心肺運(yùn)動試驗(yàn)介紹課件

心、肺功能檢查的新進(jìn)展—

心肺運(yùn)動試驗(yàn)簡介

自從1986年Weber等在論著Cardiopulmonaryexercisetesting中總結(jié)了他們應(yīng)用CPET(Cardiopulmonaryexercisetesting)十年的經(jīng)驗(yàn)，1987年Wasserman等在論著Principlesofexercisetestingandinterpretation中明確提出要消除心臟運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)和肺臟運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)分家的概念以來，心肺運(yùn)動功能負(fù)荷試驗(yàn)—這一把運(yùn)動心功能和運(yùn)動肺功能融為一體的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)內(nèi)容就在國際上被廣泛接受和推行。心肺功能運(yùn)動負(fù)荷試驗(yàn)簡稱心肺運(yùn)動試驗(yàn)（cardiopulmonaryexercisetestCPET）是用運(yùn)動呼吸代謝的方法確定受試者從事體力活動的能力。人體在運(yùn)動時，雖然新陳代謝是在肌肉中進(jìn)行的，但其氣體（O2、CO2）的運(yùn)輸是通過心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)來完成。如果能夠在負(fù)荷連續(xù)遞增的運(yùn)動全過程中準(zhǔn)確的、不間斷的連續(xù)監(jiān)測和分析受試者的通氣量和呼出氣中的O2和CO2，再配以連續(xù)的血氧飽和度（SaO2）監(jiān)測、完全計算機(jī)化的12導(dǎo)聯(lián)運(yùn)動心電圖監(jiān)測和血壓、血乳酸、血?dú)獾缺O(jiān)測，就能在不同做功水平準(zhǔn)確的診斷出受試者的心、肺功能狀況，又憑借分析受試者在運(yùn)動各程段的反應(yīng)和氣體交換，即可推導(dǎo)出相應(yīng)的疾病。

心肺運(yùn)動試驗(yàn)就是具備這種功能的一種獨(dú)特的檢查方式和診斷工具。之所以其獨(dú)特，是由于國內(nèi)外的學(xué)者普遍認(rèn)為——那就是這些診斷不能用其它較容易的診斷方式來完成，但是能夠從心肺運(yùn)動試驗(yàn)所出現(xiàn)的氣體交換反應(yīng)中推導(dǎo)出來。（Thatis,thesediagnosescannotbemadeveryeasilywithotherdiagnosticmodalities,butcanbeinferredfromthegasexchangeresponsestoexercise）現(xiàn)以我院2003年引進(jìn)的德國耶格公司OxyconDelta心肺運(yùn)動功能測試系統(tǒng)為例簡要介紹心肺運(yùn)動試驗(yàn)原理及臨床應(yīng)用。儀器組成：由相互緊密聯(lián)系的三大部分組成：1）運(yùn)動系統(tǒng)（踏車或平板）2）生理信號監(jiān)測輸入系統(tǒng)（十二導(dǎo)心電、血壓、呼吸氣體（面罩式）、經(jīng)皮血氧飽和度）3）實(shí)時連續(xù)一口氣接一口氣（breathbybreath）的自動分析及顯示系統(tǒng)（氣體代謝分析、心電分析、運(yùn)動功率與心率及氣體代謝關(guān)系分析）。運(yùn)動試驗(yàn)方法及運(yùn)動方案常用的運(yùn)動方式有功率任意可調(diào)的電動踏車和活動平板。由于踏車較之平板具有：①可直接控制和準(zhǔn)確測定在任意時間的運(yùn)動功率、②運(yùn)動中心電圖干擾小、③運(yùn)動中血壓測定方便干擾小、④在需要時能容易采集運(yùn)動各程段血標(biāo)本、⑤運(yùn)動方式為主動運(yùn)動、安全、各年齡段和性別的患者無緊張和運(yùn)動恐懼感、⑥價格較低等許多優(yōu)點(diǎn)，所以心肺運(yùn)動試驗(yàn)普遍采用踏車的運(yùn)動方式。運(yùn)動試驗(yàn)方案：目前均采用癥狀自限性的方法，患者準(zhǔn)備就緒并測量靜息階段各項(xiàng)指標(biāo)后，首先以35~45轉(zhuǎn)/分零負(fù)荷蹬車熱身運(yùn)動三分鐘，接著恒以此轉(zhuǎn)速以負(fù)荷功率近似線性遞增（2瓦/7秒）方式運(yùn)動，至完成預(yù)計運(yùn)動指標(biāo)（預(yù)計心率和預(yù)計運(yùn)動負(fù)荷）或患者不能保持至少35轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速時，卸載負(fù)荷繼續(xù)運(yùn)動2分鐘后停止運(yùn)動。運(yùn)動試驗(yàn)全程監(jiān)測并記錄十二導(dǎo)聯(lián)心電圖、血壓、血氧飽和度（SpO2）、攝氧量（VO2）、公斤攝氧量（VO2/kg）、每分鐘通氣量（VE）、氧脈搏（O2pulse=VO2/HR）、無氧閾（AT）、呼吸困難指數(shù)（DI）、代謝當(dāng)量（MET）、心率儲備（RR）、呼吸儲備（Br）等。AT的測量采用V-slope法，以各階段最大耗氧量的百分?jǐn)?shù)表示，DI的測量以最大耗氧量（V’O2max）除以最大運(yùn)動負(fù)荷功率和最大通氣量（V’E）既DI=VO2/W/V’E表示。心肺運(yùn)動試驗(yàn)中常用的監(jiān)測項(xiàng)目、指標(biāo)及意義：通過心肺運(yùn)動試驗(yàn)可以監(jiān)測提供、推導(dǎo)出多達(dá)幾十項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目的指標(biāo)，這里僅介紹其最常用的項(xiàng)目和意義：最大攝氧量（VO2max）是指運(yùn)動中每分鐘能吸入體內(nèi)并被身體利用掉的最大的氧的數(shù)量。常用絕對值L/min和相對值ml/kg/min表示。健康人約為2~3L/min。當(dāng)在負(fù)荷逐漸遞增的運(yùn)動過程中的一定時刻，氧的攝入量（VO2）不再隨運(yùn)動負(fù)荷（功率）和心率的增加而增加，出現(xiàn)一個平臺，把這時的VO2叫做VO2max。它表示肌體氧利用的最大上限，同時它反映肌體的氣體運(yùn)輸系統(tǒng)（肺、心血管、血紅蛋白）以及肌肉細(xì)胞的有氧代謝是否正常。心、肺疾病及貧血等使氧利用和氧流障礙的疾病均可使VO2max下降。影響VO2max的生理因素有很多，如性別、年齡、是否經(jīng)常運(yùn)動鍛煉等。

正常值：大于預(yù)計值的84%無氧閾（anaerobicthreshold，AT）國外Fox對無氧閾的定義是：只有當(dāng)最大吸氧量的百分利用率達(dá)到一個臨界點(diǎn)時，身體中才開始聚集乳酸，這個臨界點(diǎn)稱之為無氧閾。也就是說無氧閾是指在負(fù)荷遞增的運(yùn)動過程中，肌體內(nèi)的供能方式由有氧代謝向無氧代謝過渡的臨界點(diǎn)，此點(diǎn)時體內(nèi)乳酸的形成率和從血液中的清除率達(dá)到動態(tài)的平衡。AT值表明體力活動和心肺系統(tǒng)能為肌肉提供足以維持有氧代謝攝氧量的最高水平。由于AT對氧流入組織敏感而一般不受患者是否努力的影響，所以它既可用于運(yùn)動受限的診斷和鑒別診斷，還可以用于治療前后的功能評價及鍛練效果與運(yùn)動耐力的評價。一般用在AT點(diǎn)時VO2占VO2max的百分?jǐn)?shù)表示AT值。正常人AT>40%VO2max。最大每分鐘通氣量（VEmax）是指伴隨著VCO2的上升而增加的VE，正常情況運(yùn)動期間的最大通氣量VEmax一般可以達(dá)到MVV的60~70%，VE的增加取決于肺的代償能力，因而VEmax是呼吸疾病運(yùn)動受限的關(guān)鍵指標(biāo)。氧通氣當(dāng)量（VE/VO2或EQO2），是指消耗一升攝氧量時所需要的通氣量。是確定無氧閾的最敏感的指標(biāo)。二氧化碳通氣當(dāng)量（VE/VCO2或EQCO2）是指排出一升二氧化碳時所需要的通氣量。是評估運(yùn)動試驗(yàn)結(jié)果的重要指標(biāo)。代謝當(dāng)量（MET）

是指在1分鐘做1kg的功時肌體所能提供的攝氧量。目前根據(jù)健康40歲70kg男子靜息VO2，計算出1MET相當(dāng)于3.5mlO2/min.kg。用MET為基本單位表示作功量，有助于制定運(yùn)動處方、評價運(yùn)動能力是否喪失以及可將不同運(yùn)動方案的極量與次極量運(yùn)動負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)化。由于在某些心血管疾病或肺病患者，VO2并不隨運(yùn)動功率的增加而增加，通過心肺運(yùn)動試驗(yàn)所測得的指標(biāo)，有助于解釋病人的運(yùn)動反應(yīng)。對有呼吸困難癥狀病人的診斷頗有幫助。

MET與對應(yīng)的運(yùn)動方式和運(yùn)動量MET

相對應(yīng)的運(yùn)動方式和量

3~5用掃耙掃落葉、作輕木工活、打高爾夫球、以4.8~6.8公里/小時的速度散步。5~7做外部木工活、網(wǎng)球輕打、輕負(fù)荷背包徒步旅行。>9重體力生產(chǎn)勞動、打手球、打軟式網(wǎng)球、以9.7公里/小時的速度跑步。有學(xué)者根據(jù)CPET中最大運(yùn)動負(fù)荷時所達(dá)到的MET，作為判斷心功能是否受損及其程度的指標(biāo)之一最大運(yùn)動負(fù)荷時MET與心功能狀況

MET心功能狀況

>7心功能正常

7心功能輕度受損5~6.9 心功能中度受損

3~4.5心功能重度受損氧脈搏(O2.pulse,VO2/HR)是評價心功能常用的指標(biāo)之一,是心臟疾病限制運(yùn)動的關(guān)鍵生理參數(shù)。氧脈搏不是直接測量的參數(shù)，是由VO2/HR計算出來的。由于運(yùn)動早期心臟主要是通過心搏量（SV）的增加使VO2增加，運(yùn)動后期主要靠心率（HR）的增加，來使VO2增加，當(dāng)心功能不全時，心搏量不能隨著運(yùn)動負(fù)荷的增加而增加，心臟只有通過HR的增加來滿足運(yùn)動著的肌體對氧的需求，HR增大，VO2/HR就減小，反應(yīng)了心臟的儲備功能降低。氧脈搏降低也可見于貧血、高碳氧血紅蛋白或嚴(yán)重的動脈低氧血癥等動脈血氧含量減少的病癥。

公斤攝氧量(VO2max/kg)是衡量不同的個體完成同樣功率負(fù)荷的運(yùn)動能力和綜合評價心肺功能的客觀指標(biāo)。具體評估參考標(biāo)準(zhǔn)見下表。根據(jù)公斤攝氧量評估運(yùn)動能力和心肺功能障礙標(biāo)準(zhǔn)

運(yùn)動級別

公斤攝氧量VO2/kg（ml/kg

運(yùn)動能力

備注

160--80

最高強(qiáng)度的競技比賽：如馬拉松、游泳、劃船等優(yōu)秀運(yùn)動員250--59高強(qiáng)度的娛樂比賽：如爬山、滑雪、踢足球等340—49中等強(qiáng)度的娛樂比賽：如舞蹈、滑冰等425—39低強(qiáng)度的娛樂比賽：如賽馬、高爾夫球等勝任日常工作520—24娛樂運(yùn)動：如走路（7km/h）、騎車（14km/h）等610—19休閑活動：如走路（5km/h）、作家務(wù)活動等76—9少量活動：如坐著或站著干點(diǎn)輕微小活等來自美國心臟和胸科協(xié)會對心肺功能障礙的評估標(biāo)準(zhǔn)（VO2max/kg）(ml/kg)116-20輕度心肺功能障礙可康復(fù)治療210-15中度心肺功能障礙勝任外科手術(shù)36—9重度心肺功能障礙能耐受手術(shù)，但并發(fā)癥較多發(fā)4<6嚴(yán)重心肺功能障礙手術(shù)禁忌癥呼吸儲備（Breathingreserve,BR）呼吸儲備為最大通氣量(MVV)與最大負(fù)荷運(yùn)動通氣量VE之差的絕對值,或以最大負(fù)荷運(yùn)動通氣量占MVV之百分?jǐn)?shù)表示。既:BR=MVV－最大負(fù)荷運(yùn)動VE=38±22L/min最大負(fù)荷運(yùn)動VE/MVV=72%±15正常情況下的BR男性在VO2=1.5L時,VE=35±5.4L/min;女性在VO2=1L時,VE=27±4.4L/min正常BR應(yīng)大于15L/min。BR降低是原發(fā)性肺疾病患者通氣限制的特點(diǎn);BR增高是心血管疾病患者運(yùn)動限制的特點(diǎn)。呼吸交換率（Respiratoryexchangerate,RER或R）是指肺內(nèi)每分鐘CO2排出量（VCO2）與每分鐘攝氧量（VO2）之比值，也是V-Sslop法確定AT點(diǎn)的依據(jù)。RER<1時，表示有氧運(yùn)動，RER>1時，表示無氧運(yùn)動。呼吸商(RespiratoryQuotient,RQ)是反映細(xì)胞水平的氣體交換率。肌體只有在恒定狀態(tài)下，RQ=RER其它呼吸參數(shù)：CPET中還用到其它一些呼吸參數(shù)，如潮氣量（Vt）、死腔/潮氣量（Vd/Vt）、潮氣量/吸氣肺總量（Vt/IC）、吸氣時間/呼吸時間（Ti/Ttot）、肺泡氣-動脈氧分壓差（P（A-a）O2）（需要采血）、動脈呼氣末二氧化碳分壓差（P（a-ET）CO2）（需要采血）、氧通氣當(dāng)（VE/VO2）、二氧化碳通氣當(dāng)量（VE/VCO2）、經(jīng)皮血氧飽和度（SpO2）等。、心肺運(yùn)動試驗(yàn)的臨床應(yīng)用由于CPET是以綜合的運(yùn)動—心肺—細(xì)胞氣體代謝藕聯(lián)為基礎(chǔ)的測試手段，又有豐富、科學(xué)的綜合評價方法和材料來源，因此被廣泛的應(yīng)用于心血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、不明原因的呼吸困難等許多方面的患者的評價，為這些患者的疾病和癥狀的診斷和鑒別診斷提供了可靠的依據(jù)。CPET的適應(yīng)癥：1.不能解釋的呼吸困難、胸悶氣短患者的評價。2.心血管疾病或疑似心血管疾病患者的評價。3.肺及呼吸系統(tǒng)疾病及疑是患者的評價。4.合并存在心、肺疾病患者的心、肺功能評價。5.藥物療效的評價。6.心肺手術(shù)或涉及心肺功能狀況的外科手術(shù)前風(fēng)險評價。7.有氧運(yùn)動能力的評價。8.制定心肺康復(fù)的運(yùn)動處方。9.功能障礙的評價。10.近些年來，國內(nèi)有許多學(xué)者和臨床工作者還利用CPET進(jìn)行體動感知式頻率適應(yīng)性心臟起搏器起搏頻率和肌體代謝的關(guān)系研究、研究慢性阻塞性肺疾病營養(yǎng)狀態(tài)對運(yùn)動心肺功能的影響、研究結(jié)締組織疾病患者的早期肺損害等，均取得肯定的結(jié)果。CPET的禁忌癥

CPET有較廣泛的安全適應(yīng)范圍，包括急性心肌梗塞3周后、慢性心力衰竭Ⅰ~Ⅱ度 、COPD、運(yùn)動性哮喘等，但也有禁忌癥，主要的禁忌癥有：急性心肌梗塞。不穩(wěn)定性心絞痛。嚴(yán)重心率失常。急性心包炎。心內(nèi)膜炎嚴(yán)重主動脈瓣狹窄。嚴(yán)重左心功能受損。急性肺動脈栓塞或肺梗塞。嚴(yán)重下肢脈管炎或肢體功能障礙。（二）、心肺運(yùn)動試驗(yàn)結(jié)果的評價和應(yīng)用CPET的主要特點(diǎn)是探討導(dǎo)致患者運(yùn)動受限的原因，定量的評價心肺功能。患者在試驗(yàn)中因某種原因?qū)е逻\(yùn)動受限—終止運(yùn)動，提示肺—心血管—血液—肌肉系統(tǒng)這個環(huán)節(jié)中的一個或幾個系統(tǒng)有病變，結(jié)合患者在運(yùn)動中產(chǎn)生的癥狀、病史，綜合的分析CPET的結(jié)果，不難看出患者所患何疾和心肺功能的真正狀況。在CPET過程中由于心血管疾病導(dǎo)致氧運(yùn)輸不足而造成的運(yùn)動受限，除了胸悶、胸痛的癥狀和心電圖異常外，主要表現(xiàn)為VO2max、O2/HRmax、AT、MET的降低以及較低的運(yùn)動負(fù)荷卻產(chǎn)生較高的心率；心功能不全者并有心率升高時可有SpO2下降。由于呼吸系統(tǒng)疾病慢性氣流受限（阻塞性肺疾病）或肺彈性異常（限制性肺疾?。?dǎo)致運(yùn)動受限者，除了隨著運(yùn)動負(fù)荷的增加氣短、呼吸困難加重的癥狀較為突出外，VO2max、O2/HRmax降低，AT較低或有時難以確定，其中阻塞性肺疾病由于靜息時VD增加因而在運(yùn)動中通氣需要增加，但通氣能力限制，表現(xiàn)出MVV及VEmax降低可是VEmax/MVV比率仍然>75%;限制性肺疾病則VEmax/MVV<75%,呼吸頻率增高（BF>50次/分），呼吸困難指數(shù)（DI）增高呼吸儲備降低（BR<28）。當(dāng)達(dá)到一定運(yùn)動量時，隨著運(yùn)動負(fù)荷的增加，SpO2顯著持續(xù)下降是間質(zhì)性肺疾病最具特征性的變化。與心血管疾病不同的是呼吸系統(tǒng)疾病在運(yùn)動受限時心率儲備（HRR）均較高。當(dāng)患者同時患有心血管疾病和呼吸系統(tǒng)疾病時，在CPET中表現(xiàn)出較多的觀察指標(biāo)的異常，且以較重疾病所導(dǎo)致的運(yùn)動受限的觀察指標(biāo)異常為主。植物神經(jīng)功能紊亂及過度肥胖者，在CPET過程中大多除了運(yùn)動耐力降低，心率上升較快外，心電圖、VO2max、O2/HRmax、MET均在正常范圍。心肺運(yùn)動試驗(yàn)是通過定量化的最大攝氧量等指標(biāo)來衡量心肺功能的。由于它不同于一般的心臟負(fù)荷試驗(yàn)和肺功能檢查，不受患者主觀努力與否的影響，因而對于鑒別產(chǎn)生呼吸困難的原因有特殊的價值，尤其是對同