摘要

心肺运动试验(CPET)是一个重要的,也是目前唯一的人体整体功能学检测方法。CEPT通过记录患者运动过程中呼吸、循环、代谢、神经体液等多系统的功能活动,运用生理学的整合理论,实现人体整体生理功能状态的评估、疾病诊断、病情评估、治疗效果评估和预后转归的预测。本文将介绍CPET在心肺疾病的早期诊断、运动处方制定、麻醉手术危险性评估和心肺疾病预后效果评估等方面的应用。

诸多心肺疾病的早期,器官病变程度低,在机体静息状态下常常处于代偿状态,不表现出明显的临床症状,只有在运动状态下才会表现出一定程度的病理生理学改变。而目前临床上常用的静态心电图、肺功能仪、心脏彩超等等,都是检查患者在静息状态下的心肺功能状态,所以往往都是在疾病发展到一定程度后才能检测出,导致心肺疾病早期不能被发现,延误了诊断和治疗。

心肺运动试验(CardiopulmonaryExerciseTesting,CPET)强调运动时心肺功能的相互作用和气体交换作用,强调外呼吸和细胞呼吸耦联,对外呼吸与细胞呼吸不同水平的功能状况进行分析评价,从而用运动外呼吸状态来反映体内各器官系统的功能状况,是综合心肺及其调控,特别强调心肺代谢功能客观定量的一体化联合整体功能测定。人的呼吸、循环等系统等作为功能的有机整体,持细胞代谢平衡,单独给心或肺增加负荷是不可能的。CPET反映出的是该个体的呼吸、血液循环和代谢系统在神经体液调节下完成的一个氧气代谢为核心的整体生理学的主要信息,只要耐心细致地正确判读就可以使呼吸系统、血液循环系统、代谢系统及神经体液调控的功能状态得到一个整体、客观、定量的科学评估,从而达到区分健康、亚健康和疾病诊疗的目的。图1为运动平板为负荷运动的运动心电试验,图2为功率车为负荷运动的运动心肺实验。心肺运动试验是首先在静息状态下测定肺功能心电图状况之后,在不同负荷下连续动态监测记录进出气流、氧气和二氧化碳,实时检测机体氧耗量和二氧化碳排出量、全导联心电图、袖带无创血压、脉搏氧饱和度甚至动静脉和肺动脉置管直接测压及抽取血液样本(血气分析和各种化学成分)的动态变化。首先静息状态收集数据,一般约3min,之后,先做无功率负荷热身运动,再根据性别、年龄、功能状态等选择10-50W/min的率递增速率进行症状限制性最大负荷运动至运动受限,并随后继续记录运动停止后5分钟内的的恢复情况。从临床医学角度讲,CPET主要应用范围包括整体运动耐受和不耐受的评价,心血管疾病、呼吸系统疾病和代谢等疾病的诊疗及一些特殊的临床应用,如术前风险评估、运动康复、运动处方等。

本文将从以下几个方面讨论CPET的临床应用

01

心肺疾病的早期诊断

心血管系统和呼吸系统是在解剖及生理方面均为相互联系最紧密的两个系统,在研究心功能或肺功能同时更应重视整体心肺功能情况,许多疾病往往源自心肺功能中有一方面明显下降,传统仅针对某一系统的检测方法易导致不能早期诊断,以致丧失早期治疗的机会。心肺运动试验可通过检测运动刺激时患者的呼吸气体(包括氧气、二氧化碳)、通气参数及代谢指标、心排量、心电图等评估患者的心肺功能,即能够通过无创性血流呼吸监测更精确、全面地评价心肺功能,从而早期发现心肺疾病。对冠心病患者可通过分析心率变化与摄氧量变化曲线发现心脏氧供需变化,心脏氧供需失衡在心肺运动测试是表现出阳性常常比在心电图、负荷心电图、彩超、冠脉造影异常早出现,故有利于早期诊断。同时,心肺运动试验监测的血压变化、心率变化、最大二氧化碳排量、摄氧量可早期发现慢性肺疾病;通过对静态肺功能和运动肺功能的变化和比较可早期发现弥散功能异常性疾病,如肺纤维化和间质性肺病,从而有利于早期干预及改善患者预后。

2

心肺疾病运动处方的制定

运动训练已经成为许多慢性疾病在稳定期甚至是急性期的重要治疗手段,如冠心病、慢性阻塞性肺疾病、间质性肺病、糖尿病等,为这些心肺疾病患者制定运动处方,进行恰当锻炼是一个较为复杂的问题。临床上多以运动时最大心率为标准,而由于β受体阻滞剂等药物的广泛应用,患者心率变化性不能体现真正的机体运动状态,而且单纯以心率为标准是在假设肺功能正常的前提下设定的,而临床实际中许多心脏病患者同时存在肺功能异常,因此以心率变化为标准的运动处方存在许多弊端和不足。在制定运动处方时比较理想的标准确定患者无氧阈水平,通过在无氧阈水平持续有效锻炼以达到改善心肺功能的目的。心肺运动试验可准确测量患者的无氧阈,并准确区分不同疾病患者的运动受限原因,并且根据这些原因以并且根据这些原因,以无氧阈运动强度为基准,制定个体化的运动处方。

3

指导和评价康复效果

CPET对心肺功能的评估结果也可以用于评估临床治疗或康复干预的效果,同时为康复方案的二次制定或修改提供依据。

以往对于心血管疾病的疗效观察是根据患者临床症状的改善,体检及静息状态下的有创血流动力学检查来评估的,有创检查不易被患者接受,且静息状态下的参数也很难反映患者的心血管情况,而CPET能够客观无创的评价心血管疾病患者的心功能状态,活动耐力,对心血管治疗前后的观察有显著的临床意义。临床对于慢性阻塞性肺疾病的治疗效果的评价不一,而CPET中对于最大摄氧量(VO2max)、最大每分通气量(VEmax),第一秒用力呼气容积(FEV1)等均是比较可靠的评价标准。

随社会的发展进步,对于疾病治疗后康复的需求会日益增加,在北美地区,康复医学产生的医疗费用在整体医疗费用中所占比重日益增大,而在我国康复医学也日益为临床医师所重视,康复医学已经从单纯的功能锻炼向实现更好的身体机能和使患者正常回归社会方向发展。近年研究显示,心肺运动试验参数可用于评价康复治疗效果,指导制定恰当的运动处方及进行功能分级判定,评价康复治疗者的心肺功能变化等。

如图3,临床上对于老年患者或运动能力严重下降的患者则多采用六分钟步行试验,6分钟步行试验可预测死亡的危险性或者手术治疗的预后。其优点在于需用的设备少,结果重复性好,并且适用于不能进行平板或者功率自行车运动试验者或者严重虚弱者,而且结果与最大运动试验的耗氧量相关,与功能状况相关。

4

手术患者术前心肺功能评估

运动中心脏、肺脏和外周循环功能的变化导致代谢率和氧运输的增加,它与手术时高代谢状态,术后组织修复需氧量的增加和继之引起的心排出量增加相类似。因此心肺运动试验对评估围手术期危险性有其独特的作用。

目前,手术仍是一些疾病的最佳治疗手段,但围术期的并发症增加了患者的手术风险,特别是对于一些胸腹部的大手术和高龄患者的手术,所以术前准确全面的风险评估就显得尤为重要。传统的术前评估包括动脉血气分析,常规肺功能、弥散功能、放射性核素扫描等,然而许多患者在静态下心肺功能处于代偿状态,术中、术后患者往往处于应激状态,静态心肺功能检测参数不能正确评估预后。正如前文所说,这些检查只能检测患者静态的心肺功能,并不能完全确定所有高危患者,可能会漏掉有明显心血管疾病的患者,若按常规参数制定术中、术后治疗方案易增加围手术期风险。另一方面,一些高龄或肺功能差的患者,根据传统术前评估方法认为是禁忌手术,CPET则可能从中筛选出可以耐受手术者。

心肺运动试验参数对指导制定合适的麻醉方式、术式,评估预后有重要临床意义。

5

心肺疾病预后评估

现已有多项研究证实,心肺运动试验参数是目前判定心肺疾病预后最准确的的预测参数,对于心功能衰竭、心肌梗死、慢性阻塞性肺病等疾病预后的预测优于彩超、肺功能等参数。在北美地区心肺运动试验参数作为筛选心脏移植患者风险的标准已被FDA列为I类适应证,估计今后会有更多心肺疾病的预后评估选择心肺运动试验参数

CPET作为一种客观、定量、无创、可同时检测心肺代谢等多系统的整体功能状态的方法,正被越来越广泛地应用于临床疾病的诊断、评价、治疗、预后估计及慢性病预防和健康管理中。同时,CPET需要广大临床医师在具备人体整体整合生理学医学新理论的前提下进行恰当的临床应用和正确解读。贝瑞思医疗主营运动康复,心肺康复设备。主营运动康复心肺康复解决方案,运动康复专业制造商,为您的健康生活提供便利,健康生活健康工作!







































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