郝 璐，孫興國(guó)，宋 雅，劉 方，臺(tái)文琦，葛萬(wàn)剛，李 浩，張 也，陳 榮，鄒昱馨,5，馬銘欣,4，夏 蕊,4，黃 燕,4，謝友紅

（1.國(guó)家心血管病中心 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院心血管疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 心血管疾病國(guó)家臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京 100037；2. 河南省人民醫(yī)院，鄭州 450003；3. 重慶醫(yī)科大學(xué)附屬康復(fù)醫(yī)院，重慶 400050；4.遼寧省大連兒童醫(yī)院，大連 116000；5.聊城市立醫(yī)院兒童醫(yī)院，山東 聊城 252000）

心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)（cardiopulmonary exercise testing,CPET）測(cè)得的無(wú)氧閾、通氣有效性相關(guān)指標(biāo)、單位功率攝氧量等亞極限指標(biāo)因?yàn)椴恍枰茉囌弑M最大努力即可測(cè)得，并且可以很好評(píng)價(jià)受試者的功能狀態(tài)以及預(yù)測(cè)心衰患者預(yù)后而在臨床上得到很廣泛的應(yīng)用。無(wú)氧閾是指運(yùn)動(dòng)中有氧代謝尚不需要無(wú)氧代謝補(bǔ)充供能時(shí)，即尚未發(fā)生乳酸過(guò)量產(chǎn)生（無(wú)氧代謝）時(shí)的最高氧耗量[1],能夠很好的反映出受試者的有氧運(yùn)動(dòng)耐力，以及評(píng)價(jià)心衰患者的預(yù)后[2-4]。通氣效率相關(guān)指標(biāo)主要包括二氧化碳通氣當(dāng)量最小值（lowest value of carbon dioxide ventilatory efficiency, Lowest/CO2）、攝氧通氣效率峰值平臺(tái)（oxygen uptake efficiency plateau, OUEP）、二氧化碳通氣當(dāng)量斜率（slope of linear regression of minute ventilation over carbon dioxide elimination,CO2Slope）等。/CO2Slope 是 通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)開始到通氣代償點(diǎn)之間分鐘通氣量（minute ventilation,）和二氧化碳排出量（carbon dioxide elimination,CO2）進(jìn)行線性回歸得出來(lái)的；LowestE/CO2是指運(yùn)動(dòng)過(guò)程中連續(xù)90 sE/CO2的最小平均值；OUEP 為運(yùn)動(dòng)過(guò)程中連續(xù)90 sO2/的最大平均值[5]。心衰患者由于無(wú)效通氣的增加，使得通氣效率在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相比于正常人有明顯的降低，因此臨床上經(jīng)常利用通氣效率相關(guān)指標(biāo)評(píng)估、預(yù)測(cè)心衰患者的預(yù)后[6-11]。

通氣效率相關(guān)指標(biāo)主要反映受試者運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的通氣血流匹配情況，正常人運(yùn)動(dòng)開始后，通氣效率逐漸增高，在無(wú)氧閾前后，通氣血流達(dá)到最優(yōu)的匹配，通氣效率達(dá)到最高。無(wú)氧閾后隨著二氧化碳和氫離子增多，對(duì)呼吸的刺激加強(qiáng)，肺臟通過(guò)過(guò)度通氣代償體內(nèi)的酸中毒情況，通氣效率會(huì)逐漸降低。心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)的結(jié)果中與通氣有效性相關(guān)的指標(biāo)有很多,主要包括/CO2Slope、LowestE/CO2、OUEP 、攝氧通氣效率斜率（OUES）、無(wú)氧閾時(shí)的攝氧效率（OUE@AT）、無(wú)氧閾時(shí)的二氧化碳通氣當(dāng)量（E/CO2@AT）等。Sun 等對(duì)健康受試者OUEP 進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)OUEP 主要受身高、年齡、性別和心血管功能狀態(tài)的影響。對(duì)OUEP、OUES、OUE@AT 對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，OUEP 和OUE@AT 很接近，和OUES 相比，OUEP 具有更低的變異性。不同運(yùn)動(dòng)方式（踏車和平板）下完成的癥狀限制性CPET 對(duì)OUEP 沒有明顯影響。對(duì)24 名受試者進(jìn)行重復(fù)癥狀限制性CPET 發(fā)現(xiàn)OUEP、OUES 的重復(fù)性都很好。證明OUEP 是反應(yīng)攝氧通氣效率的一個(gè)很好的指標(biāo)[12]。Sun 等對(duì)健康個(gè)體的E/CO2Slope、LowestE/CO2、E/CO2@AT 進(jìn)行對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)Lowest/ V.CO2和V.E/ V.CO2@AT 很接近，和/CO2Slope 相比，Lowest/CO2有更低的變異性，最終得出結(jié)論Lowest/CO2要優(yōu)于E/CO2Slope 能更好的評(píng)估受試者的通氣有效性[13]。

目前心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)臨床操作過(guò)程中對(duì)于功率遞增速率的選擇比較隨意，存在過(guò)早或者過(guò)晚結(jié)束功率遞增速率過(guò)程的情況。而不同功率遞增速率對(duì)于心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果影響的研究目前尚少，特別是對(duì)于以通氣有效性為核心的亞極限運(yùn)動(dòng)指標(biāo)的影響目前尚缺少相關(guān)研究。本研究以正常健康志愿者為研究對(duì)象，分別設(shè)置了比較低、中等適度、比較高三組不同功率遞增速率組，觀察3 組不同功率遞增速率相比對(duì)于無(wú)氧閾、單位功率攝氧量、通氣有效性指標(biāo)等亞極限運(yùn)動(dòng)相關(guān)指標(biāo)會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響。不同功率遞增速率對(duì)于心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)極限運(yùn)動(dòng)相關(guān)指標(biāo)的影響參考不同功率遞增速率對(duì)正常人心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)整體功能評(píng)估的影響Ⅰ—峰值運(yùn)動(dòng)相關(guān)指標(biāo)及呼吸交換率的變化[14]。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取在中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院學(xué)習(xí)工作、無(wú)疾病診斷的志愿者12 名為研究對(duì)象，其中男性4 例、女性8 例，年齡（29.7±6.0）歲、身高（1.64±0.06）m、體質(zhì)指數(shù)（body mass index，BMI）（22.3±2.8）kg/m2。所有受試者的基本信息詳見[14]。

1.2 CPET 設(shè)備與日常定標(biāo)

CPET 使用意大利科時(shí)邁（COSMED S.R.L.）公司Quark PFT Ergo 型心肺運(yùn)動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，每天檢測(cè)前均需通過(guò)氣體容量定標(biāo)、高中低流速定標(biāo)、空氣、氧氣和二氧化碳?xì)怏w定標(biāo)以及代謝模擬器定標(biāo)，定標(biāo)全部通過(guò)后方可對(duì)受試者進(jìn)行測(cè)試。

1.3 CPET 規(guī)范化操作

根據(jù)美國(guó)Harbor－UCLA 中心心肺運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)，首先完成靜息狀態(tài)肺功能檢查，然后采用連續(xù)功率遞增方案完成癥狀限制性最大極限CPET。本研究所有對(duì)象簽署知情同意書后在醫(yī)生監(jiān)測(cè)下于一周內(nèi)隨機(jī)安排不同天完成3 次相差2～3 倍的不同功率遞增速率的CPET。在完成CPET 過(guò)程中需要連續(xù)測(cè)定12導(dǎo)聯(lián)心電圖、無(wú)創(chuàng)袖帶血壓、氧飽和度，以100 Hz 測(cè)定氣流并采集氣樣連續(xù)作氧氣和二氧化碳測(cè)定并計(jì)算得出每次呼吸的數(shù)據(jù)。CPET 共包括4 個(gè)階段：靜息3 min，熱身3 min，然后以10 W/min、30 W/min 或60 W/min 功率遞增速率運(yùn)動(dòng)直至癥狀限制最大極限運(yùn)動(dòng)，隨之恢復(fù)5 min 以上。

1.4 CPET 實(shí)驗(yàn)分組

根據(jù)同一個(gè)健康受試者完成CPET 的功率遞增速率將實(shí)驗(yàn)分為3 組：以30 W/min、10 W/min 和60 W/min 功率遞增速率完成的CPET 分別定義為中等適度功率遞增速率（30 W/min）組、比較低功率遞增速率（10 W/min）組和比較高功率遞增速率（60 W/min）組。

1.5 CPET 數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理與分析

根據(jù)美國(guó) Harbor－UCLA 醫(yī)學(xué)中心FDA 臨床試驗(yàn)CPET 數(shù)據(jù)分析解讀的標(biāo)準(zhǔn)化原則[5-7,12-18]，導(dǎo)出原始數(shù)據(jù)，對(duì)每次呼吸（breath-by-breath）的數(shù)據(jù)進(jìn)行每秒分割（second-by-second），計(jì)算出所有指標(biāo)的10 s 平均值以便進(jìn)行圖解和數(shù)據(jù)分析。用每10 s 的CPET 數(shù)據(jù)，以O(shè)2為橫坐標(biāo)CO2為縱坐標(biāo)，CO2-vs-VO2數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)氧閾的圖示，采用Beaver 氏Vslope 法測(cè)得無(wú)氧閾[5]。用10 s 的數(shù)據(jù)進(jìn)行靜息（后120 s）、熱身（后30 s）、峰值（后30 s）、恢復(fù)(10 s)等指標(biāo)的數(shù)據(jù)分析計(jì)算[5-7,12-18]。所有圖形及數(shù)據(jù)處理均使用Sigma Plot 專業(yè)制圖軟件分析和制作完成。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，使用SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。對(duì)3 組不同功率遞增速率下各個(gè)指標(biāo)分別進(jìn)行ANOVA 統(tǒng)計(jì)分析并進(jìn)一步行組間兩兩配對(duì)t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 不同功率遞增速率對(duì)于通氣有效性相關(guān)指標(biāo)的影響

比較低、比較高功率遞增速率組與中等適度功率遞增速率組相比OUEP 呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，LowestE/CO2呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（圖1）。比較低、比較高功率遞增速率組和中等適度功率遞增速率組相比OUEP 明顯降 低（42.22±4.76vs39.54±3.30vs39.29±4.29），比較低、比較高功率遞增速率組OUEP 與中等適度功率遞增速率組相比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01，P＜0.05，表1）；比較低、比較高功率遞增速率組和中等適度功率遞增速率組相比LowestE/CO2明顯降低（24.13±2.88vs25.60±2.08vs26.06±3.05），比較低、比較高功率遞增速率組Lowest/CO2與中等適度功率遞增速率組相比差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表1）；比較低、比較高功率遞增速率組和中等適度功率遞增速率組相比E/CO2Slope（＜VCP）明顯降低（23.26±3.62vs25.55±2.79vs25.14±3.54）， 其中比較低功率遞增速率組與中等適度功率遞增速率組相比差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05，表1）。

圖1. 十二名志愿者不同功率遞增速率CPET 下OUEP、LowestE/ CO2、 / CO2 Slope 及其百分預(yù)計(jì)值

表1. 不同功率遞增速率CPET 對(duì)應(yīng)通氣有效性相關(guān)指標(biāo)

2.2 不同功率遞增速率CPET 對(duì)無(wú)氧閾和單位功率攝氧量指標(biāo)的影響

與中等適度功率遞增速率組相比，比較低和比較高功率遞增速率組的單位功率攝氧量明顯升高和降低（（8.45±0.66vs10.04±0.58vs7.16±0.60） ml/（min·kg）），組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；無(wú)氧閾之前的單位功率攝氧量沒有隨功率遞增速率的增加發(fā)生明顯改變，組間比較無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。比較低、比較高功率遞增速率組無(wú)氧閾之后的單位功率攝氧量與中等適度功率遞增速率組相比明顯的升高和降低（8.15±0.77vs10.14±0.73vs6.67±0.90），組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01，表2）。

表2. 不同功率遞增速率CPET 對(duì)應(yīng)無(wú)氧閾和單位功率攝氧量

3 討論

3.1 不同功率遞增速率對(duì)于CPET 亞極限運(yùn)動(dòng)相關(guān)指標(biāo)的影響

本研究對(duì)12 名無(wú)任何疾病診斷的健康志愿者比較低、中等適度、比較高功率遞增速率的亞極限運(yùn)動(dòng)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行討論分析。比較研究了與中等適度功率遞增速率組相比，比較低、比較高功率遞增速率組的亞極限運(yùn)動(dòng)相關(guān)指標(biāo)發(fā)生了哪些改變。其中與中等適度功率遞增速率組相比，比較低、比較高功率遞增速率組的無(wú)氧閾沒有發(fā)生明顯改變。我們分析認(rèn)為無(wú)氧閾受日常鍛煉、心血管功能情況等的影響[15]，即主要反應(yīng)受試者運(yùn)動(dòng)耐力，不同功率遞增速率對(duì)于健康受試者的運(yùn)動(dòng)耐力沒有產(chǎn)生顯著的影響，因此無(wú)氧閾不會(huì)有明顯的變化。與中等適度功率組相比，比較低、比較高功率遞增速率組的單位功率攝氧量顯著的被升高和降低。而目前單位功率攝氧量正常值的建立是在中等適度功率遞增速率下完成的。如果臨床操作過(guò)程中為健康受試者選擇了比較低或者比較高的功率遞增速率，其單位功率攝氧量與真實(shí)狀態(tài)相比顯著的被升高或降低，臨床醫(yī)師在判讀結(jié)果時(shí)一旦忽略了功率遞增速率對(duì)單位功率攝氧量產(chǎn)生的影響，很容易得出錯(cuò)誤的結(jié)論。Hansen 等[15]對(duì)健康受試者和有循環(huán)系統(tǒng)疾病的患者分別進(jìn)行心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)健康受試者的單位功率攝氧量一般為10.3 ml/W 左右，高血壓患者的單位功率攝氧量和正常人相比無(wú)明顯差異，而外周血管疾病患者、肺血管疾病患者和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)心電異常表現(xiàn)患者的單位功率攝氧量明顯降低。Hansen 等[16]對(duì)10 名健康志愿者分別進(jìn)行15 W/min，30 W/min，60 W/min 三次不同功率遞增速率CPET，發(fā)現(xiàn)隨著功率遞增速率的增高，單位功率攝氧量顯著降低。本研究與其隨功率遞增速率增加單位功率攝氧量降低的結(jié)果相一致。通氣有效性相關(guān)指標(biāo)反應(yīng)了受試者運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的通氣效率，是一類很重要的亞極限心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)指標(biāo)。目前對(duì)于通氣有效性相關(guān)指標(biāo)的研究已經(jīng)很多，但是尚缺乏不同功率遞增速率對(duì)其影響的研究。本研究設(shè)置了比較低、中等適度、比較高三組不同功率遞增速率組，對(duì)健康志愿者不同功率遞增速率組的結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)中等適度功率遞增速率組的通氣有效性要明顯優(yōu)于比較低、比較高功率遞增速率組的通氣有效性。這提示我們?cè)谥械冗m度功率遞增速率下，受試者進(jìn)行心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)時(shí)能達(dá)到最優(yōu)化的通氣血流匹配情況。中等適度功率遞增速率CPET得到的通氣有效性指標(biāo)才能夠反映受試者最佳的通氣效率。因此我們?cè)谂R床心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)操作過(guò)程中一定要為受試者選擇合適的功率遞增速率，這樣測(cè)得的通氣有效性相關(guān)指標(biāo)才最能反應(yīng)受試者的最佳功能狀態(tài)。

3.2 通氣有效性相關(guān)指標(biāo)在臨床上的應(yīng)用