摘要
针对心肺运动测试(CPET)在肺部和心脏疾病中的临床应用提出了基于证据的建议,参考了运动不耐受的评估、预后评估和治疗干预的评估(如。药物、补充氧气、运动训练)。采用循证指南中常用的建议分级制度,建议等级从最高A到最低D。
对于症状受限的增量运动,CPET指标,如峰值O2吸收(V“阿2),V“阿2乳酸阈值时,通气- co的斜率2输出与动脉O有无关系2饱和度降低,在预后评估中都有作用。此外,对于干预措施的评估,有症状限制的高强度恒负荷运动的耐受时间通常比经典的增量试验提供更大的区分变化的敏感性。实地测试范例(如。计时和穿梭行走测试)也被证明是有价值的。
反过来,这些考虑可以解决临床医生经常面临的实际问题,例如:1)“什么时候应该对运动不耐受进行评估?”;2)“应该要求进行哪种特殊形式的测试?”3)“在评估特定疾病的预后或特定干预措施的效果时,应该选择哪一组变量?”
本文的目的是就心肺疾病患者运动测试的临床应用提出建议,特别强调功能评估、预后和干预措施评估的证据基础。虽然该文件的范围很广,但审议将只集中于那些具有可证明的预测能力的指数。因此,在适当的地方将包括补充的参考资料。
运动不耐受可以定义为无法成功完成所需的体育任务。因此,从某种意义上说,每个锻炼的人在某种程度上都有“运动不耐症”。从临床角度来看,问题在于病人是否对正常人能够忍受的任务表现出不耐受。然而,运动不耐受(通常以峰值摄氧量(V 'O2、峰值))在肺部和心脏疾病患者中不能自信地从休息时确定的生理变量,如一秒钟用力呼气量(FEV)来预测1)、肺部一氧化碳扩散能力(DL,有限公司)、射血分数(EF)或身体质量指数(BMI)。因此,有必要实际评估个人的运动不耐受,并在可能的情况下确定其原因。这种任务专一性带来了技术挑战:能够以准确和可重复的方式强加特定的工作速率协议的要求在很大程度上限制了对能量测量设备的评估,如循环能量计和跑步机。虽然这些指标与日常锻炼的实际情况不太接近,但它们为评估各生理支持系统之间相互作用的适当性提供了精确和可控的重点。
心肺运动测试(CPET)应该被认为是评估肺部和心脏疾病患者运动不耐受原因的金标准,它是基于系统故障通常发生在系统(如。肌肉-精力充沛,心血管或肺部)处于压力之下。CPET包括实施有症状限制的渐进式运动,通常结合全面的呼吸监测心肺变量(如。V 'O2,肺CO2输出(V '有限公司2)、微小通风(V 'E)、心率(fC)、知觉反应(如。呼吸困难,腿部不适),如需要,测量运动相关的动脉氧饱和度,动态恶性膨胀和四肢肌肉力量。因此,支撑系统是“强制的”,通常超过其可容忍范围,以一种受控的方式,允许关键系统响应相对于适当的参照系(如。V 'E相对于表示的V '有限公司2)和有氧功能指数(如。乳酸阈值(θl),V 'O2、峰值)自信地受到歧视。以前的欧洲呼吸学会188bet官网地址和美国胸科学会(ATS)/美国胸科医师学会的声明为临床实践中CPET的标准化提供了有用的建议1- - - - - -3..
虽然有各种各样的测试可用,每一个或多或少都适合作为患者病理生理学的特定组成部分的压力源,但综合生理系统反应的适当性最好通过症状有限的增量测试来研究(当然,对于初始运动评估)。这通常是通过在固定频率以固定的小增量逐步增加工作效率来实现的。如。每分钟或更短),以“楼梯”的方式,或在计算机控制下作为一个平滑的连续斜坡逐步增加工作速率时,两者都采用周期-ergometry1,3.- - - - - -5还有最近的跑步机6.然而,高强度恒载试验也正被广泛使用,因为在许多情况下,它们能敏感地辨别干预措施后的改进功能。
系统功能可以通过一系列适当选择的对增量和/或高强度恒负荷运动的响应来很好地描述。这些可能表示在测试可容忍范围内的某些参考点上的变量值或在所选感兴趣区域上的响应剖面。评估这些系统响应的常态性或其他情况,要求研究者选择并适当地显示最能反映特定系统行为的响应变量集群。然后可以尝试区分年龄、性别和活动匹配的“标准”受试者的正常反应偏离的幅度和/或模式,异常的幅度或模式与特定生理系统的特征相匹配,即功能障碍。在某些情况下,可能不容易获得适当的正常值。在其他情况下,值可能依赖于模式(如。更大的肌肉量参与跑步机运动导致略高V 'O2、峰值).
然而,尽管临床广泛使用CPET,它并不被认为在初级诊断能力方面有实质性的改善(即。在基本的异常类别方面)优于更经典的临床工具,如肺活量测定法和心电图和超声心动图。然而,CPET所能做的是通过以下方式对这些考虑进行相当大的“微调”:1)揭示只有当支持系统受到体力活动的压力时才会发生的特定异常(如。慢性阻塞性肺疾病(COPD)的动态恶性膨胀或慢性心力衰竭(CHF)的通气反应增加);以及2)为评估旨在改善此类异常的干预措施的有效性提供了一个功能参考框架(如。支气管扩张剂治疗动态恶性膨胀或血管扩张剂治疗心力衰竭)。
最近人们认识到,慢性肺部疾病患者在运动训练等干预措施后功能状态的改善并不总是表现为经典性能指标的显著提高,如V 'O2、峰值, CPET的范围已扩大至包括以实验室为基础的高强度恒负荷运动范例,以达到耐受极限(tlim),可以提供更敏感的参考,尤其是在预后和干预方面。现场测试范例,如计时和穿梭行走测试,也变得流行起来,通常由测量变量如动脉氧饱和度(年代p O2,在这里使用,而不是更传统的缩写年代啊,一个2,以反映在运动中最常用的非侵入性测量方法是脉搏血氧仪),fC还有劳损症状可能没有被广泛认识到的是,这些测试可以在恒负荷症状受限运动的“功率-持续时间关系”的背景下被建设性地看待。最后,CPET在预测和评估干预措施(如补氧、运动康复和药物治疗)方面的应用越来越广泛。
因此,本文旨在为临床医生经常面临的三个基本问题提供答案:1)“什么时候应该对运动不耐受进行评估?”2)“应该要求进行哪种特殊形式的测试?”3)“在评估特定疾病的预后或特定干预措施的效果时,应该选择哪一组变量?”这是通过在诊断、预后和相关干预的背景下对CPET结果进行批判性评估来实现的,潜在的生理学原理在在线补充材料中提出。
cpet在诊断和功能评价中的应用
在特定的患者中,CPET可以预期产生哪些额外的诊断和/或预后信息?CPET可以:提供运动能力的客观测量;确定限制运动耐力的机制;建立患者预后指标;监测疾病进展和/或对干预措施的反应。CPET不能唯一做的是影响诊断,除非在非常特殊的情况下,如运动引起的支气管收缩和动脉氧饱和度降低。在大多数情况下,要研究的患者将已经提出了初步诊断。然而,CPET的价值在于鉴别诊断;例如,明智选择的心肺和气体交换反应的概况可以区分肺和心脏对运动的限制。CPET的解释能力可以通过加入额外的测量来加强。 In a patient with a primary diagnosis of COPD, for example, these typically include habitual physical activity levels, body mass and composition, muscle strength, exercise-related arterial desaturation, dynamic hyperinflation and exacerbation of symptoms. Importantly, CPET should be viewed as a key adjunct to a previous comprehensive medical evaluation comprising a medical history and examination and, depending on what is suspected, other complementary tests and measurements (如。红细胞压积、生化、静息心电图、胸片、动脉血气分析、静息肺功能检查)。运动试验前医学评价的性质和范围应集中于缩小疑似疾病的范围。
运动不耐受
测量V 'O2、峰值(见1.1节和图1⇓(均在补充材料中)在运动测试中动机良好的健康无症状受试者中具有很高的可重复性。这也被证明是在运动症状有限的情况下7- - - - - -10,当病人抱怨呼吸困难或运动不耐受时,这在残疾福利索赔或运动处方等情况下非常重要。在某些疾病中,如COPD和CHF,运动不耐受指数最好与日常生活活动密切相关,步行试验,如6分钟步行试验(6-MWT)。11,12是常用的。与CPET的情况一样,可重复性要求采用标准化程序。
运动不耐受的原因
运动不耐受的原因大致可以分为“中心型”(“可以,但不愿意”)和“外围型”(“想,但不能”)。定义运动不耐受和分类损伤程度的经典标准是V 'O2、峰值以体重为标准13.由于诸如习惯性体育活动、年龄、性别和身高等因素的影响V 'O2、峰值(详见补充资料1.1)以及在6-MWT (6-MWD)上行走的距离14- - - - - -16,建议相对于相匹配的健康人群的参考值判断运动能力的正常值(或其他正常值),不仅要考虑体重,而且在某些条件下还应考虑无脂肪质量(见补充材料,1.1)。值为>的1.96倍sd置信度为95%时应视为异常。预测值<40%表示严重损伤17.
CPET在鉴别运动不耐受原因中的作用
有几种CPET反应模式不是疾病特异性的,但仍然指向系统功能障碍的特定部位,从而缩小了鉴别诊断(出口的。图2⇓在补充材料中)。这些反应模式的缺失可以作为这些系统在运动限制中显著参与的证据。虽然在没有已知疾病的个体中,运动限制的确切机制难以确定,但通常不太可能出现呼吸限制,因为在运动高峰时仍有大量的呼吸储备(见补充材料,1.6)。17.此外,动脉二氧化碳张力降低(P,有限公司2)在运动结束时提示代谢性酸中毒的呼吸代偿(见补充材料,1.3和1.5),尽管肺泡-动脉氧差有所扩大(P一个−,O2)、动脉氧张力(P啊,一个2),年代p O2是否与静息值有明显差异18.通过良好的学科努力,如果V 'O2、峰值高于95%置信区间的下限(即。“正常”V 'O2、峰值),受试者表明呼吸困难或腿部疲劳是停止运动的原因,则受试者通常被认为具有正常的运动耐受力。这种情况将有效地排除严重的COPD或间质性肺疾病(ILD)。19,20.,瑞士法郎21和肺血管疾病(PVD)22作为运动不耐受的原因。然而,在发现正常的同时V 'O2、峰值可能有助于为患者提供保证并限制后续测试,重要的是要认识到,在这种情况下,正常实际上意味着“相对久坐的受试者所期望的”(即。正常值来源于该组的特性)。一个正常的V 'O2、峰值在一个高活动水平的实验对象中,或者一个以前非常健康的人,不应该被认为是没有异常的反映。
患有不明原因运动不耐受的患者,其初步测试结果(如。但CPET可能是一种有用的工具,可用于确定运动不耐受是否由于氧转运途径异常(从大气空气延伸到肌肉中的线粒体)、条件失调或心理因素(过度通气、恐慌、焦虑综合征、等)。反应模式可能不能诊断特定的病因,但与以前的医学评估一起,它们可以帮助指导进一步的诊断测试4,23- - - - - -26.
氧输送异常
这一术语包含了几个异质条件,它们共同减少了系统氧输送(即。运动时相对于代谢需求的心排血量和动脉含氧量的乘积。这些的特点是低V 'O2、峰值低θl(见补充资料1.1和1.3)。fC储备也经常很低,尽管如果症状迫使患者提前戒烟,fC储备将会很高(见补充材料,1.4)。在大多数情况下,峰O2脉搏很低,而且fC- - - - - -V 'O2斜坡很陡27- - - - - -29有明显收缩期或舒张期心力衰竭的患者,O2脉冲在测试早期出现平稳(见补充材料,图4)⇓)30..O的发现2脉冲在正常情况下逐渐增大,直到某一点,然后逐渐减小,相应的增大fC- - - - - -V 'O2坡度,是相对特定的冠状动脉疾病31.
运动时的通气限制
运动高峰时的通气限制,通常见于阻塞性肺病(见补充资料图6),也可见于限制性肺病,判断何时发生V 'E/最大自主通气(MVV)超过85%17特别是如果代谢性酸中毒的呼吸代偿不明显,即。P,有限公司2被增加了32或正常,呼吸的死空间分数高(死气量/潮气量;VD/VT).低呼吸储备也可以在耐力运动员和健康的老年人中看到V 'O2、峰值高于正常年龄匹配范围(见补充材料,1.6)。
通气控制异常
重要的是要强调运动的通气反应不能从静息肺功能来预测;它必须被衡量。合适的参照系V 'E是V '有限公司2(见补充材料,1.5),它将出现V 'E- - - - - -V '有限公司2斜率和CO的通气当量2(V 'E/V '有限公司2) θl对诊断、预后及干预措施评价均有重要意义。运动中异常的呼吸控制被定义为不适当的高(过度换气,即。低二氧化碳张力(P有限公司2)设定值)或低(低通气,即。高P有限公司2置位点)V 'E- - - - - -V '有限公司2斜率。缺陷可能是原发性的(即。不可归因于任何特定疾病或已知机制)或继发性(即。继发性缺氧,或其他影响呼吸或心脏的疾病,可刺激V 'E).
在原发性过度换气中,静止时存在明显的过度换气,代谢代偿或多或少完成。在运动中保持过度换气,即。的不正常的大幅增加V 'E和一个升高的V 'E- - - - - -V '有限公司2坡33- - - - - -35.然而,随着增长V 'E- - - - - -V '有限公司2可以反映坡度的增大VD/VT以及减法P有限公司2置位点,同时P,有限公司2需要通过监测来排除前者。P,有限公司2通常在运动时保持抑郁35,尽管有报道称P,有限公司2当运动强度大到足以使自动控制机制取代假定的皮质原驱动时,可能会向正常水平增加4.在一些患者中,运动诱发的支气管收缩(EIB)可能是运动过度通气的原因36.此外,在冠状动脉正常的受试者中,运动时过度换气与类似缺血的ECG变化有关37.
运动时继发性换气过度(伴有降低P,有限公司2)被认为是低氧血症诱导的外周(颈动脉)化学受体刺激、心肺机械受体活性(ILD, PVD)和/或肌肉机械或化学受体激活(如。瑞士法郎)20.,22,38- - - - - -43.
原发性低通气被定义为不正常的低通气增加V 'E相对于V '有限公司2(即。减少V 'E- - - - - -V '有限公司2斜坡)与一氧化碳2在没有可识别的肺部疾病的情况下44- - - - - -46.慢性阻塞性肺病常发生继发性低通气19,32,也可见于晚期ILD20.以及神经肌肉疾病47.需要指出的是,当COPD和ILD患者出现运动低通气时,V 'E可能,看似矛盾的是,在某一特定情况下高于正常水平V '有限公司2尽管公司2保留;这体现了一种提升的影响力VD/VT.
肺气体交换异常
肺气体交换的效率通常是由大小来判断的P一个−,O2运动过程中这种变化的知识对于评估许多肺部和心脏疾病的严重程度是有用的。的行为P啊,很2运动时不能从静息肺功能来预测;它必须被衡量。正常情况下P啊,一个2运动时不减少P啊,很2在运动高峰期保持低于2.66-3.99千帕(20-30毫米汞柱)48,49.一个P啊,很2>3.99 kPa (30 mmHg)被定义为异常,通常伴有动脉饱和度降低(即。年代p O2< 88%)。P啊,一个2≤7.32 kPa (55 mmHg)通常被认为是临床显著值,可能会限制运动耐受性,并有可能危及受试者。这在大多数ILD和PVD患者中可见,在许多中度和重度COPD患者中可见50- - - - - -54心内左向右分流或慢性心力衰竭患者较少4.有趣的是,它也可以在精英耐力运动员中看到(见补充材料,1.8)。
肌肉代谢功能障碍
在骨骼肌代谢途径中有许多位点的功能障碍可导致运动不耐受(减少V 'O2、峰值和θl),包括基质的输送和利用途径,以至能量转化本身。这种损伤的检测超出了常规CPET的范围,依赖于肌肉活检和无创肌肉核磁共振波谱和成像等干预措施(有兴趣的读者参考55- - - - - -58供进一步讨论)。
由于线粒体耗氧是最常见的受影响过程之一,总的来说,运动反应模式与异常氧运输下的情况类似。如无明显的心脏病、贫血或羧血红蛋白血症,建议有肌肉肌病。然而,较轻形式的肌病以及明显的肌肉失调(见后文)可能难以与轻度心血管疾病区分。代谢性肌病患者也可能在精疲力竭的运动中或运动后出现肌肉疼痛41,43,59或运动时抽筋(肌腺苷脱氨酶缺乏症)60.
去适应作用
久坐生活方式的患者可能会抱怨运动不耐受。除非标记了久坐,V 'O2、峰值可能正常,也可能只是轻微下降。去条件化的一个基本标志是左移和陡化fC- - - - - -V 'O2关系和浅O2脉冲剖面(见补充材料,1.4),虽然峰值fC如果在测试过程中注意刺激受试者,那么结果很少或没有会正常吗fC储备。因为低V 'O2、峰值,通常有大量的呼吸储备。P啊,一个2而且VD/VT反应正常。去条件化通常难以与轻度心脏病区分,但如果病史没有显示疾病的证据,将运动不耐受完全归咎于去条件化是合理的。
鉴别诊断
运动测试已被证明是有用的:区分正常和异常的运动反应;区分运动不耐受的心血管和肺部原因1,64- - - - - -68;确定肺部气体交换障碍,某些肌肉疾病和心理障碍4,23- - - - - -25.
基于关键测量的算法有助于识别限制运动耐力的原因。然而,它们可能无法评估早期或轻度疾病以及合并疾病(即。cardiac-pulmonary)。此外,尽管已经开发了几种不同的解释算法,但都没有得到临床验证。值得注意的是,在一项研究中,130个连续的临床指征心肺运动试验在放置桡动脉和肺动脉导管的情况下进行69,一种广泛应用的无创心肺运动测试诊断算法4对肺血管限制(定义为最大运动>120达因·秒·cm时肺血管阻力)具有敏感性5)为79%,特异性为75%,准确度为76%。调整分支点阈值后,特异性和准确性分别提高到88%和85%。
特定疾病的CPET反应谱
本节考虑特定的反应异常模式是否对特定的肺部(COPD, ILD,原发性肺动脉高压(PPH),囊性纤维化(CF))和心脏(CHF)疾病具有诊断能力。
慢性阻塞性肺疾病
虽然对增量运动的反应可能具有某些特征性特征,但除极少数例外情况外,COPD患者的诊断只需要临床病史和肺活量测定即可。然而,这类患者的运动测试越来越多地用于客观测量运动能力和确定限制运动耐力的原因,这些原因最终可以通过特定的干预措施改善甚至纠正(如。支气管扩张剂,补充氧气,康复)。在COPD患者中,运动不耐受是多因素引起的。已知的致病因素包括单独或同时出现的劳力症状(如。呼吸困难,腿部疲劳),通气能力降低,动态恶性膨胀,外周肌肉功能障碍和O2交通异常。这些因素是高度相互依赖的,并以不同患者不同的变量组合出现。重要的是,运动不耐受不能从个体患者休息时的肺和心功能指标来预测70- - - - - -73.V 'O2、峰值如果受试者达到了他或她的极限(见补充材料,1.1),用CPET获得的是COPD有氧能力的最佳可用指标,并且其测量在COPD中也具有合理的可重复性74- - - - - -76.
通气限制,通气要求和动态恶性充气
在绝大多数COPD患者中,CPET显示运动耐受性在很大程度上受到通气能力降低和通气需求增加的联合限制,这加剧了呼吸困难的感觉。此外,对腿部努力的高度感知可能是大量患者的限制因素,特别是在周期测功仪运动期间63,77.重要的是,动态恶性膨胀的发展已被认为是导致运动中不可忍受的呼吸困难发展的重要限制因素(图1)⇓;见补充材料,1.7)78.血流受限患者在运动时增加的通气需求引起了空气滞留和动态恶性膨胀32.动态恶性膨胀的程度取决于呼气流量限制的程度,最大呼气流量-体积环的形状,以及主要因素V 'E的呼吸模式V 'E,以及静息期肺恶性膨胀程度。吸气容量(IC)的减少常与肺活量的增加有关P,有限公司232,79或者简化VT80这有力地表明,呼吸力学正在达到其功能极限。然而,COPD患者运动后IC降低的程度是可变的。在105名中重度COPD患者中,运动结束时的IC比已经降低的静息值降低了20%81,如图1所示⇓.在另一组27名严重COPD患者中,在高强度运动结束时也发现了类似的减少80.在严重COPD中也有类似的变化82.
慢性阻塞性肺病在运动期间经常观察到的其他通气异常是高V 'E对于给定条件V '有限公司2,由于变量的贡献增大VD/VT还有一个简化的P有限公司2动脉低氧血症和过早代谢性酸中毒的设定值。
运动时动脉氧饱和度降低
O的检测2由于运动过程中饱和度下降的发生和严重程度都无法从静息肺功能中预测,因此饱和度下降是COPD患者CEPT的重要指征73,83.只有在嗑药的时候DL,有限公司是伴随着高休息吗年代p O2(即。≥95%海拔)DL,有限公司阴性预测值升高84,但在一项大型回顾性研究中,由受试者工作曲线分析确定的总体敏感性和特异性均为75%,预估分界点为62%DL,有限公司85.
运动时动脉饱和度降低是晚期COPD的常见特征53,54.虽然任何类型的高强度腿部运动都可能发生去饱和,但在跑步机上或沿着地面自由行走比周期测能法引起更多的低氧血症54,86- - - - - -88.任何标准化行走试验都适用于诊断血饱和度降低11.
运动诱发支气管狭窄
EIB,定义为运动后FEV的下降1任何在运动中或运动后不久出现喘息、咳嗽、胸闷或呼吸困难的患者都应怀疑。在成人中,建议进行挑战性试验:在有运动期间或运动后呼吸困难史的哮喘患者中诊断EIB,特别是在那些尽管经过适当治疗但仍抱怨运动后症状的患者中;并确定预防EIB的药物处方的有效性和最佳剂量83,89,90.
在哮喘患者中,运动挑战EIB与组胺和甲胆碱挑战的比较表明,运动挑战在检测EIB方面始终比化学挑战更不敏感,但更具体91- - - - - -97.许多对化学刺激有轻度支气管高反应性的哮喘患者(约30%)对运动刺激有消极反应,但也有对运动刺激有积极反应的个体,对组胺或乙酰胆碱刺激有消极反应的个体98.综上所述,这些信息表明,积极的运动挑战结果在识别临床哮喘方面是相对特定的,但对临床相关的轻度支气管高反应性的存在有些不敏感。在这方面,运动挑战反应的敏感性-特异性剖面类似于组胺或甲胆碱刺激浓度导致FEV下降20%11或2毫克·毫升-199.
出于实际原因,在跑步机上跑步通常是儿童EIB检测的首选方法。这使得在游戏和其他常见体育活动中最常使用的肌肉得以使用,而骑自行车可能会导致肌肉疲劳在一个较低的绝对工作率。在儿童身上的研究表明,跑步比骑自行车更容易激发EIB,自由跑步比在实验室的跑步机上跑步更容易激发EIBOne hundred..跑步6-8分钟能大大降低运动后FEV1相比于短时间或长时间的跑步,认识到在马达驱动的跑步机上跑步特别有用,也容易标准化101.
EIB被认为是由运动中增加通风导致的热量和/或水分损失增加引起的102,103.因此,这些因素的标准化在运动挑战测试中很重要。建议在室温(20 ~ 22℃)、相对湿度为~ 40%的条件下进行EIB运动测试。当使用运动试验监测EIB并重复测量时,这些环境因素应保持恒定。
工作效率的选择对EIB测试的结果至关重要104,105.此外,广泛使用吸入类固醇治疗哮喘降低了对运动的反应106,107.为了获得最高可能的灵敏度水平,工作速率应保持高。1999年ATS指南建议,工作效率应为计算最大值的80-90%90,甚至更高的水平,高达计算最大值的95%,可能是有利的105.
除了诊断EIB, FEV的减少1经过标准化运动后,可考虑作为非特异性支气管高反应性的衡量108并用于评估哮喘的严重程度,以及治疗效果107.当在运动测试中加入额外刺激时,通过在跑步机上跑步与吸入-20°C的干燥冷空气相结合,测试的敏感性显著提高,同时保持高度的特异性109.
对于其他间接支气管反应性的测量,运动试验对EIB的敏感性相当低110尤其是吸入类固醇治疗的儿童107.这是可以理解的,因为儿童治疗哮喘的主要目标之一是掌握EIB。在未接受吸入性类固醇治疗的儿童中,该测试的敏感性较高,与乙酰胆碱或组胺支气管刺激的敏感性相当111.然而,EIB检测诊断哮喘的特异性较高109,110.通过在测试过程中吸入冷空气,可以在保持特异性的同时提高敏感性109.运动负荷应保持高,以保持灵敏度105.
间质性肺病
ILD是一种广泛而不同的疾病,表现出对运动的一些常见反应模式。与其他肺部疾病一样,运动不耐受是多因素的,但不可忍受的运动症状、限制性力学和严重的气体交换紊乱往往是主要原因。伴随的心血管异常和周围肌功能障碍也可能是原因之一20..典型的ILD的呼吸反应模式已被很好地描述:呼吸能力降低,呼吸储备减少(尽管不像COPD那么严重),呼吸能力增加V 'E- - - - - -V '有限公司2坡度,以及典型的呼吸频率高低VT在任何给定的水平上V 'E.
V 'O2、峰值在ILD中是可复制的112,113因此是一种客观测量运动能力的有用手段,就像COPD一样。同样,对于COPD,有某些运动反应特征提示ILD,尽管很少通过运动测试诊断ILD。运动时肺气体交换异常可能是ILD唯一明显的生理改变114,115.
呼吸力学异常
ILD患者的运动耐受性主要受限制性肺力学的限制。因此,增加的能力降低了VT和那里V 'E由于运动的代谢需求,导致肺顺应性(体积-压力)曲线变平116.同时,静息IC和吸气储备容积(IRV)也经常降低。随着运动的进行,呼气末肺容积(EELV)逐渐侵占本已平坦的顺应曲线的上部平坦区域,弹性负荷进一步加重。因此,VT“饱和”较早,由此产生的快速呼吸与夸张的潮汐气流漂移(见补充材料,图2⇓(图7)。一些小型研究表明,在ILD患者的整个运动过程中,IC基本保持不变,即使在出现呼气流量限制的患者中也是如此117.避免进一步的侵犯VT对呼气储备量(ERV)的影响将有望在较低的肺容量上减弱呼气流量限制。然而,未能在运动中降低EELV(如在健康受试者中发生的那样)可能会对吸气肌和呼气肌之间的工作分担产生负面影响。
一些ILD患者出现呼气流量限制,这可能反映了吸烟或气道参与疾病过程导致的气道阻塞116,117.这些患者在运动中缺乏动态恶性膨胀可能反映了休息时IC已经减少,因此患者可能会达到严重降低的IRV,并在空气滞留发生之前终止运动。
ILD患者运动时的呼吸困难强度已被证明与两者的增加有关VT吸气力/位移比(呼吸神经力学解离的粗略指标)的增加118.
肺血管疾病
慢性pvd患者,如PPH、与胶原-血管疾病相关的肺动脉高压、慢性血栓栓塞性疾病和肺血管炎,运动耐受性通常显著降低22,69,125- - - - - -127.这主要是由于肺血管阻力的增加,阻碍了运动时心排血量的正常增加22.患者主诉用力时难以忍受的呼吸困难,与呼吸反应增加有关;通常情况下,即使在轻度体力活动和静息肺功能没有异常时也会发生这种情况。休息DL,有限公司可能会减少,特别是在更严重的疾病中,但在轻中度疾病中并非总是如此128.典型的运动反应模式包括降低V 'O2、峰值,θl峰O2脉搏,正常或轻微减少的呼吸储备,高V 'E/V '有限公司2(即。>34 θl)高VD/VT并且增加了P一个−,O222,69,125.该模式在区分肺血管阻力>120达因·秒·cm时的特异性为88%5来自130例因无法解释的用力、呼吸困难和疲劳而转诊的患者中较低值的患者69.
在大多数情况下,在PPH患者中,CPET可以安全地进行功能和预后评估22,69,125,127.然而,对于近期有晕厥或心律失常病史的患者,和/或右心衰有迹象时,可能不需要进行运动测试,或应非常谨慎地进行运动测试129.
氧转运异常
在运动过程中,PVD患者表现出明显的O2运输异常:减少V 'O2、峰值而且V 'O2-工作速率斜率(见补充材料,1.2)和过早θl.最近对PPH患者的研究已经证实了V 'O2、峰值不仅反映了在组织水平上输送和利用氧气的能力下降22但这也是一个可重复的测量方法130.
通气和气体交换异常
PVD患者通常表现为低V 'E以及在运动高峰时的正常呼吸储备。在大多数PVD患者中,一个显著特征是增高V 'E在任何给定情况下V '有限公司2,相对于正常值22,69,125.这反映了肺灌注减少所导致的生理死区增加,并反映在肺肺间充血性的扩大P一个−,O2在运动中22,50,69,125.在部分卵圆孔未闭患者中,由右向左分流也可能导致运动时动脉饱和度降低131.通常情况下,P,有限公司2休息时低,运动时不进一步下降。这被认为反映了颈动脉化学感受器的低氧刺激,也可能是迷走反射的激活通过在肺循环中的拉伸感受器132.
过度V 'E低绝对工作速率也可能反映过早乳酸血症的影响(即。θl低,可能是因为心脏损伤和/或共存的去条件化)。呼吸模式往往比正常情况下更急促、更浅。这种模式似乎不反映限制性肺力学,尽管对PVD运动期间的呼吸力学知之甚少。动物研究表明,这种呼吸过速可能是由右心房、肺血管和肺间质中受迷走神经支配的机械感受器的激活引起的133.
慢性心力衰竭
CHF的运动不耐受是复杂和多因素的134至于肺部疾病,心脏功能的静息指数(如。EF)不能预测峰值运动能力135.心血管因素被认为是这方面的主要因素,与心泵受损有关,不能适当增加心排血量以应对运动代谢需求的增加。然而,运动肌肉循环功能异常也有很好的描述,包括异常的血管调节控制136.与这一观点相一致的是来自大规模人群研究的证明,腿部不适是CHF中最常见的运动限制症状63.
心血管异常
CPET已被证明在CHF运动期间心血管异常的检测和量化非常有用。特征发现是一个减少V 'O2、峰值和θl,更陡峭的HR -V 'O2与减少的关系fC在运动高峰时,O型肌的轮廓变浅(甚至变平)2脉搏随增加而增加V 'O2(见补充材料、1.4和图4⇓)64,137.还可以观察到以下情况V 'E- - - - - -V '有限公司2中等强度区域的斜率(即。到θl)4,138- - - - - -140;休息时和运动初期的周期性呼吸;呼气气流限制在运动高峰。然而,应该注意的是,前面提到的改变对CHF来说并不足够具体;例如,在肺血管疾病患者中观察到它们22,69,125.
V 'O2、峰值在CHF患者中是可复制的141,142.一个正常的V 'O2、峰值几乎不包括CHF21.运动测试在心力衰竭的诊断中起着次要的作用,但运动期间获得的肺气体交换数据提供了关于患者功能能力的重要信息,并区分运动期间心血管和肺部的限制1,2,64- - - - - -68.
作为对病人整体有氧能力的客观测量,V 'O2、峰值在评估CHF严重程度时,该指标优于其他指标,如传统的纽约心脏协会基于患者症状而非客观标准对CHF功能损害进行分类143.因为彼此关系密切V 'O2、峰值以及最大心脏指数,按严重程度分级V 'O2、峰值可以很好地衡量疾病的严重程度。心力衰竭患者的运动能力,基于V 'O2、峰值和θl,可分为四类13.然而,尽管这种分类被广泛使用,但也会受到批评,因为它没有考虑年龄、性别和体重的差异。尽管如此,使用韦伯分类法对流动心衰患者进行分层,提高了识别预后最差的患者以及应该考虑进行心脏移植的患者的能力144.指南V 'O2、峰值作为心脏移植的标准144,145对心脏移植病人进行分类V 'O2、峰值(毫升·公斤-1·敏-1),详情如下。接受指征:<10;可能指征:<14;指征不足:>
通气异常
近年来,在CHF患者中反复报道运动时过度的通气反应138- - - - - -140.V 'O2、峰值是否普遍减少,反映症状受限峰减少V 'O2,运动高峰时的呼吸储备正常或减少。V 'E在任何给定情况下V '有限公司2通常是增加的。促成因素包括:过早代谢性酸血症(反映氧含量降低)2交付及/或使用)146,147;增加生理死区4;交感神经系统激活增加通过运动肌肉中的机械或加压受体刺激148- - - - - -152还有,可能是心肺迷走神经和交感神经反射的作用132,153,154.几项研究表明,在任何特定情况下,CHF患者的呼吸模式都比健康对照组更快、更浅V 'E4,155,156.
一些研究测量了CHF运动时的呼吸力学157,158静态肺顺应性降低已被描述在休息时,甚至在无水肿的患者159.呼吸道阻力增加和高反应性也有报道,甚至在非吸烟者中,这可能反映粘膜水肿160.最近文献资料提示,尽管呼吸储备通常正常,CHF患者在运动高峰时可能出现呼气气流限制,这是运动性呼吸困难的原因158.有静息呼气流量限制的患者已被证明,当呼吸需求增加时,在运动中表现出显著的动态恶性膨胀157.急促呼吸模式反应也可能反映吸气肌无力,尽管后者在CHF中的作用仍是推测的。与限制性肺病一样,CHF运动期间的动态恶性膨胀预计与“高端”机制有关。
周期波动V 'O2而且V '有限公司2在CHF患者中可以观察到休息和低工作速率,特别是在较严重的病例中161- - - - - -163.原因尚不清楚,但可能反映了肺灌注和/或通气的周期性波动。
先天性心脏病
早在1982年,美国心脏协会就发布了在患有心血管疾病的儿童中使用运动测试的指南164.随后,针对先天性心脏疾病儿童的跑步机方案被开发出来,其特点是速度和倾斜度都缓慢增加165.Fredriksen等.166比较健康水平,如V 'O所反映的2在196名健康儿童和187名患有先天性心脏病(CHD)的儿童中,研究人员发现,患有CHD的儿童在12-13岁后的值较低。麦克马纳斯和梁167讨论了如何优化运动测试,以诊断患有各种心脏病的儿童,并建议不仅测量V 'O2,也是那个考核的V 'O2而且V 'E动力学可能有助于区分肺部,心血管和去调节原因的运动限制。V 'O2、峰值而斜率V 'O2-工作率关系已被用于评估心脏手术后运动耐受性的改善168,169.运动测试在评估冠心病患儿长期预后方面的应用尚未见报道。
运动试验在预后评估中的应用
CPET变量,以及6-MWD(表1⇓)已被证明对肺部和心脏疾病患者的预后评估是有用的(如。COPD, ILD, PPH, CF, CHF,移植候选和胸外科手术),这些现在是这些患者组运动测试的主要指征。根据现有文献,运动耐受性(V 'O2、峰值, 6-MWD)和其他CPET变量(V 'E- - - - - -V '有限公司2斜率,θl,年代p O2)似乎比静息肺功能和心功能更能预测预后。
运动耐受性被公认为是健康受试者死亡率的一个很好的预测指标,其年龄范围从年轻人到老年人170- - - - - -173.这似乎也是广泛的肺部和心血管疾病状态的情况。CHF目前提供了建立基于cpet的预后变量综合集群的最佳实例。
本节的目的是考虑cpet相关和其他运动试验在确定慢性呼吸和心脏疾病患者预后方面的预后价值。有关COPD、ILD、PVD、CF和CHF运动指数的数据是可用的。基于cpet的变量可能提供良好预后价值的其他几种疾病不在本讨论的范围内,在此不进行讨论。
慢性阻塞性肺疾病
传统上,FEV1年龄被认为是COPD死亡率最重要的预测因素174.其他静息指标也被发现可以预测这些患者的预后,最重要的是BMI175,176, IC/总肺活量(TLC)比值177睡眠时动脉低氧血症178,肺动脉压179,混合静脉分压(PO2)180以及功能性呼吸困难的程度181.
在过去的几年中,COPD已被视为一种全身性疾病,其中除了气流限制外,许多肺外因素也会影响生存。骨骼肌功能障碍就是其中之一182- - - - - -184.因此,人们开始关注运动耐量相关因素的预后价值。CPET在评估COPD患者的残疾和损害方面的效用已经建立。然而,生存率和CPET反应之间的关系尚未得到很好的确立。
V 'O2峰
在COPD患者中,Oga等.185报道称,V 'O2、峰值是5岁死亡率最重要的预测因子。特别是,V 'O2、峰值< 654毫升·分钟-1与60%的5年死亡率相关V 'O2、峰值793 - 995毫升·分钟-1与5年5%的死亡率相关(图2⇓).
最近,Hiraga等.186进行了一项大型回顾性研究,重点关注许多CPET变量的预后价值,包括直接测量P啊,一个2.他们证实了的预后价值V 'O2、峰值,报告5年死亡率为62%V 'O2、峰值< 10毫升·分钟-1·公斤-1.然而,运动诱发低氧血症的严重程度是由运动诱发低氧血症的斜率来评估的P啊,一个2- - - - - -V 'O2关系(ΔP啊,一个2/ΔV 'O2或“P啊,一个2斜率”)是与生存时间最密切相关的独立预后因素。特别地,P啊,一个2斜率<-80 mmHg·L-1·敏-1与死亡风险升高相关,5年生存率<20%。
计时行走试验
关于现场试验预测死亡率能力的最早数据是指晚期肺病患者康复后的结果。Gerardi等.187结论是,康复后12分钟步行测试距离是干预后3年生存率的最强预测因子,且与死亡原因无关。这一观察后来得到了鲍恩的证实等.188,使用6-MWT。最近的一项研究189重点关注COPD患者2年内6-MWD的下降;该研究的作者发现,存活组的变化幅度明显低于未存活组。最近,6-MWT距离被整合到BODE(身体质量指数、气流阻塞、呼吸困难、运动能力)的分级系统中,用于对COPD患者进行分类和预测。在625名患者的队列中,Celliet al。190已经前瞻性地验证了BODE指数作为任何原因死亡和呼吸道原因死亡的良好预测指标。作者报告说,该指数比FEV更能预测死亡率1一个人。
在肺减容手术(LVRS)中,运动试验作为一种预后指标的术前价值已被探讨。Szekely等.191报道称,肺康复术前或术后6- mwd <200 m是术前预测术后6个月不可接受死亡率的极好指标,特异性为84%。同样,格迪斯的一项随机对照研究等.192,以评估LVRS对肺气肿患者的影响,表明术前穿梭行走试验(SWT)距离<150米是围手术期高死亡率的预测因子。有趣的是,在国家肺气肿治疗试验中193,运动能力用于确定与药物治疗相比,LVRS具有最有利的生存和成本效益的患者亚组。这项重要的试验报道,与药物治疗相比,女性术前峰值工作率<25 W,男性<40 W且主要是上肺气肿的患者在3年的生存和功能结局方面有显著改善。
围手术期并发症的风险通常按V 'O2、峰值.值低于阈值15 mL·min-1·公斤-1提示有显著的并发症风险。然而,实地演习测试的数据有限。对于COPD患者,250 m的6-MWD大约对应于这一阈值。Kadikar等.194回顾性观察145例肺移植患者6-MWT预测死亡的敏感性和特异性;<400米的距离似乎是一个合适的标记,列出患者进行移植。对于LVRS,据报道SWT成功的阈值为~ 150米192或200米的6-MWT191.
间质性肺疾病
在ILD患者中,CPET在检测运动相关的通气和气体交换异常方面可能特别有用(如。当静息肺功能测量显示正常时,动脉饱和度降低和通气需求升高)。也许更重要的是,动脉去饱和和其他CPET指标已被证明有助于预测ILD患者的预后。
动脉氧饱和度降低
金进行的一项大型研究等.195专注于开发一种临床-放射-生理学(CPR)评分系统,用于预测伴有活检证实的普通间质性肺炎(UIP)的ILD患者的生存。P啊,一个2被发现是生存的一个显著的独立预测因子,在完成的模型中占最大CPR评分的10.5%。喇嘛等.52报道称,在6-MWT期间运动诱导的去饱和<88%是ILD和活检证实的UIP患者死亡率的强预测因素。
V 'O2、峰值而且V 'E/V '有限公司2
一项对41例临床诊断为特发性肺纤维化的患者的回顾性研究报道P啊,一个2斜率,V 'O2、峰值阿,2在运动高峰时的脉搏V 'E/V '有限公司2运动高峰是生存的重要预测因素196.有趣的是,在上述指标中,P啊,一个2坡度与成活率关系最为密切。
目前作者还没有关于术前运动指标与肺移植后ILD患者生存相关的预后价值的研究。
原发性肺动脉高压
PPH是一种相对罕见的高死亡率疾病。近年来,新的药物已被使用(如。前列环素,波生坦),旨在降低肺动脉高压的程度,尽管肺移植仍然是唯一确定的治疗方法。过去,侵入性技术(即。右心导管(测量肺动脉压和心排血量)已被用于评估PPH的严重程度、对干预措施的反应和移植时间。最近,运动测试(过去常被认为是不可接受的危险)已被用于确定疾病严重程度和预后。
囊性纤维化
许多变量已被检查,其中一些已被证明对CF患者的预后有良好的预测价值。静息时肺功能指标,特别是FEV1(如% pred或随时间恶化的程度)已被证明是死亡率的良好预测指标。FEV1随着P啊,一个2,P,有限公司2、年龄和性别是用于分类CF严重程度和转介肺移植的主要指标199- - - - - -202.
然而,具有相似静息功能指数的CF患者在临床结果上存在差异。因此,还研究了其他因素,如营养不良(如。低BMI)和多耐药病原体引起的呼吸道反复感染(如。假单胞菌仕达屋优先计划.,伯克不过)203- - - - - -206.
体力活动被认为在CF患儿中特别重要,体能评估是预后的重要衡量标准。健康程度(除了体育活动水平外)取决于疾病肺部部分的进展207- - - - - -209.
V魄2峰值和通气指数
许多研究证实了……的价值V 'O2、峰值在CF患者的分层和预后评估中,静息试验等于或优于静息试验。Nixon等.203对109例7-35岁的CF患者进行了8年的随访,并进行了初始运动测试和计算生存率。有氧健康水平最高的病人(V 'O2、峰值≥82% pred)患者的生存率为83%,而中度(pred)患者的生存率为51%和28%V 'O2、峰值, 59-81%)和最低(V 'O2、峰值≤58% pred)适应度水平。在对其他危险因素进行调整后,有氧健康水平较高的患者的生存几率是健康水平较低的患者的三倍多。Stanghelle等.210在8- 16岁CF男孩的8年随访中显示出类似的结果。默克罗夫特等.211已经发现V 'O2、峰值,峰值工作速率,V 'E峰而且V 'E/V '有限公司2运动高峰期都是死亡率的重要预测因素。然而,与之前的研究相反,他们发现FEV1是比锻炼方法更好的预测指标。
动脉去饱和和步行距离
Balfour-Lynn等.212比较了3分钟步进试验和6-MWT,发现两者都有助于评估CF儿童的运动耐力,而Selvadurai等.213和Pouessel等.214在CF儿童中验证了穿梭测试,发现这是一个有用的测试。
在实地试验研究中,最常用于患者评估的指标是步行距离,这是最低的年代p O2而且fC215.一些作者发现V 'O2、峰值与6-MWD相关,且年龄、体重、FVC、FEV相关系数增大1而且DL,有限公司被加到预测方程中216,217.然而,其他作者发现12 mwt的覆盖距离与生存率之间没有相关性202.其他作者报道在θ时呼吸储备升高l(定义为V 'E在θl除以MVV)与等待肺移植的CF患者死亡风险增加有关218.这种呼吸储备指数的实用性在于,它将肺功能的静息测量与不依赖于患者达到症状限制点的运动能力测量相结合。
慢性心力衰竭
心脏病患者的运动测试已被广泛用于确认冠状动脉缺血的临床怀疑,也许更重要的是,建立预后219,220.冠心病患者运动测试的适应症和解释指南是可用的68.
最近,CPET越来越多地用于评估心脏病患者运动不耐受的程度和机制。V 'O2、峰值,θl,V 'E/V '有限公司2和其他生理变量已被用于衡量CHF患者的功能状态。也许更重要的是,一些关于CPET测量在CHF患者预后评估中的有用性的研究已经发表。然而,目前还不完全清楚β-肾上腺素能阻断疗法是如何通过对诸如V 'O2、峰值而且V 'E- - - - - -V '有限公司2斜率,可能改变CHF的预后预测。然而,皮特森et al。221和奥尼尔et al。222最近有报道过高峰的预后价值吗V 'O2β-阻滞剂对CHF无影响,尽管后者作者建议14 mL·kg-1·敏-1在这种情况下,心脏移植的截止时间可能需要重新评估。
V 'O2、峰值
V 'O2、峰值在CHF223,224,用低V 'O2、峰值预测更高的死亡率和心脏移植需求。曼奇尼等.225报道称,V 'O2、峰值> 14毫升·分钟-1·公斤-11年生存率为94%,2年生存率为84%;而患有V 'O2、峰值≤14毫升·分钟-1·公斤-1因非心脏原因而拒绝移植的患者,1年和2年的生存率分别为47%和32%。Kleber等.226在30个月时,有较好的预后V 'O2、峰值pred > 45%。Szlachcic等.227报道称,V 'O2、峰值< 10毫升·分钟-1·公斤-1与77%的1年死亡率相关,而在患有V 'O2、峰值> 10毫升·分钟-1·公斤-11岁死亡率为~ 20%。最近,吉特等.138报道CHF患者与V 'O2、峰值≤14毫升·分钟-1·公斤-1(或≤50% pred)在6个月时死亡风险增加3倍138.竞技场等.228证实,V 'O2、峰值< 14毫升·分钟-1·公斤-1预后不良(敏感性84%;特异性48%)。在之前提到的一些研究中138,227,228,观察到CPET变量的组合,尤其V 'O2、峰值而且V 'E- - - - - -V '有限公司2斜率,可以更好地识别CHF早期死亡高风险的患者V 'O2、峰值独自一人(见下文)。
现在有一个普遍的共识,病人V 'O2、峰值< 14毫升·分钟-1·公斤-1是否应该考虑心脏移植,正如第24届贝塞斯达会议报告中最初所述145.
乳酸阈值
由于心血管适应能力差,CHF患者乳酸血症的发展在增量运动试验过程中过早发生。一些作者更喜欢使用θl价值观,而不是V 'O2、峰值,以评估患者的功能状态,而不是V 'O2、峰值因为(相对于θl)后者高度依赖努力。然而,只有一项研究检验了θ的预后价值lCHF患者:吉特等.138证明θl< 11毫升·分钟-1·公斤-1与6个月死亡风险比为2.7相关(类似于V 'O2、峰值≤14毫升·分钟-1·公斤-1).
V 'E/V '有限公司2在θl而且V 'E- - - - - -V '有限公司2坡
的效用已经提供了证据V 'E/V '有限公司2CHF患者的测量。除非伴有肺部疾病,使肺泡通气/灌注比恶化,否则肺泡通气/灌注比增加V 'E/V '有限公司2通常反映运动时肺气体扩散受损和/或肺动脉高压的发展。如前所述,P,有限公司2应该通过测量来排除增加的可能性V 'E/V '有限公司2和/或V 'E- - - - - -V '有限公司2斜坡反映了过度通风。
最近人们对使用V 'E- - - - - -V '有限公司2斜率,加上V 'O2、峰值,以评估CHF患者的预后138- - - - - -140,227,229- - - - - -232.如补充材料(第1.5节)所述,的正常值V 'E- - - - - -V '有限公司2斜率在23-25 (即。低于呼吸凝结点)。一个V 'E- - - - - -V '有限公司2坡度>130% pred与1年死亡率>40%相关226.在一项对470名患者的研究中,峰值出现异常升高V 'E/V '有限公司2≥44.7是1.5年随访中最强的死亡预测因子232.一个V 'E- - - - - -V '有限公司2斜率>34被证明是CHF早期死亡(6个月)较好的预测指标V 'O2、峰值138.运动引起的通气反应升高可反映通气效率降低(增加)VD/VT),并可预测运动能力保留患者的预后。在另一项研究中,123名患有aV 'O2、峰值≥18毫升·分钟-1·公斤-1, 3年生存率明显降低V 'E/V '有限公司2≥34 (57%与为93%V 'E/V '有限公司2≤34)140.一个V 'E- - - - - -V '有限公司2斜率>34是1年心脏相关死亡率和1年心脏相关住院率的显著更好的预测指标V 'O2、峰值228.
运动测试在定义干预反应中的效用
CPET变量以及行走测试中所覆盖的距离已被证明在评估肺部和心脏疾病患者干预措施的临床试验中是有用的(如。Copd, ild, cf, pph, chf)。这是目前在这些患者组进行运动测试的主要指征。CPET变量,以及行走测试中所覆盖的距离,已被证明在肺康复和O2补充(通过干预前和干预后的运动测试),以及运动训练处方。这些是这些患者组进行运动测试的主要指征。事实上,强烈建议在进入运动训练计划之前使用基于cpet的初始评估。
运动耐受性已成为COPD、CHF和其他慢性疾病患者的一项重要结局衡量指标,主要是因为有证据表明运动测试优于休息时获得的其他功能测量(如。FEV1,左心室EF),以证明特定干预的积极效果。特别是,运动测试已广泛应用于心肺疾病,以探索基于运动的康复、营养或激素治疗、药物治疗、O2或日光呼吸,以及LVRS和移植等手术干预。
提高运动耐力的“最佳”衡量标准是什么?
基于实验室的检测主要通过检测运动能力的改善以及通气、气体交换、循环和代谢反应模式的特征来评估治疗效果,但受到环境和昂贵设备的限制。步行测试可以很容易地在现场使用,而且价格便宜,但它们提供的关于运动能力改变背后的特定生理反应的信息较少。
不同的运动方案和不同的运动措施已被用于量化心肺疾病患者运动耐受性的改善,尽管实验室症状有限的增量试验,以测量V 'O2、峰值或者峰值工作率,以及步行测试,测量最大步行距离,是最受欢迎的。最近,反映病人忍耐能力的指标已被成功应用。其中最常见和最受欢迎的是在恒负荷循环功率计测试中出现限制症状的时间,尽管一些研究实际上已经定义了功率-持续时间关系和估计临界功率(CP;见补充材料、2.2和图8)。
增量试验和耐力周期-能谱试验之间的比较表明,增量运动试验在描述系统异常的轮廓方面表现出色,但在区分提高运动能力的干预结果方面不如耐力周期-能谱试验合适。在肺康复和药物研究中使用恒负荷运动测试作为结果测量的必要前提是在康复前研究中进行个体化的工作率。Power-duration原则237- - - - - -241规定所使用的工作速率必须高于CP(见补充材料2.2和图8)。然而,应注意的是,培训后该工作速率可能低于培训前CP (即。患者可能能够在相对较长的时间内执行恒定负荷任务;参见补充材料,图9)。在COPD中,有越来越多的证据表明,高强度恒定负荷耐力方案测量tlim、症状(如。呼吸困难和腿部疲劳)和相关的CPET变量(如。V 'O2,V 'E- - - - - -V '有限公司2斜率呼吸频率,IC,fC)优于其他协议(如。V 'O2、峰值在最大意图试验上,距离在6-MWT上)评价治疗干预的效果242.
在选择适当的运动测试和特定的结果标记时,了解特定的运动反应与旨在通过特定干预调节的局部或全身损伤之间的关系是很重要的。比如,人et al。88在COPD患者中,通过Borg量表主观评分评估的腿部努力是增量式和耐力式周期能量计的常见症状,但在增量式和耐力式步行中不常见。这意味着,针对骨骼肌的干预措施最好是通过周期测能法来评估,而不是通过行走测试。事实上,最近的一项研究243结果显示,相对于单独的运动训练,补充合成代谢类固醇可以在增量周期-测能术中提高峰值运动能力,但在改善6-MWD中没有体现。在大多数慢性心肺疾病(如COPD或CHF)等多组分疾病中,一个复杂的因素可能是,在个体患者中,不同的因素主导着运动能力受损。
有效的康复干预不仅体现在运动耐受力的努力依赖测量上(如。V 'O2、峰值,峰值工作速率,tlim),但同样的运动任务也会产生不同的生理反应。这些改变可以在增量和恒负荷心肺运动测试中检测到。预测反应改善的常用指标包括动态恶性膨胀、动脉乳酸盐浓度、V 'E,V 'E/V '有限公司2、呼吸方式和年代p O2.
显然,任务专一性也需要考虑。例如,专门针对提高上肢肌肉耐力的干预措施可能反映在臂能测量法的耐力时间提高上,但在周期能测量法中没有。
为了在临床试验或个体化患者护理中使用,了解不同运动试验中最小的临床重要变化也很重要。使用6-MWT, Redelmeieret al。244COPD患者的表现有意义的差异为54 m。对于增量或耐力穿梭行走试验,或周期测能法,临床上最小的重要差异尚未发表。
除了考虑可以从运动测试中检索到的信息外,还需要考虑其他因素,例如程序的标准化,以尽量减少变化,避免学习效应,并限制与动机相关的混杂影响。当测试需要在多中心临床试验中使用时,这可能特别相关。
症状
劳力性呼吸困难的严重程度,以及腿部疲劳,通常使用博格量表或视觉量表(VAS)进行评估。245,246.Borg量表已被广泛用于检测治疗干预后呼吸困难的变化,特别是COPD患者247- - - - - -254.
症状受限增量试验
直到最近,大多数研究都着眼于V 'O2、峰值,峰值工作速率和θl(还有V 'E,马克斯和最大fC),以症状受限的增量CPET为主要结局变量。应当记住,由于峰值工作速率依赖于工作速率增量速率(见补充材料,1.1和图1)⇓),对干预引起的变化的解释应考虑到这一点。在大多数研究中,改善V 'O2、峰值和/或峰值工作率通常是适度的(约5%),并且没有明确确认(如。的改善V 'O2、峰值在COPD康复后),特别是在病情最严重的患者中。在一些对照研究中,V 'O2、峰值显著增加255- - - - - -258,而其他研究未能观察到明显的改善259,260.θl也被用作结局变量,特别是在CHF患者中。如前所述,测量θ的潜在优势l在CPET期间,不需要最大的努力;使用θ的研究结果l又是不明确的。在COPD患者中,对照研究没有观察到最大的变化fC或者是最大的V 'E258,259,261.
耐力时间和标准化时间生理测量
高强度运动的耐力时间(即。CP以上;见补充材料,2.2)越来越多地用于评估治疗干预前后的运动耐力。在最近的临床研究中使用的工作率为75-80%V 'O2、峰值或在症状受限增量CPET期间测量的峰值工作速率。除了tLIM,症状强度比较(如。呼吸困难,腿部用力)或感兴趣的生理变量(如。集成电路,V 'E,V 'O2,V 'E/V '有限公司2,fC)在标准化时间(等时时间)中进行测试,已被证明在确定特定干预措施导致运动耐受性增加的潜在生理机制方面非常有用。最近的文献数据支持这样一种观点,即在COPD患者中,耐力测试在检测干预引起的运动相关生理变化方面比其他运动方案更敏感,因此在临床实践中非常有用(图4)⇓)242.
近年来,高强度恒载协议(如。75-80%的峰值工作率)已被用于证明干预措施的积极效果,如支气管扩张剂治疗252,253,262;氧气263和氦氧混合气254运动期间的管理;支气管镜下肺体积缩小264;和康复265,266.通过使用这种方法,有可能证明耐力时间的显著改善,主要是由于肺动态恶性膨胀和呼吸困难在同一时间的减少(表3⇓).因此,“高强度”运动耐力方案现在应该被认为是评估COPD治疗干预效果的首选测试。
适度的恒负荷运动
中等恒载试验(即。下面θl),在循环测功仪或跑步机上,持续6-8分钟,已用于检测症状评分的降低,也用于评估V 'E而且fC对培训的反应(见补充材料,2.1)。这些试验已被证明是可靠和可重复的267.运动训练后,通气明显减少255,256,259,261,268和乳酸水平255,261,268在相同的次最大工作速率下观察到。这些发现表明有氧代谢有所改善255,269在剧烈运动计划后,观察到股四头肌的氧化酶水平显著增加(16-40%)261.在次最大强度运动中心脏适应呈阳性,由较低的fC,已在受控255- - - - - -257,270和不受控制的261,271研究。
反应动力学的加速程度V 'E而且V 'O2(见补充材料,2.1和图7)也被用于检测特定干预后氧转运和/或骨骼肌代谢的改善255,271,272.的V 'O2动力学反映了包括肌肉氧化能力在内的氧气运输系统的整体效率,在COPD中,似乎受到工作肌肉的氧气输送的影响273.
行走测试
这种方法已广泛应用于呼吸系统和心脏疾病患者。6-MWT已广泛应用于许多大型试验,探索康复、药物干预、氧气补充和心肺疾病手术的益处。6-MWT已被证明是一个次最大的高强度恒载试验274,275.该测试用于调查干预措施对患者行走耐力的影响。的测量年代p O2而且fC可能包括检测与运动耐受性改善相关的生理改善。
redelmeler等.244COPD患者的表现有意义的差异为54 m。这表明患者会在何种程度上欣赏功能能力的改善。Troosters等.276在一项为期6个月的肺康复短期和长期获益的研究中,平均增加了52米。类似康复研究的结果证实了这种变化的幅度277,278.药物干预采用6-MWT作为结果测量,并取得了一些成功279.该测试也被用作CHF康复的结果衡量280在3个月的运动训练后,步行距离有了适度的变化。
增量SWT (ISWT)尚未被广泛纳入药理学研究,但已在一些重要的康复研究中被引用281,282.有相当多的证据表明,该测试对变化很敏感。然而,临床上最小的重要差异尚未发表。一项大型康复研究报告的平均变化为75.9米281.在一大组COPD患者中,SWT对福莫特罗和溴化异丙妥敏感283,284.耐力SWT (ESWT)似乎比ISWT对康复后的变化更敏感。Revill等.285持续时间平均增加160%,而ISWT的变化为32%。
许多国际指南中都描述了动态氧气的管理。这在很大程度上是基于对标准实地演习测试的反应。建议的反应是增加10%的距离或减少10%的呼吸困难补充氧气。运动测试的模式可能很重要。看来,步行比骑自行车诱发更大程度的动脉去饱和54,86,88,286.6-MWT先前已被证明对补充氧的管理敏感287,288.ISWT对急性输氧有反应289.然而,ESWT似乎表明补充氧的变化幅度更大290.
临床实践中运动测试的循证指征
工作组成员认为,根据讨论的论点和所提供的参考资料,在临床实践中表明运动测试最相关适应症的推荐水平是很重要的。为此目的,采用了一种适当的评分系统,通常用于循证指南中的建议291.表4报告了基于证据水平的推荐等级(A =最高,D =最低)⇓和表5⇓用于行走测试需要注意的是,使用这种严格的系统,A级是相对罕见的,B级通常被认为是最好的。
目前已有明确证据表明,CPET以及其他运动试验方案(如定时行走试验和恒负荷试验)在评估成年慢性肺部疾病(COPD、ILD、PPH)患者、儿童和成人CF患者、儿童和成人EIB患者、成人CHF患者以及儿童和青少年CHDs患者的运动不耐受程度、预后和治疗干预效果方面的效用。除了上述疾病外,文献中没有关于CPET对其他疾病的临床影响的一致数据。
在临床实践中,CPET尚未被证明在诊断特定疾病方面有用。然而,心肺和气体交换反应的特征,通过CPET识别,可能有助于区分肺和心脏运动限制。
CPET应被认为是评估肺部和心脏疾病患者最大/症状受限运动耐力的金标准。重要的是,CPET测量的心肺和气体交换反应谱在短期内是可重复的,从长期来看,它们可以反映疾病进展。现场测试,通常与有限的生理测量相结合,也是评估可能不需要全面的基于cpet测试的运动不耐受患者的有用方法。CPET变量,以及6-MWT期间所覆盖的距离,已被证明在肺部和心脏疾病患者的预后评估中是有用的,这些现在是这些患者组运动测试的主要指征。
从现有文献来看,运动耐量和其他CPET变量似乎比静息肺和/或心功能更能预测预后。然而,目前还没有进行研究来观察变量的组合。
CPET变量以及行走测试中所覆盖的距离,已被证明在评估肺部和心脏疾病患者干预措施的临床试验中是有用的。这是目前在这些患者组进行运动测试的主要指征。值得注意的是,即使一项临床试验最初是为了评估干预的效果而设计的,并且该试验将运动耐受性作为主要结果之一,这仍然可以为运动测试的干预效用提供间接证据。
CPET变量以及行走测试中所覆盖的距离已被证明在肺康复和氧气补充的个人处方中是有用的(通过干预前和干预后的运动测试),也用于后续运动训练的安全性(如。“健康”的老年受试者)。这些现在应该被认为是这些患者组进行运动测试的主要指征。
V 'O2,峰值, 6-MWD和tLIM在评估干预效果时,高强度恒负荷耐力方案已被证明优于静息肺和心脏指数的变化。高强度恒载耐力协议测量tlim,症状和相关的CPET变量在标准化时间(等时间)应被认为是首选的测试范式,因为它们能够检测到运动耐受性的显著改善,这通常不是症状限制的增量运动测试的情况。
总之,基于运动测试在肺和心脏疾病的功能评估、预后和介入性改变鉴别方面的价值的证据在过去十年中有了大幅增长。然而,从汇总表(4和5)中可以明显看出,在某些情况下,低功率等级与其说反映了强有力的统计判断,不如说是反映了相关证据基础密度的不足。这些领域应被视为今后调查的重要优先事项。
致谢
临床运动测试工作组的成员非常感谢R. Antonucci在手稿准备过程中的娴熟协助。
该工作组的成员有:P. Palange(意大利罗马)、S.A. Ward(英国利兹;主席),K.H. Carlsen(挪威奥斯陆),R. Casaburi(美国CA托伦斯),C.G. Gallagher(爱尔兰都柏林),R. Gosselink(比利时鲁汶),O'Donnell DE(加拿大金斯顿),L. puent - maestu(西班牙马德里),A.M.学校(马斯特里赫特,荷兰),S. Singh(莱斯特,英国)和B.J. Whipp(利兹,英国)。
脚注
本文的补充材料可从www.qdcxjkg.com获得。
- 收到了2006年4月4日
- 接受二零零六年八月十六日。
- ©ERS期刊有限公司
参考文献
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