非侵入性血流动力学监测在心脏康复中的可行性研究：AESCULON mini与运动能力及BNP的相关性分析

《Physiological Reports》：Ensuring safety of exercise training through non-invasive measurement of cardiac function: A pilot study in adults

本综述探讨了非侵入性设备AESCULON mini在心脏康复(CR)中的应用潜力。研究表明，该设备测得的心脏功能参数，如胸内液体容量(TFC)与脑钠肽(BNP)显著相关，而运动期间每搏输出量(SV)和心输出量(CO)的变化与心肺运动测试(CPET)评估的峰值摄氧量(VO2峰值)及摄氧效率(ΔVO2/ΔWR)正相关。这提示AESCULON mini可能成为一种辅助工具，用于监测心衰进展及评估CR患者的运动能力。

　　

引言 (INTRODUCTION)

心脏康复(CR)是改善心肺运动能力、预防心血管疾病复发的有效干预措施。其核心包括患者状况评估、运动处方、运动训练及风险因素管理等。心肺运动测试(CPET)常用于评估有氧运动能力并指导运动处方，尤其通过峰值摄氧量(VO₂)、心率储备和无氧阈(AT)等参数确定训练强度。然而，CPET资源密集，频繁进行并不现实。近年来，能够非侵入性测量血流动力学参数的医疗设备得到发展，其中AESCULON mini作为一种基于胸腔电生物阻抗(TEB)和电速度测定原理的设备，其准确性已在成人和儿童中得到验证。本研究旨在探索AESCULON mini在CR中的应用，评估其在运动前后测量的血流动力学参数与CPET或脑钠肽(BNP)水平所反映的运动能力之间的关联。

方法 (METHODS)

本研究纳入了2015年9月至2016年12月期间在东京大学医院门诊心脏康复科就诊的11名患者，包括6名心肌梗死、3名心绞痛和2名扩张型心肌病患者。所有患者均签署知情同意书。数据收集包括：在AESCULON mini测量心脏功能前后2周内，使用标准实验室方法评估BNP水平；在AESCULON mini测量前2周内进行CPET以评估运动能力。

运动训练及AESCULON mini测量方法如下：患者根据CPET确定的无氧阈(AT)强度，在功率自行车上进行20分钟有氧运动。在运动前和运动后3分钟内，使用AESCULON mini监测仪进行TEB测量。该设备通过在患者左侧胸廓放置表面电极，发射高频低幅交流电。测量的血流动力学参数包括：每搏输出量(SV)、每搏指数(SI)、心输出量(CO)、心脏指数(CI)和胸内液体容量(TFC)。其中，SV基于电速度测定原理，由参与电活动的组织体积、左室射血期间的平均主动脉血流速度的欧姆等效值以及流经时间计算得出。CO为SV与心率的乘积。SI和CI分别为SV和CO与体表面积的比值。TFC由TEB阻抗的倒数导出。统计分析采用配对t检验比较运动前后参数，采用Pearson相关系数评估AESCULON衍生数据与CPET或BNP值的关系。

结果 (RESULTS)

患者平均峰值呼吸交换比(RER)为1.12，所有患者RER均大于1.00。54.5%的患者使用了β受体阻滞剂。血流动力学参数显示，在AT水平有氧运动后，SV、SI、CO、CI呈上升趋势，TFC呈下降趋势，但这些变化均未达到统计学显著性。

相关性分析发现，运动前TFC与BNP水平呈显著正相关（r = 0.767, p = 0.006）。运动后TFC与BNP水平也呈显著正相关（r = 0.711, p = 0.014）。此外，运动期间SV和CO的变化值与VO₂峰值正相关（SV: r = 0.622, p = 0.041； CO: r = 0.644, p = 0.033），与预计VO₂峰值百分比也正相关（SV: r = 0.628, p = 0.039； CO: r = 0.721, p = 0.012）。同时，SV、CO和CI的变化值与反映摄氧效率的参数ΔVO₂/ΔWR正相关（SV: r = 0.603, p = 0.049； CO: r = 0.652, p = 0.03； CI: r = 0.633, p = 0.036）。

进一步将患者分为运动期间CO增加组和CO降低组进行比较。结果显示，CO增加组的VO₂峰值和ΔVO₂/ΔWR值显著高于CO降低组（VO₂峰值: 16.9 ± 2.71 vs. 13.3 ± 1.11 mL/kg/min, p = 0.02； ΔVO₂/ΔWR: 9.22 ± 1.11 vs. 6.28 ± 2.03 mL/min/watt, p = 0.01）。AT时的VO₂在CO增加组也呈现较高趋势，但未达显著性差异。

讨论 (DISCUSSION)

本研究初步证实了在CR中使用AESCULON mini进行非侵入性血流动力学监测的可行性。研究发现，运动前后的TFC均与BNP水平相关，这支持了TFC作为胸部液体容积参数与心衰生物标志物之间的联系。更重要的是，运动期间SV和CO的变化与VO₂峰值正相关，而SV、CO、CI的变化与ΔVO₂/ΔWR正相关。VO₂峰值是心衰患者预后的重要参数，其降低主要归因于运动期间CO增加受限。ΔVO₂/ΔWR的波动或降低反映了对运动的心输出量反应不良或心脏储备恶化。因此，通过AESCULON监测到的血流动力学变化与这些关键的运动能力参数关联，表明该方法具有潜在应用价值。

在临床实践中，AESCULON mini可能在以下情境中发挥作用：对于心肌梗死或心肌病患者，在CR期间需要警惕心衰的发生或进展。当出现呼吸困难或外周水肿等症状时，通过测量TFC评估体液潴留，可间接预测BNP水平，有助于确认运动强度的安全性或调整运动处方。此外，在患者因条件限制无法进行CPET时，AESCULON测量可作为心率、自觉疲劳程度或谈话测试等方法的补充，用于估计VO₂峰值和ΔVO₂/ΔWR。

当然，该方法也存在局限性。尽管AESCULON测量的重复性高，但其提供的血流动力学参数绝对值与肺动脉导管热稀释法相比准确性较低，平均百分比误差超过30%。身高较高、女性性别以及较高的CO值可能影响其测量准确性。电极放置位置也会影响结果。因此，在每次运动疗程中进行基线测量，并重点关注参数的变化趋势而非绝对值，可能是更可行的策略。此外，本研究为单中心、小样本的探索性研究，结论需谨慎解读，未来需要更大规模的研究来验证结果，并纳入呼吸频率、潮气量等更详细的通气功能参数。

结论 (CONCLUSIONS)

非侵入性AESCULON监测仪在有氧运动训练中获得的部分血流动力学参数，与BNP水平及运动能力显著相关。该技术有望辅助监测心衰的发生或恶化，并可作为预测运动能力的补充方法。