围手术期并发症是影响手术患者术后生活质量和经花费的一个重要因素。围手术期并发症不仅与患者术前功能状态有关,而且与术后管理、治疗等因素相关。目前用于评估围手术期风险的方法有多种,包括美国麻醉医师协会(Armerica socleety of anesthesiologists,ASA)麻醉前功能分级心功能分级、静态呼吸功能评估、围手术期患者心肺危险因素评估等,但这些均基于静息状态,并不能准确评估手术应激状态下患者的功能储备,因此对于预测围手术期风险的价值有限,已无法满足当今医疗环境的需要。心肺运动试验( cardiopulmonary exercise testing,CPET为一般静态下的检查(如超声心动图、心电图等)不同,它是通过记录和分析运动中每次呼吸呼出气体数据来测量肺气体变换,以此评估心肺功能的动力学和综合性测试,被认为是功能能力评估的“金标准”。运动过程和围手术期机体都需要动用心肺功能储备来满足代谢增加的需求,从这个角度讲,两者具有相似之处。手术增加了患者对心肺功能的要求,其中对氧气的需求量增加了近40%。运动能力越强,说明心肺代谢等整体功能越强,机体耐受手术打击的能力越强。因此,CPET在围手术期风险评估中的价值逐渐被人们所关注。另外,CPET还能指导患者的术后管理及治疗方案的选择,尤其是对于存在慢性心肺疾病的患者,如慢性阻塞性肺疾病、冠心病等。本文对CPET在非心脏外科手术患者围手术期风险评估和临床决策等方面的应用作一概述。

围手术期CPET一般采用症状限制性负荷递增运动试验。要求患者在功率测功计(或平板)上运动,在静息低水平运动3mi,功率镈分钟递增或持续递增(斜坡方案)负荷运动时分别测定气体交换。通常在安全的前提下鼓励患者尽可能坚持运动到其可重复的峰值摄氧量(peakoxygen uptake,VO2peak)或最大运动水平。CPET的实用性体现在以下几个方面:(1)量化受试者运动受限水平;(2)评估从肺到细胞,气体交换偶联各个环节的最大运动能力;(3）断限制运动的具体器官系统;(4)判断运动受限时的摄氧量(O2 consumption,VO2)水平。上述评估都可以通过短时(10min左右)、渐进、非稳态的运动试验实现。尤为可贵的是,CPET能放大异常的心肺功能,且有些异常情况是仅在运动时才会出现(例如,运动诱发的心肌缺血)。

CPET各项指标中,临床比较重要和常用的包括:(1)无氧阈:指在递增负荷中机体由有氧供能到大量动用无氧代谢供能的转折点,是血乳酸水平快速升高时所对应的VO2；(2)VO2peak:VO2不能随功率(依作功类型而异)提高而增加时所能达到的最大VO2;(3)心率:包括峰值心率(运动所能达到的最大心率)和无氧阈心率(运动达到无氧阈时对应的心率);(4)代谢当量( metablicequivalent,MET):以安静、坐位时的能量消耗为基础,表示各种活动时相对能量代谢水平的常用指标,是评估心肺功能的重要指标,其数值等于峰值公斤耗氧量/3.5;(5)氧脉搏( oxygen pulse):VO2和心率的比值,其数值等于心搏出量和动脉-静脉氧含量差[C（a-v)O2]的乘积,理想的反应状态为氧脉搏随运动负荷增加而升高,在接近最大运动负荷时达到平台;(6)氧通气当量( ventilatory equivalents for oxygen,VE/VO2):通气与摄氧量的比值;(7)二氧化碳通气当量( ventilatory equivalents forcarbondioxide,ⅤE/VCO2):通气与二氧化碳排出量的比值每排出1L的CO2所需要的通气量;(8)摄氧效率斜率oxygen uptake efficiency slope,OUES):采用对数曲线拟合的方法,分析负荷递增运动试验中VO,与VE之间的关系,其纵坐标是VO2,横坐标是log₁₀VE,即VO2/ Log₁₀VE( the slopeof VO2 versus the logarithm of VE)。

手术会产生系统性炎症反应( systemic inflammator response syndrome,SIRS),使组织摄氧量下降而需氧量增加,造成手术中及术后阶段的组织氧债,随后对终末器官功能和创伤愈合过程造成不良影响。术前患者通过CPET表现出的运动能力能够反映其心输出量提高的能力,也即氧传输能力,这项能力将在术后用于满足代谢增加的需要。术前CPET结果与短期并发症和各期死亡发生率(30d、90d和≥90d)具有相关性。国外很多非心脏手术研究,比如肺移植手术、食管切除术腹主动脉增修术、肝移植手术、结直肠手术、胰腺瘤手术、膀胱癌手术等均提示无氧阈、VO2peak两项指标在预测围手术期风险方面的价值最大,应用最为广泛,当然MET、VE/VCO2、OUES等对围手术期风险也具有一定预测意义。

无氧阈代表患者的有氧运动能力,低于无氧阈运动不受限制,而高于无氧阈时将不能耐受运动负荷的增加。无氧阈是用来客观评估患者亚极量或持续性运动能力的指标,其大小与术后结局具有相关性。尤其是心脏结局方面。一般来说,无氧阈=11ml·kg-1.min-1是患者非手术死亡率高低的截点，有研究显示无氧阈≥11ml·kg-1min-1的患者住院期间死亡发生率<1%,而<11ml·kg-1min-1者和<8ml·kg-1·min-1者住院期间死亡发生率分别为18%和50%。特别是当较低无氧阈值合并运动早期阶段心电图心肌缺血表现时,预测价值更大。

VO2peak与无氧阈不同,其大小受运动试验中患者主观努力程度的影响,因此有时并不能充分反映患者最大体能状态,限制了其临床应用。尽管如此,仍有研表明VO2peak在围手术期具有重要评估价值,其主要用手大型腹部及胸部手术后并发症和死亡率的评估。West等的一项结肠切除术研究表明术后5d出现并发症的患者VO2peak<16.7ml·kgl-1·min-l。Salati等的研究则显示对于肺切除术患者,VO2peak>20ml·kg-1·min-1者手术风险较低,VO2peak<10ml·kg-1·min-1者手术风险较高,VO2peak为10-20ml·kg-1min-1者需要结合ⅤE/VCO2斜率进一步评估手术风险,VE/VCO2斜率<35者手术风险处于中低水平,而VE/CO2斜率>35者风险处于中高水平。

VE/VCO2作为评估通气有效性的指标,受多种因素的影响,并且能够反映系统疾病严重程度。有些研究表明无氧阈时的ⅤE/VCO2能够预测术后并发症(尤其是肺部并发症)和死亡率的所有决定因素。这或许是因为降低的通气有效性表现为较高的VE/VCO2,意味着对术后肺不张的耐受力下降或者存在术后过度通气。Tolchard等关于105例根治性膀胱切除术患者的研究显示,无氧阈时VE/VCO2≥33是住院时间最显著的决定因素,VE/VCO2≥33的患者中位住院时间延长4d。Grant等的研究则显示无氧阈<10.2ml·kg-1·min-1、VO2<15ml·kg-1·min-1、无氧阈时VE/VCO2>42与主动脉瘤修补术后患者3年存活率相关,当患者上述3项标准都不满足或者满足一项时3年存活率为84.9%,而满足上述3项标准时3年存活率为59.9%。

有研究显示MET和OUES也具有一定预测价值。术前CPET结果≥7MET的患者围手术期发生心血管事件风险小,4~6MET者心血管事件发生率升高,≤4MET的患者围手术期风险明显升高。OUES与VO2peak具有较好的相关性(r=0.69,P<0.01),且可以在亚极量运动中获得,这一点与VO2peak术前状态较差的患者中往往很难获得不同，OUES变主观因素的限制较小因此可以作为评估患者术后状况较为精确的指标之一。

1、CPET指导是否实施手术及手术方式: Thompson等的研究支持将无氧阈、VO2peak、VE/VCO2作为评估主动脉瘤患者是否适合手术的指标,适合手术者无氧阈≥12ml·kg-1·min-1、VO2peak≥15.1m·kg-1·min1、且VE/VCO2≤35,而不适合手术者无氧阈=10.7ml·kg-1·min-1、VO2peak≤13.1ml·kg-1·min-1且VE/VCO2≥37。根据上述标准确定接受动脉瘤修补术的患者术后生存率较高(P=00.9)。Salati等对于所切除患着的项则显示,VO2peak＞10ml·kg·-1·min-1患者可以耐受全肺切除术,VO2peak<10ml·kg-1min-1的患者只能考虑肺叶切除术或非手术治疗。对于结肠癌患者也有相似的结论,如果患者VO2peak较低,则术者可能在平衡手术方式对于患者的整体风险与获益后,放弃做大范围肿瘤切除术,转而做对机体损伤较小的结肠造瘘或姑息性切除术。

2、CPET评估综合治疗的影响:新辅助化疗和放化疗目前已经成为临床应用较多的用于进展期肿瘤降级的方法。但是其给患者带来的不良反应,例如体能减退、恶病质、生活质量下降、化疗药物特定毒性等,以及由此产生的对临床结局的影响越来越大。这些治疗方法之间复杂的相互作用或许会改变其中某个单一治疗方法对患者产生的利弊关系。CPET能够评估辅助治疗单独应用或者与其他治疗措施结合应用的结果。一项关于89例食管癌或胃癌患者接受新辅助化疗后情况的研究显示,新辅助化疗后,患者的无氧阈和VO2peak下降;基线无氧阈和VO2peak较低的患者在完成一个疗程新辅助化疗并接受手术后,1年死亡率较高。一项纳入25例直肠癌患者的研究也显示,术前接受新辅助放化疗后摄氧能力相关指标下降,但死亡发生率并无变化。

3、CPET指导术后护理:CPET能够客观预估患者术后情况,帮助医疗人员合理安排术后护理,比如将高风险患者术后安排进重症监护病房(lCU或者高依赖病房(HDU)),而病情稳定的患者术后进入普通病房进行护理,从而既能使有限的医疗资源得到合理利用,又能使患者获得更佳预后。英国的一项关于结肠切除术的病例对照研究将无氧阈≤11ml· kg-1.min-1的患者分别安排在ICU和普通病房,结果显示在普通病房的患者严重心脏事件的发生率明显高于ICU的患者。通常认为术前ⅤO2peak≥20ml·kg-1·min-1的患者围手术期并发症和死亡风险较低,可以在普通病房进行护理;VO2peak≤10 ml·kg-1.min-1的患者由于术后并发症和死亡风险较高(分别为低风险组患者的8倍和13倍),围手术期应在ICU进行护理;VO2peak10~-15ml·kg-1.min-1的患者处于中等风险。

随着技术的进步和生活质量的改善,接受手术患者的年龄逐渐增大,并发症也逐渐增多,这些都对医务人员提出了更高的挑战。因此,围手术期风险评估也显得更为重要。CPET作为一种无创、确切、经济重复性好的客观定量的术前检查方法,能够评估心血管、呼吸和肌肉代谢等各个系统在生理压力条件下的整体功能。自从1993年首次应用于围手术期风险评估以来,人们对CPET指标的认识不断增加,CPET临床应用也越来越广泛。CPET为患者提供易于理解的风险信息,利于患者参与联合决策及围手术期管理这不仅可以优化治疗和护理方案,具有重要的临床价值,同时能够减轻患者的心理和经济负担,有重要的社会价值。

然而,虽然CPET在围手术期风险评方面的应用较多,但是需要复杂的仪器来操作,具有一定局限性,且目前多用于辅助其他评估方法,尚没有独立应用CPET指标进行手术危险分层的研究。仍需要大规模、多中心试验研究CPET在某一具体手术中或针对某特殊人群的预测价值,进一步明确具有预后评估价值的最佳指标。

参考文献（略）

本文作者：宋燕新 赵威

作者单位：北京大学第三医院心内科

来源：中华医学杂志