运动心肺功能测定(简)

运动心肺功能测定

广东省人民医院呼吸科黄思贤2/4/20231肺―细胞气体运输机制2/4/20232

运动心肺功能测定

(CardiopulmonaryExerciseTesting，CPET)

是指伴有代谢测定(摄氧量VO2，二氧化碳排除量VCO2等气体交换指标）的心肺运动测验，不同于一般的只是单纯观察心电图ST-T的变化或心律变化的运动试验；也不同于静态肺功能。心血管系统与呼吸系统的基本功能是维持细胞呼吸。CPET是综合心与肺，在一定功率负荷下测出VO2及VCO2等代谢指标、通气指标及心电图变化。所以它反映细胞呼吸功能的变化。

2/4/20233

心脏病学家WeberKT指出“心脏病学家和肺病学家不是把注意力集中于左心室，就是把注意力集中于肺泡。这种局限性不能恰当地理解和较全面地观察心肺单元”，因而提出“心肺单元”的概念。呼吸病学家WassermanK更进一步提出“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，以及周围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”，并强调外呼吸―细胞呼吸正常耦联（Normalcouplingofexternaltocellularrespiration）即肺-心-活动肌群，因而它反映人体的最大有氧代谢能力和心肺储备能力，特别强调心肺联合功能测定(见图1)。

2/4/20234肺-心-运动肌群的气体运输机制O2CO22/4/20235图1运动心肺偶联机制（引自WassermanK）2/4/20236

气体交换处于动态平衡细胞内QO2与呼出气体VO2是处于动态平衡的QO2=VO2,QCO2=VCO2血管内VO2与肺泡内VO2是处于动态平衡的VO2max=C.Omax×(C(a-v)O2)VO2max=VEmax×(FiO2-FeO2)呼吸商RQ与气体交换率R是处于动态平衡的RQ=R;RQ=QCO2/QO2R=VCO2/VO22/4/20237常用参数意义和正常值

2/4/20238一、耗氧量（Oxygenconsumption，QO2）与

摄氧量（Oxygenuptake，VO2）

机体一定时间内消耗的氧气量称为耗氧量，反映

细胞中氧的利用程度，包括运动中肌肉细胞氧的利

用情况。

经肺泡与肺血流摄取的氧量称为摄氧量。

通常情况下供氧需氧平衡，摄氧量即为耗氧量，

通过血液循环将氧输送至运动肌群。

单位以L/min或ml/min/kg表示，是用气体分析

法来测定的。

2/4/20239（一）最大摄氧量VO2max

（MaximalOxygenUptake）：

指在运动的最后阶段，即竭尽全力阶段，循环和呼吸系统发挥最

大作用时每分钟所能摄取的氧量。此时随着功率的增加，VO2不再增

加而形成一个平台，相邻两次（1分钟内）VO2差值<150ml/min-1,

称为VO2max。亦可用公斤摄氧量<2ml·kg-1·min-1表示，消除了体重的影

响。通常也称为最大耗氧量、最大有氧代谢能力等。其计算公式为：

VO2max=COmax×(C（a—v）O2)

⑴

VO2max=VEmax×(FiO2-FeO2）

⑵

由公式（1）可以看出，每分钟最大摄氧量取决于循环系统的功能，

主要是心排出量，反映循环系统氧转运的能力，

由公式（2）可以看出，每分钟最大摄氧量也取决于呼吸系统的功

能，主要是每分钟最大通气量，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。VO2max

减少，说明运动耐量

下降。

其数值大小与运动方式有关,如平板运动VO2max比踏车运动高5%-11%。2/4/202310(二)峰值摄氧量VO2peak(peakormaximumoxygenuptake)：

指运动过程中出现摄氧量的最高值，正常人VO2peak

与VO2max

二者数值接近，因最大运动平台极难出现，峰值摄氧量可以

近似认为是最大摄氧量。

(三)症状限制最大摄氧量（VO2maxsymptomlimited）：

通常指患者的运动终点为各种症状所限，如呼吸困难、心悸、

心绞痛、血压过高和心电图异常等,不能达到竭尽全力的极量

运动阶段，此时测出的峰值摄氧量即为症状限制最大摄氧量。

2/4/202311VO2max,PeakVO2

2/4/202312三、无氧阈(Anaerobicthreshold,AT或VO2AT)

指运动时有氧供能尚未需要无氧代谢补充供能

时的最大VO2值，即尚未发生乳酸性酸中毒时的最高

VO2,反映了机体耐受负荷的潜能,同时也反映了乳酸

盐和乳酸盐/丙酮酸比率在肌肉和动脉血中增加,它

取决于无氧代谢时乳酸产量，是运动时无氧代谢能

力的标志。

用于运动医学、运动训练、生理及航空医学

等方面。2/4/202313

ATV-Slope

VCO2,VO2

A

正常反映

斜率=1

S1，S2

B异常反映

①弱体质，心脏病

②McArdle’sdisease

糖原代谢病Ⅴ型

（肌型，缺少磷酸化酶）

2/4/202314

AT

通气当量法

2/4/202315

AT2/4/202316VO2max和AT的临床意义

VO2max

和AT

可以识别疾病的严重程度,预測最大心排出量,客观评價患者功能容量,故用以标誌心功能损害程度。直接測定VO2max需要进行力竭运动試驗,易受主观客观因素的影响，对心肺疾患患者或老年人具有一定危險性。当前臨床倾向亞极量运动。对慢性心肺功能不全的患者測定AT更有意义，更能反映心功能状况。反映组织灌注的变化AT較VO2max敏感，且相对与用力无关。VO2max同受心血管储備功能及肌肉利用氧能力的影响，代表循环系统輸送氧的能力。而运动耐力較多取决于肌肉线粒体利用氧的能力,与AT关係較密切.2/4/202317

VO2max与AT最重要的一个方面是可根据其数值确定运动者的心功能状态，不同于NYHAⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分级。心功能分级系根据

WeberKT标准，按VO2max/kg及AT分级：

心功能分级(ml·min-1·kg-1)

VO2max/kgATA级

>20>14B级

16-2011-14C级

10-168-11D级

<10<82/4/202318(六)美国医学会肺功能不全分级标准（2000年）

表1.美国医学会肺功能不全分级标准（2000年）肺功能指标一级二级三级四级（功能减损（功能减损（功能减损（功能减损

0%～9%）10%～25%）26%～50%）51%～100%)FVC≥正常低限60～7951～59≤50FEV1≥正常低限60～7941～59≤40DLco≥正常低限60～7941～59≤40VO2/kg≥2520～2515～20152/4/202319四、心率与摄氧量

正常情况下，随着运动负荷增加，心输出量与心率呈线

形递增。而心脏病患者由于心搏出量减低，随着VO2的增

加，心率呈陡直上升；冠状动脉供血不足之患者由于心

肌缺血，VO2通常随着功率的增加缓慢递增，因而心输出

量不能与负荷增加同步；肺血管病时，由于肺血管压力

增加，左心室输出量减低，也表现为随负荷增加，心率

增加呈陡直反映(见图5)。

2/4/202320HR

VO2

2/4/202321六、血压

动脉血压决定于心输出量和末梢血管阻力，运动时，由于心排出量大幅度增加，收缩压上升，上升程度与运动强度、心排出量密切相关。正常情况下，运动量越大，血压越高。收缩压增加大于舒张压的增加，而由于运动时外周总阻力下降，舒张压通常不变或稍下降。运动时血压不能正常上升反而下降表明左心室功能低下，要警惕冠心病心肌缺血的发生。

当运动时收缩压高于240mmHg（我院为220mmHg）、舒张压高于115mmHg时运动要立即停止。

正常情况下,最大运动时收缩压可升至180-220mmHg、舒张压

可升至70-90mmHg，若舒张压升高超过15mmHg，要警惕隐性高血压。

2/4/202322七、反映通气变化的几个指标：

1.潮气量（VT）与深吸气量（IC）的比值（VT/IC）

运动时正常人VT通常小于静息时IC的70%，VT/IC罕见超过0.8。由于VC

测定影响因素较多，

VT/IC比

VT/VC更有价值。

2/4/2023232.通气量(VE)、最大运动通气量(VEmax)与呼吸频率（RR）

VE常指每一分钟进入或从肺中排出的气体量。等于VT与RR的乘积。随着运动量的增加V̉E呈不同程度的增加。VE与患者身高、年龄、性别、死腔通气等有关。

VEmax是指极量运动时的通气量。安静时VE为5-8L/min,最大运动时VEmax可达70-120L/min。无氧阈以下的运动负荷，通气量与运动负荷呈线性相关。无氧阈以上运动负荷,通气量与VO2呈非线性关系,通气量增加超过了摄氧量的增加。

RR是指呼吸频率,正常人最大运动时RR可达34-46bpm，很少超过50

bpm。2/4/202324

3.呼吸储备（BR）

反映最大运动时的最大呼吸能力，BR降低通常为运动受限的因素之一，由于通气功能障碍，通气能力减低（MVV低）所致。故限制性或阻塞性肺疾患常导致低BR(见图8),而因心血管因素运动受限者

BR升高。

公式BR=（MVV-VEmax）或

（MVV-VEmax)/MVV%

（正常值：38±22L/min，或20-50%）

2/4/202325VT,IC,VE,MVV,BR

2/4/202326MVV与运动中潮气流量-容积环（extFVL）比较1.左图，MVV为自主性，在MFVL中，位于FRC之上，是在高肺容量部位进行，EELV增加，EILV接近TLC，于高弹性负荷下呼吸，在一开始呼气就要用较高胸内压以获取高流量，是处于用力依赖部分，呼吸功增加。它不能提供通气受限类型。2.右图，实际运动之呼吸类型，最大运动时EELV降低，extFVL在MEFV中是在肺胸压力/容积曲线的最佳部位下进行，呼吸功低。2/4/202327八、V/Q不均的测定（一）死腔通气：生理死腔与潮气量比值（VD/VT）

正常值：男性<40岁，

静息时≤0.40，

AT时≤0.25，

最大运动时≤0.21；

男性>40岁，

静息时

0.30±0.08，

AT时

0.20±0.07，

最大运动时

0.19±0.07。

A正常V/Q≈0.8B静-动脉分流V/Q0.8C死腔通气V/Q0.82/4/202328V/Q不均,VD/VT

2/4/202329（二）肺泡-动脉氧分压差[P(A-a)O2]

PaO2正常值：休息时约为80mmHg以上，最大运动时稍有升高。P(A-a)O2正常值：

20-39岁

静息为8mmHg，

AT时为11mmHg，最大运动为15mmHg；

40-69岁

静息为6-20mmHg，

AT时为10-24mmHg，最大运动为10-28mmHg。

2/4/202330P(A-a)O2

2/4/202331(三)动脉血与潮气末二氧化碳分压差P(a-ET)CO2

P(a-ET)CO2反映V/Q不均、肺泡死腔变化。PETCO2是肺泡内最高的PCO2，而动脉PCO2代表的是平均肺泡PCO2，运动时因CO2产量增加，运送到肺的

CO2增加，由于呼气时新鲜空气不稀释肺泡内气体，此时的肺泡PETCO2接近静脉PCO2，PETCO2明显高于PaCO2。

运动时PETCO2高于PaCO2,P(a-ET)CO2为负值-4mmHg左右。

休息时稍呈正值，PaCO2高于PETCO22mmHg左右。

2/4/202332PaCO2,PETCO2

2/4/202333P(a-ET)CO2

2/4/202334（四）

二氧化碳通气当量（VE/VCO2）氧通气当量（VE/VO2）

二氧化碳通气当量（VE/VCO2）

VE/VCO2是死腔通气的指标之一。显示排除1升CO2所需的通气量，反映通气效率。计算公式：VE/VCO2=K/[PaCO2×(1-VD/VT）]公式中可以看出：1、当VD/VT增大时，VE/VCO2随之增加；2、过度通气时，PaCO2下降，VE/VCO2增加。正常值在AT点时，VE/VCO2约为29±4.3。若升高，表明过度通气、死腔增加。

2/4/202335

氧通气当量（VE/VO2）指摄入或消耗1升氧量所用的通气量。VE/VO2反映氧提取效率，运动时其最低点反映无氧阈的位置，是确定无氧阈最敏感的指标，也反映化学感受器的敏感度。当化学感受器不敏感时，V̉E/V̉O2到运动终末时才下降。

COPD

时V/Q不均，运动最大耗氧量减低，VE/VO2就增加；

代酸时，通过过度通气代偿酸中毒，因而VE/VCO2也增加。

过度通气的气体代谢特点是VD/VT升高,PaCO2减低,VE/VCO2

及VE/VO2增加。正常值在AT点时，VE/VO2约为26.5±5.4。

2/4/202336VE/VCO2,VE/VO2

2/4/202337九、最大二氧化碳产量（VCO2max）反映机体清除代谢产物二氧化碳的量。在递增运动初始阶段，随着运动负荷的增加，VCO2也不断增加，增加幅度近似于耗氧量的增加。一旦到达无氧阈，VCO2增加比VO2增加要快，这时就需要HCO3-/H2CO3缓冲机制来调节。

最大运动时VCO2可增加到约为正常静息时的20倍左右。

2/4/202338观察指标可分为三大类：1.反映运动耐量以及心功能的指标

VO2max、VO2max/kg、AT、MET、VO2/HRmax、HRRmax、R、RQ

以及ΔVO2/ΔW等；

2.反映通气功能的指标

BR、VEmax、VTmax、RRmax

、VT/IC以及F/V环等；

3.反映气体交换的指标

PaO2、P(A-a)O2、PaCO2、PETCO2、P(a-ET)CO2、VE/VO2、VE/VCO2、以及VD/VT等。2/4/202339

表1.CPET各参数正常值范围（最大运动时）

参数

正常范围

摄氧量

VO2max>84%预计值

AT>40%VO2maxpred

ΔVO2/ΔWR>8.29ml/min.w-1(10.3±1.0)

心血管反应

VO2/HR（O2pulse）

>80%predHRreserve<15bpmHRresponse<50bpmBP<220/90mmHg

通气反应

DImax

VEmax/MVV<75%

BRmaxMVV-VEmax>11LRR<50bpmVT/VC<55%VT/IC<80%

气体交换

VE/VCO2@AT<34VE/VO2@AT<30VD/VT<0.28P(a-ET)CO2<0PaO2>80mmHgP(A-a)O2<35mmHgSaO2<4%2/4/202340运动心肺功能试验的临床应用

2/4/202341一、心肺运动试验在临床上广泛开展已有数十年历史，主要用于：

1.评价运动受限的病理生理、功能损害的严重程度；

2.呼吸困难的鉴别诊断（心、肺、肺血管等）；

3.评定心血管和肺疾患治疗方式的效果；

4.评估外科大手术的危险性及预后；

5.评估器官移植生存潜能（心脏移植、肺移植等）；

6.康复医学运动处方个体化制定；

7.运动医学、运动计划、训练方案的制定；

8.劳动力评定。

2/4/202342各种疾患运动心肺功能试验特征性反映机制2/4/202343二、运动心肺功能测定对呼吸困难的鉴别诊断2/4/202344

（一）原发性肺动脉高压患者运动心肺功能测定参数项目例1例2

预计值实测值预计值实测值Wmax6480VO2max17288221587740HRmax196136184163VO2/HRmax8.868.54.5VO2AT>691570>631501VO2AT/VO2maxpred>4032.9>4031.7BPrest81/5190/64max96/72132/70VEmax67.551.9VTmax1.41.41RRmax4837BRmax>1526.4>1519.1PaO2rest,max缺,10.110.4,10.5P(A-a)O2rest,max缺,5.74.5,6P(a-ET)CO2rest,max

缺,缺,-0.25,+0.23VD/VTrest,max0.50,0.580.24,0.41HCO3-rest,max缺,16.123.6,16.5VE/VCO2atAT95462/4/202345（二）COPD与MVD运动心肺功能测定比较

2/4/202346二、阻塞性肺疾患CPET特点

COPD

V̉/Q̉比例失调

呼吸功

VD/VTPaO2

，pH

气流阻塞

弹性回缩力

通气需要

通气能力

运动限制（呼吸困难）

图

13.COPD患者运动受限的机制示意图2/4/202347呼气流量受限的程度VFL，extFVL，MFVL1.呼气流量限制百分率VFL/VT%<25%VT(extFVL)2/4/202348呼气流量受限的程度VFL，extFVL，MFVL2.FRC被动呼气末肺容积

EELV动态的FRC，取决于呼气肌和吸气肌复原互补和同步。EELV

的下降需最佳化吸气肌长度和呼气肌复原，保持extFVL在肺压力/

容积环的线性部分，同时降低呼吸时胸壁的弹性负荷，以维持较低

EILV/TLC，保持VT恒定。

EELV反映肺和胸壁压力流速关系。

EELV=TLC-IC，EELV/TLC，VC-IC。最大运动时EELV降低。2/4/202349呼气流量受限的程度VFL，extFVL，MFVL3.EILV潮气吸气末肺容积，弹性负荷指标，通常以EILV/TLC，

EILV/VC，VT/IC表示。

当EILV接近TLC时，肺的顺应性下降，吸气弹性阻力增加。

EILV/TLC超过90%时，是通气受限的一个标志。运动中EILV增加是为了保持较大的VT。在呼气流速受限情况下EILV不能增加说明发生吸气肌疲劳，无力。此时只有通过加快呼吸频率增加通气量。2/4/202350COPD患者MFVL与extFVLCOPD患者运动一开始EELL最大运动时VFL/VT80%VTEILV2/4/202351负压呼气法(Negativeexpiratorypressure,NEP)

―评估呼气流量受限NEP后正常人呼气流量增高COPD患者呼气流量无改变或一过性钉子状升高2/4/202352肺间质纤维化2/4/202353ILD患者MFVL与extFVLILD患者低运动量时

EILV最大运动时呼气流量受限

EILV/TLCEILV接近TLCEELV变化不大2/4/202354(三)呼吸困难运动心肺功能测验的特征性反映项目心脏病慢阻肺肺间质肺血管病肥胖用力不足纤维化VO2max↓↓↓↓↓(实际wt)↓HRRN↑↑Nor↑Nor↑Nor↑(VO2/HR)max↓↓↓↓N↓BRN↓↓NNor↑Nor↑AT↓Nor↓Nor↓↓NNVT/ICNN↑NNNRRNN↑NNNVE/VCO2(atAT)Nor↑↑↑↑NNPaO2N↓↓↓NNP(A-a)O2N↑↑↑NNP(a-ET)CO2N↑↑↑NNVD/VT↑↑↑↑NNECGabnNNNNNIC↑↓↓ExtFVL

受限受限Nor受限受限EELV↓↑NEILV↓↑↑△VO2/△WR↓N↓↓N(左移)NEP呼气流量受限2/4/202355三、运动心肺功能在外科手术的应用

Older报告了60岁以上老年腹腔大手术患者187例,用运动时无氧阈(AT,ml/kg.min-1）＞11和＜11为界,对心力衰竭分级，发现AT＞11者病死率为0.8%；＜11者为18%。

ECG已有心肌缺血者，AT<11病死率为42%，>11者病死率为4%，差异显著。

2/4/202356运动心肺功能在外科手术的应用

氧的供需在外科手术负荷与运动负荷之间主要区别在于全身氧的提取率(globaloxygenextractionratio,OER)即(CaO2-CvO2)/CaO2。老年患者运动时OER为50%时是在近无氧阈处。外科大手术OER罕见越过35-46%，通常在30%左右。在相同摄氧量情况下，外科手术后心排出量比运动负荷下多65-70%，即外科手术低OER需高心排出量。

大手术后平均摄氧量（VO2max/kg）约4.5-5，也达6-7。因此运动负荷下AT不能达到8.5-11.5就不能满足大手术需氧量增加和继之引起的心排出量增加，以适应手术时高代谢状态和术后的组织修复。2/4/202357胸科手术或上腹部大手术运动负荷测验

VO2max/kg>20

罕见并发症

10-15高危患者

<10

病死率接近30%，并发症发生率接近45%AT>11

危险性低（>基础代谢2倍以上）

<11

危险性高

最近Bolliger等认为VO2max%(VO2max/VO2maxpred%）相对值更具优越性。因VO2max绝对值没有用性别、年龄作校正。

建议：

VO2max%>75%，无手术并发症，可耐受手术；

VO2max%<60%，肺叶切除危险性大，应尽量避免作一叶以上肺叶切除；

VO2max%<40%，不适宜作任何剖胸术。2/4/202358肺切除手术前VO2max参考值

综观1980年至2000年以来VO2max%75%或VO2max20ml/kg∙min-1

可承担肺切除手术;VO2max%60%或VO2max15ml/kg∙min-1

可接受手术风险;VO2max%43%或VO2max10ml/kg∙min-1

慎重考虑手术切除范围。VO2max%<60%或VO2max10ml/kg∙min-115ml/kg∙min-1高危患者；VO2max%<43%或VO2max<10ml/kg∙min-1

禁忌手术。此标准维持手术病死率1.5%-4%，手术并发症11%20%之间。

此外,VO2max1000ml可接受手术风险,VO2max<1000ml相当VO2max<15ml/kg∙min-1高危。2/4/202359心脏移植手术与运动负荷测验1.MillerLW1998年推荐心脏移植患者peakVO2<15ml/kg∙min-1

或peakVO2%<55%应进一步评估考虑移植手术。2.SchwaiblmairM等1999年报告肺和心肺移植103例

(SLT46例,DLT32例,HLT25例)

术前peakVO2(10.4±3.8)ml/kg∙min1,VO2max%(34±12)%,

术后(短期)peakVO2(13.1±3.4)ml/kg∙min-1明显上升;VD/VT,VE/VCO2,P(A-a)O2明显下降。稳定期心力衰竭患者如有移植手术适应症,应不失时机进行心肺运动负荷测验或6MWT作为优先手术参考。一般认为:

peakVO2<10ml/kg∙min-1

属极高危,应最优先移植手术;

peakVO218ml/kg∙min-1

者2年预后良好;

peakVO210ml18ml/kg∙min-1者生存期不确定。心肺运动负荷测验作为外科手术风险分层很有意义。

2/4/202360

运动心肺功能测定可客观评价心肺系统对需氧增加时的反应，可测定心血管储备和在负荷下心排出量增加的能力。运动测验摄氧量能反映心功能及氧的运输，代表心脏储备能力。同样AT的测定反映循环系统维持氧运输的能力，且与患者用力无关。它关系到围手术期ATP有氧代谢内环境的稳定。对心肺功能不全，静态肺功能认为不宜手术但又必须手术者，运动负荷测验将围手术期属高危患者与低危患者区别开，甚至只需测定AT即可，远不需达到极量运动。2/4/202361四、心脏康复

1.心脏病患者心力衰竭患病率，病死率均很高。

20年前治疗以卧床使心脏休息为主，休息可改善急性或不稳定心力衰竭的血液动力学和降低心室容量；目前主张纳入康复运动训练课程，结果是增加了运动耐力和改善了生活质量，运动可改变心力衰竭临床过程。很多研究报告指出运动康复训练可使peakVO2增加12%31%。运动试验的基本目的是制定运动强度的安全范围，安抚患者及家属，确定产生心律失常和心肌缺血的阈值，选择治疗方法和制定运动处方。

2/4/202362美国心脏病学会(AHA)危险分层标准推荐稳定期CAD，稳定期心血管病即稳定期心力衰竭患者其①AHA分级B级或C级；NYHA分级1级或2级；运动耐力5-6METS;EF=40-60%，休息与分级运动时无心绞痛/缺血者，在医学监督和EKG监护下进行运动康复。②中危−高危AHA分级D级；NYHA分级3级；运动耐力<6METS;EF<30%,运动出现心绞痛或缺血(ST压低4.0mm)者,在康复运动期间，持续ECG监护和医学监督，直到确保安全已建立为止。因此，准备运动处方前，超声心动图评价心室功能，

呼出气体分析peakVO2是很有帮助的。AHA将D级列入心脏康复，应考虑中国国情，种族和个体差异，宜慎重进行。2/4/202363心脏康复适应证,运动强度①适应证:慢性左心室衰竭,心瓣膜病和冠状动脉旁路移植后。②初始运动强度应个体化,BraithRW等推荐4060%peakVO2；运动课程进行期中,运动强度可接近最高心率7085%或40%60%peakVO2。详情请参考康复医学。

心力衰竭患者运动时,理想状况是运动强度接近AT,应在AT

以下，因为AT时，氧的供需平衡，不需耐受乳酸性酸中毒，未出现无氧代谢供能。因此,心脏不会发生过度劳累。在这种负荷水平,体内去甲肾上腺素和肾上腺素水平变化小,不会引起交感神经系统过度刺激,运动时舒适度较好,患者依从性好,能够耐受较长一段时间运动负荷,易于接受这种强度的训练方案，达到康复训练的目的。运动期间发生心脏骤停的危险性平均约1/60000病人-小时。2/4/202364心脏康复2.心脏移植可改善症状严重，EF≤20心力衰竭患者的生存率。主要是恢复生活质量,提高运动耐力。积极运动康复已被证实为经心脏移植的终末期心力衰竭患者术后有效的辅助治疗。分级运动试验目的在测定运动能力、制定运动强度提供客观数据以决定患者术后恢复工作和其它活动时间。间接估计有氧运动能力peakVO2和AT不准确，最好是直接精确测定。

康复初期于术后第3周开始,可进行有氧运动,包括步行、踏车、爬楼梯、臂式运动和体操等。

初始运动强度RPE12-14(自感劳累分级表)，相当于60-80%

靶心率，相当于心脏移植者AT水平。因此，初始运动强度可略低于RPE1214。具体执行康复计划或课程请参考康复医学。2/4/202365五、呼吸康复

1.呼吸康复运动可改善COPD患者运动耐力和减轻劳力性呼吸困难。有利于增加肌丝和肌纤维的数量，增强运动肌群收缩力和耐力；改善血流分布，使氧流向收缩肌群；减少乳酸产生从而减少CO2和H+

的生成，以减轻通气驱动；此外，可缓解紧张、焦虑的心理情绪。

2/4/202366呼吸康复

2.运动方案的核心是运动强度的制定以提高峰值运动耐量。运动试验的目的是为测定患者运动能力、制定运动强度、评定治疗效果提供客观数据。显然精确确定运动强度的临界点，对病情轻重不同的患者或健康者，其运动康复训练计划的安全性及取得最佳疗效的运动方式，就显得非常重要。CPET是唯一的方法。2/4/202367

运动心肺功能测定的要求及方案的选择

2/4/202368

一、对医务人员的要求

运动心肺功能试验需要在受过运动生理基础知识培训的医师指导下进行，并要求医务工作人员参加心血管急症处理培训学习，技师和医师熟悉运动过程中正常和异常反应并能够认识或预防发生或者将要发生的突然事件。

2/4/202369二、受试者准备1.试验应在餐后2小时进行、禁烟，运动前12小时不进行过分的体力活动；2.确定患者病情属运动适应证范畴，排除运动禁忌证；3.暂时停用干扰运动反应药物，如-受体阻滞剂等。4.安静时12导联心电图和静态肺功能测定；5.运动中连续记录心电活动和血压；6.详细说明运动中的注意事项和如何运动。

2/4/202370三、

禁忌症

1.吸入室内空气情况下PaO2<45mmHg；

2.PaCO2>70mmHg；

3.FEV1<30%pred；

4.近期心肌梗死；

5.不稳定心绞痛；

6.急性肺栓塞或者肺梗塞；

7.IIO-IIIO心脏房室传导阻滞；

8.快速室性/房性心律失常；

9.严重身体畸形未纠正者；

10.严重的主动脉狭窄；

11.充血性心力衰竭；

12.未控制的高血压；

13.神经系统疾病所致的运动受限；

14.室壁动脉瘤；

15.严重的肺动脉高压。

2/4/202371四、运动心肺试验可能出现的并发症如下：

1.心动过缓的心律失常；

2.猝死（室性心动过速/室颤）；

3.心肌梗死；

4.充血性心力衰竭；

5.低血压和休克；

6.肌肉骨骼损伤；

7.严重疲劳，头晕，乏力，全身不适，身体疼痛和持续数日的疲乏等。

2/4/202372五、终止运动的指征1.新出现或者加重的心绞痛；2.中枢神经症状，如共济失调、头晕、或接近晕厥；3.末梢低灌注情况，如紫绀、苍白；4.疲乏、气促、喘息、腿痉挛或者间歇性跛行；5.运动中收缩压较基础值下降>10mmHg，运动功率增加血压不升，并伴有缺血症状；或高血压反应（无明显症状时，收缩压>250mmHg,我院为220mmHg)和/或舒张压>115mmHg；6.在无Q波的导联（不包括V1和aVR导联）出现ST段抬高

(1.0mm),此外,ST段持续性压低，或者心电轴明显偏移；7.较严重的心律失常，室上性心动过速,高度室性心律失常如多源性、短阵室速等。2/4/202373

根据试验的条件和目的的不同,可有许多种运动试验的方案，如以

1.运动量分类的极量运动方案和次极量运动方案；

2.运动时相分类有连续运动和间歇运动；

3.运动功率改变方式的递增功率运动和恒定功率运动；

4.运动器械分类的功率自行车和平板运动,本节以功率改变形式的运动方案为基础分述如下：

六、运动试验方案2/4/202374

(一）

递增功率运动

是一种进行性多阶梯试验，功率以1-6分钟间隔增加。现在多推荐1分钟斜坡式递增(ramp)运动方式,使运动更均匀，运动参数变化连续和减少判断者之间的分析差异。

2/4/202375（二）恒定功率运动

适宜于测量稳定代谢条件下心肺功能参数。该方式对于测量一已知功率负荷，用于评价各种治疗或药物因素对运动能力的作用等。

递增功率运动方式用来测量患者的最大耐受功率负荷，而恒定功率运动则用来评价低于最大运动水平如50%和75%最大功率负荷时对特殊参数的评价。

2/4/202376（三）功率自行车

功率自行车是连接功率计的踏车。与平板相比，功率自行车较为便宜、占地小、噪音低，并且通过调节阻力改变功率负荷。踏车的功率单位用电功率计表示为瓦（Watt，W），转速维持40-70（rpm）。在限定踏车速度40-80rpm时,运动功率可被准确测量出(1watt=6kpm)。

2/4/202377踏车递增功率试验方案熟悉情况受试者准备（记录ECG,BP,ABG,SaO2，F/V环）各期测心肺指标1-3min静息期（VE,VO2,VCO2,HR,extFVL1-3min热身期（0W空载）等各参数）

10min递增功率负荷期（5-30W）

10min恢复期（3min空载，记录EKG,BP,ABG,SaO2等）2/4/202378（四）平板试验

运动方案选择完全根据试验的目的和设备条件而定，应用的方案有数种，以Bruce方案最常用，Bruce多级平板运动试验：I级1.7mph、10%坡斜度，II级2.5mph、12%坡度，III级3.4mph、14%坡度，各级运动3分钟。此外，也有用改良Bruce方案。Bruce方案的优点是大多数受试者不能达到最后一级，缺点是功率递增速度较大，影响VO2max的准确测量。目前许多实验室采用Balke运动方案，功率阶梯状增加按照MET水平均匀增加。改良Bruce和Balke运动方案。2/4/202379（五）次极量运动和极量运动

目前次极量的运动未有一公认的标准，有研究按照年龄预计最大心率的85%，或心率达到200–年龄、190–年龄作为次极量运动试验的终止运动心率；也有报道按照运动心率达到最大预计心率的90%时作为标准。然而，由于最大心率与年龄关系的回归变化范围较大，对于后者即相同心率对于相同年龄的不同个体，可能有的已达到最大的靶心率，有的超过了运动最大的靶心率，有的甚至仅为次极量运动心率水平。

2/4/202380

极量运动是指受试者表现为运动尽了真正的最大努力（筋疲力竭）时或者其他临床指标提示达到最大运动量时的运动，其具体标准：1.动脉血HCO3-降低4mmol/L；2.pH下降<7.35，除非受试者运动试验前为碱血症；3.尽管功率增加，VO2不再增加；4.R值（VCO2/VO2）上升>1.09。

最大功率运动时达不到上述标准意指次极量。1，2两项指标需要运动前后即时血气标本。如无血气标准则参考3，4项。由于运动终结通常不易见到VO2平台出现，故只能参考R值以决定运动是否已达极量或次极量。但R值易导致错误，所以氧和二氧化碳分析器必须定期仔细定标和校准。2/4/202381（六）6分钟步行试验

6分钟步行试验是一简单的运动功能检查，是测定在特定的时间内受试者可步行的距离。主要用来评价机体的功能状态和治疗效果，帮助明确外科治疗如肺减容术和肺移植手术对临床的影响，作为一种生理储备指标，6分钟步行试验可以预测死亡的危险性或者手术治疗的预后。

该检查的优点在于需用的设备少，结果重复性好，而且结果与最大运动试验的摄氧量相关，与功能状况相关。但是，方法的标准化是一急待解决的至关重要的问题。

6分钟步行试验适应于心肺功能受损较严重的患者。2/4/202382施行6分钟步行试验的一般准则（1）试验环境，最好在室内进行。

·连续的跑道（椭圆形或长方形）。

·步行跑道最小直线长度以25米为限，可以30米，每5米做一标记。标起点线，备掉转方向标志物。

·平坦的跑道，没有医院交通和障碍物妨碍，且拐角最少。

·保持舒适的环境温度和湿度。（2）设备

·受试者监测设备：听诊器、血压计、氧脉计、测脉率手表、遥控心电图。

·其他设备：秒表、便利的氧气输送系统、急救药物及器械（如除颤器等）、供病人休息的椅子、Borg呼吸困难评分表、卷尺。2/4/202383

6分钟步行试验预计峰值VO2：1.CahalinLP（Chest1996；110：325-332）报告有症状的心力衰竭患者其6分钟步行距离与峰值VO2关系，公式如下：

PeakVO2=0.03×距离（m）+3.93

（r=0.64，r2=0.42，P<0.0001，标准误=3.32）2.CahalinLP（Chest1995；108：452-459）报告终末期肺疾患患者6分钟步行距离与峰值VO2关系:PeakVO2=0.006×距离（ft）+7.38

（r=0.73，r2=0.54，P<0.0001，标准误=2.82）3.我院6MWT51例健康人,年龄19岁−65岁;男性27例,女性24例,PeakVO2/kg=0.05×距离(m)−6.331(r=0.619,r2=0.383,P0.001)2/4/2023846MWT步行距离与PVO2的相关性

PVO2与D:VO2/kg=0.05D﹣6.331(r=0.619，r2=0.383，P=0.000＜0.001)2/4/2023856分钟步行试验实施

受试者听到开始口令即立即开始步行。工作人员应在受试者身后轻轻步行，但应避免为其定步速，应该定时告知剩余时间，并给予一些标准的鼓励性话语。建议使用以下标准语言：

1分钟后——“努力，还剩下5分钟。”

2分钟后——“尽力，剩下4分钟了。”

3分钟后——“干得好，继续走。就剩3分钟了。”

4分钟后——“走快点，只剩2分钟了。”

5分钟后——“最后剩下1分钟了，尽全力。”

·每走完一圈或一个固定长度做一个记号。

·如果受试者停下来，应为其准备椅子休息。每隔15秒重复这样一句话：“当你感觉可以时，尽快继续步行。”

·记录休息的时间。2/4/202386

6MWT正常参考值

1.EnrightPL等报告(1998年)健康男性117例，女性173例；年龄

40岁-80岁；步行距离中数男性576m，女性494m。老年人，肥胖者及矮者步行距离短。提出正常人参考方程式(约40%变异)

男性6MWD=7.57高(cm)−5.02年龄−1.76体重(kg)−309m

女性6MWD=2.11高(cm)−2.29体重(kg)−5.78年龄+667m2.Trooster等1999年报告51例健康人，年龄50岁-85岁，

6MWD平均值631m，男性＞女性84m。

3.CooperCB等提出一般正常人放松步行速度

67−80m/min(2.5mph−3.0mph),故6MWD在400m以上，或40岁接近600m；每10年递减50m,至80岁应达到400m。

4.我院6MWT51例健康人,年龄19岁−65岁;

男性27例,平均步行距离729.31m48.97m,

女性24例,平均步行距离655.04m48.97m。

5.Redelmeier等1997年报告COPD患者平均6MWD达到371m(119m−705m)。2/4/202387

6分钟步行运动试验（6MWT）的临床应用

1.运动训练。

2.应用6MWT预计发病率和死亡率：

EnrightPL报告1年后病死的898例心力衰竭患者,其平均6MWD374m。

3.肺移植：运动试验，包括6MWT，已用于因患肺部疾病行肺减容术或肺移植术的病人手术风险评估，适应症，禁忌症以及疗效评价。

6MWD<400m的患者在等待肺移植时80%死亡，6MWD<300m者80%在移植前死亡。作者提出以400m作为患者肺功能的损害程度达到肺移植的指征，

6MWD<300m者优先移植。

4.肺切除：VO2max的测定已显著提高对肺部恶性肿瘤切除术后严重并发症的高风险患者的鉴别价值。一项研究显示，所有3例病人6MWD<304米术后均有严重并发症，7例6MWD381m的患者无一例有并发症。

5.肺减容手术（LVRS）：有作者认为6MWD<200m和高碳酸血症PaCO2

＞45mmHg是住院时间延长3周或术后死亡的最好指标。有报告肺气肿的患者行肺减容手术后3−6个月，呼吸力学和6MWT步行距离显著改善。但一年后，尽管呼吸力学减退，步行距离仍保持稳定或持续增加。

6.心力衰竭：6MWT对不同程度的左室功能不全患者的死亡率和住院率有很强的预计价值。左室功能不全的患者，若6MWD<300m，与6MWD至少450m者相比，其死亡风险增加3.7倍，住院风险增加14倍。2/4/202388肺血管病1.BRH2.VD/VTH3.P(a-et)CO2H4.P(A-a)O2H5.V̉O2/HRL6.ΔV̉O2/ΔWRL心脏病心衰1.BRH2.VD/VTH3.P(a-et)CO2H4.P(A-a)O2N5.V̉O2/HRL6.ΔV̉O2/ΔWRL外周动脉疾病1.BRN2.高血压3.下肢痛4.HRRH5.ΔV̉O2/ΔWRL心脏病1.BRN2.ECGabn3.HRvsV̉O2

陡4.ΔV̉O2/ΔWRL贫血1.BRN2.HBL3.代酸4.V̉O2/HRL5.P(