心肺运动试验在快速康复外科中的应用进展
2018-01-08张良燕刘子嘉黄宇光
张良燕，刘子嘉，申 乐，黄宇光
中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院麻醉科，北京 100730
·综述·
心肺运动试验在快速康复外科中的应用进展
张良燕，刘子嘉，申 乐，黄宇光
中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院麻醉科，北京 100730
快速康复外科(ERAS)旨在通过多种优化措施减少患者的围术期应激反应，加速患者术后康复过程。随着ERAS理念的推广，如何更有效地实施ERAS方案成为新的挑战。心肺运动试验在ERAS术前评估、制定优化措施和术后康复环节都具有良好的应用价值。本文主要综述心肺运动试验在ERAS中的应用进展，为制定更细致、更全面的ERAS方案提供依据。
心肺运动试验；快速康复外科
快速康复外科(enhanced recovery after surgery，ERAS)是近年来出现的围术期管理新理念，倡导在多学科合作下，针对围术期患者实施一系列有循证医学证据的优化措施，从而加速患者的术后康复过程。ERAS理念最早应用于结直肠手术，现已推广到胃切除术、胰十二指肠切除术、肾切除术、前列腺癌根治术、胸腔镜肺叶切除术、下肢关节置换和妇科肿瘤手术等多个领域，并已有相关ERAS指南[1- 5]指导其具体应用。ERAS成功实施的首要出发点在于对患者进行客观、全面的术前评估，获取患者的术前基线资料，尽量识别出围术期高风险患者。其次，制定合理的术前、术中优化措施是ERAS得以实现的基石，这些措施将通过提高功能状态和生理储备，使患者能够适应和承受手术应激。最后，成功的ERAS还需要患者术后能够快速回归术前基线水平，达到心理、社会功能的康复。
心肺运动试验(cardiopulmonary exercise testing，CPET)在ERAS术前评估、制定优化方案和术后康复环节都具有良好的应用价值。本文对CPET在ERAS各环节中的应用情况进行汇总，为CPET在ERAS中开展提供依据，以使围术期患者从ERAS理念中更加获益。
CPET的测量及参数解读
CPET的测量CPET的测量是利用运动平板或功率自行车等使个体达到预定的运动负荷，期间通过呼吸气体实时监测、心电图、血压监测等手段测量运动量增加时人体各生理量的变化。CPET是一种具有良好耐受性、无创的、经济有效的评估人体功能状态的方法，体现的是对整合后的心血管、呼吸、血液、代谢及神经肌肉系统的综合评估。CPET的测量内容及测量指标包括做功(运动功率)、运动耐量(最大摄氧量、无氧阈值)、代谢气体交换(摄氧量、二氧化碳生成量、呼吸交换率)、通气功能(分钟通气量、潮气量、呼吸频率)、肺部气体交换(二氧化碳通气当量、氧通气当量、呼气末氧、呼气末二氧化碳、脉搏氧饱和度)、心血管指标(心率、血压、氧脉搏)和症状指标(呼吸困难、乏力、胸痛、腿痛)7个方面的变量。其中，最大摄氧量和无氧阈值是重要的测量参数。
最大摄氧量最大摄氧量(peak oxygen uptake，peak VO2)是个体在CPET测量过程中达到本人最大运动负荷时，所记录的单位时间内摄氧量最大值，单位为L/min，但为了更方便个体间的比较，常用纳入体重考量后的单位ml/(kg·min)。peak VO2的正常范围在不同年龄和性别的人群中存在差异。一般随着年龄增长，peak VO2逐渐下降，同年龄段内男性peak VO2较女性高。peak VO2是评价功能状态的最可靠参数。
无氧阈值当运动负荷增加到一定程度后，组织对氧的需求超过循环供氧能力，此时细胞开始通过无氧代谢提供能量，从有氧代谢到无氧代谢的临界点称为无氧阈值(anaerobic threshold，AT)，在不同的测定方法下也可称为乳酸阈、通气阈和气体交换阈等。AT也是评价功能状态的重要指标，反映组织摄氧能力和有氧运动强度的上限。
CPET在我国已经成熟地应用于呼吸和心血管系统疾病患者的症状评估与康复治疗中，随着ERAS的发展，人们也在寻求将CPET应用于ERAS中。作为反映人体功能状态的金标准，CPET的测量指标具有独特性，它在ERAS中有极大的应用前景。
CPET对于手术患者术前评估和手术时机选择的指导意义
术前评估的目的在于识别出具有围术期高危风险的人群，采取各种措施防患于未然。好的术前评估能够将患者的术后并发症发生率、死亡率及住院时间维持在一个较低的水平。合适的、可靠的、能够提供多方面信息的术前检查永远是临床工作者所需要的。
传统的心肺术前检查包括心电图、超声心动图、胸片、肺功能检查等，这些检查多在静息条件下进行，反映的是患者静息时的功能状况。静息评估存在一定缺陷，一方面，轻度的器官功能异常可以被人体储备所代偿，不易在静息时被发现；另一方面，静息检查结果异常也并不代表患者的实际功能状态降低，这部分患者或许仍可以耐受手术风险。与传统心肺检查相比，CPET是一种更加精细和准确的术前危险分层评估工具，能够对传统心肺检查进行有力补充：首先，它是一项运动检查，反映运动应激刺激下，人体各器官适应应激的能力；另外，作为评价功能状态的金标准，它能够对功能状态进行量化，而这是静态检查所不能做到的。
现有ERAS指南虽没有对CPET的应用做出统一标准，但它们同样提出了功能状态是术前评估和术后康复的评价要点[1- 5]。同为运动检查和评价功能状态的方法，6 min步行试验(6-minute walk test，6MWT)也常用于术前评估。相较于CPET可以获得运动耐量、代谢气体交换、通气功能等多方面数据，6MWT仅测量受试者的步行距离，在应用方面，CPET仍然是评价功能状态的金标准，可以量化治疗或手术干预的疗效，对充血性心脏功能衰竭患者病情严重程度进行分层和估测预后，作为心脏移植的决策工具，并用于鉴别心源性和肺源性呼吸困难以及制定运动处方，6MWT多用于估测功能状态特别是针对体弱或老年人，同时也可测量治疗或手术干预后的疗效；CPET与6MWT 各有局限性和优势，6MWT的成本可忽略不计，与日常活动相关性好，患者耐受性好，但是6MWT结果仅与peak VO2中等程度相关，并且很难确定患者在测量中是否尽最大努力，与此相比，虽然专门的设备与花费限制CPET的应用，而且CPET测量结果也受到测试熟悉度和辅助工具的影响，可能引起患者不安并且监测患者症状的能力较差，但是，CPET仍然是量化功能状态的最佳方法，具有高度可重复性[6]。对于有条件的临床中心，仍建议以CPET作为主要的功能状态评估方法，6MWT可作为补充。
术前行CPET测量患者的基线功能状态，有助于判断合适的手术时机。对于传统手术患者，其功能状态在手术应激后急剧恶化，在康复期缓慢恢复。而对ERAS患者，其功能状态在术前提高，在手术期恶化程度更低，在术后更快恢复至术前水平[7]。
术前通过CPET可以获得患者的基线功能状态，CPET结果不理想的择期手术患者，直接进行手术风险较高，对这部分患者可以先进行适当时间的术前优化，预先提高功能状态后再行手术。老年人、营养不良者、肿瘤患者及合并系统疾病的患者基线功能状态常较差，但优化的空间同样很大，通过CPET行术前评估，合理选择手术时机将使他们从ERAS方案中获得最大收益。
基于CPET的术前“预康复”计划制定
目前常用的ERAS优化措施包括术中(如麻醉方式的选择、术中液体治疗、体温监测等)和术后(如多模式镇痛、早期进食、早期下地等)等多种手段。“预康复”概念的提出更弥补了术前优化的内容。“预康复”计划通常以运动疗法为主，辅以营养支持和心理干预，目标是在术前提高患者的功能状态。
运动疗法的核心是有效、安全和个体化的运动处方。常用的确定运动强度的方法有目标心率、主观劳累分级(rating of perceived exertion，RPE)和Borg评分等，但这些方法不完全贴合人体的实际运动情况。CPET能够测量负荷运动中多系统的生理变化，在制定运动处方中的作用是其他检查无法替代的。与目标心率和RPE相比，AT是更合理的运动强度标准。当运动强度在AT之下时，个体可以不受限制的进行长时间运动，不产生明显不良影响，而运动强度超过AT时人体进行无氧运动，此时大量乳酸堆积，血浆中儿茶酚胺含量增加，长期进行在AT以上的运动容易引起过度疲劳，对于人体有害。
基于CPET的“预康复”运动计划，常结合AT、peak VO2和运动功率最大值(maximal work rate，WRmax)制定运动强度，持续时间在6～8周，每周至少运动3次，每次运动总时间大于30 min[8]，原则上均从低强度运动开始，随着患者运动能力增加，逐渐增加运动强度，直到患者能够达到并维持设定目标强度的运动，之后还应坚持锻炼直至手术。最近的ERAS研究在直肠癌术前新辅助放化疗后的患者中进行了“预康复”，使用AT作为划分运动强度的标准：达到80%AT的运动负荷为中等强度运动，达到AT+50%(peak VO2-AT)的运动负荷为剧烈运动[9]。
CPET可以指导更加有效、更加安全和更加个体化的术前“预康复”计划，是比目标心率和RPE更有优势的运动处方制定标准。随着“预康复”在ERAS中的开展，CPET的应用具有越来越广阔的价值。
CPET对手术患者术后结局预测和术后康复评估的指导意义
目前，功能状态已成为预测患者术后并发症发生率、死亡率和住院天数的重要风向标[10]。CPET 测量指标peak VO2、AT以及所占预计值百分比对于患者术后结局有很好的预测性。
在极关注肺功能储备的肺叶切除患者中显示，CPET指标不仅与术后结局有良好的相关性，并且依患者术前peak VO2数值可对术后肺部并发症进行危险分层[11]：术前peak VO2>20 ml/(kg·min)、<15 ml/(kg·min)和<10 ml/(kg·min)分别对应术后肺部并发症低风险、中等风险和高风险。最新版肺癌诊治美国胸科医师协会指南[12]已明确将peak VO2及其占预计值百分比列为预测术后转归的因素，术前peak VO2<10 ml/(kg·min)或<35%预计值是术后死亡和长期预后不佳的高危因素，而peak VO2>20 ml/(kg·min)或>75%预计值术后不良事件的风险较低。
对于术后主要不良心脏事件(major adverse cardiac events，MACE)，CPET同样可以起到很好的预测作用。James等[13]对83例非心脏手术患者进行回顾性研究，比较了术前肾小球滤过率估计值、B型钠尿肽、C-反应蛋白和CPET指标与MACE的相关性。相较于血清标志物，peak VO2和AT更能准确反映术后MACE的发生情况。更多的前瞻性研究也证实了peak VO2、AT及其占预计值百分比对患者术后并发症的良好预测性[14- 16]。
CPET不仅在预测术后结局和制定临床决策中起重要作用，对于术后康复同样可以起到很好的评价作用。之前常以患者成功出院并在最初30个出院日内无并发症作为成功康复的标志，但是从患者出院后直至重新回归正常工作仍需一段时间。ERAS强调只有当患者的功能状态完全回归到基线或群体平均水平时，康复才彻底完成，因此，通过CPET对患者进行长期随访是ERAS术后康复的重要组成部分[17]，CPET可以定量评价患者的恢复情况，以及手术治疗的疗效。
总 结
CPET对功能状态的准确测量使其在围术期患者中的应用不断增加，在英国，CPET在围术期风险评估中的应用可达30%左右[18]。我国对CPET的应用之前主要集中在心肺系统疾病患者的症状分级和康复治疗。限制CPET大范围开展的因素，一方面是CPET需要专门的设备、场地及分析人员，其操作过程也更复杂、耗时，对于检查结果需要十分精确的分析。另一方面是运动负荷可能对受试者存在潜在风险，需要严格把控CPET的禁忌证，检查过程需要专业人员的全程监督。
CPET在ERAS中的应用价值是多方面的。首先，CPET使术前评估增加了功能状态评估这一内容，对于具有高危因素的术前患者，在常规心肺检查之余增加CPET的检查可以为其危险分层提供更详尽的证据，另一方面，对常规心肺检查明显异常又具有强烈手术指征的患者，CPET或许可以从中挑选出功能状态尚能耐受手术的患者，从而帮助制定进一步临床决策；其次，对于CPET结果较差的术前患者，在病情允许的情况下可以进行合理的术前优化，CPET将提供更安全、更个体化的运动处方；最后，CPET测量指标 peak VO2、AT及它们占各自预计值百分比对于术后不良事件的发生有良好的预测性，术后行CPET也能够准确追踪患者的康复情况，评价手术疗效。
随着对CPET的认识和研究逐渐加深，CPET在ERAS中的应用前景将越来越广阔。建议有条件的临床中心在手术患者，特别是ERAS患者中开展CPET检查，这将为围术期患者提供更精细的术前风险分层，帮助制定 “预康复”策略、手术决策和术后护理模式，加速患者的康复过程。
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ApplicationofCardiopulmonaryExerciseTestinginEnhancedRecoveryafterSurgery
ZHANG Liangyan，LIU Zijia，SHEN Le，HUANG Yuguang
Department of Anesthesiology，PUMC Hospital，CAMS and PUMC，Beijing 100730，China
SHEN Le Tel：010- 69152020，E-mail：shenle@pumch.cn
Enhanced recovery after surgery (ERAS) is a new perioperative concept that aims to reduce perioperative stress response and accelerate rehabilitation of patients through a variety of optimized management. With the wider application of this concept，the effective implementation of ERAS program has become a new challenge. Cardiopulmonary exercise testing (CPET) has shown promising value in the preoperative assessment，perioperative optimization，and postoperative rehabilitation of ERAS. This article reviews the application of CPET in ERAS，with an attempt to provide evidence for more detailed and comprehensive ERAS program.
cardiopulmonary exercise testing；enhanced recovery after surgery
ActaAcadMedSin，2017,39(6)：831-835
申 乐 电话：010- 69152020，电子邮件：shenle@pumch.cn
R614
A
1000- 503X(2017)06- 0831- 05
10.3881/j.issn.1000- 503X.2017.06.016
2017- 01- 04)
