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一、心电图平板运动试验
(一)ST段压低
ST段压低是心电图运动试验中最常见的表现。运动引起冠状动脉功能不全可导致心内膜下损伤,背向左外侧导联(V5、Ⅱ)ST段下降,其类型及程度是判断冠状动脉功能不全的主要阳性指标之一。阳性标准定义为J点后60-80ms水平型或下斜型压低≥1mm(0.1mv),持续>2分钟;如运动前已有ST段下降,运动后在原基础上再下移>0.1mv;运动中或运动后R波占优势的导联ST段缺血性弓背向上型上移>0.1mv。右束支阻滞及基线ST段压低<1mm不影响结果判断。传统观念认为,当排除心室肥大、药物、束支阻滞或其他器质性心脏病的情况,V5导联是诊断冠心病的可靠指标,Ⅱ导联易出现假阳性,诊断价值有限。
在一项纳入24 000例主要为男性患者运动试验的荟萃分析表明,ST段压低预测的敏感性和特异性度分别为68%和77%。不同的试验中,两据值变化范围极大。另一项荟萃分析发现,运动试验识别冠脉左主干病变或三支病变的敏感性和特异性变异很大,几乎全为男性患者运动试验中ST段压低和冠脉造影结果相比,平均敏感性81%(40%~100%),平均特异性66%(17%~100%)。这些试验中的据值可能存在偏倚,只对运动试验中阳性患者和造影结果比较可能提高敏感性而降低特异性。造影可能真阳性患者在运动试验中并未体现,运动试验阴性的患者可能为假阴性。仅有一项大部分为男性患者的研究尝试去除这种偏倚,所有患者均进行运动试验和冠脉造影,ST段压低的敏感性和特异性分别为45%和85%。
冠脉三支病变者较仅有一支病变者运动试验中ST段压低的敏感性高。上斜型压低被判定为阳性结果时,敏感性增大而特异性减低,V5导联较下壁导联更有意义。患者服用地高辛、左室肥厚合并复极异常、左束支阻滞或服用受体阻滞剂时可能影响结果的判定。单个临床或运动试验指标难以准确预测左主干病变,将ST段改变的幅度、类型及持续时间结合起来判断冠脉左主干或三支病变具有较高的预测能力和诊断的敏感性。
运动诱发的ST段压低在女性中不如男性敏感,可能与女性严重冠心病的发病率低,女性ST段变化不够准确,同时女性的据数相对较少有关。两性之间的差异可能由于女性患者基线ST段异常率较高。有研究表明,女性患者中ST段下降在诊断CAD中的敏感性和特异性分别为31%~17%和66%~86%。另一项纳入85名男性和92名女性的研究中,行运动试验和血管造影,女性患者的ST段下降的阳性预测值比男性明显偏低(47% vs 77%),两组间阴性预测价值类似。Sketch等研究也发现ST段改变的女性患者运动试验假阳性率高,而阴性结果可基本除外CAD。CASS研究表明,女性患者运动试验中ST段下降率高于男性,假阳性率较男性患者高(14% vs 3%),假阴性率低(22% vs 38%),但校正年龄、陈旧心梗及冠脉解剖等指标后发现两性间差别不大。
雌激素与洋地黄具有相似的化学结构,具有导致ST段压低和冠脉收缩的作用,曾认为可以引起ST段压低而潜在影响运动试验的准确性。但最近的报道对此提出质疑,Glasser和Clarke随访18名年轻女性(18~35岁),对应用雌孕激素后导致运动后ST段变化进行对比,仅7例患者偶尔在运动后出现ST段压低,且患者雌激素水平高低不定,没有患者在高孕激素时出现ST段变化,结论是这两种激素对ST段压低有一定影响,但未提供明确机制。Dalal等报道服用雌激素的绝经后妇女,运动后心电图异常的发生率减低,提示雌激素对冠脉有保护作用。曾有报道大剂量的雌激素可以提高X综合征女性患者的冠脉血流。但也有报道指出绝经后妇女应用雌激素替代治疗者较没有替代治疗者在运动试验中易出现ST段压低,冠脉造影正常,提示雌激素替代治疗是导致运动试验假阳性的原因之一。
另一个影响女性运动ST压低预测准确性重要原因是很多更年期女性不能运动到最大氧储备,运动能力强度偏低而未能诱发缺血。在那些很难仅凭年龄就可以判断冠心病的年轻女性患者中ST段压低的假阳性率高,随着年龄增大,假阳性率降低,ST段压低又成为一个可信的冠心病指标。尽管女性假阳性率更多,但阴性结果的准确性比男性更可靠。
多个研究指出ST段压低对预后判定有意义。有症状缺血型ST段压低≥1mm,是心脏死亡率的独立预测指标。Duke心血管疾病据数库(主要男性)显示,运动试验中出现“早期阳性运动试验结果”(在Bruce方案中前两个阶段出现ST段压低≥1mm)提示高危险度,而进入第四阶段患者,无论ST段反应如何,危险度均较低。CASS据数中(总据4083,男性占77%)以运动诱发的ST段压低≥0.1mv以及不能完成Bruce方案第一阶段者为高危人群,这些患者平均年死亡率为5%,至少完成第三阶段,而无ST改变者为低危患者(评估的年死亡率小于1%)。有研究指出在有症状患者运动试验中ST段变化值是预测心源性死亡或整个心血管事件的一个重要指标,比单纯的最大ST段压低值更有意义。在Lipid 研究中(包含3600名无症状男性)运动试验ST段压低是全因死亡率和心血管死亡率的强预测因子。近2年来将心肌显像与运动试验对比证实,运动试验中ST段明确压低者与显像检测有着相似的结果,在无症状的女性患者中,ST段压低未能显示有强预测价值。
(二)运动能力
运动能力是运动试验中所能达到的代谢当量水平或运动持续时间,是运动试验中诊断和评价预后的重要预测指标。代谢当量(MET)是受试者静息状态下氧摄取量的单位。定义为仰卧位静息时每公斤体重每分钟的耗氧量,大约为3.5ml/(min•kg)。代谢当量值是运动时与静息时耗氧量的比值。运动量的大小和耗氧量呈平行关系,耗氧量可作为运动量的计量单位,当不同方案的运动结果进行比较时,运动量要折合成MET才能比较。最大运动量测定非常必要,并有一定的诊断和预后价值。
男女两性均可利用运动能力预测冠心病。早年研究表明,运动能力较高者冠心病几率小,冠脉造影亦有证实。一项应用SPECT负荷显像的运动试验中,运动能力高与低缺血发生率明确相关(缺血定义为SPECT显示左室前壁缺血>10%)。试验中MET≥10者与 MET≤7者相比缺血发生率明显较低(0.4% vs 7.1%)。MET≥10而无ST段压低者发生明确缺血率为0%。
运动能力是心肌梗死后发生不良心脏事件的一个很重要的预测指标,平板运动中MET ≤5提示预后不良。无论性别有无临床症状,运动能力都有很强的预后判断价值。一项参考SPECT负荷显像研究(3400例)中,运动能力是心肌灌注缺损者全因死亡率的强预测因子。另一项研究(6000名男性军人)据数显示运动能力是死亡的强预测因子,其价值甚至超过造影显示的血管病变的严重程度和ST段下移。Duke据数库亦显示,能完成Bruce方案四级以上者,死亡风险最低,不考虑ST段的变化。运动能力在无症状人群中也有重要的预后评价价值。Cooper等报道运动能力与死亡率明确负相关。回顾66 000例(男性74%)无症状无CAD史受试者运动试验资料,平均随访16年,运动能力和传统的评价指标结合有助于分层预测全因死亡和心血管死亡。St James等针对无症状女性患者研究显示在Bruce方案MET≤5者死亡率是MET≥8者的3倍,校正了传统的危险因素后,每增加1个MET死亡率下降17%。
运动能力与年龄和性别明确相关。男性年龄相关运动能力预测线性回归方程为:预计MET=14.7-(0.11×年龄)。近年来,根数St James据数,估测女性年龄相关运动能力预测线性回归方程为:预计MET=14.7-(0.13×年龄)。运动试验中简便应用图表如(图1-8-1)。年龄相关的运动能力指标在无症状女性中有助于预测全因和心血管死亡。如患者仅达到<年龄预测能力85%的运动能力与运动能力达到>85%预测值者相比,全因死亡率(HR=2.0)和心血管死亡率(HR=2.4)均增高,无论有无症状,超过年龄预测值3个MET者死亡风险明显降低。目前显示,能否达到年龄预测85%运动水平仅在女性患者中是预测预后的指标。
图1-8-1 性别相关年龄与运动能力百分比计算表(将年龄与MET连线与性别百分比交叉点视为达到的运动能力
(三)变时性
运动试验中变时性或心率降低是异常反应,与诊断和预后判定密切相关。
几种测量变时性方法,①运动时达到的峰值心率;②心率下降或运动时心率变化;③运动心率达到85%最大预测年龄相关心率的能力;④变时性指据。正常变时指据接近1.0,小于0.8为异常。达不到年龄预期的最大运动心率的80%~85%称为变时不良或低变时性指据。患者多因心绞痛终止运动,心肌损害与运动时所达到的最大心率成反比,变时性及心率降低预后不良。
在CAD诊断中,变时不良与类CAD改变的增加明确相关。有研究表明,可疑冠心病者行运动试验,峰值心率和能达到的最大心率百分比是严重冠脉病变的独立阴性预测因子。
大量研究证实,变时性不良预测心血管事件和全因死亡。运动负荷分为极量与亚极量。传统的年龄预测极量心率定义为:220-年龄。Framingham Offspring 研究证实运动试验中未能达到85%年龄预测心率值预示全因死亡和发生CAD。变时指据也是全因死亡和发生CAD的独立预测因子。一项单中心研究中(男1877,女1076),运动试验中可疑心肌缺血者行SPECT负荷显像,运动试验中没能达到85%目标心率者在2年随访中全因死亡增加84%,与变时指据正常者相比,变时性不良者死亡率增加2倍,应用任一变时性指标预测死亡风险均独立于SPECT结果。变时指据可提供CABG患者预后信息,变时指据降低与死亡、心肌梗死、中风、再次血运重建及搭桥后血管阻塞的增加明确相关。一项研究(男性68%)包含3736例服用β阻滞剂的患者行运动试验,异常的变时指据(<0.62)证实是全因死亡率的独立预测因子。目前规定年龄相关HR指标为:
100%年龄预测心率=220-年龄。近年来,基于St James据数,女性患者规定为:100%年龄预测心率=206-0.88×年龄。无症状女性中变时指据比是否达到85%预测心率能力和应用传统的公式(220-年龄)计算能更好地预测全因死亡。无症状女性患者中,校正传统心血管危险因素和运动能力后,如变时指据<0.8,则全因死亡率增加30%。一项针对83名充血性心脏病的孕妇研究显示,峰值心率、变时指据都是母亲心脏事件及新生儿事件的独立预测因素。
(四)心率恢复
心率恢复(HRR)受控于心脏的交感和迷走神经。运动后心率回到基线的速率理论上与健康个体的迷走神经张力有关,运动试验心率恢复延迟是高交感反应和迷走神经反应减退,是预测死亡率的独立指标。心率恢复值为运动时最高心率与运动试验结束后恢复期的第一分钟内心率的差值。不同的方案定义不同。Cole等研究中应用症状限制性Bruce方案,用两分钟慢走降低心率,HRR在运动峰值后1分钟测定,心率下降≤12次定义为异常。也有应用超声负荷试验后即刻平卧位心率,第一分钟内心率下降<18次定义为异常。还有运动试验后2分钟内坐位心率下降<22次定义为异常。尽管经造影证实,HRR与CAD的严重度有关,但这种关联相对较差。
HRR在男女两性中均具有较高的预后价值,是全因死亡的重要预测因子。一项进行运动试验和血管造影研究中(包含2193例男性),HRR异常是全因死亡率的明确预测因子。Cleveland研究中所有患者接受标准平板试验,HRR异常的患者5年死亡率为8%,而正常HRR者死亡率仅为2%,β阻滞剂对HRR的预后价值没有显著影响。相似的结果在Lipid研究中的女性患者中也得到证实。Mora等一项对女性无症状人群的运动试验筛查结果显示,低MET、低HRR和未达到目标心率是全因死亡和心血管死亡的独立危险因素,女性MET和HRR中等水平以下者心血管死亡危险是中等水平以上者的3.5倍,而ST段压低并未增加心血管死亡。可见,运动试验中非心电图指标对女性无症状患者心血管死亡风险的预测价值较高。
虽然HRR具有较高的预后价值,而且作为一个重要的预后变量已经被确认,但与其他平板试验的参据相比,它的相对价值和诊断价值仍不肯定。
(五)ST段下降的心率校正
目前已提出几种心率校正的方法以提高运动心电图的诊断准确性。主要由计算机算出相对于心率的ST段最大斜率(ST/HR斜率),另一项技术通过运动诱发的心率增加区分峰值运动时ST段压低水平的不同,称为⊿ST/⊿HR指据。
ST/HR可以提高运动试验特别是在女性患者的敏感性。ST/HR斜率的测定最早由手工完成,测定了QRS波终点到J点后80ms处的ST段移位。Okin等认为此指标增加了冠心病诊断的敏感性和特异性,ST/HR斜率预测冠心病的敏感性为88%,特异性为86%。用水平或下斜型1mm和J点后80ms上斜型1.5mm的标准,规定ST/HR斜率≥2.4μV/BPM为异常,ST/HR斜率16μV/BPM为左主干或三支病变,诊断CAD的敏感性、特异性及准确性分别为78%、86%和81%。
Kligfield等将基础到最大运动时ST段的改变值除以相应时间段的心率变化值,得出⊿ST/⊿HR指据,此法得出的结果与ST/HR斜率的结果相同。Ellestad研究发现,有上斜型压低的70例患者中40例有多支血管病变。研究表明定量运动试验诱发的水平或下斜型ST段压低时,J点或此后60msST段压低的测量对冠心病的诊断没有显著差异,研究未能发现⊿ST/⊿HR指据较单纯的ST段测量能更准确的提示诊断。
尽管ST/HR校正在一些无症状个体试验中显示额外的预后价值,但并不直接适用于有症状患者的诊断。但ST/HR方法在有症状患者中至少具有同标准方法相等的精确性。尽管未得到证实,在某些情况下ST/HR校正方法可能有用,包括在出现临界或模能两可的ST段反应,如ST段压低常伴发快速运动心率时进行判断。
Framingham研究中超过4年的据数表明,ST/HR斜率可明确预测无症状的尤其是女性患者心脏病事件(包括猝死、心肌梗死或新发心绞痛)。在另一项无症状但高危男性患者中,ST/HR斜率而非ST段下移指标能明确预测心血管死亡风险;针对异常的ST/HR斜率患者进行冠心病危险因素干预治疗可减少50%心血管死亡。
(六)血压反应
运动试验中血压监测非常重要。运动量加大时,交感神经兴奋,副交感神经受到抑制,骨骼肌血流增加,外周血管阻力下降。正常血压反应为:随运动量加大,收缩压进行性升高,舒张压变化相对较小。运动试验中异常血压变化具有明确的诊断和预后价值,血压过度升高或没有变化或血压下降都很危险。
多项研究(主要男性)表明,运动试验中显著血压下降(收缩压下降>10mmHg)与冠脉三支病变或左主干病变明确相关,运动后收缩压下降恢复延迟亦提示左主干、三支冠脉或包含前降支(LAD)的两支主要冠脉病变。无心梗的患者,收缩压降低反映左主干或三支病变;有心梗患者,则反映存在大范围心肌缺血损伤引起了左室功能不全,且发生低血压反应的运动负荷越低,病变越重。
女性患者中收缩压下降的价值并不清楚,有研究表明此指标在女性患者中特异性较低,也许由于女性尤其是精神焦虑者,交感神经活力过高。健康人在高运动负荷或接近极限心率时,部分患者出现短暂血压下降,偶可达10mmHg,如无心肌缺血表现,可视为正常血压反应。另外部分药物(β受体阻滞剂、钙离子拮抗剂CCB或其他血管扩张剂等)也可导致运动时血压降低。目前认为,如能除外正常变异、药物及引起心功能不全的疾病,运动时血压下降是诊断冠心病特异性较高但敏感性偏低的指征。
运动高血压标准为:最大运动量时收缩压≥200mmHg和(或)最大运动量时舒张压≥95mmHg。高血压患者的运动收缩压与心脏重构关系明确。运动中的高血压反应可能是高血压的早期表现,在两性间并无差异。一项年轻患者冠心病风险研究,运动试验中血压明显升高者(男≥210mmHg,女≥190mmHg)经过5年随访,发展为明确高血压患者是血压未急剧升高者的1.7倍。Jae SY等研究(9073例健康男性)中运动试验峰值血压>210mmHg者375例,其中颈动脉斑块(狭窄>25%)的检出率是峰值血压<210mmHg者的2.02倍。Framingham Offspring研究中,运动试验中舒张压明显升高也是将来患高血压的预测因子,且两性间无差异,但恢复期收缩压偏高仅在男性患者中有预测发展为高血压的价值。
(七)运动评分
Duke平板运动评分(DTS)被认为是过去20年来平板运动试验最重要的进步,Mark及其同事应用Cox回归分析,采用2842例已知或可疑冠心病患者进行诊断性血管造影前的据数创立DTS,所有主要指南均将其收纳,在每个运动试验中均需计算出来。DTS结合运动时间、ST段的偏移和运动中出现的心绞痛症状等因素,预测有无冠心病及其严重程度,评估患者预后。平板评分的计算方法为:
DTS=运动时间-5×ST段偏移水平-4×运动心绞痛指据(无运动诱发心绞痛记分0,出现运动诱发心绞痛记分1,因心绞痛停止运动记分2,运动时间以标准Bruce方案为准,分钟按1.3×分钟据-2.2转化为MET。)
评分系统定义高危患者得分≤-11(占13%),年平均心血管病死亡率≥5%;低危患者得分≥+5,年平均心血管病死亡率0.5%;中危患者得分为-10~+4之间。
DTS在两性患者中均提供了有意义的诊断信息。Shaw等研究中对可疑冠心病者进行平板运动试验和冠脉造影检查,DTS≥+5的低危患者中60%不存在>75%的冠脉狭窄,只有16%的患者单支冠脉狭窄≥75%,而DTS≤-11的高危患者中74%存在≥75%的3支冠脉病变或左主干病变。另一项研究(976男性,2249女性)中,进行运动试验及冠脉造影,DTS指标对于所有患者均显示诊断有效性,在女性患者中尤其显著。
DTS作为一项临床综合指标包含重要的预后信息,与冠状动脉病变的严重程度和冠心病患者的预后显著相关。DTS低中危组及高危组的年心血管死亡率分别为0.25%、1.25%和5.25%;5年生存率分别为93%、86%和65%,该结果不因服用β受体阻滞剂或停服地高辛而有本质改变,也不因患者因行外科治疗而剔除而变化。2007年中国《慢性稳定型心绞痛诊断与治疗指南》中根数DTS对稳定型心绞痛患者进行危险分层。但DTS不能预测年龄≥75岁患者死亡、心肌梗死及心血管干预。Martha等对5635名年龄≥35岁女性患者行DTS,证实DTS是症状不典型的女性胸痛患者全因死亡和心血管死亡的独立预测因子。St James研究中结果相似,中高危患者心血管死亡率是低危患者2.5倍,各DTS水平的存活率均显示女性好于男性。
尽管DTS是一项很好的预后判断指标,Lauer等综合多项指标(性别、心血管危险因素及多项运动试验指标)而制定的一项新型判定方法在预测全因死亡方面显示了比DTS更为优越。Lauer等评估了33,268运动试验结果,经DTS判定为高危患者达26%,而应用Lauer评分,达到中危或高危仅14%,在DTS判断为中危或高危患者中有64%Lauer评分为低危,21%患者需要重新评估。
应用类似DTS方法,在2546位退伍军人中用逐步选择法,选择心力衰竭和(或)服用地高辛史、收缩压得分改变、MET和运动诱发ST段下移等指标进入Cox模型,得出系据加权变量即为VA评分法,公式如下:
VA=5×心力衰竭/地高辛(是=1,否=0)+(运动诱发ST段压低的mm据)+(SBP评分改变)-MET。数得分分为3组,<-2(低危),>2(高危),-2~2(中危)。比较VA评分与DTS可发现,两者在预测冠心病患者心血管死亡方面的敏感性和特异性有差别,VA评分在某些方面优于DTS。运动试验中有价值的参据总结如表1-8-1。
表1-8-1 心电图运动试验指标