心肺运动试验（CPET）最全总结
健康
2024-09-24 12:08
湖北
“CPET是心肺运动评估的金标准，本篇将从基本概念、操作流程、主要指标及意义、临床应用4个方面对CPET做全面的介绍。”是指在逐渐递增的运动负荷下，通过测定人体从静息状态到运动至最大用力状态及再恢复到静息状态过程中的气体代谢、心率、血压、血氧饱和度及心电图等一系列指标变化，记录受试者在测试过程中出现的相应症状，客观反映不同负荷水平下发生的生理病理变化及功能受损程度，从而综合评价心肺等器官系统整体功能和储备能力的一种检查方法。CPET能够综合分析人体的整体运动反应，而不是针对单个器官。CPET相对无创，可以获得最大或者峰值运动反应，为医生提供动态生理信息而制定临床决策，用于未确诊的运动不耐受、运动相关症状的评估，并用于客观确定功能能力和损伤。因为静息状态下检测的肺和心功能不能可靠地预测运动性能和功能能力，CPET因为是动态测量，运动耐受性与总体健康状况评估的相关性更好。![]()
（1）测试环境：测试房间一般不应小于 20 m2，可容纳试验需用的各类检查设备（包括急救设备及药品），同时应保证通畅的急救通道以及应急出口。房间应具有良好的采光和通风，一般温度控制在20~22 ℃，相对湿度 50%左右。应注意人性化的环境布置和保护患者隐私。为了便于评估患者的主观努力程度，应在室内墙面上悬挂大小适中的Borg自我感觉劳累程度分级表。（2）气体定标：鉴于气体分析器和流量表易于偏移，测试前需对气体流速传感器、测定氧气和二氧化碳浓度的气体分析仪定标。（3）受试者的准备：受试者应病情稳定，近期无治疗药物的调整，穿着舒适衣物，鞋类应适于走路和蹬踏，餐后2~3 h测试为宜。测试前2 h内应避免剧烈活动、吸烟、饮用咖啡、茶、酒等刺激性饮料。测试开始前，应安排受试者试戴面罩和鼻夹，熟悉Borg自我感觉劳累程度分级表。（4）测试者的准备：测试人员应经过专业培训，有熟练的 CPET 操作技能，能良好应对测试过程中的紧急情况，按照应急流程对患者进行基础及高级生命支持。试验前必须签署书面知情同意书，内容包括告知患者 CPET 试验目的、实施过程、注意事项、提醒与运动有关的潜在不适和风险，并鼓励受试者试验前提出相关问题。（1）测功计：根据试验室具备的条件、受试者的具体情况及医生的个人习惯选择平板或踏车作为测功计。一般认为平板试验测得的 peakVO2比踏车试验高出约 11%。但对于老年受试者及有关节损伤的受试者踏车更为安全。（2）运动方案：平板运动试验一般选用 Bruce 或Bruce 改良方案；踏车运动试验一般选用 Ramp 方案，目前临床最常使用的方案是踏车Ramp 方案。踏车Ramp方案是一种症状限制性递增运动试验，增幅度按照如下公式计算：预计无负荷VO2（ml·min-1）=150+［6×体重（kg）］；预计 peakVO2（ml·min-1）=［身高（cm）-年龄（岁）］×20（男性）或×14（女性）。一般建议在 6~10 min 内完成递增运动试验，如按 10 min 完成，则每分钟递增功率（W）=［peakVO2（ml·min-1）- 无 负 荷 VO2（ml/min）］/100。功率递增幅度的选择应在综合考虑受试者的病史、日常活动能力、心肺功能等状况后决定。对于年老、日常活动量较低、存在严重心血管或呼吸系统疾病的患者，应酌情减少功率递增幅度；对于运动员或有长期运动习惯者，则可适当提高功率递增幅度。①静息期（3 min）：获得静息心率、血压、心电图、静态气体代谢等指标。②无负荷热身运动期（3 min）：踏车速度保持在 55~65 r/min，接近结束时记录心率、血压、心电图、血氧饱和度等指标。③功率负荷期（6~10 min）：踏车速度保持在 55~65 r/min，测试者密切观察受试者症状、心率、血压、气体代谢指标、血氧饱和度及心电图改变。注意试验过程中可能出现的不良反应，如心绞痛、呼吸困难、头晕、面色苍白、出冷汗等症状，以及显著的快速或缓慢性心律失常、心电图缺血性改变、血压下降、休克等。运动中如果出现上述症状或指征，需立即终止试验并给予相应的观察和处理。④恢复期（6~8 min）：保持无负荷缓慢踏车 2~3 min，踏车速度可维持在30~40 r/min，观察受试者的心率、血压、心电图以及症状。停止无负荷踏车，继续观察受试者心率、血压等生命指征是否恢复至测试前水平。如终止运动后症状和/或异常迹象持续超过15min，建议进一步观察或治疗。（4）终止指标：多数情况下临床进行的是症状限制性的 CPET，其终止指标如下：②出现眩晕、共济失调、发绀或面色苍白、严重疲乏、呼吸困难等；③心电图示相邻导联 ST 段水平型或下斜型压低≥0.2 mV，持续2 min及以上；ST段弓背向上型抬高≥0.1 mV；④出现严重心律失常，如二~三度房室传导阻滞、室性心动过速、频发室性早搏、新发快速心室率的心房颤动等；⑤随着功率递增，收缩压下降≥10 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）或持续低于基线血压；或收缩压≥220 mmHg 和/或舒张压≥110 mmHg；⑥因下肢无力或肌肉疼痛、痉挛，导致踏车转速明显下降；（5）运动后提问和再评估：运动后，通常需对受试者进行与诊断有关的非诱导式提问，如什么症状迫使其终止运动，自我感觉劳累程度如何，以进一步分析受试者运动受限的原因。（1）反映运动耐量以及心血管功能的指标：peakVO2、AT、MET、最大氧脉搏（peakVO2/HR）、HRR、呼吸商（RQ）或呼吸交换比（RER）、氧作功效率（ΔVO2/ΔW）、测试期的心电图、心率及血压变化等。（2）反映通气功能的指标：呼吸储备（BR）、MVV、潮气量（VT）、呼吸频率（Bf）、分钟通气量（VE）、FEV1、VT/深吸气量（IC）、运动振荡通气（EOV）等。（3）反映气体交换的指标：氧通气当量（VE/VO2）、二氧化碳通气当量（VE/VCO2）、生理无效腔/潮气量比值（VD/VT）、动脉氧分压（PaO2）、肺泡与动脉氧分压差［P（A‑a）O2］、动脉二氧化碳分压（PaCO2）、潮气末氧分压（PETO2）、潮气末二氧化碳分压（PETCO2）、外周血氧饱和度（SaO2）等。（1）最大摄氧量（VO2max）：摄氧量（VO2）是评价人体有氧工作能力的重要指标之一，反映了机体摄入、运输和利用氧的能力。VO2max是指人体在极量运动时每分钟的最大氧耗能力，体现了人体最大有氧代谢和心肺储备能力, 也代表人体供氧能力的极限水平。当运动负荷增加，而 VO2不再增加时则形成平台期。一般最大摄氧量的正常范围应大于预计值（VO2pred）的84％。在临床实践中，最大摄氧量可用于评估患者的运动耐量、对患者运动心功能进行定量分级，亦可用于预测心肺疾病的预后。（2）无氧阈（AT） ：无氧阈是指在递增负荷运动中人体的供能由有氧代谢供能而转入由有氧代谢和无氧代谢共同供能的临界点或转折点。与peakVO2 相比,AT 指标更加有利于肌肉细胞中线粒体利用氧的能力。临床上常用３种方法来确定：①V-slope法，当出现无氧代谢乳酸过量产生时，相对于VO2而言，VCO2增加加速，在VCO2与VO2对应曲线上做 45°斜线，在两者关系曲线上当线性部分的斜率 ＞45°角时的拐点处即是，该方法在临床中最常用；②血乳酸法，运动中持续监测受试者桡动脉血的血气，出现乳酸显著升高时即是，但因其为有创操作，临床应用较少；③通气当量法，VE/VO2 开始增加而VE/VCO2未相应增加时即是。临床上常根据无氧阈时对应的心率、摄氧量及METs值制定个体化运动处方。（3）氧脉搏（VO2/HR）：VO2/HR代表每博摄氧量时每分摄氧量与同步测定的心率之比，是心血管效率的有效指标，亦反映心脏每博输氧能力。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。（4）二氧化碳通气当量（VE/VCO2）：VE/VCO2表示每排出1LCO2所需要的通气量，反映通气效率，反映通气／血流是否匹配。VE/VCO2斜率越大，表明通气效率越低。阻塞性、限制性、弥散性等多种类型的肺疾病、肺血管病及心力衰竭患者通气血流比通常失调，一般其值越高表明病情越重。该项指标在预测心衰患者预后，评估外科手术风险及预后等方面均有重要临床指导意义。（5）代谢当量（METs）：代谢当量以安静、坐位时的能量消耗为基础，1MET=VO2 3.5ml/（kg·min）为各种活动时相对能量代谢水平的常用指标，可为各种心血管疾病的危险分层提供参考依据，可为心脏康复运动处方制定中运动方式的选择及运动强度的设定提供客观依据。（6）运动血压（BP） ：在运动时，通常随着运动量的增加，人体收缩压会逐渐升高，而舒张压增加不明显，VO2每增加3.5ml/（kg·min），血压上升10mmHg左右，若血压随着运动负荷的增加不升高反而出现下降现象，通常提示可能存在严重的心功能障碍。（7）运动心率（HR） ：运动时心率随运动负荷的增加而增加，通常VO2每增加3.5ml/（kg·min），心率相应增加10次／min。许多心血管病患者的心率受 β受体阻滞剂的影响，因此不应将预测的最大心率作为运动的最终目标，当HRmax达预测值的85％时，可考虑停止试验。（8）运动心电图（ECG）：通常运动可引起心率增快，舒张期缩短，冠脉灌注减少，因而运动较休息时更能检出冠脉疾病。运动中心电图若出现ST压低或Ｔ波改变，常提示有心肌缺血可能。运动中亦可见早搏或其他类型心律失常，为疾病鉴别诊断提供参考依据。（9）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。运动时外呼吸和细胞呼吸的耦联涉及血液、外周循环、心脏、肺脏、肌肉能量代谢途径等多个环节，任何单独或共同环节的功能障碍都会引起运动不耐受。由于不同环节的障碍可以以不同方式影响通气及气体交换，因此，通过对运动过程中获得的气体数据进行分析，系统评价运动中的肺通气与换气、细胞能量代谢及血液动力学的状况，能够较准确地阐明运动不耐受的原因。对于不易通过其他检查获得准确诊断的某些运动不耐受疾病或难以辨别成因的某些症状，如无症状性心肌缺血、舒张功能障碍引起的慢性心力衰竭、无明显肺动脉高压的肺血管栓塞性疾病、卵圆孔未闭导致运动中出现的右向左分流以及心原性呼吸困难等，CPET具有独特的诊断价值。（1）纽约心脏病协会（NYHA）心功能分级：适于慢性心衰，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。记忆口诀：1无2轻3明显，4级不动也困难。（4）美国医学会（AMA）肺功能分级：peakVO2。（2）CPET对慢性心力衰竭患者的预后和诊断分层：（3）CPET对疑似或确诊的肺动脉高压患者的预后和诊断分层：CPET 被认为是评估心肺储备能力的金标准，对有氧运动处方制订有重要的指导价值。同时，CPET 有助于发现运动所诱发的病理生理变化，提高运动安全性。应用 CPET 制订运动处方，首先要根据 CPET 测定的相关指标和临床情况，对受试者进行危险分层，根据分层结果确定运动强度的安全范围以及运动时间和运动频率，再根据AT、peakVO2、VO2R、MET、HRR、HRmax等指标，制订个体化的运动处方，以确保运动治疗的安全性和有效性。常用的有氧运动方式有行走、慢跑、骑自行车、 游泳、健身操，以及在器械上完成的行走、踏车、划船等。建议初始从20min开始，逐步增加至40—60min， 运动频率为3—7次／周。当患者完成现有运动处方感觉较前明显轻松，心率和血压反应也较前减低，应酌情调整运动量。建议先增加运动时间，一般在最初的4～6周内每l～2周酌情增加5～lOmin；再增加训练的频率；最后增加运动强度。在调整的过程中应密切监护患者的不良反应，如果患者不能耐受应及时调整运动量。 运动强度可设置为最大运动能力的40%-80%。低危患者初始强度可选择最大运动强度的60-80％，高危患者初始强度选择40-50％。临床实际中常采用目标强度所对应的心率、功率（速度坡度）或代谢当量来实施。其中心率是最常用和方便的评估运动强度的变量，在心血管病患者服用β受体阻滞剂或合并房颤时，心率不能作为反映运动强度的可靠指标，需要采用功率（速度坡度）或代谢当量来反映强度，从而避免误差，保障运动治疗的安全性和有效性。在运动处方实施过程中，要同时结合 Borg自我感觉劳累程度分级、心肌缺血阈值等进行调整。对于疑似或确诊的冠心病患者，在制定运动处方时需要考虑患者是否存在运动诱发的心肌缺血表现。如在运动过程中出现心绞痛、心电图显著的ST-T改变伴或不伴有氧脉搏曲线下降、血压下降，可能提示左主干或对等病变，必要时行进一步评价和干预。出于安全考虑，建议选择运动试验中稍低于诱发心肌缺血的强度作为运动强度，运动训练时建议心率、血压以此为上限。（1）AT法：是目前公认的制定有氧训练强度的金标准。在AT强度水平的负荷下，患者通过有氧代谢途径提供运动所需要的能量，无需通过无氧糖酵解予以补充，因此体内酸碱内环境稳定，心脏不会“超负荷”工作；此外，此水平的运动训练患者能够维持较长时间，耐受性好，可以明显的提高CRF，促进康复。相反，高于AT强度水平的运动，无氧糖酵解激活参与能量合成以补充有氧代谢所提供的能量，导致乳酸堆积及代谢性酸中毒，血浆K+浓度升高，儿茶酚胺水平升高，心率一收缩压乘积增大，恶性心律失常和心血管事件风险增加。因此AT水平的运动训练是安全和有效的，且AT点与患者用力程度无关，测试指标比较客观，对于高风险人群优势尤为明显。 （2）峰值摄氧量法（peakVO2）：不仅是目前公认的评估CRF的“金标准”，也是制定有氧运动强度的常用指标。运动强度为peakVO2乘以强度系数。 （3）摄氧量储备法(VO2R)：目标运动强度摄氧量=(峰值摄氧量一静息摄氧量)×强度系数+静息摄氧量。 （4）代谢当量法（MET）：运动强度为峰值代谢当量乘以强度系数。 （5）心率储备法（HRR）：目标运动强度心率=(峰值心率一静息心率)x强度系数+静息心率。 （6）主观劳累程度分级法：多采用6～20分的Borg 评分表，患者根据自己感觉的劳累程度打分。通常建议患者在12～16分范围内运动。 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