心肺運(yùn)動試驗(yàn)檢測原理及報(bào)告解讀完整版

心肺運(yùn)動試驗(yàn)檢測原理

及報(bào)告解讀心肺運(yùn)動試驗(yàn)（CPET）

是用運(yùn)動呼吸代謝的方法確定受試者運(yùn)動能力的測試，包括呼吸系統(tǒng)、心

血管系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、神經(jīng)生理、以及骨骼肌系統(tǒng)對同一運(yùn)動的應(yīng)激反應(yīng)

；測定人體在休息、運(yùn)動及運(yùn)動結(jié)束時的恢復(fù)期每一次呼吸的氧攝取量（

VO2）、二氧化碳排出量（VCO2）和通氣量（VE），及心率、血壓、心

電圖；結(jié)合患者運(yùn)動時出現(xiàn)的癥狀，全面客觀地把握患者的運(yùn)動反應(yīng)、心

肺功能儲備和功能受損程度的檢測方法。-

通過增加運(yùn)動負(fù)荷-

測量氣體交換-

測量心肺功能參數(shù)-

收集運(yùn)動過程中相關(guān)信息O2運(yùn)輸能力和供需平衡靜態(tài)功能

運(yùn)動后呼吸、循環(huán)和代謝

的調(diào)節(jié)能力和儲備功能運(yùn)動運(yùn)動心肺試驗(yàn)的價值—整體功能評價

靜態(tài)檢測：心電圖，心臟超聲，冠脈CT（心電活動，心

臟形態(tài)結(jié)構(gòu)、血流及心功能，冠脈形態(tài)結(jié)構(gòu)）

運(yùn)動狀態(tài)檢測：運(yùn)動平板心電圖（心臟功能和儲備、心肌

缺血的閾值以及缺血發(fā)作的程度，運(yùn)動能力，運(yùn)動中的血

壓變化及運(yùn)動相關(guān)心律失常）；負(fù)荷超聲（冠脈血流儲備

，存活心肌）

心肺運(yùn)動試驗(yàn)：量化受試者的運(yùn)動受限水平評估從肺一直到細(xì)胞的氣體交換的各個

環(huán)節(jié)的最大工作能力判定限制運(yùn)動的具體器官水平判斷運(yùn)動受限發(fā)生時各個器官的狀態(tài)1.2.3.4.5.6.7.8.9.CPET的臨床應(yīng)用（功能與診斷）

麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性評估“早”早期診斷：心肌缺血和肺動脈高壓診斷與鑒別診斷：區(qū)分左、右心衰，區(qū)分心、肺源性疾病功能受限嚴(yán)重程度客觀定量分級：如心衰，COPD心/肺衰嚴(yán)重程度和心臟/肺臟/心肺聯(lián)合移植選擇心衰、COPD等死亡/存活預(yù)后的預(yù)測對于某些高危疾患嚴(yán)密監(jiān)測運(yùn)動中可以將高?，F(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，繼而提出預(yù)

防措施，以減少病人工作和居家猝死可能。通氣氣體交換有效性指導(dǎo)運(yùn)動康復(fù)治療的處方；心血管病康復(fù)和呼吸疾病康復(fù)10.

客觀定量評估各種治療效果11.

勞動能力喪失的客觀定量評估/鑒定12.

確認(rèn)功能正常與異常，健康、亞健康及健康管理（零級預(yù)防）心肺運(yùn)動試驗(yàn)的基本系統(tǒng)

（1）運(yùn)動系統(tǒng)：可以設(shè)置遞增功率或速度的功率車或運(yùn)動平板，心肺功能儀可與多種品牌的評估用運(yùn)動平板和功率車兼容使用。（2）生理信號監(jiān)測輸入系統(tǒng)：心肺功能儀可以選擇性或同時監(jiān)測心電圖、血壓、呼吸氣體、經(jīng)皮血氧飽和等相關(guān)指標(biāo)，并進(jìn)行實(shí)時的數(shù)據(jù)采集和分析。（可以選擇接入：十二導(dǎo)心電、血壓、呼吸氣體（面罩式）、經(jīng)皮血氧飽和度）（3）實(shí)時連續(xù)一口氣接一口氣（breath

by

breath）的自動分析及顯示系統(tǒng)：這是心肺功能儀的核心部分，包括氣體代謝分析、心電分析、運(yùn)動功率與心率及氣體代謝關(guān)系分析。心肺運(yùn)動試驗(yàn)的檢測指標(biāo)

檢測的基本原理

關(guān)鍵指標(biāo)：VE，O2，CO2心肺運(yùn)動試驗(yàn)儀器的關(guān)鍵技術(shù)

傳感器：●●●雙向壓差式雙向數(shù)字渦輪式Turbine

熱線式Massflow-Sensor檢測的基本原理

氣體分析器:

氣體代謝方法:

氧分析器：

永久順磁法分析器

每口氣法Breath

by

Breath

氧化鋯化學(xué)電池

二氧化碳分析器：

早期的---混合室法

常用的---微型混合室法

超聲數(shù)字密度法分析器

紅外線法

最新的---數(shù)字混合室法

心肺運(yùn)動試驗(yàn)的方案優(yōu)化根據(jù)性別年齡和功能狀態(tài)等選擇10-50W/min的功率遞增速率進(jìn)行癥狀限制性最大負(fù)荷

運(yùn)動至運(yùn)動受限，并繼續(xù)記錄>=5min的恢復(fù)情況（參見圖）5

Watts/min

Severe

impairment

(e.g.

patient

who

isconfined

to

home

or

walks

only

short

distances)10

Watts/min

Moderate

impairment

(e.g.

patient

who

walksoneor

two

city

blocks

before

symptoms)15

Watts/min

Mild

impairment

or

sedentary

older

patient

20

Watts/min

Sedentary

younger

patient25

Watts/min

Active

younger

patient

(regular

sports,physical

exercise)30

Watts/min

Athletic

and

fit

(competitive

sports)40

Watts/min

Extremely

fit

(highly

competitive)每分鐘無負(fù)荷的VO2

（ml/min)=150+(6x

體重)每分鐘峰值VO2

max(ml/min)=（身高CM-年齡Y）x20（男）每分鐘峰值VO2

max(ml/min)=（身高CM-年齡Y）x14（女）每分鐘遞增功率=（每分鐘峰值VO2

max-每分鐘無負(fù)荷的VO2

）/100

心肺運(yùn)動試驗(yàn)的質(zhì)量控制

功率自行車負(fù)荷輸出功率定標(biāo)：氣流、氧氣和二氧化碳?xì)怏w濃度的單項(xiàng)分別反復(fù)定標(biāo)：明確要求至

少每天對氣流、氧氣和二氧化碳?xì)怏w濃度的單項(xiàng)分別定標(biāo)。參考?xì)?/p>

和定標(biāo)氣。環(huán)境定標(biāo)和流量流速定標(biāo)：心肺運(yùn)動試驗(yàn)系統(tǒng)氣體交換綜合定標(biāo)-代謝模擬器定標(biāo)：建立心肺運(yùn)動試驗(yàn)嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系：

心肺運(yùn)動試驗(yàn)的安全性

（一）新出現(xiàn)或者加重的心絞痛；（二）中樞神經(jīng)癥狀，如共濟(jì)失調(diào)、頭暈、或接近暈厥；（三）末梢低灌注情況，如紫紺、蒼白；（四）疲乏、氣促、喘息、腿痙攣或者間歇性跛行；（五）運(yùn)動中收縮壓較基礎(chǔ)值下降>10mmHg，運(yùn)動功率增加血壓不

升，并伴有缺血癥狀；或高血壓反應(yīng)（無明顯癥狀時，收縮

壓>250mmHg，我院為220mmHg

）和/或舒張壓>115mmHg；（六）在無Q波的導(dǎo)聯(lián)（不包括V1和aVR導(dǎo)聯(lián)）出現(xiàn)ST段抬高（≥1.0mm)，此外，ST段持續(xù)性壓低，或者心電軸明顯偏移；

（七）較嚴(yán)重的心律失常，室上性心動過速，高度室性心律失常如多源性、短陣室速等。相關(guān)參數(shù)分類①反映運(yùn)動耐量以及心功能的指標(biāo)：如最大攝氧量、公斤攝氧量、無氧閾、代謝當(dāng)

量、最大氧脈、最大心率儲備、呼吸商、氣體交換率以及攝氧量與運(yùn)動負(fù)荷之間的

關(guān)系等；②反映通氣功能的指標(biāo)：如呼吸儲備、最大運(yùn)動通氣量、最大潮氣量、最大呼吸頻

率以及潮氣量與深吸氣量的比值等；③反映氣體交換的指標(biāo)：如動脈氧分壓、肺泡與動脈氧分壓差、動脈二氧化碳分壓

、潮氣末二氧化碳分壓、動脈-潮氣末二氧化碳分壓差、氧當(dāng)量、二氧化碳當(dāng)量、死

腔和潮氣量的關(guān)系等。④反應(yīng)骨骼肌功能的指標(biāo)：最大功率，最大心率，最大運(yùn)動時間等。

數(shù)據(jù)分析和圖表展示的原則和要求

正常人預(yù)計(jì)值計(jì)算公式的選擇和%預(yù)計(jì)值：預(yù)計(jì)值（尚無中國人正常值）：心肺代謝各主要功能與個體的年齡、性別、身高、體重和

運(yùn)動方式等有著密切的相關(guān)關(guān)系，因此為我們進(jìn)行正常值

計(jì)算提供了根據(jù)。疾病診斷和功能整體評估（KW等心肺

運(yùn)動書2011）。近年熱點(diǎn)指標(biāo)OUEP（EJAP2012和Chest2012），

VE/VCO2最低值、VE/VCO2@AT值及VE對VCO2的斜率

（AJRCCM2002）的預(yù)計(jì)公式主要是病人發(fā)表的參考資

料。-1?氧攝取量VO2和最大氧攝取量VO2max

?

VO2是指單位時間內(nèi)機(jī)體攝取氧的毫升數(shù)。????指在運(yùn)動的最后階段，即竭盡全力階

段，循環(huán)和呼吸系統(tǒng)發(fā)揮最大作用時

每分鐘所能攝取的氧量。此時隨著功

率的增加，VO2不再增加而形成一個

平臺，相鄰兩次（1分鐘內(nèi)）VO2

差

值<

150ml/min

,稱為VO2max。

把波動范圍＜1ml/kg/min，持續(xù)時

間30s以上的氧攝取量代表VO2max。

臨床出現(xiàn)的無法忍受的癥狀限制了最

大運(yùn)動，所以當(dāng)測定到峰值運(yùn)動水平

的VO2時（VO2peak），就很難獲得

清晰的平臺期；其結(jié)果VO2peak經(jīng)常被作為VO2max

的估計(jì)值。?每分鐘最大攝氧量取決于循環(huán)系統(tǒng)的功

能，主要是心排出量，反映循環(huán)系統(tǒng)氧

轉(zhuǎn)運(yùn)的能力；每分鐘最大攝氧量也取決

于呼吸系統(tǒng)的功能，主要是每分鐘最大

通氣量，反映呼吸系統(tǒng)通氣能力。

因而呼吸和循環(huán)受限均是其影響因素。

VO2max

減少，說明運(yùn)動耐量下降。無氧代謝閾：AT?

無氧代謝閾

（

AT

：anaerobic

threshold）

，是指當(dāng)運(yùn)動負(fù)荷增加到一定量后，無氧供能超出了有氧供能，此時VO2稱為AT。運(yùn)動過程的生理變化無氧閾參考心電圖的改變?????每分鐘通氣量（VE）運(yùn)動狀態(tài)下，機(jī)體的能量需求增加，肺臟的VE也需增加

，以吸入更多的O2，排出更多的CO2。VE(5-8L—70-

120L):

VT(60%-70%,4-5倍安靜狀態(tài)),

RR(35-50)運(yùn)動時VE的增加除了同O2需求增大有關(guān)外，更重要的原

因是VCO2增加;增加VE的目的是維持體內(nèi)正常的動脈CO2分壓（PaCO2

）和機(jī)體酸堿平衡（PH值）。AT前，VE隨運(yùn)動負(fù)荷的增加呈線性增加；AT后，由于無氧代謝，VCO2相對VO2高，CO2對呼喚中

樞的刺激增加，VE曲線上出現(xiàn)拐點(diǎn)

運(yùn)動通氣和呼吸儲備最大運(yùn)動通氣：在最大運(yùn)動強(qiáng)度時的通氣量

VEmax:5-8/L(安靜)—100-150/L（最大運(yùn)動）

通常用ＭＶＶ來估算：50％－80％MVV

呼吸儲備：BR=MVV-Vemax

20%-50%MVV

正常的男性呼吸儲備至少大于11L/min或10-

40%VE呼吸儲備降低是受通氣受限的原發(fā)性肺部疾病的

特點(diǎn)（伴有MVV下降）呼吸儲備增高見于心血管因素或其他限制運(yùn)動進(jìn)

行的因素+-???二氧化碳排出量（VCO2）當(dāng)運(yùn)動過程中以有氧代謝供能為主的，所消耗的

O2和生成的CO2是相當(dāng)?shù)?；繼續(xù)增加運(yùn)動強(qiáng)度，無氧代謝參與功能逐漸增多

，產(chǎn)生乳酸，當(dāng)組織乳酸生成增加，H

增加，與

HCO3

結(jié)合生成更多的CO2，機(jī)體通過高通氣反

應(yīng)排出過多的CO2（即動脈低碳酸血癥）。

運(yùn)動時每分通氣量VE和VCO2緊密相關(guān)。攝氧量，二氧化碳排出量和功率的關(guān)系

重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)：VO2max,

VO2/kg,

VT,

VO2/HR,

VE/VCO2,

ΔVO2/ΔWR

,OUES呼吸交換率（VCO2

/VO2

：RER）?????VCO2

/VO2的比值叫做氣體交換率或呼吸交換率（RER）

，在穩(wěn)態(tài)下，RER等于呼吸商（respiratory

quotient：

RQ），數(shù)值的大小由代謝過程中的物質(zhì)燃燒所決定。

呼吸商通常在組織水平中表達(dá)，而在臨床運(yùn)動試驗(yàn)中難以

測量和判定，呼吸交換率可經(jīng)呼吸的氣體交換測定。

CPET中的RER可解釋患者運(yùn)動時的水平;RER超過1.1后結(jié)束試驗(yàn)的患者，通常認(rèn)為是亞極量的運(yùn)

動試驗(yàn)；如果患者在1.1之前停止試驗(yàn)，表明限制試驗(yàn)的因素不是

心臟原因。二氧化碳通氣當(dāng)量（VE/VCO2）

氧通氣當(dāng)量（VE/VO2）二氧化碳通氣當(dāng)量（VE/VCO2）VE/VCO2是死腔通氣的指標(biāo)之一。顯示排出1升CO2所需的通氣量，

反映通氣效率。正常值在AT點(diǎn)時，VE/VCO2約為29±4.3。若升高，表明過度通氣、死腔增加。氧通氣當(dāng)量（VE/VO2）指攝入或消耗1升氧量所用的通氣量。VE/VO2反映氧提取效率，

運(yùn)動時其最低點(diǎn)反映無氧閾的位置，是確定無氧閾最敏感的指標(biāo)，也

反映化學(xué)感受器的敏感度。當(dāng)化學(xué)感受器不敏感時，VE/VO2到運(yùn)動

終末時才下降。

VE/VO2:

26±4.4VE/VCO2斜率（VE/VCO2

slope）?

VE/VCO2回歸線的斜率通常被描述為運(yùn)動時的通氣反應(yīng)

（VE/VCO2

slope），正常值是20～30；?

心衰患者該斜率通常明顯增加，可達(dá)到80，且隨心衰程度

加重斜率越陡峭，伴有運(yùn)動VCO2

降低和死腔潮氣量比率

的增加。?

經(jīng)有氧運(yùn)動訓(xùn)練和治療可以得到改善；?VE/VCO2斜率可提示預(yù)后

。

生理無效腔與潮氣量比率

VD/VT:是評價通氣血流不均的指標(biāo)。VD：取決于解剖和生理2個因素，也取決于呼吸模

式VD/VT:平靜狀態(tài)下0.28-0.35，接近AT時0.2-0.25

，最大運(yùn)動時小于0.21VD/VT:增高表示有效通氣減少常見于肺血管病變，阻塞性或限制性肺疾病，以及心衰肺泡-動脈氧分壓差[P(A-a)O2]PaO2正常值：80mmHg以上，運(yùn)動不會降低，最大運(yùn)動時稍有升高。

P(A-a)O2正常值：

反應(yīng)肺內(nèi)氧交換的效率。低于35mmHgP(A-a)O2異常增加：VA/Q不均，彌散障礙，右向左分流

氣道病變患者

肺動脈高壓患者

肺纖維化或者肺血管病變

肺泡蛋白沉積動脈-潮氣末二氧化碳分壓差

P(a-et)CO2

動脈血與潮氣末二氧化碳分壓差

P(a-et)CO2P

(a-et)

CO

2

反

映

V

/Q

不

均

、

肺

泡

死

腔

變

化

。

PetCO

2

是

肺

泡

內(nèi)

最

高

的

PCO2，

而動脈

PCO2代表的是平均肺泡PCO2，運(yùn)動時因CO2產(chǎn)量增

加

，

運(yùn)

送

到

肺

的

CO

2

增

加

，

由

于

呼

氣

時

新

鮮

空

氣

不

稀

釋

肺

泡

內(nèi)

氣

體

，

此時的肺泡PetCO2接近靜脈PCO2，PetCO2明顯高于PaCO2

。

運(yùn)動時PetCO2高于PaCO2,P(a-et)CO

2為負(fù)值-4mmHg左右。

休息時稍呈正值，PaCO2高于PetCO2

2mmHg左右。P(a-et)CO2為正值是過度通氣的重要依據(jù)攝氧量，二氧化碳排出量和功率的關(guān)系

重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)：VO2max,

VO2/kg,

VT,

VO2/HR,

VE/VCO2,

ΔVO2/ΔWR

,OUES心率，氧脈搏與功率的關(guān)系.

正常人oCAD

病人完整的報(bào)告

首先對靜態(tài)肺功能、靜態(tài)+運(yùn)動心電圖和血壓變化分別進(jìn)

行描述分析。

其次要對心肺運(yùn)動是否達(dá)到最大極限運(yùn)動狀態(tài)和病人努力

程度進(jìn)行描述，病人不能繼續(xù)運(yùn)動（停運(yùn)動）的主、次要

原因是什么和如果醫(yī)生因安全因素停運(yùn)動要注明。

再次如果能夠判明病人運(yùn)動受限主要是何（心肺代謝等）

系統(tǒng)可以提出建議，最后給予最大氧耗量和AT的測定值

、公斤體重值和%預(yù)計(jì)值來作為客觀定量的整體功能評估

。病例分析分析：