心肺运动试验(cardio pulmonary exercise testing,CPET)是一种同步评估心血管系统和呼吸系统对运动应激反应情况的临床检测,能够为心血管和肺部疾病患者提供有价值的诊断和预后信息｡CPET的发展史可以追溯到20世纪初,其在成人中的应用十分广泛,被认为是内外科疾病和康复治疗时对心肺功能评估的“金标准”｡CPET在儿科疾病领域同样具有重要的临床价值,其临床应用范围与成人相似,然而,与成人相比,儿童配合度较低,检测存在一些特殊性和挑战,故目前在临床上尚未得到广泛开展,并且缺乏儿童CPET的技术标准或临床应用指南或共识｡为此,中华医学会变态反应学分会儿童过敏和哮喘学组､中华医学会儿科学分会呼吸学组肺功能协作组和中国人体健康科技促进会儿童变态反应专业委员会组织儿童呼吸领域专家,综合国内外相关指南和研究结果,就儿童CPET的工作原理和定义､在呼吸系统的适应证､禁忌证和可能产生不良反应的高风险人群､操作技术规范和结果解读以及在呼吸系统疾病中的临床应用制定本共识,为CPET在儿科的规范使用和推广提供指导｡
1. CPET的工作原理和定义
机体的外呼吸与内呼吸相互耦联,在运动状态下更易发现耦联系统的功能障碍｡机体运动时肌肉所需能量增加,导致内呼吸(细胞呼吸)增加,表现为细胞的耗氧量及二氧化碳(carbon dioxide,CO₂)产量增加,为满足内呼吸需求,机体循环过程增强,心排血量增加,同时外呼吸增强,肺通气量增加,以提供机体足够的氧气(oxygen,O₂),并排出生成的CO₂｡因此,外呼吸的摄氧量(oxygen uptake,VO₂)和二氧化碳排出量(carbon dioxide production,VCO₂)结合循环系统参数能反映内外呼吸耦联｡
CPET是基于外呼吸与内呼吸耦联机制,通过测定机体在休息､运动及运动恢复期的VO2､VCO2､心率(heart rate,HR)､血压､心电图等参数变化,并结合机体运动过程中出现的症状,以综合反映呼吸､循环､代谢及肌肉骨骼系统的功能储备和受损程度的一种检查方法｡
2. 儿童CPET的呼吸系统适应证､禁忌证及可能产生不良反应的高风险人群
儿童进行CPET需考虑受试者的认知程度､身高及安全性等因素,因此本共识建议受试儿童年龄≥6岁且配合良好,如运动装置为功率踏车建议身高≥120cm｡
2.1 儿童CPET的呼吸系统适应证常见的适应证
包括:(1)协助早期识别呼吸系统疾病,如间质性肺疾病(interstitial lung diseases,ILDs)､肺血管疾病等,并进行预后分层;(2)鉴别呼吸系统疾病患儿运动不耐受原因;(3)指导呼吸系统疾病患儿运动处方制订;(4)评估呼吸系统疾病患者手术风险并监测术后变化;(5)评估呼吸系统疾病康复治疗或药物治疗效果｡
2.2 儿童CPET的禁忌证及可能产生不良反应的高风险人群
儿童CPET的禁忌证包括:急性心肌炎､急性心包炎､需要手术干预的严重流出道梗阻性疾病｡此外,为确保CPET的安全性,在检查前需详细询问病史,识别可能产生不良反应的高风险人群,其高风险人群包括:(1)基础肺功能存在中度以上阻塞性肺通气功能障碍的患儿;(2)严重的肺动脉高压(pulmonary arterial hypertension,PAH)患儿;(3)长QT综合征患儿;(4)扩张型/限制型心肌病伴充血性心力衰竭或心律失常的患儿;(5)血流动力学不稳定的心律失常患儿;(6)有症状或伴心律失常或伴轻度以上左心室流出道梗阻的肥厚型心肌病患儿;(7)存在非心源性运动相关胸痛的马凡综合征患儿;(8)常规运动试验疑似心肌缺血的马凡综合征患儿;(9)运动相关的不明原因晕厥｡
3. CPET测试前准备
3.1 测试环境的准备
CPET应安装于单独､面积不小于20m²､温湿度恒定(温度一般控制在20~22℃,相对湿度50%左右)､采光和通风良好的房间内,能够宽敞地安置运动设备及急救设备,同时应保证通畅的急救通道｡建议于房间内运动设施对面墙面悬挂“自我感觉劳累程度分级表”(Borg量表或OMNI量表),以便于受试者自我评估用力程度｡
3.2 检查仪器的准备
3.2.1环境的校准
每天开机后首先要确定环境气压､温度和相对湿度,如果当天有多个受试者需要测试,最好在每次测试之前均进行校准,以避免空气中O₂的浓度对检测结果的影响｡目前许多设备可实现自动量化调整并计算出空气中O₂的浓度,如果不能自动校正,应手动输入实时数据进行人工校正｡
3.2.2流量计和气体分析仪的校准
流量计和气体分析仪传感器容易漂移,建议每次测试前均进行校准｡流量计的校准应包括至少在高､中､低3个流量范围进行的线性校准和使用标准体积进行的容积校准｡气体分析仪的校准包括O₂和CO₂传感器的校准,应使用两种定标气体进行校准,一种定标气体的O₂和CO₂浓度在环境浓度范围内,另一种定标气体的O₂和CO₂浓度在呼出气浓度范围内｡
3.2.3系统维护和质量控制
定期对CPET检查系统进行验证是很有必要的｡常用的验证方法为生物学验证,建议每4~6个月对至少2名工作人员进行CPET测试,参与测试的工作人员应进行稳定的次最大功率运动;也可以使用呼吸气体交换模拟器进行验证,通过注入指定通风量､成分精确的气体混合物来模拟不同运动状态,但模拟器并不能完美地模拟人类的运动状态,包括呼吸模式的变化､温度湿度的变化等｡在稳定的功率下,VO₂､VCO₂､分钟通气量(minute ventilation,VE)和呼吸交换率(respiratory exchange ratio,RER)的变异度可接受范围见表1｡
3.3 受试者的准备
受试者应在预约时明确试验目的,了解试验过程,做好全力配合的心理和身体准备｡测试当天病情处于稳定期､避免剧烈运动,穿着轻便舒适､适合运动的衣物和鞋子,避免使用身体乳涂抹上半身,避免佩戴假指甲和涂抹指甲油｡测试应于餐后2~3h开始为宜｡测试前2h内避免饮用咖啡､茶､酒精等刺激性饮料｡测试前与医务人员确认病史,包括主诉､手术情况､用药情况等,测量身高和体重,并签署同意书｡
3.4 测试者的准备
测试者应经过专业培训并通过考,具有熟练的CPET操作技能,能及时识别和正确处理测试过程中发生的紧急情况｡
测试者应保证运动环境安静整洁,能清楚听到受试者的声音并观察到其动作;提前向受试者讲解运动过程､运动中的注意事项和“自我感觉劳累程度分级表”;与受试者沟通好运动中的手势语言;检查运动设备,包括功率踏车或跑步机､心电装置､血压装置､脉氧仪等;若选择功率踏车作为运动设备,需提前调整座位高度,保证受试者在脚踩踏板运动过程中,腿伸展时膝盖有10~15°的弯曲角度;提前了解受试者病史,做好应急预案,检查急救设备及急救药品;根据受试者病情及试验目的制定好运动方案｡
3.4.1运动方案的选择
选择合适的运动方案对于评估运动能力非常重要｡
(1)应选择合适的运动装置,一般选择跑步机或功率踏车,两者各有优缺点｡对于儿童,通常选择安全性更高的功率踏车,但受试者也更容易因为股四头肌疲劳而提前终止运动｡研究显示,功率踏车相对于跑步机往往产生更低的峰值摄氧量(peak O₂consumption,VO₂peak),未经训练的受试者平均降低幅度可达10%~20%,但两种方式测得的有氧运动能力之间存在一致的关系｡对于一些特殊的患儿,如步态或平衡不稳定､严重肥胖､骨关节活动受限或计划同时进行心脏成像的受试者,功率踏车为首选｡
(2)运动负荷和功率改变方式的选择｡运动负荷的选择包括需获得最大摄氧量(maximum oxygen uptake,VO₂max)的极量方案和以症状限制为主的次极量方案;功率改变方式的选择包括:功率负荷维持不变的恒定功率方案和功率负荷持续递增方案｡就具体功率递增方法而言,平板运动试验通常选用Bruce或Bruce改良方案;踏车运动试验一般选用增量斜坡方案(Ramp方案)｡目前临床上儿童通常使用的方案是用踏车进行症状限制性功率递增运动试验,因此本共识重点介绍Ramp方案:功率递增的幅度需要根据完成功率递增过程的时间来确定,一般建议负荷运动的时间持续6~10min为宜,若运动时间低于6min,在测试持续时间内,VO₂与工作速率之间通常存在非线性关系;若运动时间过长,受试者可能因为肌肉疲劳或骨关节相关疾病终止运动,而并未达到心肺终点｡每分钟递增功率(W)=(预计VO₂peak-预计无负荷VO₂)/[负荷运动时间(min)×10]｡
我国目前无公开发表的儿童CPET预计值公式,国外诸多预计值研究结果都存在着样本量过少､人种单一､年龄分布不均､标准化策略不同等问题,本共识根据年龄段相近､大样本量､邻近区域等原则推荐使用以下预计值公式:预计无负荷VO2(mL/min)=150+[6×体重(kg)]｡预计VO₂peak如下:12岁以下:男童:VO₂peak(mL/min)=52.8×体重(kg)-303.4;女童:VO₂peak(mL/min)=28.5×体重(kg)+288.2｡12~17岁:男童:VO₂peak(mL/min)=-0.297×身高2(cm)+105.9×身高(cm)+36.6×体重(kg)-8660;女童:VO₂peak(mL/min)=-0.244×身高2(cm)+86.8×身高(cm)+14.7×体重(kg)-6424｡超重儿童预计VO₂peak(mL/min)=预计平均值+6×(实际体重-预测体重)｡
需要注意的是,方案的选择应该是根据个人情况量身定制,需综合考虑受试者的病史､日常活动能力和基础心肺功能等因素｡对于存在呼吸系统疾病的患儿,方案确定时预计VO₂peak的界定应结合静态肺功能中第1秒用力呼气容积(forced expiratory volume in the first second,FEV1)结果,若受试者罹患可能影响肺弥散功能的相关疾病,如ILDs､肺血管病､结缔组织病等,需同时结合肺一氧化碳弥散量(diffusing capacity of the lung for carbon monoxide,DLCO)结果｡若FEV1或DLCO在预计值50%~79%,按预计VO₂peak值60%~70%选择方案;若在预计值30%~49%,按预计VO₂peak30%~50%选择方案｡若受试者静息状态有心动过速､呼吸困难或慢性心力衰竭的症状,也需适度减少预计VO2peak的数值｡
3.4.2急救准备
试验全过程应有具备执业医师资质的医师在场,检查室应配备相关的监护设备､急救药品､急救设备和装置｡尽管不良反应发生率很低,但进行CPET时确实会存在诱发不良事件的风险,因此,技术人员除了需要熟悉CPET的适应证､禁忌证和高风险人群､能及时识别不良反应发生的征兆以外,还需要具备基本的急救技能｡
4. 儿童CPET操作流程
CPET操作过程可分为3个阶段:准备阶段､运动阶段和运动后评估阶段,具体见流程图1~3｡
运动过程中出现以下任一情况时,需立刻终止负荷运动,进入恢复期:(1)出现严重通气受限,如呼吸困难､低氧血症,氧饱和度下降至80%及以下等;(2)出现异常心电图,如ST段抬高≥0.1mV,ST段下移(水平型或下斜型压低≥0.2mV)等;(3)出现末梢低灌注症状,如面色发绀､苍白等;(4)出现严重的心律失常,如Ⅱ~Ⅲ度房室传导阻滞､室性心动过速,频发室性期前收缩等;(5)出现异常血压,如运动中随功率递增,收缩压不升反降≥10mmHg(1mmHg=0.133kPa)､运动中收缩压持续低于基础血压､出现高血压反应(收缩压>250mmHg和/或舒张压>125mmHg)等;(6)出现中枢神经症状,如头晕､眩晕等;(7)受试者过度疲劳导致下肢无力或疼痛､痉挛,无法维持踏车转速;(8)受试者主动要求终止运动｡
5. CPET主要参数及临床意义
5.1 VO₂max
指在功率递增运动试验中,当VO₂不再随功率增加而增加时(摄氧量功率关系图中出现平台样改变),可获得的最高VO₂｡VO₂max是CPET中的核心指标,可反映肺､心脏､骨骼肌系统的综合功能,评估有氧运动能力｡VO₂max代表人体供氧能力的极限水平,仅28%的儿童可获得VO₂max｡如果达到最大运动状态,没有平台出现,此时的最高VO₂被称为VO₂peak,临床上通常以VO₂peak代替VO₂max｡VO₂peak与年龄､性别､身高､体重､活动水平､肥胖､营养不良､局部肌肉乏力等因素相关,女性VO₂peak低于男性VO₂peak,活动水平较高者VO₂peak较高｡VO₂peak还与运动类型有关,参与运动的肌群越多,其数值越大,平板运动的VO₂peak通常比功率自行车高10%~20%｡
5.2 无氧阈值(anaerobic threshold,AT)
亦称通气阈值(ventilatory threshold,VT),指人体在运动过程中的一个VO₂,高于该值需要无氧代谢的产物为有氧代谢补充能量｡AT受遗传倾向及长期有氧训练影响｡正常儿童AT与VO₂peak比值>44%,大部分为VO₂peak的50%~65%｡
5.3 RER
又称呼吸商(respiratory quotient,RQ),为VCO2与VO2的比值(即VCO2/VO2)｡随着运动强度增高,无氧代谢参与能量提供,VCO₂增速大于VO₂,两者比值增加,RER升高｡目前RER被认为是反映运动费力程度的最佳无创指标｡RER≥1.05则认为受试者运动费力程度较高,但有部分受试者由于测试前的恐惧和/或呼吸异常导致通气增加,其静息时RER超过1.0｡
5.4 呼吸储备(breathing reserve,BR)
BR=[分钟最大通气量(maximal voluntary ventilation,MVV)-最大运动时的VE]/MVV｡BR在健康非运动员人群中一般>0.2｡BR下降常见于肺通气功能障碍或者见于心血管储备能力较强的健康受试者｡
5.5 二氧化碳通气当量或分钟通气量/二氧化碳排出量(ventilatoryequivalent for CO₂,EqCO₂ or VE/VCO₂)
VE/VCO2表示肺换气效率,即每排出1LCO₂所需要的通气量｡CPET中常用VE/VCO₂线性回归的斜率(slope),即VE/VCO₂slope来表示运动时的呼吸系统通气灌注的匹配,VE/VCO₂slope<30为正常｡
5.6 潮气末二氧化碳分压(partial pressure of end-tidal carbon dioxide,PetCO₂)
自主呼气末,呼吸气体的二氧化碳分压,代表呼吸系统通气灌注的匹配和心脏功能｡静息时PetCO₂为36~42mmHg,达AT时增加3~8mmHg,达AT后随着通气反应增加而下降｡静息时PetCO₂下降或达AT时PetCO₂增加不明显,通常反映了肺CO₂交换效能下降｡
5.7 生理无效腔/潮气量比值(dead space volume/tidal volume,VD/VT)
指潮气量中生理无效腔所占的比例｡健康人静息状态下VD/VT≈0.34,在峰值运动时可下降至0.10或更低｡VD/VT升高,则导致肺换气效率下降,即肺气体交换以排出CO2的能力下降｡静息时,由于浅快呼吸或紧张,VD/VT可能增高,运动后不久,受到人体的生理调控影响,呼吸相对缓慢､有效,使得VD/VT下降并趋于稳定｡
5.8 氧做功效率(Δ耗氧量/Δ功率,oxygen uptake related to work rate,ΔVO₂ΔW)
随着功率增加,氧摄取量相应地增加｡对于6~12min的递增功率踏车运动,久坐成年人的ΔVO2/ΔW平均值为10mL/(min·W),运动员的ΔVO2/ΔW高于平均值,儿童的ΔVO2/ΔW亦高于成人平均值,可能是因为他们有更多的手臂､胸部､腹部和背部的肌肉组织参与运动｡大多数循环系统疾病患者的ΔVO₂/ΔW显著降低,其原因是肌肉摄取O₂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｡
5.9 氧脉搏(摄氧量/心率,O₂ consumption/heart rate,VO₂/HR)
即VO₂与HR的比值,其值取决于心脏每搏输出量､外周氧摄取量､肺血氧合血红蛋白量｡儿童随着身高或体重增长,VO₂/HR值增高｡
5.10 运动HR和HR储备(heart rate reserve,HRR)
HR随着运动强度增加而增加,VO₂每增加3.5mL/(kg·min),HR增加10次｡运动过程中达到的最大HR称为峰值HR,运动可达的HR随年龄增长而下降｡儿童峰值HR预计值公式如下:预计峰值HR(次/min)=220-年龄(岁);HRR=预计峰值HR-实测峰值HR｡CPET中受试者用力良好时峰值HR至少达到85%预计峰值HR｡
5.11 经皮动脉血氧饱和度(percutaneous arterial oxygen saturation,SpO₂)
SpO₂正常值≥95%｡在CPET中,SpO2下降≥5%提示运动诱导的低氧血症｡SpO₂低于80%或85%可作为运动终止的指标,但SpO₂精确性差,CPET中SpO₂出现异常需结合临床综合分析,必要时建议同时进行动脉血气分析进行评估｡
6. CPET报告内容及解读要点
CPET报告内容主要包括4个部分:(1)受试者及检查相关的基本信息:包括受检查者姓名､医疗记录编号､性别､年龄､身高､体质量､种族､检查的日期､预计值方程来源､进行CPET的原因及用药情况等｡(2)静态肺功能图形及数据｡(3)运动测试的各项数据:包括运动功率､VO₂､VO₂/kg､VCO₂､RER､HR､VO₂/HR､VE/VCO₂､VE､SPO₂等各参数的动态变化数据､各参数(主要为AT点与峰值时)与预计值的比值､九宫图､动态心电图等｡(4)结论部分:包括静态肺功能结果､运动形式(功率踏车或跑步机)､运动方案､运动中出现的症状､运动终止原因､运动是否尽力､有氧运动能力评价､基于运动心肺结果提出的相关鉴别诊断或诊断建议､运动处方建议等｡
CPET报告解读要点:(1)评估数据可靠性:报告解读时,首先根据各项质控标准判断数据是否可靠｡静态肺功能检查需符合质量控制标准,运动测试应按照标准的实施方案进行｡(2)数据分析:数据分析时先明确检查目的,然后根据各参数数值结合九宫图进行分析｡一般先计算AT,AT可通过V斜率法､氧通气当量法或PetO₂法进行计算;然后评估受试者的有氧运动能力,主要根据VO₂peak占预计值的百分比或VO₂peak的具体数值;再进一步评估VO₂与功率､HR的关系,运动中的通气反应及气体交换的效率｡如与临床符合,则根据检查数据给予相应的指导或建议;如不符合临床,则要仔细分析原因,必要时可重新进行CPET｡
7. CPET在儿童常见呼吸系统疾病中的应用
人体运动时,随着运动功率增加,人体组织的O₂需求量增加,VE随之增加,低中水平通气时主要是增加潮气量,而VE进一步增加则需要增加呼吸频率;同时心输出量增加,使得通气灌注匹配,进行有效的气体交换｡人体肺脏具有强大的功能储备,轻度或早期的功能障碍在静息状态下往往不易被发现,而在功率递增的运动状态下储备的功能逐步被动用,轻度或早期的功能障碍也会随之暴露｡
7.1 CPET在ILDs中的应用
7.1.1早期识别ILDs患者的通气功能异常
通气效率低下是早期ILDs的敏感标志｡ILDs患者肺顺应性下降,运动时VT不能相应增加,为满足通气量的需求,呼吸频率代偿性增快,可导致死腔容积增加,通气效率下降;此外,毛细血管床重塑或破坏致肺泡毛细血管扩散能力受损､通气血流不匹配以及部分ILDs患者伴有左心室功能紊乱,心输出量减少,这些因素共同导致ILDs患者通气效率进一步降低｡ILDs患者的CPET结果主要表现为VE/VCO₂slope､VD/VT､肺泡动脉氧分压[alveolar-arterial oxygen pressure difference,P(Aa)O2]增高,PetCO₂､SpO₂下降｡此外,研究显示50%~88%的ILDs患者存在运动受限(即VO₂peak<84%预计值),且一些静态肺功能尚正常的ILDs患者中也可出现VO₂peak下降｡
7.1.2预测ILDs患者继发PAH的风险大小
ILDs患者出现PAH后,通气效率进一步下降｡多项研究表明VE/VCO₂是预测ILDs和PAH共存的最佳变量｡一项回顾性单中心研究显示,ILDs患者的峰值VE/VCO₂､PetCO₂和静息DLCO与继发PAH显著相关｡根据2016年欧洲心血管预防和康复学会(European Associationfor Cardiovascular Prevention&Rehabilitation,EACPR)与美国心脏协会(American Heart Association,AHA)科学声明,VE/VCO₂slope和PetCO₂处于高风险区域提示继发PAH概率增大(表2)｡
7.1.3评估ILDs患者的预后
一项美国单中心研究首次报道基线VO₂peak<8.3mL/(kg·min)与3倍增高的死亡率独立相关｡德国一项多中心队列研究同样发现VO2peak是独立预测非移植ILDs患者生存率的变量｡另有研究发现VE/VCO₂slope是ILDs患者5年死亡率的唯一显著的独立预后因素,而VE/VCO₂ slope≥35是5年全因死亡率的预后因素｡本共识根据2016年EACPR与AHA科学声明给出了ILDs患者的预后分层｡所有参数处于低风险区域提示预后良好;各参数从中风险区域进展至高风险区域提示ILDs严重程度增加,预后进行性恶化,需考虑更积极的治疗｡
7.2 CPET在气道阻塞性疾病中的应用
7.2.1评估气道阻塞性疾病的预后
研究表明VO2peak是阻塞性肺疾病患者发生不良事件的预测指标,VO₂peak<10mL/(min·kg)提示预后极差｡阻塞性肺疾病的典型特征是通气灌注不匹配,导致运动中VE/VCO₂slope增高,PetCO₂､BR及SpO₂下降｡健康人群在运动过程中,呼吸道扩张,生理死腔量增加,但因为潮气量增加更明显,VD/VT反而下降｡而阻塞性肺疾病患者运动时,通气受限,VD/VT升高,导致通气血流不匹配,有效气体交换减少｡部分阻塞性肺疾病患者还存在肺部有效血管床减少,亦可减少有效的气体交换｡运动中的潮气流量容积环(exercise tidal flow-volume loop,extFVL)也是CPET中反映阻塞性肺疾病的重要参数｡extFVL可显示患者运动中的呼吸过程,提供呼吸流量､VT､呼气末肺容积(end expiratory lung volume,EELV)等指标的动态变化｡健康人在递增功率运动中,呼吸逐步加深加快,但呼吸流量不超过最大流量;而阻塞性肺疾病患者因为吸气能力下降,出现呼气流量受限(指运动中达到最大呼气流量)及动态肺过度充气(运动时EELV相对于静息时增加)｡本共识根据2016年EACPR与AHA科学声明给出了气道阻塞性疾病患者的预后分层(表2)｡所有参数处于低风险区域提示预后良好;各参数从中风险区域进展到高风险区域提示预后进行性恶化,需考虑更积极的治疗;VE/VCO₂slope和PetCO₂处于高风险区域提示继发PAH概率较大;VE/VCO₂slope､VO₂peak及PetCO₂均处于高风险区域提示未来1~4年发生不良事件风险极高｡
7.2.2 诊断儿童运动诱发性支气管痉挛(exercise induced bronchoconstriction,EIB)
儿童支气管哮喘患者中约40%~90%会发生EIB｡通过CPET进行运动激发试验,可诊断EIB｡标准的功率递增CPET方案对EIB的敏感度较低,检测EIB时,需要在2~3min内快速达到目标通气量或目标HR,同时监测运动中的SPO2､血压及心电图以保证试验的安全性｡
7.3 CPET在PAH中的应用
7.3.1协助可疑PAH患者的早期诊断
PAH早期症状不明显,当平均肺动脉压超过正常水平50%时,才会引起症状｡可疑PAH患者通常先进行超声心动图检查,但其准确率只有40%~70%｡超声心动图联合CPET检查可显著提高PAH诊断的敏感度和特异度｡PAH患者通气效率显著降低,CPET中可表现为VE/VCO₂slope显著增高､静息PetCO₂下降､在运动试验期间PetCO₂的升高不明显及SpO₂较基线水平下降;PAH患者VO₂占预计值的百分比(percentage of predicted oxygen uptake,VO₂%pred)亦会下降,在原发性PAH患者中,肺动脉压力越高,VO₂%pred越低｡本共识根据2012年EACPR与AHA科学声明给出了PAH患者诊断分层(表3),若VE/VCO₂slope≥45,VO₂peak<10mL/(min·kg),运动中PetCO₂顶点值<20mmHg,预示肺动脉压力明显增加,在1~4年内发生不良事件的风险极高｡
7.3.2判断PAH患者的预后
本共识根据2012年EACPR与AHA科学声明及2015年ESC/ERSPAH诊断与治疗指南给出了PAH患者预后分层表(表3),所有参数处于低风险区域提示预后良好;各参数从中风险区域进展至高风险区域提示肺血管病变危重程度增加,预后进一步恶化,需考虑更积极的治疗｡根据VE/VCO₂slope､VO2peak或VO₂peak%pred可预估患者1年内死亡率,处于低中风险区死亡率<5%,中高风险区死亡率5%~10%,高风险区死亡率>10%｡
7.3.3判断原发性PAH患者是否存在运动诱发的右向左分流
PetO₂突然持续增高同时伴有PetCO₂下降,RER突然持续增加,动脉血氧饱和度(arterial oxygen saturation,SaO2)突然下降,均提示PAH患者存在运动诱发的右向左分流,其特异性､敏感性､阳性和阴性预测价值均可达90%~96%｡
7.4 鉴别呼吸系统疾病患者运动不耐受原因
CPET可评估呼吸系统疾病患者的运动能力,鉴别运动不耐受原因｡呼吸系统疾病患者除了呼吸道症状外,常表现为运动能力下降､运动后呼吸困难和活动受限,这可能是机械､生理和心理机制之间复杂相互作用的结果,单一增加药物剂量有时并不能达到良好的效果｡CPET可用于鉴别不同原因导致的运动能力受限,如肺部疾病､心血管疾病､肌肉骨骼疾病､肥胖､贫血､努力不足､心理焦虑等,为临床提供客观的依据,减少不必要的药物使用｡肺部疾病和心血管疾病是引起运动不耐受的最常见原因,两者的CPET特征见表4｡
7.5 指导呼吸系统疾病患者运动处方制订
运动训练是肺康复的核心内容｡运动训练可以改善骨骼肌功能,提高骨骼肌的氧化能力和效率,降低次极量运动时的通气需求,减少动态肺过度充气,从而减少劳力性呼吸困难｡慢性呼吸系统疾病可导致右心室后负荷增加,心功能下降,而运动训练另一益处是改善心血管功能,从而增加运动能力｡此外,运动训练还能增加运动积极性,减轻患者焦虑､抑郁等情绪障碍,减轻症状负担｡
运动处方的制订遵循FITT-VP原则,即运动频率(Frequency,F)､运动强度(Intensity,I)､运动方式(Type,T)､运动时间(Time,T)､总运动量(Volume,V)和运动处方实施进程(Progression,P)｡其中运动强度是实现有氧健身的最关键因素,也是降低运动风险的最主要因素｡不同运动强度与CPET指标及运动阈值的关系见表5｡
肺康复治疗中最常用的是有氧运动训练｡有氧运动强度可通过CPET结果个体化制订｡通过CPET可测得个体的VO₂max､峰值HR及静息HR,然后根据表5计算出不同运动强度对应的VO₂或HR范围,在运动过程中可实时监测相关数据以控制运动强度｡VO₂监测困难时,可按照CPET中VO₂对应的HR作为监测数据｡肺康复有氧运动训练的初始运动强度建议为中等强度,即VO₂max的40%~69%,分层为中至高风险的患者建议运动强度为VO₂max的40%~50%,危险分层为低风险的患者建议运动强度为VO₂max的60%~69%｡如CPET中未获得VO₂max,可使用VO₂peak代替,但需评估患者是否达到最大运动状态,如患者因为配合欠佳或其他原因未达到最大运动状态,计算得出的运动强度会偏低,故在制订运动处方时需适当调整｡每次20~60min的较高强度持续有氧运动可以最大限度地提高生理益处(即运动耐量､肌肉功能和生物能学)｡然而,有些患者很难达到目标的强度或训练时间｡在这种情况下,较低强度有氧训练或间歇训练是替代选择｡间歇训练是指高强度的短时间运动后再给予一定的休息时间,运动和休息时间可以个体化设定｡
与持续有氧训练相比,这种方法对心肺功能､肌肉力量和代谢能力提出了更大的挑战,也产生了更有效的训练效果｡运动训练开始前进行CPET不仅可以协助制订运动强度,还可以评估运动的安全性,确定运动受限的原因,判断是否存在共病｡如果在CPET过程中出现气促､头晕等明显不适,或心电图有显著的心肌缺血改变,或复杂室性心律失常,或异常的血流动力学反应,或功能储备≤5代谢当量,均应视为运动高危人群,建议在医师指导和医学监测下或在必要干预治疗后进行运动康复｡
7.6 评估呼吸系统疾病患者手术风险
2009年欧洲呼吸学会和欧洲胸外科协会临床指南建议肺切除术患者的FEV1占预计值<80%或DLCO<80%,则需要进行运动试验评估手术耐受力｡目前认为vo₂max>20mL/(min·kg)或VO₂max占预计值>75%,可行全肺切除术;VO₂max<10mL/(min·kg)或VO₂max占预计值<35%为手术禁忌;VO₂max为10~20mL/(min·kg)或VO₂max占预计值35%~75%,手术风险较大,需进一步行分侧肺功能检查｡
目前,CPET在儿科领域的应用尚未普及,且针对儿童呼吸系统疾病的相关研究相对较少｡鉴于此,本共识在撰写过程中面临参考材料的局限性,较多参考标准来源于成人研究｡期望通过本共识的发布,能够推动CPET在儿童群体中的应用和深入研究,进而为儿科呼吸系统疾病的诊断和治疗提供更为坚实的科学基础｡
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