2022心肺运动试验在肺动脉高压诊治中的意义（全文）.docx

1、2022心肺运动试验在肺动脉高压诊治中的意义(全文)摘要心肺运动试验可客观、定量评估运动状态下患者的心血管功能、肺功能、 运动耐量。肺动脉高压是以平均肺动脉压升高为特点的严重疾病，预后较 差。其临床症状无特异性，易误诊、漏诊，特别是在疾病早期阶段。心肺 运动试验可用于肺动脉高压的早期诊断、病情评估。本文重点综述心肺运 动试验在肺动脉高压诊断与治疗中的应用进展。肺动脉高压是以肺血管痉挛、重构、狭窄甚至闭塞为特征的一类肺血管疾 病，其诊断标准为海平面状态下、静息时,右心导管(right heart catheterization , RHC)测得平均肺动脉压(mean pulmonary arte

2、rial pressure z mPAP)>25 mmHg(1 mmHg = 0.133 kPa)1o 动脉型肺动脉 高压(pulmonary arterial hypertension , PAH)定义为毛细血管前性肺动 脉高压，其血流动力学特征除mPAP>25 mmHg外，呼气末肺小动脉楔 压15 mmHg ,肺血管阻力(pulmonary vascular resistance , PVR)>3 Wood2。肺动脉高压患者可出现呼吸困难、运动耐量下降3,心肺运动 试验(cardiopulmonary exercise test, CPET)全面评估心肺、代谢、运动 功能

3、及呼吸困难的病理生理改变，可用于肺动脉高压早期诊断、病情评估。 CPET通过连续动态监测人体运动时肺通气换气功能、心电图、血压、血 氧饱和度等指标，并通过分析其相互关系，评价机体的整体功能。随着科 技和临床医学的发展，CPET的临床应用价值越来越受到关注和重视。欧 个月，其中85例发生临床恶化事件，31例患者死亡，1例患者接受肺移 植。单因素分析显示。UES、摄氧效率斜率指数(oxygen uptake efficiency slope index UESI).峰值摄氧量、通气效率的斜率、心率恢复、PVR、 心指数、NT-proBNP均为临床恶化与死亡事件发生的影响因素。多因素 分析发现OUE

4、SI和心指数是特发性肺动脉高压患者发生临床恶化事件的 独立预测因素；OUESI与NTproBNP是特发性B市动脉高压患者临床死亡 事件的独立危险因素；OUESI0.52 m-2(n = 86)的患者5年生存率低于 OUESI>0.52m-2(n = 124)的患者(41.9%比 89.8% , P<0.000 1)20° 另 一项联合应用超声心动图与CPET ,对130例未经治疗的特发性肺动脉高 压患者的随访研究发现11,超声心动图中的低右心室面积变化分数和 CPET中的低氧脉搏可预测临床恶化事件发生风险o Schwaiblmair等22 联合应用CPET和RHC ,对1

5、16例肺动脉高压患者(85例PAH患者、31 例CTEPH患者)研究,随访24个月，其中29例患者死亡。通过比较分析 死亡组与生存组患者CPET数据发现，生存组通气量和通气效率(42.1 ±2.1、 47.5±2.2)显著低于死亡组(56.9±2.6、64.4±2.3)。因此，CPET是评估月市 动脉高压患者预后的重要手段之3.3 CPET在肺动脉高压药物疗效中的评价一氧化氮、内皮素及前列环素通路的靶向药物可明显改善PAH患者的血 流动力学、运动而寸量及预后。有效的药物治疗可使肺动脉高压患者肺小动 脉舒张，PVR下降，血流动力学改善,CPET参数也会随着

6、改善，CPET 中峰值摄氧量、峰值氧脉搏、PETC02、通气效率可作为治疗药物疗效观 察的敏感指标6,23,24。应用CPET ,结合超声D动图、WHO功能分级、 6MWD和NT-proBNP等，对接受西地那非治疗的25例PAH患者随访 18个月25,发现西地那非治疗(8±2)个月时,用氧能力(峰值摄氧量、峰 值氧脉搏、PETCO2)、通气效率明显改善，同时WHO功能分级、6MWD 和NT-proBNP均出现改善；随着随访时间延长，治疗(16±2)个月时， NT-proBNP开始升高,6MWD无明显增加，CPET中峰值摄氧量、峰值 氧脉搏较(8 ±2)个月时下降。

7、因此，目前建议绝大部分肺动脉高压患者起 始联合药物治疗，改善长期预后。一项评估波生坦治疗PAH和CTEPH的 研究发现26,波生坦可以显著改善PAH患者的峰值摄氧量、PETCO2. 通气效率的斜率，但对于CTEPH患者仅能改善峰值PETCO2 ,不能改善 峰值摄氧量、通气效率的斜率。因此,这可能是波生坦目前尚无CTEPH 的治疗适应证的原因之一。综上所述，CPET可较好地反映肺动脉高压患者运动状态下的病理生理变 化。尽管超声心动图是筛查肺动脉高压的重要无创检查手段之一，但CPET 联合应用超声心动图、6MWD、WHO功能分级、NT-proBNP ,可综合 评估肺动脉高压患者静息和运动状态下的肺

8、循环参数，更敏感、精准,早 期诊断肺动脉高压,评估肺动脉高压患者的病情、危险分层、治疗药物疗 效。随着计算机等科学技术的发展，远程CPET及iCPET应用，CPET在 肺动脉高压的诊断与病情评估中将会得至U更广泛应用,使肺动脉高压患者 得到早期诊断、及时精准治疗，改善预后、提高患者生存率。洲心血管预防协会/美国心脏协会曾联合发表”CPET在特定人群中的应用 科学声明”，并不断更新4,5,强调了 CPET在肺动脉高压诊断、病情评估 中的应用。2015年欧洲D脏病协会/欧洲呼吸病协会联合制定的”肺动脉 高压诊断与治疗指南”中，应用峰值摄氧量、通气效率的斜率作为肺动脉高 压患者危险分层的参数之一3。

9、本文重点综述CPET常用参数及其在肺动 脉高压诊断、病情评估中的意义。1 CPET常用参数机体运动时，肺小动脉舒张,肺循环血量增加，同时肺泡通气量增高以排 出生成增多的CO2 ,维持机体内环境稳态状态。肺动脉高压患者肺血管重 构、闭塞，PVR增加使肺血流灌注受限，而肺通气功能常无明显受限，死 腔通气量增高，通气血流比例失调，由此产生的低氧又可以刺激外周化学 感受器使肺通气量进一步增加,表现为通气效率的升高、呼气末二氧化碳 分压(partial pressure of end-tidal carbon dioxide r PETCO2)的降低; 肺动脉高压时肺动脉压力升高,右心后负荷增大，右心室

10、壁张力增高，室 间隔移位,左心室舒张期充盈受限,心排量下降,进而影响氧向骨骼肌等 组织器官的运输，肺动脉高压患者运动早期即出现乳酸堆积，易出现疲劳， 运动耐量下降6,7。这些病理生理机制的改变，导致fl市动脉高压患者出现 CPET参数异常。现进一步介绍CPET的常用参数。1.1峰值摄氧量 峰值摄氧量指受试者在持续增量功率试验中,最大用力持续30 s时达到的 最大摄氧量。摄氧量大小取决于人体最大心排量、心排量向运动肌肉的分 配指数、骨骼肌的用氧能力以及动脉血氧含量4。受试者的年龄、性别、 体质量指数、种族、日常活动水平也影响峰值摄氧量。该指标可综合评价 受试者整体功能，包括最大有氧代谢能力和心、

11、肺、骨骼肌能力4。肺动 脉高压患者PVR增高，右心室后负荷增加，右心排量下降,由于肺血管中 的循环血量基本等同于体循环中循环血量，则左心排量减少,体循环血压 下降，组织供氧减少，机体耗氧量下降；肺动脉高压患者肺血管重构，肺 泡弥散功能下降，动脉血氧饱度降低，骨骼肌等组织器官可用的氧气减 少，影响细胞代谢，机体用氧减少。因此肺动脉高压患者峰值摄氧量下降。1.2通气效率通气效率指每打E出LCO2与所需的通气量之间的关系，反映了肺通气血 流匹配程度。其数值受心排量、通气血流比、死腔量、中枢和外周化学感 受器等影响4。通气效率有2种表达方式：通气效率的斜率和通气效率在 无氧阈值的比值。通气效率升高提示

12、存在通气血流比例失衡。肺动脉高压 患者存在肺血管痉挛、重构、管腔狭窄甚至闭塞，肺通气血流失衡。因此， 肺动脉高压患者通气效率升高,且通气效率数值越高,肺动脉高压病情越 严重，预后越差3。1.3 PETCO2PETC02指受试者呼气末肺泡最高二氧化碳分压，体现了肺内通气血流与 心功能的匹配程度。PETC02受C02排出量、每分钟通气量、心排量影 响。其在肺动脉高压诊治中的意义与通气效率相似，肺动脉高压患者 PETC02 下降。1.4心率恢复心率恢复是指运动时峰值心率与终止运动1 min后的心率之差。心率恢复 受交感与副交感神经功能影响。随着运动负荷增高，交感神经兴奋，心率 增快；运动结束，交感神

13、经兴奋减弱，副交感神经兴奋增强，心率减慢。 肺动脉高压患者右心功能下降，心排量下降，右心房和右心室的室壁张力 增加，交感神经兴奋性增加，上述病理生理改变导致交感与副交感神经功 能紊乱，肺动脉高压患者终止运动后1 min心率不易恢复，心率恢复数值 降低。1.5 摄氧效率斜率(oxygen uptake efficiency slope , OUES)OUES是在功率递增运动负荷中，相对于每分钟通气量的摄氧量增加斜率。 1996年Baba等8首次提出OUES的概念,OUES反映氧进入机体以及 利用氧的效率。OUES受以下3个因素影响：(1)死腔通气量与潮气量的比 值；(2)PaCO2 ; (3)C

14、O2产生量。器官灌注状态影响组织细胞代谢所产生 的C02量和碳酸氢盐缓冲系统所产生的C02量,影响OUES的数值。肺 动脉高压患者肺小动脉血流量减少，而死腔通气量与潮气量的比值增大, 肺动脉和外周动脉血流量减少，导致OUES下降。1.6氧脉搏氧脉搏是摄氧量与心率的比值，反映心脏每搏量能运输的氧量，取决于外 周组织对氧的摄取量4。其大小等同于心脏每搏量与动脉-混合静脉肺血 氧含量差的乘积。肺动脉高压患者峰值运动时，动脉混合静脉肺血氧含量 差相对稳定，因此氧脉搏主要反映峰值运动时心脏每搏量的变化。肺动脉 高压患者峰值运动时心脏每搏量降低，导致氧脉搏下降。1.7 侵入性心肺运动试验(invasive

15、 cardiopulmonary exercise test, iCPET)iCPET是在CPET基础上置入RHC和槎动脉导管监测运动过程中心排量、 肺动脉压、肺动脉及槎动脉血气分析变化，结合CPET所测参数，同时评 估运动前后及运动时机体心功能、呼吸功能和代谢功能，用于鉴别不明原 因的运动诱发的呼吸困难，包括早期肺动脉高压、舒张性心力衰竭等多种 疾病9。研究提示10早期使用iCPET可缩短不明原因呼吸困难疾病的诊 断时间，提高早期诊断效率。iCPET为有创操作，患者接受度低，技术要 求高,仅有部分医院能够开展。现行指南推荐超声心动图作为肺动脉高压 患者首选的无创诊断指标3。研究表明CPET结

16、合超声心动图、6分钟步 行距离(six-minute walking distance , 6MWD)S WHO 功能分级、氨基 末端脑钠肽前体(N-terminal pro-brain natriuretic peptide , NT-proBNP)等无创检查，可提高其对肺动脉高压诊断效能和预后评估2 CPET禁忌证CPET安全性好，受试者接受CPET前应做临床评估，并在受过专业培训 的医师监督下完成试验。CPET绝对禁忌证13包括:急性心肌梗死；不 稳定心绞痛；晕厥；未控制的心律失常；急性心肌炎或心包炎；失代偿性 心力衰竭；急性S市水肿；重度心脏瓣膜狭窄；可疑的夹层动脉瘤；静息时 氧饱和度

17、85% ;急性肾功能衰竭；未治疗的甲状腺功能亢进；急性感染。 相对禁忌证13包括：药物治疗不能控制的高血压(收缩压200 mmHg , 舒张压 120 mmHg);中度心脏瓣膜狭窄;肥厚梗阻型心肌病；高度房室 传导阻滞；重度肺动脉高压；晚期妊娠。3 CPET在肺动脉高压诊治中的应用肺动脉高压是PVR、mPAP升高为主要特点的肺血管疾病。肺动脉高 压时，肺血管痉挛、重构、管腔狭窄、闭塞，PVR升高,导致通气血流比 例失调,死腔通气增加，表现为通气效率增加、PETCO2下降7。肺血管 狭窄，PVR增加,右心后负荷增大,室间隔左移,左心室舒张期回心血量 减少，心输出量下降，运动时组织缺氧明显，局部乳

18、酸堆积，受试者易出 现疲劳，运动耐量下降14。CPET较好地反映肺动脉高压患者运动状态 下的病理生理改变，可用于肺动脉高压的早期诊断、病情评估及药物疗效 的评价。3.1 CPET在肺动脉高压诊断中的应用肺动脉高压患者肺血管痉挛、重构、狭窄，PVR增加，运动耐量下降，CPET 可早期发现肺动脉高压患者运动状态下病理生理改变 提示CPET在PAH、 左心疾病相关性肺动脉高压、呼吸系统疾病相关性肺动脉高压、慢性血栓 栓塞性肺动脉高压(chronic thromboembolic pulmonary hypertension , CTEPH)诊断中均有较好运用。Dumitrescu等15纳入173例临

19、床怀疑合并肺动脉高压的系统性硬化症 患者进行前瞻性研究，患者均接受CPET和RHC检查。RHC检查显示48 例患者合并毛细血管前性市动脉高压,10例患者合并毛细血管后性肺动脉 高压，115例患者未合并肺动脉高压。研究发现CPET参数与RHC血流 动力学检查之间具有良好相关性特别是峰值摄氧量、通气效率与mPAP、 跨肺压差及PVR密切相关。ROC曲线分析显示峰值摄氧量诊断肺动脉高 压有较高的准确率(以13.8 ml min-1-kg-1为临界值，敏感度为87.5% , 特异度为74.8%),与RCH检查结果一致性良好。提示CPET是一种筛查 系统性硬化症相关性肺动脉高压的有效的无创检测手段，CP

20、ET提示肺动 脉高压可能性低的患者可能无需行RHC检查。左心疾病相关，也市动脉高压是临床上较常见的肺动脉高压类型之一。Li m 和Theodosiou16回顾性分析了 131例射血分数降低的左心功能不全患 者的RHC和CPET数据发现，CPET中通气效率的斜率(>41)、PETC02 的变化值(< 1.2 mmHg)、运动振荡通气3项检查参数与RHC诊断左心疾 病相关性肺动脉高压相关性最高。当CPET中3项检测参数均无异常时, 基本可排除射血分数降低的左心功能不全相关倒市动脉高压。慢性阻塞性肺疾病相关性肺动脉高压(chronic obstructive pulmonary dise

21、ase associated pulmonary hypertension , COPD-PH)患者存在运 动耐量下降和有效通气的降低。Skjorten等17应用CPET及动脉血气分 析结合RHC检查,前瞻性研究了 93例COPD患者，根据RHC结果发现 22 例 COPD 患者可诊断为 COPDPHmPAP = (28±4.6) mmHg,其余 71例为单纯COPD患者mPAP = (18±3.5) mmHg。线性混合模型分析 显示COPD-PH患者的CPET中运动耐量、PaO2、血氧饱和度明显低于 单纯COPD患者。提示低运动耐量和低PaO2可能是鉴别COPD-PH和 单纯性COPD患者的重要手段之一。CTEPH是急性市血栓栓塞的并发症之一。急性肺血栓栓塞发生后，2% 4%的患者发生CTEPH18O CPET参数中的通气效率的