聯絡人：簡國龍 通訊處：100台北市徐州路十七號 台灣大學公共衛生學院預防醫學研究所
慢性心臟衰竭病人接受運動訓練的臨床效益與安全性
胡國琦1 莊曜嘉1 簡國龍2,3
1台北馬偕紀念醫院
復健科
2台灣大學公共衛生學院
預防醫學研究所
3國立台灣大學醫學院附設醫院
內科部
前言
慢性心臟衰竭是一種嚴重而且預後不佳的 疾病，由於人口老化、肥胖和糖尿病的人口增 加 ， 另 外 由 於 醫 療 科 技 的 進 步 ， 使 得 心 肌 梗 塞、心肌炎、和高血壓的病人有更長的存活時 間，這些病人由於心臟功能都有相當的損傷，
往往最後都會成為慢性心臟衰竭的病人，這些 因素使得慢性心臟衰竭疾病的盛行率和發生率 穩定地增加，也增加了醫療資源的使用和花費1。
最近針對慢性心臟衰竭疾病的病人，發展 很多的醫療技術和新藥，雖然可以改善心臟衰
竭病人的存活率，但是還是有很多的慢性心臟 衰竭的病人受到活動耐力不佳、容易疲倦、呼 吸困難等症狀所困擾受苦。病患為了減輕症狀 所帶來的不適，常常臥床休息，減少日常活動 及社交生活，因而導致病患的自信心逐漸減退，
造成身、心等多方面的問題，同時影響生活品 質2。
對於病患症狀及生活品質之改善，為慢性 心臟衰竭疾病另一重要的治療目標，非藥物性 治療之發展，例如運動訓練治療，可以幫助病 人改善上述問題，所以有愈來愈多針對運動訓
摘 要
最近幾年，慢性心臟衰竭疾病的盛行率和發生率穩定地增加，由於這類病患需要使用 龐大的醫療資源，和疾病本身對病患的生活品質的影響，所以對於這類病患的治療應該要全 面性的考量。雖然醫療技術和新藥的研發，可以減少心臟衰竭病人的死亡率，但是還是有很 多的病人飽受運動耐力不夠與生活品質不佳之苦。運動訓練對於慢性心臟衰竭病人有很多機 轉可以改善臨床結果，本文針對最近的文獻中關於慢性心臟衰竭病人接受運動訓練的臨床效 益、接受運動訓練的安全性議題，以及接受運動訓練參與率和完成率的議題做一回顧。
關鍵詞：慢性心臟衰竭 (Chronic heart failure) 運動訓練 (Exercise training)
生活品質 (Quality of life)
致死率和罹病率 (Mortality and morbidity) 運動能力 (Exercise capacity)
練對慢性心臟衰竭的病人治療效果的研究。
運動訓練改善慢性心臟衰竭病人症 狀可能的機轉
一、血管效果
運動訓練可以改善血管內皮細胞的功能，
運動訓練會促進血管內皮細胞合成和釋放一氧 化氮 (nitric oxide)，使血管擴張3。血管的內皮細 胞功能不佳容易造成血管收縮、血管發炎、動 脈硬化及血栓的形成。對於慢性心臟衰竭的病 人，血管內皮細胞功能不佳是預後不良因子4。 另外，運動訓練也會增加微血管密度、促進微 小血管新生、降低末稍血管阻力，這些都可以 改善局部循環。
二、代謝效果
運動訓練可以增加肌肉纖維的數量、增加 肌肉細胞中的粒腺體密度和氧化 的數量和活 性，運動訓練也會使得肌肉組成從無氧代謝為 主的第二型肌纖維轉變成有氧代謝為主的第一 型肌纖維5，這些變化都會使得肌肉在運動時減 少乳酸的產生，也會增加肌肉在運動中利用氧 氣的效率，增強運動耐力。
三、神經內分泌的效果
慢性心臟衰竭的病人，控制心臟的迷走神 經活性會降低，血液中的兒茶酚胺(catechola- mine)的濃度會增加，這二者都會影響慢性心 臟衰竭病人的存活率。運動訓練可以降低休息 或是運動時兒茶酚胺的濃度，運 動 訓 練 也 可 以降低血液中B型鈉利尿胜(B-type natriuretic peptide, BNP)、血管收縮素(vasopressin)、醛固 酮 (aldosterone)、心鈉素(artrial natriuretic peptide) 等濃度6，這些都代表運動訓練可以降低 交感神經(sympathetic nerve)活性；運動訓練也 會增加心跳率變異性(heart rate variability)、運動 後心跳回復率(heart rate recovery)的改善7，這些 都可以視為運動訓練可以增加迷走神經活性、，
改善心臟血管反射功能、避免產生心律不整及 猝死的指標。
四、抗發炎效果
對於心臟衰竭的病人，持續的發炎狀態會 使得骨骼肌代謝能力降低，發炎性的細胞激素
(cytokines)也會使慢性心臟衰竭的症狀惡化。運 動訓練可以降低白介素(interleukin-6)、腫瘤壞死 因子(tumor necrosis factor)等細胞激素，降低發 炎狀態8。
心臟衰竭的運動訓練計劃
根據美國心臟醫學會(American Heart As- sociation)和歐洲心臟學會(European Society of Cardiology)發表的最新治療心臟衰竭病人指引9,10： 對於所有病情穩定的慢性心臟衰竭病人，都應 該接受運動訓練治療。運動訓練計劃的組成包 含了訓練強度、時間、頻率、及運動型態種類，
訂定的運動訓練計劃應該依照病人疾病嚴重程 度、心肺功能和身體狀況及目標而有所差異。
美國心肺復健協會(American Association of Car- diovascular and Pulmonary Rehabilitation) 和歐洲 心臟學會對於心臟衰竭病人的運動訓練計劃建
議11,12：運動訓練的強度應該介於病人最大攝氧
量(maximal oxygen consumption)的40-70%，病 人的最大攝氧量要由極限症狀之漸進式運動測 試(symptom-limited graded exercise)配合收集受 測者呼吸的氣體分析直接測量；運動頻率為一 星期3-5天；單次訓練時間為20-40分鐘；因為考 慮到運動強度較容易控制，運動型態建議採用 跑步機行走、或固定式的腳踏車等有氧運動較 佳，慢跑或是室外腳踏車等運動，因為運動強 度容易受到室外環境如溫度、坡度等影響，較 不建議心臟衰竭病人選擇做為主要運動型態。
另外如游泳或潛水等運動，因為水壓會增加左 心室的血流量和肺動脈的壓力，所以對於慢性 心臟衰竭的病人，建議避免以游泳為主要運動 型態。病情穩定的病人也可以配合接受肌力訓 練，可改善容易疲勞和氣喘等症狀；每次運動 訓練前的暖身和訓練後的緩和時間要延長，剛 開始接受訓練時，訓練強度要輕、訓練時間要 短，等病人適應後再慢慢增加運動強度及延長 運動時間。
由於心臟衰竭病人服用的藥物(β-blockers, ACE inhibitors, digoxin等)可能會影響病人在運 動時心電圖、心跳、和血壓等反應，所以治療 師監測病患運動時必需配合病患的自覺狀況來
評 估 。 如 果 在 訓 練 期 間 有 發 生 不 明 原 因 的 水 腫、體重增加，或運動時疲勞和氣喘的程度異 於平常，要考慮心臟衰竭的病情惡化。
運動訓練計劃可以在醫院接受治療師指導 和監測運動時的心跳、和血壓等反應，也可以 由醫師訂定運動訓練計劃後，病人在家自行訓 練，雖然沒有研究證明居家的運動訓練較不安 全，但是對於心臟衰竭的病人還是建議先接受 醫院監測、評估的運動訓練，直到病人熟悉監 測運動強度的方法和了解如何預防運動引起之 傷害之後再轉為居家運動訓練較適當。
運動訓練對運動能力的效果
臨床研究評估運動能力最常用的指標就是 最大攝氧量，運動訓練可以增加最大攝氧量的 機轉可能為增加局部肌肉內的氧化 密度、粒 腺體的數目及功能、並且增加局部肌肉的血流 量，另外運動訓練也可以增加心輸出量，這些 因素都會使最大攝氧量增加。
大部分的臨床研究都顯示對心臟衰竭的病 人接受運動訓練後最大攝氧量都可以顯著增加，
美國心臟學院暨美國心臟協會專家收集並分析 15個針對收縮性心臟衰竭的病人接受運動訓練 的研究，雖然這些研究的運動訓練計畫中的訓 練強度、頻率、時間差異很大，但各研究中接 受運動訓練組的病人最大攝氧量都明顯增加，
增加的幅度為12%-31%，而且在接受運動訓練 的前三週增加的速度最快13。Rees等發表的整合 分析研究，收集29個隨機對照研究，其中24個 研究以最大攝氧量為運動耐力評估指標，結果 發現心臟衰竭的病人接受運動訓練後最大攝氧 量比對照組多增加2.16 ml/Kg/min(信賴區間：
1.49-2.82)，並且訓練強度較強、訓練時間較長 的研究，最大攝氧量增加的幅度較大14。後續幾 個整合分析研究也發現類似結果15,16。
另一個用來評估運動能力的指標為六分鐘 最大行走距離測試(6-minute walk test)，這種測 試的優點為方便、簡單施測、而且較能代表執 行日常生活活動的功能。Rees等發表的整合分 析研究中，有8個研究以六分鐘最大行走距離為 評估指標，發現運動訓練組在六分鐘最大行走
距離測試的結果多增加了40.9公尺 (信賴區間：
17.1-64.7)14。最近發表的統合分析研究發現心臟 衰竭的病人接受運動訓練後比對照組六分鐘行 走距離測試的結果多增加46.2公尺15，這增加的 距離被認為具有臨床意義17。
運動訓練對生活品質的效果
治療的目的不只是延長生命而已，更重要 的是去除症狀及改善功能，提昇生活品質，因 此生活品質已成為治療成效的一個指標。測量 生活品質的工具很多，探討運動訓練對心臟衰 竭病人的生活品質效果研究大多採用明尼蘇達 心臟衰竭生活品質問卷(Minnesota Living With Heart Failure Questionnaire)為評估工具，它是屬 於心臟衰竭疾病特定的生活品質問卷，被認為 較一般性的生活品質問卷更能偵測出心臟衰竭 病人生活品質的改變18。雖然有少數研究發現運 動訓練對心臟衰竭病人的生活品質並無正面提
昇的效果19,20；但是大多數的隨機對照研究還是
發現心臟衰竭的病人接受運動訓練後對生活品 質有明顯提昇的效果。一個統合分析研究將運 動訓練對心臟衰竭病人的生活品質並且使用明 尼蘇達心臟衰竭生活品質問卷為評估工具的隨 機對照研究做分析，發現病人接受運動訓練後，
明尼蘇達心臟衰竭生活品質問卷分數平均下降 9.7分 (28% 的改善程度)15，這種程度被認為具有 臨床意義13，有趣的是在分析的9個隨機對照研 究中，只有1個研究發現運動訓練後生活品質改 善程度和運動耐力改善程度有明顯相關性，這 個結果顯示心臟衰竭的病人接受運動訓練後生 活品質的提昇並不是完全由運動能力或是生理 功能的改變而決定15。
運動訓練對致死率和罹病率的影響
運動訓練對心臟衰竭的病人可以提升最大 攝氧量。對於心臟衰竭的病人，最大攝氧量愈 高，預後愈好、死亡率愈低。另外運動訓練可 以降低交感神經的活性、增加迷走神經活性，
這對心臟衰竭的病人也可能可以提高存活率、
和減少住院率。運動訓練可以改善血管內皮細 胞的功能、改善冠狀動脈的血流量、減少心肌
缺氧的機會，這樣對心臟衰竭的病人可能也可 以降低死亡率和住院率。
雖然運動訓練對心臟衰竭的病人有很多機 轉似乎可以改善病人的存活率，但是針對運動 訓練是否能改善心臟衰竭病人死亡率和住院率 的研究大多為小型且追蹤時間不夠長的臨床研 究。Smart等人將運動訓練對心臟衰竭的病人致 死率相關研究做系統性回顧及統合分析，一共 收集了17 個隨機對照研究共871位病人，發現接 受運動訓練的病人和對照組的病人，兩組之間 致死率和罹病率並無顯著差異 (風險比是0.71；
信賴區間：0.37-1.02)16。在ExTraMATCH團隊所 發表的統合分析研究，結果卻發現接受運動訓 練的病人比對照組降低35%的死亡率 (風險比是 0.65；信賴區間：0.46-0.92)21。兩篇分析主要差 別在於後者使用每個研究內個別病患的資料來 整合分析，另外後者將 Belardinelli 等人所做的 研究的追蹤資料納入分析，此研究收集99位心 臟衰竭的病人被隨機分到運動訓練組和對照組 後平均追蹤了40個月， 在運動訓練組有9位病人 死亡，在對照組卻有20位病人死亡22。不過因為 統合分析研究有其先天的限制，例如：各研究 選擇試驗對象標準不一致、無法取得研究原始 資料、研究結果分析的標準差異等，所以還是 需要大型的隨機臨床研究來驗證此假說23,24。
最 近 一 個 大 型 跨 國 的 臨 床 隨 機 分 派 研 究 Heart Failure: A Controlled Trial Investigating Outcomes of Exercise Training (簡稱HF-ACTION) 剛完成，共收納2331位心臟衰竭的病人被隨機 分派到運動訓練組和對照組，運動訓練組接受 為期三個月，每星期三次，在醫院監測指導的 運動訓練後再轉為居家自主運動訓練，運動訓 練組和對照組的病人都接受一般的藥物治療，
病人平均被追蹤三十個月後發現在運動訓練組 共有759位病人(65%)死亡或住院，在對照組共 有796位病人(68%)死亡或住院，接受運動訓練 的 病 人 比 對 照 組 的 病 人 全 因 死 亡 率 或 住 院 率 (allcause mortality or hospitalization)降低了 7%
(P=0.13)，經過調整了基線運動能力、左心室射 出率、貝克憂鬱量表分數基礎值的差異，運動 訓 練 組 的 病 人 全 因 死 亡 率 或 住 院 率 降 低 了
11%(P=0.03) 。作者因此推斷心臟衰竭的病人接 受運動訓練至少有部分降低重大心血管事件和 死亡的效果25。另外作者將研究結果再做次族群 分析(subgroup analysis) 發現在男、女性別間、
年齡大於70歲和小於70歲間、各種族間、紐約 心臟協會分級第二級和第三級與第四級間、左 心室射出率(ejection fraction) 大於25%和小於 25%間，效果都呈一致性，也就是說運動訓練對 各種臨床特性的慢性心臟衰竭病人可能都有一 定程度的好處。
運動訓練對心臟衰竭病人安全性的 問題
雖然運動訓練對健康有很多好處，但是對 於心臟衰竭這類運動高風險的病人，運動訓練 還是有安全性的考量。年齡、有無心臟疾病、
和運動強度是決定運動是否安全的重要因素26， 40歲以上有心臟疾病的人從事激烈的運動有較 高的風險發生運動猝死事件，而心臟衰竭的病 人大多為老年人，所以產生運動後猝死及急性 心肌梗塞的機會也比一般心臟病人為高，因此 對心臟衰竭病人，運動訓練的安全性是一個重 要議題27。Smart等人發表的系統性回顧和統合 分析研究發現：心臟衰竭的病人接受超過60,000 人-時的訓練，沒有發生運動相關的死亡事件16。 另外HF-ACTION研究也發現對於病情穩定而功 能為紐約心臟協會分級第二級到第四級的病人 接受運動訓練，在運動中或運動後三小時內因 身體不適而住院者，運動訓練組有37位病人 (3.2%)，而在對照組的病人雖然沒有接受正式的 運動訓練，也有22位病人(1.9%)在自行運動時或 運動後三小時內發生不適而住院，兩組皆有5位 病人在運動時或運動後三小時內死亡，因此作 者認為對於已經接受六個星期以上的適當治療，
心臟衰竭病人接受運動訓練是可以忍受且相對 安全的25。
對於心臟衰竭病人接受運動訓練還要考慮 是否會使得心臟功能進一步惡化，主要是因為 Jugdutt等人針對前壁Q波心肌梗塞後的病人接受 12星期的運動訓練，對照組則選取同一時間也 發生前壁Q波心肌梗塞後的病人，發現接受運動
訓練的病人比對照組有明顯的左心室收縮不協 調和左心室射出率進一步的惡化28。因為此研究 並非隨機分派對照，所以結果可能會被干擾因 子(confounding factors)所影響，之後針對同類型 的病人接受運動訓練的隨機分派對照研究並沒 有發現類似結果29,30。而Haykowsky 等人發表的 統合分析研究顯示運動訓練可以增加左心室射 出率2.59%(信賴區間：1.44-3.74)；左心室舒張 末期容積(end-diastolic volume) 減少11.49 mL(信 賴區間：3.02-19.95)與收縮末期容積(end-systolic volume)減少12.87 mL(信賴區間：7.93-17.8)31。 所以對於病情穩定的心臟衰竭病人接受有適當 監測及適當強度的運動訓練是相對安全的，並 且不會使心臟功能進一步惡化。
大部分針對心臟衰竭病人接受運動訓練的 研究都是針對病情穩定的慢性收縮性心臟衰竭 病人、功能為紐約心臟協會分級第二級和第三 級的病人為主。而HF-ACTION研究證明對於功 能為紐約心臟協會分級第四級的病人只要是病 情穩定也可以安全的接受運動訓練。目前也沒 有研究證明左心室射出率低到何種程度就不適 合接受運動訓練，但是有研究發現即使左心室 射出率低到 9%的心臟衰竭病人接受運動訓練仍 為安全而有效的治療11。美國心臟醫學會建議對 於所有穩定的門診慢性心臟衰竭病人除了接受 適當的藥物治療外，都應該要考慮接受運動訓 練。
運動訓練計畫的參與率 (attendance) 和完成率 (adherence)
雖然臨床證據顯示運動訓練計畫對於慢性 心臟衰竭病人是安全而有效的治療方法，但是 心臟衰竭病人接受運動訓練治療的比例仍然很 低。根據調查，歐美各國符合接受心臟復健和 運動訓練治療的所有心臟疾病病人，真正接受 治療率大約為30%32-34，而慢性心臟衰竭的病人 由於活動無耐力、容易疲倦等疾病症狀，可能 使得參與運動訓練治療的比例更低。另外，要 讓運動訓練達到最大的效果，病人遵照運動處 方的完成率是重要的因素，根據Evangelista等人 的調查35：61%的慢性心臟衰竭的病人認為遵照
和完成運動訓練計畫比定期服藥、戒煙、和遵 照飲食建議困難；另外一個研究發現在501個心 臟衰竭的病人，有80%的病人認為運動對健康有 正面的效果，但是只有39%的病人願意從事規律 的運動36。未來可能需要更多的研究去發現影響 運動訓練計畫的參與率和完成率的相關因素，
並研究何種策略可以提昇運動訓練計畫的參與 率和完成率。
結論
運動訓練是心臟衰竭中非藥物治療方法之 一，許多的臨床研究已經證明運動訓練對心臟衰 竭的病人可以增加運動耐力、改善生活品質，而 HF-ACTION研究也證明運動訓練可能有部分降低 心臟衰竭病人的死亡和再住院率效果，同時目前 的臨床研究也證明對於病情穩定的慢性心臟衰竭 病人，運動訓練是安全且有效的治療方法。但何 者是最適當的運動訓練強度、頻率、及期間？訓 練和效果之間的劑量-反應關係為何？臨床上那些 特性的病人接受訓練後效果較差？這些問題都有 待未來更多相關研究來回答。
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