1、心脏康复区心脏康复区 郭兰郭兰心肺运动试验心肺运动试验概述运动生理基础重要指标的解读临床应用新应用22023-2-13CPX(Cardiopulmonary Exercise Testing 或 CPET)通过测量气道内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。在一定功率负荷下测出 VO2及VCO2等代谢指标、通气指标及心电图、心率、血压变化。不同于一般的只是单纯观察心电图ST-T的变化和/或心律变化的运动试验；也不同于静态肺功能。CPX更能全面客观评价心肺功能储备和功能受损程度引自心肺运动试验的原理及其解读病理生理 及临床应用 Wasserman K主编，文富强主译引自心
2、肺运动试验的临床应用 黄思贤，谭新洪主编2023-2-133 肺-心-活动肌群偶联机制（参考Wasserman K）吸入吸入O2运送运送O2消耗消耗O2肺肺循循环环外外周周循循环环大气线粒体生理生理 反应：反应：VT RR SV HR QCO2 QO2外呼吸内呼吸42023-2-13呼出呼出CO2排出排出CO2生成生成CO2Wasserman K:单独给心或肺增加负荷是不可能的，所有的运动均需要心脏功能和肺脏功能的协调，以及外周循环和肺循环的协调作用来完成生存和工作所需要的气体交换作用。即外呼吸-细胞呼吸正常耦联，肺-心-活动肌群。运动时相应的生理过程运动时相应的生理过程VO2(为安静时6倍)
3、：C.O.=HR SV血流重新分布，肺部血流，动-静脉氧差VE，VD，VT，正常V/Q比许多疾病限制了V/Q：肺部疾病：COPD心脏疾病：CHFEssentials of cardiopulmonary exercise testing.Champaign,:Human Kinetics;199652023-2-131.反映运动耐量以及心功能的指标 VO2max、VO2/kg max、VO2/kg AT、MET、VO2/HR max、HRR max、R(呼吸商)、RQ以及VO2/W 等2.反映通气功能的指标 BR、VEmax、VTmax、RRmax、VT/IC以及F/V环等3.反映通气效率的指
4、标VE/VO2、VE/VCO2、PaO2、P(A-a)O2、PaCO2、PetCO2、P(a-et)CO2、以及VD/VT等引自：？2023-2-136VO2max or Peak VO2Fick公式：VO2max=(HR SV)C(a-v)O2最重要的测量指标取决于循环系统与呼吸系统功能反映运动耐量72023-2-13代谢当量(MET)指安静时平均VO2，相当于3.5ml/(kg min)的摄氧量，用来衡量运动强度，生活活动强度，如用于运动处方制定活动度活动度代谢（代谢（METS）心脏输出量（心脏输出量（COS）最低1.51.25轻度1.5-2.51.25-1.5中度2.5-3.51.5-2
5、.0重度3.5-5.02.0-2.5极度5.0-7.02.5-3.0超极度7.03.0-4.082023-2-13自身保健活动的能量消耗活动量活动量千卡千卡/分分METS卧床休息1.01.0坐位1.21.0站位肌肉放松1.41.0进餐1.41.0谈话1.41.0穿或脱衣服2.32.0洗手、洗脸2.52.0床边大、小便3.63.0步行（4km/h）3.63.0淋浴4.23.5床上用便盆4.74.0步行下楼5.24.5步行（6km/h）5.65.5用轮椅前行6.46.0用支撑器/拐杖步行8.06.5娱乐活动的能量消耗活动量活动量千卡千卡/分分METSMETS坐位绘画2.01.5弹钢琴2.52.0驾
6、驶车辆2.82.0划独木舟（4km/h）3.02.5骑马慢行3.02.5打排球3.02.5打滚球4.43.5骑自行车（8.8km/h）4.53.5骑自行车（20.8km/h）11.09.0打高尔夫球5.04.0游泳（18.3m/min）5.04.0跳舞5.54.5园艺工作5.64.5打网球7.16.0骑马小跑8.06.5锄8.67.0滑雪9.98.592023-2-13家务活动的能量消耗活动量活动量千卡千卡/分分METS做针线活1.41.0扫地1.71.5用机械缝纫1.81.5擦家具2.42.0削马铃薯皮2.92.5站着洗刷2.92.5洗衣服3.02.5揉面3.32.5地板除尘3.63.0抹窗
7、3.73.0铺床3.93.0站着烫衣4.23.5拖地板4.23.5用手拧干衣服4.43.5挂东西4.53.5敲打地毯4.94.0职业活动的能量消耗活动量活动量千卡千卡/分分METS修表1.61.5绕线圈2.22.0装配无线电2.72.5缝纫机缝纫2.92.5砌砖4.03.5泥瓦工4.13.5拖拉机犁田4.23.5用马犁田5.95.0推车（25kgkm/h）5.04.0木工活6.85.5修剪草坪7.06.5伐木8.06.5铲挖8.57.0负重上楼（8kg82m/min）9.07.5刨9.17.5司炉10.28.5负重上楼（10kg168m/min）16.213.5102023-2-13VO2ma
8、x，METsVO2max既取决于循环系统的功能（心排出量），反映循环系统氧转运的能力；也取决于呼吸系统的功能（每分钟最大通气量），反映呼吸系统通气能力因而呼吸和循环受限均是其影响因素VO2max 减少，说明运动耐量下降由VO2/kg换算出来的MET，适用于衡量运动强度和生活活动强度，如用于康复运动处方健康人VO2max约为23L/min，正常值：大于预计值的84%2023-2-1311AT or LT or VTAT：摄氧量需氧，启动无氧代谢供能LT：无氧代谢产生乳酸VT：当乳酸转化成乳酸盐，机体产生CO2，通过VE来清除多余的CO2反映运动时有氧代谢的能力122023-2-13确定AT的方法
9、：乳酸法：取动脉血作血气分析检测乳酸水平，出现乳酸性酸中毒即为ATV-slope通气当量法132023-2-13心功能分级（Weber KT 标准）级别级别VO2 max/kgml/kg minVO2/kg ATml/kg minA级2014B级16-2011-14C级10-168-11D级108142023-2-13VO2max 和 AT的临床意义VO2max和AT可以识别疾病的严重程度，预测最大心排出量，客观评价患者功能容量，故用以标志心功能损害程度直接测定VO2max需要进行力竭运动试验，对心肺疾患患者或老年人具有一定危险性。对此类患者测定AT更有意义，更能反映心功能状况2023-2-1
10、315VE/VO2：指摄入或消耗1升O2所用的通气量，反映氧提取效率。运动时VE/VO2最低点反映无氧阈的位置，是确定无氧阈最敏感的指标VE/VCO2：二氧化碳通气当量（VE/VCO2）是排除1升CO2所需的通气量，反映通气效率。正常值在AT点时，VE/VCO2约为294.3。若升高，表明过度通气、死腔增加162023-2-13VE/VCO2 slope：运动时的通气反应（VE/VCO2 slope），正常值是2030表明了换气效率，是心衰患者最有力的预测指标之一心衰患者该斜率通常明显增加，可达到80，且随心衰程度加重斜率越陡峭经有氧运动训练和治疗可以得到改善；VE/VCO2斜率可提示预后VE
11、/VO2,VE/VCO2,VE/VCO2 slope反映呼吸效率，递增功率运动试验通气当量可用作判断VA/Q不均的指标2023-2-1317运动心电图心率血压血氧饱和度182023-2-13用于运动耐量评估确定是否存在功能受损或运动受损运动受限的原因和病理生理机制评估未诊断的运动不耐量共存疾病中是心脏疾病还是肺脏疾病引起症状与静息心功能 和肺功能测试不符合找不到原因的呼吸困难ATS/ACCP statement on cardiopulmonary exercise testing.Am J Resp Crit Care.Jan 15 2003192023-2-13心血管疾病患者的评估心衰患者
12、的功能评估和预后心脏移植手术的选择心脏康复中运动处方的制定和运动训练监测呼吸系统疾病的患者评估功能障碍评估COPD间质性肺疾病肺血管疾病囊胞性纤维症运动诱发的支气管痉挛ATS/ACCP statement on cardiopulmonary exercise testing.Am J Resp Crit Care.Jan 15 20032023-2-1320其他临床应用术前评估：肺切除手术，老年人进行腹部外科手术，肺气肿减容术肺康复中运动耐量评估和运动处方的制定残损和残疾的评定肺移植和心肺移植 的评定ATS/ACCP statement on cardiopulmonary exercise
13、 testing.Am J Resp Crit Care.Jan 15 20032023-2-1321急性心肌梗死（3-5天）不稳定性心绞痛未控制的心律失常晕厥活动性感染性心内膜炎急性感染性心内膜炎或心包炎严重的主窄未控制的心衰可疑夹层动脉瘤222023-2-13急性肺栓塞或肺梗塞未控制的哮喘肺水肿呼吸衰竭下肢深静脉血栓非心肺系统的急性功能障碍（如肾衰，甲状腺毒症）休息时空气饱和度85%精神疾病导致的不配合ATS/ACCP statement on cardiopulmonary exercise testing.Am J Resp Crit Care.Jan 15 2003左主干狭窄心脏瓣膜
14、中度狭窄休息时高血压（SBP200mmHg，DBP120mmHg）心动过速或心动过缓高度房室传导阻滞肥厚性心肌病严重的肺动脉高压怀孕电解质紊乱骨科疾患2023-2-1323ATS/ACCP statement on cardiopulmonary exercise testing.Am J Resp Crit Care.Jan 15 2003缺血引起的胸痛缺血性ECG改变复杂的异位搏动或 心脏传导阻滞运动过程中SBP下降最高达20mmHg高血压（SBP250mmHg，DBP120mmHg）血氧饱和度下降SPO280%突然面色苍白协调性缺失精神错乱眩晕呼吸衰竭症状2023-2-1324ATS/A
15、CCP statement on cardiopulmonary exercise testing.Am J Resp Crit Care.Jan 15 2003252023-2-13症状症状处理处理1.阵发性室上性心动过速颈动脉窦按摩，血管加压素、洋地黄、普萘洛尔2.室性心动过速利多卡因、心律复转3.室性纤颤CPR、除颤4.心动过缓阿托品、异丙肾上腺素5.频繁室性早搏，10 bpm休息、给氧、利多卡因6.、度AVB或束支传导阻滞休息、给氧，若HR低于40 bpm给阿托品或异丙肾上腺素7.低血压仰卧休息8.心绞痛休息、硝酸甘油、给氧9.急性冠脉综合证休息、给氧、硝酸甘油和抢救10.过度疲劳或呼
16、吸困难休息2023-2-1326引自心肺运动试验的临床应用 人民卫生出版社，2007 心血管（CHF）和肺（气道阻塞性疾病）引起的CPX表现2023-2-1327心血管心血管肺肺Peak VO2无氧阈N或VO2/WR常NPeak HR可能Peak VO2/HR常呼吸储备20%15%运动后FEV1比休息时不变比休息时PaO2或SaO2N常VD/VT 或VE/VCO2可能常早期评估运动耐量：NYHA分级，6MWT直接测定Peak VO2来评估：最大症状限制的平板或踏车CPX应用：评估疾病严重程度（a，C级）心衰是否为运动受限的原因（a，C级）制定运动处方（，C级）评价新药物或设备的疗效 ACC/A
17、HA 2005 guideline update for the diagnosis and management of chronic heart failure in the adult.Circulation.Apr 4 20062023-2-1328较主观较主观最客观最客观Peak VO2预测心衰患者的预后一项对114位心衰患者开展的前瞻性研究中显示：VO2 14ml/(kgmin)的患者1年、2年生存率分别为94%，84%VO214ml/(kgmin)的患者1年生存率为70%VO214ml/(kgmin)合并有其他疾病1年、2年生存率分别为47%和32%n结合其他指标组成Heart
18、Failure Survival Score，用于评价心衰患者预后，若8.1，1年无事件生存率为932%Value of peak exercise oxygen consumption for optimal timing of cardiac transplantation in ambulatory patients with heart failure.Circulation.Mar 1991Development and prospective validation of a clinical index to predict survival in ambulatory patie
19、nts referred for cardiac transplant evaluation.Circulation.Jun 17 19972023-2-1329VE/VCO2 slope 多个研究提出其对心衰患者的结局更有预测价值VE/VCO2（VS Peak VO2）无需运动到最大用力程度最常用分界为：VE/VCO2 slope34，预后不佳结合Peak VO2 进行分层Peak VO2 10ml/(kgmin)或VE/VCO2 slope40 被认为处于高危组，同时具有这两项的患者预后非常差新的预后指标：峰值心输出量平均动脉压（研究中）The clinical and research
20、applications of aerobic capacity and ventilatory efficiency in heart failure:an evidence-based review.Heart Fail Rev.Jun 2008Development of a ventilatory classification system in patients with heart failure.Circulation.May 8 2007Peak Cardiac Power Output,Measured Noninvasively,Is a Powerful Predicto
21、r of Outcome in Chronic Heart Failure.Circ-Heart Fail.Jan 20092023-2-1330运动训练后疗效评价虽然普通的平板测试可以提供运动时间，峰值功率，预测的MET水平，但是CPX提供许多更精准的评价指标，且不受扶手支持和步长的影响提供AT，评价患者亚极量运动能力Exercise and heart failure-A statement from the American Heart Association Committee on Exercise,Rehabilitation,and Prevention.Circulation.
22、Mar 4 2003 Efficacy and Safety of Exercise Training in Patients With Chronic Heart Failure HF-ACTION Randomized Controlled Trial.Jama-J Am Med Assoc.Apr 8 20092023-2-1331Peak VO2 VO2/kg ATPeak VO214，1年生存率94%14，1年生存率70%34，预后不佳40，死亡风险增加慢性呼吸困难的评估思路2023-2-1333病史和病史和体格检体格检查查肺功能肺功能检查、检查、胸片、胸片、心电图、心电图、血生化血
23、生化支气管支气管激发试激发试验验CPX正常正常无结论肺功能测试肺功能测试胸片胸片心电图心电图超声心动图超声心动图其他其他不正常无异常鉴别诊断氧运输/利用障碍气体交换异常呼吸机制异常心脏成像肺成像心导管组织活检喉镜检查治疗试验处方其他特定诊断特定诊断不正常不正常的反应不正常的反应 特定状况 一般模式一般模式2023-2-1334高 VO2/HR低 Peak HR 低 Peak VO2 和AT低VO2/WR低VO2/HR高VE/VCO2高VD/VT升高P(A-a)O2低呼吸储备动态过度通气吸气流速降低呼吸模式不稳定AT早或无高C.O./VO2低VO2/HR异常HR或血压代谢性肌病自主神经功能障碍变
24、时反应不足低心输出量肺气体交换不足CHF声带异常过度通气综合症COPD肺血管疾病循环功能障碍通气功能障碍O2摄取/利用障碍Clinicians Guide to cardiopulmonary exercise testing in adults:a scientific statement from the American Heart Association.Circulation.Jul 13 2010心脏病轻/低等强度：RPE12，40%HRreserve+HRrest,40%VO2reserve+VO2rest中等强度：RPE12-13，40%-60%HRR+HRr,40%-60%V
25、O2reserve+VO2rest高等强度：RPE14-16，60%HRR+HRr,60%VO2reserve+VO2rest有缺血时，低于缺血阈10bpm对老年人，HF，心脏移植，起搏器植入，外周血管病等要特殊考虑2023-2-1335Clinicians Guide to cardiopulmonary exercise testing in adults:a scientific statement from the American Heart Association.Circulation.Jul 13 2010成人先天心VE/VCO2 slope38,死亡风险增加10倍肺切除术Pe
26、ak VO215ml/(kg min)预示无增加全叶切除术风险Peak VO210ml/(kg min)，风险增加肺动脉高压通气效率，PETCO2，PETO2VE/VCO2与肺血管阻力相关评估预后362023-2-13Clinicians Guide to cardiopulmonary exercise testing in adults:a scientific statement from the American Heart Association.Circulation.Jul 13 2010缺血性心脏病的诊断VO2/HR对运动的反应出现平台 由VO2/HR平台持续时间和VO2/WR斜率组成的二维模型对CAD诊断的灵敏性87%特异性74%；标准运动心电图为灵敏性46%特异性66%心脏起搏植入术后房颤患者的评估2023-2-1337Clinicians Guide to cardiopulmonary exercise testing in adults:a scientific statement from the American Heart Association.Circulation.Jul 13 2010
