结构正常的心脏患儿在峰值运动期间血压反应的参考标准

《Pediatric Cardiology》：Reference Standards for Blood Pressure Response During Peak Exercise in Pediatric Patients with Structurally Normal Hearts

　　摘要
运动时的高血压（BP）反应是心血管疾病发展的风险因素。目前尚无明确的儿童在跑步机上进行的心肺运动测试（CPET）的正常血压值标准。本研究旨在为心脏结构正常的儿童建立基于CPET的血压反应参考标准。通过对2043名6-18岁无心脏疾病患者的最大强度Bruce协议CPET数据进行回顾性分析，确定了运动峰值时的血压百分位数。根据年龄和性别进行了特定的统计分析。正常的心脏收缩压（SBP）反应定义为低于第90百分位数；升高的血压反应定义为第90-95百分位数之间；而高血压反应定义为第95百分位数及以上。通过方差分析（ANOVA）来研究不同血压组之间的差异。分别计算了不同年龄和性别组的最大运动SBP百分位数数据。在儿童期，男性和女性的运动峰值SBP相似；进入青春期后，男性的峰值SBP更高。比较正常、升高和高血压的CPET反应发现，血压升高或高血压的患者具有更高的BMI和静息SBP。基于运动峰值SBP，最大心率和有氧能力没有显著差异。本研究为使用Bruce协议的儿童和青少年心脏结构正常患者的运动峰值血压反应提供了参考标准，有助于进一步研究儿童高血压反应的预后意义。

引言
心肺运动测试（CPET）是评估功能和运动能力的强大工具，而静息状态下的肺功能和心脏功能测试无法可靠地预测这些指标[1, 2]。CPET测量的参数包括心率（HR）、峰值氧摄取量等，同时还能在运动的不同阶段测量收缩压（SBP）和舒张压（DBP），这使其在预测心血管疾病风险方面具有潜力[2, 3]。虽然运动期间SBP通常会上升，但过度的SBP反应可能是当前或未来偶发性高血压的标志[3]。尽管运动诱发高血压的病因尚未完全明了，但据信是由于内皮功能障碍导致运动时血管扩张受限[4]。运动时过度的血压反应已被证实与成年后发展为静息高血压的风险增加有关[3, 4, 5]，而静息高血压是心血管疾病和死亡率的主要风险因素[5, 6]。此外，成人运动时升高的SBP反应也是心脏事件和死亡的独立风险因素[7, 8]。在儿科领域，关于运动SBP与未来心血管风险的研究相对较少。一些研究表明，运动时过度的血压反应可能与血管功能受损和心血管结构改变有关，可能预示着未来患心脏疾病的风险[9, 10]。一项使用自行车测力计的研究表明，儿童期运动时升高的SBP有助于预测青少年期的SBP[11]。尽管有这些发现，但目前仍缺乏针对无心脏疾病儿童的“升高”血压反应的临床指南[12]。尽管一些关于儿科运动时血压反应的研究使用SBP≥第90百分位数来定义过度反应，但大多数研究并未一致地定义什么是异常的儿童血压反应[10, 13, 14]。因此，儿童和青少年运动时过度的血压反应可能被低估了。本研究旨在对接受CPET检查的、心脏结构正常的较大儿科队列中血压反应的年龄和性别特异性百分位数进行表征。其次，本研究还比较了血压反应正常、升高和高血压患者的特征。我们假设成人对运动时过度血压反应的阈值在儿童患者中过高，且儿童运动时血压的第95百分位数远低于目前的成人标准。

材料与方法
本研究是对2001年至2022年间一家大型城市儿科医院的CPET数据进行回顾性分析。研究获得了基本的人口统计信息，包括年龄、性别、种族、民族、身高（cm）、体重（kg）和BMI（kg/m2）。CPET数据来自医院内的CPET数据库，包括静息心率（bpm）、静息SBP和DBP（mmHg）、峰值心率、峰值SBP和DBP、运动测试持续时间（min）、峰值呼吸交换率（RER）和VO2peak（mL/kg/min）。关于该CPET数据库的详细信息已先前发表[15]。本研究使用的数据来自2043名6-18岁、心脏结构正常且通过心脏病专家临床评估确认正常的患者，他们在CPET中达到了最大运动强度（RER≥1.10，表示接近最大疲劳状态[16, 17]）。进行CPET的主要原因包括胸痛、呼吸急促、晕厥和心悸[18]。如果患者有明确的心脏疾病诊断、CPET数据不完整或运动强度未达到最大，则被排除在分析之外。所有患者均按照标准的Bruce跑步机协议进行CPET，未作任何修改[19, 20]。鼓励患者尽可能用力运动，并禁止使用辅助扶手。每次CPET前，使用MGC Diagnostic Ultima CPX代谢应激测试系统（明尼苏达州圣保罗）对代谢车进行校准。心率通过在整个CPET过程中连续记录的心电图来测量。SBP和DBP由受过培训的运动生理学家在静息状态、每个阶段的中点以及运动峰值时手动测量，并在恢复期间至少测量一次。运动峰值SBP由经过培训的儿科运动生理学家使用Medline手动血压袖带在停止运动后立即测量。

根据先前的研究[15, 18]，患者被分为6-9岁、10-12岁、13-15岁和16-18岁四个年龄组。使用IBM SPSS 31版本进行了年龄和性别特定的统计分析，以确定运动时的最大血压百分位数。为每个年龄和性别组确定了运动峰值SBP的参考值。通过方差分析（ANOVA）来研究正常、升高和高血压血压反应患者之间的差异。还对13-18岁的患者进行了二次分析。美国儿科学会将≥13岁的青少年分为一组，这些建议更符合成人指南[21]。当检测到组间显著差异时，使用Bonferroni校正进行了事后分析。血压分析采用卡方检验（chi-squared analysis）。所有分析的显著性标准设定为p<0.05。

结果
本回顾性分析的队列包括2043例独特的CPET评估（53.6%为女性）。所有CPET的静息BP和运动峰值SBP数据均可用，而1784例（87.3%）的CPET数据还包括运动峰值DBP。表1展示了人口统计信息。男性与女性在身高和体重方面存在显著差异。BMI、种族和民族方面没有显著差异。男性与女性运动时最大SBP和DBP的百分位数分别见表2和表3，并在图1中以图形形式呈现。儿童期男性和女性的运动峰值SBP相似，但进入青春期后男性峰值SBP更高。随着年龄的增长，男性和女性的运动峰值SBP均有所增加。儿童期和青春期，男性和女性的运动峰值DBP相似。

表1 人口统计信息
表2 男性和女性最大收缩压（mmHg）参考标准
表3 男性和女性最大舒张压（mmHg）参考标准

表4 根据最新临床指南，13-18岁男性和女性患者根据血压反应类别的临床特征差异[21]。正常、升高和高血压的血压反应分别定义为低于第90百分位数、第90-95百分位数之间以及第95百分位数及以上。在男性中，正常、升高和高血压血压反应组的平均静息SBP分别为113 mmHg、121 mmHg和127 mmHg。男性运动峰值SBP分别为164 mmHg、199 mmHg和213 mmHg。女性静息SBP分别为106 mmHg、113 mmHg和118 mmHg，运动峰值SBP分别为147 mmHg、171 mmHg和186 mmHg。无论是男性还是女性，血压升高或高血压反应的患者更可能具有较高的BMI和静息SBP及DBP。血压升高或高血压反应的男性和女性患者的静息和最大脉压显著高于血压正常反应的患者。在正常、升高和高血压血压反应组之间，VO2peak、峰值心率（APMHR）百分比没有显著差异。表5的卡方分析显示，13-18岁年龄段的男性和女性中，静息SBP异常的患者在运动时SBP异常的可能性显著更高（p<0.001）。

讨论
本研究利用Bruce协议建立了心脏结构正常的儿童和青少年在跑步机CPET中运动峰值血压反应的参考值。表2、表3和图1按年龄和性别分层展示了运动时第5、10、25、50、75、90和95百分位的峰值SBP和DBP。在成人中，运动时的高血压反应定义为运动峰值SBP≥第95百分位数或男性SBP≥210 mmHg，女性SBP≥190 mmHg[22, 23]。目前缺乏针对儿童运动血压反应的指南。这些数据表明，成人运动SBP的临界值不适用于儿童人群。例如，14岁的女性如果运动峰值SBP≥176 mmHg，则会被视为高血压反应，而成人指南的临界值（≥190 mmHg）可能会遗漏这一情况。儿童患者运动时血压反应的差异强调了建立儿童特定参考标准的重要性，以补充现有的成人标准[24, 25]。这些结果为临床医生提供了宝贵的信息，帮助他们识别儿童和青少年在接受Bruce方案运动测试时出现的血压升高反应。这些运动峰值血压百分位数还揭示了男性和女性在血管反应模式上的差异。虽然儿童时期两性的第50百分位最大收缩压（SBP）相似，但在青春期，男性的第50百分位最大SBP更高。本研究的次要目的是确定与运动后血压升高或高血压反应相关的患者因素。对13-18岁男性和女性的正常、升高和高血压反应组进行分析后发现，较高的静息SBP和BMI与男性和女性的血压升高或高血压反应有关。有趣的是，运动后血压升高或高血压反应组的平均静息SBP没有超过130毫米汞柱（mmHg），而这一数值是美国儿科学会[21]规定的高血压阈值。这表明一些静息血压正常的患者可能在运动峰值时出现较高的SBP百分位数，表明可能存在早期内皮或血管功能障碍。需要进一步的纵向研究来确定这一发现的临床意义。卡方分析还显示，静息血压异常的患者在运动时更可能出现血压异常。尽管如此，所有组的SBP均低于130毫米汞柱。本研究为定义儿童和青少年对运动的异常心血管反应奠定了基础，这可能有助于临床医生在静息时风险因素不明显的情况下评估早期心血管疾病的风险[3,4,5,6,7,8,12,13,14,26]。关于通过自行车测力计进行的CPET（循环运动负荷试验）的儿童血压正常值已有研究[27,28,29]。最近的研究还描述了儿童在跑步机CPET中的血压反应。Clarke等人报告了648名儿童的SBP反应参考百分位数，将最大努力定义为达到年龄预测最大心率的≥85%。然而，这一标准可能低估了峰值SBP，因为它不能确保真正的最大运动强度[20]。Clarke等人同样认为，成人运动诱发血压升高的阈值不适用于儿童[12,30]。Fernie等人报告了接受跑步机CPET和自行车测力计的儿童患者的年龄和性别特异性静息和峰值血压值[31]。与我们的研究类似，他们发现随着年龄的增长，男性的静息和峰值SBP增幅比女性更明显。Sasaki等人使用非传统的跑步机方案评估了1,085名儿童患者，将最大努力定义为达到预测心率的≥85%、呼吸效率（RER）≥1.00或临床评估的最大努力[30]。Sasaki等人发现6-12岁男性和女性的峰值SBP相似，而13-18岁男性的SBP更高。舒张压（DBP）在年龄和性别上保持稳定，与当前分析的结果一致[30]。与Clarke等人和Sasaki等人的研究相比，本研究提供了更全面的参考值。本研究样本量更大，包括更多年轻年龄组的参与者，从而能够得到更准确的年龄和性别特异性血压百分位数。使用Bruce方案可以提高使用该方案的实验室的普遍适用性，并将最大努力定义为RER≥1.10可能确保对运动强度的更准确评估[20]。因此，本研究为儿童和青少年在最大跑步机CPET中的血压反应提供了可靠的参考数据。

Sabbahi等人利用FRIEND数据库（健身登记与运动的重要性：一个国家数据库）的数据，发布了成人人群的运动血压反应正常值[24]。他们按性别和生命十年段列出了20-79岁人群的运动SBP和DBP反应百分位数。这项研究中较年长青少年的最大SBP与FRIEND登记中的年轻成年人似乎存在连续性[24]。例如，16-18岁男性和女性的第50百分位峰值SBP分别为170毫米汞柱和149毫米汞柱，而20-29岁男性和女性的相应FRIEND数据分别为176毫米汞柱和154毫米汞柱[24]。这项研究中较年长青少年与FRIEND登记中最年轻成年人在运动血压反应上的年龄相关增加相似性增加了所提供儿童参考值的有效性。

仅在不同性别组中，运动持续时间对血压反应有显著影响（见表4）。由于运动持续时间可能影响峰值SBP，未来需要进一步研究以更好地评估运动持续时间和工作负荷与峰值SBP之间的关联。本研究存在一些限制，可能影响其普遍适用性。首先，这是一项来自单一中心的数据回顾性研究。其次，这些患者因临床指征被推荐进行CPET，并经过心脏病专家的评估。因此，这些患者的心脏结构正常，但可能存在其他并发症。第三，6-9岁年龄段的年轻患者数量较少。由于本研究结果未经过跨机构验证，未来需要使用多机构数据的研究。最后，患者没有进行纵向随访，因此无法评估运动后高血压反应对未来高血压或其他健康状况的影响。

总之，这些结果为结构正常的心脏儿童和青少年在Bruce跑步机CPET中的血压反应提供了参考值。对运动有高血压反应的患者可能具有正常或升高的静息血压，这表明跑步机CPET可以作为临床医生识别异常运动血压反应的额外工具。未来需要多中心研究来提高研究的普遍适用性，并探讨儿童运动后高血压反应的预后意义以及对未来高血压或其他心血管风险因素的影响。