心肺運動試驗的臨床應用

蔣玲玲　鄭宏超

【摘要】 心肺運動試驗（CPET）是一種客觀、可重復的功能性檢測方法， 全面評估負荷運動時肺、心血管、肌肉及細胞氧化代謝的生理變化， 用于評估人體的功能狀態、疾病診斷及鑒別診斷、藥物及器械治療效果的評價以及制定運動處方和康復鍛煉計劃。本文綜述了CPET在呼吸系統疾病、心血管系統疾病、手術風險評估、康復治療以及療效評價中的臨床應用價值

【關鍵詞】 心肺運動試驗;呼吸系統;心血管系統;手術風險;康復鍛煉

心肺運動試驗（cardiopulmonary exercise testing， CPET）是一種通過把人看作一個整體， 監測從靜息期到熱身期、極限運動期以及最后恢復期時肺通氣、二氧化碳排出量、最大攝氧量、無氧閾（AT）值等指標變化， 同時連續動態監測全導聯心電圖、血壓、脈搏、氧飽和度等的客觀、定量、無創的臨床檢測技術， 客觀評價心肺儲備功能及運動耐力等， 可用于臨床疾病診斷及鑒別， 評估疾病進展， 治療效果評價及康復鍛煉等[1， 2]。

1 CPET的主要指標

1. 1 最大攝氧量（VO2max）反映人體負荷遞增運動過程中循環和呼吸系統發揮最大作用時每分鐘所能攝取的氧量， 攝氧量（VO2）不再隨著功率增加而形成一個平臺， 體現了人體最大有氧代謝和心肺儲備能力， 是評價有氧運動的金指標， 不同年齡、性別及日常活動能力存在差異。

1. 2 二氧化碳通氣當量（VE/VCO2）反映肺通氣/血流匹配情況， 通常隨著運動負荷遞增而增加。如慢性阻塞性肺病、肺血管疾病、心力衰竭的患者常出現VE/VCO2異常， 值越高代表疾病越嚴重， AT時<34， 最大運動量時<36。

1. 3 呼吸儲備（BR）反映人體最大運動時肺的儲備能力， 一般用靜態肺最大通氣量與極限負荷運動時最大分鐘通氣量的差值來表示， BR降低是肺通氣受限的表現。

1. 4 AT是指人體代謝方式由有氧代謝開始向無氧代謝過度的臨界點， 反映組織氧供需平衡， 正常值大于VO2max的40%， 用于評價人體的運動耐力及心臟指導康復等。

1. 5 氧脈搏指氧耗量與心率的比值， 貧血、嚴重低氧血癥、肺血管疾病的患者動脈攜氧能力差， 每搏的氧耗量下降， 但需排除藥物作用影響的心率變化導致氧脈搏異常。

2 CPET的臨床應用

2. 1 在呼吸系統疾病中的應用 ①目前慢性阻塞性肺疾病的診斷主要依靠癥狀及靜態肺功能的檢測， 根據第1秒用力呼氣容積（FEV1）、用力肺活量（FVC）等判斷是否存在氣流受限及嚴重程度。CPET較傳統的肺功能檢查更具診斷價值， 補充了運動狀態下心肺功能的狀態， 美國醫學會在肺功能分級標準中根據CPET中VO2/kg制定心肺診斷標準， 按>25、20～ 25、l5～20、<15 ml/（min·kg）由輕至重分為4級[3]。②肺間質性病變主要表現為肺通氣功能障礙或彌散功能障礙， 出現肺通氣/血流比值異常， Medinger等[4， 5]證實CPET可早期發現運動時肺通氣指標的變化， 有利于肺間質性病變的早期診斷， 同時認為運動中肺通氣、攝氧量等是結節病診斷及嚴重程度判斷的敏感指標。③CPET可作為診斷、評價肺動脈高壓的有效檢測方法， 常表現為VO2max、氧脈搏、AT呈中度至重度下降， VE/VCO2升高[6]。④CPET可為肺移植患者的術前手術風險評估提供可靠依據， Nixon等[7]根據進行分級預測手術風險， ≥82%預計8年生存率為83%， ≤58%為28%， 介入兩者之間則為51%。

2. 2 在心血管疾病中的應用 ①目前臨床仍采用紐約心臟協會（NYHA）的心功能分級， 該分級受主觀影響較大， 不能客觀反應患者真實的心功能情況， CPET較NYHA分級更加全面客觀地評估患者心功能狀態， 可用于心力衰竭患者的診斷及預后評價[8]。Weber等[9]依據VO2max及AT將心功能受損情況分為A-D共4級， 也有學者[10， 11]主張用峰值攝氧量（VO2peak）占預計值的比值（%pred）對心力衰竭的嚴重程度進行分級， 65%～79%為輕度， 50%～64%為中度， 35%～49%為重度， <35%為極重度， CPET可用于評估擴張型心肌病患者心功能的水平[12]。②觀察既往無心臟疾病、血壓正常患者負 荷運動時血壓的反應可預測高血壓的患病風險， Miyai等[13]對726名20～59歲血壓正常、無心臟疾病的受試者隨訪平均4.7年后發現運動時血壓反應過度的受試者在3.6～6.9年高血壓患病率是反應正常人受試者的3～4倍。③峰值攝氧量、AT值、氧脈搏等與冠狀動脈狹窄程度的相關性， 診斷冠狀動脈1、2、3支病變的敏感性分別為50%、72%、80%[14]， CPET可用于冠心病的診斷及介入療效的評價[15， 16]。

2. 3 對不明原因呼吸困難的鑒別 呼吸困難的病因多見于循環系統、呼吸系統疾病、血液系統疾病及精神因素等。對于一些不明原因的患者， Wasserman等[17]提出通過VO2peak 占預計值的比值（%pred）、通氣儲備（VR）及AT等進行鑒別：若AT≥40% VO2peak pred可基本排除循環系統疾病， 同時VR<30%認為與呼吸系統疾病相關， 若VR≥30%則考慮肌肉組織疾病;VO2peak≥85%pred， 認為與焦慮、肥胖相關;若VO2peak<85%pred， VR≥30%且AT<40%VO2peakpred考慮為循環系統或血液系統疾病， 若VR<30%則考慮心肺混合性疾病可能。

2. 4 手術風險評估 對于一些高齡、手術風險大、麻醉風險高的患者， CPET較傳統肺功能、血氣分析、心臟彩超等更加準確全面地評估患者心肺功能， 為手術風險的判斷提供可靠客觀的依據。1993年 Bethesda心臟移植研討會建議將VO2max <10 ml/（min·kg）作為心臟移植的主要適應證之一[18]。美國胸科醫師學會推薦根據VO2max /kg對擬行標準肺切除術的肺癌患者進行分解預測手術風險及術后并發癥的發生幾率， 15～20 ml/（min·kg）病死率較低， 術后并發癥的發生率較低， 10～15 ml/（min·kg）死亡風險增加， 并發癥的發生率也增加， 若VO2max /kg<10 ml/（min·kg）死亡率和并發癥風險都非常高[19]。

2. 5 藥物療效的評價 反復測量最大攝氧量、VE/VCO2、AT值、氧脈搏、代謝當量等指標可動態觀察藥物及器械療效， 用于各種治療的療效評價。Klainman等[14]觀察29例經皮冠狀動脈血管成形術（PCTA）術后患者發現介入治療后攝 氧量和AT值明顯改善， 但最大心率無明顯變化。Taniguchi等[20]觀察長期口服β受體阻滯劑的患者心力衰竭發現癥狀較前改善， 活動耐量明顯增加， 左室射血分數提高， 但氧耗量、AT無明顯變化。而Agostoni等[21]證實不同類型的β受體阻滯劑療效存在明顯差異性， 卡維地洛優于比索洛爾。研究表明長期口服血管緊張素轉化酶抑制劑（ACEI）或血管緊張素受體拮抗劑（ARB）類藥物可顯著改善心力衰竭患者的VO2peak[22]， 同時減少VE/VCO2[23]， 改善運動時的左心負荷[24]。

2. 6 指導康復治療 運動康復是藥物、器械治療后的重要補充， 可提高患者運動耐量， 改善生活質量， 為慢性心肺疾病穩定期重要的治療方法[25]。CPET是運動康復治療的重要環節， 用于運動風險評估， 康復醫師等根據AT值、最大代謝當量、年齡及基礎疾病等制定個體化運動處方， 避免運動不足或過量， 安全準確的指導康復， 也可用于康復療效的評價。

綜上所述， CPET作為一種無創客觀的檢測技術為患者心肺功能提供一個量化的指標， 廣泛應用于臨床疾病的診斷及鑒別、手術風險評估、療效評估及預后的評價等， 指導科學運動， 減少不良事件的風險， 這對中老年人和一些特殊人群來說都是一種很有必要的檢查項目。

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[收稿日期：2019-01-15]