医学运动处方防治心血管疾病
运动是良药，通过医学运动处方防治心血管疾病
生命在于运动，这句话背后的科学真理就是，作为人类的我们，其生理的构造以及功能，都被限定在骨骼以及肌肉之中，所以我们生命的生理机制，与运动息息相关。
在人类进化过程中，机体已经形成了复杂而高效的内源性保护机制，运动是调动机体内源性保护机制、促进健康的有效刺激因素之一。与药物防治心血管疾病不同，运动主要是通过调动机体内源性保护机制，发挥系统性的心血管保护作用，是一种经济、安全、快乐、高效的促进心血管健康的手段。
体力活动缺乏是当今社会的普遍现象, 世界卫生组织（WHO）2002年已将其列为导致发达国家人口死亡的十大原因之一。静坐的生活方式，会产生胰岛素抵抗、代谢综合征等一系列问题，最终导致心血管疾病，是动脉粥样硬化冠心病的可改变与控制的重要危险因素。因此，运动应该成为每个人自我保护，以及防控心血管疾病进展的最有效的手段之一。
我国传统中医理论与养生实践早就强调“生命在于运动”。掌握运动改善心血管健康的机制, 可以制定个体化的精准运动处方, 通过合理运动，调动机体内源性保护机制, 这也是生活方式医学的主要方向之一。
运动促进心血管健康是一种全身系统性效应, 涉及神经-内分泌-代谢-免疫等多个系统, 其核心是运动通过缺氧、氧化应激和机械力刺激（如血流加速）等激活机体内源性保护机制, 包括激活细胞生存信号、改善机体代谢、提高抗氧化能力、促进干细胞动员、减轻炎症等。此外, 运动能够降低心血管疾病的危险因素, 重塑心血管结构与功能, 提高心血管胰岛素敏感性及抗损性等，这些效应相互影响，共同促进心血管健康。
1）运动改善机体代谢
以肥胖、高脂血症、糖耐量异常及胰岛素抵抗为主要表现的代谢综合征是高血压、动脉粥样硬化、冠心病等心血管疾病的主要危险因素。运动可通过多种机制改善糖脂代谢及胰岛素敏感性。
运动通过直接促进分解代谢和提高胰岛素敏感性促进三大营养物质代谢, 包括促进机体对葡萄糖的利用, 维持葡萄糖稳态, 降低糖尿病患者血糖和糖化血红蛋白水平; 显著降低甘油三酯, 增加循环高密度脂蛋白水平, 并促进脂肪组织棕色化和产热; 改善机体脂肪酸代谢, 增肌减脂。
2）运动改善氧化还原平衡和慢性炎症状态
氧化应激是诸多心血管疾病的共同病理基础, 长期运动能够通过增强抗氧化能力改善机体氧化还原状态, 该效应是运动改善心血管健康的重要机制之一。
许多慢性疾病, 尤其是代谢性心血管疾病都使机体处于一种低程度的慢性炎症状态,使机体长期处于不良的恶性循环状态。研究显示，长期有氧运动能够改善机体慢性炎症，是打破这种恶性循环的一种有效干预措施。
3）运动延缓衰老
研究表明, 运动可促进干细胞动员使机体处于“年轻态”，长期规律有氧运动具有延缓衰老效应。运动延缓衰老的核心是其提高抗氧化能力，改善机体的氧化还原状态，而氧化应激是引起衰老的一个重要原因。
4）运动防治高血压
高血压患者规律进行有氧运动，可以使安静血压降低5~7 mmHg。近年的研究表明，高强度间歇训练和持续有氧训练在降低血压方面具有相似的效果，但高强度间歇训练在提高心肺耐力、改善血管内皮功能和胰岛素敏感性等方面更有潜力。
5）运动的增肌效应与心血管健康
运动的增肌效应不仅有助于改善机体胰岛素敏感性, 还可通过增加血糖进入骨骼肌，缓冲血糖升高, 改善葡萄糖代谢和糖耐量。
新近研究表明, 人体肌肉组织量与心血管疾病的发生率和死亡率密切相关。肌肉萎缩（例如老年人常见的少肌症）时，肌肉来源的肉毒碱减少，可导致机体脂肪酸代谢异常。
6）运动改善肠道菌群，促进代谢健康
7）运动可以缓解心理应激, 使冠心病患者中度和重度焦虑发生率，分别降低56%和69%, 促进心脏康复。
8）运动改善心血管结构与功能
长期高强度有氧运动可使心脏发生生理性肥厚，进而增强心脏功能。虽然运动引起正常心脏的肥厚，但适度运动对于病理性心肌肥厚（如心衰）却有抑制作用，能够改善病理条件下的心肌结构和功能。
运动对血管的重塑，包括动脉血管（例如冠脉）口径变大和管壁变薄；动脉粥样硬化斑块内胶原和弹性蛋白含量增加，从而降低动脉粥样硬化引起的不良事件。改善血管和心脏硬化，可能是运动延缓衰老和保护重要器官功能的机制之一。
运动可促进缺血心肌的血管新生和动脉生成，增加冠脉侧支循环，减轻心肌梗死后的心肌损伤，在改善血液灌注和组织修复中发挥重要作用。
9）运动改善血管内皮功能
运动引起组织血流加速致剪切力增加，可促进血管内皮细胞产生NO，进而舒张血管，改善组织器官血流灌注。
10）改善心肌线粒体功能与代谢
无论是有氧运动，还是阻抗运动，都会显著影响线粒体稳态和功能, 在心血管健康效应中发挥重要作用。
11）长期有氧运动能够改善心血管自主神经系统功能和平衡状态, 增强副交感神经活动和降低交感神经活动, 增加心率变异性，发挥心血管保护效应。
12）运动提高心血管胰岛素敏感性
胰岛素抵抗是高血压、冠心病、糖尿病等多种心血管疾病的共同病理生理基础。研究表明，缺乏体力活动与机体葡萄糖耐量受损存在密切关系，而后者是糖尿病及多种心血管代谢疾病的重要病理标志。
运动对正常及胰岛素抵抗者的胰岛素敏感性均具有提高和改善作用。
以往对胰岛素敏感性的研究主要关注的是全身和骨骼肌、肝脏和脂肪等胰岛素作用的主要靶器官，而对心血管胰岛素敏感性的研究相对较少。近年的研究表明，胰岛素抵抗还具有组织器官特异性，心肌和血管胰岛素抵抗可独立于全身胰岛素抵抗，并与心血管功能不良及多种心血管病发生发展有密切关系。
长期有氧运动可改善心血管慢性炎症状态及心血管胰岛素敏感性，降低高血糖、高血脂、肥胖等心血管病危险因素，促进心血管代谢健康和心血管保护。
运动处方的制定应遵循安全性、针对性、实用性、疗效性的原则，以人体生理学、运动学、医学基础为依据，在保证安全的前提下，因人而异，制定相应的运动处方。
在训练前对患者进行详细的评价，包括身体的一般情况（血压、心率、呼吸、体温、性别、年龄）、既往史、精神状况、并发症及与运动相关的功能检查（心肺运动评估、肌力，关节活动度、平衡、步行、日常生活动作等）。
根据评价的结果，掌握患者的病情，制定合理的运动处方。医学运动处方是指有目的、有计划、科学地进行运动训练的个性化方案。
1）评估运动风险以及危险分层，尤其是心血管患者
运动处方制定的第一步，是心血管医师对心血管患者进行全面临床评估，包括病史、体格检查、心血管危险因素、临床用药情况、平常是否有运动习惯，以及心肺运动能力、肌力和协调性评估。
临床常用的评估试验方法：
（1）心肺功能运动试验（CPET）
心肺功能运动试验（CPET）非常重要，是最常用的金标准，能够进行有氧运动能力、最大运动耐量、危险分层、日常生活指导、制定运动处方和康复疗效评定。
（2）6分钟步行试验
6分钟步行试验是无创、简单、安全的临床评估工具，接近患者日常生活方式，容易被接受，依从性好，能较好反映患者日常及生理状态下的心功能。它所提供的亚极量运动耐量信息与最大摄氧量相似，与左心室射血分数（LVEF）、心脏指数一样具有预后价值。相比LVEF，更贴切反映运动耐量。相对心力衰竭（NYHA）分级，6分钟步行试验是定量指标，更为客观。
6分钟步行试验对试验场地及要求，需要没有交通障碍的连续走道，最小直线长度以25米为限，可以30米，距离标记（每3米一处醒目标记），掉转方向标志。且最好是舒适宽敞的环境。
6分钟步行试验试验记录内容，包括计算6分钟行走的最大距离（6MWD）、记录血氧饱和度、血压、心率、身体受限症状；判定Borg分级；记录试验前后心电图变化或测试中心率、节律及ST-T变化情况。
做完评估后，要参考中国心血管疾病康复／二级预防指南、美国心肺康复学会指南，进行运动康复危险分层，分低危、中危和高危。需要注意的是，不能根据指南教条式进行危险分层，例如中危和高危无法确定，需要根据临床经验，综合判断，前提是保障患者的运动安全。
2）依据FITT原则，制定个性化运动处方
运动处方应包括运动频率（Frequency）、运动强度（Intensity）、运动时间（Time）和运动类型（Type）4个要素，即FITT原则。
（1）运动强度：
运动强度是指单位时间内的运动量。训练时可根据不同的训练目的选择运动强度。
可以通过不同的生理指标，来计算运动强度，例如储备心率法（靶心率法）、最大摄氧量百分数（或无氧阈值法）、代谢当量值、主观疲劳程度（Borg指数）指数法等。
心率预测方法
为了获得最佳效果又安全的运动心率，通过计算出患者的最大心率（最大心率=220 -年龄），然后取最大心率的60%-80%，为运动适宜心率（靶心率）。
最大摄氧量百分数（VO2max）方法
它是以运动中一分钟消耗的最大氧量，表示运动强度的方法。根据心肺功能测试或运动负荷试验测出最大摄氧量的值，然后取其50%~75%作为运动处方适宜的强度范围。60%~80%最大摄氧量百分数的运动强度，相当于最大心率的70%~85%。
另外，耗氧量与代谢当量（METs）可以换算，即1 METs对应耗氧量为3.5 毫升/公斤体重/分。
代谢当量值
代谢当量值（metabolic equivalents，METs）表示运动时代谢率对安静时代谢率的倍数，在康复医学中较为常用，它是能量代谢的一种方式。
METs值由耗氧量（V02）推算而来，健康成人坐位安静状态消耗3.5 ml 氧气/公斤/分钟，即1 MET，也就是说1MET的活动强度，约相当于健康成年人安静代谢水平。静息坐位时的代谢水平（1MET）=3.5 ml氧气/公斤/分=0.0167千卡/公斤/分。
体力活动能量消耗的分级：低强度：≤3 METs；中等强度：3~6 METs；高强度：≥ 6 METs。
例如：体重50 kg，运动强度3 MET，运动时间20 分钟，计算这段时间的能量消耗为3×0.0167×20×50=50千卡。
在不同年龄可通过心率或所完成动作时患者能量消耗程度换算得到METs值，从而指导患者进行日常生活动作、家务、体育娱乐等活动。一般患者运动能力至少应达到5METs，才能满足日常活动需要。
主观疲劳程度（Borg指数）
主观疲劳程度（Borg指数）是一个简单实用的评估运动强度的方法，该指数对自我感知劳累用力程度进行计分，推荐运动强度为11～14分，并建议所有患者掌握Borg指数判断方法，尤其对于植入起搏器、心脏移植、糖尿病等患者不能用心率来判断运动强度时。建议对上述患者每1～3个月，评价1次运动强度。
主观用力程度是依据个人在运动时的主观感觉来反映的运动强度。小强度对应的主观用力程度会让人感到完成运动“容易”；中等强度会让人感觉“有些难”；而大强度下，会感觉“难”。
（2）运动形式：主要包括有氧运动和无氧运动。有氧运动包括：行走、慢跑、游泳、骑自行车等。无氧运动包括：静力训练、抗阻等运动。
心脏康复训练以有氧运动为主，无氧运动作为补充。
（3）运动时间：心脏病患者的运动时间通常为10 ～ 60 分钟，最佳运动时间为30～60 分钟。
对于刚发生心血管事件的患者，从10 分钟／天开始，逐渐增加运动时间，最终达到30～60 分钟／天的运动时间。
（4）运动频率：每周至少3天，最好5～7天。
第一阶段：准备活动，即热身运动，多采用低水平有氧运动和静力拉伸，持续5～10 分钟。目的是放松和伸展肌肉、提高关节活动度和心血管的适应性，帮助患者为高强度锻炼阶段做准备，通过逐渐增加肌肉组织的血流量和关节的运动准备来帮助降低运动损伤的风险。
第二阶段：训练阶段，包含有氧运动、抗阻运动、柔韧性运动等，总时间45～60分钟。有氧运动是心血管病患者康复的重要方法，抗阻运动对提高心血管病患者的运动能力效果较好，其与有氧运动相辅相成，而柔韧性运动是补充。
第三阶段：放松阶段，逐步把运动强度降低，保证血液的再分布，减少关节和肌肉组织的僵硬和酸痛，避免静脉回流突然减少，降低发生低血压和晕厥的风险。放松运动是运动训练必不可少的一部分。放松方式可以是慢节奏有氧运动的延续或是柔韧性训练，根据患者病情轻重可持续5～10 分钟。病情越重，放松运动的持续时间宜越长。
1）冠心病的运动处方
心脏功能代谢当量在6~7 METs以下及心功能障碍者，应在心脏康复医疗机构监护下进行医学康复；心脏功能容量>7 METs者，心肌梗死（AMI）、心绞痛、心电图不正常以及冠状动脉搭桥术后患者，多数在心脏康复中心进行；
稳定性冠心病者患者，经专业心脏康复医师评估运动风险后，大多数可以在健身房或家庭中进行。
运动强度：中小强度
运动时间：20~30 分钟
运动频率：采用不同的间隔周期，每周三次、隔日一次或每周五次
运动类型：散步、骑自行车、慢走、快走、游泳
注意事项：心率、血压与主观感受，调整运动强度
2）高血压的运动处方
运动强度：中等强度
运动时间：45~60 min
运动频率：采用不同的间隔周期，每周三次、隔日一次或每周五次
运动类型：快走、骑自行车、游泳
热量消耗：每周700~2000卡路里（kcal）大约相当于快走、慢跑10~32 千米
注意事项：检测血压的变化，适当调整降压药
3）高血脂的运动处方
运动强度：中等强度
运动时间：45~60 分钟
运动频率：采用不同的间隔周期，每周三次、隔日一次或每周五次
运动类型：以有氧代谢运动为主
热量消耗：每周1200~2000 kcal
4）糖尿病的运动处方
强度：中等强度
运动时间：45~60 分钟
运动频率：每周三次
运动类型：有氧代谢运动，加上抗阻运动
注意事项：预防低血糖、合理减重
实践运动处方时应该注意患者的各种情况。如高血压患者有氧运动需在50%的心脏储备以下开始进行，并注意降压药的用药情况。运动前后测量血压，观察其的变化，糖尿病患者注意运动中低血糖的发生，以及使用降糖药的种类、服药时间，避免在药效高峰期进行运动。心血管病患者运动前必须要做运动风险评估。
运动处方制定需要运动医学专家全面掌握患者病情，进行必要的身体检查，确定合理的运动强度、运动频率和运动项目。
执行运动处方的运动治疗师，也要对患者身体的状态有充分的评估，针对不同的疾病执行不同的运动处方，并且让患者了解运动的必要性，以及运动的目的；在运动过程中随时掌握患者的病情变化，对运动进行及时调整，以免发生意外；运动宜从小运动量开始，循序渐进，使患者得到满意的训练效果。
参考文献：
1.张星,李嘉,高峰.运动裨益心血管健康:从分子机制到临床应用.中国生命科学,2021，1-16.
2.中国心血管疾病康复／二级预防指南.北京科学技术出版社.2015.
作者介绍
岳红文（中国／美国）：临床医学博士、教授。1997年医学博士毕业于中国医学科学院、北京协和医学院阜外心血管病医院，2000 年在美国约翰霍普金斯医学院完成博士后研究，师从诺贝尔医学奖获得者Peter Agre 和William Guggino，从事基因治疗及创新药物的临床研究。2004年被聘为中国医学科学院阜外心血管病医院卫生部重点实验室、心内科临床药理中心教授及学术带头人。2019年担任中国抗衰老促进会理事及功效营养分会秘书长。2020年任海南博鳌医疗先行区一龄心血管代谢防治中心院长。