心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的臨床應(yīng)用

蔣玲玲　鄭宏超

【摘要】 心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)（CPET）是一種客觀、可重復(fù)的功能性檢測(cè)方法， 全面評(píng)估負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)肺、心血管、肌肉及細(xì)胞氧化代謝的生理變化， 用于評(píng)估人體的功能狀態(tài)、疾病診斷及鑒別診斷、藥物及器械治療效果的評(píng)價(jià)以及制定運(yùn)動(dòng)處方和康復(fù)鍛煉計(jì)劃。本文綜述了CPET在呼吸系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、康復(fù)治療以及療效評(píng)價(jià)中的臨床應(yīng)用價(jià)值

【關(guān)鍵詞】 心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn);呼吸系統(tǒng);心血管系統(tǒng);手術(shù)風(fēng)險(xiǎn);康復(fù)鍛煉

心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)（cardiopulmonary exercise testing， CPET）是一種通過把人看作一個(gè)整體， 監(jiān)測(cè)從靜息期到熱身期、極限運(yùn)動(dòng)期以及最后恢復(fù)期時(shí)肺通氣、二氧化碳排出量、最大攝氧量、無氧閾（AT）值等指標(biāo)變化， 同時(shí)連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)全導(dǎo)聯(lián)心電圖、血壓、脈搏、氧飽和度等的客觀、定量、無創(chuàng)的臨床檢測(cè)技術(shù)， 客觀評(píng)價(jià)心肺儲(chǔ)備功能及運(yùn)動(dòng)耐力等， 可用于臨床疾病診斷及鑒別， 評(píng)估疾病進(jìn)展， 治療效果評(píng)價(jià)及康復(fù)鍛煉等[1， 2]。

1 CPET的主要指標(biāo)

1. 1 最大攝氧量（VO2max）反映人體負(fù)荷遞增運(yùn)動(dòng)過程中循環(huán)和呼吸系統(tǒng)發(fā)揮最大作用時(shí)每分鐘所能攝取的氧量， 攝氧量（VO2）不再隨著功率增加而形成一個(gè)平臺(tái)， 體現(xiàn)了人體最大有氧代謝和心肺儲(chǔ)備能力， 是評(píng)價(jià)有氧運(yùn)動(dòng)的金指標(biāo)， 不同年齡、性別及日?；顒?dòng)能力存在差異。

1. 2 二氧化碳通氣當(dāng)量（VE/VCO2）反映肺通氣/血流匹配情況， 通常隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷遞增而增加。如慢性阻塞性肺病、肺血管疾病、心力衰竭的患者常出現(xiàn)VE/VCO2異常， 值越高代表疾病越嚴(yán)重， AT時(shí)<34， 最大運(yùn)動(dòng)量時(shí)<36。

1. 3 呼吸儲(chǔ)備（BR）反映人體最大運(yùn)動(dòng)時(shí)肺的儲(chǔ)備能力， 一般用靜態(tài)肺最大通氣量與極限負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)最大分鐘通氣量的差值來表示， BR降低是肺通氣受限的表現(xiàn)。

1. 4 AT是指人體代謝方式由有氧代謝開始向無氧代謝過度的臨界點(diǎn)， 反映組織氧供需平衡， 正常值大于VO2max的40%， 用于評(píng)價(jià)人體的運(yùn)動(dòng)耐力及心臟指導(dǎo)康復(fù)等。

1. 5 氧脈搏指氧耗量與心率的比值， 貧血、嚴(yán)重低氧血癥、肺血管疾病的患者動(dòng)脈攜氧能力差， 每搏的氧耗量下降， 但需排除藥物作用影響的心率變化導(dǎo)致氧脈搏異常。

2 CPET的臨床應(yīng)用

2. 1 在呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用 ①目前慢性阻塞性肺疾病的診斷主要依靠癥狀及靜態(tài)肺功能的檢測(cè)， 根據(jù)第1秒用力呼氣容積（FEV1）、用力肺活量（FVC）等判斷是否存在氣流受限及嚴(yán)重程度。CPET較傳統(tǒng)的肺功能檢查更具診斷價(jià)值， 補(bǔ)充了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下心肺功能的狀態(tài)， 美國醫(yī)學(xué)會(huì)在肺功能分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)CPET中VO2/kg制定心肺診斷標(biāo)準(zhǔn)， 按>25、20～ 25、l5～20、<15 ml/（min·kg）由輕至重分為4級(jí)[3]。②肺間質(zhì)性病變主要表現(xiàn)為肺通氣功能障礙或彌散功能障礙， 出現(xiàn)肺通氣/血流比值異常， Medinger等[4， 5]證實(shí)CPET可早期發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)肺通氣指標(biāo)的變化， 有利于肺間質(zhì)性病變的早期診斷， 同時(shí)認(rèn)為運(yùn)動(dòng)中肺通氣、攝氧量等是結(jié)節(jié)病診斷及嚴(yán)重程度判斷的敏感指標(biāo)。③CPET可作為診斷、評(píng)價(jià)肺動(dòng)脈高壓的有效檢測(cè)方法， 常表現(xiàn)為VO2max、氧脈搏、AT呈中度至重度下降， VE/VCO2升高[6]。④CPET可為肺移植患者的術(shù)前手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供可靠依據(jù)， Nixon等[7]根據(jù)進(jìn)行分級(jí)預(yù)測(cè)手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)， ≥82%預(yù)計(jì)8年生存率為83%， ≤58%為28%， 介入兩者之間則為51%。

2. 2 在心血管疾病中的應(yīng)用 ①目前臨床仍采用紐約心臟協(xié)會(huì)（NYHA）的心功能分級(jí)， 該分級(jí)受主觀影響較大， 不能客觀反應(yīng)患者真實(shí)的心功能情況， CPET較NYHA分級(jí)更加全面客觀地評(píng)估患者心功能狀態(tài)， 可用于心力衰竭患者的診斷及預(yù)后評(píng)價(jià)[8]。Weber等[9]依據(jù)VO2max及AT將心功能受損情況分為A-D共4級(jí)， 也有學(xué)者[10， 11]主張用峰值攝氧量（VO2peak）占預(yù)計(jì)值的比值（%pred）對(duì)心力衰竭的嚴(yán)重程度進(jìn)行分級(jí)， 65%～79%為輕度， 50%～64%為中度， 35%～49%為重度， <35%為極重度， CPET可用于評(píng)估擴(kuò)張型心肌病患者心功能的水平[12]。②觀察既往無心臟疾病、血壓正?；颊哓?fù) 荷運(yùn)動(dòng)時(shí)血壓的反應(yīng)可預(yù)測(cè)高血壓的患病風(fēng)險(xiǎn)， Miyai等[13]對(duì)726名20～59歲血壓正常、無心臟疾病的受試者隨訪平均4.7年后發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)血壓反應(yīng)過度的受試者在3.6～6.9年高血壓患病率是反應(yīng)正常人受試者的3～4倍。③峰值攝氧量、AT值、氧脈搏等與冠狀動(dòng)脈狹窄程度的相關(guān)性， 診斷冠狀動(dòng)脈1、2、3支病變的敏感性分別為50%、72%、80%[14]， CPET可用于冠心病的診斷及介入療效的評(píng)價(jià)[15， 16]。

2. 3 對(duì)不明原因呼吸困難的鑒別 呼吸困難的病因多見于循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)疾病、血液系統(tǒng)疾病及精神因素等。對(duì)于一些不明原因的患者， Wasserman等[17]提出通過VO2peak 占預(yù)計(jì)值的比值（%pred）、通氣儲(chǔ)備（VR）及AT等進(jìn)行鑒別：若AT≥40% VO2peak pred可基本排除循環(huán)系統(tǒng)疾病， 同時(shí)VR<30%認(rèn)為與呼吸系統(tǒng)疾病相關(guān)， 若VR≥30%則考慮肌肉組織疾病;VO2peak≥85%pred， 認(rèn)為與焦慮、肥胖相關(guān);若VO2peak<85%pred， VR≥30%且AT<40%VO2peakpred考慮為循環(huán)系統(tǒng)或血液系統(tǒng)疾病， 若VR<30%則考慮心肺混合性疾病可能。

2. 4 手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 對(duì)于一些高齡、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大、麻醉風(fēng)險(xiǎn)高的患者， CPET較傳統(tǒng)肺功能、血?dú)夥治?、心臟彩超等更加準(zhǔn)確全面地評(píng)估患者心肺功能， 為手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的判斷提供可靠客觀的依據(jù)。1993年 Bethesda心臟移植研討會(huì)建議將VO2max <10 ml/（min·kg）作為心臟移植的主要適應(yīng)證之一[18]。美國胸科醫(yī)師學(xué)會(huì)推薦根據(jù)VO2max /kg對(duì)擬行標(biāo)準(zhǔn)肺切除術(shù)的肺癌患者進(jìn)行分解預(yù)測(cè)手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生幾率， 15～20 ml/（min·kg）病死率較低， 術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率較低， 10～15 ml/（min·kg）死亡風(fēng)險(xiǎn)增加， 并發(fā)癥的發(fā)生率也增加， 若VO2max /kg<10 ml/（min·kg）死亡率和并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)都非常高[19]。

2. 5 藥物療效的評(píng)價(jià) 反復(fù)測(cè)量最大攝氧量、VE/VCO2、AT值、氧脈搏、代謝當(dāng)量等指標(biāo)可動(dòng)態(tài)觀察藥物及器械療效， 用于各種治療的療效評(píng)價(jià)。Klainman等[14]觀察29例經(jīng)皮冠狀動(dòng)脈血管成形術(shù)（PCTA）術(shù)后患者發(fā)現(xiàn)介入治療后攝 氧量和AT值明顯改善， 但最大心率無明顯變化。Taniguchi等[20]觀察長(zhǎng)期口服β受體阻滯劑的患者心力衰竭發(fā)現(xiàn)癥狀較前改善， 活動(dòng)耐量明顯增加， 左室射血分?jǐn)?shù)提高， 但氧耗量、AT無明顯變化。而Agostoni等[21]證實(shí)不同類型的β受體阻滯劑療效存在明顯差異性， 卡維地洛優(yōu)于比索洛爾。研究表明長(zhǎng)期口服血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑（ACEI）或血管緊張素受體拮抗劑（ARB）類藥物可顯著改善心力衰竭患者的VO2peak[22]， 同時(shí)減少VE/VCO2[23]， 改善運(yùn)動(dòng)時(shí)的左心負(fù)荷[24]。

2. 6 指導(dǎo)康復(fù)治療 運(yùn)動(dòng)康復(fù)是藥物、器械治療后的重要補(bǔ)充， 可提高患者運(yùn)動(dòng)耐量， 改善生活質(zhì)量， 為慢性心肺疾病穩(wěn)定期重要的治療方法[25]。CPET是運(yùn)動(dòng)康復(fù)治療的重要環(huán)節(jié)， 用于運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估， 康復(fù)醫(yī)師等根據(jù)AT值、最大代謝當(dāng)量、年齡及基礎(chǔ)疾病等制定個(gè)體化運(yùn)動(dòng)處方， 避免運(yùn)動(dòng)不足或過量， 安全準(zhǔn)確的指導(dǎo)康復(fù)， 也可用于康復(fù)療效的評(píng)價(jià)。

綜上所述， CPET作為一種無創(chuàng)客觀的檢測(cè)技術(shù)為患者心肺功能提供一個(gè)量化的指標(biāo)， 廣泛應(yīng)用于臨床疾病的診斷及鑒別、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、療效評(píng)估及預(yù)后的評(píng)價(jià)等， 指導(dǎo)科學(xué)運(yùn)動(dòng)， 減少不良事件的風(fēng)險(xiǎn)， 這對(duì)中老年人和一些特殊人群來說都是一種很有必要的檢查項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)

[1] 孫興國. 整體整合生理學(xué)醫(yī)學(xué)新理論體系：人體功能一體化自主調(diào)控. 中國循環(huán)雜志， 2013（2）：88-92.

[2] 胡大一. 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展探尋多學(xué)科整合之路. 醫(yī)學(xué)與哲學(xué)（人文社會(huì)醫(yī)學(xué)版）， 2009（2）：8-9， 13.

[3] Sood A， Redlich CA. Pulmonary function tests at work. Clin Chest Med. 2001， 22（4）：783-793.

[4] Medinger AE， Chan TW， Arabian A， et al. Interpretive algorithms for the symptom-limited exercise test：assessing dyspnea in Persian Gulf war veterans. Chest， 1998， 113（3）：612-618.

[5] Medinger AE， Khouri S， Rohatgi PK. Sarcoidosis：the value of exercise testing. Chest， 2001， 120（1）：93-101.

[6] Sun XG， Hansen JE， Oudiz RJ， et al. Pulmonary function in primary pulmonary hypertension. J Am Coll Cardiol， 2003， 41（6）：1028-1035.

[7] Nixon PA， Orenstein DM， Kelsey SF， et al. The prognostic value of exercise testing in patients with cystic fibrosis. N Engl J Med， 1992， 327（25）：1785-1788.

[8] Sun XG， Hansen JE， Beshai JF， et al. Oscillatory breathing and exercise gas exchange abnormalities prognosticate early mortality and morbidity in heart failure. J Am Coll Cardiol， 2010， 55（17）：1814-1823.

[9] Weber KT， Kinasewitz GT， Janicki JS， et al. Oxygen utilization and ventilation during exercise in patients with chronic cardiac failure. Circulation， 1982， 65（6）：1213-1223.

[10] Myers J， Gullestad L， Vagelos R， et al. Clinical， hemodynamic， and cardiopulmonary exercise test determinants of survival in patients referred for evaluation of heart failure. Ann Intern Med， 1998， 129（4）：286-293.

[11] Sun XG， Hansen JE， Oudiz RJ， et al. Exercise pathophysiology in patients with primary pulmonary hypertension. Circulation， 2001， 104（4）：429-435.

[12] 張煒， 黃潔， 許海燕， 等. 心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)在擴(kuò)張型心肌病慢性左心衰竭患者心功能評(píng)價(jià)中的應(yīng)用價(jià)值. 中華醫(yī)學(xué)雜志， 2014（14）：1076-1079.

[13] Miyai N， Arita M， Miyashita K， et al. Blood pressure response to heart rate during exercise test and risk of future hypertension. Hypertension， 2002， 39（3）：761-766.

[14] Klainman E， Fink G， Lebzelter J， et al. Assessment of functional results after percutaneous transluminal coronary angioplasty by cardiopulmonary exercise test. Cardiology， 1998， 89（4）：257-262.

[15] Belardinelli R， Paolini I， Cianci G， et al. Exercise training intervention after coronary angioplasty： the ETICA trial. J Am Coll Cardiol， 2001， 37（7）：1891-1900.

[16] Belardinelli R， Lacalaprice F， Carle F， et al. Exercise-induced myocardial ischaemia detected by cardiopulmonary exercise testing. Eur Heart J， 2003， 24（14）：1304-1313.

[17] Wasserman， Karlman， Hansen， et al. Principles of Exercise Testing and Interpretation：Including Pathophysiology and Clinical Applications， 4th Edition， 2005：1249.

[18] Mudge GH， Goldstein S， Addonizio LJ， et al. 24th Bethesda conference： Cardiac transplantation. Task Force 3：Recipient guidelines/prioritization. J Am Coll Cardiol， 1993， 22（1）：21-31.

[19] Colice GL， Shafazand S， Griffin JP， et al. Physiologic evaluation of the patient with lung cancer being considered for resectional surgery： ACCP evidenced-based clinical practice guidelines（2nd edition）. Chest， 2007， 132（3 Suppl）：161S-177S.

[20] Taniguchi Y， Ueshima K， Chiba I， et al. A new method using pulmonary gas-exchange kinetics to evaluate efficacy of beta-blocking agents in patients with dilated cardiomyopathy. Chest， 2003， 124（3）：954-961.

[21] Agostoni P， Apostolo A， Cattadori G， et al. Effects of beta-blockers on ventilation efficiency in heart failure. Am Heart J， 2010， 159（6）：1067-1073.

[22] Bhatia V， Bhatia R， Mathew B. Angiotensin receptor blockers in congestive heart failure：evidence， concerns， and controversies. Cardiol Rev， 2005， 13（6）：297-303.

[23] Guazzi M， Arena R. The impact of pharmacotherapy on the cardiopulmonary exercise test response in patients with heart failure：a mini review. Curr Vasc Pharmacol， 2009， 7（4）：557-569.

[24] Tanabe K， Suzuki N， Osada N， et al. Effects of cilazapril on exercise tolerance in the chronic phase of acute myocardial infarction. Jpn Circ J， 1996， 60（11）：831-840.

[25] 譚曉越， 孫興國. 從心肺運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用價(jià)值看醫(yī)學(xué)整體整合的需求. 醫(yī)學(xué)與哲學(xué)， 2013（5）：28-31.

[收稿日期：2019-01-15]