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心肺运动试验的指标及结果解读心脏康复网—心脏康复领域专业学术平台

来源：泰然健康网时间：2024年12月01日 06:45

心肺运动试验（CPET）起源于20世纪50年代，最初只用于评估肺部疾病患者的运动功能。但随着技术的不断提高，以及心脏康复医学的逐步发展，CPET已慢慢成为心脏康复的重要评估手段，而准确判读CPET测试结果已成为心脏康复实施的必备技能之一。

一、心肺运动的生理基础及概念

机体运动的本质是心血管以及呼吸系统相互协作以满足肌肉运动时所需氧的增加并排出生成的二氧化碳，大致过程包括：肺通气，肺与血液氧气、二氧化碳交换（外呼吸），氧气和二氧化碳通过血液转运，毛细血管与周围肌肉组织进行氧气与二氧化碳交换（内呼吸）４个过程，即外呼吸、内呼吸、循环系统及所参与的肌肉功能等（图１）。

心肺运动试验（CPET）是指通过测量气道内的气体交换而同步评估心血管系统和呼吸系统对同一运动应激的反应情况。它监测患者从平静到极限运动以及运动后恢复状态下连续气体交换、血压、心电、血氧饱和度等指标的变化，强调气体交换在运动时心肺功能的整体作用以及内外呼吸的耦联，测定运动状态下外呼吸与内呼吸的异常，从而能够客观、定量、全面地评价心肺储备功能和运动耐力，评估患者整体功能状态，由此实现病情评估、疾病诊断、治疗效果评估以及预后转归预测的功能。

二、CPET的主要测定指标及其生理学意义

CPET指标包括３个方面：

①反映运动耐量以及心功能的指标：最大摄入氧气含量（ＶＯ2max）、无氧阈、代谢当量、心率储备、摄入氧气含量（ＶＯ２）与功率斜率等。

②反映通气功能的指标：呼吸储备、最大潮气量、最大分钟通气量、潮气量与深吸气量比值等。

③反映气体交换的指标：二氧化碳通气当量、潮气末二氧化碳分压、动脉氧分压、动脉血二氧化碳分压等。

2.1 反映运动耐量以及心功能的指标

2.1.1 VO2max和峰值摄氧量（peak VO2）

ＶＯ2max指人体在进行有大肌肉群参加的负荷运动过程中，当氧运输系统各个环节的储备都已被动员达到最高水平时，即人体单位时间内所能摄取的最大氧量。在运动负荷逐渐递增的运动过程中，VO2不再随着运动负荷的增加而增加，出现一个平台，把这个时候的VO2叫VO2max，然而受试者往往在平台出现之前就终止运动，因此临床上常用运动中的VO2达到最高点即peak VO2来替代VO2max。

VO2max是目前公认的反映心肺运动功能的重要指标，是评估有氧运动能力的金指标。它随年龄、性别、身高、体质量、运动种类以及日常活动水平的不同而有较大的个体差异，VO2max随着年龄的增加而下降，女性的 VO2max低于男性。VO2max与运动方案有关，参与运动的肌群越多，其数值越大，故平板运动一般比踏车运动所测值高10％～11％。临床上采用VO2max的实测值与预测值的百分比来表示，一般正常值应大于预测值的86％。

测定时的注意事项：以下４项中至少满足３项方可判定为 VO2max，①心率≥１８０次／ｍｉｎ；②呼吸交换率≥1.15；③运动负荷增加，VO2不再增加或稍有下降；④受试者主观感觉精疲力竭，虽经反复鼓励仍不能维持设定速率。

2.1.2 无氧阈

无氧阈是指人体在递增负荷的运动过程中能量消耗从有氧代谢转为由有氧代谢和无氧代谢共同供应的转折点，是人体还未发生无氧代谢的最高氧耗量。正常值应大于peak VO2的40％以上。相对于peak VO2，无氧阈更能反映肌肉线粒体利用氧的能力，它不受患者主观因素的影响，无氧阈通常用于制定个体运动处方中运动强度的推荐。

VO2max受心血管储备功能及肌肉利用氧能力的影响，代表循环系统输送氧的能力。无氧阈能更敏感地反映运动期间肌肉组织氧气供需动态平衡，且较少受患者主观努力程度、功率增长速率及代谢底物的影响。而运动耐力较多取决于肌肉线粒体利用氧的能力，与无氧阈关系密切。VO2max和无氧阈可识别疾病的严重程度，预测最大心排出量，评估心功能损害程度，确定受试者的心功能状态。

以往临床医生主要根据患者的主观症状对心力衰竭患者进行分级，如纽约心脏协会心功能分级，但是由于不同患者对症状的主观感觉不同，以及不同医生对患者所描述的严重程度理解不同，可能会导致相同的心功能分级与CPET检测指标相关性较差。weber等根据 CPET时峰值和无氧阈时的VO2/kg的不同程度，建立了Ａ～Ｄ分级系统，该分级方法可更客观地评价心功能不全。张炜等通过CPET观察扩张性心肌病慢性左心衰竭患者的心肺储备情况，其中peak VO2、无氧阈可定量、较准确地反映患者的运动能力。根据weber标准，按照VO2max/kg和无氧阈进行心功能分级见表１。

2.1.3 氧脉搏

氧脉搏是VO2与心率的比值，是心血管效率的指标，反映心脏每搏输出量，相当于心脏每搏量与动脉－混合静脉血氧含氧差（Ｃ（ａ－ｖ）O2）的乘积。能够导致动脉氧含量下降（如贫血、严重低氧血症、肺血氧合能力降低及右向左分流心脏病等）和每搏输出量下降（如心力衰竭等）的疾病均可引起最高氧脉搏的下降。运动中随着负荷的增加，氧脉搏增加，主要是Ｃ（ａ－ｖ）Ｏ２在增加，若心脏每搏输出量降低，Ｃ（ａ－ｖ）Ｏ２和氧脉搏在低功率时已达最大值，这时，氧脉搏显示出一低平线，即临床上常说的氧脉平台，见于心脏病患者。正常受试者运动终止后氧脉搏迅速降低，但心力衰竭患者可出现暂时性增加，即运动终止后的矛盾性升高，其原因是当终止运动时，血压立即下降，左心室后负荷突然减低，左心室射血分数改善，每搏输出量增加导致氧脉搏升高。罗勤等研究发现冠状动脉粥样硬化性心脏病（冠心病）组患者的峰值氧脉搏明显低于非冠心病组，这可能与冠心病患者运动时出现心肌缺血、左心功能不全有关。

2.1.4 摄氧量与功率斜率（ΔVO2/ΔＷＲ）

ΔVO2/ΔＷＲ表示VO2增加与功率增加的关系，在一定量做功时所摄取的氧量，测定有氧代谢做功的效率。循环系统疾病的大多数患者 ΔVO2/ΔＷＲ明显降低，其原因是肌肉摄取氧气的能力降低或肌肉血流量迅速增加以满足氧需求的能力不足。多数冠状动脉疾病患者心排出量增加的能力不足，所以在最大运动的后期，出现ΔVO2/ΔＷＲ的降低。再结合 ΔVO２/ΔＷＲ、无氧阈降低，更能有助于心血管异常的诊断。不活动成人的ΔVO2/ΔＷＲ，９５％ＣＩ的正常低限为8.6ｍＬ/（ｍｉｎ·Ｗ）。

2.1.5 代谢当量

由休息状态下，年龄40岁，70kg体质量男性的平均VO2数值派生出来，即１代谢当量相当于VO2 3.5ｍＬ/（ｍｉｎ·ｋｇ），可通过CPET直接测得，是心脏康复中重要的指标，用于各种活动定量及运动强度判断。

2.1.6 运动血压

运动时，交感神经张力增高，循环中儿茶酚胺增多引起血压升高。收缩压一般随运动量增加而升高，舒张压增加不明显或轻度下降４～８ｍｍHｇ（下降≤１０ｍｍＨｇ，１ｍｍＨｇ＝０．１３３ｋＰａ），VO2每增加3.5ｍＬ/（ｍｉｎ·ｋｇ），血压增加10mmHg左右。功率递增时，收缩压及脉压下降提示心脏功能不全或冠心病，若动脉压上升突然变慢，提示左心室流出道梗阻，见于主动脉瓣狭窄或肥厚型心肌病。对于高血压患者，血压在运动过程中升高的更多，运动高血压可能是血压控制差的一个标志。

2.1.7 运动心率

运动时的心率变化，通常VO2每增加3.5ｍＬ/（ｍｉｎ·ｋｇ），心率增加10次／min。心脏病患者的心率受β受体阻滞剂的影响，因此最大心率不是运动负荷的终极目标，当心率达到85％最大预测心率时可考虑停止运动试验。

2.2 反映通气功能的指标

呼吸储备：说明最大运动时通气反应与最大呼吸能力的关系，最大通气量（ＭＶＶ）与最大运动通气量之间的差值，或差值占ＭＶＶ的百分数。呼吸储备较低意味着运动能力可能受通气能力的限制，如中/重度限制性或阻塞性肺疾病患者。桂珍珍等对慢性阻塞性肺病患者进行CPET评估肺功能时发现，慢性阻塞性肺病患者的呼吸储备较正常对照者降低。正常男性呼吸储备至少有11L/ｍｉｎ或10％～40％。

2.3 反映气体交换的指标

二氧化碳通气当量（VE/VCO2）：体内排出1L 二氧化碳所需要的通气量（VE）。正常人VE和VCO2随着运动强度的增加而增加，CPET中常用ＶＥ/ＶCO2线性回归的斜率，即 VE/VCO2斜率来表示运动时的通气反应，其值一般＜34。ＶＥ/VCO2斜率越大，表明通气效率越低。近年有研究发现，心力衰竭患者的ＶＥ/VCO2斜率值与心血管事件的预后密切相关，在预测意义上甚至优于peak VO2。心力衰竭程度加重，斜率值增大，有的甚至达到80。也有研究表明，VE/VCO2与心肌缺血存在关联，Ｍazaheri等研究发现VE/VCO2这一指标在冠状动脉造影阴性和阳性患者中差异有统计学意义，其灵敏度和特异度分别为７５％和４０％。

三、CPET结果的解读流程图

CPET能够评价患者的心肺储备功能和运动耐力，评估患者整体功能状态，从而实现病情评估，疾病诊断的功能。当患者主诉运动不耐受时，进行CPET检查的主要目的之一就是确定患者运动不耐受的原因。下述流程图（图２～５）基于生理学的解释，为判断运动不耐受的不同疾病提供指导。

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四、CPET临床应用

上述流程图可对运动不耐受的不同疾病提供参考，对疾病的诊断及鉴别诊断提供依据，特别是冠心病的早期诊断、潜在的心律失常和良性及器质性心律失常的鉴别，有助于鉴别难以解释的呼吸困难、骨骼肌纤维和线粒体肌病。CPET有助于判断心力衰竭严重程度及预后。2009年美国心脏病学学会/美国心脏协会成人慢性心力衰竭诊断和治疗指南推荐：CPET是诊断评估慢性心力衰竭及评价康复效果的金标准。CPET前后对照，可判断运动锻炼和康复治疗的效果。郑宏超等对比59例冠心病患者治疗前后的CPET结果，认为在评估临床治疗效率方面，CPET是一个客观、定量、安全、有效的方法。CPET能更好地进行术前危险分层和预后的判断。另外，CPET测得的无氧阈、峰值VO2、代谢当量、峰值心率、无氧阈时的心率等，能为各种心血管病运动处方的制定提供依据。

参考文献（略)

本文作者：沈逸华，林沁，谢良地

作者单位：福建医科大学附属第一医院，福建省高血压研究所

本文来源：中华高血压杂志

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