心肺运动试验医学

心肺运动试验医学目录概述运动生理基础重要指标的解读临床应用新应用2021/3/102概述CPX(CardiopulmonaryExerciseTesting或CPET)

通过测量气道内气体交换同步评估心血管系统和呼吸系统对同一运动应激的反应情况。在一定功率负荷下测出V̉O2及V̉CO2等代谢指标、通气指标及心电图、心率、血压变化。不同于一般的只是单纯观察心电图ST-T的变化和/或心律变化的运动试验；也不同于静态肺功能。CPX更能全面客观评价心肺功能储备和功能受损程度引自《心肺运动试验的原理及其解读——病理生理及临床应用》WassermanK主编，文富强主译引自《心肺运动试验的临床应用》黄思贤，谭新洪主编2021/3/103运动生理基础肺-心-活动肌群偶联机制（参考WassermanK）吸入O2运送O2消耗O2肺循环外周循环大气线粒体生理反应：①VT↑RR↑②SV↑HR↑③QCO2↑QO2↑外呼吸内呼吸呼出CO2排出CO2生成CO2WassermanK:单独给心或肺增加负荷是不可能的，所有的运动均需要心脏功能和肺脏功能的协调，以及外周循环和肺循环的协调作用来完成生存和工作所需要的气体交换作用。即外呼吸-细胞呼吸正常耦联，肺-心-活动肌群。2021/3/104运动生理基础运动时相应的生理过程VO2↑(为安静时6倍)：C.O.=HR↑×SV↑血流重新分布，肺部血流↑，动-静脉氧差↑VE↑，VD↑，VT↑，正常V/Q比许多疾病限制了V/Q：肺部疾病：COPD…心脏疾病：CHF…Essentialsofcardiopulmonaryexercisetesting.Champaign,Ⅲ:HumanKinetics;19962021/3/1051.反映运动耐量以及心功能的指标V̉O2max、V̉O2/kgmax、V̉O2/kg@AT、MET、V̉O2/HRmax、HRRmax、R(呼吸商)、RQ以及ΔV̉O2/ΔW等2.反映通气功能的指标BR、V̉Emax、VTmax、RRmax、VT/IC以及F/V环等

3.反映通气效率的指标V̉E/V̉O2、V̉E/V̉CO2、PaO2、P(A-a)O2、PaCO2、PetCO2、P(a-et)CO2、以及VD/VT等引自：？重要指标的解读2021/3/106重要指标的解读VO2maxorPeakVO2Fick公式：VO2max=(HR×SV)[C(a-v)O2]最重要的测量指标取决于循环系统与呼吸系统功能反映运动耐量2021/3/107重要指标的解读代谢当量(MET)指安静时平均VO2，相当于3.5ml/(kg·min)的摄氧量，用来衡量运动强度，生活活动强度，如用于运动处方制定2021/3/108自身保健活动的能量消耗娱乐活动的能量消耗2021/3/109家务活动的能量消耗职业活动的能量消耗2021/3/1010VO2max，METsVO2max既取决于循环系统的功能（心排出量），反映循环系统氧转运的能力；也取决于呼吸系统的功能（每分钟最大通气量），反映呼吸系统通气能力因而呼吸和循环受限均是其影响因素V̉O2max减少，说明运动耐量下降由V̉O2/kg换算出来的MET，适用于衡量运动强度和生活活动强度，如用于康复运动处方健康人VO2max约为2~3L/min，正常值：大于预计值的84%重要指标的解读2021/3/1011重要指标的解读ATorLTorVTAT：摄氧量＜需氧，启动无氧代谢供能LT：无氧代谢产生乳酸↑VT：当乳酸转化成乳酸盐，机体产生CO2↑，通过VE↑来清除多余的CO2反映运动时有氧代谢的能力2021/3/1012重要指标的解读确定AT的方法：①乳酸法：取动脉血作血气分析检测乳酸水平，出现乳酸性酸中毒即为AT②V-slope③通气当量法②③2021/3/1013重要指标的解读心功能分级（WeberKT标准）2021/3/1014V̉O2max和AT的临床意义V̉O2max和AT可以识别疾病的严重程度，预测最大心排出量，客观评价患者功能容量，故用以标志心功能损害程度直接测定V̉O2max需要进行力竭运动试验，对心肺疾患患者或老年人具有一定危险性。对此类患者测定AT更有意义，更能反映心功能状况重要指标的解读2021/3/1015重要指标的解读VE/VO2：指摄入或消耗1升O2所用的通气量，反映氧提取效率。运动时V̉E/V̉O2最低点反映无氧阈的位置，是确定无氧阈最敏感的指标VE/VCO2：二氧化碳通气当量（V̉E/V̉CO2）是排除1升CO2所需的通气量，反映通气效率。正常值在AT点时，V̉E/V̉CO2约为29±4.3。若升高，表明过度通气、死腔增加2021/3/1016VE/VCO2slope：运动时的通气反应（VE/VCO2slope），正常值是20～30表明了换气效率，是心衰患者最有力的预测指标之一心衰患者该斜率通常明显增加，可达到80，且随心衰程度加重斜率越陡峭经有氧运动训练和治疗可以得到改善；VE/VCO2斜率可提示预后VE/VO2,VE/VCO2,VE/VCO2slope反映呼吸效率，递增功率运动试验通气当量可用作判断VA/Q不均的指标重要指标的解读2021/3/1017重要指标的解读运动心电图心率血压血氧饱和度2021/3/1018临床应用—适应症用于运动耐量评估确定是否存在功能受损或运动受损运动受限的原因和病理生理机制评估未诊断的运动不耐量共存疾病中是心脏疾病还是肺脏疾病引起症状与静息心功能和肺功能测试不符合找不到原因的呼吸困难ATS/ACCPstatementoncardiopulmonaryexercisetesting.AmJRespCritCare.Jan1520032021/3/1019临床应用—适应症心血管疾病患者的评估心衰患者的功能评估和预后心脏移植手术的选择心脏康复中运动处方的制定和运动训练监测呼吸系统疾病的患者评估功能障碍评估COPD间质性肺疾病肺血管疾病囊胞性纤维症运动诱发的支气管痉挛ATS/ACCPstatementoncardiopulmonaryexercisetesting.AmJRespCritCare.Jan1520032021/3/1020临床应用—适应症其他临床应用术前评估：肺切除手术，老年人进行腹部外科手术，肺气肿减容术肺康复中运动耐量评估和运动处方的制定残损和残疾的评定肺移植和心肺移植的评定ATS/ACCPstatementoncardiopulmonaryexercisetesting.AmJRespCritCare.Jan1520032021/3/1021临床应用—绝对禁忌症急性心肌梗死（3-5天）不稳定性心绞痛未控制的心律失常晕厥活动性感染性心内膜炎急性感染性心内膜炎或心包炎严重的主窄未控制的心衰可疑夹层动脉瘤急性肺栓塞或肺梗塞未控制的哮喘肺水肿呼吸衰竭下肢深静脉血栓非心肺系统的急性功能障碍（如肾衰，甲状腺毒症）休息时空气饱和度≤85%精神疾病导致的不配合ATS/ACCPstatementoncardiopulmonaryexercisetesting.AmJRespCritCare.Jan1520032021/3/1022临床应用—相对禁忌症左主干狭窄心脏瓣膜中度狭窄休息时高血压（SBP＞200mmHg，DBP＞120mmHg）心动过速或心动过缓高度房室传导阻滞肥厚性心肌病严重的肺动脉高压怀孕电解质紊乱骨科疾患ATS/ACCPstatementoncardiopulmonaryexercisetesting.AmJRespCritCare.Jan1520032021/3/1023临床应用—终止指标缺血引起的胸痛缺血性ECG改变复杂的异位搏动Ⅱ°或Ⅲ°心脏传导阻滞运动过程中SBP下降最高达20mmHg高血压（SBP＞250mmHg，DBP＞120mmHg）血氧饱和度下降SPO2≤80%突然面色苍白协调性缺失精神错乱眩晕呼吸衰竭症状ATS/ACCPstatementoncardiopulmonaryexercisetesting.AmJRespCritCare.Jan1520032021/3/1024临床应用—症状与处理2021/3/1025临床应用—WassermanK诊断思路引自《心肺运动试验的临床应用》人民卫生出版社，20072021/3/1026心血管（CHF）和肺（气道阻塞性疾病）引起的CPX表现临床应用—呼吸困难查因2021/3/1027临床应用—心衰早期评估运动耐量：NYHA分级，6MWT直接测定PeakVO2来评估：最大症状限制的平板或踏车CPX应用：评估疾病严重程度（Ⅱa，C级）心衰是否为运动受限的原因（Ⅱa，C级）制定运动处方（Ⅰ，C级）评价新药物或设备的疗效

ACC/AHA2005guidelineupdateforthediagnosisandmanagementofchronicheartfailureintheadult.Circulation.Apr42006较主观最客观2021/3/1028临床应用—心衰PeakVO2预测心衰患者的预后一项对114位心衰患者开展的前瞻性研究中显示：VO2＞14ml/(kg·min)的患者1年、2年生存率分别为94%，84%VO2≤14ml/(kg·min)的患者1年生存率为70%VO2≤14ml/(kg·min)合并有其他疾病1年、2年生存率分别为47%和32%结合其他指标组成HeartFailureSurvivalScore，用于评价心衰患者预后，若＞8.1，1年无事件生存率为93±2%Valueofpeakexerciseoxygenconsumptionforoptimaltimingofcardiactransplantationinambulatorypatientswithheartfailure.Circulation.Mar1991Developmentandprospectivevalidationofaclinicalindextopredictsurvivalinambulatorypatientsreferredforcardiactransplantevaluation.Circulation.Jun1719972021/3/1029VE/VCO2slope多个研究提出其对心衰患者的结局更有预测价值VE/VCO2（VSPeakVO2）无需运动到最大用力程度最常用分界为：VE/VCO2slope＞34，预后不佳结合PeakVO2进行分层

PeakVO2＜10ml/(kg·min)或VE/VCO2slope＞40被认为处于高危组，同时具有这两项的患者预后非常差新的预后指标：峰值心输出量×平均动脉压（研究中）Theclinicalandresearchapplicationsofaerobiccapacityandventilatoryefficiencyinheartfailure:anevidence-basedreview.HeartFailRev.Jun2008Developmentofaventilatoryclassificationsysteminpatientswithheartfailure.Circulation.May82007PeakCardiacPowerOutput,MeasuredNoninvasively,IsaPowerfulPredictorofOutcomeinChronicHeartFailure.Circ-HeartFail.Jan2009临床应用—心衰2021/3/1030运动训练后疗效评价虽然普通的平板测试可以提供运动时间，峰值功率，预测的MET水平，但是CPX提供许多更精准的评价指标，且不受扶手支持和步长的影响提供AT，评价患者亚极量运动能力Exerciseandheartfailure-AstatementfromtheAmericanHeartAssociationCommitteeonExercise,Rehabilitation,andPrevention.Circulation.Mar42003EfficacyandSafetyofExerciseTraininginPatientsWithChronicHeartFailureHF-ACTIONRandomizedControlledTrial.Jama-JAmMedAssoc.Apr82009临床应用—心衰2021/3/1031临床应用—心衰PeakVO2VO2/kg@AT↓PeakVO2<14ml/(kg·min)预后不良HRR通常无或接近0通气储备正常AT点VE/VCO2↑，VE/VCO2slope↑VD/VT↑PaO2正常，P(A-a)O2一般正常△VO2/△WR↓>14，1年生存率94%<14，1年生存率70%<14，合并其他疾病，1年生存率47%>34，预后不佳<34，预后良好>40，死亡风险增加2021/3/1032慢性呼吸困难的评估思路临床应用—呼吸困难查因正常正常无结论肺功能测试胸片心电图超声心动图其他不正常无异常鉴别诊断氧运输/利用障碍气体交换异常呼吸机制异常心脏成像肺成像心导管组织活检喉镜检查治疗试验处方其他特定诊断不正常2021/3/1033不正常的反应特定状况一般模式临床应用—呼吸困难查因高VO2/HR低PeakHR低PeakVO2和AT低∆VO2/∆WR低VO2/HR高VE/VCO2高VD/VT升高P(A-a)O2低呼吸储备动态过度通气吸气流速降低呼吸模式不稳定AT早或无高C.O./VO2低VO2/HR异常HR或血压代谢性肌病自主神经功能障碍变时反应不足低心输出量肺气体交换不足CHF声带异常过度通气综合症COPD肺血管疾病循环功能障碍通气功能障碍O2摄取/利用障碍Clinician'sGuidetocardiopulmonaryexercisetestinginadults:ascientificstatementfromtheAmericanHeartAssociation.Circulation.Jul1320102021/3/1034心脏病轻/低等强度：RPE＜12，＜40%HRreserve+HRrest,＜40%VO2reserve+VO2rest中等强度：RPE12-13，40%-60%HRR+HRr,40%-60%VO2reserve+VO2rest高等强度：RPE14-16，≥60%HRR+HRr,≥60%VO2reserve+VO2rest有缺血时，低于缺血阈10bpm对老年人，HF，心脏移植，起搏器植入，外周血管病等要特殊考虑临床应用—运动处方的制定Clinician'sGuide