王蓓，林梅，謝文亮

基于運動的心臟康復(cardiac rehabilitation，CR)是針對特定心血管疾病(cardiovascular diseases，CVD)和射血分數(shù)降低的心力衰竭(heart failure，HF)患者的IA類推薦，因為它可顯著改善運動能力、CVD風險狀況，并減少再入院率、心血管事件和死亡率[1-2]。與標準醫(yī)療相比，基于運動的CR使住院率、心血管事件死亡率和全因死亡率分別降低了31%、26%和20%[3-4]。雖然關于CR的運動方案或計劃持續(xù)時間尚無國際共識，并且運動強度的建議在不同國家之間差異很大[5]，但仍有充足證據(jù)表明高強度間歇訓練(high-intensity interval training，HIIT)對CAD和HF患者的心臟康復具有不可替代的作用[6-7]。HIIT現(xiàn)已成為心臟康復領域可選擇的一種更有效的運動方式，也成為心臟康復領域研究的熱點問題。本文綜述HIIT對心臟病患者峰值攝氧量(peak oxygen uptake，VO2peak) 的影響及對CVD和HF患者肺、心、血管和骨骼肌系統(tǒng)的有益生理機制；并與中等強度連續(xù)訓練(moderate-intensity continuous training，MICT)相比較，展現(xiàn)HIIT對心血管疾病死亡率、依從性、安全性等方面的優(yōu)越性；最后提出了HIIT運動強度的研究進展。

1 HIIT對VO2peak的影響

HIIT最初應用于競技體育訓練，是一種全力、快速和爆發(fā)式的鍛煉方法。HIIT指在主動或被動恢復階段之間穿插進行短暫的高強度訓練運動，目標強度是80%～90% VO2peak，運動強度超過無氧閾水平[8]。HIIT的目的是反復刺激人體的氧運輸系統(tǒng)和骨骼肌系統(tǒng)，使其獲得更大的生理學適應。Mikkelsen等人[9]的一項研究，包括1 561名心臟病患者，發(fā)現(xiàn)CR期間VO2peak每改善1.0 mL/(kg·min)，CV事件減少21%，全因死亡減少13%，VO2peak是未來心血管事件和死亡率的有力預測指標，即使VO2peak適度增加也可能對CAD和HF患者具有臨床意義。Uddin等[10]分析了55項關于CR對CAD和HF患者VO2peak影響的臨床研究，發(fā)現(xiàn)CR組的總體運動能力比對照組高出0.95(95%CI：0.76，1.41)，并有證據(jù)表明，HIIT與最大VO2peak顯著相關(P＝0.04)。Taylor等[11]研究發(fā)現(xiàn)，短期(＜4周)的HIIT計劃使CAD患者VO2peak提高10%，而MICT組僅為4%。然而，兩組長期(＞12個月)比較時，CAD患者VO2peak的改善相似。該發(fā)現(xiàn)認為HIIT可以作為MICT的輔助或替代方式。另一項針對HF患者的研究[12]證明，高強度運動時儲備心率＞85%(heart ratereserve，HRR)與中等強度運動HRR(50%～60%)相比，VO2peak的改善分別為3.3和2.2 mL/ (kg·min)。低強度運動HRR(20%～40%)產(chǎn)生的改善最小[1.0 mL/(kg·min)]。

2 HIIT對心臟病患者的作用機制

2.1 肺部調(diào)節(jié) 肺部負責氧氣的運輸，肺泡通氣和擴散，有助于動脈氧分壓的提高和VO2peak的改善[13]。HF患者運動不耐受的重要因素是肺泡氧氣交換減少，這可能是由于肺血管舒張受損，通氣/灌注不匹配，彌散功能障礙等引起的[14]。在HF患者中，Tasoulis等人[15]對46名臨床穩(wěn)定的充血性HF患者進行3次/周的CR計劃并持續(xù)12周，證明HIIT改善了通氣調(diào)節(jié)及休息和運動期間的通氣模式，提高患者的通氣驅動力。Dunham等[16]將15名身體健康的受試者，進行了為期4周的訓練計劃，結果發(fā)現(xiàn)HIIT組患者的最大吸氣壓力提高43%，而MICT組的最大吸氣壓力僅提高25%，該研究證明HIIT和MICT在增加吸氣肌肉力量方面都有效，HIIT在提高攝氧能力和表現(xiàn)方面為CR提供了一種省時的替代方案。

2.2 心臟適應 HIIT可以提高心輸出量和組織供氧，從而更好地改善VO2peak[17]。幾項針對健康受試者[18]和HF患者[19]的研究表明，與MICT相比，HIIT在最大每搏輸出量和VO2peak方面的改善更大。Karatzanos等人[7]對HF患者分別使用HIIT訓練計劃、更高強度的連續(xù)訓練計劃和較低強度的連續(xù)訓練計劃，結果發(fā)現(xiàn)患者更喜歡HIIT計劃，主要因為HIIT計劃省時、易完成，安全性較好。并且能提高射血分數(shù)較低HF患者的搏出量。但是外周限制是HF患者運動不耐受的重要因素[20]。無法達到HIIT的目標訓練強度是射血分數(shù)降低的HF患者的顯著局限性[21]。Cornelis等人[22]還發(fā)現(xiàn)HIIT與MICT相比顯著改善了射血分數(shù)降低的HF；相比之下，Wang C等[23]Meta 分析納入15 項比較HIIT和MICT的臨床試驗，患者為CVD或HF人群，年齡52～78歲，該研究發(fā)現(xiàn)早期(8周或更短)的HIIT在改善VO2peak方面優(yōu)于MICT。同時HIIT顯著改善了CVD和HF患者的無氧閾值和左心室射血分數(shù)?？傊蠖鄶?shù)調(diào)查血流動力學的研究發(fā)現(xiàn)，與MICT相比，HIIT對每搏輸出量的改善更大。然而，運動訓練強度對結構適應的影響仍不清楚。

2.3 血管適應 與MICT相比，HIIT對VO2peak更大改善的潛在機制是對血管功能的顯著影響[24]。更高強度的運動引起更大的血流和剪切應激刺激，通過血管擴張性前列腺素和一氧化氮的上調(diào)產(chǎn)生更大的血管適應性[25]。中央和外周脈管系統(tǒng)具有強大的彈性，能調(diào)節(jié)有效的血液和氧氣輸送到心臟和骨骼肌。血管內(nèi)皮功能改善的參考指標是血流介導血管舒張(flow-mediated dilation，F(xiàn)MD)增加，肱動脈FMD目前被用作評估血管舒張的參數(shù)，是評估血管內(nèi)皮功能的非侵入性方法。此外，肱動脈FMD 每減少1%，CVD 的風險就會增加13%，有氧運動的強度和持續(xù)是影響FMD的主要因素[26-27]。You等[28]研究發(fā)現(xiàn)，8周或以上的HIIT顯著增加了健康中老年人的FMD。有大量證據(jù)表明，有氧運動訓練可改善大動脈的血管功能，反復的血流動力學刺激和層流剪切應力在血管適應中起核心作用[29]。因此，今后的研究需探討HIIT和MICT對不同人群FMD的影響。

2.4 骨骼肌適應 Scoubeau等[30]的Meta分析納入19項研究，發(fā)現(xiàn)HIIT對肌肉骨骼健康的影響較大(SMD：0.42；95%CI：0.14，0.71；P＝0.003)，可以改善身體成分，更有效地增強肌肉骨骼健康。在健康人群中，骨骼肌的氧化能力通常超過全身O2運輸?shù)哪芰Γ虼送鈬m應可能不會導致VO2peak的大幅增加。然而，在去營養(yǎng)化患者中，特別是那些具有射血分數(shù)降低的HF患者，骨骼肌內(nèi)的外周適應可以對運動耐受性和能力產(chǎn)生顯著影響[22]。運動訓練刺激誘導骨骼肌的線粒體增加，從而減少骨骼肌的糖原降解和乳酸的產(chǎn)生[31]，使得乳酸閾值增加，患者可以以更大比例的攝氧量進行更長時間的運動。這對心臟病患者尤其重要，因為，氧化能力降低可顯著導致運動不耐受。來自健康人群研究的強有力的證據(jù)表明，運動強度介導線粒體對運動的適應和VO2peak的改善[32]。更高強度的運動，促進鈣釋放，ATP周轉和碳水化合物利用。這種代謝過程刺激幾種線粒體酶的激活，增加線粒體數(shù)量。因此，增強鈣循環(huán)，也可能有助于減少肌肉疲勞和運動能力[33]。根據(jù)目前的證據(jù)，與MICT相比，高強度運動似乎為線粒體適應提供了有效的刺激，但是訓練強度對其他外周適應(如毛細血管化，血流分布和肌肉纖維轉移)的影響尚不清楚。

3 HIIT在心臟康復領域的研究現(xiàn)狀

3.1 運動強度對心血管疾病死亡率的影響 幾項調(diào)查健康人群全因死亡率的研究表明[18]，高強度運動可能比低強度或中等強度的運動帶來更大的健康益處。此外，與MICT相比，高強度運動的好處可以在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)。Wen等[34]早期證明，劇烈強度運動具有省時優(yōu)勢，HIIT每周運動時間僅為MICT的一半，卻能達到與MICT相似的健康益處，或者在相同的每周鍛煉時間內(nèi)，比MICT的健康益處增加一倍。近期研究表明[35]，劇烈活動的比例與患有和未患有CVD的人的全因死亡率呈反比劑量反應關系。因此，在推廣HIIT時，需要體力活動指南的支持和參與，以保證患者的安全和適量。

3.2 HIIT對心臟病患者運動依從性的影響 由于目前缺乏有效的隨訪和遠程監(jiān)督手段，患者居家心臟康復運動的依從性明顯不足，直接影響心臟病患者長期預后。因此，提高心臟病患者的運動依從性已成為當前的首要問題。研究顯示[11]，射血分數(shù)降低的HF患者，無論運動強度如何，12個月時監(jiān)督訓練依從性均出現(xiàn)逐漸消退。Taylor等[11]對93名CAD患者進行為期4周的院內(nèi)監(jiān)督運動訓練和為期12個月的家庭運動訓練隨訪，發(fā)現(xiàn)38%的MICT參與者開始以高于規(guī)定的強度進行運動，24%的HIIT參與者以低于規(guī)定的強度進行運動，在12個月內(nèi)的以家庭為基礎的HIIT(53%)和MICT(41%)的依從性都很低。而在4個月內(nèi)的院內(nèi)監(jiān)督運動訓練依從性為HIIT(91%)和MICT(93%)。這表明，長期而言，CAD患者對HIIT的依從性略強于MICT，但總體依從性不足。在充血性HF患者中，Mueller等[36]研究發(fā)現(xiàn)，當患者運動依從性＞70%時，VO2peak的提升不受影響。HIIT和MICT之間的依從性相似(分別為56%和60%)，但該研究沒有報告對運動方案強度的依從性。最近一項針對CR冠狀動脈疾病患者的綜述發(fā)現(xiàn)，對院內(nèi)監(jiān)督或家庭HIIT的短期依從性與MICT相似。然而，對訓練方案的強度和持續(xù)時間的依從性報告不足。該研究指出，提高HIIT可行性的因素包括：對訓練強度設定切合實際的目標；對訓練強度的實施情況進行適當調(diào)整；對訓練質量進行培訓；對培訓質量進行調(diào)整等。

3.3 心臟康復中HIIT的安全性 盡管HIIT能有效減少心血管事件的復發(fā)，但與傳統(tǒng)的MICT相比，心臟病患者進行HIIT仍需面臨一定的風險，尤其在缺乏專業(yè)指導和監(jiān)督的情況下。目前關于HIIT是否增加急性心血管事件的風險還沒有定論。一項來自日本的關于心臟康復安全性的全國調(diào)查顯示，每383 096個訓練小時發(fā)生12次不良心血管事件和1次威脅生命的心血管事件[37]。Dun Y等[38]研究表明，與MICT相比，HIIT導致心血管事件的頻率和程度并不高，目前證據(jù)表明HIIT的運動收益遠大于運動風險，但仍需要多中心、大樣本的研究以確定其安全性，今后研究重點是探索簡單、易行的運動風險篩查工具和使用遠程實時的運動機能監(jiān)控，對HIIT的全過程進行評價和監(jiān)測。張杰等[39]研究認為，HIIT在提高患者運動能力、VO2peak、生活質量上更具優(yōu)勢，而急性心血管風險卻沒有增加，證實HIIT安全性較好。目前關于HIIT的安全性研究多為短期小樣本的臨床試驗，未來需要有更大樣本量的臨床研究來進一步觀察HIIT的長期安全性。國內(nèi)一項為期18年的橫斷面研究，從43 130個獨特的個體中，總共檢索了連續(xù)的50 142個運動訓練；其中，男性不良事件發(fā)生率為每10 000次試驗0.8次(95%CI：0.2，3.0)，女性每10 000次運動訓練0.4次(95%CI：0.7，2.2)，均值為每10 000次試驗0.6次(95%CI：0.2，1.8)。這項研究代表了中國臨床人群中最大的運動訓練數(shù)據(jù)集，結果表明，臨床運動訓練是安全的，與運動訓練相關的不良事件發(fā)生率低可能是由于臨床實踐隨時間推移的整體變化[38]。

3.4 HIIT運動強度的研究進展 所有運動方案在CVD和HF患者中都存在潛在的風險，因此，我們建議使用客觀和主觀措施來規(guī)定HIIT的運動強度，以保證患者安全。一項SAINTEX-CAD研究認為[40]，僅依賴于HIIT方案強度的客觀測量是不夠的，必須在開具HIIT方案時，根據(jù)患者的主觀感受調(diào)整客觀定義的目標心率區(qū)域和運動量。Pattyn等人[24]發(fā)現(xiàn)，在12周的訓練中，峰值心率(peak heart rate，HRpeak)顯著增加。這表明，目標心率區(qū)域可能需要在訓練期間進行調(diào)整，可以通過重復最大運動測試或者使用主觀強度測量來相應地確定運動量。因此，主觀測量很重要，感知勞累率(rate of perceived exertion，RPE) 已被證明是內(nèi)部訓練負荷的良好參考指標[41]。目前，用于開具HIIT方案的最常見方法是HRpeak和RPE。對于較短的持續(xù)時間間隔(＜2 min)，HRpeak可能會低估訓練刺激，因為與攝氧量相比，HRpeak的上升時間不足，并且HRpeak存在滯后性，特別是在HF或心功能不全的患者中。Aamot等人[42]發(fā)現(xiàn)，單使用RPE進行HIIT運動強度的確定，也會導致平均訓練強度低于目標范圍。因此，對于長期HIIT，有研究建議，臨床醫(yī)生使用HRpeak和RPE的組合框架，進行HIIT強度的制定，并且能提高患者對HIIT運動強度目標的依從性。

4 小結

有廣泛的證據(jù)表明[43-44]，與MICT或低強度運動相比，HIIT對VO2peak的改善作用更大，具有一定的臨床意義。雖然短期HIIT方案可以成為改善骨骼肌細胞中的線粒體數(shù)量并提供與MICT類似的VO2peak改善效果，但更長持續(xù)時間和更高容量的HIIT方案似乎更適合提升CVD和HF患者的每搏輸出量和血管適應，對VO2peak的改善也更大。最后，臨床醫(yī)生使用HRpeak和RPE的組合框架，進行HIIT強度的制定，這可能是減少肌肉骨骼不適以及最大限度地提高安全性、依從性的最佳選擇。未來需開展大規(guī)模臨床研究，探索不同運動強度下HIIT的長期安全性、有效性及依從性等，為臨床提供一定的理論基礎和實踐依據(jù)。