心肺运动试验 PPT.ppt

心脏康复区 郭兰 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 2* CPX (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 引自心肺运动试验的临床应用 黄思贤，谭新洪主编 *3 肺-心-活动肌群偶联机制（参考Wasserman K ） 吸入O2 运送O2 消耗O2 肺 循 环 外 周 循 环 大 气 线 粒 体 生理 反应：VT RR SV HR QCO2 QO2 外呼吸 内呼吸 4* 呼出CO2排出CO2 生成CO2 Wasserman 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 VO2(为安静时6倍)： 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：CHF Essentials of cardiopulmonary exercise testing. Champaign, : Human Kinetics; 1996 5* 1.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.反映通气效率的指标 VE/VO2、VE/VCO2、PaO2、P(A-a)O2、PaCO2、PetCO2 、P(a-et)CO2、以及VD/VT等 引自：？ *6 VO2max or Peak VO2 Fick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 7* 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 活动度代谢（METS）心脏输出量（COS ） 最低1.51.25 轻度1.5-2.51.25-1.5 中度2.5-3.51.5-2.0 重度3.5-5.02.0-2.5 极度5.0-7.02.5-3.0 超极度7.03.0-4.0 8* 自身保健活动的能量消耗 活动量千卡/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 活动量千卡/分METS 坐位绘画2.01.5 弹钢琴2.52.0 驾驶车辆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9.98.5 9* 家务活动的能量消耗 活动量千卡/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 活动量千卡/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 ） 16.213.5 10* VO2max，METs VO2max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% *11 AT or LT or VT AT：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 12* 确定AT的方法： 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AT V-slope 通气当量法 13* 心功能分级 （Weber KT 标准） 级别 VO2 max/kg ml/kg min VO2/kg AT ml/kg min A级 2014 B级 16-2011-14 C级 10-168-11 D级 108 14* VO2max 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 *15 VE/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 16* VE/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/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 *17 运动心电图 心率 血压 血氧饱和度 18* 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 2003 19* 心血管疾病患者的评估 心衰患者的功能评估和预后 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 2003 *20 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 testing. Am J Resp Crit Care. Jan 15 2003 *21 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 22* 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 *23 ATS/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 *24 ATS/ACCP statement on cardiopulmonary exercise testing. Am J Resp Crit Care. Jan 15 2003 25* 症状处理 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. 过度疲劳或呼吸困难休息 *26 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 *27 心血管肺 Peak VO2 无氧阈N或 VO2/WR常N Peak 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/AHA 2005 guideline update for the diagnosis and management of chronic heart failure in the adult. Circulation. Apr 4 2006 *28 较主观 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 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 1991 Development and prospective validation of a clinical index to predict survival in ambulatory patients referred for cardiac transplant evaluation. Circulation. Jun 17 1997 *29 VE/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 applications of aerobic capacity and ventilatory efficiency in heart failure: an evidence-based review. Heart Fail Rev. Jun 2008 Development of a ventilatory classification system in patients with heart failure. Circulation. May 8 2007 Peak Cardiac Power Output, Measured Noninvasively, Is a Powerful Predictor of Outcome in Chronic Heart Failure. Circ-Heart Fail. Jan 2009 *30 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. 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 2009 *31 Peak VO2 VO2/kg AT Peak VO214，1年生存率94% 34，预后不佳 40，死亡风险增加 慢性呼吸困难的评估思路 *33 正常 正常 无结论 肺功能测试 胸片 心电图 超声心动图 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 不正常 不正常的反应 特定状况 一般模式 *34 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%VO2reserve+VO2rest 高等强度： R