王蓓，林梅，謝文亮

基于運(yùn)動(dòng)的心臟康復(fù)(cardiac rehabilitation，CR)是針對(duì)特定心血管疾病(cardiovascular diseases，CVD)和射血分?jǐn)?shù)降低的心力衰竭(heart failure，HF)患者的IA類推薦，因?yàn)樗娠@著改善運(yùn)動(dòng)能力、CVD風(fēng)險(xiǎn)狀況，并減少再入院率、心血管事件和死亡率[1-2]。與標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)療相比，基于運(yùn)動(dòng)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(guān)于CR的運(yùn)動(dòng)方案或計(jì)劃持續(xù)時(shí)間尚無國際共識(shí)，并且運(yùn)動(dòng)強(qiáng)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(qiáng)度間歇訓(xùn)練(high-intensity interval training，HIIT)對(duì)CAD和HF患者的心臟康復(fù)具有不可替代的作用[6-7]。HIIT現(xiàn)已成為心臟康復(fù)領(lǐng)域可選擇的一種更有效的運(yùn)動(dòng)方式，也成為心臟康復(fù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。本文綜述HIIT對(duì)心臟病患者峰值攝氧量(peak oxygen uptake，VO2peak) 的影響及對(duì)CVD和HF患者肺、心、血管和骨骼肌系統(tǒng)的有益生理機(jī)制；并與中等強(qiáng)度連續(xù)訓(xùn)練(moderate-intensity continuous training，MICT)相比較，展現(xiàn)HIIT對(duì)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(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的研究進(jìn)展。

1 HIIT對(duì)VO2peak的影響

HIIT最初應(yīng)用于競技體育訓(xùn)練，是一種全力、快速和爆發(fā)式的鍛煉方法。HIIT指在主動(dòng)或被動(dòng)恢復(fù)階段之間穿插進(jìn)行短暫的高強(qiáng)度訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)，目標(biāo)強(qiáng)度是80%～90% VO2peak，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度超過無氧閾水平[8]。HIIT的目的是反復(fù)刺激人體的氧運(yùn)輸系統(tǒng)和骨骼肌系統(tǒng)，使其獲得更大的生理學(xué)適應(yīng)。Mikkelsen等人[9]的一項(xiàng)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(yù)測(cè)指標(biāo)，即使VO2peak適度增加也可能對(duì)CAD和HF患者具有臨床意義。Uddin等[10]分析了55項(xiàng)關(guān)于CR對(duì)CAD和HF患者VO2peak影響的臨床研究，發(fā)現(xiàn)CR組的總體運(yùn)動(dòng)能力比對(duì)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(guān)(P＝0.04)。Taylor等[11]研究發(fā)現(xiàn)，短期(＜4周)的HIIT計(jì)劃使CAD患者VO2peak提高10%，而MICT組僅為4%。然而，兩組長期(＞12個(gè)月)比較時(shí)，CAD患者VO2peak的改善相似。該發(fā)現(xiàn)認(rèn)為HIIT可以作為MICT的輔助或替代方式。另一項(xiàng)針對(duì)HF患者的研究[12]證明，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)儲(chǔ)備心率＞85%(heart ratereserve，HRR)與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)HRR(50%～60%)相比，VO2peak的改善分別為3.3和2.2 mL/ (kg·min)。低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)HRR(20%～40%)產(chǎn)生的改善最小[1.0 mL/(kg·min)]。

2 HIIT對(duì)心臟病患者的作用機(jī)制

2.1 肺部調(diào)節(jié) 肺部負(fù)責(zé)氧氣的運(yùn)輸，肺泡通氣和擴(kuò)散，有助于動(dòng)脈氧分壓的提高和VO2peak的改善[13]。HF患者運(yùn)動(dòng)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(duì)46名臨床穩(wěn)定的充血性HF患者進(jìn)行3次/周的CR計(jì)劃并持續(xù)12周，證明HIIT改善了通氣調(diào)節(jié)及休息和運(yùn)動(dòng)期間的通氣模式，提高患者的通氣驅(qū)動(dòng)力。Dunham等[16]將15名身體健康的受試者，進(jìn)行了為期4周的訓(xùn)練計(jì)劃，結(jié)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(shí)的替代方案。

2.2 心臟適應(yīng) 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(xiàng)針對(duì)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(duì)HF患者分別使用HIIT訓(xùn)練計(jì)劃、更高強(qiáng)度的連續(xù)訓(xùn)練計(jì)劃和較低強(qiáng)度的連續(xù)訓(xùn)練計(jì)劃，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者更喜歡HIIT計(jì)劃，主要因?yàn)镠IIT計(jì)劃省時(shí)、易完成，安全性較好。并且能提高射血分?jǐn)?shù)較低HF患者的搏出量。但是外周限制是HF患者運(yùn)動(dòng)不耐受的重要因素[20]。無法達(dá)到HIIT的目標(biāo)訓(xùn)練強(qiáng)度是射血分?jǐn)?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?jǐn)?shù)降低的HF；相比之下，Wang C等[23]Meta 分析納入15 項(xiàng)比較HIIT和MICT的臨床試驗(yàn)，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(shí)HIIT顯著改善了CVD和HF患者的無氧閾值和左心室射血分?jǐn)?shù)?？傊蠖鄶?shù)調(diào)查血流動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，與MICT相比，HIIT對(duì)每搏輸出量的改善更大。然而，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練強(qiáng)度對(duì)結(jié)構(gòu)適應(yīng)的影響仍不清楚。

2.3 血管適應(yīng) 與MICT相比，HIIT對(duì)VO2peak更大改善的潛在機(jī)制是對(duì)血管功能的顯著影響[24]。更高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)引起更大的血流和剪切應(yīng)激刺激，通過血管擴(kuò)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(yīng)性[25]。中央和外周脈管系統(tǒng)具有強(qiáng)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(biāo)是血流介導(dǎo)血管舒張(flow-mediated dilation，F(xiàn)MD)增加，肱動(dòng)脈FMD目前被用作評(píng)估血管舒張的參數(shù)，是評(píng)估血管內(nèi)皮功能的非侵入性方法。此外，肱動(dòng)脈FMD 每減少1%，CVD 的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加13%，有氧運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)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(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可改善大動(dòng)脈的血管功能，反復(fù)的血流動(dòng)力學(xué)刺激和層流剪切應(yīng)力在血管適應(yīng)中起核心作用[29]。因此，今后的研究需探討HIIT和MICT對(duì)不同人群FMD的影響。

2.4 骨骼肌適應(yīng) Scoubeau等[30]的Meta分析納入19項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)HIIT對(duì)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(qiáng)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(yùn)輸?shù)哪芰?，因此外圍適應(yīng)可能不會(huì)導(dǎo)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?jǐn)?shù)降低的HF患者，骨骼肌內(nèi)的外周適應(yīng)可以對(duì)運(yùn)動(dòng)耐受性和能力產(chǎn)生顯著影響[22]。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練刺激誘導(dǎo)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(jìn)行更長時(shí)間的運(yùn)動(dòng)。這對(duì)心臟病患者尤其重要，因?yàn)?，氧化能力降低可顯著導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)不耐受。來自健康人群研究的強(qiáng)有力的證據(jù)表明，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度介導(dǎo)線粒體對(duì)運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)和VO2peak的改善[32]。更高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)鈣釋放，ATP周轉(zhuǎn)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(qiáng)鈣循環(huán)，也可能有助于減少肌肉疲勞和運(yùn)動(dòng)能力[33]。根據(jù)目前的證據(jù)，與MICT相比，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)似乎為線粒體適應(yīng)提供了有效的刺激，但是訓(xùn)練強(qiáng)度對(duì)其他外周適應(yīng)(如毛細(xì)血管化，血流分布和肌肉纖維轉(zhuǎn)移)的影響尚不清楚。

3 HIIT在心臟康復(fù)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀

3.1 運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度對(duì)心血管疾病死亡率的影響 幾項(xiàng)調(diào)查健康人群全因死亡率的研究表明[18]，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可能比低強(qiáng)度或中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)帶來更大的健康益處。此外，與MICT相比，高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的好處可以在更短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。Wen等[34]早期證明，劇烈強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)具有省時(shí)優(yōu)勢(shì)，HIIT每周運(yùn)動(dòng)時(shí)間僅為MICT的一半，卻能達(dá)到與MICT相似的健康益處，或者在相同的每周鍛煉時(shí)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(dòng)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(yīng)關(guān)系。因此，在推廣HIIT時(shí)，需要體力活動(dòng)指南的支持和參與，以保證患者的安全和適量。

3.2 HIIT對(duì)心臟病患者運(yùn)動(dòng)依從性的影響 由于目前缺乏有效的隨訪和遠(yuǎn)程監(jiān)督手段，患者居家心臟康復(fù)運(yùn)動(dòng)的依從性明顯不足，直接影響心臟病患者長期預(yù)后。因此，提高心臟病患者的運(yùn)動(dòng)依從性已成為當(dāng)前的首要問題。研究顯示[11]，射血分?jǐn)?shù)降低的HF患者，無論運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度如何，12個(gè)月時(shí)監(jiān)督訓(xùn)練依從性均出現(xiàn)逐漸消退。Taylor等[11]對(duì)93名CAD患者進(jìn)行為期4周的院內(nèi)監(jiān)督運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和為期12個(gè)月的家庭運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練隨訪，發(fā)現(xiàn)38%的MICT參與者開始以高于規(guī)定的強(qiáng)度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，24%的HIIT參與者以低于規(guī)定的強(qiáng)度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，在12個(gè)月內(nèi)的以家庭為基礎(chǔ)的HIIT(53%)和MICT(41%)的依從性都很低。而在4個(gè)月內(nèi)的院內(nèi)監(jiān)督運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練依從性為HIIT(91%)和MICT(93%)。這表明，長期而言，CAD患者對(duì)HIIT的依從性略強(qiáng)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(dāng)患者運(yùn)動(dòng)依從性＞70%時(shí)，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(bào)告對(duì)運(yùn)動(dòng)方案強(qiáng)度的依從性。最近一項(xiàng)針對(duì)CR冠狀動(dòng)脈疾病患者的綜述發(fā)現(xiàn)，對(duì)院內(nèi)監(jiān)督或家庭HIIT的短期依從性與MICT相似。然而，對(duì)訓(xùn)練方案的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的依從性報(bào)告不足。該研究指出，提高HIIT可行性的因素包括：對(duì)訓(xùn)練強(qiáng)度設(shè)定切合實(shí)際的目標(biāo)；對(duì)訓(xùn)練強(qiáng)度的實(shí)施情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整；對(duì)訓(xùn)練質(zhì)量進(jìn)行培訓(xùn)；對(duì)培訓(xùn)質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整等。

3.3 心臟康復(fù)中HIIT的安全性 盡管HIIT能有效減少心血管事件的復(fù)發(fā)，但與傳統(tǒng)的MICT相比，心臟病患者進(jìn)行HIIT仍需面臨一定的風(fēng)險(xiǎn)，尤其在缺乏專業(yè)指導(dǎo)和監(jiān)督的情況下。目前關(guān)于HIIT是否增加急性心血管事件的風(fēng)險(xiǎn)還沒有定論。一項(xiàng)來自日本的關(guān)于心臟康復(fù)安全性的全國調(diào)查顯示，每383 096個(gè)訓(xùn)練小時(shí)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(dǎo)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(yùn)動(dòng)收益遠(yuǎn)大于運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，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(diǎn)是探索簡單、易行的運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)篩查工具和使用遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)機(jī)能監(jiān)控，對(duì)HIIT的全過程進(jìn)行評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)。張杰等[39]研究認(rèn)為，HIIT在提高患者運(yùn)動(dòng)能力、VO2peak、生活質(zhì)量上更具優(yōu)勢(shì)，而急性心血管風(fēng)險(xiǎn)卻沒有增加，證實(shí)HIIT安全性較好。目前關(guān)于HIIT的安全性研究多為短期小樣本的臨床試驗(yàn)，未來需要有更大樣本量的臨床研究來進(jìn)一步觀察HIIT的長期安全性。國內(nèi)一項(xiàng)為期18年的橫斷面研究，從43 130個(gè)獨(dú)特的個(gè)體中，總共檢索了連續(xù)的50 142個(gè)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練；其中，男性不良事件發(fā)生率為每10 000次試驗(yàn)0.8次(95%CI：0.2，3.0)，女性每10 000次運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練0.4次(95%CI：0.7，2.2)，均值為每10 000次試驗(yàn)0.6次(95%CI：0.2，1.8)。這項(xiàng)研究代表了中國臨床人群中最大的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練數(shù)據(jù)集，結(jié)果表明，臨床運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練是安全的，與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練相關(guān)的不良事件發(fā)生率低可能是由于臨床實(shí)踐隨時(shí)間推移的整體變化[38]。

3.4 HIIT運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的研究進(jìn)展 所有運(yùn)動(dòng)方案在CVD和HF患者中都存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)，因此，我們建議使用客觀和主觀措施來規(guī)定HIIT的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，以保證患者安全。一項(xiàng)SAINTEX-CAD研究認(rèn)為[40]，僅依賴于HIIT方案強(qiáng)度的客觀測(cè)量是不夠的，必須在開具HIIT方案時(shí)，根據(jù)患者的主觀感受調(diào)整客觀定義的目標(biāo)心率區(qū)域和運(yùn)動(dòng)量。Pattyn等人[24]發(fā)現(xiàn)，在12周的訓(xùn)練中，峰值心率(peak heart rate，HRpeak)顯著增加。這表明，目標(biāo)心率區(qū)域可能需要在訓(xùn)練期間進(jìn)行調(diào)整，可以通過重復(fù)最大運(yùn)動(dòng)測(cè)試或者使用主觀強(qiáng)度測(cè)量來相應(yīng)地確定運(yùn)動(dòng)量。因此，主觀測(cè)量很重要，感知?jiǎng)诶勐?rate of perceived exertion，RPE) 已被證明是內(nèi)部訓(xùn)練負(fù)荷的良好參考指標(biāo)[41]。目前，用于開具HIIT方案的最常見方法是HRpeak和RPE。對(duì)于較短的持續(xù)時(shí)間間隔(＜2 min)，HRpeak可能會(huì)低估訓(xùn)練刺激，因?yàn)榕c攝氧量相比，HRpeak的上升時(shí)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(jìn)行HIIT運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的確定，也會(huì)導(dǎo)致平均訓(xùn)練強(qiáng)度低于目標(biāo)范圍。因此，對(duì)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(jìn)行HIIT強(qiáng)度的制定，并且能提高患者對(duì)HIIT運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度目標(biāo)的依從性。

4 小結(jié)

有廣泛的證據(jù)表明[43-44]，與MICT或低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)相比，HIIT對(duì)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(xì)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(shí)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(yīng)，對(duì)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(jìn)行HIIT強(qiáng)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(yùn)動(dòng)強(qiáng)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(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。