運動心肺功能測定定稿

1、心肺運動試驗的臨床應(yīng)用,姜洪，主任醫(yī)師，醫(yī)學(xué)博士，南京軍區(qū)福州總醫(yī)院僑賓科主任、心血管內(nèi)科副主任中華醫(yī)學(xué)會福建省心臟起搏和電生理學(xué)分會副主任委員、無創(chuàng)學(xué)組組長中華醫(yī)學(xué)會福建省老年醫(yī)學(xué)分會副主任委員福建省心血管病分會委員、心力衰竭學(xué)組副組長福建省康復(fù)醫(yī)學(xué)分會常務(wù)理事、心血管康復(fù)分會副主任委員南京軍區(qū)重癥醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會副主任委員中國老年醫(yī)學(xué)學(xué)會醫(yī)養(yǎng)結(jié)合促進委員會常委海峽兩岸醫(yī)藥衛(wèi)生交流協(xié)會老年醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會常委,心肺運動試驗的

2、臨床應(yīng)用,南京軍區(qū)福州總醫(yī)院 姜 洪,心肺運動試驗簡介,心肺運動試驗包括兩個部分心電圖負荷試驗和氣逆代謝分析，前者早已廣泛引用于臨床，用于診斷心肌是否有潛在的缺血，但對心臟的功能狀況不能進行評價氣體代謝分析是對肺、心臟、血紅蛋白攜氧、肌肉等系統(tǒng)進行功能評價,機體的心臟和肺發(fā)生病變時，早期在靜態(tài)下由于心肺功能處于代償階段，應(yīng)用人們現(xiàn)有的諸如肺功能儀、心臟彩超等儀器往往不能發(fā)現(xiàn)異常，從而無法早期診斷運動時，機體的能量需求增加，

3、要求 ①肺的潮氣量和呼吸頻率增加，以吸進更多的氧氣，排出更多的二氧化碳 ②心臟的每搏輸出量和心率增加，以輸送更多的O2和CO2,心肺運動試驗簡介,運動調(diào)動了心肺的貯備功能心臟和肺的功能加強，血管擴張、血流加快，以增加供O2和排除CO2任何一個環(huán)節(jié)（肺—心臟—肺循環(huán)和體循環(huán)—肌肉）的異常均會造成供O2和/或排除CO2出現(xiàn)異常氣體代謝分析就是在運動中對O2和CO2進行實時連續(xù)的（breath-by-breath）測

4、定分析以判斷心肺等系統(tǒng)的貯備功能,心肺運動試驗簡介,氣體傳輸機制,從血液灌流肌肉中增加提取O2選定周圍血管床擴張心輸出量的增加（每搏量和心率）增加肺部血液流量（肺血管補充和擴張）通氣增加,什么可能使O2利用率增加？,功能模型,,- 測量氣體交換,- 收集相關(guān)信息,- ... 通過增加運動負荷,- 測量心功能參數(shù),通過測量氣道內(nèi)的氣體交換，同步評估心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)對同一運動應(yīng)激的反應(yīng)情況是伴有代謝測定（攝氧量VO2，二氧化碳

5、排除量VCO2等氣體交換指標）的心肺運動測驗不同于一般的只是單純觀察心電圖ST-T的變化或心律變化的運動試驗；也不同于靜態(tài)肺功能綜合心與肺，在一定功率負荷下測量代謝指標、通氣指標及心電圖變化。反映細胞呼吸功能的變化優(yōu)于并可代替運動ECG,心肺運動試驗的定義（Cardiopulmonary Exercise Testing，CPET）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,心臟血流,肺,肌肉,O2,,,肺

6、循環(huán),外周循環(huán),肌肉活動,O2和CO2傳輸,CO2,O2,O2,O2,CO2,CO2,CO2,,環(huán)境空氣,心肺運動發(fā)展歷史,心肺疾病綜合途徑,Ergospirometry氧氣供應(yīng),心臟4%皮膚11%其他2%大腦4%腎臟3%肌肉73%消化系統(tǒng)3%,,心肺運動試驗測量內(nèi)容,心肺運動試驗常用指標及意義,①反映運動耐量以及心功能的指標 ——最大攝氧量、公斤攝氧量、無氧閾、代謝當量、最大氧脈搏、最大心率儲備

7、、呼吸商、氣體交換率以及攝氧量與運動負荷之間的關(guān)系②反映通氣功能的指標 ——呼吸儲備、最大運動通氣量、最大潮氣量、最大呼吸頻率以及潮氣量與深吸氣量的比值③反映氣體交換的指標 ——動脈氧分壓、肺泡與動脈氧分壓差、動脈二氧化碳分壓、潮氣末二氧化碳分壓、動脈-潮氣末二氧化碳分壓差、氧當量、二氧化碳當量、死腔和潮氣量的關(guān)系,反映運動耐量以及心功能的指標,最大攝氧量（VO2max）當在負荷逐漸遞增的運動過程中的一定時刻，

8、氧的攝入量（VO2）不再隨運動負荷（功率）和心率的增加而增加，出現(xiàn)一個平臺，這時的VO2叫做VO2max表示肌體氧利用的最大上限，同時它反映肌體的氣體運輸系統(tǒng)（肺、心血管、血紅蛋白）以及肌肉細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。正常值：大于預(yù)計值的84%,反映運動耐量以及心功能的指標,公斤攝氧量(VO2max/kg) 衡量不同的個體完成同樣功率負荷的運動能力綜合評價心肺功能

9、的客觀指標具體評估參考標準見下表,根據(jù)公斤攝氧量評估運動能力和心肺功能障礙標準,反映運動耐量以及心功能的指標,無氧閾（anaerobic threshold，AT）無氧閾是指在負荷遞增的運動過程中，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，此點時體內(nèi)乳酸的形成率和從血液中的清除率達到動態(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既可用于運動受限的診斷和鑒別診斷，還可以用于治療前后的功能

10、評價及鍛練效果與運動耐力的評價一般用在AT點時VO2占VO2max的百分數(shù)表示AT值正常人AT >40%VO2max,反映運動耐量以及心功能的指標,代謝當量（MET）指在1分鐘做1kg的功時肌體所能提供的攝氧量用MET為基本單位表示作功量，有助于制定運動處方、評價運動能力是否喪失以及可將不同運動方案的極量與次極量運動負荷標準化通過心肺運動試驗所測得的指標，有助于解釋病人的運動反應(yīng)對有呼吸困難癥狀病人的診斷頗有幫助有學(xué)

11、者根據(jù)CPET中最大運動負荷時所達到的MET，作為判斷心功能是否受損及其程度的指標之一,反映運動耐量以及心功能的指標,MET與對應(yīng)的運動方式和運動量,美國紐約心臟病學(xué)會（NYHA）1928年心功能分級 Ⅰ級： 患者患有心臟病但活動量不受限制，平時一般活動 不引起疲乏、心悸、呼吸困難或心絞痛。  Ⅱ級：心臟病患者的體力活動受到輕度的限制，休息時無 自覺癥狀，但平時

12、一般活動下可出現(xiàn)疲乏、心悸、 呼吸困難或心絞痛。  Ⅲ級：心臟病患者體力活動明顯限制，小于平時一般活動 即引起上述的癥狀。  Ⅳ級：心臟病患者不能從事任何體力活動。休息狀態(tài)下也 出現(xiàn)心衰的癥狀，體力活動后加重。,6分鐘步行試驗 要求患者盡可能快的行走，測定六分鐘步行的距離。 如<150m，為重度心功能不全；

13、 150~425m，為中度心功能不全； 426~550m，為輕度心功能不全。,MET量化心衰病人的心功能分級標準,心功能-------------------代謝當量（METs） Ⅰ級：----------------- ≥7  Ⅱ級：----------------- ≥5 ＜7  Ⅲ級：----------------- ≥2

14、 ＜5  Ⅳ級：----------------- ＜2 衡量體力： ＜5METs： 65歲以下的病人＜5METs則預(yù)后不良； 5METs： 日常生活受限，通常是急性心肌梗死病人恢復(fù)的功能儲量； 10METs： 屬于相當正常的健康水平，藥物治療的預(yù)后和冠脈搭橋術(shù)一 樣好； 13METs： 雖然運動試驗有異常表現(xiàn)

15、，但是預(yù)后好； 18METs： 有氧運動員的體力； 22METs： 有充分運動的競技運動員才能達到的運動量。,反映運動耐量以及心功能的指標,反映運動耐量以及心功能的指標,氧脈搏(O2.pulse,VO2/HR)評價心功能常用的指標之一由VO2/HR計算出來的當心功能不全時，心搏量不能隨著運動負荷的增加而增加，心臟只有通過HR的增加來滿足運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

16、能降低氧脈搏降低也可見于貧血、高碳氧血紅蛋白或嚴重的動脈低氧血癥等動脈血氧含量減少的病癥,反映運動耐量以及心功能的指標,呼吸交換率（Respiratory exchange rate,RER或R）指肺內(nèi)每分鐘CO2排出量（VCO2）與每分鐘攝氧量（VO2）之比值是V-Sslop法確定AT點的依據(jù)RER1時，表示無氧運動呼吸商(Respiratory Quotient,RQ) 反映細胞水平的氣體交換率,反映通氣功能的指標,呼吸

17、儲備（Breathing reserve, BR） 最大通氣量(MVV)與最大負荷運動通氣量VE之差的絕對值以最大負荷運動通氣量占MVV之百分數(shù)表示BR降低是原發(fā)性肺疾病患者通氣限制的特點BR增高是心血管疾病患者運動限制的特點,反映通氣功能的指標,最大每分鐘通氣量（Vemax）是指伴隨著VCO2的上升而增加的VE正常情況運動期間的最大通氣量VEmax一般可以達到MVV的60~70%VE的增加取決于肺的代償能力VEmax

18、是呼吸疾病運動受限的關(guān)鍵指標,反映氣體交換的指標,氧通氣當量（VE/VO2或EQO2）指消耗一升攝氧量時所需要的通氣量確定無氧閾的最敏感的指標二氧化碳通氣當量（VE/VCO2或EQCO2）指排出一升二氧化碳時所需要的通氣量評估運動試驗結(jié)果的重要指標,其它呼吸參數(shù),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）、動脈呼氣

19、末二氧化碳分壓差（P（a-ET）CO2）、經(jīng)皮血氧飽和度（SpO2）等,CPET各參數(shù)正常值范圍（最大運動時）  參數(shù) 正常范圍 攝氧量 VO2 max > 84% 預(yù)計值 AT

20、 > 40% VO2 max pred ΔVO2/ΔWR > 8.29 ml/min.w-1(10.3±1.0) 心血管反應(yīng) VO2/HR（O2 pulse） > 80% pred HR reserve

21、 11L RR 80mmHg P(A-a)O2 < 35mmHg SaO2 < 4%,常見心肺疾病的心肺運動功能反應(yīng),一

22、、心臟病心血管系統(tǒng)最主要、最直接的作用是氣體運輸4種類型心臟?。ü谛牟?、心肌病、瓣膜病、先天性心臟?。┛梢鹦墓δ懿蝗谶\動中引起VO2，VCO2，HR的變化,(一）瓣膜性心臟病氣體交換指標特點⒈ ΔVO2/ΔWR逐漸降低⒉ VO2 max降低⒊ AT降低⒋ 低VO2/HR，于低功率時達一平臺⒌ HR-VO2斜率變陡，呈低氧耗-高心率改變⒍ 恒定功率運動時，VO2動力學(xué)減緩，ΔVO2升高,(二）冠心病患者運動氣體

23、交換指標特點⒈ 低功率時ΔVO2/ΔWR正常，單在AT水平以上斜率變緩⒉ 最大氧脈搏降低⒊ 心率與VO2呈非直線關(guān)系，在接近峰值VO2時，曲線斜率 異常陡峭⒋ 呼吸儲備高⒌ 運動末出現(xiàn)代謝性酸中毒⒍ 運動后氧脈搏迅速升高,(三）心肌病患者運動氣體交換指標特點⒈ 接近峰值VO2時，VO2隨功率增加的速度逐漸下降⒉ 峰值VO2降低⒊ AT降低⒋ 最大氧脈搏降低⒌ HR/VO2斜率變陡伴有最大HR降低⒍ 在

24、低功率可能出現(xiàn)45-90秒的呼吸和氣體交換波動，當達 到峰值功率時，波動模式則明顯減弱 7. 運動后氧脈搏迅速矛盾性升高 8. 恒定功率試驗期間，在AT水平以上出現(xiàn)低的VO2動力學(xué)變 緩和ΔVO2（6到3分鐘之間的差值）的升高 9. VD/VT、VE/Vco2升高，且VE/Vco2與與疾病的嚴重程度相關(guān),(四）先天性心臟病患者運動氣體交換指標特點 A.右向左分流1 峰值VO2降低2 AT降低3 VE/Vco

25、2升高4 當伴有肺血管或瓣膜阻力增加時，Ⅰ期VO2降低5 恒定功率試驗期間，VO2動力學(xué)減慢，ΔVO2（6到3分鐘 之間的差值）的升高6. 在發(fā)紺型，迅速發(fā)生過度通氣和PETCO2降低，VE增加和 PETCO2降低的程度與右到左分流的大小相關(guān)7. 運動中低血氧癥加劇B. 左向右分流1. 峰值VO2降低2. AT降低3. VE/Vco2正常4. 運動中動脈血氧正常,二、阻塞性肺疾患CPET特

26、點,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,通氣血流比例失調(diào),氣流阻塞,PaO2 ?，pH?,COPD,呼吸功?,VD/VT,彈性回縮力?,通氣需要?,運動限制,通氣能力?,阻塞性肺疾患CPET特點 通氣能力減低和通氣需要增加肺通氣不足導(dǎo)致V/Q比率失調(diào)，部分肺區(qū)通氣不足，部分肺區(qū)過度通氣VD/VT增加，因而需要增加通氣排出CO2，維持血中PCO2恒定在有灌注的肺單元，因低通氣引起低血氧，通過頸動脈體化學(xué)感受器也使

27、肺通氣增加 1.低VO2 max； 2.高VD/VT； 3.高P（a-et）CO2； 4.高P（A-a）O2； 5.低BR； 6.作功耗氧量增加，于低功率時出現(xiàn)乳酸酸中毒，代謝性酸中毒時不能進行呼吸補償； 7.高HRR； 8.異常（矩形Trapezoidal）呼氣流量型,三、 限制性肺疾患CPET特點肺間質(zhì)纖維化使肺總量（TLC）、深吸氣量（IC）降低運動中潮氣量（

28、VT）能增加的程度受限，故VT/IC比值接近1患者必須用快的呼吸頻率以達到運動中通氣需要，RR超過50 次/分鐘，于最大功率時通氣量接近MVV,四、肺血管病變?nèi)绶嗡ㄈ?、特發(fā)性肺血管阻塞肺血管病變使通氣好的肺泡灌注減少，沒有血管病變即灌注好的肺泡高灌注，而且需高通氣排出CO2以維持PaCO2及pH于正常水平）低灌注肺泡的過度通氣造成肺泡死腔死腔通氣增加導(dǎo)致高VD/VT和P（a-etCO2持續(xù)正值肺血管阻力引起血流動力學(xué)障礙使右

29、室輸送至左心房血液難以滿足運動中心排出量增加的需要運動中心排出量降低，同心臟病相似，其VO2 max、AT和 VO2/HR 降低氣體交換出現(xiàn)異常，表現(xiàn)為VD/VT、P（a-et）CO2 和P（A-a）O2增高,肺循環(huán)疾病CPET特點 1.高VE：于次極量功率時； 2.高VD/VT； 3.高P（a-et）CO2； 4.PaO2隨功率增加而降低； 5.P（A-a）O2隨功率增加而增加； 6.低VO2max；

30、7.低AT； 8.ΔVO2/ΔWR接近最大功率時斜率變淺； 9.低VO2/HR。,,小結(jié)：各種疾患運動心肺功能測驗特征性反映的機制,,各種疾患運動心肺功能測定的特征性反應(yīng)  心臟病 慢阻肺 肺間質(zhì)纖維化 肺血管疾患 體弱 VO2 max ? ? ? ? ? AT

31、 ? N ? ? N 或 ? VO2/HR ? ? ? ? N HRR N ? ? ? ? BR N ?

32、? N 或 ? N RR N N >50 N ? VT/IC N N ?>80% N N PaO2 N ? ? ?

33、 N P（a-et）CO2 N ? ? ? N VD/VT N ? ? ? N ΔVO2/ΔWR斜率 ? N ? ? N ECG

34、 異常 N N N N,運動心肺功能實驗的臨床應(yīng)用,·心血管疾病·通氣和氣體交換障礙·藥物評估·手術(shù)前風(fēng)險評估·有效的調(diào)整身體活動 能力的測量·優(yōu)化康復(fù)治療措施·評估康復(fù)和治療過程·重癥患者營養(yǎng)控制,客觀評價心肺系統(tǒng)對需氧增加時的反應(yīng)測定心血管儲備和在負荷下心排出量

35、增加的能力運動測驗攝氧量能反映心功能及氧的運輸，代表心臟儲備能力AT的測定反映循環(huán)系統(tǒng)維持氧運輸?shù)哪芰π姆喂δ懿蝗o態(tài)肺功能認為不宜手術(shù)但又必須手術(shù)者，運動負荷測驗將圍手術(shù)期屬高?；颊吲c低危患者區(qū)別開，甚至只需測定AT即可，遠不需達到極量運動,運動試驗，尤其是峰值和無氧閾點VO2的測定，對于確定高風(fēng)險的手術(shù)患者（包括那些在靜息時通過臨床評估和測定被判定為心肺功能正常的患者）是很有用的CPET 對于老年人特別有用，因為這些老年

36、人可能患有未知的心肺疾病，其器官系統(tǒng)功能處于臨界狀態(tài),心肺運動測試在外科手術(shù)風(fēng)險的術(shù)前評估,由于肺量計、放射核素掃描和動脈血氣不能成功地完全確認所有胸科手術(shù)高?；颊?，同時可能會漏掉有心血管疾病的患者，需要通過心肺運動試驗加以輔助檢查靜息肺功能顯示為“高?！钡幕颊?，可以依據(jù)運動試驗的數(shù)據(jù)做更客觀的評價最大VO260%預(yù)計值可行手術(shù)，若≤60%則需行核素量肺成像檢測；FEV1、 DLco2<40%預(yù)計值時，患者有很高的圍手術(shù)期死亡

37、率和心肺并發(fā)癥的風(fēng)險，不宜進行手術(shù)治療,心肺運動測試在外科手術(shù)風(fēng)險的術(shù)前評估——胸部手術(shù),大部分心臟病人常伴有不同程度肺心力衰竭，單純的心電圖、心臟超聲等功能性檢查難以準確判斷心功能衰竭的程度在CPET中AT、VO2peak和心功能分級具有很好的相關(guān)性，能有效分析心臟病人的心功能和病情嚴重程度，對其做出有效術(shù)前風(fēng)險預(yù)測當VO2peak<14mL/(kg·min)、 AT <11mL/(kg·min)

38、應(yīng)考慮暫緩手術(shù)，選擇其他方式治療,心肺運動測試在外科手術(shù)風(fēng)險的術(shù)前評估——心血管手術(shù),Older報告了60歲以上老年腹腔大手術(shù)患者187例，用運動無氧閾時的攝氧量（AT），以>11ml/kg.min-1（單位下同）和11為界對心力衰竭分級，發(fā)現(xiàn)AT>11者病死率為0.8%；11者病死率為4%，差異顯著大手術(shù)后平均攝氧量（VO2 max/kg）約4.5-5，也達6-7。因此運動負荷下AT不能達到8.5-11.5就不能滿足大

39、手術(shù)需氧量增加和繼之引起的心排出量增加，以適應(yīng)手術(shù)時高代謝狀態(tài)和術(shù)后的組織修復(fù),心肺運動測試在外科手術(shù)風(fēng)險的術(shù)前評估——腹部手術(shù),運動心肺功能測定的禁忌癥運動心肺試驗是一種較為安全的試驗，但也有關(guān)于運動中出現(xiàn)心肌梗塞甚至死亡的報道，運動試驗并發(fā)癥的死亡率在0.01%以下對于肺疾病或心血管疾病患者運動前需要仔細評估保證進行運動試驗的安全性和有效性,禁忌癥1. 吸入室內(nèi)空氣情況下 PaO270mmHg；3. FEV1 <3

40、0%pred；4. 近期心肌梗死；5. 不穩(wěn)定心絞痛；6. 急性肺栓塞或者肺梗塞；7. IIO-IIIO心臟房室傳導(dǎo)阻滯；8. 快速室性/房性心律失常；9. 嚴重身體畸形未糾正者；10. 嚴重的主動脈狹窄；11. 充血性心力衰竭；12. 未控制的高血壓；13. 神經(jīng)系統(tǒng)疾病所致的運動受限；14. 室壁動脈瘤；15. 嚴重的肺動脈高壓。,并發(fā)癥1. 心動過緩的心律失常2. 猝死（室性心動過速/室顫）3. 心肌

41、梗死4. 充血性心力衰竭5. 低血壓和休克6. 肌肉骨骼損傷7. 嚴重疲勞，頭暈，乏力，全身不適，身體疼痛 和持續(xù)數(shù)日的疲乏等,終止運動的指征（一）新出現(xiàn)或者加重的心絞痛（二）中樞神經(jīng)癥狀，如共濟失調(diào)、頭暈、或接近暈厥（三）末梢低灌注情況，如紫紺、蒼白（四）疲乏、氣促、喘息、腿痙攣或者間歇性跛行（五）運動中收縮壓較基礎(chǔ)值下降>10mmHg，運動功率增加血壓不 升，并伴有缺血癥狀；或高血壓反應(yīng)（無

42、明顯癥狀時，收縮 壓>250mmHg）和/或舒張壓>115mmHg（六）在無Q波的導(dǎo)聯(lián)（不包括V1和aVR導(dǎo)聯(lián)）出現(xiàn)ST段抬高 （?1.0mm)，此外，ST段持續(xù)性壓低，或者心電軸明顯偏移（七）較嚴重的心律失常，室上性心動過速，高度室性心律失常如 多源性、短陣室速等,我們的理念是把心肺診斷當做一種藝術(shù)來做，為您提供藝術(shù)性的解決方案 ——SCHILLER AG,心肺運

43、動試驗——心血管醫(yī)生必須掌握的技能,2015年長城會主題—— 彌合傷痕，迎接挑戰(zhàn)彌合公共衛(wèi)生/預(yù)防醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的裂痕應(yīng)對非傳染性疾病（NCD）的嚴峻挑戰(zhàn),彌合傷痕，迎接挑戰(zhàn),為什么產(chǎn)生“裂痕” 面對傳染病威脅時，公共衛(wèi)生/預(yù)防醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)分離 蘇聯(lián)防疫站體系、美國疾病控制中心（CDC） 面臨NCD嚴峻挑戰(zhàn)，防不治的“裂痕”日益加深，弊病日益凸顯,,彌合傷痕，迎接挑戰(zhàn),