运动心肺试验对2级～3级肥胖者心肺功能的评价研究

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运动心肺试验(cardiopulmonary exercise testing，CPET)包括静态心肺功能测定、心电图运动负荷试验及运动气体代谢分析等多方面内容[1]。人体静息状态下，心率和呼吸均较慢，仅开放肺泡面积约 1/20，静息下的射血分数、肺毛细血管楔压、心影大小及心排血量等指标均不能反映心肺功能储备和运动能力以及某些疾病。在运动负荷下，机体为维护内环境稳态，每搏心输出量(SV)、分钟通气量(ventilation volume，VE)、摄氧量(VO2)等增加几倍或几十倍，此时能够反映出机体的功能储备[2]。随着人们饮食的改善，导致热量摄入过多，再者机械化正逐渐替代自身活动及电脑的普及，使人们日常生活方式变化巨大，大多数人未足够重视体育锻炼，肥胖、超重者不断增加，超重及肥胖已成为全世界的公共卫生问题，并导致诸多慢性疾病[3]。人体吸收过多脂类食物，出现脂肪代谢困难，导致血脂升高，高血压病、糖尿病、动脉硬化症等，此类疾病的发病人数逐年增加，是危害健康的重要原因[4]。本研究通过运动心肺试验对2级～3级肥胖者及体重正常者的心肺功能特点进行对比研究，探究过度肥胖对心肺功能的影响。

1 资料与方法

1.1 研究对象 全国范围内征集肥胖病人68例作为试验组；随机选择正常体重者68名作为对照组，其中男女比例均为7∶10。详见表1。试验组体重指数(BMI)35 kg/m2～46 kg/m2，身高162 cm～187 cm，体重104.6 kg～188.6 kg。经本人同意，并愿意配合检查。

表1 两组基线资料比较(±s)

1.2 超重、肥胖的诊断标准 参照《中国成人超重和肥胖症预防控制指南》标准：BMI<18.5 kg/m2为偏廋，18.5 kg/m2～23.9 kg/m2为正常，24．0 kg/m2～27．9 kg/m2为超重。BMI≥28 kg/m2为肥胖。世界卫生组织(WHO)对成人BMI的划分：BMI在35.0kg/m2～39.9 kg/m2为2级肥胖，BMI≥40.0 kg/m2为3级肥胖[5]。本研究试验组均为2级～3级肥胖者。

1.3 入选标准 年龄22岁～42岁；满足肥胖的诊断标准；签署知情意愿书者。

1.4 排除标准 活动性肺结核、间质性肺疾病、肺癌等一些肺部疾病；未控制的心脏病及高血压、糖尿病；胶原血管疾病、肿瘤等；明显的心、肝、肾功能不全。

1.5 研究方法 受试者接好面罩、呼出气采集管、心电图、袖带血压、红外血氧饱和度监测仪后，休息2 min，进行平板运动，采用BRUCE方案，运动至受试者最大极限。运动过程中，受试者的呼出气通过一根呼出气采集管连接至分析仪，通过实时(breath-by-breath)方式测定VO2和二氧化碳产出量(VCO2)，并实时监测心电图和血氧饱和度(SpO2)，每隔3 min测定一次血压。如在运动中出现以下危险信号则立即终止运动：主要为症状自限，病人剧烈胸痛，病人因自身原因不能继续运动。运动结束后，询问导致受试者运动终止的原因。氧脉搏(O2pulse) 由公式VO2/心率计算得出，最大O2pulse是指运动高峰时的O2pulse。无氧阈(AT)由无创的V-Slope 方法获得。运动中监测SpO2。 测试时间：14:00～17:00。运动前2 h内不进食，可少量饮水；穿宽松的衣服；本实验24 h内避免剧烈运动，每次测试前仪器进行定标。

1.6 检测指标 主要检测指标包括最大摄氧量(VO2max)、氧脉搏及分钟通气量的绝对值和相对值、无氧阈、代谢当量、肺功能、各阶段心率及血压、最大负荷等。

1.7 判定标准

1.7.1 无氧阈的判断标准 当负荷功率刚刚超过无氧阈的阶段，VE/VO2有规律增加并不伴有VE/VCO2的同步增加[6]，主要使用V-slope法结合通气当量法来确定无氧阈。V-slope 法：VCO2比VO2相对增加的斜率拐点，所对应的VO2就是无氧阈。通气当量法：根据VO2、VCO2、VE、VE/VO2、VE/VCO2趋势图确定AT点。 ① VE、VCO2突然非线性增加使直线呈角度上升，而VO2仍呈线性不变；②VE/VO2开始增加，而没有VE/VCO2相应增加。

1.7.2 最大摄氧量的判断标准 判断受试者达到最大摄氧量的标准为：①继续运动后，摄氧量的差小于150 mL/min；②呼吸商大于1.10，受试者不能坚持；③体力达到力竭，经反复鼓励仍不能保持原有的运动速度。

2 结 果

试验组静息心率大于100次/min共44例(64.7%)；静息血压收缩压大于140 mmHg，舒张压大于90 mmHg者共18例(26.5%)，静息血压收缩压120 mmHg～140 mmHg，舒张压80 mmHg～90 mmHg 42例(61.8%)。运动中血压显著升高者收缩压≥220 mmHg，舒张压≥85 mmHg，共54例(79.4%)；恢复期血压持续升高超过250 mmHg者32例(47.1%)。试验组最大摄氧量、氧脉搏、分钟通气量的绝对值大于对照组(P<0.05)，以体重校正后的相对值结果相反，即最大摄氧量、氧脉搏、分钟通气量的相对值小于对照组(P<0.05)，无氧阈值对照组大于试验组(P<0.05)。试验组静息心率、最大心率、 静息血压、最高血压均高于对照组(P<0.05)。详见表2、表3。

表2 两组运动心肺试验参数比较(±s)

表3 两组心率及血压参数比较 (±s)

3 讨 论

运动心肺试验生理机制是在中枢神经系统调节下，由心肺偶联完成O2和CO2转运。试验中给予受试者一定负荷，对其气体代谢及心肺功能进行整体分析，从而有效评估整体的心肺功能及运动能力。运动强度取决于运动中心肺偶联的各个环节，包括呼吸运动、气体代谢、血液循环、心脏功能以及运动中协同作用的肌肉等[7]。运动心肺试验能有效评价受试者心肺一体化功能及有氧运动能力，是评估人体动态心肺功能的综合方法。静息状态下各项检查显示的心影大小、心排血量、射血分数等指标不能反映心肺功能的储备情况。本试验的基础参数包括心率、摄氧量及二氧化碳排出量，由此派生的参数有分钟通气量、氧脉搏等。其中核心参数是VO2max，为了便于不同体重受试者相互比较，引入了VO2max的体重相对值即VO2max/kg，美国心脏病协会认为VO2max/kg可以客观精确地判断心肺功能，将其作为心功能分级的客观依据[8]。

VO2max指大量肌群参与的运动中，心肺功能及机体利用氧的能力达到了极限，是单位时间内所摄取的氧量，评定在极量负荷时心肺功能水平及有氧运动能力。有两种表示方法：绝对值和相对值，相对值便于不同体重受试者的比较。氧脉搏指每次心脏搏动时摄取的氧量，等于分钟摄氧量除以心率。氧脉搏值越高，代表心肺功能越好，利用氧的效率越高。氧脉搏是判断心肺功能的重要指标。分钟通气量是指每分钟内肺吸入(或呼出)的气量。

本研究表明，试验组VO2max、氧脉搏和分钟通气量绝对值大于对照组(P<0.05)，以体重校正后的相对值结果相反，与国外的研究一致[9]。国外研究发现峰值摄氧量超重者大于正常体重者，相对值的表现相反[10]。说明超重、肥胖者VO2max、分钟通气量及氧脉搏的绝对值虽然高于正常体重者，但并不意味着超重、肥胖者的心肺功能或有氧运动水平高于正常体重者，应是机体克服过多脂肪引起的负荷导致消耗能量及氧量增多，同时表明多余的脂肪是影响超重、肥胖者心肺功能及摄氧能力重要因素，也表明超重、肥胖者的有氧运动能力较差。超重、肥胖者体内堆积多余的脂肪，同时胸腹部的大量脂肪沉积，被迫抬高膈肌，使膈肌及胸廓运动受限，也使呼吸运动及心脏舒张受限。心脏本身脂肪沉积可使心脏营养出现障碍，心肌收缩能力降低，心搏量下降，血流减慢，超重、肥胖者常常出现气促、乏力等。同时肥胖者氧消耗量高于正常体重者。肥胖时呼吸运动及心排血量下降使VO2max降低。无氧阈指在人体递增运动强度时，供能的转折点即由有氧代谢转变成无氧代谢。评定有氧运动能力的高低不仅取决于VO2max，还与无氧阈密切相关。VO2max反映摄入氧的能力，无氧阈精确地反映氧的利用能力。无氧阈测量方法较多，本研究主要使用V-slope法结合通气当量法来确定无氧阈。无氧阈出现越晚，个体所承受运动负荷越大，表明心肺功能及有氧运动耐力越强[11]。

肥胖者高血压病病人增多。运动中血压显著升高及恢复期血压持续升高者均增多。有报道部分人在静息状态时血压正常，但运动中呈显著性血压升高(收缩压最大值≥200 mmHg)又称为运动触发性高血压，此类人群1/3者在3 年后静息高血压升高[12]。另有报道在运动心肺试验时，舒张压上升且上升值≥15 mmHg 为运动性高血压[13]。通常在运动阶段人体血压都是升高的，而恢复期血压则应逐渐下降，但本研究有些病人在恢复期血压反而升高，此类病人是否患高血压比例增加还需进一步随访验证。

综上所述，肥胖极大地影响了心肺功能及有氧运动耐力，且存在诸多疾病风险，科学地减肥及提高肥胖者的心肺功能是心肺康复的关键。