心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)（CPET）起源于20世紀(jì)50年代，最初只用于評(píng)估肺部疾病患者的運(yùn)動(dòng)功能。但隨著技術(shù)的不斷提高，以及心臟康復(fù)醫(yī)學(xué)的逐步發(fā)展，CPET已慢慢成為心臟康復(fù)的重要評(píng)估手段，而準(zhǔn)確判讀CPET測(cè)試結(jié)果已成為心臟康復(fù)實(shí)施的必備技能之一。

一、心肺運(yùn)動(dòng)的生理基礎(chǔ)及概念

機(jī)體運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)是心血管以及呼吸系統(tǒng)相互協(xié)作以滿足肌肉運(yùn)動(dòng)時(shí)所需氧的增加并排出生成的二氧化碳，大致過(guò)程包括：肺通氣，肺與血液氧氣、二氧化碳交換（外呼吸），氧氣和二氧化碳通過(guò)血液轉(zhuǎn)運(yùn)，毛細(xì)血管與周圍肌 肉 組 織 進(jìn) 行 氧 氣 與 二 氧 化 碳 交 換（內(nèi) 呼 吸）４個(gè)過(guò)程，即外呼吸、內(nèi)呼吸、循環(huán)系統(tǒng)及所參與的肌肉功能等（圖１）。

心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)（CPET）是指通過(guò)測(cè)量氣道內(nèi)的氣體交換而同步評(píng)估心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)對(duì)同一運(yùn)動(dòng)應(yīng)激的反應(yīng)情況。它監(jiān)測(cè)患者從平靜到極限運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)狀態(tài)下連續(xù)氣體交換、血壓、心電、血氧飽和度等指標(biāo)的變化，強(qiáng)調(diào)氣體交換在運(yùn)動(dòng)時(shí)心肺功能的整體作用以及內(nèi)外呼吸的耦聯(lián)，測(cè)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下外呼吸與內(nèi)呼吸的異常，從而能夠客觀、定量、全面地評(píng)價(jià)心肺儲(chǔ)備功能和運(yùn)動(dòng)耐力，評(píng)估患者整體功能狀態(tài)，由此實(shí)現(xiàn)病情評(píng)估、疾病診斷、治療效果評(píng)估以及預(yù)后轉(zhuǎn)歸預(yù)測(cè)的功能。

二、CPET的主要測(cè)定指標(biāo)及其生理學(xué)意義

CPET指標(biāo)包 括３個(gè) 方 面：

①反映運(yùn)動(dòng)耐量以及心功能的指標(biāo)：最大攝入氧氣含量 （ＶＯ2max）、無(wú)氧閾、代謝當(dāng)量、心率儲(chǔ)備、攝 入 氧氣含量（ＶＯ２）與 功 率 斜 率 等。

②反映通氣功能的指標(biāo)：呼吸儲(chǔ)備、最大潮氣量、最大分鐘通氣量、潮氣量與深吸氣量比值等。

③反映氣體交換的指標(biāo)：二氧化碳通氣當(dāng)量、潮氣末二氧化碳分壓、動(dòng)脈氧分壓、動(dòng)脈血二氧化碳分壓等。

2.1 反映運(yùn)動(dòng)耐量以及心功能的指標(biāo)

2.1.1 VO2max和 峰 值 攝 氧 量 （peak VO2）

ＶＯ2max指人體在進(jìn)行有大肌肉群參加的負(fù)荷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)氧運(yùn)輸系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的儲(chǔ)備都已被動(dòng)員達(dá)到最高 水 平 時(shí)，即人體單位時(shí)間內(nèi)所能攝取的最大氧量。在運(yùn) 動(dòng)負(fù)荷逐漸遞增的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，VO2不再隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的增加而增加，出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)，把這個(gè)時(shí)候的VO2叫VO2max，然而受試者往往在平臺(tái)出現(xiàn)之前就終止運(yùn)動(dòng)，因此臨床上常用運(yùn)動(dòng)中的VO2達(dá)到最高點(diǎn)即peak VO2來(lái)替代VO2max。

VO2max是目前公認(rèn)的反映心肺運(yùn)動(dòng)功能的重要指標(biāo)，是評(píng)估有氧運(yùn)動(dòng)能力的金指標(biāo)。它隨年齡、性別、身高、體質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)種類以及日?；顒?dòng)水平的不同而有較大的個(gè)體差異，VO2max隨著年齡的增加而下降，女性的 VO2max低于男性。VO2max與 運(yùn) 動(dòng) 方 案 有 關(guān)，參 與運(yùn)動(dòng)的肌群越多，其數(shù)值越大，故平板運(yùn)動(dòng)一般比踏車運(yùn)動(dòng)所測(cè)值高10％ ～11％。臨床上采用VO2max的實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值的百分比來(lái)表示，一般正常值應(yīng)大于 預(yù)測(cè)值的86％。

測(cè)定時(shí)的注意事項(xiàng)：以 下４項(xiàng) 中 至 少 滿 足３項(xiàng)方可判定為 VO2max，①心率≥１８０次／ｍｉｎ；②呼吸交換率≥1.15；③運(yùn) 動(dòng) 負(fù) 荷 增 加，VO2不再增加或稍有下降；④受試者主觀 感 覺(jué) 精 疲 力 竭，雖經(jīng)反復(fù)鼓勵(lì)仍不能維持設(shè)定速率。

2.1.2 無(wú)氧閾

無(wú)氧閾是指人體在遞增負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量消耗從有氧代謝轉(zhuǎn)為由有氧代謝和無(wú)氧代謝共同供應(yīng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是人體還未發(fā)生無(wú)氧代謝的最高氧耗量。正常值應(yīng)大于peak VO2的40％以上。相對(duì)于peak VO2，無(wú)氧閾更能反映肌肉線粒體利用氧的能力，它不受患者主觀因素的影響，無(wú)氧閾通常用于制定個(gè)體運(yùn)動(dòng)處方中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的推薦。

VO2max受心血管儲(chǔ)備功能及肌肉利用氧能力的影響，代表循環(huán)系統(tǒng)輸送氧的能 力。無(wú)氧閾能更敏感地反映運(yùn)動(dòng)期間肌肉組織氧氣供需動(dòng)態(tài)平衡，且較少受患者主觀努力程度、功率增長(zhǎng)速率及代謝底物的影響。而運(yùn)動(dòng)耐力較多取決于肌肉線粒體利用氧的能力，與無(wú)氧閾關(guān)系密切。VO2max和無(wú)氧閾可識(shí)別疾病的嚴(yán)重程度，預(yù)測(cè)最大心排出量，評(píng)估心功能損害程度，確定受試者的心功能狀態(tài)。

以往臨床醫(yī)生主要根據(jù)患者的主觀癥狀對(duì)心力衰竭患者進(jìn)行分級(jí)，如紐約心臟協(xié)會(huì)心功能分級(jí)，但是由于不同患者對(duì)癥狀的主觀感覺(jué)不同，以及不同醫(yī)生對(duì)患者所描述的嚴(yán)重程度理解不同，可能會(huì)導(dǎo)致相同的心功能分級(jí)與CPET檢測(cè)指標(biāo)相關(guān)性較差。weber等根據(jù) CPET時(shí)峰值和無(wú)氧閾時(shí)的VO2/kg的不同程度，建立了 Ａ～Ｄ分級(jí)系統(tǒng)，該分級(jí)方法可更客觀地評(píng)價(jià)心功能不全。張煒等通過(guò)CPET觀察擴(kuò)張性心肌病慢性左心衰竭患者的心肺儲(chǔ)備情況，其中peak VO2、無(wú)氧閾可定量、較準(zhǔn)確地反 映患者的運(yùn)動(dòng)能力。根據(jù)weber標(biāo)準(zhǔn)，按照VO2max/kg和無(wú)氧閾進(jìn)行心功能分級(jí)見(jiàn)表１。

2.1.3 氧脈搏

氧脈搏是VO2與心率的比值，是心血管效率的指標(biāo)，反映心臟每搏輸出量，相當(dāng)于心臟每搏量與動(dòng)脈 － 混 合 靜脈血氧含氧差（Ｃ（ａ－ｖ）O2）的乘積。能夠?qū)е聞?dòng)脈氧含量下降（如貧血、嚴(yán)重低氧血癥、肺血氧合 能力降低及右向左分流心臟病等）和每搏輸出量下降（如 心 力 衰 竭 等）的疾病均可引起最高氧脈搏的下降。運(yùn)動(dòng) 中隨著負(fù)荷的增加，氧脈搏增加，主要 是 Ｃ（ａ－ｖ）Ｏ２在增加，若心臟每搏輸出量降低，Ｃ（ａ－ｖ）Ｏ２和氧脈搏在低功率時(shí)已達(dá)最大值，這時(shí)，氧脈搏顯示出一低平線，即臨床上常說(shuō)的氧脈平臺(tái)，見(jiàn)于心臟病患者。正常受試者運(yùn)動(dòng)終止后氧脈搏迅速降低，但心力衰竭患者可出現(xiàn)暫時(shí)性增加，即運(yùn)動(dòng)終止后的矛盾性升 高，其原因是當(dāng)終止運(yùn)動(dòng)時(shí)，血壓立即下降，左心室后負(fù)荷突然減低，左心室射血分?jǐn)?shù)改善，每搏輸出量增加導(dǎo)致氧脈搏升高。羅勤等研究發(fā)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病（冠心?。┙M患者的峰值氧脈搏明顯低于非冠心病組，這可能與冠心病患者運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)心肌缺血、左心功能不全有關(guān)。

2.1.4 攝氧量與功率斜率（ΔVO2/ΔＷＲ）

ΔVO2/ΔＷＲ表示VO2增加與功率增加的關(guān)系，在一定量做功時(shí)所攝取的氧量，測(cè)定有氧代謝做功的效率。循環(huán)系統(tǒng)疾病的大多數(shù)患者 ΔVO2/ΔＷＲ 明顯降低，其原因是肌肉攝取氧 氣的能力降低或肌肉血流量迅速增加以滿足氧需求的能力不足。多數(shù)冠狀動(dòng)脈疾病患者心排出量增加的能力不足，所以在最大運(yùn)動(dòng)的后期，出現(xiàn)ΔVO2/ΔＷＲ的降低。再結(jié)合 ΔVO２/ΔＷＲ、無(wú)氧閾降低，更能有助于心血管異常的診斷。不活動(dòng)成人的ΔVO2/ΔＷＲ，９５％ＣＩ的正常低限為8.6ｍＬ/（ｍｉｎ·Ｗ）。

2.1.5 代謝當(dāng)量

由休息狀態(tài)下，年齡40歲，70kg體質(zhì)量男性的平均VO2數(shù)值派生出來(lái)，即１代謝當(dāng)量相當(dāng)于VO2 3.5ｍＬ/（ｍｉｎ·ｋｇ），可通過(guò)CPET直接測(cè)得，是心臟康復(fù)中重要的指標(biāo)，用于各種活動(dòng)定量及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度判斷。

2.1.6 運(yùn)動(dòng)血壓 

運(yùn)動(dòng)時(shí)，交感神經(jīng)張力增高，循環(huán)中兒茶酚胺增多引起血壓升高。收縮壓一般隨運(yùn)動(dòng)量增加而升高，舒張壓增加不明顯或輕度下降４～８ｍｍHｇ（下降≤１０ｍｍＨｇ，１ｍｍ Ｈｇ＝０．１３３ｋＰａ），VO2每增加3.5ｍＬ/（ｍｉｎ·ｋｇ），血 壓 增 加10mmHg左右。功率遞增時(shí)，收縮壓及脈壓下降提示心臟功能不全或冠心病，若動(dòng)脈壓上升突然變慢，提示左心室流出道梗阻，見(jiàn)于主動(dòng)脈瓣狹窄或肥厚型心肌病。對(duì)于高血壓患者，血壓在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中升高的更多，運(yùn)動(dòng)高血壓可能是血壓控制差的一個(gè)標(biāo)志。

2.1.7 運(yùn)動(dòng)心率

運(yùn)動(dòng)時(shí)的心率變化，通常VO2每增加3.5ｍＬ/（ｍｉｎ·ｋｇ），心率增加10次／min。心臟病患者的心率受β受體阻滯劑的影響，因此最大心率不是運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的終極目標(biāo)，當(dāng)心率達(dá)到85％最大預(yù)測(cè)心率時(shí)可考慮停止運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)。

2.2 反映通氣功能的指標(biāo)

呼吸儲(chǔ)備：說(shuō)明最大運(yùn)動(dòng)時(shí)通氣反應(yīng)與最大呼吸能力的關(guān)系，最大通氣量（ＭＶＶ）與最大運(yùn)動(dòng)通氣量之間的差值，或 差值占ＭＶＶ的 百分?jǐn)?shù)。呼吸儲(chǔ)備較低意味著運(yùn)動(dòng)能力可能受通氣能力的限制，如中/重度限制性或阻塞性肺疾病患者。桂珍珍等對(duì)慢性阻塞性肺病患者進(jìn)行CPET評(píng)估肺功能時(shí)發(fā)現(xiàn)，慢性阻塞性肺病患者的呼吸儲(chǔ)備較正常對(duì)照者降低。正常男性呼吸儲(chǔ)備至少有11L/ｍｉｎ或10％～40％。

2.3 反映氣體交換的指標(biāo)

二氧化碳通氣當(dāng)量（VE/VCO2）：體內(nèi)排出1L 二氧化碳所需要的通氣量（VE）。正常人VE和VCO2隨 著 運(yùn) 動(dòng)強(qiáng)度的增加而增加，CPET中常用 ＶＥ/ＶCO2線性回歸的斜率，即 VE/VCO2斜率來(lái)表示運(yùn)動(dòng)時(shí)的通氣反應(yīng)，其值一般＜34。ＶＥ/VCO2斜率越大，表明通氣效率越低。近年有研究發(fā)現(xiàn)，心力衰竭患者的 ＶＥ/VCO2斜率值與心血管事 件的預(yù)后密切相關(guān)，在預(yù)測(cè)意義上甚至優(yōu)于peak VO2。心力衰竭程度加重，斜率值增大，有的甚至達(dá)到80。也有研究表明，VE/VCO2與心肌 缺 血 存 在 關(guān) 聯(lián)，Ｍazaheri等研究發(fā)現(xiàn)VE/VCO2這 一 指標(biāo)在冠狀動(dòng)脈造影陰性和陽(yáng)性患者中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其靈敏度和特異度分別為７５％和４０％。

三、CPET結(jié)果的解讀流程圖

CPET能夠評(píng)價(jià)患者的心肺儲(chǔ)備功能和運(yùn)動(dòng)耐力，評(píng)估患者整體功能狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)病情評(píng)估，疾病診斷的功 能。當(dāng)患者主訴運(yùn)動(dòng)不耐受時(shí)，進(jìn) 行CPET檢查的主要目的之一就是確定患者運(yùn)動(dòng)不耐受的原因。下述流程圖（圖２～５）基于生理學(xué)的解釋，為判斷運(yùn)動(dòng)不耐受的不同疾病提供指導(dǎo)。

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四、CPET臨床應(yīng)用

上述流程圖可對(duì)運(yùn)動(dòng)不耐受的不同疾病提供參考，對(duì)疾病的診斷及鑒別診斷提供依據(jù)，特別是冠心病的早期診斷、潛在的心律失常和良性及器質(zhì)性心律失常的鑒別，有助于鑒別難以解釋的呼吸困難、骨骼肌纖維和線粒體肌病。CPET有助于判斷心力衰竭嚴(yán)重程度及預(yù)后。2009年美國(guó)心臟病學(xué)學(xué)會(huì)/美國(guó)心臟協(xié)會(huì)成人慢性心力衰竭診斷和治療指南推薦：CPET是診斷評(píng)估慢性 心力衰竭及評(píng)價(jià)康復(fù)效果的金標(biāo)準(zhǔn)。CPET前后對(duì)照，可判斷運(yùn)動(dòng)鍛煉和康復(fù)治療的效果。鄭宏超等對(duì)比59例冠心病患者治療前后的CPET結(jié)果，認(rèn)為在評(píng)估臨床治療效率方面，CPET是一個(gè)客觀、定量、安全、有效的方法。CPET能更好地進(jìn)行術(shù)前危險(xiǎn)分層和預(yù)后的判斷。另外，CPET測(cè)得的無(wú)氧閾、峰值VO2、代謝當(dāng)量、峰值心 率、無(wú)氧閾時(shí)的心率等，能為各種心血管病運(yùn)動(dòng)處方的制定提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)（略)

本文作者：沈逸華，林沁，謝良地

作者單位：福建醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院，福建省高血壓研究所

本文來(lái)源：中華高血壓雜志

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