心肺运动负荷试验在心脏康复中主要用来评估心肺储备功能,为患者进行心血管病的危险封层,并制订量化的运动处方,而不作为心血管疾病的诊断工具。
运动负荷试验的仪器有许多种,可根据患者的具体情况选择运动平板、踏车及上肢测力计。进行心肺储备功能的评估多选用功率车的Ramp10方案,见图2,其运动负荷以10瓦/分钟即1瓦/6秒连续增加,直至达到患者的峰值运动或者出现运动试验的终止标准而结束[4]。
1. 心肺运动试验的检测参数和意义
1.1氧摄取量VO2和最大氧摄取量VO2max
VO2是指单位时间内机体摄取氧的毫升数。最大氧摄取量VO2max是指人体在极量运动时的最大摄氧能力。有氧运动耐力通常由心肺运动负荷试验的VO2max得出。根据Fick公式:VO2=CO×AVDO2。由此看出,达到VO2max时,心输出量也达到最大值,最大心搏出量是最大供氧量的保证。所以,VO2max反映了心脏的储备功能[5]。
1.2无氧阈值(anaerobic threshold:AT)
无氧阈值AT,也称之为乳酸阈值、气体交换阈值或通气阈值,是指运动时的一个VO2,当运动负荷增加时,VO2增加,而VE与VCO2成比例升高,其VE/VCO2比值保持不变,当功率进一步增加,组织对O2的需求超过了循环所能提供的O2,因而组织必须通过无氧代谢以提供更多的能量,其表现是虽然VO2仍随运动量和运动时间而线性上升,但VE、VCO2、血液乳酸水平却脱离原来的线性上升而骤然增加,即VE比VCO2增加的更快,机体需通过增加通气来代偿运动所诱发的乳酸酸中毒。因此AT是反映心肺功能、运动耐力和机体利用氧能力的一个良好指标[4]。
根据患者的运动VO2结果可进行Weber运动心功能分级[6],是定量评价心血管病患者心肺储备功能的最客观的指标,见表1。
1.3二氧化碳排也量(CO2 output:VCO2)
决定CO2排出量的因素包括CO、血液的CO2携带能力、CO2在组织之间的交换等。CO2在组织和血液中易溶解的特性,从呼吸中测得的VCO2比VO2与通气量更为相关。
1.4呼吸交换率(respiratory exchange ratio, VCO2 /VO2 :RER)
VCO2 /VO2的比值叫做气体交换率或呼吸交换率(RER),呼吸交换率可经呼吸的气体交换测定。CPET中的RER可解释患者运动时的水平:RER超过1.1后结束试验的患者,通常认为是亚极量的运动试验;如果患者在1.1之前停止试验,表明限制试验的因素不是心脏原因。RER也可为心力衰竭患者提供重要的预后信息:在达到极量心肺运动试验时(峰值运动时R>1.1),VO2peak<10mlmin-1,反映了该患者运动耐力的明显降低,而且伴有较高的死亡率[7]。
1.5 VE/VCO2斜率(VE/VCO2 slope)
VE和VCO2的关系可用VE/VCO2 斜率表示,表明了换气效率,是心衰患者最有力的预测指标之一。
Arena等研究将心衰患者通气分级VC(ventilatory class )基于VE/VCO2 slope分为4级[8],VC I-IV级分别为I:VE/VCO2 slope≦29; VC II: 30.0~35.9;VC III::36.0~44.9;VC IV:≥45.0;而且各级免于心血管事件的生存率分别为97.2%,85.2%,72.3%,44.2%,并证实VE/VCO2 slope的分级提高了心肺运动试验的预测价值,优于VO2peak。
1.6运动心电图:
1.6.1 心率(heart rate: HR)
心率储备(heart rate reserve)是指最大运动后心率的可增加程度,心率储备=最大预测心率﹣最大运动时测得的心率,最大预测心率=220﹣年龄(岁)或者=210﹣0.65×年龄(岁)。HHR对不同疾病的诊断有帮助,正常情况下,HRR≤15次/分,在临床症状较轻的心肌缺血、心血管疾病及肺循环障碍患者,HRR仍可表现为正常,而在有外周动脉疾病和心脏传导功能不全的患者,HHR常增大。
1.6.2心律失常:
运动中和运动恢复期心律失常的监测有助于心血管疾病的危险分层[9]。
1.6.3心肌缺血:
运动时心电图动态改变,包括ST段的水平和下斜型的压低(≥0.1mv持续80ms)以及ST段的抬高均提示运动诱发心肌缺血的出现,有助于疾病的危险分层[9]。
1.6.4血压反应
运动血压反映的异常包括过度升高,升高幅度减少或血压下降。运动时血压过度升高经常见于休息时高血压患者,但如果休息时血压正常,而运动时血压过度升高则预示血压控制的异常。运动诱发舒张压升高,是将发生高血压的一个早期表现。如果休息时血压正常,运动时血压≥29.9/12kPa (220/95mmHg)则被称为运动性高血压。这些人群中有1/3将在五年内发展成为原发性高血压。
运动诱发的血压降低强烈提示交感控制血压的异常或心脏原因。目前,运动性低血压的诊断标准尚未统一,一般把运动时的收缩压低于运动前血压水平的称作运动性低血压。如果随着运动强度的增加血压下降,运动试验要立即终止,该反应预示着严重的异常可以是心力衰竭、缺血、或血流限制即主动脉瓣狭窄、肺动脉疾病或中央静脉阻塞[9]。这是运动试验出现危险的强烈信号,如果没有及时发现和终止试验,会带来一系列的心脑血管事件甚至猝死。