1、心肺运动试验的临床应用南京南京军军区福州区福州总总医院医院 姜姜 洪洪1运动心肺功能测定定稿11/4/2022心肺运动试验简介心肺运动试验包括两个部分心电图负荷试验和气逆代谢分析，前者早已广泛引用于临床，用于诊断心肌是否有潜在的缺血，但对心脏的功能状况不能进行评价气体代谢分析是对肺、心脏、血红蛋白携氧、肌肉等系统进行功能评价2运动心肺功能测定定稿11/4/2022机体的心脏和肺发生病变时，早期在静态下由于心肺功能处于代偿阶段，应用人们现有的诸如肺功能仪、心脏彩超等仪器往往不能发现异常，从而无法早期诊断运动时，机体的能量需求增加，要求 肺的潮气量和呼吸频率增加，以吸进更多的氧气，排出更多的二氧化
2、碳 心脏的每搏输出量和心率增加，以输送更多的O2和CO2心肺运动试验简介3运动心肺功能测定定稿11/4/2022运动调动了心肺的贮备功能心脏和肺的功能加强，血管扩张、血流加快，以增加供O2和排除CO2任何一个环节（肺心脏肺循环和体循环肌肉）的异常均会造成供O2和/或排除CO2出现异常气体代谢分析就是在运动中对O2和CO2进行实时连续的（breath-by-breath）测定分析以判断心肺等系统的贮备功能心肺运动试验简介4运动心肺功能测定定稿11/4/2022气体传输机制-从血液灌流肌肉中增加提从血液灌流肌肉中增加提取取-选定周围血管床扩张选定周围血管床扩张-心输出量的增加（每搏量心输出量的增加
3、（每搏量和心率）和心率）-增加肺部血液流量（肺血增加肺部血液流量（肺血管补充和扩张）管补充和扩张）-通气增加通气增加5运动心肺功能测定定稿11/4/2022功能模型-测量气体交换测量气体交换-收集相关信息收集相关信息-.通过增加运动负荷通过增加运动负荷-测量心功能参数测量心功能参数6运动心肺功能测定定稿11/4/2022通过测量气道内的气体交换，同步评估心血管系统和呼吸系统对同一运动应激的反应情况是伴有代谢测定（摄氧量VO2，二氧化碳排除量VCO2等气体交换指标）的心肺运动测验不同于一般的只是单纯观察心电图ST-T的变化或心律变化的运动试验；也不同于静态肺功能综合心与肺，在一定功率负荷下测量代
4、谢指标、通气指标及心电图变化。反映细胞呼吸功能的变化优于并可代替运动ECG心肺运动试验的定义心肺运动试验的定义（Cardiopulmonary Exercise TestingCardiopulmonary Exercise Testing，CPETCPET）7运动心肺功能测定定稿11/4/2022心脏血流心脏血流肺肺肌肉肌肉O O2 2QOQO2 2.QCO2.肺循环肺循环外周循环外周循环肌肉活动肌肉活动 O O2 2和和COCO2 2传输传输通气通气(VA+VD=VE)(VA+VD=VE).VOVO2 2.VCOVCO2 2.CO2CO2O O2 2O O2 2O2CO2CO2CO2CO2
5、CO2CO2环境环境空气空气8运动心肺功能测定定稿11/4/2022心肺运动发展历史心肺运动发展历史9运动心肺功能测定定稿11/4/2022心肺疾病综合途径 心输出量心输出量通气通气气体弥散气体弥散O2 萃取萃取10运动心肺功能测定定稿11/4/2022Ergospirometry氧气供应 01020304050607080心脏4%皮肤11%其他2%大脑4%肾脏3%肌肉73%消化系统3%11运动心肺功能测定定稿11/4/2022心肺运动试验测量内容心肺运动试验测量内容12运动心肺功能测定定稿11/4/2022心肺运动试验常用指标及意义心肺运动试验常用指标及意义反映运动耐量以及心功能的指标 最大
6、摄氧量、公斤摄氧量、无氧阈、代谢当量、最大氧脉搏、最大心率储备、呼吸商、气体交换率以及摄氧量与运动负荷之间的关系反映通气功能的指标 呼吸储备、最大运动通气量、最大潮气量、最大呼吸频率以及潮气量与深吸气量的比值反映气体交换的指标 动脉氧分压、肺泡与动脉氧分压差、动脉二氧化碳分压、潮气末二氧化碳分压、动脉-潮气末二氧化碳分压差、氧当量、二氧化碳当量、死腔和潮气量的关系13运动心肺功能测定定稿11/4/2022反映运动耐量以及心功能的指标反映运动耐量以及心功能的指标最大摄氧量（最大摄氧量（VO2maxVO2max）当在负荷逐渐递增的运动过程中的一定时刻，氧的摄入量（VO2）不再随运动负荷（功率）和心
7、率的增加而增加，出现一个平台，这时的VO2叫做VO2max表示肌体氧利用的最大上限，同时它反映肌体的气体运输系统（肺、心血管、血红蛋白）以及肌肉细胞的有氧代谢是否正常心、肺疾病及贫血等使氧利用和氧流障碍的疾病均可使VO2max下降。正常值：大于预计值的正常值：大于预计值的84%14运动心肺功能测定定稿11/4/2022反映运动耐量以及心功能的指标反映运动耐量以及心功能的指标公斤摄氧量公斤摄氧量(VO2max/kg)(VO2max/kg)衡量不同的个体完成同样功率负荷的运动能力综合评价心肺功能的客观指标具体评估参考标准见下表15运动心肺功能测定定稿11/4/2022根据公斤摄氧量评估运动能力和心
8、肺功能障碍标准 运运 动动 级级 别别 公斤摄氧量公斤摄氧量VO2/kg（ml/kg 运运 动动 能能 力力 备备 注注 160-80 最高强度的竞技比赛：如马拉松、游泳、划船等 优秀运动员 250-59 高强度的娱乐比赛：如爬山、滑雪、踢足球等 34049 中等强度的娱乐比赛：如舞蹈、滑冰等 42539 低强度的娱乐比赛：如赛马、高尔夫球等 胜任日常工作 52024 娱乐运动：如走路（7km/h）、骑车（14km/h）等 61019 休闲活动：如走路（5km/h）、作家务活动等 769 少量活动：如坐着或站着干点轻微小活等 来自美国心脏和胸科协会对心肺功能障碍心肺功能障碍的评估标准（VO2m
9、ax/kg）(ml/kg)116-20 轻度心肺功能障碍 可康复治疗 210-15 中度心肺功能障碍 胜任外科手术 369 重度心肺功能障碍 能耐受手术，但并发症较多发 440%VO2max17运动心肺功能测定定稿11/4/2022反映运动耐量以及心功能的指标反映运动耐量以及心功能的指标代谢当量（代谢当量（METMET）指在1分钟做1kg的功时肌体所能提供的摄氧量用MET为基本单位表示作功量，有助于制定运动处方、评价运动能力是否丧失以及可将不同运动方案的极量与次极量运动负荷标准化通过心肺运动试验所测得的指标，有助于解释病人的运动反应对有呼吸困难症状病人的诊断颇有帮助有学者根据CPET中最大运动
10、负荷时所达到的MET，作为判断心功能是否受损及其程度的指标之一18运动心肺功能测定定稿11/4/2022反映运动耐量以及心功能的指标反映运动耐量以及心功能的指标MET与对应的运动方式和运动量MET 相对应的运动方式和量 35用扫耙扫落叶、作轻木工活、打高尔夫球、以4.86.8公里/小时的速度散步。57做外部木工活、网球轻打、轻负荷背包徒步旅行。9重体力生产劳动、打手球、打网球、以9.7公里/小时的速度跑步。19运动心肺功能测定定稿11/4/2022美国纽约心脏病学会（美国纽约心脏病学会（NYHANYHA）19281928年心功能分级年心功能分级 级：患者患有心脏病但活动量不受限制，平时一般活动
11、 不引起疲乏、心悸、呼吸困难或心绞痛。级：心脏病患者的体力活动受到轻度的限制，休息时无 自觉症状，但平时一般活动下可出现疲乏、心悸、呼吸困难或心绞痛。级：心脏病患者体力活动明显限制，小于平时一般活动 即引起上述的症状。级：心脏病患者不能从事任何体力活动。休息状态下也 出现心衰的症状，体力活动后加重。20运动心肺功能测定定稿11/4/20226 6分钟步行试验分钟步行试验 要求患者尽可能快的行走，测定六分钟步行的距离。如150m，为重度心功能不全；150425m，为中度心功能不全；426550m，为轻度心功能不全。21运动心肺功能测定定稿11/4/2022MET量化心衰病人的心功能分级标准 心功
12、能-代谢当量（METs）级：-7 级：-5 7 级：-2 5 级：-2 衡量体力：5METs：65岁以下的病人5METs则预后不良；5METs：日常生活受限，通常是急性心肌梗死病人恢复的功能储量；10METs：属于相当正常的健康水平，药物治疗的预后和冠脉搭桥术一 样好；13METs：虽然运动试验有异常表现，但是预后好；18METs：有氧运动员的体力；22METs：有充分运动的竞技运动员才能达到的运动量。反映运动耐量以及心功能的指标反映运动耐量以及心功能的指标22运动心肺功能测定定稿11/4/2022反映运动耐量以及心功能的指标反映运动耐量以及心功能的指标氧脉搏氧脉搏(O2.pulse,VO2/
13、HR)(O2.pulse,VO2/HR)评价心功能常用的指标之一由VO2/HR计算出来的当心功能不全时，心搏量不能随着运动负荷的增加而增加，心脏只有通过HR的增加来满足运动着的肌体对氧的需求，HR增大，VO2/HR就减小，反应了心脏的储备功能降低氧脉搏降低也可见于贫血、高碳氧血红蛋白或严重的动脉低氧血症等动脉血氧含量减少的病症23运动心肺功能测定定稿11/4/2022反映运动耐量以及心功能的指标反映运动耐量以及心功能的指标呼吸交换率（呼吸交换率（Respiratory exchange rate,RERRespiratory exchange rate,RER或或R R）指肺内每分钟CO2排出
14、量（VCO2）与每分钟摄氧量（VO2）之比值是V-Sslop法确定AT点的依据RER1时，表示无氧运动呼吸商呼吸商(Respiratory Quotient,RQ)(Respiratory Quotient,RQ)反映细胞水平的气体交换率24运动心肺功能测定定稿11/4/2022反映通气功能的指标反映通气功能的指标呼吸储备（呼吸储备（Breathing reserve,BRBreathing reserve,BR）最大通气量(MVV)与最大负荷运动通气量VE之差的绝对值以最大负荷运动通气量占MVV之百分数表示BR降低是原发性肺疾病患者通气限制的特点BR增高是心血管疾病患者运动限制的特点25运动
15、心肺功能测定定稿11/4/2022反映通气功能的指标反映通气功能的指标最大每分钟通气量（最大每分钟通气量（V Ve emaxmax）是指伴随着VCO2的上升而增加的VE正常情况运动期间的最大通气量VEmax一般可以达到MVV的6070%VE的增加取决于肺的代偿能力VEmax是呼吸疾病运动受限的关键指标26运动心肺功能测定定稿11/4/2022反映气体交换的指标反映气体交换的指标氧通气当量（氧通气当量（VE/VO2VE/VO2或或EQO2EQO2）指消耗一升摄氧量时所需要的通气量确定无氧阈的最敏感的指标二氧化碳通气当量（二氧化碳通气当量（VE/VCO2VE/VCO2或或EQCO2EQCO2）指排
16、出一升二氧化碳时所需要的通气量评估运动试验结果的重要指标27运动心肺功能测定定稿11/4/2022其它呼吸参数其它呼吸参数潮气量（Vt）、死腔/潮气量（Vd/Vt）、潮气量/吸气肺总量（Vt/IC）、吸气时间/呼吸时间（Ti/Ttot）、肺泡气-动脉氧分压差（P（A-a）O2）、动脉呼气末二氧化碳分压差（P（a-ET）CO2）、经皮血氧饱和度（SpO2）等28运动心肺功能测定定稿11/4/2022 CPETCPET各参数正常值范围（最大运动时）各参数正常值范围（最大运动时）参数参数 正常范围正常范围 摄氧量摄氧量 VO VO2 2 maxmax 84%84%预计值预计值 AT 40%VO AT
17、 40%VO2 2 max predmax pred VO VO2 2/WR 8.29 ml/min.w/WR 8.29 ml/min.w-1-1(10.3(10.31.0)1.0)心血管反应心血管反应 VO VO2 2/HR/HR（O O2 2 pulse pulse）80%pred 80%pred HR reserve 15 bpm HR reserve 15 bpm HR response 50 bpm HR response 50 bpm BP 220/90 mmHg BP 220/90 mmHg 通气反应通气反应 DI DI maxmax VE VE maxmax/MVV 75%/M
18、VV 11L 11L RR 50 bpm RR 50 bpm VT/VC 55%VT/VC 55%VT/IC 80%VT/IC 80%气体交换气体交换 VE/VCO VE/VCO2 2 AT 34 AT 34 VE/VO VE/VO2 2 AT 30AT 30 VD/VT 0.28 VD/VT 0.28 P P(a-et)(a-et)COCO2 2 0 80mmHg 80mmHg P P(A-a)(A-a)O O2 2 35mmHg 35mmHg SaO SaO2 2 4%50 N VT/IC N N 80%N N PaO2 N N P（a-et）CO2 N N VD/VT N N VO2/W
19、R斜率 N N ECG 异常 N N N N41运动心肺功能测定定稿11/4/2022运动心肺功能实验的临床应用心脏疾病心脏疾病胸腔医学胸腔医学运动医学运动医学康复医学康复医学危险分层危险分层重病护理重病护理心血管疾病通气和气体交换障碍药物评估手术前风险评估有效的调整身体活动 能力的测量优化康复治疗措施评估康复和治疗过程重症患者营养控制42运动心肺功能测定定稿11/4/2022客观评价心肺系统对需氧增加时的反应测定心血管储备和在负荷下心排出量增加的能力运动测验摄氧量能反映心功能及氧的运输，代表心脏储备能力AT的测定反映循环系统维持氧运输的能力对心肺功能不全，静态肺功能认为不宜手术但又必须手术者
20、，运动负荷测验将围手术期属高危患者与低危患者区别开，甚至只需测定AT即可，远不需达到极量运动 43运动心肺功能测定定稿11/4/2022运动试验，尤其是峰值和无氧阈点VO2的测定，对于确定高风险的手术患者（包括那些在静息时通过临床评估和测定被判定为心肺功能正常的患者）是很有用的CPET 对于老年人特别有用，因为这些老年人可能患有未知的心肺疾病，其器官系统功能处于临界状态心肺运动测试在外科手术风险的术前评估44运动心肺功能测定定稿11/4/2022由于肺量计、放射核素扫描和动脉血气不能成功地完全确认所有胸科手术高危患者，同时可能会漏掉有心血管疾病的患者，需要通过心肺运动试验加以辅助检查静息肺功能
21、显示为“高危”的患者，可以依据运动试验的数据做更客观的评价最大VO210ml/(minkg）或峰值VO260%预计值可行手术，若60%则需行核素量肺成像检测；FEV1、DLco240%预计值时，患者有很高的围手术期死亡率和心肺并发症的风险，不宜进行手术治疗心肺运动测试在外科手术风险的术前评估胸部手术45运动心肺功能测定定稿11/4/2022大部分心脏病人常伴有不同程度肺心力衰竭，单纯的心电图、心脏超声等功能性检查难以准确判断心功能衰竭的程度在CPET中AT、VO2peak和心功能分级具有很好的相关性，能有效分析心脏病人的心功能和病情严重程度，对其做出有效术前风险预测当VO2peak14mL/(
22、kgmin)、AT 11ml/kg.min-1（单位下同）和11为界对心力衰竭分级，发现AT11者病死率为0.8%；11者为18%。ECG已有心肌缺血者，AT11者病死率为4%，差异显著大手术后平均摄氧量（VO2 max/kg）约4.5-5，也达6-7。因此运动负荷下AT不能达到8.5-11.5就不能满足大手术需氧量增加和继之引起的心排出量增加，以适应手术时高代谢状态和术后的组织修复心肺运动测试在外科手术风险的术前评估腹部手术47运动心肺功能测定定稿11/4/2022运动心肺功能测定的禁忌症运动心肺功能测定的禁忌症运动心肺试验是一种较为安全的试验，但也有关于运动中出现心肌梗塞甚至死亡的报道，运
23、动试验并发症的死亡率在0.01%以下对于肺疾病或心血管疾病患者运动前需要仔细评估保证进行运动试验的安全性和有效性48运动心肺功能测定定稿11/4/2022 禁忌症禁忌症1.吸入室内空气情况下 PaO270mmHg；3.FEV1 10mmHg，运动功率增加血压不 升，并伴有缺血症状；或高血压反应（无明显症状时，收缩 压250mmHg）和/或舒张压115mmHg（六）在无Q波的导联（不包括V1和aVR导联）出现ST段抬高 （1.0mm)，此外，ST段持续性压低，或者心电轴明显偏移（七）较严重的心律失常，室上性心动过速，高度室性心律失常如 多源性、短阵室速等51运动心肺功能测定定稿11/4/2022
24、 我们的理念是把心肺我们的理念是把心肺诊断当做一种艺术来做，诊断当做一种艺术来做，为您提供艺术性的解决方为您提供艺术性的解决方案案 SCHILLER AG52运动心肺功能测定定稿11/4/2022心肺运动试验心血管医生必须掌握的技能 2015年长城会主题年长城会主题 弥合伤痕，迎接挑战弥合公共卫生/预防医学与临床医学的裂痕应对非传染性疾病（NCD）的严峻挑战53运动心肺功能测定定稿11/4/2022弥合伤痕，迎接挑战 为什么产生为什么产生“裂痕裂痕”面对传染病威胁时，公共卫生/预防医学与临床医学分离 苏联防疫站体系、美国疾病控制中心（CDC）面临NCD严峻挑战，防不治的“裂痕”日益加深，弊病日益凸显 54运动心肺功能测定定稿11/4/202255运动心肺功能测定定稿11/4/2022弥合伤痕，迎接挑战心脏康复/二级预防的整合医学模式，架起整合医学模式，架起健康教育和行为改变的桥梁，把碎片式的健康教育和行为改变的桥梁，把碎片式的医疗模式转变为覆盖生命全程的系统化医医疗模式转变为覆盖生命全程的系统化医疗保健体系疗保健体系 将生活方式治疗纳入医疗服务项目与医保支付范围 弥合防治裂痕，实现实现NCD/ASCVD前防后前防后管、防治康养管、防治康养 56运动心肺功能测定定稿11/4/202257运动心肺功能测定定稿11/4/2022
