心輸出功率預測心力衰竭預后的研究進展

譚 鳳 郭任維 李 莉 翟曉娟

山西醫科大學附屬汾陽醫院心血管內科，山西汾陽 032200

隨著人口老齡化及心血管疾病危險因素的流行，心血管疾病已經成為中國居民死亡的首要原因[1]。心力衰竭是所有心血管疾病的終末期，其患病率持續升高。流行病學調查顯示，成人心力衰竭患病率為0.9%[2]，住院死亡率為6.9%[3]。在西方發達國家，心力衰竭的發病率雖有下降，但大部分患者治療效果仍不理想，死亡率居高不下[4]。近年來，心血管病疾病總負擔絕對值增長了33.7%[5]。不同程度的心力衰竭治療方案不一、療效差異也很大，如何有效降低死亡率并提高生活質量是目前面臨的難題。適宜的臨床結局預測指標對治療方案的選擇具有重要的指導價值。心輸出功率（cardiac power output，CPO）是有效評價心臟泵血能力的血流動力學參數，在評估心力衰竭預后方面具有明顯的優勢。

1 CPO 的概念

心臟是一個機械泵，其功能是泵出足夠的血液，并維持其在心血管系統中循環流動。心泵功能是心力衰竭預后的主要決定因素，CPO 是直接反映心功能的血流動力學參數，其代表單位時間內左心室向體循環輸送的水力能量，單位為瓦（Watts，W）。常通過主動脈壓、心輸出量（cardiac output，CO）和轉換因子K（K=2.22×10-3）的乘積估算。由于精確測量主動脈壓難以實現，所以用平均動脈壓（mean arterial presssure，MAP）替代，故CPO=CO·MAP·K（MAP=1/3 收縮壓+2/3 舒張壓）[6]。峰值CPO 是通過藥物或物理刺激心臟能達到的最大心泵功能；靜息CPO 為靜息狀態下的基礎心泵功能；儲備CPO 代表可調動的心泵功能，為前二者之差。

隨著年齡的增長，心肌代謝水平下降，心功能也隨之減退[7]。雖然存在心肌肥厚、心室擴大等代償機制，但峰值CPO、儲備CPO 和有氧運動能力仍逐年下降，而這種自然減退不影響靜息CPO[8]。當心臟存在急慢性缺血、炎癥等損害而發生心力衰竭時，峰值、儲備和靜息CPO 均可發生明顯的改變并有別于健康人，不同程度心力衰竭的CPO 亦有差別[9]。

2 CPO 在心力衰竭預后評估中的應用

2.1 峰值CPO 及儲備CPO 在心力衰竭預后中的應用

既往研究顯示，最大耗氧量（peak oxygen consumption，VO2max）是評估心力衰竭預后的最佳指標[10-11]。然而VO2max 受骨骼肌質量、肥胖等非心臟因素的影響。另外當心力衰竭患者的VO2max 位于10～18 ml/（min·kg）之間時，預后相似，單用VO2max 不能很好區分[12]。Rosenblum 等[13]的研究中，將峰值CPO 與VO2max相結合評估心力衰竭患者的心功能，在VO2max＜14 ml/（min·kg）的亞組中，以峰值CPO 為1.5 W 分界，峰值CPO＞1.5 W 的患者1 年無事件生存率明顯高于峰值CPO＜1.5 W 的患者（92.2% vs.82.1%），差異有統計學意義（P ＜0.05）。峰值CPO 給VO2max 增加了額外的預后信息。不過峰值CPO 在VO2max 介于14～18 ml/（min·kg）亞組中的應用尚缺乏研究，峰值CPO 是否完全彌補VO2max 在評估心力衰竭患者心功能方面的不足還需要更多的證據支持。

另外也有研究認為，峰值CPO 是心力衰竭預后的獨立預測因子[14-15]。Williams 等[14]對219 例穩定心力衰竭患者進行隨訪，以全因死亡為終點事件。單變量logistic 回歸分析中，峰值和靜息CO、峰值和靜息CPO 以及VO2max 都對預后有預測作用。多變量logistic回歸分析顯示，峰值CPO 是唯一的預測因子。另一項心力衰竭預后的研究[15]中，以全因死亡、植入左室輔助裝置（left ventricular assistant device，LVAD）和緊急心臟移植為終點事件，中位隨訪時間為295 d。多因素Cox 回歸分析顯示峰值CPO 是終點事件的獨立預測因子。ROC 曲線分析顯示峰值CPO 預測終點事件的曲線下面積為0.78，敏感性為84%，特異性為62%，1.5 W 是最佳臨界值。峰值CPO＞1.5 W 與峰值CPO＜1.5 W 患者的無事件生存率分別為94%和69%，差異有統計學意義（P ＜0.01）。然而上述兩項研究均選擇經過優化治療心功能穩定的患者，隨訪時間短，且隨訪期間終點事件發生率較低，分別為12.3%和17%，不能全面反映峰值CPO 評估心力衰竭預后的價值。

Williams 等[16]認為儲備CPO 比峰值CPO 更適合用于評估心力衰竭的長期預后。單因素Cox 回歸分析中，峰值CPO、儲備CPO 和儲備CO 均可預測預后，而多因素Cox 回歸分析顯示儲備CO 是唯一的預測因子。所有變量中，儲備CPO 在生存組和死亡組之間的差異最大，高達57.4%，是最具區分性的。因此，儲備CPO 是生物學意義上最強的死亡預測因子。二者在統計學意義與生物學意義上的差異需要更多研究進一步明確。

峰值CPO 常用于評估心力衰竭患者LVAD 治療時及治療后的心功能恢復狀態，是指導LVAD 治療的良好指標[17]。Jakovljevic 等[18]認為峰值CPO 在心肌恢復后移除LVAD、正接受LAVD 治療及中重度心力衰竭的3 種人群中依次降低，差異有統計學意義（P ＜0.05），其中38%恢復后移除LVAD 的患者峰值CPO 水平與健康對照組相近，恢復良好。

總之，峰值CPO 和儲備CPO 均是評估心力衰竭嚴重程度的重要指標，其中峰值CPO 是短期預后評估最有效的指標，而長期預后評估中儲備CPO 可能更有價值。

2.2 靜息CPO 在心力衰竭預后中的應用

雖然峰值CPO 及儲備CPO 可以有效預測心力衰竭患者的預后，但是嚴重心力衰竭患者血流動力學不穩定，不宜進行心肺運動試驗，無法測量峰值CPO。同時，嚴重心力衰竭患者的儲備心功能均被調動以維持血液循環，供應機體對能量的基本需求，無論如何刺激心臟CPO 也無法升高，此時靜息CPO 即代表峰值CPO，可以用來反映病情的嚴重程度并評估預后[19]。

靜息CPO 在不同肌力狀態下均能準確識別心力衰竭[20]。Fincke 等[21]對541 例急性心肌梗死繼發左心功能不全的心源性休克患者進行研究，發現靜息CPO是最強的住院死亡獨立預測因子。靜息CPO 每增加0.20 W，住院死亡率降低40%。0.53 W 是反映住院死亡率最準確的分界值，靜息CPO≤0.53 W 時住院死亡率為58%（陽性預測值），CPO＞0.53 W 時生存率為71%（陰性預測值）。急性心肌梗死發病率、死亡率很高，左心功能不全是常見的并發癥，常危及生命[22]，通過靜息CPO 監測心功能，可以盡早發現心功能不全，及時采取治療措施，同時作為客觀依據指導治療。

近期已有研究將靜息CPO 用于急性心力衰竭的危險分層[23]。Yildiz 等[24]證實靜息CPO 在嚴重到需要進行心臟移植的心力衰竭患者中可以獨立預測不良結局，可用于危險分層。但是在儲備心功能良好的心力衰竭患者中，靜息CPO 識別輕微的心功能變化能力有限。Tannvik 等[25]在冠狀動脈搭橋手術前后血流動力學變化的研究中發現，術前與術后24 h、仰臥位與站立位的每搏輸出量（stroke work，SW）均有降低，但靜息CPO 幾乎沒有變化。而Tritapepe 等[26]在左西孟旦對冠狀動脈搭橋術后患者心血管功能影響的研究中發現，對照組在術后6 h 的靜息CPO 低于正常。兩項相似的研究中，雖然術后SW 均有下降，但靜息CPO 的變化卻不一致，分析發現前者心功能儲備明顯強于后者[LVEF（71%±8）% vs.（44.1±9.8）%]，可通過增加心率維持靜息CPO。所以，在左心功能基本正常的患者中靜息CPO 不能準確識別輕微的心功能變化，而在急性心力衰竭和嚴重心力衰竭患者中可準確反映預后。

CPO 是反映心功能的直接指標，有研究認為靜息CPO、峰值CPO 與N 末端B 型利鈉肽原（N-terminal pro-BNP，NT-proBNP）、心率變異性等心功能間接指標均缺乏明顯的相關性[27-28]，也有研究認為峰值CPO與心力衰竭死亡無相關性[29]。因此，還需要更多的研究明確CPO 評估心功能并預測心血管疾病預后的能力。

3 CPO 的測量

CPO 是心臟單位時間內做的功，與左心室壓力和心輸出量相關。關于CPO 的計算方法尚存爭議，有研究[30]認為MAP 代替主動脈壓計算的CPO 忽略了產生脈動流量所需的功率，尤其是動脈硬化的患者中這種功率較大，因此主動脈收縮壓比MAP 更接近主動脈壓；也有研究認為右心房壓是左心室壓力的重要組成部分，因此CPO 應表示為CO·（MAP-右心房壓）·K[6]。CO 的測量包括有創和無創的測量方法。有創的方法如直接Fick 法、熱稀釋法等，測量準確性高，但是需要插管，存在氣胸、感染、出血等風險。無創的方法如惰性氣體重呼吸法，測量限制小，但準確性稍差[15]。

綜上所述，CPO 可以準確反映心功能，可用于指導心力衰竭的治療。峰值CPO 及儲備CPO 對于穩定性心力衰竭的短期和長期預后評估是最有價值的，而靜息CPO 在急性心力衰竭、嚴重心力衰竭中的價值更高。目前尚缺乏CPO 與其他血流動力學參數的比較研究，且未統一測量方法和正常值參考范圍，需要進一步探索以指導臨床。