馬銘欣， 孫興國，鄒昱馨 ，楊巧芝 ，黃 燕,3△， 陳 榮 ，臺文琦 ，王繼楠 ，周晴晴 ，劉 方 ，石 超 ，徐 凡 ，張 也，李 浩 ，馮云紅,5 ，王 冬,5

（1. 中國醫(yī)學科學院 北京協(xié)和醫(yī)學院 國家心血管病中心阜外醫(yī)院 心血管疾病國家重點實驗室國家心血管疾病臨床醫(yī)學研究中心，北京 100037；2.遼寧省大連兒童醫(yī)院，大連 116000 ；3. 中國科學院大學醫(yī)學院，北京 100037；4. 山東省聊城市立醫(yī)院兒童醫(yī)院，聊城 252000 ；5. 江蘇省如皋市人民醫(yī)院，如皋 226500）

心肺運動試驗(cardiopulmonary exercise testing,CPET)是人體整體功能學的一種檢測方法，通過嚴格質(zhì)量控制進行運動試驗[1]，記錄患者從靜息狀態(tài)至運動狀態(tài)、再至最大極限狀態(tài)，直到恢復期的全過程中的肺功能監(jiān)測、氣體交換監(jiān)測、心電監(jiān)測、血壓監(jiān)測、血氧飽和度監(jiān)測等進行連續(xù)的規(guī)范化的動態(tài)分析和計算，用整體整合生理學的理念[2-4]，以全新的方式來進行數(shù)據(jù)解讀，對正常人或患有疾病的患者的整體功能狀態(tài)進行客觀定量評估，對疾病預防、診斷及治療進行指導。

波浪式呼吸（oscillatory breathing, OB）是一些心功能衰竭病人的異常呼吸形式[5]，常發(fā)生在運動時期[6,7]，最早是由Cheney 和Stokes 在100 多年前發(fā)現(xiàn)[8,9]。有文獻報道，左心收縮功能衰竭伴有肺動脈高壓的患者在CPET 中由運動誘導波浪式呼吸（exercise induced oscillatory breathing，EIOB）模式的發(fā)生率為18%～33%，舒張功能衰竭的患者EIOB 發(fā)生率也與前者類似[6,7,10]。有研究曾報道北美多中心臨床研究心功能II-IV 級患者的CPET 中EIOB 發(fā)生率為51%[7]。近年來，國際上已將EIOB 作為評估心力衰竭患者預后的基本指標，包括評估慢性左心衰竭患者病情的嚴重程度、危險分層、心源性猝死以及再發(fā)心衰事件、心臟移植適應癥的篩選等[11,12]。

通常EIOB 在心力衰竭患者的診斷率很高，但在健康兒童CPET 報告的9 圖中可以看出部分健康兒童在運動初始階段也會出現(xiàn)OB，兒童年齡尚小，尚未被診斷過心臟疾病或其他的累積心臟的疾病，對于兒童這種OB，我們通過對不同年齡組兒童CPET 結(jié)果進行統(tǒng)計研究，研究結(jié)果表明可能是由于兒童佩戴面罩的死腔通氣過大，或兒童運動過程中未盡力造成，因此，在實驗過程的嚴格質(zhì)量控制以及對志愿者的鼓勵是十分重要的。

1 對象與方法

1.1 研究對象

本研究為回顧性研究。全部CPET 實驗數(shù)據(jù)結(jié)果來自2014 年至今在聊城市兒童醫(yī)院門診完成CPET的3 至14 歲的501 例兒童。通過嚴格質(zhì)控，根據(jù)Harbor-UCLA 標準操作流程完成CPET。入選的CPET數(shù)據(jù)按年齡分組為3～6 歲組157 例，7～10 歲組204 例，11～14 組147 例為實驗組，同時選取健康成年人標準CPET 數(shù)據(jù)9 圖作為標準對照。全部患兒在檢查前都獲得家長同意，并且簽署知情同意書。

1.2 CPET 方案

由意大利COSMED 公司提供的PFT Ergo V10.0 a系統(tǒng)，每天通過代謝模擬器對系統(tǒng)進行嚴格定標后，應用于臨床患者檢查[1,13]，首先為患兒佩戴提前消毒準備好的面罩，于坐位完成全套靜態(tài)肺功能檢查，結(jié)束后安靜狀態(tài)下休息10 min，然后采用自行車功率計進行動態(tài)心肺運動檢查，檢查全程記錄12導聯(lián)心電圖、無創(chuàng)血壓、血氧飽和度、各項肺通氣和肺換氣等指標[13]。按照Harbor-UCLA 醫(yī)學中心制定的標準的連續(xù)遞增功率方案，進行癥狀限制性最大極限CPET。安靜狀態(tài)下休息3 min 后，以60 r/min 蹬車速率無負荷熱身3 min。根據(jù)受試者年齡、性別和預估計的功能狀態(tài)，預設電磁自行車功率計的功率遞增速率為10～20 W/min，預設患者在6～10 min 內(nèi)達到癥狀限制性最大極限 CPET，獲得最大運動功率。蹬車達最大功率后，緩慢停止，同時繼續(xù)記錄≥5min 恢復期數(shù)據(jù)[14-17]。

1.3 CPET 數(shù)據(jù)分析方法

從意大利COSMED 公司PFT Ergo V10.0 a 系統(tǒng)導出原始數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)為每次呼吸（breath-by-breath）所測得，然后進行每秒數(shù)據(jù)切割（second-by-second），對切割后的數(shù)據(jù)進行10 s 平均數(shù)據(jù)再次切割，用所得10 s 切割數(shù)據(jù)制作9 圖，并按照標準計算原則進行結(jié)果分析。

1.4 觀察指標

1.4.1 新9 圖指標

（1）反映運動耐量以及心功能的指標:如最大攝氧量、公斤攝氧量、無氧閾、代謝當量、最大氧脈搏、最大心率儲備、呼吸商、氣體交換率以及攝氧量與運動負荷之間的關系等；（2）反映通氣功能的指標:如呼吸儲備、最大運動通氣量、最大潮氣量、最大呼吸頻率等；（3）反映氣體交換的指標:如動脈氧分壓、肺泡與動脈氧分壓差、動脈二氧化碳分壓 、潮氣末二氧化碳分壓、動脈-潮氣末二氧化碳分壓差、氧當量、二氧化碳當量、 死腔和潮氣量的關系等；（4）反應骨骼肌功能的指標:最大功率，最大運動時間等[18]。

1.4.2 運動誘發(fā)波浪式呼吸（EIOB）的確定

（1）在CPET 期間OB 的通氣振幅大于平均通氣量的30%；（2）所有運動時間中超過3 個周期或超過60%運動時間；（3）在新9 圖的18 項(除外功率)觀測指標中，有三個以上指標連續(xù)出現(xiàn)3 個周期以上的OB 形式變化[5]。符合上述條件的患者列入EIOB 組中。新9 圖中EIOB 具體圖形如下圖1。

圖1. 新9 圖中運動誘導波浪式呼吸（EIOB）

2 結(jié)果

2.1 一般情況

符合納入標準的兒童共508 例，男性患兒296例，占58.3%，女性患兒212 例，占41.7%，男女比例1.39 ∶1，平均年齡（8.0±3.0）歲。

2.2 不同年齡組EIOB 的發(fā)生率比較結(jié)果

結(jié)果表明，3～6 歲組EIOB 的發(fā)生率最高，為42%；7～10 歲組EIOB 的發(fā)生率為29.4%，11～14 歲組EIOB 的發(fā)生率為29.9%。3 組經(jīng)卡方檢驗（χ2=7.512），差別具有統(tǒng)計學意義（P＜0.05，表1）。

表1. 不同年齡組EIOB 的發(fā)生率

2.3 高強度運動時可能漏氣的情況

508 例患兒中有14 例在CPET 過程中出現(xiàn)漏氣情況，發(fā)生率為2.7%。如圖2 所示，CPET 發(fā)生漏氣時，攝氧量、二氧化碳排出量、氧脈搏、分鐘通氣量、潮氣量等指標出現(xiàn)上升變緩甚至下降的情況，容易誤判為氧供需不平衡的心肌缺血類疾?。ㄈ绻谛牟〉龋紤]到患者的年齡等實際情況以及心電圖ST 段無缺血改變、心率和血壓繼續(xù)上升，更加符合漏氣的表現(xiàn)。

圖2. 新9 圖中漏氣情況

3 討論

3.1 CPET 波浪式呼吸的臨床意義

與NYHA 分級、血流動力學指標、左心室射血分數(shù)和血清心衰標志物等相比，心肺運動功能檢查可以更客觀全面地評價心力衰竭患者的功能狀態(tài)，在心臟大手術術前評估、心臟移植倫理評價、心力衰竭患者預后預測等方面都有很大的應用價值。心肺運動功能試驗在評價心力衰竭患者的預后證據(jù)中，以峰值攝氧量、二氧化碳通氣有效性或二氧化碳通氣當量、攝氧有效性峰值平臺最有價值[8,10,19-21]。近些年有部分研究認為EIOB 具有獨立預測價值，EIOB 與CPET 的某些核心指標結(jié)合預測死亡存活效果更好[7]。另外一項有關睡眠研究也觀察到，在11 例慢性心力衰竭患者中有10 例發(fā)生中樞性睡眠呼吸暫停[22]。Arzt 等人的研究顯示中樞性睡眠呼吸暫停可提示慢性心力衰竭患者的預后較差，但與CPET 中V.E/ V.CO2斜率相結(jié)合來分析心力衰竭患者的預后價值更高[6]。有分析顯示心力衰竭患者發(fā)生心血管事件的風險中，心衰伴有EIOB患者是沒有OB 患者的4 倍，此類OB 不受疾病病因和年齡、性別的影響，更具穩(wěn)定性、可靠性[10]?，F(xiàn)如今CPET 誘導的OB 是心力衰竭患者預后不良的核心指標之一。

3.2 CPET 波浪式呼吸臨床發(fā)生情況

運動誘發(fā)的呈周期性變化的異常呼吸形式即為運動誘發(fā)OB，不同年齡的心衰人群OB 的發(fā)生率不同，年輕人為20%～30%，中年人為12%～35%，老年人為58%[23]。有部分研究定義OB 的通氣振幅大于平均通氣量的30%，觀察到NYHA 分級中以心功能IV 級為主的重度慢性心力衰竭患者EIOB 的發(fā)生率高達82%。有研究表明過去在美國多中心臨床研究以NYHA 分級心功能III 級為主的心衰患者中OB 的發(fā)生率為51%[7]。若定義OB 的運動通氣振幅占平均通氣量的百分比變小，那么EIOB 的發(fā)生率會更高。

我國CPET 實驗室的技術操作人員多數(shù)習慣于兒童在行CPET 檢查時佩戴面罩，而不是使用咬口器。但咬口器的死腔約50 ml，而面罩死腔約200 ml，考慮到鼻腔本身存在約50 ml 死腔，咬口器配合鼻夾的使用，可封閉鼻腔，使咬口器死腔忽略不計，能更真實地反映實際肺通氣狀態(tài)；另一方面，使用面罩時，口鼻的呼出氣流易形成湍流，不利于流量計對氣流的計算，而咬口器的氣道短直，經(jīng)口腔直接與流量計相對，呼出氣形成層流更有利于氣流的測定[1]。尤其對于年齡較小的兒童而言，由于潮氣量小，在保證面罩不漏氣的前提下，佩戴面罩也就同樣增加了死腔通氣，這樣會使兒童在CPET 中出現(xiàn)OB。在被選擇的508 名兒童中，3～6 歲組兒童的CPET 結(jié)果中出現(xiàn)OB 的概率較大為42%，而在11～14 歲兒童中OB 產(chǎn)生的概率明顯降低。

此外，佩戴面罩在臨床上可能產(chǎn)生臨床誤診的原因有很多，包括在佩戴面罩的時候未完全密閉產(chǎn)生的漏氣，特別是運動終末時漏氣的可能性更大；高強度運動時面罩漏氣可能導致“高強度運動時氧需供不平衡”的誤診。另可能為年齡較小兒童在運動過程中的依從性較差，未能完全盡力等。未盡力可以通過Max試驗[24]來驗證排除。

3.3 面罩CPET 波浪式呼吸的發(fā)生時段

有研究表明，在慢性心力衰竭患者的CPET 中各個時期都會有OB 的發(fā)生，以運動期最高，發(fā)生率幾乎為100%；其次發(fā)生在運動前期為81%；恢復期最低，發(fā)生率為13%。有部分慢性心力衰竭患者在CPET 全程均會出現(xiàn)EIOB，考慮可能與患者的慢性心衰急性發(fā)作有關[23]。

綜上所述，CPET 是一項以整體整合生理學為基礎的能全面評估人體整體功能狀態(tài)的檢查。每一個步驟都需要進行嚴格的質(zhì)量控制，以此來避免最細小的誤差，那么在給兒童進行CPET 的時候所采用的呼吸面罩會給通氣量及氧脈搏等指標造成很大的影響，產(chǎn)生OB，這樣就很容易誤診為心力衰竭。在兒童均無基礎疾病的前提下，完成這項檢查造成的OB 的結(jié)果是沒有意義的，但是可能造成臨床診斷中的誤導。因此在完成CPET 時，呼吸測定選擇使用增加解剖死腔少的咬口器，嚴格質(zhì)量控制每一個環(huán)節(jié)，包括對儀器的定標，技術人員的鼓勵和檢查器械的完整性都是十分重要。