作者：楚新梅(北京市海淀医院)
心电图运动负荷试验是通过一定量的运动增加心脏负荷，观察心电图变化，对已知或怀疑患有心血管疾病，尤其是冠状动脉粥样硬化性心脏病进行临床评估的方法。与冠状动脉造影相比，虽然该试验有一定比例的假阳性与假阴性，但由于其简便实用、费用低廉、无创伤、符合生理情况、相对安全，因而被公认为是一项重要的临床心血管疾病检查手段。运动试验引发心肌梗死和死亡几率为0％～0.005％，是比较安全的。运动试验应在训练有素的内科医生监护下进行，试验中需严密观察患者的反应，及时预防和阻止意外事件的发生。一旦发生不良反应，应立即终止试验。
一、运动试验原理
（一）运动试验的生理和病理基础
心脏是人体内活动力最强的器官。心肌的氧耗量约为8～15ml/100g.min，占全身粍氧量的12％，而心脏重量仅占全身体重的0.5％，但通过心肌的总血流量却占心排血量的5％左右。1/4的冠脉循环量即可满足安静时心肌代谢需要。在静息情况下，心肌对于动脉血内的氧摄取率为70％以上，远远大于身体其他脏器（平均为22％），也就是说心肌细胞内氧储备非常小，氧张力很低，一旦心肌耗氧量有所增加，只能以增加冠状动脉血流量来满足心肌对氧的需求，不能像其他器官可以通过增加对动脉血氧的摄取率來补偿。心肌氧耗量取决于心率、收缩期血压、左室舒张末期容积、室壁厚度和心肌收缩力。
（二）运动负荷量的确定
运动负荷最分为极量与亚极量两档。极量是指心率达到自己的生理极限的负荷量。这种极限运动量一般多采用统计所得的各年龄组的预计最大心率为指标。最大心率粗略计算法为220-年龄数；亚极量是指心率达到85％－90％最大心率的负荷量，在临床上大多采用亚极量运动试验。例如55 岁的受检者最大心率为220-55=165 次／分钟，亚极量运动试验要求其心率应为165 x85 ％ = 140 次／分钟。
（三）心电图运动试验方法
1．Master 二级梯运动试验
30 年代由Master 创建。按年龄、性别、体重不同，以适当速度在规定时间内完成规定次数的二级梯登梯运动。分析运动前后的心电图变化以判断结果。该方法虽简单、易行、经济、安全，但由于负荷量小，敏感性较差，因而假阴性率较高。日前，这一方法已基本淘汰。
2．踏车运动试验（bicycle ergometer test）
在装有功率计的踏车上作踏车运动，以蹬踏的速度和阻力调节运动负荷大小。运动前、运动中及运动后多次进行心电图记录，进行分析作判断。这种方法的主要优点是根据受试者个人情况，达到各自的次极量负荷，符合运动试验的原理和要求，结果比较可靠。此外，还可用于部分不适宜进行平板运动试验的患者，如关节炎、外周血栓性疾病等的患者。
3．平板运动试验（treadmill test）
这是目前应用最广泛的运动负荷试验方法。让病人在活动的平板上走动，根据所选择的运动方案，仪器自动分级依次递增平板速度及速度以调节负荷量，直到病人心率达到亚极量水平，分析运动前、中、后的心电图变化以判断结果。近年的研究表明：无论何种运动方案，达到最大耗氧值的最佳运动时间为8 ~12 分钟，延长运动时间并不能增加诊断准确性，强调运动方案的选择应根据不同病人的具体情况而定。
运动试验前应描记受检者卧位和立位12 导联心电图并测量血压作为对照。运动中通过监视器对心率、心律及ST-T 改变进行监测，并按预定的方案每3 分钟记录心电图和测量血压一次。在达到预期亚极量负荷后，使预期最大心率保持1-2 分钟再终止运动。运动终止后，每2分钟记录l 次心电图，一般至少观察6 分钟。如果6 分钟后ST 段缺血性改变仍未恢复到运动前图形，应继续观察至恢复。
二、运动试验室应该具备哪些条件
（一）对环境的要求
实验室应该具有良好的采光和通风，环境整洁，有温度和湿度控制系统。实验室温度一般控制在20°C～22°C，相对湿度50％。实验室合适的温度、湿度、气压对自动心肺运动测试仪等医疗设备的正常运转、患者舒适和实验结果的评定具有重要的作用。要为患者和工作人员留有足够大的活动和治疗空间，应保证通畅的急救通道以及应急出口。检查台应备有毛巾、计时器等物品。并对患者的隐私进行有效地保护（譬如配置拉帘）。
应在运动试验室内（或等待处）悬挂运动试验方法学介绍、试验的目的，适应证和禁忌证、注意事项等，使患者理解并积极配合完成实验。在室内的墙面上悬挂大小适中、字迹清晰的“自我感觉用力评分法”，即“Borg记分表”（见表三），以便准确的评估患者的主观用力程度。
表一 急救设备
除颤仪 (便携式) |
氧气筒 (便携式，便于转运) |
鼻面罩, 储氧面罩, 氧气面罩等 |
气管插管（经口） |
简易呼吸器 |
注射器及针头 |
静脉输液架、静脉输液器、生理盐水 |
胶带 |
吸引器 及手套等 |
表二 急救药品
必备药品：阿托品、利多卡因、腺苷、硝酸甘油（片剂）、地尔硫卓、倍他乐克（注射制剂）、肾上腺素、胺碘酮、多巴酚丁胺、多巴胺、、维拉帕米、加压素、阿司匹林 |
静脉药品：0.9％生理盐水、5％葡萄糖溶液 |
针对双嘧达莫（腺苷）试验：茶碱 |
针对心脏声学造影超声检查可能导致的过敏反应：苯海拉明、地塞米松、沙丁胺醇、EpiPen |
表三 Borg记分表
记分 | 自觉的用力程度 |
6 | 非常非常轻松 |
7 |
8 |
9 | 很轻松 |
10 |
11 | 轻松 |
12 |
13 | 稍稍用力 |
14 |
15 | 用力 |
16 |
17 | 很用力 |
18 |
19 | 非常非常用力 |
20 |
（二）人员配置
运动试验检查团队应包含以下成员：心内科医师、医师助理或技术员、护士，可酌情配备运动训练师。所有人员均需经过专业训练和心肺复苏培训，能应对检查过程中突发的紧急情况，并能按照应急流程操作，对患者进行基础及高级的生命支持施救。
（三）主要设备：
1.心电图记录仪
12导的运动心电监测分析系统是十分必要的。尤其需要注意的是在进行运动试验前行静息12导心电图是必须的。患者皮肤的准备，电极的良好接触，电极导线的恰当固定是获得良好稳定图像的关键。
2.血压监测仪
在运动检查过程中检查人员手测血压是一种简单易行的监测血压的方法。自动血压检测仪在高运动强度的运动中测量数值有可能不准确，尤其是对舒张压的测量。对检查中出现的异常血压变化，检查人员应进行手动测量血压复查。血压计及其袖带应保持整洁，每次应用后均应使用消毒剂擦洗，并备有不同型号的袖带以便于检查。
3.测力法
1）活动平板（跑台）
活动平板应该由电驱动并能根据患者体重调整运动方案，最大承重可达157.5Kg。同时应该有一个较宽的速度调节范围，从1mph到8mph（mph每小时1英里）。高度可调节从0度到20％的坡度。平板至少127cm长，40.64cm宽，为安全起见，前部应该有扶手，两侧有保护装置。紧急停止按钮应该醒目并能够在患者要求停止时迅速起到作用。活动平板的代谢当量可以通过速率和坡度按照公式计算求得。
2）自行车
踏车试验作为平板运动试验的补充一般对如下病人可选用：有关节炎的患者，有外周血栓性疾病的患者，或神经系统疾病使下肢运动受限等情况。在欧洲常用作标准试验。踏车试验设备比较便宜，也能够通过记录运动的分级来量化评定运动试验的结果。
3）上臂测力计
上臂运动试验测定对如下患者可选用：被诊断为下肢血栓性静脉炎的患者，或有下肢活动障碍的患者，或者有神经异常导致下肢运动障碍的患者等。对于经常以上半身运动为主的患者进行上臂运动试验测定也是比较好的方式。上臂运动试验测定可以通过主动和被动的机械测功方式进行分级评定，但对冠心病的诊断价值尚有争议。
4.气体分析仪
现代计算机代谢测定系统使准确评估肺通气肺换气成为可能，尽管最大运动量或亚极量时的耗氧量能够测定，而其他的一些变量如肺活量和CO2产生比，正常潮气量末时CO2压力以及摄氧率等在诊断和分析时也是非常有价值的。肺通气和肺换气经常性的被用于临床心肺功能研究，尤其在进行运动试验时进行肺功能评定，其价值更大。
三、运动试验的适用人群和注意事项
（—）运动试验的适应证
2002年新版AHA指南将运动试验的应用指征归纳如下几个方面：①诊断冠心病；②对已知或疑似冠心患者疾病严重程度分级、危险性分层或预后判断；③心肌梗死后早期的危险性评估；④对不同性别、年龄、其他心脏病患者或冠心病患者行再血管化之前的情况判断；⑤儿科人群中的应用。
（二）运动试验的禁忌证
1. 绝对禁忌证
（1）急性心肌梗死（2天内）；
（2）不稳定型心绞痛未能用药物治疗使之稳定以前；
（3）有症状或有血流动力学影响的，尚未得到控制的心律失常；
（4）有症状的严重主动脉瓣狭窄；
（5）未控制的心功能不全；
（6）急性肺栓塞或肺梗死；
（7）急性心肌炎或心包炎；
（8）急性主动脉夹层。
2. 相对禁忌证
（1）冠状动脉左主干狭窄；
（2）中重度心瓣膜狭窄性心脏病；
（3）血清电解质紊乱；
（4）严重高血压（收缩压>200mmHg及（或）舒张压≥110mmHg）；
（5）过速型及过缓型心律失常；
（6）肥厚型心肌病或其他原因所致的心室流出道梗阻；
（7）神经精神障碍不能配合进行运动；
（8）高度房室阻滞。
（三）安全性
运动试验心肌梗死和死亡报道的发生率是0-0.005％。近来几个大规模病例报道，运动中或运动后需要住院、心肌梗死或猝死的危险分别为≤0.2％，0.04％和0.01％。因此，需要正确的临床评估以确定哪些患者能进行运动试验。
四、运动平板试验的操作方法和流程
为保证运动试验的安全，以防发生意外时能及时抢救，在开展运动试验的检查室应有相应的设备和条件。
（一）器械和药物
除上述运动试验所必需的设备外，运动试验室应备有电除颤仪，在患者检査的全过程均处于备用状态。此外有关心脏骤停抢救的所有器械及急救药品，包括氧气及硬板床等，均应做到可随时取用。硝酸甘油含片或口内喷雾剂应放在顺手可拿到的显眼位置。
1.患者的准备
进行运动试验以前应具有以下资料，以便决定患者是否适于运动试验。这些资料包括：①病史和体格检查；；②12导联心电图；③常规血生化和电解质；④超声心动图检查（必要时）；⑤X线胸片（必要时）。
2.试验前准备
1）停用抗心绞痛及（或）相关药物3～4个半衰期。
2）运动试验前2小时停止进食，但亦不宜长时间空腹。
3）患者应了解试验的目的、方法并同意配合。
进行运动试验的实验室必须要有有经验的心血管内科医师领导。并应有熟悉业务的技师或护士进行操作。有患者进行检查时，医师可随时亲临现场,对有明确心肌缺血及心肌梗死后的患者，医师应在整个检查过程中侍立在旁。
（二）心电监测
由于运动试验中心电监测不仅要注意有无心律失常，同时也要随时观察ST段改变，并作为最后判断结果的依据，因此必须尽量减少干扰。除所备仪器应具有较高的抗干扰能力外，在具体操作时应注意：
1.导联选择
目前普遍采用12导联记录。肢体导联部位可采用Ma-son-ikar改良体系，即分别以左、右锁骨下外侧代替左、右上肢导联，左、右肋缘锁骨中线处分别代替左、右下肢导联。一般在开始运动前记录1次，以后每增加1级负荷前记录1次，停止运动后每2分钟记录1次，直至恢复到运动前水平（约6～10分钟）。
2.皮肤准备
粘贴电极部位的皮肤除了不能有胸毛外，皮肤表面还应用小砂纸轻轻磨光，并用无水酒精仔细清洁。电极面用导电糊涂满，然后粘贴周边封闭电极。在可能选择的范围内，电极宜安置在皮下组织少而不易移动的部位。
（三）血压测定
运动前测定血压3次取其平均值。运动期间及运动后与记录心电图同步测定血压直至运动后6～10分钟。如运动中出现血压下降，则应于1分钟后重复测量，并据此采取相应措施。如血压降低低于运动前水平，则应立即停止运动。
（四）一般情况监测
运动过程中，应随时观察并询问患者对运动的耐受情况，特别是有无胸闷、心绞痛发生，症状与平时发作时是否相同。有无脸色苍白及其他不能耐受运动的表现。
（五）运动方案—Bruce方案
我院使用运动平板仪美国昆顿Q-STRESS，分级运动时自动调节平板坡度和转速。
我院运动平板试验速度与MET对应表
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（六）中止运动的指征
1.极量运动试验和次极量运动试验
即目标心率=220–年龄；次极量（85％）目标心率=195–年龄
如果没有绝对或相对中止运动的指征，一般患者宜完成预定的运动负荷，即达到亚极量或极量心率。
2.症状限制性运动试验
症状限制性运动试验，是专为急性心肌梗死后早期（一般为心肌梗死后2～4周）患者设计的，其运动负荷终点不追求目标心率而以患者出现症状为终点。其目的是判断患者是否尚有明显的梗死部位以外的心肌缺血，患者对运动的负荷耐量，以便对患者的预后作出判断，并为出院后康复治疗计划提供依据。
通常运动试验的方案有多种，大多数方案依据Bruce方案修改，运动时间一般为6-12min。运动能力应该以代谢当量（METs）表示，同时应报告患者运动的持续时间。运动试验常常在患者达到最大预测心率时终止，但是，在运动试验过程中，有可能发生ST段异常和胸痛等临床症状、心率、血压的改变。因此，必须考虑其他的运动试验终点。
3.中止运动的指征
（1）终止绝对指征：运动试验中收缩压下降超过基础血压值10mmHg，并伴有其它心肌缺血征象；中度至重度心绞痛；逐渐加重的神经系统症状（如：共济失调、眩晕或晕厥前兆）；低灌注体征（发绀或苍白）；技术性故障不能监测心电图或血压；受试者要求终止运动；持续性室性心动过速；无梗死Q波导联（除外V1及aVR）ST段抬高≥1.0mm。
（2）终止相对指征：运动试验中收缩压下降超过基础血压值10mmHg，但不伴有其它心肌缺血征象；ST段水平型或下斜型压低>2mm或明显的电轴偏移；多源性室性期前收缩、短阵室性心动过速、室上性心动过速、传导阻滞等缓慢性心律失常；乏力、呼吸困难、腿疼挛、步伐紊乱；出现束支传导阻滞或心室内传导阻滞而难以与室性心动过速区别胸痛增加；胸痛加重；高血压反应（收缩压>250mmHg和/或舒张压>115mmHg）。
五、运动试验结果分析
运动试验结果分析包括运动能力、临床症状、血流动力学和心电图改变的分析。运动试验时出现的缺血性胸痛，特别是导致运动试验终止的心绞痛具有重要的临床意义。异常的运动能力、运动时收缩压反应和心率反应也是重要的发现。最重要的心电图发现是ST段压低和抬高。对运动试验阳性的最常用分析手段是观察J点后60-80m的ST段水平型下斜型压低或抬高是否≥1mm，并持续2分钟以上；上斜型ST段压低应考虑为临界状态或阴性结果。
（一）运动试验的非心电图改变
1. 运动与血压反应
收缩压：运动负荷增加逐渐增到峰值160-200mmHg年龄大，收缩压幅度大。
舒张压：无明显改变，±10mmHg
异常血压反应的表现：运动中收缩压未能≥120mmHg；反复出现15秒内持续降低≥10mmHg；降至静息立位时的血压水平以下。
异常血压反应原因：1）左心功能不全；2）冠脉三支病变及左主干病变发生率高；3）心肌病、心律失常、血管迷走反射、左室流出道梗阻、降压药，血容量少。
2.运动与心率反应
变时功能不全: 每级运动心率小于正常，次极量反应呈病态窦房结病变，β阻滞剂或心肌缺血等。
低负荷运动心率不恰当快：体力不佳，血容量少，贫血或临界左心功能不全。
（二）运动试验的心电图问题
ST段移位类型：
水平型ST段下移：ST下移≥0.1mV, ST斜±1.0mV/s。
下斜型ST段下移：ST下移≥0.1mV, ST斜>-1.0mV/s。
缓慢上斜型ST段下移：ST斜率>1mV/s, 连续3个搏动的ST压低≥0.15mV。J点压低伴ST迅速上斜：正常反应。
ST段抬高：ST抬高≥0.1mV. 梗死Q波区域与否意义不同。
（三）运动试验的阳性标准
1. ST段水平型或下斜型下移，J点后80ms处压低≥0.1mV，持续时间≥1min。或静息时ECG有ST段下降者，在原有ST段压低基础上，ST段水平型或下斜型再压低≥1mm，并持续2分钟以上逐渐恢复正常。下斜型较水平型ST段压低更有意义。
2. ST段弓背抬高≥0.1mV（lmm）。
3. 运动中出现典型心绞痛：中、重度心绞痛。
4. 收缩压反应：SBP较基础血压降低大于10mmHg伴心肌缺血症状为阳性。
5. 心率反应：运动期间心率突然下降，较基础心率下降大于25％。
6. 严重心律失常：致命性室速、室颤。
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（四）可疑阳性标准
1. ST段水平型或下斜型下移，J点后80ms处压低在0.05-0.10mV之间，持续时间≥1min。
2. ST段上斜型下移，J点后60ms处压低≥0.15mV（l.5mm），持续时间至少1min。在极量运动时，出现J点下降是一种正常反应。J点后ST段快速上斜性降低（>1mv/s）<1.5mm应视为正常。J点后60msST段缓慢上斜性降低≧1.5mm视为可能异常。
3. 单纯U波倒置。
4. 运动时收缩压下降≥10mmHg。
5. 运动中出现不典型心绞痛。
（五）阴性标准
运动已达到预计心率，心电图无ST段下移或ST段下移较运动前小于1mm。
极量运动出现J点下降是一种正常反应，J点后ST段快速上斜性降低（>1mv/s）<1.5mm应视为正常。ST段缓慢上斜性降低≧1.5mm视为异常
假阳性 凡能引起ST段下移的其他非冠心病原因均可造成运动试验假阳性。如植物神经功能紊乱、高血压、心室肥厚、糖尿病、药物、电解质紊乱等
假阴性 抗心绞痛药物的使用，陈旧性心梗或仅有单支冠脉血管病变，运动量不足，心率反常增快但非心肌缺血所致者
（六）心肌缺血与预后
1.以下情况提示缺血严重预后不良：
1）低负荷量（<6METs）较早地发生心绞痛；2）ST段下降≥2mm(水平、下斜)；3）<6METs即开始，累及≥5个导联持续时间≥5min，
4）ST压低的恢复时间大于5分钟；5）运动诱发ST段升高(V1除外)
6）持续(>30s)或症状性VT；7）SBP上升不能达>120mmHg或低于静息10mmHg。
运动中ST段下降出现早，持续时间长，下斜或水平下降，低运动量出现等均提示多支病变。下斜型ST段压低较水平型ST段压低缺血更重。
运动试验中血压下降的其他情况：心肌病、心律失常、血管迷走反应、左室流出道梗阻、服用降压药、低容量、长时间剧烈运动。
症状限制性运动试验运动耐量<6METs；运动高峰收缩压不能达到≧120mmHg或收缩压下降≧10mmHg或低于静息水平；ST段压低≧2mm；下斜型ST段压低；ST段压低出现早，尤其是运动开始后的前3分钟出现；ST段压低在恢复期持续5分钟以上；ST段压低导联超过5个；ST段压低出现于运动负荷<6METs时；除aVR导联外出现运动诱发的ST段抬高；运动中出现心绞痛；出现持续或有症状的室性心动过速。
运动试验中非冠心病性ST段下降原因
严重阿斯综合征 严重高血压 左心室肥大 心肌病 过度通气 贫血 二尖瓣脱垂 低血钾 | 室内传导阻滞 严重低氧血症 预激综合征 应用洋地黄 严重容量负荷过度 (二尖瓣、主动脉返流) 快速性室上性心律失常 突然过度运动 |
（七）运动耐量
受试者能完成的运动负荷量是反映冠脉严重程度的一项重要指标。不能完成Bruce方案2级者，多提示冠脉多支病变。VO2max是评价运动耐量及心血管系统功能的良好指标，可以间接估测最大心输出量。健康中年男性平均运动耐量为10METs，如冠心病人运动耐量达13METs，无论其运动试验结果是否阳性，预后均好；如运动耐量低于5METs，则其死亡率较高。静息左室射血分数与运动耐量相关性不好。正常的运动耐量并不代表心功能正常，有些患者静态左室射血分数降低而运动耐量却相对正常。这可能是由于外周组织摄氧率增加、心肌的收缩力储备、耐受肺毛细血管楔压升高而不出现呼吸困难和心室扩大。静息及运动时血浆去甲肾上腺素升高等原因。
（八）敏感性及特异性：
通过比较冠脉造影结果，运动试验选择ST段水平及下斜型压低≧0.1mv作为阳性标准，其特异性为84％，敏感性平均为66％，单支病变为40％，三支病变为90％。
（九）影响运动试验结果的因素
常见原因：达不到运动终点、药物影响、左心室肥大、复极异常、左束支传导阻滞、预激综合征、人工起搏器、肌肉骨骼疾病。
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