心肺运动试验对慢性阻塞性肺疾病患者肺功能的评估价值研究

心肺运动试验对慢性阻塞性肺疾病患者肺功能的评估价值研究桂珍珍;夏岑峰;高艳;王绍金;张鹏;张锦
【摘要】Objective To investigate the features of cardiopulmonary exercise test(CPET)in the evaluation of the pulmonary function of patients with chronic obstructive pulmonary disease ( COPD) and its consistency with conventional pulmonary function test(PFT)in the evaluation of pulmonary function of COPD patients. Methods We enrolled 26 patients who were at the stable period of COPD and received treatment in the outpatient department of Ningxia Medical University General Hospital from January to September in 2014. We also enrolled 29 healthy volunteers who received physical examinations in the same period. PFT and CPET were conducted on both groups,and relevant parameters were recorded and compared between the two groups. The consistency between PFT and CPET in the assessment of the lung function of COPD patients was analyzed. Results The result of PFT showed that the two groups were not significantly different in forced vital capacity( FVC)( P ﹥0. 05);the trial group was lower than control group in FEV1 ,FEV1% pred and FEV1 / FVC(P ﹤ 0. 05 for all). The result of CPET showed that the two groups were not significantly different in peakVCO2 and VE/ VCO2 (P ﹥ 0. 05 for all);trial group was lower in Wmax,peakVO2 ,peakVO2 / kg,peakVO2% pred,AT,HRmax,O2 / HRmax,VEmax and BRmax and was higher in SaO2 before and after exercise than control group(P ﹤ 0. 05 for all);there were significant differences between PFT and CPET in the assessment of the
distribution of lung function abnormality severity(u = 3. 290,P = 0. 001). Among the 26 patients,there were 8(30. 8% )patients who had consistency in the results made by the two assessment methods;there
were 16(61. 5% ) patients who had higher grade in lung function abnormalities assessed by CPET than by PFT;of the 10 patients who were severe and extremely severe in lung function abnormalities assessed by PFT,only 2 patients had results inconsistent with CPET. Conclusion CPET may be a more sensitive test in early diagnosis in patients with COPD compared with resting pulmonary function test.%目的：探讨心肺运动试验（CPET）评估慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者肺功能的特点以及与常规肺功能
检查（PFT）评估的一致性。

方法选取2014年1—9月在宁夏医科大学总医院门
诊就诊的稳定期 COPD 患者26例为试验组，同期体检健康志愿者29例为对照组。

两组均行 PFT 及 CPET，记录相关参数并进行比较，且分析 PFT 与CPET 评估COPD 患者肺功能的吻合性。

结果 PFT 结果显示，两组用力肺活量（ FVC）间差异无统计学意义（ P ﹥0.05）；而试验组第1秒用力呼气末容积（FEV1）、FEV1占预计值百分比（FEV1％ pred）、FEV1/ FVC 均低于对照组，差异有统计学意
义（P ﹤0.05）。

CPET 检查结果显示，两组峰值运动时 CO2输出量
（ peakVCO2）、无氧阈（ AT）时CO2通气当量（ VE/ VCO2）间差异均无统
计学意义（ P ﹥0.05）；而试验组峰值功率（ Wmax）、峰值摄氧量（peakVO2）、峰值公斤摄氧量（peakVO2/ kg）、peakVO2占预计值百分比（peakVO2％ pred）、AT、最大心率（HRmax）、氧脉搏（O2/ HRmax）、
最大分钟通气量（VEmax）、呼吸储备（BRmax）均低于对照组，运动前后血氧
饱和度（SaO2）差值高于对照组，差异有统计学意义（P ﹤0.05）。

PFT 与CPET 评估 COPD 患者肺功能严重程度分布间差异有统计学意义（u ＝3.290，P
＝0.001）。

26例患者中，有8例（30.8％）患者两种评估方法分级一致；16例（61.5％）患者CPET 评估的肺功能损害程度较 PFT 严重；PFT 评估为重度和极重度的10例患者中，仅有2例与 CPET 评估分级不一致。

结论 CPET 在 COPD 患者肺功能早期诊断中较静态肺功能灵敏。

【期刊名称】《中国全科医学》
【年(卷),期】2016(000)005
【总页数】4页(P507-510)
【关键词】肺疾病,慢性阻塞性;心肺运动试验;肺功能
【作者】桂珍珍;夏岑峰;高艳;王绍金;张鹏;张锦
【作者单位】750004 宁夏回族自治区银川市，宁夏医科大学总医院呼吸与危重症医学科;750004 宁夏回族自治区银川市，宁夏医科大学总医院呼吸与危重症医学科;750004 宁夏回族自治区银川市，宁夏医科大学总医院呼吸与危重症医学
科;750004 宁夏回族自治区银川市，宁夏医科大学总医院呼吸与危重症医学
科;750004 宁夏回族自治区银川市，宁夏医科大学总医院呼吸与危重症医学
科;750004 宁夏回族自治区银川市，宁夏医科大学总医院呼吸与危重症医学科【正文语种】中文
【中图分类】R563
·专题研究·
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一种常见病、多发病，我国40岁以上人群的患病率为8.2%[1]，宁夏地区为8.9%[2]。

目前对于COPD的诊断及评估多依据2014版慢性阻塞性肺疾病防治全球倡议(GOLD)指南，采用症状评估和常规肺功能检查
(PFT)[3]，但症状评分具有主观性，PFT无法反映患者在运动状态下的运动耐量和心肺功能储备。

而且，有研究表明采用GOLD指南诊断COPD存在一定的漏诊和误诊[4]，故其肺功能评估存在局限性。

心肺运动试验(CPET)可以在运动过程中实
时监测机体氧(O2)耗量和二氧化碳(CO2)排出量的动态变化，客观、定量地评估患者心肺储备功能和运动耐力，目前已广泛应用于心肺疾病病情的评估、术前手术风险的评价、治疗反应及预后等的研究中[5]，但其在COPD的应用及与肺功能的关系尚未明确。

因此，本研究旨在探讨CPET评估COPD患者肺功能的特点以及与PFT评估的一致性。

1.1 研究对象选取2014年1—9月在宁夏医科大学总医院门诊就诊的稳定期COPD患者26例为试验组。

纳入标准：患者均符合2014版GOLD指南中COPD的诊断标准[3]；均为男性；年龄>40岁。

排除标准：(1)COPD处于急性加重期者；(2)近两周有急性呼吸道感染史者；(3)合并有间质性肺疾病、睡眠呼吸暂停低通气综合征、肺栓塞、结缔组织病者；(4)合并有支气管哮喘、支气管扩张症、肺癌、肺结核等慢性支气管、肺部疾病史者；(5)有胸廓畸形、脊柱畸形、胸膜广
泛粘连、胸廓成形术后等胸廓运动障碍性疾病者；(6)有高血压、冠心病等心血管
疾病、血液疾病、内分泌疾病、骨骼肌疾病及其他疾病者；(7)有职业粉尘及其他
化学物质暴露史者；(8)有行CPET检查禁忌证者；(9)有双下肢活动受限疾病者；(10)体育工作者及过度疲劳者等。

另外选取同期体检健康志愿者29例为对照组，均为男性，年龄>40岁，排除所有器质性疾病者。

受试者均自愿加入本研究，并
签署知情同意书。

1.2 仪器设备PFT和CPET均采用德国耶格公司生产的Master ScreenTM心
肺功能仪，运动设备为Ergoselect 100/200功率自行车，心电监测、血压和指脉血氧饱和度(SaO2)测定采用该公司生产的配套多参数监护仪。

定标气体为：16%
的O2，4.78%的CO2，氮气(N2)平衡气。

1.3 研究方法
1.3.1 资料收集检查前2 d避免过劳,检查当天餐后2 h来院。

测量并记录受试者的一般资料，询问病史，完善Epworth量表评分、WELLS评分、胸部CT、心电图、超声心动图等。

1.3.2 PFT 系统校准完毕后嘱受试者取坐位，夹鼻夹，将肺功能测试仪调至合适高度，每次检测之前都由检查医师示范，直至受试者领会。

每项测试至少测量3次以上，记录结果最佳1次。

对第1秒用力呼气末容积/用力肺活量
(FEV1/FVC)<70%者吸入硫酸沙丁胺醇气雾剂200 μg，休息15 min后，再次测量，标准同前。

PFT根据2014版GOLD指南采用FEV1占预计值百分比(FEV1%pred)进行肺功能损害严重程度分级，分为轻度(≥80%)、中度(50%～)、重度(30%～)及极重度(<30%)[3]。

1.3.3 CPET 系统校准完毕后让患者头带固定面罩，取骑坐位，检查面罩无漏气后接能耗系统，行血压、SaO2及心电监测。

检查前由操作医师示范动作要领，采用症状限制的连续踏车负荷递增法，首先静息状态1 min，0 W热身2 min，之后选择10～20 W/min连续递增，维持转速为50 r/min左右。

当受试者出现极度呼吸困难、极度疲乏无法维持转速、胸闷胸痛、SaO2跌至85%以下、心电监护出现ST-T段压低或者达到最大运动量时予以解除负荷，再行>3 min的恢复运动后结束试验，记录终止试验的原因和运动过程中的相关指标。

CPET根据美国医学会对COPD肺功能减退患者的补充分级采用峰值公斤摄氧量(peakVO2/kg)分为轻度(≥25 ml·min-1·kg-1)、中度(20～ml·min-1·kg-1)、重度(15～ml·min-1·kg-1)及极重度(<15 ml·min-1·kg-1)[5]。

1.4 统计学方法采用SPSS 19.0统计软件进行统计学分析。

计量资料以±s)表示，组间比较采用t检验；等级资料比较采用Ridit分析。

以P<0.05为差异有统计学意义。

2.1 两组一般资料及PFT指标比较两组受试者均为男性。

两组年龄、身高、体质量、体质指数(BMI)及FVC比较，差异均无统计学意义(P>0.05)；而FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC比较，差异有统计学意义(P<0.05，见表1)。

2.2 两组CPET指标比较两组峰值运动时CO2输出量(peakVCO2)、无氧阈(AT)时CO2通气当量(VE/VCO2)比较，差异无统计学意义(P>0.05)；而峰值功率(Wmax)、峰值摄氧量(peakVO2)、peakVO2/kg、peakVO2占预计值百分比(peakVO2%pred)、AT、最大心率(HRmax)、氧脉搏(O2/HRmax)、最大分钟通
气量(VEmax)、呼吸储备(BRmax)、运动前后SaO2差值比较，差异有统计学意义(P<0.05，见表2)。

2.3 PFT与CPET评估COPD患者肺功能严重程度分布比较PFT与CPET评估COPD患者肺功能严重程度分布间差异有统计学意义(u=
3.290，P=0.001,见表3)。

26例患者中，有8例患者(30.8%)两种评估方法分级一致；16例(61.5%)患者CPET评估的肺功能较PFT严重，其中轻度4例、中度10例、重度2例；PFT评估为重度和极重度的10例患者中，仅有2例与CPET评估分级不一致。

2.4 运动终止原因分析受试者均顺利完成CPET，测试过程中未发生需要紧急
处理的不良事件。

试验中停止运动的原因：试验组12例因力竭终止运动，11例
因下肢疲劳合并呼吸困难终止运动，3例因呼吸困难终止运动；对照组29例患者
均因力竭终止运动。

COPD早期可无明显表现，静息状态下PFT等常不能发现潜在病变[6]，CPET可
以在运动负荷下动态监测心肺功能变化特点，能够发现静息状态下不能发现的病理生理学改变，从而客观、定量地评估COPD患者的心肺功能和运动耐力，是唯一
客观、定量测定人体整体功能学的试验[7]。

因此，CPET较PFT有较大的优势，
可为临床提供较全面的数据。

本研究表明，COPD患者运动耐力较健康人群明显
降低，除peakVO2外，Wmax、运动后SaO2亦均明显下降，且CPET检查时运
动终止的原因主要是呼吸困难和下肢疲劳，而对照组均为下肢疲劳，也说明了这一情况。

peakVO2是患者峰值运动时的分钟摄氧量，反映了机体最大有氧代谢和心肺储备能力，正常时应大于其预计值的84%。

本研究中，试验组peakVO2较对照组明
显降低，peakVO2%pred为(55.7±11.9)%，提示COPD患者有氧运动能力明显
下降，心肺储备功能已经受到损害，这与相关研究报道一致[8-9]，而本研究中健
康人群peakVO2%pred偏低，可能与本研究运动方案有关。

本研究还依据peakVO2/kg对COPD患者肺损伤严重程度进行了分级，结果发现仅有30.8%的患者与静态肺功能分级一致，表明公斤摄氧量与气流受限程度的相关性差，即使是相似的FEV1，摄氧量也存在较大的差异，这可能与个体间年龄、BMI、平时运动量、吸烟指数等多种因素有关。

此外，本研究中61.5%的患者通过CPET评估的
肺功能较静态肺功能严重，尤其是在轻度、中度患者，提示部分患者临床症状不明显，静息状态下
肺功能下降也不明显，但患者的心肺储备功能已经出现了明显下降，这为COPD
的早期诊断和治疗提供了依据，也说明CPET较静态肺功能对COPD的诊断灵敏
度更高。

Fink等[10]对216例COPD患者分别行PFT和CPET，发现65例(30.1%)患者二者分级一致，132例(61.1%)患者通过CPET分级的结果较PFT分
级肺功能损害程度轻，这与本研究结果相反，原因为其采用的分级方法与本研究不同。

国内任红岩等[11]、吴浩等[9]根据GOLD分期将COPD患者分组后行CPET，也发现使用GOLD分期并不能全面评估COPD患者病情严重程度，但他们并未立足于COPD的早期诊断。

AT是运动时有氧代谢能力的标志，研究表明AT与peakVO2的高低可以反映心
排血量的高低，故可用以标志心功能的损害程度[12]，文献报道HRmax、O2/HR 也可反映心功能受损的程度[8-9]。

本研究中，COPD组AT、peakVO2、HRmax、
O2/HRmax等均较对照组明显降低,且受试者运动前均进行了超声心动图、胸片、心电图等相关检查，已除外心血管疾病，运动过程中动态心电图、动态血压均未见异常，故考虑上述指标的下降与肺功能受损相关，是一种代偿反应，而非心功能受损。

HRmax降低的原因可能是COPD患者运动耐力下降，运动过程中未能刺激HRmax出现；氧脉搏的降低可能与COPD患者逐渐加重的低氧血症、肺脏过度
充气、肺血流异常等多种因素导致摄氧量明显降低有关。

国外Boerrigter等[13]
研究也证实了这一点，Chuang等[14]还提出CPET中反映心功能的指标如peakVO2、AT、O2/HRmax、VE/VCO2、O2通气当量(VE/VO2)对心功能的评
价没有特异性，这与传统认识存在一定差异，临床需要进一步研究证实。

CPET中，BRmax反映最大运动时呼吸储备能力，VEmax反映极量运动时的通气量。

本研究中，COPD组BRmax、VEmax均较对照组明显降低，VEmax降低的原因可能与COPD患者气道阻塞进行性加重导致运动时呼吸肌易于疲劳，肺泡通
气量明显降低有关；BRmax较对照组降低，但仍在参考值(20%～50%)下限以上，可能与本研究所选择的患者大多病情较轻有关。

此外，本研究中AT时VE/VCO2
两组间无差异，未能提示有通气/血流失调的线索，这与吕福祯等[8]研究结果相反，可能与仪器、操作者水平、人群的地域分布等因素有关。

综上所述，PFT在COPD的诊断及病情评估中具有一定的局限性，CPET可做进一步补充，并在COPD的早期诊断中发挥重要作用；COPD患者CPET的特点为Wmax、peakVO2、AT、HRmax、O2/HRmax、VEmax、BRmax、SaO2明显降低，提示COPD患者运动耐力、心肺储备功能受损。

本研究的不足之处是样本
量较小，CPET的运动方案需要改进。

目前课题组经过系统学习后已经严格遵循标准化方案[15]，未来将在这一领域进行更加深入的研究。

作者贡献：桂珍珍、张锦负责试验设计与实施、论文撰写、成文并对文章负责；桂珍珍、夏岑峰、高艳、王绍金、张鹏负责试验的实施及资料的评估；桂珍珍、张锦、
高艳负责数据的质量控制及审校；桂珍珍、夏岑峰、高艳、王绍金负责数据评估。

本文无利益冲突。

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