第2章 心电图运动负荷试验

第2章心电图运动负荷试验

心电图运动负荷试验(ECGexercisetest)系指通过运动增加心脏的

负荷，使心肌耗氧量增加，当负荷达到一定量时，冠状动脉狭窄患者的心

肌供血不能相应增加，从而诱发静息状态下未表现出来的心血管系统的异

常，并通过心电图检查结果显示出来。是心电图运动负荷试验发现早期冠

心病的一种检测方法，虽然与冠状动脉造影结果对比有一定比例的假阳性

与假阴性，但由于其方法简便实用、无创伤、安全，一直被公认为是一项

重要的临床心血管疾病检查手段。

许多冠心病患者，尽管冠状动脉扩张的最大储备能力已下降，但在静

息状态的心肌耗氧量较少，冠状动脉血流量尚满足心肌对氧的需要，无心

肌缺血不发生心绞痛，严重固定狭窄心电图可正常。为揭示已减少的血液

量，通过运动，心肌耗氧增加，超过冠状动脉供血能力而诱发心肌缺血表

现，辅助临床对心肌缺血作出诊断。运动时心率、血压和呼吸所能达到的

运动水平均提供了其心脏功能状态的定量指标。这些指标也与一般状况，

如骨骼肌的力量与灵活度等方面有关。运动中可连续监测心电图、心率和

血压，观察运动中血液动力学的反应与ST段的变化，发现心率、心律、

传导系统等方面的异常。

运动试验除采用心电图监测手段外，其他监测手段，如超声心动图、

放射性核素心肌显象、心血池显象、核磁共振、呼吸气体分析等均可增加

运动试验所提供的信息。运动试验已成为应用广泛的无创心功能检查方法

之一，其应用范围也在不断拓宽。目前临床主要用于冠心病的辅助诊断、

冠脉病变严重程度判定与心脏病患者预后判定、内外科心脏病疗效评分、

心脏功能、客观安排患者劳动力、确定体育运动处方等。本书主要介绍运

动心电图试验的临床应用。

一、心电图运动负荷试验基础知识

生理情况下，运动时为满足肌肉组织需氧量的增加，心率相应加快，

心排出量相应增加I,而必然伴随心肌耗氧量增加，冠状动脉血流量增加。

当冠状动脉发生病变而狭窄到一定程度时，患者在静息状态下可以不发生

心肌缺血，但当运动负荷增加伴随心肌耗氧量增加时，冠状动脉血流量不

能相应增加，即引起心肌缺氧，心电图上可出现异常改变。心肌耗氧量与

心率快慢、心室大小、室壁张力、室内压力增加速度与心室射血时间有关。

在临床上，一般以心率或心率与收缩期血压的乘积来反映心肌耗氧量情

况。

二、心电图运动负荷试验判断

1、适应症：

1.1协助不明原因胸痛的诊断

1.2早期检出高危患者中隐性冠心病

L3检测冠心患者缺血部位和程度，判断病变血管

1.4了解各种和运动有关的症状（如晕厥、心悸、胸闷等）的病因

L5了解运动引起的心律失常

1.6经皮冠状动脉腔内血管成形术（Percutaneoustransluminalcoronary

angioplasty,或冠状动脉旁路移植术（CoronaryArteryBypassGraft,

CABG）后再狭窄的判定

2、禁忌症:

2.1绝对禁忌症

（1）急性心肌梗死

（2）不稳定性心绞痛

（3）严重症状的主动脉瓣狭窄或关闭不全（肥厚性梗阻型心肌病）

（4）严重心律失常，室性心动过速，完全性房室传导阻滞。

（5）未被控制的心力衰竭

（6）高血压2165/105mmHg者

（7）严重肺部疾患

（8）急性心肌炎、心包炎、风湿热、感染性心内膜炎

（9）年老体衰或伴有骨骼、关节疾患不能进行运动者

2.2相对禁忌症

（1）左主干病变

（2）中度狭窄的瓣膜疾病

（3）高度房室传导阻滞或希氏束远端阻滞

（4）快速性心房颤动

（5）电解质紊乱

（6）药物（引起心电图改变）

（7）心脏明显扩大

（8）严重的肝肾疾病、甲亢、骨关节病

3、注意事项

3.1运动试验前仔细询问病史与进行体格检查

3.2避免饱餐或空腹状态下进行

3.3穿着舒适的鞋子和宽松的衣服以全棉为宜，避免静电干扰

3.4询问患者是否有关节疾病、运动障碍等

3.5检查需患者在运动试验检查志愿书上签字后进行

3.6备急救药品、氧气、除颤仪、床等

4、检测指标：

4.1心电学指标：

(1)ST段下移最大值；

(2)ST段偏移的方式(下斜型、上斜型、水平型)；

(3)ST段抬高最大值；

(4)出现ST段改变的导联数；

(5)ST段改变回复至运动前水平的时间；

(6)ST/HR指数;

(7)运动诱发的室性心律失常;

(8)ST段出现异常改变的起始时间。

4.2血流动力学指标：

(1)最大心率(HRmax)；

(2)最高收缩压(SBPmax)；

(3)最大“HRXSBP”乘积；

(4)运动总时间；

(5)运动后低血压；

(6)心排血量降低。

5、终止指征:

5.1在无病理性Q波导联ST段抬高＞LOmni（VI或aVR除外）；

5.2收缩压下降＞10门mHg且伴有其他缺血证据；

5.3中度至重度心绞痛；

5.4中枢神经系统症状,如共济失调、眩晕、晕厥；

5.5低灌注体征，如紫维、苍白；

5.6持续性室性心动过速;

5.7检查心电图或收缩压在技术上发生困难；

5.8患者要求终止。

单纯性早搏、新发生的轻度心绞痛等,不再作为绝对终止指标。

6、阳性结果判定：

6.1在R波占优势的导联，运动中或运动后出现ST段缺血型下移20.1晒,

持续时间＞2分钟，运动前原有ST段下移者，应在原有基础上再下移

^0.ImV,持续时间应＞2分钟；

6.2无病理性Q波导联在运动中或运动后出现ST段弓背向上抬高20.ImV,

持续时间＞1分钟；

6.3运动中出现典型心绞痛；

6.4运动中血压下降超过lOmmHg,或伴全身反应，如低血压休克者。ST段

呈近似水平下移或J点下移或T波改变或运动中出现严重心律失常,均不

能作为运动试验阳性指标。

STT类型见下图

A正常ST段B水平型ST段压低C下垂型ST段压低

D弓背型ST段压低E下陷型ST段压低

三、心电图运动负荷试验检查

1、运动前准备

为减少运动试验并发症，应在运动前仔细询问病史与查体，并在运动

中严密观察患者症状，监测心电图和血压。严格掌握运动试验禁忌证。不

稳定心绞痛发作后，应至少在患者无静息胸痛发作或其他缺血证据或心衰

48-72小时后进行运动试验。无并发症的急性心肌梗死5-7天后进行运

动试验是明智的。有左室流出道的明显梗阻者进行运动试验危险性明显增

加。有选择地让合适的患者进行低水平运动对评价左室流出道梗阻的严重

程度很有价值。未控制的高血压是运动试验的禁忌证。患者运动前测血

压，收缩压三200/llGmmHg时应休息15—20分钟后再测血压，如血压仍高,

则应推迟运动试验，直到血压控制良好。

1.1受试者准备：

（1）患者应在运动试验前2h内禁食，禁烟禁酒，可饮水。洗澡，穿适合

运动的衣服。在运动试验前12h内不要做特殊运动。

（2）运动试验的目的如果是为诊断之用，应考虑停用某些药物（尤其是

3受体阻滞剂），因药物可削弱受试者对运动的反应和难以解释运动试验

的结果。

1.2检查者准备：

（1）在运动试验前应简要询问病史和体检，目的是排除禁忌证和获得重

要的临床体征，如心脏杂音、奔马律、肺部的干、湿罗音。不稳定心绞痛

与心衰患者病情稳定后方可进行运动试验。心脏体检可检查出瓣膜病与先

心病患者，因为这些患者运动中可出现血液动力学异常，需严密监测，有

些患者可能需要提前终止运动试验。对血压升高和主动脉狭窄的患者需要

重新考虑是否进行运动试验。如果进行运动试验的指征不明确，应该询问

患者并与临床医生取得联系。

（2）向患者作详细的解释，说明检查过程、危险性和可能的并发症,患

者在指导下完成试验。

（3）皮肤准备：由于检查系统关键的部位是电极与皮肤的界面，对其皮

肤表层准备可明显减小皮肤阻抗，降低信噪比。在放置电极之前备皮，然

后用酒精清洁皮肤，再用细砂纸轻轻打磨表皮，使皮肤阻抗降至最低。

（4）连接电极：在运动中无法将电极放置在肢体上并记录到高质量的12

导联心电图，所以将前臂的电极尽量接近肩部，腿部电极应尽量放置在脐

下，这样才便于与12导联心电图进行比较（见下图）。

（5）测量血压并记录。

记录受试者运动前心电图，以便与运动中的心电图比较。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。

1.3运动试验前应准备好抢救措施

运动试验室应备有急救车、除颤器、必要的心血管抢救用药，如治疗

快速心律失常、房室阻滞、低血压和持续心绞痛的药品。对高危患者，如

评价致命心律失常药物疗效时应建立静脉液路。抢救仪器设备应定期检

查。预告制定好一旦发生心脏急性事件口寸的处理方案，如患者的转运与进

入冠心病监护病房的通道。

2、运动负荷量的确定

肌肉运动可分为等张运动（Isotonic,又称动态运动），等长运动

（Isometric,又称静态运动）与阻力运动（等长与等张均参与）三种。①

等长运动：运动肌肉持续收缩，主要是张力变化而长度变化不大。肌肉收

缩而不产生运动，如举重、握力、拉力等运动。等长运动时周围阻力明显

升高，收缩压与舒张压上升而心排量与心率的增加相对少，心脏以压力负

荷为主。此种运动不适合心血管患者，有发生肺水肿、严重心律失常、急

性心肌梗塞猝死的报道。心血管系统对等长运动的反应难以分级。②等张

运动：不同的肌组交替收缩与舒张，主要是肌肉长度的变化而张力变化不

大。肌肉收缩产生运动，如步行、跑步等。等长运动时心排量与心率增加,

周围阻力下降或不变，收缩压上升，舒张压不变。心脏以容量负荷为主，

心血管反应与参与运动肌肉的多少与运动的强度成比例。

运动试验常采用动态运动，如活动平板和踏车运动试验。它较全面反

映心脏作功与摄氧能力，符合生理性运动特点。然而许多运动是上述两种

运动不同程度的组合，可以分级。运动前由于获知将进行运动试验，交感

神经兴奋导致心室率加速，肺泡通气量增加，外周血管收缩，静脉回流增

加，心输出量增加。血液动力学反应取决于参加肌肉的多少与程度。立位

运动早期，据Frank-Starling定律，通过增加每搏输出量增加心输出量,

后期主要靠增加心率增加心输出量。运动中交感神经兴奋，迷走神经受抑

制，结果除运动肌肉与心、脑血管外，其余血管处于收缩状态。支配动脉、

静脉血管的交感神经节后神经末梢释放去甲肾上腺素增加。运动高峰时肾

上腺素增加，增加心肌收缩力。骨骼肌血流增加，耗氧量增加3倍。总外

周阻力下降，收缩压、平均动脉压、脉压增加，舒张压不变或增减lOmmHg

左右。肺血管床可容纳心输出量增加6倍时的血量而肺毛细血管楔压仅轻

度增加。老年人由于3受体敏感性降低，其最大心率与心输出量减小。

最大心率可由公式：220-年龄计算，标准差为10-20次/min。运动结束后

数分钟血液动力学恢复至运动前。迷走神经激活是其主要机制。在训练有

素的运动员这一过程加快，慢性心衰患者这一过程减慢。运动中收缩压上

升不足20-30mmHg,可能的原因为主动脉流出道梗阻、左室收缩功能不全、

心肌缺血和外周阻力降低。在运动中出现低血压多反映有严重心脏病，心

瓣膜病或心肌病也可表现为收缩压减低。因此收缩压低于运动前应引起高

度重视。运动结束后收缩压常降低，休息6分钟左右恢复。收缩压可能在

运动后数小时内处于低于运动前的收缩压水平。某些冠心病患者恢复收缩

压可较运动中峰值血压还高。

2.1代谢当量(MetabolicEquivalent,MET)

由于运动量大小与氧耗量呈平行关系，故氧耗量可作为运动量的计量

单位。平卧休息时，每分钟每公斤体重耗氧的毫升数在不同个体平均约为

3.5ml/min/kg,称为1个代谢当量(1MET=3.5ml02/kg-min),常将其作

为运动量的计量单位。3-4METS相当于打高尔夫球的活动量，5-7METS相

当于打乒乓球时的运动量，>9METs相当于较重的体力活动量，极量运动代

谢当量低与具临床意义见表1。

表L极量运动代谢当量值与其临床意义

—代谢当量(METS)----------------------临床意义--------

1休息

2步行(3220m/h)

4步行(3218.6m/h)

<5预后差；急性心肌梗塞时的运动耐量；

日常活动的峰运动耐量

10药物治疗效果好，预后与CABG术相同

13无论运动试验结果如何，预后均好

18优秀运动员的运动耐量

20世界级运动员的运动耐量

2.2极量和亚极量负荷试验

因为在运动中心率和氧耗量的变化呈直线关系，所以临床常以心率作

为运动量大小的一个指标。运动心率受年龄、性别、运动习惯的影响。最

大心率随年岁的增长而下降。女性心率较男性为低，运动员的最大心率稍

低。动负荷量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负荷试验。例如，

55岁的受检者最大心率为：220-55=165次/分钟，亚极量负荷试验的心率

应为：165X85%=140次/分钟。

2.3症状限制性运动试验

以患者出现心绞痛、全身乏力、气短、运动肌肉疲乏或心电图ST压

低＞0.3mV,或血压下降＞10mmHg,PVC＞连续3个而终止运动。

3、心电图运动试验方法

二级梯运动试验是最早运用于临床的负荷试验，又称Master试验。

该方法虽简单、易行、经济、安全，但由于负荷量小，敏感性差，假阴性

率较高，这一方法已基本淘汰。目前采用踏车运动试验和平板运动试验两

种方法。

3.1踏车运动试验(bicycleergonmetertest)让患者在装有功率计

的踏车上作踏车运动，以速度和阻力调节负荷大小，负荷量分级依次递增。

负荷量以kg•m/min计算，每级运动3分钟。男性由300kg・m/min开始,

每级递增300kg•m/min；女性由200kg•m/min开始，每级递增

200kg•m/mino直至心率达到受检者的预期心率。运动前、运动中与运动

后多次进行心电图记录，逐次分析作出判断。让受试者在特制的自行车功

量计上以等量递增负荷进行踏车。从1级至8级，每级运动2-3min。运动

量以kg・m/min为单位(或以瓦为单位)，起始负荷量为25-30心每级增加

25WO40岁以下可从50W开始，每级增加50%踏车的速率保持在每分钟

35~100r,最理想的速率为60r。也可采用另一种方式：起始3min无负荷,

之后每分钟增加5-30W,如患者不能保持车速40r则终止试验。运动试验

中连续心电图监护；每3min记录一次心电图，测血压，并逐次增加功量,

直到达到预期规定的运动终点。踏车运动氧耗量受体重影响，同级运动氧

耗量随体重的减少而减少。活动平板运动试验的氧耗量与体重无关。踏车

运动试验较便宜，占地面积小，噪声小，上身活动少，便于测量血压与记

录平稳、干扰少的ECG。

3.2平板运动试验(treadmilltest)这是目前应用最广泛的运动负

荷试验方法。让受检者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与坡度以调节负荷量，直到心率达到受检者

的预期心率，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8〜12min,

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受检者

不同的具体情况而定。让受试者在带有能自动调节坡度与转速的活动平板

仪上行走，按预先设计的运动方案，规定在一定的时间提高一定的坡度与

速度。活动平板运动方案有多种，应据患者体力与测试目的而定。健康个

体多采用标准Bruce方案。老年人和冠心病患者可采用改良Bruce方案。

满意的运动方案应能维持6T2min运动时间，方案应个体化。运动耐力以

METs评价而非运动时间。运动试验时，连续心电图监护，以每3min间隔

增加一级功量。记录一次心电图，测血压直到达到预期规定的运动终点。

活动平板在分级运动测验中是较好的运动形式，具达到最大耗氧能力比踏

车运动时为大，且易达到预计最大心率，因而更符合生理性运动。

运动中通过监视器对心率、心律与ST-T改变进行监测，并按预定的

方案每3min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1〜2min再终止运动。运动终止后，每2min记录1次

心电图，一般至少观察6min。如果6min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。下图为运动试验的电极放置部位。经典的

Bruce运动方案和Bruce修订方案见表1和表2。对年龄较大者亦选用Bruce

修订方案。

表2：Bruce方案

级速度英哩/小坡度％时间（分）METs单位总时间（分）

时

11.710343

22.51236-76

33.41438-99

44.216315-1612

55.01832115

65.520318

76.0223—21

注：METs：代谢当量，用来表达工作负荷。

表3.改良的Bruce方案

级时间(分)速度英哩/小坡度％

时

132.70

232.75

332.710

434.012

535.514

636.816

738.018

838.920

939.722

4、运动终点:

尽管运动试验常常在患者达到预期目标心率时终止，但还有许多其他

需要终止运动试验的指征。2002年美国心脏病学会/美国心脏协会

(AmericanCollegeofCardiology/AmericanHeartAssociation,

ACC/AHA)指南推荐的终止运动试验的指征如下：

4.1运动终止绝对指征

试验中运动负荷增加，但收缩压较基础11L压水平下降超过lOmmHg,并

伴随其它心肌缺血的征象

（1）中、重度心绞痛

（2）增多的神经系统症状（例如共济失调、眩晕、近似晕厥状态）

（3）低灌注表现（紫组或苍白）

（4）由于技术上的困难无法监测心电图或收缩压

（5）受试者要求终止

（6）持续性室性心动过速

（7）在无诊断意义Q波的导联上出现ST段抬高（21.0mm）（非匕或avR）

4.2运动终止相对指征

（1）试验中运动负荷增加，收缩压比原基础血压下降eiOmmHg,不伴有

其它心肌缺血的征象

（2）ST段或QRS波改变，例如ST段过度压低（水平型或下垂型ST段压

低>2mm）或显著的阻轴偏移

（3）除持续性室性心动过速之外的心律失常，包括多源性室性期前收缩,

室性早搏三联律，室上性心动过速，心脏阻潜或心动过缓

（4）劳累、气促、哮喘、下肢痉挛、跛行

（5）束支传导阻滞或心室内传导阻滞与室速无法鉴别

（6）胸痛增加

（7）高血压反应（SBP>250mmHg和/或DBP>U5mmHg）

5、运动试验并发症

运动试验相对安全，其危险性主要取决于受试者的临床特点。在非选

择人群中进行运动试验，事件发生率＜0.01%,死亡率＜0.05%。急性缺血后

即刻运动试验的危险增加。对151,941例急性心肌梗塞后4周内运动试

验的调查结果显示，死亡率为0.03%。心肌梗塞后早期进行症状限制运动

试验，其致命性并发症的发生率仅为0.03淑1286例心功能代偿的心衰患

者采用踏车运动试验未发现有重要合并症，运动试验相对安全。Yong等人

对263例有危协生命的室性心律失常患者进行1377次，发现发生持续室

速需电转复、心肺复苏、抗心律失常药物夏律者占2.2%。在无症状或低

危人群进行运动试验并发症极低。

运动试验主要并发症包括（1）心脏并发症：①缓慢性心律失常；②

猝死（室速/或室颤）；③心肌梗死充血性心衰；④低血压休克；（2）非心

性并发症：骨骼肌损伤；（3）其他：严重乏力、头晕、晕厥等。

6、运动试验假阳性和假阴性

在评价运动试验结果时，应特别注意不能将心电图运动试验阳性与冠

心病的诊断混为一谈，在流行病学调查中或一贯无胸痛症状而仅仅心电图

运动试验阳性者，其意义仅等同于冠心病的一个易患因子，不能作为诊断

冠心病的依据。心电图运动试验假阳性者为数不少，尤其见于女性。另一

方面运动心电图阴性者不能肯定排除冠心病，应结合临床其他资料进行综

合判断。

6.1洋地黄类药物

运动试验时可引起ST段异常改变。试验前至少应停药3〜4个半衰期,

以避免其对心脏复极的作用。尽管洋地黄对休息时心电图影响不明显，但

它能引起ST段压低与加重运动诱发的缺血性ST段改变。洋地黄治疗的患

者运动时若无ST段偏移，则运动试验结果为阴性。在健康人试验中应用

地高辛可使25%〜40%出现运动试验ST段压低，且年龄越大出现ST段降低

者越多，停药2周后作用方可消失。

6.2静息时已有ST段压低

无论是否是冠状动脉缺血性心脏病患者，静息时S