摄氧效率斜率：评价心脏病患者心肺功能的指标.doc

KKME-专业医学搜索引擎/摄氧效率斜率：评价心脏病患者心肺功能的指标作者：李寿霖,孟申 作者单位：首都医科大学康复医学院，北京市，100068；中国康复研究中心，北京博爱医院心血管内科 【摘要】 摄氧效率斜率（oxygen uptake efficiency slope，OUES)是根据心肺运动试验的动态摄氧率，采用对数曲线拟合的方法，分析递增负荷运动试验中摄氧量（VO2）与每分通气量（VE）之间的关系，建立回归方程，计算OUES值。 OUES值与心肺功能成正比，本文就此进行综述，为评价心脏病患者康复训练前后的心肺功能提供科学依据。 【关键词】 氧耗量；心脏病；肺通气 目前，评价心脏病患者心肺功能有许多指标，常用的有无氧阈（anaerobic threshold , AT），最大摄氧量（maximal oxygen uptake, VO2 max），摄氧量（VO2）等1。但是，在实际应用中，这些指标都有一定的缺点。 AT是Wassermax等于1964年提出的概念，并于1973年公布了测定AT的运动试验方法和程序。但是目前对这一指标的含义、测定方法、影响因素等提出了许多不同的看法1，例如在运动中血乳酸的增加是否是乳酸生成和消除共同影响的结果；缺氧是否是亚极量运动时肌肉生成乳酸的原因。Baba等2应用Bland-Altman法测定AT，采用了不同的运动方案，其结果显示AT的可信限为均值的上下31%，而VO2max的可信限为均值的-24%到+24%，提示AT的效果较差。另外，AT的测定可能受不同测试者的影响3。也有测不出通气无氧阈值（VAT）的报道，约占受试者的8%4、23%5和6.25%6。 VO2测定也可以表示运动强度，但是个体差异较大。测定VO2 max对受试者是一种劳累的运动试验方法，均不适合于年龄过大或过小者2，7。测定VO2 max的终止运动指征是耗竭，追求极量运动试验是危险的，也是不现实的，不适用于心脏病患者。临床上以患者为对象，运动终点常常是呼吸急迫、心悸、心绞痛，血压、心电图异常等。这样测定的VO2 max称为症状限制最大摄氧量（VO2maxsymptom limited,VO2 maxSL）8。近年，有学者应用无氧阈11ml/kgmin且每分通气量/每分二氧化碳产量斜率（a minute ventilation/a minute carbon dioxide production slope （VE/VCO2 slope）34作为慢性心力衰竭患者早期死亡的高风险指标和心脏移植的筛选指标9。VO2 maxSL可用于确定残障等级，心血管病患者残障标准为VO2 maxSL18ml/kgmin10。 1996年，日本学者Baba等应用了一个新的指标—摄氧效率斜率（oxygen uptake efficiency slope，OUES，其纵坐标是VO2，横坐标是lg VE)来评价儿科心脏病患者的心肺储备功能。作者根据实测数据，采用对数曲线拟合的方法，分析递增负荷运动试验中VO2与VE之间的关系，建立回归方程VO2 = a lg VE + b，计算OUES4，其中a代表OUES，b为常数。以上方法计算的OUES值与心肺功能成正比，其值越大，心肺功能也就越好。虽然目前通过心肺运动试验计算OUES是无创的测定方法，但是因为试验仪器昂贵，一般医院难以实施，影响了其临床应用。另外，虽然OUES可以通过以下方法测得：血浆pH值；动脉血二氧化碳分压（PaCO2）；无效腔潮气量（Vd/Vt）3，但是这些方法都受肥胖的影响11，12。目前尚无简单易行的测定方法。 1 OUES值的生理学原理 1.1 骨骼肌的代谢功能与OUES值13 在中等强度运动时，骨骼肌血流基本能满足骨骼肌的代谢需要，有氧运动的速率也能满足功率输出的需要。而在大强度运动时，因为骨骼肌收缩时相的血流量明显减少，不能满足骨骼肌的代谢需要，导致了乳酸堆积。乳酸堆积过多，形成代谢性酸中毒，导致肌肉疲劳。骨骼肌摄氧量下降可能是由于血流只在肌肉收缩间期流入肌肉，再加上流速过快，导致了氧气释放减少14。骨骼肌血流灌注能力、肌肉中乳酸开始积累的起点出现的早晚影响着VO2，也影响了OUES值。 1.2 肺部血流灌注能力与OUES值13 正常成人安静时通气/血流比值（每分钟肺泡通气量与每分钟血流量的比值）为0.84。当通气/血流比值0.84，意味着通气过剩，血流不足，肺泡无效腔增大；而当通气/血流比值0.84，意味着通气不足，血流过剩。因此，无论通气/血流比值变大还是变小，结果都会造成血液缺氧。在肺泡通气量相同的情况下，肺血流灌注的多少可以影响肺泡无效腔的大小，导致VO2发生变化，也影响了OUES值。 1.3 动脉血CO2分压与OUES值 当PaCO2升高时，可以通过外周和中枢的化学感受器刺激呼吸，使呼吸加深加快，能增加肺通气量。当PaCO2升高到过高水平后，肺通气量不能相应增加，导致CO2积聚，抑制呼吸中枢，产生呼吸困难，严重时可产生昏迷。PaCO2的高低不仅影响通气量的大小，改变通气/血流比值，而且也可直接影响动脉血中血红蛋白与氧气的亲和力，改变动脉血中氧分压，影响氧气的摄入，进而影响OUES值14。 2 OUES值的影响因素 2.1 生理因素的影响 有学者发现OUES值随着年龄的增长呈线性下降，但是与性别无关15,16。另外OUES值与体重有较强的相关性。这可能是与随着年龄的增长、体重的增加，机体心肺、骨骼肌的代谢功能发生变化有关。 2.2 病理因素的影响 过度通气可以造成患者的通气/血流比值增大，影响OUES值。对慢性心力衰竭患者进行运动试验时，会发生过度通气反应，其机理可能是由于生理无效腔和潮气量比值增大，导致CO2分压上升，造成机体产生过度通气以降低升高的CO2分压17。另外有人认为由于非CO2因素，如化学反射、自体反射刺激造成过度通气18。也有学者认为两者都参与了心力衰竭患者的过度通气19。由于心力衰竭患者的心脏功能受损，心排血量下降，回心血量减少，肺循环和体循环被动充血，使氧气吸收和利用产生障碍，从而降低OUES值14。 2.3 有氧运动的影响 法国学者对15名体育系健康女生进行为期6周的短期耐力训练，结果提示对OUES值未产生明显影响20。一定强度的耐力训练可以增加乳酸的清除，减少乳酸的产生21。有学者对17例慢性血液透析患者进行运动训练，每周23次，每次30min，运动强度为50%60%最大心率，运动训练20周后明显提高了OUES值22。另外，OUES值与吸烟史呈负相关，与1秒用力呼气量相关14。 3 OUES值的优缺点 3.1 优点 首先，能在亚极量运动强度下对OUES值进行测定。1996年，Baba等4采用标准Bruce方案对心脏病患者和健康志愿者的OUES值，通气无氧阈值（VAT）,VO2 max等指标进行了研究，结果显示OUES值与VO2 max有强相关性（r=0.94,P0.0001），并且OUES值与VO2 max的相关性大于VO2 max与VAT的相关性。当试验进行到75%、90%、100%程度时的OUES值（OUES75%、OUES90%、OUES100%）关系如下：OUES75% 与OUES100%相比稍偏低（3.5%）， OUES90%与OUES100%相比差异无显著性。1999年，Baba等23又对50例慢性心力衰竭患者测试了OUES值，结果提示OUES75%、OUES90%、OUES100%各组间相关系数为0.99。也有试验5证实OUES值适用于一些年龄偏小的受试者和一些年龄较大的心肺功能有损害的受试者。 其次， OUES值的可重复性高。OUES值是利用实际测得的气体交换数据经过数学处理后得出的结果，是一个较客观的评价指标。一项对19名健康志愿者两次完全相同的递增负荷运动试验24的结果显示，VO2 max和OUES值的可重复性较好（重复系数COR分别为570ml/min 16%和740ml/min 20%），VAT的可重复性较差（COR为650ml/min 31%）。 因此，OUES值可作为评价心肺功能的一个较为可靠的、客观的、亚极量运动试验的指标。 3.2 缺点 首先，OUES值的测定需要价值昂贵的气体代谢分析测试仪器及跑台或功率自行车等，只能在医疗或研究机构由专业人员进行测试，难以普及推广应用。 其次，虽然OUES值是一个客观的测定心肺储备功能的指标，但是由于OUES值很大程度上依赖于年龄、体重等人体测量指标，这就限制了OUES值作为运动试验指标应用于儿童。 4 应 用 有学者25在对健康老年人基础认知水平与心肺功能状况相关性研究中，应用OUES值作为受试者的心肺功能指标之一。也有学者26在有抑郁症的老年妇女身体健康水平的长期跟踪调查中，应用OUES值作为受试者的心肺功能指标之一。另外，有学者应用AT11ml/kgmin且VE/VCO2斜率34作为慢性心力衰竭患者早期死亡的高风险指标和心脏移植的筛选指标9。有学者对冠心病患者进行OUES值、VO2峰值，VE/VCO2 斜率、N末端脑利钠肽前体(NT-proBNP)测定，结果显示OUES值与VO2峰值强相关，VE/VCO2斜率和OUES值分别与NT-proBNP相关27。Defoor等28 对冠心病患者的OUES值、VO2峰值，VE/VCO2 斜率及VAT进行了研究，发现亚极量运动下的OUES值(r=0.837,P0.001)和VAT (r=0.860,P0.001)与VO2峰值强相关，与VE/VCO2 斜率(r=-0.469,P0.001)也有相关性，并发现接受冠脉搭桥术患者的OUES值显著低于冠脉介入术后的患者(P 0.05)，3个月运动训练后VO2峰值和OUES值分别增加了（20.919.3）%和（2419.2）%。因此认为冠心病患者的亚极量运动下的OUES值对运动训练较为敏感，可用于评价心肺功能。我们的研究也证实OUES值是一个客观的、实用的，可以在亚极量运动水平测得的评价心肺储备功能的指标6。 有研究者报道运动训练4周，可以改善OUES值（增加19%，P0.01），同时使NYHA分级由2.6降为2.0（P0.05）29。Van Laethem等学者研究了运动训练对35例NYHA分级-级的慢性心力衰竭患者OUES值和VO2峰值的影响，结果显示运动训练6个月使OUES值明显改善，其改善程度与VO2峰值的变化呈显著相关30。 总之，代谢应激试验测得的OUES值可在亚极量运动强度下评价心肺功能，适用于年龄偏小或偏大的人群，也可用于健康成年人心肺功能评定。OUES值有希望成为能预测慢性心力衰竭患者预后的评价指标。 【参考文献】 1曲绵域，于长隆.实用运动医学M.第4版.北京：北京科技出版社，2003.90-100. 2Baba R, Nagashima M, Nagano Y, et al.Role of the oxygen uptake efficiency slope in evaluating exercise toleranceJ.Arch Dis Child, 1999,81(1):73. 3Baba R.The oxygen uptake efficiency slope and its value in the assessment of cardiorespiratory functional reserveJ.Congest Heart Fail, 2000,6(5):256. 4Baba R, Nagashima M, Goto M, et al.Oxygen uptake efficiency slope: a new index of cardiorespiratory 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