蛋白生成增加，血压明显升高而增加血管内皮压力触发斑块破裂相关，还有可能与心肌供血不足引发恶性室性心律失常相关［5］。最近的综述显示［6］，高强度间歇训练，即高强度（＞85%VO2max）与较低强度（＜70%VO2max）的有氧运动间歇进行，在提高患者运动能力，改善机体状况及降低远期死亡率方面效果更佳，并且能提高患者运动效率，节省运动时间，增加运动依从性。但是此方法风险较高，相关指南明确指出，需在有专业人士及设备的介入条件下进行［7］。

1.2有氧运动强度与运动训练的获益情况 有氧运动训练对于冠心病患者最大的收益在于其能够有效提高患者的VO2max与无氧阈（AT）水平摄氧量。这两个参数直接反映了患者的心肺耐力水平，与患者预后及远期死亡率关系密切［8］。运动强度与患者心肺耐力的提高存在着相应的剂量-反应关系，一定范围内运动强度越大，心血管获益越大［9］。有学者对患者不同强度有氧运动的获益情况进行比较。Jensen等［10］将186例冠心病患者随机为两组，分别采用个体85%VO2max和50%VO2max强度进行持续性有氧运动训练，一年后发现，两组患者的VO2max和AT摄氧量均有提高，但是高强度训练组提高幅度显著大于低强度训练组。造成这种差异的原因可能是高强度训练与低强度训练相比，在增加肌细胞线粒体总量与增强线粒体用氧能力方面效果更佳［11］。对于冠心病其它危险因素的改善，高强度与低强度运动训练相比，虽然在改善血糖、胰岛素抵抗、非高密度脂蛋白方面，并未发现有显著差异（其与运动总量相关性较大），但在高密度脂蛋白的改善上，高强度运动训练效果更佳［12］。高强度运动训练在改善患者左心室舒张功能及二尖瓣舒张早期血流速度峰值方面较低强度运动训练更明显［13］。可见，在保证安全性的前提下适当提高运动强度，对于患者从运动中获得更大的收益是有帮助的。

1.3有氧运动强度与患者运动依从性 运动强度与患者参与运动的依从性关系密切。虽然高强度的运动训练在提高患者获益方面效果较好，但却显著降低患者参与运动的依从性［14］。这可能与增加患者运动损伤风险、疲劳感、主观不适感等相关［15］。事实上，专业人士对患者开具的运动处方，与患者从主观意愿出发、自发的参与运动训练相比，其本身就会降低患者的依从性。从“自我决定论”［16］的角度来看，运动处方可能会使患者感到“被动”、“不愉悦”、“不得不做”的主观感受，处方强度即使是与其非处方运动时选择的运动强度相同，依然会出现依从性下降的问题［17］。高强度运动训练更加重了这种倾向。因此，专业人士在向冠心病患者开具运动处方时，需要考虑患者的运动喜好。对于不习惯参与运动或主观意愿不强烈的患者，应使其从低强度运动训练开始，待养成运动习惯后再逐渐增加强度。

2　有氧运动强度制定方法比较

目前常用的有氧耐力训练强度制定方法可分为客观强度制定方法与主观强度制定方法两类。不同级别的运动强度分级定义见表1，有氧运动强度制定方法比较见表2。

2.1摄氧量储备（VO2reserve）与最大摄氧量（VO2max） 有国外指南推荐以VO2max的45%～80%或VO2reserve的40%～75%对应的运动中心率（HR）作为冠心病患者中高强度有氧运动的目标心率范围（THR）［18］。相关人员以此为依据制定运动处方时，需要患者在运动康复开始前进行极量或次级量递增负荷心肺功能运动试验（CPET），以判断其VO2max水平。此种方法的优势在于患者行CPET的过程中，通过心电图可观察患者是否存在运动中心肌缺血及缺血阈值，并且通过气体分析仪对呼出气体进行分析从而判断患者第一通气阈（VT1st）和第二通气阈（VT2st）水平，以确定个体不同强度运动的供能方式（有氧、无氧或混合）。随着患者的运动能力、体能状况的改善，患者若要保持THR内的运动，需要自动调整其输出功率以使运动中HR达标［19］。以VO2reserve作为运动强度参数，能够判断个体绝对运动强度，即代谢当量水平（MET），从而最精确的判断其能量消耗［20］。此法劣势在于，CPET所需要的设备成本较高，且需要在专业人士指导下进行和判断，并承担相应风险。CPET可能引起一系列并发症，如急性心脏事件：心力衰竭、休克，甚至死亡［21］。我国心脏康复处于起步阶段，除少数一线城市三甲医院外，绝大部分医院均未对冠心病患者开始运动康复前进行心肺功能测试评估［22］。此外，测定VO2max需要患者在进行CPET的过程中尽自己最大的努力，专业人士难以判断其努力程度。患者因服用β受体阻滞剂，胸痛或缺血症状发作，担心运动不适或其它一些影响因素［23］，往往无法达到其VO2max水平。另外运动测试的程序会影响测定结果，需要专业人士选择合适的运动测试方案。当前推荐的运动测试方案包括改良的Naughton方案、Ramp方案等，其共同特点是递增负荷增加量较小，运动试验总持续时间在8～12 min左右［22］。

表1　美国运动医学会（ACSM）健康成人运动强度分级

2.2心率（HR） 平板运动试验是现在许多医疗机构都可进行的诊断性或评估性试验。当缺乏气体分析设备时，通过行平板运动试验达到最大心率（HRmax）可作为CPET的替代方法。冠心病患者的有氧运动推荐范围为HRmax的50%～85%，或心率储备（HRreserve）的40%～70%［20］。此方法的优势在于设备价格低廉，多数三甲医院易开展，通过ECG能够判断患者是否伴有运动中心肌缺血及缺血阈值。患者的运动输出功率会随着体能变化而自动调整。该法劣势在于无法确定患者达到VT1st和VT2st水平时对应的HR，无法判断患者在不同运动强度下的机体供能方式，并且其与CPET存在相似的问题，即难以判断患者是否尽最大努力以及部分患者因各种原因难以达到HRmax。单纯仅测定心率而制定运动强度常用的方法包括心率储备法（Karvonen），最大心率百分数法（%HRmax），以及静息心率（HRrest）+ 20（30）次法。心率储备法与其他使用心率确定强度的方法相比，其优点在于心率储备与摄氧量储备有良好的对应关系，并且考虑了患者的基础代谢情况［21］。Karvonen公式：运动中HR=HRrest+（HRmax-HRrest）×强度系数。Karvonen公式最初应用于运动的目的是使运动参与人群的运动强度尽可能接近其VT水平［23］，因此采用何种强度系数是此方法的关键，也是目前各方学者争论的焦点。当前最常用的强度系数为0.6。但是Nieuwland等［23］对91例冠心病患者行CPET发现，虽然研究对象VT水平的平均心率为（105±20）次/min，基本接近于系数为0.6时的Karvonen公式计算的心率（108±17）次/min，但是VT公式计算/VT实际的比值全距为0.74～1.17，相当一部分患者（30%）其通过公式计算的HR显著低于其VT实际水平对应的HR，也有一部分患者（7%）通过公式计算的VT水平HR显著高于其实际VT水平HR。这意味着当无法确定患者真实的VT水平HR时，以0.6为强度系数，会使部分患者难以在其VT1st-2st水平内运动。而使用%HRmax制定运动强度，则会出现与心率储备法制定强度相似的问题，即无法准确判断VT水平，并且个体之间运动强度变异较心率储备法更大［24］。我国指南中推荐的“Rrest +20（30）次”法，已被较多文献指出其不可靠性［25］，并且第四版《美国心脏康复和二级预防项目指南》也不再提及此种方法，此法基本已被抛弃。出于现实情况考虑，如果无法测量患者的HRmax，往往会使用预测公式来进行强度制定。我国指南提出的HRmax预测公式采用的是COX公式即HRmax=220-年龄。这个公式使用的问题在于对于40岁以下的人群，其推测数值往往较实际值低，而对于40岁以上的人群，推测数值往往较实际值高。Gellish等［26］提出了更准确的预测公式，即HRmax=206.9-年龄×0.67。在使用预测公式时需注意，心率的变化受到多种因素的影响，如药物，合并肥胖、情绪压力等，因此并不做为首选方法，有条件的情况下还是应当以实际测量患者的HRmax作为依据。

2.3缺血阈 有学者提出以低于缺血阈心率5～10 次/min作为冠心病患者的运动强度处方。但是实际上，相当一部分患者不伴有运动中心肌缺血，或在CPET或平板试验的过程中未出现ST段压低或胸痛症状。需注意的是，患者的缺血阈值并不是一个恒定不变的值［27］，其受相当多的因素影响，如测定时的身体状况、对测定程序的熟悉程度、情绪压力及药物等［28］。大部分心肌梗死患者在住院时接受了溶栓、PCI，或冠状动脉搭桥手术，其冠状动脉供血能力也得到了一定的改善，因此入院时诊断性的缺血阈值不能作为其出院后的运动强度参考值。综上，以缺血阈值作为运动强度制定的参数，其适用人群是非常有限的。

2.4通气阈（VT）强度 在心脏康复运动处方中，VT与AT这两个概念经常相互替换使用。严格意义上讲，这是两个不同的概念。AT是通过在递增负荷实验中每个阶段末抽取血标本测定血乳酸浓度确定的［29］。维持VT水平以上的运动强度仅靠有氧供能已无法满足机体需要，机体需通过启动无氧供能以快速补充需要的能量。若运动强度不超过VT2st，机体可通过细胞内碳酸氢盐及呼吸的调整中和产生的乳酸。若运动强度超过VT2st，预示机体无法代偿产生过剩的乳酸，从而导致血乳酸浓度无法形成稳态而急剧升高，使患者的运动风险显著增加［4］，并且因肌细胞内乳酸的堆积而无法完成持续性的有氧运动。但AT的测定需要其通过每阶段末抽取血标本测定，操作不便，许多患者不愿接受此方法。因此通常用VT间接测定AT。VT1st可通过判断VCO2/VO2（V-Slope法）斜率获得，VT2st可通过判断VE/VCO2斜率获得每分钟通气量（VE）［30］。其分别对应AT1st和AT2st。有研究指出［31］，患者在VT1st—VT2st之间的范围内活动，既能够充分调动患者的心肺能力，又可以避免乳酸的堆积，是患者的最佳运动强度。以患者的VT制定运动强度，能够充分体现运动处方的个体化原则。当以患者VT2st作为运动测试终止的标准时，其对于主观用力程度的依赖性不强（Borg评分在15～16左右）［32］，因此较易完成。VT的判断有多种客观指标来进行，因此其准确性较高。其不足之处与CPET相似，如设备价格昂贵，需熟练掌握此技术的专业人士判断等。且此方法亦不能够评价患者的VO2max的现状及改善情况，而VO2max又是当前评价心功能和运动耐量的最重要指标，是冠心病患者远期死亡率重要的独立预测因子［19］。

2.5自我感知疲劳度分级（RPE） RPE属于主观强度评价方法，其建立是基于不同强度运动中生理反应与主观用力程度的对应关系［33］。RPE所使用的Borg评分表有多种形式，当前最常用的是Borg15分量表，即从“极轻”-“非常非常用力”。根据我国指南推荐，冠心病患者运动康复应在11～16范围内进行，即“轻”-“用力”。也有国外指南指出冠心病患者应在11～14分范围内进行［19］，即“轻”-“有点用力”。关于Borg评分是否适合应用于冠心病患者运动康复，目前有较大争议，争议的焦点主要集中于其建立的最初假设，即主观运动强度是否能够较好的与客观运动强度相吻合。Borg评分的影响因素较多，且各影响因素之间关系复杂。目前已知的Borg评分影响因素，包括个性、性别、动机水平、受教育程度、运动经验及对所进行的运动的熟悉程度等［34］。如Buckley等［35］对60例冠心病患者进行实验发现，当患者进行个体67%最大功率的踏车运动时，前后两次的Borg评分有显著差异（15.8 vs. 13.3），说明Borg评分与患者对运动熟悉程度有较强相关。Whaley等［36］的研究中，当217例冠心病患者在其60%HRreserve水平活动时，32%的个体报告的Borg评分不在预期范围内（11～14），其全距跨度7～16分，说明RPE应用于个体对于运动强度的判断时，具有较大的变异性。当患者无条件进行CPET或平板试验时，RPE可作为替代的方法制定患者的运动强度。即使客观强度已确定，也可作为客观强度的补充从而避免患者运动中产生的各种不适。今后对于RPE的研究方向应集中于如何标准化的使用此方法作为冠心病患者运动强度的依据。

冠心病患者的有氧运动强度制定方法包括但不局限于以上几种，多个国家的心脏康复指南极力推荐：冠心病患者在进行运动康复前，应在充分评估身体状况及病情的基础上进行CPET。除了能依据试验结果制定运动处方外，还可通过观察患者运动中生理反应对患者的运动危险性进行分层。患者在运动试验过程中可充分认识自己的运动能力，增加运动经验，增强信心。相关人员向患者开具运动处方时，要充分考虑安全性、有效性、依从性三个方面，从而使患者能在长期的运动康复过程中获得最大收益。

表2　有氧运动强度制定方法比较

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本文编辑：孙毅，姚雪莉

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