在运动条件下测定呼吸气体,通过计算机计算在不同负荷下的通气量、摄氧量和二氧化碳排出量等通气、代谢指标以及心电图的变化,从而反映呼吸、心脏、运动系统功能综合变化的方法。
它是国际上普遍使用的衡量人体呼吸和循环机能水平的肺功能检查之一,可用于功能性运动容量的评价、疾病的诊断及判断疗效和预后。
自行车功量仪和活动平板是运动试验中常用的器械。自行车功量仪的安全性、舒适性和稳定性较好,易于观察和测定各项生理参数,如心电监测、血压监测和抽取动脉血做血气分析及乳酸测定,且患者的做功量与体重无关:活动平板测得的最大摄氧量较自行车功量仪高10%~15%,但在收集或测定一些生理参数时没有自行车功量仪方便,而且患者的体重、行走方式等都可能影响做功量。呼吸系统疾病中常用自行车功量仪作为运动器械。
最常用的评价指标最大摄氧量(maximal oxygen uptake,VO2max):VO2max反映了机体利用的最大上限。在逐渐递增的-CPET中,运动到一定时刻,VO2出现一个平台,这时即使再增加功率,VO2也不增加,我们称这时的VO2为VO2max。实际上多数人在VO2出现平台前就已经因为疲劳或其他原因而终止了运动。VO2反映了机体气体运输系统(包括肺、心血管、血红蛋白)及肌肉细胞有氧代谢是否正常,任何一个环节的功能障碍如心脏病、肺病或贫血等,均能导致氧流或氧利用障碍,引起VO2max下降。正常应大于正常预计值的84%。代谢当量(Metabolic equivalent,MET)是以安静状态下每公斤体重每分钟的VO2的倍数表示之,1MET为每分钟每公斤体重3.5毫升的VO2。VO2max的变异比较大,因为影响VO2max的因素很多,除了年龄(随着年龄的增长而降低)、性别(男性大于女性)、身体大小(与体重成正比)这些因素外,还有如运动方式(平板>脚踏功率车>上肢功率车)、工作性质、是否经常参与锻炼等均会影响VO2max。
常用的临床运动试验方法包括:6分钟步行试验、运动激发试验和心肺运动耐力试验。
6分钟步行试验
受试者按其自己的步行频率行走6分钟,记录最大的运动距离。该方法简单易行,不受场地和仪器的限制,主要用于肺切除术、肺减容术的术前和术后运动肺功能的评价、监测肺部疾病的康复治疗疗效以及预测心肺疾病患者的病死率和发生率。
运动激发试验
主要用于运动性哮喘的诊断及防治疗效的评价。
活动平板法:测量基础肺功能,以第一秒用力呼气量(FEV1)作为观察指标。受试者立于活动平板上,双手握柄随平板速度踏跑。以较低的速度和坡度开始,2~3分钟迅速增加,直至达到最大预计心率(220-年龄)的70%~80%或最大通气量(FEV1×35)的40%~60%,并在此基础上维持至少4分钟。整个运动过程最好在6~8分钟完成。于运动停止后1、5、10、15、20、30分钟再次测量FEV1,以FEV1较运动前下降>15%为阳性标准。
自行车功量仪法:根据受试者运动前的FEV1,计算出目标运动负荷(53.76×FEV1-11.07)。运动开始后,在1、2、3、4分钟,使运动负荷分别达到目标负荷的60%、75%、90%和100%,同样使用心率和(或)分钟通气量来监测是否达到运动强度。在达到目标运动强度后,再维持4~6分钟。运动停止后测定FEV1的时间同上,其最大降低值>15%为试验阳性。
心肺运动耐力试验
多级负荷运动试验:临床上常用的方法。运动负荷每间隔一定时间增加一定的负荷量,直至最大症状自限。运动负荷以斜坡式递增,其增幅视患者情况不同而不同,从每分钟递增5~25瓦不等。患者在8~12分钟达到最大运动比较理想。具体步骤如下(以自行车功量仪为例):接好口器、血压袖带和ECG导联后,休息3分钟,无负荷热身3分钟,踏车负荷以5~25瓦/分钟的速度递增,转速保持在60转/分钟,直至出现呼吸困难、腿部肌肉酸痛、全身疲劳,不能再进行运动或转速<40转/分钟,以0瓦恢复2分钟。将维持1分钟的最高负荷水平定为最大运动负荷。
恒定负荷运动试验:运动负荷在一定时间内(一般为6分钟)维持在恒定水平,心率、摄氧量和分钟通气量在1分钟内保持不变,则为达到恒定状态,常以负荷递增运动试验中最大运动负荷的70%作为其运动负荷。主要用于评价治疗干预后疗效的判断。
注意事项
绝对禁忌证:急性心肌梗死、急性快速心律失常、肺水肿、重度主动脉瓣狭窄。
相对禁忌证:未控制的高血压病、严重贫血、中度主动脉瓣狭窄、不合作患者。
检查时如果出现如下情况时,应立即终止心肺运动试验:
①出现急性损害情况如面色苍白、大汗、恐惧、头晕、迷糊。
②严重呼吸困难,出现新的发绀。
③复杂的室性心律失常、室上性心动过速、显著的心动过缓。
④出现心前区疼痛,伴心电图缺血性ST段改变、改变大于2毫米。
⑤严重高血压(240/140毫米汞柱)。
⑥收缩压下降>10毫米汞柱时。
⑦严重疲劳、严重腿痛或间歇跛行不能踏板者。