摘要
肺血管阻力(PVR)和肺总阻力(TPR)的生理范围,以及运动、年龄和姿势的影响一直是争论多年的问题。
我们进行了系统的文献回顾,包括其中两个在休息和运动健康受试者的个人PVR和TPR是所有可用的右心脏导管插入数据。根据年龄,运动水平和姿态数据进行分层。
年龄<24岁、24 - 50岁、51-69岁、≥70岁的受试者仰卧位静息PVR分别为61±23、69±28、86±15和90±39 dyn·s·cm−5,分别。TPR分别为165±50、164±46、226±64、223±45 dyn·s·cm−5,分别。在适度的运动在年龄≤50岁的受试者,心输出量增加85%,用在TPR降低25%(P <0.0001)并在PVR降低12%(P <0.01)相关联。在年龄51-69岁有在TPR和PVR无显著下降。在个人年龄≥70岁TPR甚至增加了17%(P = 0.01),而PVR没有显著变化。在较高的运动水平,TPR在所有年龄组下降。在直立位置时,基于数据,静息TPR和PVR的有限数量的比在仰卧位置高和运动过程中下降更显着,表明静息肺血管收缩的释放。
这些数据可以作为定义休息和运动时的正常PVR的基础。
肺动脉高压(PH)已被定义为静息平均肺动脉压(P̄PA)≥25mmhg [1]。该“演习的一部分”早期血液动力学的定义(P̄PA运动时> 30毫米汞柱[2)在美国加州达纳角举行的最后一次PH世界会议上被放弃,因为在运动期间P̄PA在很大程度上更依赖于年龄和运动水平[3.]。然而,当静息血流动力学不能完全解释患者的症状时,运动对肺压力的反应可能提供临床相关的信息。在我们考虑重新引入血流动力学定义之前,我们必须研究基于证据的运动生理血流动力学反应范围。这将有助于制定生理和病理运动血流动力学模式的标准。
上锻炼肺循环生理血流动力学反应可用的公开发表的文献反映了各种各样的理论概念,并提供了相互矛盾的结果。以前,我们在运动时,重点分析了与正常人右心脏导管调查研究提供数据P̄PA(4]。在目前的研究中,我们旨在分析现有的个人数据,重点是肺血管阻力(PVR)在运动期间。全肺阻力(TPR)和肺活量(PVR)的变化是肺循环最重要的生理参数。它们反映了心脏腔室和肺血管的解剖和功能特性。了解运动过程中PVR的生理变化可能有助于区分与运动不耐受相关的各种疾病。事实上,最近的研究表明,即使是PVR的轻微变化也可能是肺血管疾病的早期症状[5- - - - - -7]。这项研究的目的是运动中描述的健康个体TPR和PVR变化的生理模式。
材料和方法
我们回顾了已发表的关于健康人右心导管插入术研究的文献。有关文献研究的详情,请参阅网上补充资料的附件[4]。在这篇文章中,我们的研究仅限于那些提供了个人数据的研究P̄PA、肺动脉楔压(P爪子)及心脏输出量(CO)。只有容许计算个别TPR的研究(P̄PA及CO(休息及至少一个运动水平)及/或PVR (P̄PA,P爪子和CO在休息和至少一个锻炼水平)都包括在内。通过在大多数研究直接菲克方法获得心输出量,而使用热稀释或染料稀释[8- - - - - -10]。不提供个人价值研究,但一组数据只是平均值被排除在外。与令人难以置信的价值主题(P̄PA低于或高于平均值±2更高SD静止的;<8或>20 mmHg)被排除。此外,个人与休息P爪子低于或高于平均值±2更高SD(<3或> 13毫米汞柱)和受试者P爪子其低于相应的未至少3毫米汞柱的值P̄PA均被排除在PVR分析之外,如前所述[11]。极端肥胖的受试者被排除在外。由于体位可能对血流动力学有显著影响,我们对仰卧位的数据进行了分层与直立的位置。还已经表明,在受试者锻炼血流动力学年龄> 50岁可相比的个体遵循不同的模式年龄≤50岁[4]。因此,对这些年龄组的数据进行了分层。为了进一步探索年龄的影响,我们根据受试者的中位年龄在这些层中进行了划分。因此,对年龄<24岁(直立位<30岁)、24 - 50岁(直立位30 - 50岁)、51-69岁和≥70岁的受试者分别进行分析。
我们的研究只在TPR报告和说明都TPR和PVR价值研究之间区分。另外,用单一的运动水平(只锻炼1)和那些具有至少两个运动水平(锻炼1和2)的研究分化。作为替代方案,三个运动水平被定义(轻微,次最大和最大运动),并根据下列等级标准的数据被分配到这些类别:1)由作者原来的评估;2)心脏速率(轻微:100-115次·分钟−1;submaximal: 130 - 140胜·分钟−1;最大:160次·分钟−1);和3)的工作速率(轻微:50瓦;次最大:100瓦;最大:150-200 W)。在此备选分层,由于不同的研究方案,而不是分别在演习的各个阶段检查的所有科目。
为了描述TPR和PVR在休息和运动以及直立和仰卧位之间的变化,采用双侧配对t检验进行探索性研究。
结果
根据选择标准,来自24个不同研究的237名受试者均为个体P̄PA和相应的CO值是可用的静止和至少一个运动等级(图1)8- - - - - -10,12- - - - - -31]。在排除了具有前瞻性定义的不可信数据的个体之后,对222名受试者(147名男性,33名女性,42名性别不可用)进行了分析。在这些受试者中,有17名受试者在休息和至少一个运动水平时同时有仰卧和直立数据。因此,我们分析了176名被试的数据在仰卧位(72岁< 24-50岁,13岁的24岁,72年51岁- 69岁,12个年龄≥70岁和七个没有数据)和63岁的直立的位置(29岁< 30岁,25岁的30 - 50岁,四个年龄在51 - 69岁和五个年龄≥70岁)。在所有这些受试者中,TPR的测定都是可能的。然而,PVR的评价可能只有在仰卧的88例(42岁< 24-50岁24岁,26岁,七岁51 - 69岁,9岁年龄≥70岁和四个没有数据)和七个科目在直立位置(5岁< 30岁,一个年龄在30 - 50岁和一个年龄在51 - 69岁)。此外,我们分析了受试者的血液动力学P̄PA和公司有/没有P爪子在一个以上的运动水平。在95名TPR受试者和64名PVR仰卧位受试者以及48名TPR受试者和6名PVR直立位受试者(图1)。
休息P̄PA,P爪子,TPR和PVR
休息分析P̄PA和P爪子数据证实先前公布的结果[4]。在仰卧位下,年龄小于24岁和24 - 50岁的受试者有相似的休息P̄PA(平均值±SD14.3±2.7与13.9±2.9毫米汞柱),P爪子(9.0±2.7与8.0±2.7毫米汞柱),TPR(165±50与164±46达因·s·厘米−5)和PVR(61±23)与69±28达因·秒·厘米−5)。老年受试者> 50岁有稍高的静止P̄PA,TPR和PVR相比年龄≤50岁的受试者,而受试者中的子组年龄> 50岁(51-69与≥70年)在静息血流动力学(P̄PA15.7±1.6与15.4±2.5毫米汞柱,P爪子9.6±2.0与9.2±1.6毫米汞柱,TPR 226±64与223±45达因·秒·厘米−5, PVR为86±15与90±39达因·s·厘米−5)(表1)。
在直立的位置,根据有限的数据,休息P̄PA和P爪子一般都稍低相比仰卧位(P̄PA:小于30年、30 - 50年、51-69年、≥70年,分别为13.7±2.9、13.5±3.1、14.0±2.9、11.4±3.4 mmHg;P爪子:小于30年7.4±2.9;其他年龄组没有联系到)。所有年龄组的静息TPR值相似(190±64、210±49、180±45和185±55 dyn·s·cm)−5在<30岁,30-50岁,51-69分别和岁≥70岁)。静止PVR只是在年轻的受试者的一个小样本可用的并且出现较高的相比,仰卧位(100±31dyn·S·厘米−5)(表2)。
P̄PA,TPR和PVR运动过程中的变化
在仰卧位,年龄<24的受试者和岁24-50岁显示出锻炼相似的响应相对于P̄PA,TPR和PVR。一般地,在受试者年龄≤50岁中CO增加85%,用增加了41%相关联的P̄PA中,25%的降低TPR(P <0.0001)并在PVR降低12%(P <0.01)。在有多个运动水平的受试者中,CO的进一步增加几乎出现线性相关的进一步P̄PA和P爪子增加 (图2和3.)。TPR略有进一步下降(p>0.0001), PVR基本不变(NS)(图4)。
相比之下,50岁的受试者表现不同P̄PA,TPR和PVR应对演习相比,受试者年龄≤50岁。在受试者的年龄51-69岁,71%的CO的初始增加与增加的66%相关联的P̄PA,而TPR几乎没有改变(NS)和PVR降低了19%(NS)(表1)。在更高水平的锻炼,P̄PATPR下降幅度明显大于PVR (p=0.01)与NS)(图2和4)。
在年龄≥70岁的受试者中,CO的初始增长88%与119%相关P̄PATPR增加17%,略有增加(p=0.01), PVR略有减少11% (NS)(表1)。在较高的运动水平下,P̄PA增加仅适度,而TPR返回到初始值(P <0.001)和PVR仅仅是不变的,对应于年轻的受试者(NS)。
TPR最初的增加在较年轻的受试者中比较少见,但随着年龄的增长更常见(分别在24岁、24 - 50岁、51-69岁和70岁时分别为18%、25%、62%和78%)。在进一步的锻炼中,这些受试者中几乎所有(93%)的TPR都下降了。
仰卧的与直立的位置
在休息时,血液动力学个人数据是在34个科目仰卧和直立位置都可用,允许这些机构持仓之间的血流动力学可靠的比较。这些数据证实,在所有年龄组都P̄PA和CO是在仰卧略高与直立位置(表3)。TPR是在直立位置高于年轻的个体(P <0.01),而这是在受试者相似年龄> 50岁(NS)。不幸的是,P爪子只有在这两个位置上的两个主题都可以;因此,PVR的直接比较是不可能的,在休息和运动过程中。
(:;> 50岁N = 9:N = 8≤50岁)出来的34名受试者,17名受试者在仰卧和直立位置行使两者。在年龄≤50岁的受试者,在运动中的TPR减少是相对于仰卧位在直立更加突出。的124%A CO增加伴随的29%,在直立位置上的TPR减小,而一个CO增加86%伴有在仰卧位,只有6%TPR降低(表3)。所有可用的仰卧位和直立位TPR数据(TPR的斜率)的比较支持了这一观察与CO graph (dTPR/dCO)为-8.6 dyn·s·cm−5·L−1·min在直立和-6.1 dyn·s·cm−5·L−1·min仰卧位(min) (图5)。
在仰卧和直立数据均为>50岁的受试者中,在进一步的运动中发现,在仰卧位时TPR最初升高,随后又恢复到静息值。相反,在直立位置(表3)。
根据现有数据,与仰卧位相比(p<0.005),运动后PVR的初始反应更明显(p<0.005)。图6,表1)。在运动过程中的后期阶段,PVR的行为是在这两个位置的相似。
讨论
自从人类开始使用右心导管以来[32]及该程序的详细技术说明[33],藉以检查肺循环的血流动力学,我们提出了几个概念来描述肺动脉压的生理变化(PPA),P爪子和运动过程中PVR。一些概念不能被后来的研究证实,但仍然广泛影响的医学思想。在本文中我们描述了观察到的血液动力学变化,其主要集中于血管阻力。由于TPR和PVR是复合材料的参数,我们决定只依靠个别血流动力学数据。为了在不同的运动水平,以评估血液动力学参数,我们描述了在修改从回顾的研究导出的两个运动水平(锻炼水平1和2)和分层成基于其强度3点运动水平后可替换地。通过这两种方法获得的血液动力学模式非常相似(表1和图2和4和表1和图1和2在网上增刊)。
PPA与有限公司
在最初的研究中,健康的志愿者在休息和运动期间通过右心导管插入,观察到肺血流明显增加,只有轻微的肺血流增加PPA(31]。这表明在运动过程中TPR和PVR均显著下降。然而,其他研究显示了不同的模式。在全肺切除术患者中,Cournand和Riley称(34相对常数[特征PPA肺血流值较低,但急剧增加PPA当肺血流量达到约3.5倍的静息流的值。
另一个概念描述的初始增加PPA但未能唤起进一步增加PPA当肺血流量达到静息值的两倍时[18]。根据作者的观点,这种反应的原因可能是在运动过程中增加的通气努力使肺未闭血管变宽(扩张),并使未改变大小的血管中心的血流加速,或潜在的新血管的开放(补充)。这种“扁平化”的PPA与CO曲线也在原发性肺动脉高压(primary pulmonary hypertension, PPH)的首个指南中有所描述[35]作为典型的响应来锻炼。
然而,随着越来越多的临床研究似乎PPA是线性相关的CO。虽然大多数研究证实了平均值这种线性关联,这不是为所有个人[真27]。事实上,这些数据表明CO和之间的关系存在很大的个体差异PPA其与运动变化。
我们的个体值的分析证实之间的线性的或几乎线性的关系P̄PA和CO锻炼受试者年龄≤50岁期间(图2)。一些个人数据似乎不可信;例如,当增加的工作量导致CO增加而肺动脉压下降。然而,绝大多数边坡表现出一种线性的共生关系PPA关系越高休息越好PPAd越陡PPA/ dCO关系(图3)。
的模式PPA运动过程中变化可以是在年龄> 50岁的受试者不同。最初的PPA年龄在50-70岁之间的受试者(dPPA/ dCO 2.85 mmHg·L−1·分钟)相比,个体年龄≤50岁(1.06毫米汞柱·L−1·min)和dPPA年龄≥70岁的受试者dCO值更高(3.94 mmHg·L)−1·分钟)。这一发现是根据以前的研究[36],其原因可能一方面是肺血管顺应性的丧失(提示较高的静息PVR值),另一方面是运动期间左心室充盈顺应性的降低[36的急剧增长表明P爪子在低运动量时)。左心室充盈的贡献可能与年龄的增加有关。线性PPA在年龄≤50岁的个体中观察到的-CO关系在50岁的受试者中可能不太常见,特别是在70岁的受试者中,由于左心室充盈阻力的双相变化。
P爪子与有限公司
类似于PPA,几个概念存在解释的变化P爪子在运动。生理范围P爪子它在运动期间的正常上限仍然是一个科学辩论的领域。此外,测量P爪子运动过程中可能在技术上困难,并且可能不一定代表左心室舒张末压[37]。
根据早期的概念,左室舒张末压P爪子运动时保持稳定,甚至跌倒[38,39]。这个猜测被列入对PH第一准则[35]。作为另一种概念,轻微的[40]更突出[41)增加P爪子在增加肺血流的运动中被描述。在PPH指南中,基于侵入性数据[40],的正常上限建议为20毫米汞柱。然而,它补充说,在运动员中观察到肺的压力更为突出增加在非常高的运动水平[42]。P爪子>20 mmHg也在正常受试者中测量[43这些结果被Reeveset al。(11]和G形et al。(三十]这表明20毫米汞柱阈值可以是不相关的。W美国东部时间(44也反对这一阈值,这表明,在最大运动量的正常受试者中,左心室的充盈压力可以大大增加,左心室完全健康。然而,一个强劲的增长P爪子运动时也可因左室疾病,如孤立性舒张功能障碍。这种变化应与正常个体表现为高P爪子在非常高的肺血流。
我们的数据显示,适度增加P爪子年龄≤50岁的受试者在运动时,CO值为~ 18 L·min−1,P爪子通常保持在<15 mmHg,很少达到>20 mmHg (图2)。从59岁成年人的个人数据> 50岁表明,在运动中,P爪子可能更频繁地超过20毫米汞柱,而这是在个人相当普遍年龄> 70岁(图2)。类似的年龄依赖性变化P爪子已在只提供团体资料的研究中描述[36]。
TPR和PVR与有限公司
TPR和PVR的变化反映了运动过程中重要的肺循环血流动力学机制。他们的反应可能是区分早期肺血管病变与左心功能障碍的关键。PVR主要由毛细血管前肺动脉阻力决定,TPR由PVR +左室充盈阻力组成。
首次发表的研究表明,运动期间PVR明显下降[45]。这是由于血管床的横截面积的增加,血管的扩张和以前未灌注的血管的补充。根据这一概念,即使是早期的肺血管病变也会损害肺血管在运动中增加口径和降低阻力的能力。
然而,在对PPH的第一届世界大会的时间,一个更温和的PVR下降建议[35]。这一转变是基于瑞典的一项研究,该研究称运动期间PVR仅下降27% [19,20,46]。一些研究发现,运动时PVR完全没有变化[47]。我们的综述支持这些结果,并建议在运动引起的CO增加期间,PVR会有一个非常温和的下降,在0.95-1.45 dyn·s·cm的范围内−5·L−1·年龄≤50岁的个体最低。
相比之下,回顾的个人数据表明,在运动期间TPR有更明显的下降(5-7 dyn·s·cm)−5·L−1·分钟)老年≤50岁的个体。TPR之和PVR变化不同幅度表明,运动时的PVR几乎不变,而左心室充盈性大大降低。
在50岁的受试者中,与较年轻的个体相似,观察到PVR非常轻微的下降。在开始锻炼后,TPR的缺失减少甚至增加,这在年龄≤50岁的受试者中很少见,但在50 - 70岁之间更常见,在年龄≥70岁的个体中几乎总是如此(图4),可能表明随着CO的增加,降低左心室充盈阻力的失败或最初的困难。有趣的是,在几乎所有的初始TPR增加的受试者中,TPR在进一步的运动阶段下降,表明左心室充盈阻力的延迟下降。这可能是一种鉴别潜在左心功能障碍的方法,这可能在老年人中非常普遍[48]。与此相对应,之前对年龄≤50岁的受试者和>50岁的受试者的研究发现相似P爪子两组的静息值(7.1±2.3 mmHg)与(7.0±2.9毫米汞柱),但更高P爪子运动中老年组(10.6±3.6 mmHg)与15.1±5.8毫米汞柱)[4]。
肺动脉的电阻特性可以通过从生成的多点压力 - 流量曲线来表征PPA或肺梯度(TPG =P̄PA−意味着P爪子)值在流动的几个等级。这种方法可以是在单点测量PVR [上级49- - - - - -51,特别是当PVR是强流依赖时。在运动过程中对大量不同流量水平的血流动力学测量仅在少数研究中可用,这些研究阻碍了对大量受试者的多点压力-流量曲线的描绘。51名受试者的压力-流量图提供了至少3点测量值(图3在在线增刊中)表明,tg - flow关系几乎是线性的,回归线几乎可以在零处穿过y轴。这些观察提示单点PVR可以对肺阻力特性做出有价值的评估。
仰卧的与正直的数据
以前的研究已经描述了仰卧位和直立位在休息和运动期间的血流动力学差异[20,27,42,46,52,53]。一般情况下,从仰卧到静止时直立的位置,心脏率,全身血压,全身血管阻力,PVR和动静脉血氧饱和度差的增大,以及减少转换之后PPA,P爪子可以观察到左室收缩期末容积、左室舒张末期容积、卒中容积和心脏指数。
PVR和仰卧和直立运动时其不同模式的行为进行了最广泛的由R综述eeveset al。(11,他们的发现与我们的分析结果是可比较的。在仰卧运动中,他们描述了在直立状态下的最小PVR下降;然而,他们发现较高的静息PVR值在从休息到适度运动的过渡中呈非线性下降。在最初的下降之后,PVR的表现与仰卧位时非常相似,只是有微小的进一步下降。对于直立位静息时PVR增加的解释是,1区血管塌陷导致灌注肺血管数量减少[54]。在轻度运动这些船只将重新开放[55,56导致PVR下降。另一种解释是,血管收缩机制在静息状态下被激活,使肺各部分的灌注相对均匀,从而导致PVR升高。这种血管收缩会在运动中释放,导致PVR下降。由于从未在人类身上显示过1区存在于健康的受试者中,我们倾向于第二种解释。
不幸的是,关于健康受试者直立运动的个体PVR数据很少,无法提供PVR变化的可靠描述。可获得的组内数据比较相同受试者仰卧位和直立位的血流动力学[52,57,58]表明较高的TPG和较低的CO,因此,与仰卧位相比,静止时的直立位具有较高的PVR。在轻度运动中,与仰卧位相比,直立位的PVR和TPR下降更为明显;但是,这两种立场直接比较的次数很少,因此无法得出可靠的结论。
限制
这种分析有一定的局限性。尽管我们努力审查了所有可用的研究数据,但一些发表的数据可能被遗漏了。我们很少有关于PVR在直立位置的信息。较高年龄组的少数受试者强调了设计良好的前瞻性分析的必要性。因此,我们的PVR结果在较高的年龄组,特别是在直立位置,应该谨慎考虑。此外,在直立位置上也没有标准的零点参考水平,这可能导致了研究之间的细微差异。我们接受了回顾研究中的声明,即志愿者是健康的,或者他们的疾病不影响肺血流动力学,但我们不能排除这种可能性,身份不明的疾病影响肺动脉压力,特别是一个诊断的左心室舒张功能不全影响血液动力学的变化尤其是受试者年龄> 50岁而且在个人年龄> 70岁。超声心动图评估,因此超声心动图评价在大多数研究没有舒张功能不全。其中一些人在休息时全身血压升高,但根据我们的分析,这并没有引起休息或运动的TPR和PVR的显著变化。最后,在回顾的研究中,男性受试者的比例高于女性。 This may have been due to practical reasons, such as the availability of subjects.
结论
根据现有的公布数据,年龄和运动依赖于增加PPA和P爪子在健康受试者的运动过程中,TPR可能会适度降低,PVR可能会轻微降低。这些生理变化可能为早期肺血管病变和早期左室舒张功能障碍的定义奠定基础。
脚注
有关编辑意见,请参阅231页。
这篇文章有补充资料www.www.qdcxjkg.com
利益声明
无声明。
- 收到2011年1月18日。
- 接受2011年7月19日。
- ©2012人队