心肺运动试验-PPT.ppt
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1、心肺运动试验概述概述心肺运心肺运动试验(cardiopulmonary exercise testing,CPET)是指在特定)是指在特定的运的运动负荷下,通荷下,通过收集受收集受试者呼出的者呼出的气体并加以分析,气体并加以分析,监测机体在运机体在运动状状态下的各下的各项指指标,并同步心,并同步心电导联监测心心电变化,化,综合合评价心肺等器官系价心肺等器官系统的整的整体功能和体功能和储备能力能力1,与常,与常规肺功能和肺功能和一般心一般心脏负荷荷试验不同。不同。234历史史经典的道格拉斯气袋法典的道格拉斯气袋法(Dagalas bag):早期:早期由于没有流量由于没有流量传感器和气体分析器,所
2、以气体感器和气体分析器,所以气体代代谢测试采用多个采用多个测试气袋,受气袋,受试者的呼出气者的呼出气体体经过三通三通单向向阀全部收集到道格拉斯气袋中,全部收集到道格拉斯气袋中,每隔一定每隔一定时间(30秒或秒或1分分钟)更更换一个气袋,一个气袋,这样整个整个测试过程就需要几十个气袋。程就需要几十个气袋。测试完完成后,使用化学分析方法分析气袋中的氧和二成后,使用化学分析方法分析气袋中的氧和二氧化碳的成分和数量,整个氧化碳的成分和数量,整个过程程缓慢而且非常慢而且非常繁繁琐。5历史史混合气袋法混合气袋法(Mixing-bag):由于:由于经典的格拉斯典的格拉斯气袋法不能做到气袋法不能做到测试数据的
3、数据的实时(On-line)分析,分析,于是有人就提出呼出气的于是有人就提出呼出气的动态混合概念,即混混合概念,即混合气袋法合气袋法(Mixing-bag),借助于当,借助于当时的苹果的苹果II计算机、算机、电子气体子气体浓度分析器和流速度分析器和流速传感器,感器,在在测试的同的同时得到了气体代得到了气体代谢的数据。的数据。这是气是气体代体代谢测试技技术的一次大的的一次大的飞跃。混合气袋法。混合气袋法比比较符合道格拉斯气袋法,缺点是符合道格拉斯气袋法,缺点是动态性能差,性能差,反映反映迟钝。适合于。适合于稳态功率功率负荷的荷的试验,但,但该测试方法不能方法不能满足短足短时间快速精确的快速精确的
4、测量。量。6历史史每口气法每口气法(Breath by Breath):随着气体:随着气体浓度度分析器分析速度的不断提高,科学家通分析器分析速度的不断提高,科学家通过提高提高采采样速度减少混合室的大小,速度减少混合室的大小,获得了和得了和传统混混合气袋法一致的合气袋法一致的测试结果,于是就出果,于是就出现了每口了每口气气测试法法(Breath by Breath),即分析每一口,即分析每一口呼出气的气体成分和通气量,呼出气的气体成分和通气量,这样大大改善了大大改善了混合气袋分析的混合气袋分析的动态性能,克服了性能,克服了传统混合气混合气袋法反袋法反应迟钝,测试样本少的缺点,成本少的缺点,成为测
5、试技技术上的又一次大上的又一次大飞跃。7概述概述CPET始于始于20世世纪50年代。年代。1973年年Wasserman2等初步介等初步介绍了呼吸系了呼吸系统参数的参数的“每次呼吸法每次呼吸法”测定方法。定方法。1975年年Wasserman3进一步提出,所有的运一步提出,所有的运动均需均需要心肺要心肺协调和周和周围循循环与肺循与肺循环的的协调来完成气体交来完成气体交换作用。作用。近近20余年来,随着科学技余年来,随着科学技术的迅猛的迅猛发展及流行病学研展及流行病学研究的深入,究的深入,CPET能无能无创、定量、敏感地、定量、敏感地评测呼吸系呼吸系统、循循环系系统及肌肉及肌肉摄氧能力之氧能力之
6、间的关系,并且全面的关系,并且全面综合合地地评价全身运价全身运动耐力,耐力,进而更加广泛深入地而更加广泛深入地应用于指用于指导康复治康复治疗,评定康复治定康复治疗效果等。效果等。8大家学习辛苦了,还是要坚持继续保持安静继续保持安静9概述概述目前,目前,对于心肺运于心肺运动试验在在临床上的床上的应用价用价值已研究多年,它可以反映人体的已研究多年,它可以反映人体的气体代气体代谢能力、最大运能力、最大运动能力,揭示心能力,揭示心肺病理和病理生理,指肺病理和病理生理,指导心肺康复和出心肺康复和出院后治院后治疗。但是在外科。但是在外科术前前预后,及其后,及其它系它系统(如,中(如,中风后患者、后患者、肿
7、瘤患者等)瘤患者等)的具体的具体评定方法、运定方法、运动训练方案等,仍方案等,仍需要需要进一步深入研究。一步深入研究。10测试系系统随着随着电子子计算机和算机和电子子传感器技感器技术的的发展,运展,运动负荷、心荷、心电图和气体代和气体代谢变化化的的测量有机量有机结合合产生了生了CPET(运(运动负荷荷气体交气体交换法)。法)。CPET包括运包括运动气体代气体代谢分析和运分析和运动心心电负荷荷试验两部分。两部分。11测试系系统气气体体代代谢测试通通过采采集集气气体体样本本,使使用用一一口口气气法法、每每次次呼呼吸吸法法、运运动过程程中中内内呼呼吸吸法法、动态流流量量环等等多多种种分分析析法法,获
8、得得每每口口气气中中摄氧氧量量、二二氧氧化化碳碳排排出出量量等等参参数数,评测运运动过程程中中心心脏、肺肺脏及及肌肌肉肉的的功功能能及及协调能能力力;心心电负荷荷试验通通过监测安安静静和和运运动状状态下下的的心心电反反应,为心心脏功功能能及及其其病病理理研研究究提提供供重重要要参参考考依依据据。12评估指估指标摄氧量氧量(oxygen uptake,VO2)最大最大摄氧量(氧量(maximal oxygen uptake,VO2max)和峰)和峰值摄氧量(氧量(peak oxygen uptake,Peak VO2)是机体有氧代)是机体有氧代谢能力的两能力的两项重要指重要指标。VO2max是指
9、在最大努力运是指在最大努力运动时摄取的最高氧量,取的最高氧量,Peak VO2指运指运动过程中出程中出现摄氧量的最高氧量的最高值,正常人两者数正常人两者数值接近。接近。由于最大运由于最大运动平台极平台极难出出现,通常采用,通常采用Peak VO2表示最大有氧能力。一般来表示最大有氧能力。一般来说,Peak VO2占占预计值百分比百分比84%提示提示Peak VO2下降。下降。1314评估指估指标代代谢当量当量(metabolic equivalent,METs)METs是运是运动生理学和康复医学生理学和康复医学领域中域中最常用来表达各种活最常用来表达各种活动时的相的相对能量代能量代谢水平的指水
10、平的指标,1MET相当于正常成人相当于正常成人安静坐位状安静坐位状态下的下的VO2(平均(平均为3.5ml/kgmin)。)。15评估指估指标代代谢当量当量(metabolic equivalent,METs)判断体力活判断体力活动能力和能力和预后。后。将运将运动试验所能达到的最高所能达到的最高VO2折算折算为METs或采用或采用间接判断方式确定接判断方式确定METs,用以判断体力活用以判断体力活动水平和水平和预后以及是否后以及是否手手术治治疗的的选择参考。参考。16判断体力活判断体力活动能力和能力和预后后5METs 65岁以下的患者预后不良5METs 日常生活受限,相当于急性心肌梗塞恢复期的
11、功能储备10METs 正常健康水平,药物治疗预后与其它手术或介入治疗效果相当13METs 即使运动试验异常,预后仍然良好18METs 有氧运动员水平22METs 高水平运动员17表示运表示运动强度,制定运度,制定运动处方方运运动强度度靶心率靶心率问题:运:运动时测定困定困难;心血管活性;心血管活性药物广泛使用,心率反物广泛使用,心率反应难以直接反映运以直接反映运动情况情况代代谢当量表示运当量表示运动强度度/控制能量控制能量摄取与取与消耗比例,例如糖尿病和肥胖症的康复,消耗比例,例如糖尿病和肥胖症的康复,采用代采用代谢当量是最佳当量是最佳选择。18METs和和热卡的关系卡的关系热卡是指能量消耗的
12、卡是指能量消耗的绝对值,代,代谢当量当量是能量消耗水平的相是能量消耗水平的相对值,两者之,两者之间有有明确的明确的线性关系:性关系:热卡卡METs3.5kg20019METs应用用确确定定每每周周能能耗耗总量量(运运动总量量)以以及及运运动训练次数或天数。次数或天数。将每周将每周总量分解量分解为每天每天总量。量。确确定定运运动强度度,查表表选择适适当当的的活活动方方式。式。将将METs总量量分分解解到到各各项活活动中中,形形成成运运动处方。方。20患者男性,肥胖症,患者男性,肥胖症,100公斤,公斤,计划减肥划减肥500克克/周,每克脂肪周,每克脂肪热价价9千卡,需要千卡,需要额外消耗外消耗4
13、500千卡。千卡。计划每周划每周锻炼5天。天。4500千卡千卡5天天=900千卡千卡/天。天。900千卡千卡=520METs确定采用步行作确定采用步行作为主要主要锻炼方式,每天方式,每天2次。次。查表知步行表知步行4公里公里/时=3METs,6.5公里公里/时=5.6METs步行步行4公里公里/时作作为准准备活活动:315=45METs步行步行6.5公里公里/时作作为基本基本训练:5.630=168METs步行步行4公里公里/时作作为准准备活活动:320=60METs273METs/次次2次次=546METs21区分残疾程度区分残疾程度最大最大METs5作作为残疾残疾标准。准。22指指导日常生
14、活活日常生活活动与与职业活活动确确定定患患者者的的安安全全运运动强度度之之后后,查表表选择合适的活合适的活动。职业活活动(每每天天8小小时)的的平平均均能能量量消消耗耗水水平平不不应该超超过患患者者峰峰值代代谢当当量量的的40%,峰峰值强度度不不可可超超过峰峰值代代谢当当量量的的70%80%。23指指导日常生活活日常生活活动与与职业活活动7METs:可参加重体力:可参加重体力劳动,METs 2.83.2,峰,峰值METs 5.66.45METs:可参加中度体力:可参加中度体力劳动,METs2.0,峰,峰值METs4.034METs:可参加:可参加轻体力体力劳动,METs1.21.6,峰,峰值M
15、ETs 2.43.223METs:休息:休息时无不适,可参加坐位工作,无不适,可参加坐位工作,不能跑、跪、爬,站立或走不能跑、跪、爬,站立或走动时间不能超不能超过10%工作工作时间。24常用常用METs值生活活生活活动修面修面 1.0 步行步行1.6公里公里/时 1.5-2.0自己自己进食食 1.4 步行步行2.4公里公里/时 2.0-2.5床上用便盆床上用便盆 4.0 散步散步4.0公里公里/时 3.0坐坐厕 3.6 步行步行5.0公里公里/时 3.4穿衣穿衣 2.0 步行步行6.5公里公里/时 5.6站立站立 1.0 步行步行8.0公里公里/时 6.7坐床坐床边 2.0 骑车(中速中速)5
16、.725常用常用METs值自我自我护理理坐位自己吃坐位自己吃饭 1.5 备饭 3.0上下床上下床 1.65 铺床床 3.9穿脱衣穿脱衣 2.5-3.5 扫地地 4.5站立站立热水淋浴水淋浴 3.5 擦地擦地(跪姿跪姿)5.3挂衣挂衣 2.4 擦窗擦窗 3.4园园艺工作工作 5.6 拖地拖地 7.7劈木劈木 6.726常用常用METs值职业活活动 秘秘书(坐坐)1.6 焊接工接工 3.4机器机器组装装 3.4 轻的木工活的木工活 4.5砖瓦工瓦工 3.4 油漆油漆 4.5挖坑挖坑 7.8 开开车 2.827娱乐活活动的代的代谢当量当量交交谊舞舞(慢慢)2.9 排球排球(非非竞赛性性)2.9交交谊
17、舞舞(快快)5.5 羽毛球羽毛球 5.5有氧舞蹈有氧舞蹈 6.0 游泳游泳(慢慢)4.5跳跳绳 12.0 游泳游泳(快快)7.0 网球网球 6.0 乒乓球球 4.5 28娱乐活活动的代的代谢当量当量织毛毛线 1.5-2.0 桌球桌球 2.3打牌打牌 1.5-2.0 弹钢琴琴 2.5缝纫(坐坐)1.6 长笛笛 2.0写作写作(坐坐)2.0 击鼓鼓 3.8手手风琴琴 2.3 小提琴小提琴 2.629评估指估指标通气当量通气当量二氧化碳通气当量是指呼出二氧化碳通气当量是指呼出1升二氧化碳升二氧化碳时,所需要,所需要的通气量(的通气量(ventilation,VE),即),即VE与二氧化碳排与二氧化碳
18、排出量(出量(carbon dioxide output,VCO2)比)比值,简写写为VE/VCO2。通常通常VE/VCO2斜率更具有斜率更具有临床意床意义,且不受运,且不受运动模模式和式和测试方案影响方案影响4,VE/VCO2斜率斜率30被被认为是正常范是正常范围。氧通气当量是指排出氧通气当量是指排出1升氧气升氧气时所需要的所需要的VE,简写写为VE/VO230评估指估指标无氧无氧阈(anaerobic threshold,AT)AT是指体内无氧代是指体内无氧代谢比比值突然突然显著升高的著升高的临界点。界点。未达未达AT前,前,VE的增加与的增加与摄氧量、二氧化碳氧量、二氧化碳排出量及运排出
19、量及运动量相关;量相关;而达无氧而达无氧阈后,后,VE/VCO2比比VE/VO2更相更相关,故当关,故当VE/VO2急急剧升高升高时,而,而VE/VCO2没有立即升高,以此没有立即升高,以此时间点来点来测定定AT,是目前,是目前认为的最敏感方法。的最敏感方法。31评估指估指标氧脉搏氧脉搏(oxygen pulse)也也是是重重要要参参数数之之一一,不不是是直直接接测量量获得得,而而是是通通过VO2除除以以同同步步测定定之之而而来来心心率率(heart rate,HR),即即VO2/HR。VO2/HR指指心心脏每每搏搏动一一次次周周围组织所所能能摄取取的的氧氧量量或或进入入肺肺-血血液液中中的的
20、氧氧量量,反反映映心心脏每每次次搏搏动输出出的的血血量量所所摄取取的的氧氧量量,常常以以ml/次次表表示示。氧氧脉脉搏搏越越高高说明明心心肺肺功功能能越越好好,效效率率越越高高。3233评估指估指标呼吸交呼吸交换率率(respiratory exchange rate,RER)RER是指肺内是指肺内VCO2与与VO2之比之比值(VCO2/VO2)。峰峰值RER1.10通常表示受通常表示受检者尽到努者尽到努力,但不是力,但不是终止指征止指征1。34评估指估指标摄氧量与功率氧量与功率(oxygen uptake related to work rate)35临床床应用用心血管系心血管系统心心血血管
21、管系系统的的主主要要功功能能是是气气体体交交换,向向工工作作肌肌群群供供给氧氧气气和和其其他他能能源源,并并将将代代谢产生生的的二二氧氧化化碳碳清清除除。大大部部分分心心血血管管障障碍碍患患者者的的CPET参参数数主主要要表表现为PeakVO2和和AT明明显降降低低,VO2与与功功率率(work rate,WR)的的比比值(VO2/WR)降降至至正正常常值(10ml/min/W)以以下下。CPET为心心衰衰患患者者和和成成人人先先心心病病(adult congenital heart disease,ACHD)患患者者提提供供了了强有有力力的的预测信信息息。36临床床应用用呼吸系呼吸系统CPE
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