Bruce-Q运动方案在心肺运动试验中的临床研究
钱卫民 冯建章 吴书林 姚桦 伍彩英
摘 要 采用心肺运动试验评定心脏起搏和其他器质性心脏病患者的全身耐力和心力储备，综合Bruce方案和Naughton方案，在Bruce方案的基础上增加1 mph平板速度、5%斜率的运动负荷做为第一级运动，其余各级按照Bruce方案进行。对147人进行了最大症状限制性心肺运动试验。其中正常人40人、VVIR起搏26例、其他器质性心脏病患者41例。结果：正常人运动时间12 min左右，非起搏心脏病患者和心脏起搏患者的运动时间6 min左右。窦房结对运动的反应呈频率应变的方式，其心率与做功的关系为Y=75+0.41X；体动式频率应变性起搏频率和做功的关系为Y=83.39+0.18X。此外根据本方案运动试验的结果可进行心功能分级：能完成本方案的四、三、二、一级运动的心功能分级分别为一、二、三、四级。结论：本方案适宜正常人、非起搏心脏病患者和起搏患者的心肺运动试验。
关键词：人工心脏起搏 心肺运动试验 运动方案 运动耐力
, http://www.100md.com
心肺运动试验通常采用心脏负荷试验的运动方案，如Bruce方案[1]和Naughton方案[2]。Bruce方案运动负荷的起点高，Naughton方案运动的级差不显著，两者均不适用于心脏起搏或非起搏的器质性心脏病患者。为此，我们综合Bruce方案和Naughton方案，在其基础上制定一套新的运动方案即Bruce-Q运动方案，并且进行一系列临床试验。
1 资料与方法1.1 受试对象 参加心肺运动试验147人。正常人40例，来自参加年度体检者，经体格检查排除器质性心、肺、肝、肾疾患，血压正常，无肢体功能障碍。年龄37±10(20～60)岁。试验目的是探讨运动中正常人窦房结频率应变特性以及心肺储备功能和耐力特征[3]。心室按需性起搏患者40例，年龄53±8(25～67)岁，其中病窦综合征24例、Ⅲ度房室阻滞16例。试验目的是评定Ⅲ度房室阻滞患者VVI起搏时的耐力特征和病窦综合征患者VVI起搏时心肺运动试验特征[4，5]。频率应变性起搏26例，年龄52±12(26～65)岁。试验目的是探讨体动感知式频率应变性起搏的频率应变特性[6，7]。非起搏的器质性心脏病患者41例，主要为冠心病、高血压性心脏病、心肌病患者，半年内无心力衰竭发作，一个月内无心绞痛发作，无瓣膜疾患。年龄51±9(33～64)岁。目的是了解器质性心脏病患者运动耐力下降原因以及动脉血乳酸浓度与最大氧耗量相关性[8，9]。
, 百拇医药
1.2 仪器设备 美国麦克电子设备公司生产的CASE-15计算机活动平板心电图机。美国麦加非公司生产的心肺运动试验系统(CPX/MAX)，机器定标气是美国麦加非公司生产的浓度5%CO2、12%O2、N2平衡的混合气体定标气。
1.3 运动方案 为自行制定Bruce-Q方案。运动强度，平板速度、坡度，运动时间见表1。本方案的特点是增加1 mph平板速度、5%坡度的负荷做为本方案的第一级运动，从第二级起，均按Bruce方案进行，即本方案的第二级相当于Bruce方案的第一级运动；第三级相当于Bruce方案的第二级运动；其余各级依次类推。受试者流质早餐2 h后在严密的心电监护下行最大症状限制性运动试验。当试验对象感到极度乏力、气促、头昏、疲劳、步态不稳、胸痛发作、ST段压低超过3 mm时终止运动。运动前分别在卧位、立位和深呼吸状态下记录心电图各一次，以资鉴别体位引起的ST段降低的假阳性改变。
, http://www.100md.com 表1 Bruce-Q方案的分级
运动级别
平板速度(mph)
平板坡度(%)
运动时间(min)
Ⅰ
1
5
3
Ⅱ
1.7
10
3
, 百拇医药
Ⅲ
2.5
12
3
Ⅳ
3.4
14
3
Ⅴ
4.2
16
3
Ⅵ
5.0
, 百拇医药
18
3
Ⅶ
5.5
20
3
1.4 统计学处理 计量数据用±s表示，采用两样本均数比较的t检验方法进行统计分析。运动中心率与做功、心率与代谢的关系采用直线相关与回归分析。以P<0.05为差异有显著性标准。
2 结果2.1 正常人心肺运动试验的特点 正常人完成运动的最大负荷是Ⅵ级，最大心率140～200 bpm，详见表2。心率和做功呈正相关，r=0.9863，心率加快与机体做功增长的斜率基本接近，其回归方程：Y=75+0.41X。 表2 正常人采用Bruce-Q方案行心肺运动试验的特点
, 百拇医药
运动
级别
平板速度
(mph)
平板坡度
(%)
运动做功
(W/min)
心率
(bpm)
代谢当量
(METS)
运动前
, 百拇医药
0
0
0
71±6
1.35±0.22
Ⅰ
1
5
12±3
89±5
3.50±0.15
Ⅱ
1.7
, 百拇医药
10
45±6
107±12
5.10±0.90
Ⅲ
2.5
12
81±10
122±16
6.27±0.89
Ⅳ
3.4
14
, 百拇医药
126±17
140±19
7.59±1.05
Ⅴ
4.2
16
177±24
155±19
8.98±1.13
Ⅵ
5.0
18
232±20
, 百拇医药
170±18
10.91±2.26
2.2 正常人与非起搏的器质性心脏病患者心肺运动试验的各项参数比较 见表3。
表3 正常人与非起搏的器质性心脏病患者心肺运动试验的比较(±s)
组别
例数
最大氧耗量
(ml/kg.min-1)
代谢当量
(METS)
, 百拇医药 最大二氧化碳
量(ml/min)
生理死腔与潮气
量比值(Vd/Vt)
最大每分通气量
(L/min)
最大潮气量
(L/min)
机体最大做功
(W/min)
正常人
40
, 百拇医药 25.95±5.25
8.65±1.75
2016±587
0.220±0.05
64±19
1731±526
166±61
NPOHD
41
19.29±4.80
6.43±1.60
1581±517
, 百拇医药
0.255±0.03
51±21
1376±332
120±60
t
3.212
3.602
2.545
2.501
2.713
2.276
2.150
P
, http://www.100md.com
<0.005
<0.002
<0.02
<0.02
<0.02
<0.05
<0.05
注：NPOHD=非起搏的器质性心脏病患者
2.3 心室按需性起搏患者的无氧阈和最大氧耗量 病窦综合征24例，运动达无氧阈时的氧耗量为18.25±3.66 ml/kg.min-1，最大做功110±20 W/min。Ⅲ度房室阻滞16例，无氧阈时的氧耗量6.58±1.71 ml/kg.min-1，做功21.7±14.4 W/min。极量运动时的最大氧耗量17.38±4.48 ml/kg.min-1，做功88.6±16.3 W/min。
, 百拇医药
2.4 体动感知式频率应变性起搏患者心肺运动试验结果 见表4。频率应变与做功、代谢呈高度直线相关，相关系数r分别为0.9644和0.9862。频率应变与做功、代谢的回归方程分别为Y=83.39+0.18X、Y=58.77+7X。
表4 26例体功感知式频率应变性起搏患者心肺运动试验的情况
运动分级
起搏频率
(bpm)
代谢当量
(METS)
做功
(W/min)
运动前
, 百拇医药
66±7
1.27±0.28
0
Ⅰ
86±6
3.05±0.68
14.43±2.21
Ⅱ
94±8
4.63±0.67
47.00±7.83
Ⅲ
101±5
, 百拇医药
5.74±0.96
83.57±14.02
Ⅳ
109±3
7.30±1.10
130.67±15.00
3 讨论 心肺运动试验的运动方案种类繁多，通常分为二大类：快运动方案和慢运动方案。快运动方案以Bruce方案为代表，其特点是运动负荷起点过高，病人完成该方案的第一级运动强度约5 METS，而心功能Ⅱ级患者的最大耐力一般大约是5 METS，完成该方案的第二级运动负荷大约6～7 METS，超过他们的最大耐力。显然，心功能减退的患者不宜采用Bruce方案进行运动试验。Naughton方案的负荷起点较低，运动试验持续时间较长，每级运动的级差不显著，疲劳是病人终止运动的主要原因。在研究频率应变性起搏时，如果每级运动之间的级差不显著，心率的差异也不显著，不利于揭示窦房结变时效应和频率应变性起搏器的频率应变特征，也不利于正确评定受试者的耐力特征。在进行心肺运动试验时，要求运动时间在12 min在右，测定无氧阈的所需时间6 min左右。要求每级运动之间的级差显著，便于比较和评定患者的耐力。为了避免上述二方案的缺点，我们综合Bruce方案和Naughton方案，制定了一套新的方案即Bruce-Q方案。该方案的第一级运动负荷大约3 METS，最大运动负荷大约10 METS，正常人总运动时间大约12～16 min，心脏病患者总的运动时间6～8 min。
, 百拇医药
正常人采用Bruce-Q方案运动时窦房结对不同级别的运动负荷和不同级别的代谢强度表现出不同的心率特征，心率加快和机体做功的增加非常协调。说明Bruce-Q方案能够客观反映运动过程中机体生理机能改变的真实特性。体动感知式频率应变性起搏器运动过程中的起搏频率与机体做功也呈直线相关，但心率加快明显低于正常人，起搏频率的加快落后于运动负荷的加大，证明本方案不仅能够准确揭示窦房结变时效应，而且适宜于研究频率应变性起搏的频率应变特征。
众所周知，测定无氧阈除了需要适当的运动强度之外，还需要一定的运动时间，一般需要运动6 min，否则不能测出无氧阈。Bruce方案第一级的运动强度大约5 METS，第二级运动的负荷6 METS。采用Bruce方案进行第一级的运动已经动员了心力衰竭患者的做功储备，他们不能承受第二级的运动强度。因此常在机体由有氧代谢转换为无氧代谢之前终止运动，也就难以测出无氧阈。Naughton方案每级之间运动负荷的差别不显著，不利于比较不同级别运动负荷对无氧阈的影响。本方案第一级的运动负荷3 METS，第二级运动负荷5 METS，心功能Ⅱ～Ⅲ级患者能够承受这种运动负荷。我们可以采用本方案指导病人的康复训练，首先测出他们的无氧阈，然后根据无氧阈出现的时间和机体做功，划定他们的运动类型、运动强度和运动时间。
, 百拇医药
正常心功能的最大耐力>7 METS，轻度心功能障碍患者的最大耐力5～7 METS，中度心功能障碍患者的最大耐力3～5 METS，严重心功能障碍的最大耐力<3 METS[10]。根据本方案心肺运动试验的结果有助于心功能的分级、判断病情、估计预后、指导治疗。如果受试者能够完成本方案第四级运动，运动负荷7 METS以上，心功能为一级，预后最好。完成第三级运动患者的心功能二级，这类病人的治疗主要是消除病因。完成第二级运动者，心功能三级，强心剂是纠正心衰的重要手段。如果第一级运动都不能完成者，心功能四级，这类病人需要采取综合措施控制心衰，改善心功能，他们的预后较差。
综上所述，本方案适宜正常人、心脏起搏患者和非起搏的心脏病患者进行心肺运动试验；本方案是Bruce方案的重要补充。*广东省自然科学基金资助项目(批号950597)
作者单位：广东省人民医院
广东省心血管病研究所(广州 510100)
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参考文献
1 Bruce RA,McDonough JR.Sress testing in screening for cardiovascular disease.Bull N Y Acad Med,1969,45:1 288
2 Froelicher VF,Myer J,Follansbee WP.Exercise and the heart.3rd ed.St.Louis:Mosby,1993.192-107
3 钱卫民，冯建章，尹滔业，等.心肺运动试验中窦房结变时效应频率应变特征的初步探讨.中国心脏起搏与心电生理杂志，1997，11：17
4 钱卫民，冯建章，吴书林，等.Ⅲ度房室阻滞患者VVI起搏时运动耐力和心力储备的研究.中国心脏起搏与心电生理杂志，1996，10：183
, http://www.100md.com
5 钱卫民，冯建章，吴书林，等.VVI起搏治疗病窦综合征患者心肺运动试验特征的初步观察.中国心脏起搏与心电生理杂志，1998，12：79
6 钱卫民，冯建章，吴书林，等.体动感知式频率应变性起搏器频率应变特性的初步探讨.中华心律失常杂志，1999，3(1)：42
7 钱卫民，冯建章，吴书林，等.单腔体动和QT双传器频率应变性起搏的探讨.岭南心脏病学杂志，1996，2：27
8 钱卫民，冯建章，姚桦，等.器质性心脏病患者全身耐力下降原因的探讨.岭南心脏病学杂志，1996，2：22
9 钱卫民，冯建章，孙家珍，等.最大氧耗量与极量运动时动脉血乳酸浓度相关性的探讨.中华医学杂志，1997，77：552
10 Peter H.Exercise testing and training in patients with chronic heart failure.Med Sport Exercise,1994,26:527, 百拇医药
摘 要 采用心肺运动试验评定心脏起搏和其他器质性心脏病患者的全身耐力和心力储备，综合Bruce方案和Naughton方案，在Bruce方案的基础上增加1 mph平板速度、5%斜率的运动负荷做为第一级运动，其余各级按照Bruce方案进行。对147人进行了最大症状限制性心肺运动试验。其中正常人40人、VVIR起搏26例、其他器质性心脏病患者41例。结果：正常人运动时间12 min左右，非起搏心脏病患者和心脏起搏患者的运动时间6 min左右。窦房结对运动的反应呈频率应变的方式，其心率与做功的关系为Y=75+0.41X；体动式频率应变性起搏频率和做功的关系为Y=83.39+0.18X。此外根据本方案运动试验的结果可进行心功能分级：能完成本方案的四、三、二、一级运动的心功能分级分别为一、二、三、四级。结论：本方案适宜正常人、非起搏心脏病患者和起搏患者的心肺运动试验。
关键词：人工心脏起搏 心肺运动试验 运动方案 运动耐力
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心肺运动试验通常采用心脏负荷试验的运动方案，如Bruce方案[1]和Naughton方案[2]。Bruce方案运动负荷的起点高，Naughton方案运动的级差不显著，两者均不适用于心脏起搏或非起搏的器质性心脏病患者。为此，我们综合Bruce方案和Naughton方案，在其基础上制定一套新的运动方案即Bruce-Q运动方案，并且进行一系列临床试验。
1 资料与方法1.1 受试对象 参加心肺运动试验147人。正常人40例，来自参加年度体检者，经体格检查排除器质性心、肺、肝、肾疾患，血压正常，无肢体功能障碍。年龄37±10(20～60)岁。试验目的是探讨运动中正常人窦房结频率应变特性以及心肺储备功能和耐力特征[3]。心室按需性起搏患者40例，年龄53±8(25～67)岁，其中病窦综合征24例、Ⅲ度房室阻滞16例。试验目的是评定Ⅲ度房室阻滞患者VVI起搏时的耐力特征和病窦综合征患者VVI起搏时心肺运动试验特征[4，5]。频率应变性起搏26例，年龄52±12(26～65)岁。试验目的是探讨体动感知式频率应变性起搏的频率应变特性[6，7]。非起搏的器质性心脏病患者41例，主要为冠心病、高血压性心脏病、心肌病患者，半年内无心力衰竭发作，一个月内无心绞痛发作，无瓣膜疾患。年龄51±9(33～64)岁。目的是了解器质性心脏病患者运动耐力下降原因以及动脉血乳酸浓度与最大氧耗量相关性[8，9]。
, 百拇医药
1.2 仪器设备 美国麦克电子设备公司生产的CASE-15计算机活动平板心电图机。美国麦加非公司生产的心肺运动试验系统(CPX/MAX)，机器定标气是美国麦加非公司生产的浓度5%CO2、12%O2、N2平衡的混合气体定标气。
1.3 运动方案 为自行制定Bruce-Q方案。运动强度，平板速度、坡度，运动时间见表1。本方案的特点是增加1 mph平板速度、5%坡度的负荷做为本方案的第一级运动，从第二级起，均按Bruce方案进行，即本方案的第二级相当于Bruce方案的第一级运动；第三级相当于Bruce方案的第二级运动；其余各级依次类推。受试者流质早餐2 h后在严密的心电监护下行最大症状限制性运动试验。当试验对象感到极度乏力、气促、头昏、疲劳、步态不稳、胸痛发作、ST段压低超过3 mm时终止运动。运动前分别在卧位、立位和深呼吸状态下记录心电图各一次，以资鉴别体位引起的ST段降低的假阳性改变。
, http://www.100md.com 表1 Bruce-Q方案的分级
运动级别
平板速度(mph)
平板坡度(%)
运动时间(min)
Ⅰ
1
5
3
Ⅱ
1.7
10
3
, 百拇医药
Ⅲ
2.5
12
3
Ⅳ
3.4
14
3
Ⅴ
4.2
16
3
Ⅵ
5.0
, 百拇医药
18
3
Ⅶ
5.5
20
3
1.4 统计学处理 计量数据用±s表示，采用两样本均数比较的t检验方法进行统计分析。运动中心率与做功、心率与代谢的关系采用直线相关与回归分析。以P<0.05为差异有显著性标准。
2 结果2.1 正常人心肺运动试验的特点 正常人完成运动的最大负荷是Ⅵ级，最大心率140～200 bpm，详见表2。心率和做功呈正相关，r=0.9863，心率加快与机体做功增长的斜率基本接近，其回归方程：Y=75+0.41X。 表2 正常人采用Bruce-Q方案行心肺运动试验的特点
, 百拇医药
运动
级别
平板速度
(mph)
平板坡度
(%)
运动做功
(W/min)
心率
(bpm)
代谢当量
(METS)
运动前
, 百拇医药
0
0
0
71±6
1.35±0.22
Ⅰ
1
5
12±3
89±5
3.50±0.15
Ⅱ
1.7
, 百拇医药
10
45±6
107±12
5.10±0.90
Ⅲ
2.5
12
81±10
122±16
6.27±0.89
Ⅳ
3.4
14
, 百拇医药
126±17
140±19
7.59±1.05
Ⅴ
4.2
16
177±24
155±19
8.98±1.13
Ⅵ
5.0
18
232±20
, 百拇医药
170±18
10.91±2.26
2.2 正常人与非起搏的器质性心脏病患者心肺运动试验的各项参数比较 见表3。
表3 正常人与非起搏的器质性心脏病患者心肺运动试验的比较(±s)
组别
例数
最大氧耗量
(ml/kg.min-1)
代谢当量
(METS)
, 百拇医药 最大二氧化碳
量(ml/min)
生理死腔与潮气
量比值(Vd/Vt)
最大每分通气量
(L/min)
最大潮气量
(L/min)
机体最大做功
(W/min)
正常人
40
, 百拇医药 25.95±5.25
8.65±1.75
2016±587
0.220±0.05
64±19
1731±526
166±61
NPOHD
41
19.29±4.80
6.43±1.60
1581±517
, 百拇医药
0.255±0.03
51±21
1376±332
120±60
t
3.212
3.602
2.545
2.501
2.713
2.276
2.150
P
, http://www.100md.com
<0.005
<0.002
<0.02
<0.02
<0.02
<0.05
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注：NPOHD=非起搏的器质性心脏病患者
2.3 心室按需性起搏患者的无氧阈和最大氧耗量 病窦综合征24例，运动达无氧阈时的氧耗量为18.25±3.66 ml/kg.min-1，最大做功110±20 W/min。Ⅲ度房室阻滞16例，无氧阈时的氧耗量6.58±1.71 ml/kg.min-1，做功21.7±14.4 W/min。极量运动时的最大氧耗量17.38±4.48 ml/kg.min-1，做功88.6±16.3 W/min。
, 百拇医药
2.4 体动感知式频率应变性起搏患者心肺运动试验结果 见表4。频率应变与做功、代谢呈高度直线相关，相关系数r分别为0.9644和0.9862。频率应变与做功、代谢的回归方程分别为Y=83.39+0.18X、Y=58.77+7X。
表4 26例体功感知式频率应变性起搏患者心肺运动试验的情况
运动分级
起搏频率
(bpm)
代谢当量
(METS)
做功
(W/min)
运动前
, 百拇医药
66±7
1.27±0.28
0
Ⅰ
86±6
3.05±0.68
14.43±2.21
Ⅱ
94±8
4.63±0.67
47.00±7.83
Ⅲ
101±5
, 百拇医药
5.74±0.96
83.57±14.02
Ⅳ
109±3
7.30±1.10
130.67±15.00
3 讨论 心肺运动试验的运动方案种类繁多，通常分为二大类：快运动方案和慢运动方案。快运动方案以Bruce方案为代表，其特点是运动负荷起点过高，病人完成该方案的第一级运动强度约5 METS，而心功能Ⅱ级患者的最大耐力一般大约是5 METS，完成该方案的第二级运动负荷大约6～7 METS，超过他们的最大耐力。显然，心功能减退的患者不宜采用Bruce方案进行运动试验。Naughton方案的负荷起点较低，运动试验持续时间较长，每级运动的级差不显著，疲劳是病人终止运动的主要原因。在研究频率应变性起搏时，如果每级运动之间的级差不显著，心率的差异也不显著，不利于揭示窦房结变时效应和频率应变性起搏器的频率应变特征，也不利于正确评定受试者的耐力特征。在进行心肺运动试验时，要求运动时间在12 min在右，测定无氧阈的所需时间6 min左右。要求每级运动之间的级差显著，便于比较和评定患者的耐力。为了避免上述二方案的缺点，我们综合Bruce方案和Naughton方案，制定了一套新的方案即Bruce-Q方案。该方案的第一级运动负荷大约3 METS，最大运动负荷大约10 METS，正常人总运动时间大约12～16 min，心脏病患者总的运动时间6～8 min。
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正常人采用Bruce-Q方案运动时窦房结对不同级别的运动负荷和不同级别的代谢强度表现出不同的心率特征，心率加快和机体做功的增加非常协调。说明Bruce-Q方案能够客观反映运动过程中机体生理机能改变的真实特性。体动感知式频率应变性起搏器运动过程中的起搏频率与机体做功也呈直线相关，但心率加快明显低于正常人，起搏频率的加快落后于运动负荷的加大，证明本方案不仅能够准确揭示窦房结变时效应，而且适宜于研究频率应变性起搏的频率应变特征。
众所周知，测定无氧阈除了需要适当的运动强度之外，还需要一定的运动时间，一般需要运动6 min，否则不能测出无氧阈。Bruce方案第一级的运动强度大约5 METS，第二级运动的负荷6 METS。采用Bruce方案进行第一级的运动已经动员了心力衰竭患者的做功储备，他们不能承受第二级的运动强度。因此常在机体由有氧代谢转换为无氧代谢之前终止运动，也就难以测出无氧阈。Naughton方案每级之间运动负荷的差别不显著，不利于比较不同级别运动负荷对无氧阈的影响。本方案第一级的运动负荷3 METS，第二级运动负荷5 METS，心功能Ⅱ～Ⅲ级患者能够承受这种运动负荷。我们可以采用本方案指导病人的康复训练，首先测出他们的无氧阈，然后根据无氧阈出现的时间和机体做功，划定他们的运动类型、运动强度和运动时间。
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正常心功能的最大耐力>7 METS，轻度心功能障碍患者的最大耐力5～7 METS，中度心功能障碍患者的最大耐力3～5 METS，严重心功能障碍的最大耐力<3 METS[10]。根据本方案心肺运动试验的结果有助于心功能的分级、判断病情、估计预后、指导治疗。如果受试者能够完成本方案第四级运动，运动负荷7 METS以上，心功能为一级，预后最好。完成第三级运动患者的心功能二级，这类病人的治疗主要是消除病因。完成第二级运动者，心功能三级，强心剂是纠正心衰的重要手段。如果第一级运动都不能完成者，心功能四级，这类病人需要采取综合措施控制心衰，改善心功能，他们的预后较差。
综上所述，本方案适宜正常人、心脏起搏患者和非起搏的心脏病患者进行心肺运动试验；本方案是Bruce方案的重要补充。*广东省自然科学基金资助项目(批号950597)
作者单位：广东省人民医院
广东省心血管病研究所(广州 510100)
, http://www.100md.com
参考文献
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