心肺運動試驗評估心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病患者整體功能變化的臨床研究

孫興國，郭志勇，劉 方，葛萬剛，周 娜，周 萍，董文濤，滕志濤，孫杏云，畢艷梅，王小康，曲大鵬

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·論著·

心肺運動試驗評估心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病患者整體功能變化的臨床研究

孫興國，郭志勇，劉 方，葛萬剛，周 娜，周 萍，董文濤，滕志濤，孫杏云，畢艷梅，王小康，曲大鵬

100037北京市，國家心血管病中心 中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院 心血管疾病國家重點實驗室 國家心血管疾病臨床醫(yī)學研究中心，北京協(xié)和醫(yī)學院(孫興國，劉方，葛萬剛，周娜，周萍)；威海市立醫(yī)院心臟中心(郭志勇，董文濤，滕志濤，孫杏云，畢艷梅，王小康，曲大鵬)；昆明醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院心內(nèi)科(周娜)；寧夏醫(yī)科大學總醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科肺功能室(周萍)

【摘要】目的探討心肺運動試驗(CPET)對心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病患者整體功能變化的評估作用。方法選取2011—2014年度威海市立醫(yī)院進行心臟瓣膜置換術(shù)的心臟瓣膜疾病患者10例，分別在治療前后進行CPET檢查，按照美國加州大學洛杉磯分校醫(yī)學中心標準連續(xù)遞增功率方案完成癥狀限制性極限運動，通過對數(shù)據(jù)標準化分析計算其核心指標，從系統(tǒng)軟件導出靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)、極限狀態(tài)時的循環(huán)指標及呼吸指標。結(jié)果10例心臟瓣膜疾病患者心臟瓣膜置換術(shù)后，7例患者整體功能顯著改善，3例患者整體功能降低。心臟瓣膜置換術(shù)前后峰值攝氧量(L/min、ml·min-1·kg-1)、無氧閾(L/min、ml·min-1·kg-1、%pred)、峰值氧脈搏(ml/次)、峰值負荷功率(W)比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；術(shù)后峰值攝氧量(%pred)、峰值氧脈搏(%pred)、攝氧效率平臺(比值、%pred)、遞增功率運動時間(min)較術(shù)前升高，二氧化碳通氣當量斜率(slope、%pred)、二氧化碳通氣當量最低值(比值、%pred)較術(shù)前降低(P<0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后極限狀態(tài)時收縮壓較術(shù)前升高(P<0.05)；熱身狀態(tài)時氧脈搏較術(shù)前升高(P<0.05)；靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)時其他3個狀態(tài)攝氧通氣效率較術(shù)前升高(P<0.05)；無氧閾狀態(tài)、極限狀態(tài)時二氧化碳通氣當量較術(shù)前降低(P<0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)時分鐘通氣量較術(shù)前降低(P<0.05)；靜息狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)時潮氣量較術(shù)前降低(P<0.05)；極限狀態(tài)時呼吸頻率較術(shù)前升高(P<0.05)；靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)時呼吸交換比值、潮氣末氧分壓較術(shù)前降低(P<0.05)；4個狀態(tài)時潮氣末二氧化碳分壓較術(shù)前升高(P<0.05)。結(jié)論CPET是一項可以安全、無創(chuàng)、客觀、定量、可重復地評估心臟瓣膜置換術(shù)患者整體功能的臨床檢查方法。CPET檢查結(jié)果提示，心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病后大多數(shù)患者循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)匹配整體功能明顯改善，是心臟瓣膜疾病的有效治療方法。

【關(guān)鍵詞】心臟瓣膜疾??；心臟瓣膜假體植入；心肺運動試驗

孫興國，郭志勇，劉方，等.心肺運動試驗評估心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病患者整體功能變化的臨床研究[J].中國全科醫(yī)學，2016，19(17)：1938-1945.[www.chinagp.net]

Sun XG,Guo ZY,Liu F,et al.Clinical study of cardiopulmonary exercise testing in the evaluation of the changes of holistic function of patient with heart valve disease after heart valve replacement[J].Chinese General Practice，2016，19(17)：1938-1945.

目前在我國，風濕性心臟病仍然是心臟瓣膜疾病的主要病因，其中一部分患者，特別是來自邊遠地區(qū)的患者，就診時已出現(xiàn)心功能失代償，甚至發(fā)生心源性惡病質(zhì)，使得手術(shù)病死率較高[1]。其病理改變多為瓣膜炎癥的反復發(fā)作和修復過程中,瓣膜相互黏著融合,瓣葉纖維增厚、攣縮、變窄和鈣化，從而改變血流動力學[2]。外科心臟瓣膜置換術(shù)是治療各種病因造成左房室瓣、右房室瓣、主動脈瓣、肺動脈瓣狹窄和/或關(guān)閉不全為主要病理生理學特征的單瓣膜或聯(lián)合瓣膜疾病的最有效方法[3]，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床[4-5]。

心肺運動試驗(cardiopulmonary exercise testing,CPET)通過運用整體整合生理學醫(yī)學新理論體系對心肺運動期間呼吸、循環(huán)、血液、代謝等多系統(tǒng)功能的連續(xù)動態(tài)變化進行整合分析[6-8]，在臨床上廣泛應(yīng)用于心血管、呼吸、代謝系統(tǒng)等疾病的診斷、功能及疾病嚴重程度評估、治療效果評價、預(yù)后預(yù)測及指導康復治療等[9-10]。本研究旨在觀察CPET客觀定量評估心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病的臨床有效性，并從循環(huán)、呼吸系統(tǒng)生理學角度探討心臟瓣膜置換術(shù)有效治療心臟瓣膜疾病的機制。

1對象與方法

1.1研究對象選取2011—2014年度威海市立醫(yī)院進行心臟瓣膜置換術(shù)的心臟瓣膜疾病患者10例為研究對象，其中男5例，女5例；年齡45～72歲；身高152～180 cm；體質(zhì)量49～91 kg；超聲心動圖測定左心室射血分數(shù)為52%～65%；手術(shù)方式：左房室瓣置換5例，主動脈瓣置換4例，左房室瓣及主動脈瓣聯(lián)合置換1例。10例心臟瓣膜置換術(shù)患者一般資料見表1。

1.2CPET檢查所有患者分別于心臟瓣膜置換術(shù)前和術(shù)后1～3個月簽署知情同意書后行CPET檢查。CPET檢查數(shù)據(jù)傳送至中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院，按照美國加州大學洛杉磯分校醫(yī)學中心標準方法[9]對CPET檢查數(shù)據(jù)進行分析判讀，計算出各生理學指標。采用意大利COSMED公司PFT Ergo V10.0 a心肺運動一體機，完成肺功能、彌散功能、全導聯(lián)心電圖、無創(chuàng)血壓、血氧飽和度和氣體交換測定。每天均需首先嚴格對心肺運動一體機進行多級定標后，才用于臨床患者的CPET檢查[11-14]。檢查分兩個階段，首先所有患者坐在椅子上完成全套靜態(tài)肺功能檢查，繼之采用功率自行車完成運動試驗，同時記錄12導聯(lián)心電圖、無創(chuàng)血壓、血氧飽和度、各項肺通氣和氣體交換等指標[11,15]。按照美國加州大學洛杉磯分校醫(yī)學中心標準，采用連續(xù)遞增功率方案完成癥狀限制性最大極限運動[9,12-13,16]：先記錄靜息3 min；然后，以60 r/min 蹬車速率無負荷熱身3 min；根據(jù)患者年齡、性別和估計的功能狀態(tài)預(yù)設(shè)功率自行車功率遞增速率為10～30 W/min，使患者在6～10 min 內(nèi)達到癥狀限制性最大極限運動CPET，獲得最大運動功率，繼續(xù)記錄恢復期5～10 min。

1.3CPET檢查數(shù)據(jù)標準化分析按照美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)臨床試驗CPET檢查數(shù)據(jù)分析解讀標準化原則[9，16-18]，從COSMED公司軟件系統(tǒng)導出測定的核心指標，如峰值攝氧量(L/min、ml·min-1·kg-1、%pred)、峰值氧脈搏(ml/次、%pred)、攝氧效率平臺(比值、%pred)、二氧化碳通氣當量斜率(slope、%pred)、二氧化碳通氣當量最低值(比值、%pred)、峰值負荷功率(W)、遞增功率運動時間(min)[6，10-14]的每次呼吸數(shù)據(jù)，經(jīng)每秒分切之后，再用10 s平均數(shù)據(jù)來制圖和進行結(jié)果分析[9,12-13,16-18]。將10 s的二氧化碳排出量與攝氧量數(shù)據(jù)做圖用V-slope法測得無氧閾(L/min、ml·min-1·kg-1、%pred)[19]。記錄靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)、極限狀態(tài)時CPET檢查中循環(huán)指標(攝氧量、心率、收縮壓、舒張壓、平均動脈壓、氧脈搏、攝氧通氣效率、二氧化碳通氣當量)和呼吸指標(分鐘通氣量、潮氣量、呼吸頻率、呼吸交換比值、潮氣末二氧化碳分壓、潮氣末氧分壓、每呼吸攝氧量、每呼吸二氧化碳排出量)，所有靜息狀態(tài)時的指標以120 s計算，熱身狀態(tài)和極限狀態(tài)時的指標以30 s數(shù)據(jù)計算，無氧閾狀態(tài)的指標以無氧閾之前(氧氣)和無氧閾之后(二氧化碳)60 s數(shù)據(jù)計算[20-23]。

2結(jié)果

2.1心臟瓣膜置換術(shù)前后患者一般狀況、左心室射血分數(shù)及體質(zhì)量的改變10例患者心臟瓣膜置換術(shù)后，7例患者胸悶、憋氣、水腫等癥狀消失或者明顯好轉(zhuǎn)；2例患者癥狀無明顯變化；1例患者胸悶、憋氣癥狀加重，體力活動下降。術(shù)前患者左心室射血分數(shù)為(60.7±4.3)%，術(shù)后為(58.6±3.6)%，差異無統(tǒng)計學意義(t=1.980，P=0.080)。心臟瓣膜置換術(shù)后10例患者中除了3例患者體質(zhì)量分別減輕1 kg、2 kg、3 kg外，余7例患者體質(zhì)量均有所升高，術(shù)前患者體質(zhì)量為(65.2±12.9)kg,術(shù)后為(67.4±13.8)kg，差異無統(tǒng)計學意義(t=-2.040，P=0.070)。

表1　10例心臟瓣膜置換術(shù)患者一般資料

2.2心臟瓣膜置換術(shù)前后CPET檢查核心指標比較10例患者心臟瓣膜置換術(shù)后，7例患者峰值攝氧量升高，3例患者峰值攝氧量降低；5例患者無氧閾升高，5例患者無氧閾降低；7例患者峰值氧脈搏升高，3例患者峰值氧脈搏降低；9例患者攝氧效率平臺升高，1例患者攝氧效率平臺降低；9例患者二氧化碳通氣當量斜率降低，1例患者二氧化碳通氣當量斜率升高；8例患者二氧化碳通氣當量最低值降低，2例患者二氧化碳通氣當量最低值升高；7例患者峰值負荷功率升高，3例患者峰值負荷功率降低；7例患者遞增功率運動時間升高，3例患者遞增功率運動時間降低(見圖1)。

10例患者心臟瓣膜置換術(shù)后，4例患者8項CPET檢查核心指標均改善，3例患者7項或6項CPET檢查核心指標改善，共計7例患者整體功能顯著改善；2例患者5項CPET檢查核心指標下降但3項通氣效率指標有所改善，1例患者8項CPET檢查核心指標均降低，共計3例患者整體功能降低(見圖1)。

10例患者心臟瓣膜置換術(shù)前后峰值攝氧量(L/min、ml·min-1·kg-1)、無氧閾(L/min、ml·min-1·kg-1、%pred)、峰值氧脈搏(ml/次)、峰值負荷功率(W)比較，差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；術(shù)后峰值攝氧量(%pred)、峰值氧脈搏(%pred)、攝氧效率平臺(比值、%pred)、遞增功率運動時間(min)較術(shù)前升高，二氧化碳通氣當量斜率(slope、%pred)、二氧化碳通氣當量最低值(比值、%pred)較術(shù)前降低，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05，見表2)。

2.3心臟瓣膜置換術(shù)前后不同狀態(tài)時CPET檢查中循環(huán)指標比較心臟瓣膜置換術(shù)后4個狀態(tài)時攝氧量、心率、舒張壓、平均動脈壓與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后極限狀態(tài)時收縮壓較術(shù)前升高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)時收縮壓與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后熱身狀態(tài)時氧脈搏較術(shù)前升高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；靜息狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)、極限狀態(tài)時氧脈搏與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)時攝氧通氣效率較術(shù)前升高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；極限狀態(tài)時攝氧通氣效率與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后無氧閾狀態(tài)、極限狀態(tài)時二氧化碳通氣當量較術(shù)前降低，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)時二氧化碳通氣當量與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，見表3)。

圖1　心臟瓣膜置換術(shù)前后CPET檢查核心指標的個體化變化情況

時間峰值攝氧量L/min ml·min-1·kg-1 %pred無氧閾L/min ml·min-1·kg-1 %pred峰值氧脈搏ml/次 %pred術(shù)前1.04±0.3115.8±2.259.3±9.70.80±0.1812.33±1.9681.8±15.010.7±2.875.2±19.3術(shù)后1.16±0.2417.2±2.468.5±12.00.81±0.1812.05±1.3885.6±20.210.5±2.588.4±26.1差值0.11±0.261.4±3.89.2±12.20.02±0.18-0.28±2.913.8±18.7-0.2±0.814.3±19.2t值-1.365-1.155-2.382-0.2880.307-0.645-1.777-2.332P值0.2060.2780.0410.7800.7660.5350.1090.045時間攝氧效率平臺比值 %pred二氧化碳通氣當量斜率slope %pred二氧化碳通氣當量最低值比值 %pred峰值負荷功率(W)遞增功率運動時間(min)術(shù)前34.0±5.390.5±11.730.0±3.2113.6±10.732.1±4.6115.1±13.983±318.0±1.0術(shù)后39.3±4.2104.7±8.927.1±1.9104.1±4.829.3±2.6105.2±7.690±228.6±1.0差值5.3±4.814.2±12.5-2.9±2.8-9.5±10.6-2.8±3.1-9.9±10.77±210.6±1.1t值-3.5153.3812.8492.8982.9332.941-1.443-3.490P值0.0070.0070.0190.0180.0170.0170.1860.007

注：%pred=實測值/預(yù)計值×100%

2.4心臟瓣膜置換術(shù)前后不同狀態(tài)時CPET檢查中呼吸指標比較心臟瓣膜置換術(shù)后靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)時分鐘通氣量較術(shù)前降低，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；無氧閾狀態(tài)、極限狀態(tài)時分鐘通氣量與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后靜息狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)時潮氣量較術(shù)前降低，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；熱身狀態(tài)、極限狀態(tài)時潮氣量與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后極限狀態(tài)時呼吸頻率較術(shù)前升高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)時呼吸頻率與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)時呼吸交換比值、潮氣末氧分壓較術(shù)前降低，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；極限狀態(tài)時呼吸交換比值、潮氣末氧分壓與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后4個狀態(tài)時潮氣末二氧化碳分壓較術(shù)前升高，差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。心臟瓣膜置換術(shù)后4個狀態(tài)時每呼吸攝氧量、每呼吸二氧化碳排出量與術(shù)前比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，見表4)。

3討論

3.1心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病患者效果評估國內(nèi)外進展與現(xiàn)狀隨著醫(yī)療技術(shù)水平的發(fā)展，心臟瓣膜置換術(shù)已經(jīng)成為心臟瓣膜疾病患者的主要治療方法，重癥風濕性心臟瓣膜疾病行心臟瓣膜置換術(shù)后多數(shù)患者可以獲得滿意的治療效果并提高生活質(zhì)量,延長患者生存時間[24]。國外學者曾對心臟瓣膜置換術(shù)患者進行功能評估：Salerno等[25]應(yīng)用心臟超聲心動圖、6分鐘步行試驗(6-minute walk test，6MWT)及CPET檢查對行左房室瓣置換術(shù)的患者進行術(shù)前、術(shù)后功能狀態(tài)的評估；Russo等[26]應(yīng)用6MWT和CPET檢查對行主動脈瓣置換術(shù)的患者進行功能評估及心臟康復訓練；Luijnenburg等[27]運用CPET檢查中的峰值攝氧量、二氧化碳通氣當量斜率等指標評估法洛四聯(lián)癥患者的功能狀態(tài)；Lee等[28]應(yīng)用CPET檢查中的峰值攝氧量(ml·min-1·kg-1)評估左房室瓣置換術(shù)患者術(shù)前、術(shù)后心功能的改變。但缺少對CPET檢查進行整體全面分析的研究。目前，國內(nèi)學者主要從患者心臟瓣膜置換術(shù)前后超聲心動圖的部分指標(如：左心室射血分數(shù)、心室舒張末期直徑)來評估患者心功能的變化[25,29-30]。但對心臟瓣膜置換術(shù)前后整體功能的變化，目前國內(nèi)還未見客觀定量的評估標準。CPET作為目前唯一人體整體功能學檢測方法，能夠比較安全、客觀地從呼吸、循環(huán)、細胞代謝等方面評估患者心臟瓣膜置換術(shù)前后整體功能狀態(tài)的改變。而國內(nèi)目前尚未見運用CPET檢查評估心臟瓣膜置換術(shù)患者整體功能的報道。

3.2心臟瓣膜置換術(shù)患者CPET核心指標改變的個體化分析(個體化臨床醫(yī)學)本研究中10例心臟瓣膜置換術(shù)患者，其中4例患者8項CPET檢查核心指標均改善，3例患者7項或6項CPET檢查核心指標有所改善，共計7例患者整體功能顯著改善，患者的治療效果較術(shù)前明顯改善。但是，另外3例患者心臟瓣膜置換術(shù)后，近期功能改善效果欠佳，整體功能降低。整體功能降低的3例患者中，1例為主動脈瓣聯(lián)合左房室瓣膜置換術(shù)+右房室瓣成形術(shù)患者，且伴有心房顫動，其心臟瓣膜置換術(shù)前心臟超聲心動圖提示心室機械重構(gòu)明顯，心臟瓣膜置換術(shù)后，雖然患者血流動力學穩(wěn)定，但心室收縮、舒張功能無明顯改善，且重癥肺炎反復遷延不愈，所以患者的整體功能較術(shù)前下降。另外2例患者，1例為左房室瓣腱索斷裂、左房室瓣關(guān)閉不全、右房室瓣關(guān)閉不全、肺動脈高壓；1例為左房室瓣脫垂、右房室瓣關(guān)閉不全、肺動脈高壓、心房顫動。該2例患者術(shù)前心室機械重構(gòu)明顯，尤其是左心室、左心房較重，患者的左房室瓣病變非左房室瓣瓣膜本身原因，瓣膜置換術(shù)后患者的心室重構(gòu)有一定的改善，患者瓣膜置換術(shù)后的功能下降考慮與導致患者本身瓣膜病變病因有關(guān)，但患者目前病因尚不明確，心臟瓣膜置換術(shù)僅為緊急對癥治療，所以患者的整體功能得不到提高。

表3　心臟瓣膜置換術(shù)前后不同狀態(tài)時CPET檢查中循環(huán)指標比較±s，n=10)

表4　心臟瓣膜置換術(shù)前后不同狀態(tài)時CPET檢查中呼吸指標比較±s，n=10)

3.3心臟瓣膜置換術(shù)患者CPET核心指標改變的整體分析(全組整體趨勢)本研究通過CPET檢查核心指標反映心臟瓣膜置換術(shù)前后心功能、循環(huán)運氧能力、肺通氣功能及細胞代謝功能，就整體功能而言，心臟瓣膜置換術(shù)前后峰值攝氧量(L/min、ml·min-1·kg-1)、無氧閾(L/min、ml·min-1·kg-1、%pred)、峰值氧脈搏(ml/次)、峰值負荷功率(W)比較無差異。這主要是由于10例患者中7例患者整體功能顯著改善，而另外3例患者整體功能降低，導致患者整體核心指標差異不明顯。術(shù)后峰值攝氧量(%pred)、峰值氧脈搏(%pred)、攝氧效率平臺(比值、%pred)、遞增功率運動時間(min)較術(shù)前升高，二氧化碳通氣當量斜率(slope、%pred)、二氧化碳通氣當量最低值(比值、%pred)較術(shù)前降低，提示患者終末期心力衰竭程度較術(shù)前改善，循環(huán)功能和循環(huán)與呼吸功能上的匹配較術(shù)前提高[31]。

3.4從不同狀態(tài)時CPET檢查中循環(huán)、呼吸指標改變探討心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病整體整合生理學機制

3.4.1心臟瓣膜置換術(shù)有效治療心臟瓣膜疾病整體整合生理學機制[6,32-34]——循環(huán)系統(tǒng)本研究結(jié)果顯示，心臟瓣膜置換術(shù)后患者熱身狀態(tài)時氧脈搏較術(shù)前升高，靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)時攝氧通氣效率較術(shù)前升高，而心率無顯著變化，反映患者的心排量增加，每搏量增加，進而導致收縮壓在極限狀態(tài)時顯著升高。

3.4.2心臟瓣膜置換術(shù)有效治療心臟瓣膜疾病整體整合生理學機制[6,32-34]——呼吸系統(tǒng)本研究中心臟瓣膜置換術(shù)后患者呼吸指標的變化：靜息狀態(tài)、熱身狀態(tài)時分鐘通氣量較術(shù)前降低，靜息狀態(tài)、無氧閾狀態(tài)時潮氣量較術(shù)前降低，極限狀態(tài)時呼吸頻率較術(shù)前升高，反映患者整體通氣功能得到提高，優(yōu)化通氣/血流比例；除極限狀態(tài)時，患者的潮氣末氧分壓均下降至參考范圍，反映患者的過度通氣狀態(tài)得到改善。

3.4.3心臟瓣膜置換術(shù)有效治療心臟瓣膜疾病整體整合生理學機制[6,32-34]——循環(huán)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)匹配本研究結(jié)果顯示，心臟瓣膜置換術(shù)后患者整個運動過程中除極限狀態(tài)其他3個狀態(tài)時攝氧通氣效率均較術(shù)前升高，且無氧閾狀態(tài)、極限狀態(tài)時二氧化碳通氣當量較術(shù)前降低，反映患者的循環(huán)運氧能力提高，且循環(huán)系統(tǒng)與呼吸系統(tǒng)的匹配較術(shù)前優(yōu)化。7例患者行心臟瓣膜置換術(shù)后解剖結(jié)構(gòu)上的改變得到糾正，血流動力學較術(shù)前穩(wěn)定，患者的呼吸模式變淺變慢，氧氣與二氧化碳在肺泡能夠得到更充分的交換，循環(huán)運氧能力及肺的二氧化碳排出能力得到提高，使得循環(huán)和呼吸系統(tǒng)匹配逐漸優(yōu)化。

3.5本研究局限性本研究的不足之處在于樣本量較小，可能存在統(tǒng)計偏倚，許多升高或降低的趨勢尚達到統(tǒng)計學差異，本課題組將繼續(xù)進行該方面的研究，加大樣本量以求得到客觀定量的臨床證據(jù)。

綜上所述，行心臟瓣膜置換術(shù)的心臟瓣膜疾病患者完成癥狀限制性最大極限運動CPET檢查安全可靠。CPET可以從呼吸、循環(huán)、代謝等系統(tǒng)整體功能指標，特別是峰值攝氧量、無氧閾、峰值氧脈搏、攝氧通氣效率和二氧化碳通氣當量等核心指標的變化對心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病進行個體化客觀、定量地評估。心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病大多數(shù)患者療效可靠。

作者貢獻：孫興國、郭志勇、劉方進行課題設(shè)計與實施、資料收集整理、撰寫論文、成文并對文章負責；郭志勇、劉方、葛萬剛、周娜、周萍、董文濤、滕志濤、孫杏云、畢艷梅、王小康、曲大鵬進行課題實施、評估、資料收集；孫興國、郭志勇進行質(zhì)量控制及審校。

本文無利益沖突。

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(本文編輯：陳素芳)

Clinical Study of Cardiopulmonary Exercise Testing in the Evaluation of the Changes of Holistic Function of Patient With Heart Valve Disease After Heart Valve Replacement

SUNXing-guo,GUOZhi-yong,LIUFang,etal.

NationalCenterforCardiovascularDisease,FuwaiHospital,ChineseAcademyofMedicalSciences,StateKeyLaboratoryofCardiovascularDisease,NationalCenterforCardiovascularDiseaseClinicalMedicineResearch,PekingUnionMedicalCollege,Beijing100037,China

【Abstract】ObjectiveTo investigate the role of cardiopulmonary exercise testing(CPET) in the evaluation of the changes of the holistic function of patients with heart valve disease after heart valve replacement.MethodsFrom 2011 to 2014,we enrolled 10 patients with heart valve disease who underwent heart valve replacement in Weihai Municipal Hospital and conducted CPET examinations on them before and after surgery.According to standard continuously increasing power scheme of UCLA Medical Center,we completed symptom-limited extreme sports and calculated the core indexes by standardized data analysis.The circulation indexes and respiration indexes in a quiescent state,a warm-up state,an anaerobic threshold (AT) state and an extreme state were derived by system software.ResultsOf the 10 patients,7 patients saw obvious improvement in the holistic function and 3 patients saw obvious decrease in the holistic function after heart valve replacement.The peak VO2(L/min,ml·min-1·kg-1)，AT(L/min,ml·min-1·kg-1,%pred),peak oxygen pulse(ml/time) and peak load power(W)of the 10 patients after surgery were not significantly different from those before surgery(P>0.05);the peak VO2(%pred),peak oxygen pulse(%pred),oxygen uptake efficiency plateau(ratio,%pred) and increasing power movement time(min) were higher than those before surgery，while the slope of ventilatory equivalent for carbon dioxide(slope,%pred)and minimum ventilatory equivalent for carbon dioxide(ratio,%pred)were lower than those before surgery(P<0.05).After heart valve replacement,the systolic pressure in an extreme state was higher than that before surgery(P<0.05);the oxygen pulse in a warm-up state was higher than that before surgery(P<0.05);the oxygen uptake efficiency in a quiescent state,a warm-up state,and an AT state after surgery were higher than those before surgery(P<0.05);the ventilatory equivalent for carbon dioxide in an AT state and an extreme state after surgery were lower than those before surgery(P<0.05).After heart valve replacement,the minute ventilation in a quiescent state and a warm-up state were lower than those before surgery(P<0.05);the tidal volume in a quiescent state and an AT state after surgery were lower than those before surgery(P<0.05);the respiratory rate in an extreme state after surgery was higher than that before surgery(P<0.05);the respiratory exchange ratio and PETO2 in a quiescent state,a warm-up state and an AT state after surgery were lower than those before surgery(P<0.05);the ETCO2 in the four states after surgery after surgery were higher than those before surgery(P<0.05).ConclusionCPET is a safe,noninvasive,objective,quantitative,and repeatable clinical examination method for the evaluation of holistic function of patients who have received heart valve replacement.The method shows that patients with heart valve disease after heart valve replacement have obvious improvement in the circulation function,respiration function and holistic function of circulation and respiration,thus heart valve replacement is effective for heart valve disease.

【Key words】Heart valve diseases；Heart valve prosthesis implantation；Cardiopulmonary exercise testing

基金項目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)課題(2012AA021009)；國家自然科學基金醫(yī)學科學部面上項目(81470204)；中國醫(yī)學科學院國家心血管病中心科研開發(fā)啟動基金(2012-YJR02)

通信作者：孫興國，100037北京市，國家心血管病中心 中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院 心血管疾病國家重點實驗室 國家心血管疾病臨床醫(yī)學研究中心，北京協(xié)和醫(yī)學院；E-mail:xgsun@labiomed.org

【中圖分類號】R 542.5

【文獻標識碼】A

doi：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.17.012

(收稿日期：2016-03-21；修回日期：2016-05-22)

·專題研究·

【編者按】1986年Weber等總結(jié)了其應(yīng)用心肺運動試驗(CPET)十年的經(jīng)驗，1987年研究明確提出要消除心臟運動負荷試驗和肺臟運動負荷試驗分家的概念以來，CPET這一把心功能和運動功能融為一體的試驗方法就在國際上廣泛接受和推行。CPET運用運動呼吸代謝的方法確定受試者從事體力活動的能力。CPET的適應(yīng)證包括：不能解釋的呼吸困難、胸悶、氣促患者的評價，心血管疾病患者的評價，肺及呼吸系統(tǒng)疾病患者的評價、藥物療效的評價、涉及心肺功能狀況的外科手術(shù)前風險評價，有氧運動能力的評價，制定心肺康復運動處方，功能障礙的評價等，但是目前國內(nèi)開展較少。本期“專題研究”欄目特邀中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院孫興國教授組織CPET臨床應(yīng)用專題研究，探討CPET檢查對不同疾病患者整體功能的評估作用，結(jié)果提示，CPET是一項可以安全、無創(chuàng)、客觀、定量、可重復的評價整體功能的臨床檢查方法，心臟瓣膜置換術(shù)治療心臟瓣膜疾病后大多數(shù)患者整體功能明顯改善，是心臟瓣膜疾病的有效治療方法；化療使得食管癌患者循環(huán)和細胞代謝功能顯著降低，而呼吸受限相對較輕，且處于相對代償反應(yīng)；胸腔閉式引流術(shù)(CTD)治療胸腔積液使得患者整體功能顯著改善；CPET可以客觀定量地評估慢性心力衰竭(CHF)患者病情，精準制定高強度個體化運動康復處方進行運動康復，運動康復12周可顯著改善CHF患者心肺功能、運動耐力和生活質(zhì)量，是CHF二級預(yù)防的重要組成部分；CPET還可用于麻醉手術(shù)危險性的評估，指導手術(shù)進程、患者管理和術(shù)后轉(zhuǎn)歸。下一期“專題研究”本刊將從CPET終止指征進行分析，敬請關(guān)注。