心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(cardiopulmonary exercise testing,CPET)通過(guò)測(cè)定機(jī)體從靜息狀態(tài)?漸進(jìn)性運(yùn)動(dòng)至最大運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?恢復(fù)到靜息狀態(tài)全過(guò)程的氣體代謝?心電圖?血壓?心率?肺功能?血氧飽和度等指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化,結(jié)合相應(yīng)的癥狀改變,反映不同負(fù)荷水平下機(jī)體病理生理變化及功能受損程度,從而綜合評(píng)價(jià)心肺整體功能和儲(chǔ)備能力?CPET臨床應(yīng)用在心肺疾病的鑒別診斷?預(yù)后評(píng)估?干預(yù)效果評(píng)價(jià)?運(yùn)動(dòng)處方制訂等方面發(fā)揮了重要價(jià)值,國(guó)內(nèi)兒科臨床應(yīng)用尚未普及?現(xiàn)介紹CPET在兒童呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用?

一 、兒童CPET方法和常用指標(biāo)

1.適應(yīng)證和禁忌證:

適應(yīng)證:

(1) 急慢性呼吸系統(tǒng)疾病患兒心肺功能評(píng)估,協(xié)助制訂治療和康復(fù)計(jì)劃;

(2) 評(píng)估運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的胸悶?胸痛等癥狀的嚴(yán)重程度并鑒定病因?

相對(duì)禁忌證:

(1) 嚴(yán)重二尖瓣狹窄?梗阻性肥厚型心肌病?肺血管梗阻性疾病如艾森門格綜合征;

(2) 嚴(yán)重室性心律失常?絕對(duì)禁忌證:急性心臟炎性疾病如感染性心肌炎?心包炎?感染性心內(nèi)膜炎?川崎病急性期和亞急性期等?

2. 反映氣體交換的指標(biāo):

(1) 二氧化碳通氣當(dāng)量是指人體每排出1 L二氧化碳所需要的通氣量,反映了肺通氣血流比值狀況?二氧化碳通氣當(dāng)量升高表明存在通氣血流比值不匹配或有右向左分流?對(duì)于兒童而言,年齡越小,二氧化碳通氣當(dāng)量越大,因?yàn)槟暧變旱姆位盍啃?呼吸頻率快,呼吸效率較年長(zhǎng)兒低?

(2) 氧通氣當(dāng)量是指人體每攝取1L氧氣所需要的通氣量?較低的氧通氣當(dāng)量表明更有效的通氣反應(yīng),而氧通氣當(dāng)量升高提示生理無(wú)效腔增加或有病理性過(guò)度通氣?

反映運(yùn)動(dòng)耐量的指標(biāo):

(1) 最大攝氧量指在人體進(jìn)行最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)體所能攝入的氧氣含量,反映的是人體最大有氧代謝和心肺儲(chǔ)備能力,適用于大部分呼吸系統(tǒng)疾病?兒童每千克最大攝氧量較穩(wěn)定,不會(huì)隨年齡發(fā)生較大變化,因此不同年齡兒童均可將每千克最大攝氧量作為評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)能力的指標(biāo)?臨床上常用運(yùn)動(dòng)中機(jī)體所能攝入的氧氣含量實(shí)際能達(dá)到的最高點(diǎn)即峰值攝氧量來(lái)表示?

(2) 無(wú)氧閾是指人體在遞增負(fù)荷的過(guò)程中能量消耗從有氧代謝轉(zhuǎn)為有氧代謝和無(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?可以用來(lái)評(píng)價(jià)治療前后心肺功能?運(yùn)動(dòng)耐力和康復(fù)訓(xùn)練效果?在健康兒童中,通氣無(wú)氧閾值通常出現(xiàn)在最大攝氧量的0.55~0.65?

(3) 靜息代謝當(dāng)量指靜坐時(shí)消耗的氧量,正常每千克體重每分鐘消耗3.5ml氧氣?活動(dòng)時(shí)能量消耗可用靜息代謝當(dāng)量的倍數(shù)表示,根據(jù)活動(dòng)時(shí)的耗氧量可推算出相應(yīng)的代謝當(dāng)量值?靜息代謝當(dāng)量和運(yùn)動(dòng)耐力相關(guān),有利于更安全地制訂運(yùn)動(dòng)處方?

3. 預(yù)計(jì)值:尚無(wú)公認(rèn)的兒童CPET參數(shù)預(yù)計(jì)值,常參照成人數(shù)據(jù),或通過(guò)和健康兒童對(duì)照分析各參數(shù),來(lái)綜合評(píng)估心肺功能整體情況及在疾病中的應(yīng)用?有研究發(fā)現(xiàn),參數(shù)預(yù)計(jì)值會(huì)受運(yùn)動(dòng)方案?體質(zhì)指數(shù)?性別?年齡等因素影響?

4. 試驗(yàn)方案:CPET一般應(yīng)用于6歲以上的兒童,按照運(yùn)動(dòng)器械分類有平板和踏車運(yùn)動(dòng)兩種?平板運(yùn)動(dòng)一般應(yīng)用Bruce方案或Balke方案,踏車運(yùn)動(dòng)多采用進(jìn)行癥狀限制性斜坡式遞增運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(Ramp實(shí)驗(yàn))?年幼兒童平板運(yùn)動(dòng)的速度易受限,所以兒童受試者常采用踏車運(yùn)動(dòng)?運(yùn)動(dòng)能力較差的兒童還可以采用6min步行實(shí)驗(yàn)(6 minute walk test,6MWT),6MWT具=有良好的實(shí)用性和有效性,兒童易于接受?但6MWT不能直接精準(zhǔn)測(cè)定峰值氧耗量,不能明確運(yùn)動(dòng)耐量下降的原因及機(jī)制,測(cè)試結(jié)果也不具有診斷特異性?且6MWT對(duì)測(cè)試方法的變化非常敏感,更易受身高?體重等影響?通常情況下,踏車運(yùn)動(dòng) Ramp方案為在靜態(tài)肺功能?心電圖完成后,分別在靜息≥3min?轉(zhuǎn)速60r/min無(wú)負(fù)荷熱身≥3min?逐漸遞增功率負(fù)荷至癥狀限制性最大極限運(yùn)動(dòng)?轉(zhuǎn)速35r/min恢復(fù)期≥5min,連續(xù)動(dòng)態(tài)測(cè)定心率?血壓?氣體代謝指標(biāo)?血氧飽和度及心電圖改變?

二?CPET在兒童常見(jiàn)呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用

1. 運(yùn)動(dòng)性呼吸困難:兒童較常見(jiàn),多數(shù)和運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的支氣管痙攣有關(guān),運(yùn)動(dòng)型喉梗阻?胸壁畸形致活動(dòng)受限?呼吸模式紊亂和心血管疾病等也可導(dǎo)致?CPET被認(rèn)為是評(píng)估運(yùn)動(dòng)性呼吸困難病因的“金標(biāo)準(zhǔn)”,可為制訂治療方案提供重要信息?若患兒有哮喘病史或提示有運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的支氣管痙攣的癥狀,在支氣管舒張劑治療無(wú)效的情況下,CPET是進(jìn)一步檢查的最佳手段?在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中連續(xù)記錄代謝?呼吸和心臟參數(shù)可獲得可視化氣流,有助于識(shí)別上或下呼吸道阻塞,也有利于間接獲取氧氣利用?二氧化碳產(chǎn)生和心率變化等數(shù)據(jù),確定最大氧利用率?在CPET過(guò)程中發(fā)現(xiàn)吸氣氣流抑制時(shí),及時(shí)用可彎曲喉鏡檢查上氣道,可辨別上氣道阻塞是來(lái)自較常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)性聲帶功能障礙還是少見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)性喉軟化癥?

2. 囊性纖維化(cystic fibrosis,CF):CF 患兒管理中,除了影像學(xué)和肺功能,CPET的價(jià)值更大,可以用來(lái)預(yù)測(cè)CF的病死率或需要肺移植,最常用的指標(biāo)是峰值攝氧量?Hebestreit等分析了510例 CF患兒(≥10歲)的隨訪信息,發(fā)現(xiàn)峰值攝氧量高的患兒在隨后的10年中死亡或接受肺移植的風(fēng)險(xiǎn)比峰值攝氧量居中和峰值攝氧量低的患兒低72%和49%?有研究表明,峰值攝氧量時(shí)的通氣量的預(yù)測(cè)效率更強(qiáng),結(jié)合體質(zhì)指數(shù)?1秒用力呼氣量相對(duì)于預(yù)測(cè)值的百分比和峰值攝氧量時(shí)的通氣量三者的模型預(yù)測(cè)價(jià)值最高?此外,還可以通過(guò)無(wú)氧閾和峰值攝氧量計(jì)算所消耗的靜息代謝當(dāng)量來(lái)設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方案和鍛煉計(jì)劃?可以通過(guò)靜息代謝當(dāng)量轉(zhuǎn)換表轉(zhuǎn)化為日?；顒?dòng)和不同強(qiáng)度的體力活動(dòng)?有學(xué)者建議CF患兒至少每年進(jìn)行1次CPET?

3. 閉塞性細(xì)支氣管炎(obliterans bronchiolitis,BO):與第1秒用力呼氣量相比,CPET指標(biāo)在識(shí)別呼吸系統(tǒng)疾病心肺功能早期受累更敏感?感染后BO會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)耐力下降,Frohlich等檢測(cè)了16例已確診為感染后BO的患兒(10~23歲),發(fā)現(xiàn)峰值攝氧量相對(duì)于預(yù)計(jì)值的百分比低于對(duì)照組[(84±15)%比(101±17)%,P<0.01]?Rodrigues等查閱了81篇文獻(xiàn),大約75.0%的研究表明,BO患兒通過(guò)CPET測(cè)定發(fā)現(xiàn)其峰值攝氧量下降?提示CPET 指標(biāo)對(duì)于病情評(píng)估有一定意義?

4. 支氣管肺發(fā)育不良(bronchopulmonary dysplasia,BPD):是早產(chǎn)最常見(jiàn)的并發(fā)癥,雖然生存率逐漸提高,但容易遺留氣道阻塞等后遺癥?BPD患兒隨訪到學(xué)齡期易出現(xiàn)喘息和呼吸急促,CPET負(fù)荷較低,體力活動(dòng)更困難?Prenzel等對(duì)42例學(xué)齡期BPD患兒進(jìn)行CPET踏車運(yùn)動(dòng),并與足月兒童相比較,發(fā)現(xiàn)BPD組峰值攝氧量低于對(duì)照組[(1 442±417)比(1 766±541) ml/min],且新生兒期給氧持續(xù)時(shí)間與學(xué)齡期峰值攝氧量和運(yùn)動(dòng)量呈負(fù)相關(guān),表明 BPD 的嚴(yán)重程度會(huì)對(duì)學(xué)齡期運(yùn)動(dòng)能力有影響?Kim等對(duì)1例被診斷為BPD的5歲患兒進(jìn)行為期4個(gè)月跑臺(tái)訓(xùn)練和隨訪,顯示運(yùn)動(dòng)干預(yù)后6MWT與基線值相比提高了128.96% [(135.2±4.60)至(309.55±94.73)m],這說(shuō)明跑臺(tái)訓(xùn)練可能是改善BPD患兒肺功能和體能表現(xiàn)的一種治療選擇?

5. 肺動(dòng)脈高壓(pulmonary arterial hypertension,PAH):是一類以肺動(dòng)脈壓力和肺血管阻力進(jìn)行性升高為主要特征的肺血管增生性疾病,是嬰幼兒和兒童肺移植的主要指征?PAH患兒的運(yùn)動(dòng)能力較差,常用6MWT代替常規(guī)CPET?中國(guó)學(xué)者利用2015年歐洲心臟學(xué)會(huì)聯(lián)合歐洲呼吸學(xué)會(huì)指南提出的參數(shù)評(píng)估先天性心臟病所致PAH的預(yù)后,發(fā)現(xiàn)6MWT降低是預(yù)后不良的獨(dú)立危險(xiǎn)因素?Orgun等在進(jìn)行6MWT同時(shí),對(duì)20例年齡≥7歲的PAH患兒進(jìn)行了腦氧合評(píng)估,發(fā)現(xiàn)在6MWT期間,PAH患兒的腦氧合顯著降低?對(duì)PAH患兒聯(lián)合應(yīng)用6MWT和局部腦氧合監(jiān)測(cè)比單獨(dú)應(yīng)用6MWT會(huì)提供更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)價(jià)值?

6. 間質(zhì)性肺疾病(interstitial lung disease,ILD):CPET能用于評(píng)估ILD兒童運(yùn)動(dòng)能力,制訂運(yùn)動(dòng)處方,并確定藥物和非藥物干預(yù)措施對(duì)運(yùn)動(dòng)能力和運(yùn)動(dòng)相關(guān)癥狀的影響,同時(shí)提供有價(jià)值的預(yù)后信息?例如,經(jīng)右心導(dǎo)管證實(shí)有靜息性PAH的ILD患兒,在CPET增量運(yùn)動(dòng)過(guò)程中測(cè)得的呼氣末二氧化碳分壓和混合呼出氣二氧化碳分壓明顯低于非靜息PAH患兒?因此,CPET獲得的氣體交換指標(biāo)可能有助于揭示ILD的合并癥,同時(shí)改善該類患兒的管理?對(duì)于ILD合并PAH患兒,Nathan等進(jìn)行了一項(xiàng)為期16周的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn),該實(shí)驗(yàn)采用 6MWT 評(píng)估從基線到第16 周的運(yùn)動(dòng)能力,證實(shí)了吸入曲前列尼爾對(duì)ILD合并PAH患兒的運(yùn)動(dòng)能力有改善?

7. 新型冠狀病毒感染后狀態(tài):指新型冠狀病毒感染3個(gè)月后癥狀持續(xù)或出現(xiàn)新的癥狀,主要表現(xiàn)為慢性疲勞和輕度活動(dòng)后不適?血栓栓塞?頭痛和神經(jīng)認(rèn)知受累?皮疹?胃腸道和肌肉骨骼問(wèn)題?Mihalick等證實(shí),新型冠狀病毒感染患兒在出院或康復(fù)后3個(gè)月的峰值攝氧量低于同年齡兒童水平?Pizzuto等收集14例符合新型冠狀病毒感染后狀態(tài)診斷標(biāo)準(zhǔn)的患兒進(jìn)行胸部锝 99 m大聚合白蛋白單光子發(fā)射CT或 CT檢查,發(fā)現(xiàn)6例存在肺灌注缺損,提示新型冠狀病毒感染后狀態(tài)對(duì)心肺功能的影響需要持續(xù)關(guān)注?有學(xué)者認(rèn)為CPET對(duì)新型冠狀病毒感染后狀態(tài)心肺功能評(píng)估有較高的價(jià)值,它能夠區(qū)分是先前存在的心血管疾病和新出現(xiàn)的功能失調(diào)狀態(tài),并為進(jìn)一步的治療和訓(xùn)練提供建議,建議對(duì)新型冠狀病毒感染后出現(xiàn)持續(xù)心肺癥狀的患兒進(jìn)行CPET檢查?

CPET是一種非侵入性?耐受性好?可重復(fù)性高的檢查手段,可為評(píng)估兒童呼吸系統(tǒng)疾病嚴(yán)重程度?鑒別病因?制訂個(gè)性化運(yùn)動(dòng)方案等提供依據(jù)?但是兒童CPET尚缺乏公認(rèn)的預(yù)計(jì)值,且該檢查需要特殊儀器?成本昂貴?操作復(fù)雜?需要專業(yè)人員執(zhí)行,是否能完全代表現(xiàn)實(shí)生活中的功能,需要開展進(jìn)一步的研究?

參考文獻(xiàn)：略

作者：孫欣怡 徐昌富 李海燕 張海鄰

單位：溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 育英兒童醫(yī)院

來(lái)源：中華兒科雜志2024年6月第62卷第6期　

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