心肺运动试验的临床应用

蒋玲玲　郑宏超

【摘要】 心肺运动试验（CPET）是一种客观、可重复的功能性检测方法， 全面评估负荷运动时肺、心血管、肌肉及细胞氧化代谢的生理变化， 用于评估人体的功能状态、疾病诊断及鉴别诊断、药物及器械治疗效果的评价以及制定运动处方和康复锻炼计划。本文综述了CPET在呼吸系统疾病、心血管系统疾病、手术风险评估、康复治疗以及疗效评价中的临床应用价值

【关键词】 心肺运动试验;呼吸系统;心血管系统;手术风险;康复锻炼

心肺运动试验（cardiopulmonary exercise testing， CPET）是一种通过把人看作一个整体， 监测从静息期到热身期、极限运动期以及最后恢复期时肺通气、二氧化碳排出量、最大摄氧量、无氧阈（AT）值等指标变化， 同时连续动态监测全导联心电图、血压、脉搏、氧饱和度等的客观、定量、无创的临床检测技术， 客观评价心肺储备功能及运动耐力等， 可用于临床疾病诊断及鉴别， 评估疾病进展， 治疗效果评价及康复锻炼等[1， 2]。

1 CPET的主要指标

1. 1 最大摄氧量（VO2max）反映人体负荷递增运动过程中循环和呼吸系统发挥最大作用时每分钟所能摄取的氧量， 摄氧量（VO2）不再随着功率增加而形成一个平台， 体现了人体最大有氧代谢和心肺储备能力， 是评价有氧运动的金指标， 不同年龄、性别及日常活动能力存在差异。

1. 2 二氧化碳通气当量（VE/VCO2）反映肺通气/血流匹配情况， 通常随着运动负荷递增而增加。如慢性阻塞性肺病、肺血管疾病、心力衰竭的患者常出现VE/VCO2异常， 值越高代表疾病越严重， AT时<34， 最大运动量时<36。

1. 3 呼吸储备（BR）反映人体最大运动时肺的储备能力， 一般用静态肺最大通气量与极限负荷运动时最大分钟通气量的差值来表示， BR降低是肺通气受限的表现。

1. 4 AT是指人体代谢方式由有氧代谢开始向无氧代谢过度的临界点， 反映组织氧供需平衡， 正常值大于VO2max的40%， 用于评价人体的运动耐力及心脏指导康复等。

1. 5 氧脉搏指氧耗量与心率的比值， 贫血、严重低氧血症、肺血管疾病的患者动脉携氧能力差， 每搏的氧耗量下降， 但需排除药物作用影响的心率变化导致氧脉搏异常。

2 CPET的临床应用

2. 1 在呼吸系统疾病中的应用 ①目前慢性阻塞性肺疾病的诊断主要依靠症状及静态肺功能的检测， 根据第1秒用力呼气容积（FEV1）、用力肺活量（FVC）等判断是否存在气流受限及严重程度。CPET较传统的肺功能检查更具诊断价值， 补充了运动状态下心肺功能的状态， 美国医学会在肺功能分级标准中根据CPET中VO2/kg制定心肺診断标准， 按>25、20～ 25、l5～20、<15 ml/（min·kg）由轻至重分为4级[3]。②肺间质性病变主要表现为肺通气功能障碍或弥散功能障碍， 出现肺通气/血流比值异常， Medinger等[4， 5]证实CPET可早期发现运动时肺通气指标的变化， 有利于肺间质性病变的早期诊断， 同时认为运动中肺通气、摄氧量等是结节病诊断及严重程度判断的敏感指标。③CPET可作为诊断、评价肺动脉高压的有效检测方法， 常表现为VO2max、氧脉搏、AT呈中度至重度下降， VE/VCO2升高[6]。④CPET可为肺移植患者的术前手术风险评估提供可靠依据， Nixon等[7]根据进行分级预测手术风险， ≥82%预计8年生存率为83%， ≤58%为28%， 介入两者之间则为51%。

2. 2 在心血管疾病中的应用 ①目前临床仍采用纽约心脏协会（NYHA）的心功能分级， 该分级受主观影响较大， 不能客观反应患者真实的心功能情况， CPET较NYHA分级更加全面客观地评估患者心功能状态， 可用于心力衰竭患者的诊断及预后评价[8]。Weber等[9]依据VO2max及AT将心功能受损情况分为A-D共4级， 也有学者[10， 11]主张用峰值摄氧量（VO2peak）占预计值的比值（%pred）对心力衰竭的严重程度进行分级， 65%～79%为轻度， 50%～64%为中度， 35%～49%为重度， <35%为极重度， CPET可用于评估扩张型心肌病患者心功能的水平[12]。②观察既往无心脏疾病、血压正常患者负 荷运动时血压的反应可预测高血压的患病风险， Miyai等[13]对726名20～59岁血压正常、无心脏疾病的受试者随访平均4.7年后发现运动时血压反应过度的受试者在3.6～6.9年高血压患病率是反应正常人受试者的3～4倍。③峰值摄氧量、AT值、氧脉搏等与冠状动脉狭窄程度的相关性， 诊断冠状动脉1、2、3支病变的敏感性分别为50%、72%、80%[14]， CPET可用于冠心病的诊断及介入疗效的评价[15， 16]。

2. 3 对不明原因呼吸困难的鉴别 呼吸困难的病因多见于循环系统、呼吸系统疾病、血液系统疾病及精神因素等。对于一些不明原因的患者， Wasserman等[17]提出通过VO2peak 占预计值的比值（%pred）、通气储备（VR）及AT等进行鉴别：若AT≥40% VO2peak pred可基本排除循环系统疾病， 同时VR<30%认为与呼吸系统疾病相关， 若VR≥30%则考虑肌肉组织疾病;VO2peak≥85%pred， 认为与焦虑、肥胖相关;若VO2peak<85%pred， VR≥30%且AT<40%VO2peakpred考虑为循环系统或血液系统疾病， 若VR<30%则考虑心肺混合性疾病可能。

2. 4 手术风险评估 对于一些高龄、手术风险大、麻醉风险高的患者， CPET较传统肺功能、血气分析、心脏彩超等更加准确全面地评估患者心肺功能， 为手术风险的判断提供可靠客观的依据。1993年 Bethesda心脏移植研讨会建议将VO2max <10 ml/（min·kg）作为心脏移植的主要适应证之一[18]。美国胸科医师学会推荐根据VO2max /kg对拟行标准肺切除术的肺癌患者进行分解预测手术风险及术后并发症的发生几率， 15～20 ml/（min·kg）病死率较低， 术后并发症的发生率较低， 10～15 ml/（min·kg）死亡风险增加， 并发症的发生率也增加， 若VO2max /kg<10 ml/（min·kg）死亡率和并发症风险都非常高[19]。

2. 5 药物疗效的评价 反复测量最大摄氧量、VE/VCO2、AT值、氧脉搏、代谢当量等指标可动态观察药物及器械疗效， 用于各种治疗的疗效评价。Klainman等[14]观察29例经皮冠状动脉血管成形术（PCTA）术后患者发现介入治疗后摄 氧量和AT值明显改善， 但最大心率无明显变化。Taniguchi等[20]观察长期口服β受体阻滞剂的患者心力衰竭发现症状较前改善， 活动耐量明显增加， 左室射血分数提高， 但氧耗量、AT无明显变化。而Agostoni等[21]证实不同类型的β受体阻滞剂疗效存在明显差异性， 卡维地洛优于比索洛尔。研究表明长期口服血管紧张素转化酶抑制剂（ACEI）或血管紧张素受体拮抗剂（ARB）类药物可显著改善心力衰竭患者的VO2peak[22]， 同时减少VE/VCO2[23]， 改善运动时的左心负荷[24]。

2. 6 指导康复治疗 运动康复是药物、器械治疗后的重要补充， 可提高患者运动耐量， 改善生活质量， 为慢性心肺疾病稳定期重要的治疗方法[25]。CPET是运动康复治疗的重要环节， 用于运动风险评估， 康复医师等根据AT值、最大代谢当量、年龄及基础疾病等制定个体化运动处方， 避免运动不足或过量， 安全准确的指导康复， 也可用于康复疗效的评价。

综上所述， CPET作为一种无创客观的检测技术为患者心肺功能提供一个量化的指标， 广泛应用于临床疾病的诊断及鉴别、手术风险评估、疗效评估及预后的评价等， 指导科学运动， 减少不良事件的风险， 这对中老年人和一些特殊人群来说都是一种很有必要的检查项目。

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[收稿日期：2019-01-15]