陳偉 ，范秋季

心肺運(yùn)動試驗(yàn)（cardiopulmonary exercise testing，CPET）是一種客觀、定量、無創(chuàng)、可同時(shí)反映心肺代謝及整體功能的方法［1］，也是目前國際上普遍使用的評定人體呼吸和循環(huán)功能的無創(chuàng)性檢查手段，并被認(rèn)為是評估心肺功能的“金標(biāo)準(zhǔn)”。結(jié)合“整體整合生理學(xué)-醫(yī)學(xué)”新理論體系，CPET可全面、精確地評估遞增負(fù)荷試驗(yàn)中人體心肺代謝一體化聯(lián)合調(diào)控反應(yīng)［2］，目前其已廣泛用于手術(shù)及麻醉風(fēng)險(xiǎn)評估、各種循環(huán)及呼吸系統(tǒng)疾病功能受限、病情嚴(yán)重程度及預(yù)后評估、指導(dǎo)心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)疾病患者運(yùn)動處方的制定及康復(fù)治療效果評估等［3］，并在心肺康復(fù)領(lǐng)域具有極其重要的價(jià)值和應(yīng)用前景。本文主要對CPET在心肺康復(fù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行總結(jié)、分析如下。

1 心肺康復(fù)發(fā)展歷程及發(fā)展趨勢

1.1 心肺康復(fù)臨床實(shí)踐逐漸擴(kuò)展并在相關(guān)疾病中達(dá)成共識心臟、肺臟是維持人體生命活動的重要器官，其主要功能為心臟泵血、肺部攝氧及進(jìn)行氣體交換，二者健康是保持機(jī)體健康的基本保障。研究表明，心肺功能障礙是導(dǎo)致患者死亡的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［4］，并會給患者家庭及社會造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而針對心肺功能障礙進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練并以此而改善心肺功能、提高有氧運(yùn)動能力的方式則稱為心肺康復(fù)［5］，其主要包括心臟康復(fù)和肺康復(fù)。2018年《中國社區(qū)心肺康復(fù)治療技術(shù)專家共識》［6］指出，心肺康復(fù)指通過全面、規(guī)范、系統(tǒng)化的康復(fù)評估并采取運(yùn)動訓(xùn)練、藥物、營養(yǎng)、健康教育、心理干預(yù)等綜合醫(yī)療干預(yù)措施而改善患者心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)功能，提高患者生活質(zhì)量并促使其早日回歸家庭、回歸社會。在此之前，臨床常將心臟康復(fù)與肺康復(fù)割裂開來，但單獨(dú)進(jìn)行心臟康復(fù)或肺康復(fù)均得不到最佳康復(fù)治療效果，因此需將心肺功能看作一個(gè)整體，積極倡導(dǎo)心肺康復(fù)一體化理念，以促進(jìn)患者整體功能恢復(fù)。

1.2 心臟康復(fù)發(fā)展歷程 國外心臟康復(fù)起源于冠心病心絞痛患者的康復(fù)訓(xùn)練，至今已有250多年歷史；我國心臟康復(fù)始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)主要是針對風(fēng)濕性心臟病患者的康復(fù)訓(xùn)練，近30年來我國心臟康復(fù)事業(yè)受到越來越多的重視，心臟康復(fù)對象從開始的慢性冠心病患者發(fā)展為無合并癥的急性心肌梗死患者，并逐漸擴(kuò)展到幾乎所有心臟病患者，并包括術(shù)后及介入治療后患者［7］。近幾年，中國康復(fù)醫(yī)學(xué)會心血管專業(yè)委員會先后制定了《冠心病康復(fù)與二級預(yù)防中國專家共識》《慢性穩(wěn)定性心力衰竭運(yùn)動康復(fù)中國專家共識》《冠心病患者運(yùn)動治療中國專家共識》《經(jīng)皮冠狀動脈介入治療術(shù)后運(yùn)動康復(fù)專家共識》等，但目前我國仍缺乏諸如起搏器植入術(shù)后、先天性心臟病、外周血管疾病、心臟移植術(shù)后及心臟瓣膜病術(shù)后康復(fù)指南/專家共識，且部分患者對心臟康復(fù)參與率及依從性較低，因此我國心臟康復(fù)現(xiàn)狀仍不容樂觀，心臟康復(fù)的發(fā)展仍不成熟，仍需進(jìn)一步推廣及完善。

1.3 肺康復(fù)發(fā)展歷程 國外肺康復(fù)始于1940—1950年，當(dāng)時(shí)主要針對的是肺結(jié)核及急性脊髓灰質(zhì)炎所致呼吸肌麻痹患者，后隨著疾病譜改變及肺康復(fù)醫(yī)學(xué)發(fā)展，肺康復(fù)越來越廣泛地應(yīng)用于各種疾病所引起的呼吸功能低下患者。美國胸科協(xié)會和歐洲呼吸協(xié)會于2013年頒布的關(guān)于肺康復(fù)的聲明中對肺康復(fù)的定義進(jìn)行了更新，指出肺康復(fù)是基于全面康復(fù)評估后的綜合的、個(gè)體化的干預(yù)措施，包括但不限于運(yùn)動鍛煉、健康教育和生活習(xí)慣的干預(yù)，旨在改善慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者生理及心理健康狀況，促進(jìn)患者形成長期健康行為［8］。近年來我國慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）、支氣管哮喘、肺癌、肺減容術(shù)、肺移植等圍術(shù)期肺康復(fù)逐漸發(fā)展，但目前尚無相關(guān)肺康復(fù)指南/專家共識；與心臟康復(fù)相比，肺康復(fù)發(fā)展相對遲緩或基本處于停滯狀態(tài)。此外，由于臨床對肺康復(fù)重視程度不夠、開展肺康復(fù)的醫(yī)院較少、專門從事肺康復(fù)的人員水平參差不齊，因此相關(guān)醫(yī)療機(jī)構(gòu)應(yīng)加大對肺康復(fù)的投入及宣傳力度，以促進(jìn)肺康復(fù)快速發(fā)展。

1.4 心肺康復(fù)發(fā)展趨勢 隨著近年來對心肺康復(fù)的認(rèn)識逐漸深入，心肺康復(fù)已不再單純地應(yīng)用于心臟疾病或呼吸系統(tǒng)疾病患者，而是廣泛應(yīng)用于存在心肺功能障礙的患者。研究表明，腦卒中患者常因年邁及長期臥床而導(dǎo)致心肺功能減退，心肺康復(fù)除可改善其心肺功能外，還可協(xié)助其控制血壓、血糖、血脂等［9］；脊髓損傷患者因長期制動而導(dǎo)致一系列并發(fā)癥（如冠狀動脈粥樣硬化、深靜脈血栓形成等）、心肺功能減退，心肺康復(fù)除可促進(jìn)其心肺功能恢復(fù)外，還可提高其運(yùn)動耐力并使其更好地耐受康復(fù)治療、提高其日常生活能力［10］。因此，應(yīng)加強(qiáng)對非心肺疾病患者心肺功能評估及心肺康復(fù)治療，以促進(jìn)其身心健康恢復(fù)并改善其預(yù)后。

2 CPET

良好的康復(fù)效果是基于全面、系統(tǒng)性、規(guī)范化康復(fù)評估基礎(chǔ)之上的，這就需要借助全面的心肺功能一體化評估手段——CPET來完成。因此，患者在心肺康復(fù)前均應(yīng)采用癥狀限制性CPET進(jìn)行運(yùn)動風(fēng)險(xiǎn)評估，以全面、客觀地把握患者運(yùn)動反應(yīng)情況、心肺功能儲備和功能受損程度［11］，最終使心肺疾病等慢性病患者得到安全、有效、個(gè)體化心肺康復(fù)指導(dǎo)并進(jìn)行精準(zhǔn)的康復(fù)治療效果評估等。

2.1 CPET是目前量化評估心肺功能的最佳手段 運(yùn)動功能評估的目的在于識別靜息狀態(tài)下所不能發(fā)現(xiàn)的功能受限及高危風(fēng)險(xiǎn)人群，進(jìn)而指導(dǎo)臨床采取各種積極的干預(yù)措施以防患于未然。傳統(tǒng)的心肺功能檢查手段如超聲心動圖、心電圖、靜態(tài)肺功能、胸部X線、胸部CT等多在靜息狀態(tài)下完成，主要反映機(jī)體靜息狀態(tài)下心肺功能，由于靜息狀態(tài)下可能存在儲備功能代償，因此傳統(tǒng)的心肺功能檢查手段難以真實(shí)反映患者心肺功能受限程度。6分鐘步行試驗(yàn)（6-minute walk test，6MWT）是一種臨床常用的運(yùn)動試驗(yàn)，常用于評估老年或功能狀態(tài)差患者早期運(yùn)動功能，具有成本低、與日?；顒酉嚓P(guān)性好、耐受性好等優(yōu)點(diǎn)，但其僅能獲得受試者6分鐘步行距離這一指標(biāo)，難以精確反映患者最大有氧運(yùn)動能力、難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。CPET可精確地量化受試者通氣功能、氣體代謝及運(yùn)動功能并反映心肺整體功能，可用于評估慢性心力衰竭患者病情嚴(yán)重程度及預(yù)后、鑒別呼吸受限原因、量化手術(shù)干預(yù)或臨床治療效果、指導(dǎo)手術(shù)方案及個(gè)體化運(yùn)動處方的制定等，因此CPET成為目前評估心肺功能的“金標(biāo)準(zhǔn)”［12］及量化評估心肺功能的最佳手段［13］。由于CPET成本較高并需專門的設(shè)備和專業(yè)的操作人員、測量結(jié)果易受受試者測試熟練程度及輔助工具的影響、不適用于早期及重癥患者、可能延緩康復(fù)治療的啟動等，因此目前主要推薦有條件的醫(yī)療中心將CPET作為評估心肺功能的主要手段，而6MWT可作為有效補(bǔ)充。

2.2 CPET的臨床應(yīng)用及發(fā)展趨勢

2.2.1 疾病嚴(yán)重程度分級及心肺功能評估 20世紀(jì)80年代，WEBER等［14］和JANICKI等［15］分別提出將CPET中的峰值攝氧量（peak oxygen uptake，VO2peak）和無氧閾（anaerobic threshold，AT）用于慢性心力衰竭患者心功能分級，并將VO2peak＞20 ml·kg-1·min-1、AT＞14 ml·kg-1·min-1歸為 A 級，將 VO2peak介于 16～20 ml·kg-1·min-1、AT 介于 11～14 ml·kg-1·min-1歸為 B 級，將 VO2peak介于 10～15 ml·kg-1·min-1、AT介于 8～10 ml·kg-1·min-1歸為 C 級，將 VO2peak＜10 ml·kg-1·min-1、AT＜8 ml·kg-1·min-1歸為 D 級。VO2peak指運(yùn)動過程中受試者不能維持功率繼續(xù)增加、達(dá)到峰值時(shí)的攝氧量，無平臺期出現(xiàn)，易受受試者性別、年齡、運(yùn)動習(xí)慣、功能狀態(tài)等多種因素影響，而凡是能影響血液系統(tǒng)攜氧能力（如血乳酸水平、溫度、血氧分壓及血紅蛋白等）、心功能（如心輸出量）、組織攝氧能力（如線粒體數(shù)量、線粒體氧化酶活性）等的因素均會導(dǎo)致VO2peak下降，且VO2peak與慢性心力衰竭患者血流動力學(xué)指標(biāo)密切相關(guān)；AT指隨著運(yùn)動負(fù)荷增加、循環(huán)血液中氧氣供應(yīng)由于無法滿足機(jī)體有氧代謝需求而由無氧代謝代替有氧代謝的臨界點(diǎn)，反映的是亞極量運(yùn)動負(fù)荷，避免了主觀因素的干擾［16］。因此，將AT與VO2peak相結(jié)合并用于心力衰竭患者心肺功能評估科學(xué)且合理。

有研究表明，CPET可發(fā)現(xiàn)既往無心血管系統(tǒng)疾病、靜息血壓正常的受試者運(yùn)動過程中血壓異常反應(yīng)并預(yù)測受試者未來高血壓發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)［17］，與動態(tài)血壓監(jiān)測相比，CPET具有操作簡單、耗時(shí)短等優(yōu)勢，有助于早期識別高血壓并為臨床干預(yù)前移提供重要依據(jù)。WINTER等［18］研究發(fā)現(xiàn)，CPET結(jié)果與冠心病患者有創(chuàng)心血管檢測結(jié)果相關(guān)性良好，VO2peak、AT、峰值氧脈搏越低則冠心病患者冠狀動脈病變支數(shù)越多、左心室射血分?jǐn)?shù)越低，因此CPET可用于評估冠心病患者冠狀動脈病變嚴(yán)重程度并具有客觀、精確、定量、無創(chuàng)、敏感性較好等優(yōu)點(diǎn)，但其特異性較差。

2.2.2 量化手術(shù)或臨床治療效果 KATAOKA等［19］研究表明，卡維地洛較美托洛爾能更有效地降低基線腦鈉肽（BNP）水平較高的充血性心力衰竭患者二氧化碳通氣當(dāng)量斜率（VE/VCO2slope）、改善患者通氣功能；AGOSTONI等［20］研究表明，卡維地洛對心力衰竭患者過度通氣、VE/VCO2slope及潮氣末二氧化碳分壓（end-tidal partial pressure of carbon dioxide，PETCO2）的改善效果優(yōu)于比索洛爾。與傳統(tǒng)肺通氣功能檢查相比，CPET由于盡可能地排除了主觀因素的干擾而使檢測結(jié)果更客觀、可靠。

鄭宏超等［21］對穩(wěn)定性冠心病患者經(jīng)皮冠狀動脈介入治療（percutaneous coronary intervention，PCI）前后分別行CPET以評估其心肺功能，結(jié)果顯示其PCI前后左心室射血分?jǐn)?shù)、靜息及峰值血壓、心率均無明顯變化，而PCI后VO2peak、AT、峰值氧脈搏則較PCI前明顯改善，提示PCI可有效改善穩(wěn)定性冠心病患者心肺功能。因此，CPET作為新型手術(shù)或臨床治療效果評估手段，可精確量化藥物、手術(shù)等治療效果，有助于動態(tài)、長期觀察藥物、手術(shù)、康復(fù)治療效果等，具有一定推廣應(yīng)用價(jià)值。

2.2.3 手術(shù)及麻醉風(fēng)險(xiǎn)評估 與超聲心動圖、心電圖、肺功能、血?dú)夥治?、胸部X線檢查等相比，CPET能更加精確、全面地評估受試者心肺功能及整體功能，進(jìn)而為手術(shù)及麻醉風(fēng)險(xiǎn)評估、管理提供客觀、可靠的參考依據(jù)。《美國胸科醫(yī)師協(xié)會肺癌診治指南》［22］指出，CPET可用于指導(dǎo)擬行肺切除術(shù)肺癌患者手術(shù)方案的選擇及圍術(shù)期風(fēng)險(xiǎn)評估，而肺癌患者術(shù)前心肺功能狀態(tài)與術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率及死亡率均呈負(fù)相關(guān)，術(shù)前心肺功能越差的肺癌患者術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)及死亡風(fēng)險(xiǎn)越高：術(shù)前VO2peak＞20 ml·kg-1·min-1或峰值攝氧量占預(yù)計(jì)值的百分比（VO2peak%pred）＞75%的肺癌患者可耐受計(jì)劃之中的肺切除術(shù)甚至是全肺切除術(shù)，且術(shù)后不良心血管事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)較低；術(shù)前VO2peak＜10 ml·kg-1·min-1或VO2peak%pred＜35%是肺癌患者圍術(shù)期死亡及心肺并發(fā)癥的危險(xiǎn)因素，并被認(rèn)為是解剖性肺切除術(shù)的禁忌證。由于CPET在識別圍術(shù)期高危因素方面顯示出獨(dú)特的優(yōu)越性，因此建議所有擬行手術(shù)的患者術(shù)前行CPET以提高患者風(fēng)險(xiǎn)管理水平，并于術(shù)前、術(shù)后采取積極的干預(yù)措施如呼吸訓(xùn)練、吸氣肌功能訓(xùn)練、有氧訓(xùn)練等心肺康復(fù)手段，以達(dá)到改善患者心肺功能、提高患者對手術(shù)的應(yīng)激能力、減少術(shù)后并發(fā)癥及死亡、為患者生命安全保駕護(hù)航的目的。

2.2.4 健康人群心肺功能評估 隨著近年來心肺康復(fù)發(fā)展，CPET應(yīng)用范圍逐漸從患病人群基礎(chǔ)功能評估、疾病嚴(yán)重程度分級、手術(shù)或臨床治療效果、手術(shù)及麻醉風(fēng)險(xiǎn)評估擴(kuò)展到健康人群心肺功能及有氧能力評估，并逐漸成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，但健康人群心肺功能評估目前尚處于起步階段。

2013年，美國心臟協(xié)會呼吁建立個(gè)體有氧運(yùn)動能力登記中心，并指出準(zhǔn)確量化有氧運(yùn)動能力在評估個(gè)人整體健康狀況和未來非傳染性疾病及不良事件發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)方面具有重要作用；2016年更新的CPET指南指出，有氧運(yùn)動能力是看似健康（無疾病診斷）人群未來不良事件（如腦卒中、急性心肌梗死等）發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)有力的預(yù)測因子［23］。ARENA等［24］研究認(rèn)為，未來有氧運(yùn)動能力可能作為與體溫、脈搏、呼吸、血壓等同等重要的生命體征并廣泛應(yīng)用于臨床實(shí)踐，但由于目前尚無針對健康人群的大樣本量CPET研究，因此進(jìn)一步提高公眾對CPET的認(rèn)識、加強(qiáng)CPET在健康人群心肺功能評估中的應(yīng)用、探究適用于健康人群的心肺功能評估標(biāo)準(zhǔn)成為目前亟待解決的問題。

3 心肺康復(fù)臨床實(shí)踐中的問題

3.1 制定運(yùn)動強(qiáng)度的一系列問題 運(yùn)動處方是康復(fù)訓(xùn)練的核心組成部分，遵循FITT-VP原則，涉及頻率（frequency）、強(qiáng) 度（intensity）、 時(shí) 間（time）、 運(yùn) 動 類 別（type of exercise）、總量（volume）、進(jìn)度（progression）及相應(yīng)運(yùn)動注意事項(xiàng)等，其中運(yùn)動強(qiáng)度是決定康復(fù)治療效果和保證康復(fù)訓(xùn)練安全性的關(guān)鍵。有氧運(yùn)動的運(yùn)動強(qiáng)度可參照AT、心率、同時(shí)結(jié)合Borg評分法（6～20分）等進(jìn)行制定，借助于高強(qiáng)度功率自行車。AT法：AT相當(dāng)于VO2peak的50%～70%時(shí)的運(yùn)動強(qiáng)度是最安全、有效的，并避免了受試者主觀感受的影響，同時(shí)也是指南推薦的心血管疾病患者康復(fù)訓(xùn)練的最佳運(yùn)動強(qiáng)度［25］；目標(biāo)心率法：指安靜狀態(tài)下基礎(chǔ)心率增加20～30次/min，由于此法較為粗略、精確性欠佳，因此常用于院外低風(fēng)險(xiǎn)患者運(yùn)動強(qiáng)度的粗略判斷；心率儲備法：靶心率=（峰值心率-靜息心率）×靶強(qiáng)度+靜息心率，一般靶強(qiáng)度為40%～70%，相關(guān)指南推薦中國心血管疾病患者康復(fù)訓(xùn)練從低靶強(qiáng)度（40%）開始，并隨著體能改善而逐步調(diào)整運(yùn)動強(qiáng)度；峰值心率法：目標(biāo)心率指預(yù)測峰值心率（220-年齡）的65%～75%，但近年研究發(fā)現(xiàn)以65%～75% 的峰值心率作為心血管疾病患者運(yùn)動強(qiáng)度存在較高的運(yùn)動風(fēng)險(xiǎn)［16］，同時(shí)由于多數(shù)心血管疾病患者常使用β-受體阻滯劑，因此根據(jù)心率制定運(yùn)動處方可能會受到藥物影響、缺乏準(zhǔn)確性；Borg評分法：通常建議有氧運(yùn)動強(qiáng)度為Borg評分達(dá)10～16分［26］，但此法易受患者主觀因素影響，因此常作為制定運(yùn)動強(qiáng)度的有效補(bǔ)充。

3.2 高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練（high-intensity interval training，HIIT）長期以來冠心病患者康復(fù)訓(xùn)練強(qiáng)度均控制在心肌缺血閾值以下以避免心肌缺血發(fā)作、保護(hù)受損的心肌細(xì)胞，但近年研究發(fā)現(xiàn)，短暫的心肌缺血可促進(jìn)心肌側(cè)支循環(huán)形成并改善受損心肌的血液供應(yīng)，進(jìn)而改善患者心肺功能［27］。HIIT指短時(shí)間高強(qiáng)度（＞85% VO2peak）訓(xùn)練與低水平主動運(yùn)動或被動恢復(fù)相結(jié)合，適合于病情較輕、心肺功能狀態(tài)較好的患者［28］，根據(jù)間歇時(shí)間長短可分為長時(shí)間（85%～95% VO2peak，3～15 min）、中等時(shí)間（96%～99% VO2peak，1～3 min）、短時(shí)間（100%～120%VO2peak，10 s～1 min）三種類型［29］，但目前尚無指南對 HIIT的運(yùn)動強(qiáng)度及間歇時(shí)間進(jìn)行明確，因此HIIT仍處于探索階段、并未在臨床上常規(guī)開展。此外，由于目前對HIIT的相關(guān)作用機(jī)制研究仍不完善、臨床醫(yī)師對高強(qiáng)度負(fù)荷康復(fù)訓(xùn)練安全性存在擔(dān)憂，因此今后尚需進(jìn)一步完善其相關(guān)機(jī)制研究并開展大規(guī)模臨床研究以探討HIIT最佳運(yùn)動強(qiáng)度及間歇時(shí)間，提高HIIT在心肺康復(fù)訓(xùn)練中的安全性及有效性。

4 小結(jié)與展望

CPET作為一種無創(chuàng)、可重復(fù)的心肺功能評估手段，可提供精確、量化的心肺功能及整體功能評估指標(biāo)，已廣泛用于多種疾病嚴(yán)重程度分級及心肺功能評估、量化手術(shù)或臨床治療效果、手術(shù)及麻醉風(fēng)險(xiǎn)評估、健康人群心肺功能評估及運(yùn)動處方制定等心肺康復(fù)各個(gè)方面，相信隨著未來更多關(guān)于CPET臨床應(yīng)用研究的逐步開展、CPET適用人群及使用范圍逐步擴(kuò)大、CPET在非心肺系統(tǒng)疾病患者中的逐步應(yīng)用等，CPET將更好地指導(dǎo)包括健康人群在內(nèi)的受試者心肺功能及運(yùn)動能力研究，并通過制定符合相應(yīng)人群心肺功能狀態(tài)的評估標(biāo)準(zhǔn)而提高其健康管理水平，更好地規(guī)避未來不良事件發(fā)生等；同時(shí)進(jìn)一步完善CPET結(jié)果分析、解釋將更好地提高CPET的臨床應(yīng)用價(jià)值，從而更好地服務(wù)于臨床、指導(dǎo)臨床決策等。