心肺运动试验的临床应用

心肺运动试验的临床应用
肺动脉高压（pulmonary arterial hypertension，PAH）是以肺血管异常生长和增殖导致肺血管阻力增高、右心功能障碍为特征，在安静状态下经右心导管测得平均肺动脉压（mPAP）＞25mmHg的疾病。

1, 2肺动脉高压目前尚缺乏敏感、特异的早期诊断手段，临床诊断主要依靠侵入性有创心导管检查，确诊时往往已经错过了最佳的治疗时机。

通过无创检查手段及时准确评估肺动脉高压严重程度对临床工作有重要意义。

心肺运动试验( cardiopulmonary exercise test，CPET) 的评估系统即是基于整体理念应运而生的一种能客观、定量、全面地评价心肺储备功能和运动耐力，用于评估多个器官系统功能的检测工具。

3可分为非侵入性心肺运动试验（Non－invasive cardiopulmonary test, NiCPET）和侵入性心肺运动试验(invasive cardiopulmonary test, iCPET)。

它始于20 世纪50 年代，最初用于心脏功能的临床研究，继而推广至多脏器疾病的评估。

而近期的研究也越来越重视CPET在肺动脉高压的临床应用。

CPET不仅能够用于肺动脉高压患者运动耐力测定，为评估病情严重程度和预后提供客观依据，4还能发现患者肺内通气灌注匹配及气体交换异常，辅助诊断卵圆孔未闭和运动诱发的肺动脉高压，并为临床医生选择合适的治疗方案、评价疗效和制定肺康复运动处方提供重要的参考依据。

它可以实时、动态、客观地反映个体在运动状态下多系统的功能情况。

测定仪器、运动器械以及计算机技术的迅猛发展进一步促进了该技术的发展。

它的应用领域极为
广泛，尤其是在临床中通过一些基础的临床数据的搜集，如病史、体检、胸部放射线、静态肺功能检查及静态心电图检查之后仍然不能确定的疾病，CPET 的应用更值得考虑。

为此，美国心脏病学院/美国心脏协会颁布了心肺运动试验指南(表1)。

5因此，对CPET的深入理解有助于临床肺动脉高压的评估。

表1 美国心脏病学院/美国心脏协会心肺运动试验指南
1. NiCPET在肺动脉高压中的应用
1.1 在肺动脉高压患者中的常见表现
肺动脉高压患者在进行NiCPET时，可以发现最大摄氧量(maximaloxygen uptake，VO2max)、最大运动功率（peak WR）、氧脉搏（oxygen pulse，O2 Pulse）、无氧阈(anaerobic threshold，AT)和氧通气等量(VE/VO2)呈中度至重度降低，peak HR有所降低；而
VE/VCO2显著升高。

出现上述变换和肺动脉高压患者的运动病理生理改变相关。

6机体运动时，肺循环血量相应增加，同时肺泡增加通气量以排
出生成增多的二氧化碳，以保证机体的二氧化碳分压和血液酸碱度保持在一定水平。

对于肺动脉高压患者，肺循环阻力升高使肺血流灌注受限，而肺通气功能通常无明显受限，通气增加但血流不增加导致“死腔通气”，这种变化在运动时更加明显，由此导致的低氧刺激颈动脉体化学感受器使肺通气量显著增加。

7肺动脉高压患者往往在运动早期就表现出呼吸困难或疲劳，其具体机制包括：1.通气血流比失调；2.过早达到无氧阈，使乳酸增加，氢离子增多，从而刺激机体使每分通气量增加；3.低氧血症，主要是因为肺血管床减少，流经肺的红细胞减少，或右向左分流所致。

疲劳是因为肺动脉高压患者过早达到无氧阈，无氧运动触发糖酵解，出现乳酸中毒所致。

1.2 在肺动脉高压患者病情评估中的作用
目前临床上多采用WHO肺高压分级及六分钟步行距离（6MWD）来对肺动脉高压患者病情进行评估，但WHO肺高压分级受主观判断影响较大，个体解读时存在很大差异。

9NiCPET在这些方面就具有很多优势VO2max和VE/VCO2与新功能分级具有良好的相关性；血流动力学指标中，心排量（CO）和全肺阻力（TPR）与新功能仅微弱相关，10而平均肺动脉压（mPAP）与心功能不相关，提示对于判断疾病临床严重程度的判断上CPET指标的作用很重要。

相对于仅与临床症状、住宿相关的心功能分级，根据最VO2max进行量化分级更加客观科学。

1.3 在肺动脉高压患者疗效评估中的作用
多项研究表明经治疗后，尤其是肺血流动力学得到改善后，PAH患者的CPET表现也会随着改善，运动峰值摄氧量（Peak VO2）、VE/VCO2和呼气末二氧化碳分压（PETCO2）可作为疗效观察的敏感指标。

肺血管扩张药物如伊洛前列素、西地那非等，能有效改善PAH患者CPET表现。

Oudizdengren经研究表明，经过四个月的西地那非治疗后，与对照组相比，患者的Peak VO2及AT时的PETCO2明显增加，AT时的VE/VCO2明显下降。

1.4 在肺动脉高压患者预后评估中的作用
Deboeck G等人对136个肺高压患者（其中85个为特发性肺动脉高压）的研究发现，13对于特发性肺动脉高压，6MWD和AT时的VE/VCO2是生存率的独立预测指标。

Wenzel等人发现，Peak VO2和峰值运动时的收缩压（Peak SBP）是原发性肺动脉高压预后的最强独立危险因素，14若患者同时满足Peak VO2≤10.4ml/kg/min且Peak SBP＜
120mmHg，则高度提示预后不良，1年生存率仅为23％，若不存在上述危险因素或仅有一项危险因素存在，1年生存率分别为97％和79％。

另有研究表明，在原发性肺动脉高压患者中，Peak VO2≤10.4ml/kg/min
时，一年及二年死亡率分别为50％和85％，当Peak VO2≥
10.4ml/kg/min时则分别为10％和30％。

2.iCPET在临床中的应用
对于通过常规NiCPET或者通过结合NiCPET与经胸超声心动图不能明确呼吸困难或运动不耐受机制的患者，应考虑iCPET。

与非侵入性心肺运动试验不同的是，侵入性心肺运动试验涉及运动前置入的肺动脉导管和桡动脉针。

这一关键区别可提供完整的心肺血流动力学和外周组织的血气分析，具体来说，iCPET中的动脉和混合静脉血直接采样与NiCPET中的血氧测定相比增加了氧合血红蛋白饱和度测量精度,并且能在运动中直接测量混合静脉血O2含量的变化，从而提高外周组织O2提取测量的准确性。

由此，iCPET可以精确的诊断与运动限制相关的三种临床表型：保留左室射血分数的心力衰竭（HFpEF），运动诱发的肺高压（exercise induced pulmonary hypertension，EIPH），15运动时的前负荷增加受损。

正常情况下，肺小动脉楔压（PCWP）随着运动负荷的增加稍有增加，这是由于左心室舒张范围和心包的限制以及增加的心律和减少的心室舒
张时间所造成的。

患有HEpEF患者的双心室收缩功能趋于正常，但在实质性肺疾病、代谢或神经肌肉疾病中出现明显的运动受限。

HEpEF的运动
病理生理学标志为在身体活动峰值时由于左室顺应性降低导致PCWP增加大于20mmHg，同时平均肺动脉压也会随着PCWP的升高而升高。

通常来说，由于HFpEF导致运动受限的患者的肺血管阻力（PVR）休息时正常，运动时不会超过1.5wood单位。

然而，慢性HFpEF与逆向性肺血管重塑、异常的肺血管反应和损伤的顺应性的相关性可通过静息时增加的PVR和运动诱发增加的PVR来证明。

iCPET的结果提示临床医生着重于呼吸困难的病理生理学从而做出确定的诊断，甚至适用于共患心血管和肺部疾病的患者。

17因此，iCPET已经发展成为尚未解决呼吸困难难主要机制患者的优选诊断策略。

此外，iCPET是确定收缩性心力衰竭，肺动脉高压和缺氧性肺疾病患者适当治疗方式或预后的真正方式。

3.操作要点及安全性事项
患者在进行侵入性心肺运动试验前需要考虑影响肺动脉或桡动脉导管放置的安全因素，包括血小板减少、抗凝状态、深静脉通路的位置、异常的Allen测试，其余的安全性和禁忌症与AHA报道的非侵入性心肺运动试验指南相似，18同时需要专业的心内科医生、呼吸科医生以、运动生理专家及护士共同协作，肺动脉导管在超声引导和透视下由心内科或呼吸科介入医生放置。

4.结语
随着人们生活水平的改善和医学技术水平的提高，在疾病的诊断、治疗方面均得到较大程度的提升，疾病的康复、预后的评估等均需要有能够整体评估机体的多器官功能状态的检测系统，而iCPET 正好满足以上需求。

它是通过测量呼吸道内的气体交换而同步整体评估个体在运动状态下多个器官系统的功能，包括呼吸系统、心血管系统、造血系统、神经心理系统和骨骼肌系统。

目前iCPET 在我国的广泛应用及研究，可使广大心肺疾病患者从中获益，较大规模的应用及研究结果有助于制订适合我国的应用标准和指南。