重度COPD合并肺动脉高压患者心肺运动试验参数研究

程礼川　何修玉

[摘 要] 目的：（1）确定肺动脉高压对于重度COPD患者运动耐量、肺气体交换功能、氧脉搏的影响；（2）确定心肺运动试验中与重度COPD患者的平均肺动脉压力存在显著性联系的参数。方法：试验纳入98例重度COPD患者进行肺功能、动脉血气分析、CPET及右心漂浮导管监测，记录各项参数进行独立样本的t检验和非正态分布的Mann-Whitney U检验，并以Pearson相关分析进行两组数据的相关性分析。结果：重度COPD合并PH患者的最大运动功率、最大摄氧量、氧脉搏明显降低，且mPAP与最大摄氧量呈显著负相关，两组患者反映肺脏气体交换功能的参数无统计学差异。结论：PH会引起COPD患者的运动耐量的下降，但对肺脏通气功能无明显影响；CPET对于仅仅伴有运动耐量下降而无明显通气功能改变的PH患者可提供更加准确的诊疗信息。

[关键词] 肺动脉高压；COPD；心肺功能运动试验；运动耐量；气体交换

中图分类号：R562 文献标识码： B 文章编号：2095-5200（2015）05-031-03

继发性肺动脉高压（pulmonary hypertension，PH）是慢性阻塞性肺气肿（COPD）常见并发症，患病率可达20%～90%[1-3]。研究发现晚期重度COPD或伴有严重低氧血症患者，静息状态下PH发生率为30%，运动诱发PH可高达90%[4]。心肺运动试验（cardiopulmonary exercise testing，CPET）可测定患者运动过程中多项指标，全面评价COPD患者运动能力及病情轻重[5]。多项研究关注于COPD患者运动耐量及肺通气功能改变，但得到不同研究结果：一些研究认为肺动脉高压会导致患者运动耐量降低和肺通气功能异常[6]；也有研究认为，肺动脉高压所引起分钟通气量与二氧化碳清除量比值（VE/VCO2）升高并不会对患者运动耐量产生显著影响[7]。因此本文拟通过包含右心漂浮导管监测（right heart catheterization，RHC）在内较为全面观察指标，以患者是否合并PH进行对比，研究PH对于重度COPD患者运动耐量及肺通气功能影响，并寻找CPET中与平均肺动脉压（mean pulmonary artery pressure， mPAP）存在相关性指标参数。

1 资料与方法

1.1 研究对象

2013年2月至2015年1月我院呼吸科病房收治98例重度COPD患者，平均年龄59岁，诊断符合2011版GOLD中COPD诊断标准：吸入支气管扩张剂后FEV1/FVC<70%，而且FEV1<50%预计值。排除哮喘、肺栓塞等肺部疾病、心血管性疾病、骨关节等疾病。同时排除肺毛细血管楔压（pulmonary capillary wedge pressure，PCWP）>15mmHg及右心射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）<30%患者，从而排除由于肺毛细血管后因素所导致PH。所有患者均自愿参加本次研究，检查前2d避免劳累，检查在当d早餐后2h进行。

1.2 设备与方法

静态肺功能（pulmonary function testing，PFT）及CPET均采用意大利COSMED公司心肺功能测试仪，运动设备为ergoline900功率自行车。CPET采用以下步骤：所有患者检测前进行全身状况综合评定，包括心肺功能、肌力和关节活动度、机体代谢状况等。患者取骑坐位，检查气密性后头戴面罩并连接至能耗系统和监护仪，进行心电、血压、SaO2监测。采用症状限制连续踏车负荷递增法，首先以0W热身2min，起始功率10W，之后5W/min或10W/min递增，要求转速保持在50～60r/min。患者出现极度疲乏无法维持转速、极度呼吸困难、SaO2跌至85%以下、胸闷胸痛发作或心电图出现ST-T压低时视为到达最大运动功率，予以降低负荷至10W，行2min恢复运动后结束试验。运动期间记录二氧化碳清除量（VCO2），运动功率（W）、摄氧量（VO2）、公斤摄氧量（VO2/kg）、分钟通气量（VE）、潮气量（Vt）、呼吸频率（RR）、静息和运动状态下呼气末CO2（PetCO2rest、PetCO2peak）、氧脉搏（VO2/HR）、静息和运动状态下收缩压（SBPrest、SBPpeak）和舒张压（DBPrest、SBPpeak）、VO2%预计值为最大摄氧量占预计值百分比。计算公式：最大预计心率=208-0.7×年龄计算，最大心率储备=（HRpeak-HRrest）/（心率预计值- HRrest）×100%计算，最大摄氧量（VO2max）以Wasserman公式计算。患者主观呼吸及疲劳程度由Borg Scale指数表示，Borg Scale指数达到9～10之一或更高，则认为达到最大运动量。

右心漂浮导管监测RHC：以Swan-Ganz漂浮导管进行右心血流动力学监测，主要记录参数包括：mPAP、PCWP以及收缩压、舒张压。右心输出量以Fick公式计算，计算肺毛细血管阻力指数（IPVR）=（（mPAP-mPCWP）/CI）×79.9。划定在静息状态下mPAP>25mmHg即定义为PH。

静态肺功能测试PFT及动脉血气分析：在测试前15～20min充分吸入400ug沙丁胺醇，记录吸入支气管扩张剂后用力肺活量（FVC）、第1s用力呼气量（FEV1）、肺总量（TLC）和残气量（RN），在完成肺功能测试同日、相同室内空气条件下进行静息状态下动脉血气测定。

1.3 统计学方法

采用SPSS19.0软件对数据进行处理，计量数据以均数±标准差（x±s）表示，重度COPD合并PH与重度COPD无PH两组数据采用t检验、非正态分布数据采用Mann—Whitney U检验，计量资料之间采用Pearson相关分析进行相关性分析。P<0.05认为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者基本信息

98位患者基本信息如表1，根据血流动力学静息状态下mPAP>25mmHg标准，31位（32%）存在PH，两组患者一般资料和PFT各项参数（FEV1/FVC、TLC、RV）比较均无统计学差异。

2.2 PH程度分级

所有患者mPAP分布在14～50mmHg范围内，根据ATS标准：有28（29%）名患者属于轻度PH（25mmHg45mmHg）。

2.3 运动耐量及肺气体交换功能

两组患者CPET参数结果如表2，以最大摄氧量和最大运动功率衡量运动耐量：当重度COPD患者合并PH时，运动耐量和氧脉搏明显降低（5.0（3.9～6.9）VS5.2（4.2～7.7）mL，P<0.05）并且mPAP与最大摄氧量之间存在明显负相关关系（R2=0.086，P=0.003）；反映肺脏气体交换功能参数VE/VCO2及Pet CO2在两组资料间无显著性差异。

3 讨论

试验结果可见（1）mPAP与患者运动耐量，特别是VO2%预计值之间存在显著性关联；（2）对于重度COPD患者，PH不一定会对患者肺脏气体交换功能产生影响；（3）PH能明显降低重度COPD患者氧脉搏。

重度COPD患者在病程发展后期会因为运动耐量明显降低，而造成生活质量下降。我们研究发现：PH不仅对COPD患者通气功能以及心血管系统造成损伤，同时还会通过降低运动过程中氧气摄取量和氧脉搏从而影响患者运动耐量。氧脉搏可衡量心脏每搏输出量从而反映心脏功能[8]，因此，通过氧脉搏能够间接反映PH对心脏功能损伤作用。本试验与之前研究结果相契合[9]，证明COPD患者运动过程中最大氧脉搏降低与运动耐量降低存在显著相关性。由于实验中大部分患者无法到达一个明确无氧阈值，缺乏充足数据进行分析，所以实验过程中没有监测患者通气阈值以及无氧阈值。

实验结果提示在重度COPD患者合并PH以及无PH两组VE/VCO2和PetCO2不存在统计学差异，结果与Pynnaert等研究一致[3]。部分实验证明：在重度PH和不合并PH患者中PetCO2会存在显著性差异。由于参与试验COPD患者，存在严重肺泡低通气，长期肺泡缺氧使得机体对于代谢性酸中毒反应迟钝[10]。理论上，严重COPD患者肺通气功能下降会导致VE/VCO2下降和Pet CO2升高，从而引起运动过程中高碳酸血症以及肺通气血流比异常，此时机体会通过过度通气等生理性反射纠正VE/VCO2和PetCO2异常，但是一旦合并PH，机体对于VE/VCO2和PetCO2调节功能就会明显减弱。

本实验证明：VO2%预计值与mPAP之间存在显著性关联，但FEV1与mPAP之间无相关性。在一项通过超声心动图定义PH实验研究中，Vonbank等发现运动过程中最大VO2与外周血管阻力存在相关性，但是并未研究最大VO2与mPAP之间关系[11]。也有实验认为mPAP与CPET中参数没有相关联系[12]。对于这些不同研究结果，一方面是各个研究对于PH定义不一致（>20mmHg或>25mmHg），另一方面是由于用来判定PH仪器设备不同（RHC或超声心动图）。

回顾本实验研究，存在一定局限性：尽管我们将PCWP>15mmHg患者剔除在研究范围之外，以此来排除由于肺毛细血管后因素所导致PH，但是发现合并PH组患者PCWP和右心房压力依旧明显高于正常水平，这可能会对CPET结果产生一些细微影响；再者，由于缺少患者肺脏影像学资料，所以不能排除是否存在呼吸道器质性疾病。

4 结论

综上所述，研究发现PH是重度COPD患者常见并发症，它通过改变肺动脉压力对患者运动耐量产生影响，但是对于肺通气功能如VE/VCO2和Pet CO2不产生明显影响。在众多检查手段中，对于仅仅表现为运动耐量异常而不合并明显气体交换功能障碍COPD患者，CPET能够准确地筛查出患者是否存在PH，同时监测疾病进展和愈后。但CPET对轻、中度COPD患者合并PH诊断作用还有待进一步研究。

参 考 文 献

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