心肺運動試驗評估系統(tǒng)
臨床應(yīng)用
心肺運動試驗(cardio pulmonary exercise testing，CPET)是國際上普遍使用的衡量人體呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)機能水平的檢查之一，被認為是功能能力評估的“金標(biāo)準(zhǔn)”。它在負荷遞增的運動中通過測定氣體交換將外呼吸和細胞呼吸聯(lián)系起來，反映人體的心肺功能狀態(tài)，經(jīng)過對各項參數(shù)的綜合分析，了解心臟、肺臟和循環(huán)系統(tǒng)之間的相互作用、有氧耐力和貯備能力，為康復(fù)**方案和運動**的制定提供定量、**和有效的保障。
目前心肺運動試驗評估系統(tǒng)已廣泛用于臨床醫(yī)學(xué)、運動醫(yī)學(xué)、航空醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。主要的臨床價值如下:
· 評估心肺儲備功能
· 定量運動新功能分級
· 預(yù)測危險分層，**功能受限嚴重程度客觀定量分級
· 麻醉手術(shù)危險性評估
· 評估心肺移植選擇
· 定量評估**、手術(shù)**效果
· 指導(dǎo)心血管病和呼吸系統(tǒng)**運動康復(fù)**廚房
· 鑒別呼吸困難的原因:心源性或肺源性
· 了解患者運動受限的器官水平
· 評估運動員:進行后備人員的選拔、預(yù)測運動成績、評估訓(xùn)練計劃等。
5.2.1.2 器械構(gòu)成
心肺運動試驗設(shè)備主要由肺功能測試部分、運動心電 / 血壓 / 血氧監(jiān)測部分、運動設(shè)備以及軟件系統(tǒng)組成。
肺功能測試部分的核心部件是氣體流量和氣體成分分析單元。流量和成分分析單元連接流量傳感器和氣體采樣管，通過呼吸面罩采集患者吸入和呼出的氣體的流量和成分，并進行分析計算。系統(tǒng)定標(biāo)單元是另一核心組成，包括環(huán)境定標(biāo)、氣體流量定標(biāo)和氣體成分定標(biāo)三部分，測試前的系統(tǒng)定標(biāo)保證了測試的精度。
運動心電 / 血壓 / 血氧監(jiān)測部分通過監(jiān)測患者在運動過程中的心電圖、血壓和血氧指標(biāo)，結(jié)合患者的臨床表現(xiàn)和測試的終止條件保證測試的**性和有效性。
在 CPET 測試中運動設(shè)備一般采用立式踏車，功率的準(zhǔn)確度對測試結(jié)果的判讀至關(guān)重要。根據(jù)臨床實際需求，運動設(shè)備也可以擴展為跑臺、臥式功率計和四肢聯(lián)動設(shè)備。
軟件系統(tǒng)由肺功能測試軟件和心電軟件組成，在測試過程中能實時顯示肺功能的心電測試的各參數(shù)及曲線、和預(yù)計之間的關(guān)系以及風(fēng)險預(yù)警。
5.2.1.3 技術(shù)發(fā)展歷程
CPET 始于 20 世紀(jì) 50 年代，初時多應(yīng)用于心臟功能的臨床研究。60 年代后受到普遍關(guān)注，1973 年 Wasserman 等報道了氣體變化的參數(shù)，1975 年 Jones 論述 CPET在呼吸**中的應(yīng)用。1982 年 Weber 報道慢性心衰患者，并應(yīng)用 CPET 測定百例。此后國內(nèi)外學(xué)者先后報道了肺部**時 CPET 的特點。目前心臟康復(fù)還處于發(fā)展階段，國際上僅有 54.7% 的國家或地區(qū)在進行心臟康復(fù)，除了少數(shù)發(fā)達國家的心臟康復(fù)參與率達到 50% 以上，大部分國家的參與率都很低。目前我國對這方面的關(guān)注及研究逐步加深，各大醫(yī)院已經(jīng)開始設(shè)立心臟康復(fù)中心，著手對心臟康復(fù)進行干預(yù)和指導(dǎo)，力求對心血管進行生命周期的健康管理。
近二十余年，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，測定設(shè)備、運動器械以及計算技術(shù)都有了不斷的發(fā)展。
1)測試方法的發(fā)展過程
**階段:道格拉斯氣袋法(Dagalas bag) **階段:混合氣袋法(mixing bag) 第三階段:每次呼吸氣法 第四階段:每口氣法(breath
by breath)
從目前來看，每口氣法技術(shù)(breath by breath)是當(dāng)今氣體代謝測試技術(shù)的主流，而越來越快的breath
by breath 肯定是將來發(fā)展的方向，因為更高的采樣分析速度意味更加豐富的測試內(nèi)容以及測試數(shù)據(jù)的更加**。
2)三大核心部件的技術(shù)發(fā)展
1.流速傳感器
發(fā)展過程:
**階段:閉合模式技術(shù)
**階段:開放模式技術(shù)
技術(shù)要點:
a. 阻力要小。運動過程中的通氣量很大，*高可達平靜呼吸時的 36 倍，因此流速傳感器的阻力略微增大都會給受試者帶來不適。
b. 采用開放模式設(shè)計并且體積要小、重量要輕。以便于運動，不會給受試者增加負荷和帶來負擔(dān)。
c. 死腔量要盡量小。以避免因系統(tǒng)死腔過大而造成測試誤差。
d. 方便**。因為流速傳感器接觸患者呼吸的氣體甚至口水飛沫，需要做到每個患者測試前進行**。
2. 氧氣傳感器
發(fā)展過程:
**階段:差分順磁技術(shù):早期的運動產(chǎn)品采用差分順磁技術(shù)，壽命長，但由于順磁技術(shù)故障率較高，易受震動的干擾，現(xiàn)已基本被淘汰。
**階段:電化學(xué)技術(shù)(氧化鋯):前期的電化學(xué)技術(shù)響應(yīng)時間較長、采樣速度較慢，因此不是真正的每口氣測試法，在劇烈運動呼吸頻率快時會有延遲和樣本點不足。
第三階段:快速反應(yīng)氧電池:改進的電化學(xué)技術(shù)，大大提高了響應(yīng)時間，得以實現(xiàn)真正的每口氣測試。
技術(shù)特點:
a. 響應(yīng)時間:響應(yīng)時間的快慢，決定了采樣是否會產(chǎn)生延遲，決定了所采集到的樣本點的多少，從而決定了是否能夠進行真正的每口氣法測試，*終決定了所測出的攝氧量數(shù)值，尤其是*大攝氧量值是否準(zhǔn)確穩(wěn)定而且重復(fù)性好。
b. 測量范圍:決定了是否能夠滿足極限運動測試要求。
3. 二氧化碳傳感器
發(fā)展過程:
**階段:紅外熱傳導(dǎo)慧斯通電橋
**階段:快反應(yīng)紅外光譜吸收
技術(shù)要點:
a. 響應(yīng)時間:響應(yīng)時間的快慢，決定了采樣是否會產(chǎn)生延遲，決定了所采集到的樣本點的多少，從而決定了是否能夠進行真正的每口氣法測試，*終決定了所測出的二氧化碳排出量數(shù)值是否準(zhǔn)確穩(wěn)定而且重復(fù)性好。
b. 測量范圍:決定了是否能夠滿足極限運動測試的要求。
5.2.1.4
技術(shù)發(fā)展方向
日前隨著心臟康復(fù)的蓬勃發(fā)展，作為功能能力評估的“金標(biāo)準(zhǔn)”的運動心肺評測系統(tǒng)，也在不斷的發(fā)展。發(fā)展的方向主要圍繞高度集成化、小型化、簡化設(shè)備的操作流程，做到易學(xué)易用，誰都會用;滿足不同階段全周期患者的應(yīng)用，做到誰都能用;和中國心臟康復(fù)臨床緊密結(jié)合，跟上臨床發(fā)展的需求，不斷迭代升級。
1)“誰都能用”在技術(shù)方面的體現(xiàn)是無線遙測技術(shù)，心肺康復(fù)全周期適用?；颊吲宕骱酶鞣N傳感器和采集器后和設(shè)備主機沒有任何線纜連接，可以在評測室使用也可以推到床旁使用，運動設(shè)備可以配備立式踏車、跑臺、臥式功率車和四肢聯(lián)動，適合早、中、后全周期心肺功能評估患者使用，也可用于 6 分鐘步行試驗。
2)“誰都會用”體現(xiàn)在易用易學(xué)方面，從硬件的高度集成到軟件的操作流程，更加便捷和自動化。
3)適合中國心臟康復(fù)，中國患者人數(shù)眾多，除了易學(xué)易用的特點之外，各種節(jié)省臨床操作時間、提高工作效率、能建立中國人自己的數(shù)據(jù)和常模也是中國心臟康復(fù)的重要需求。
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本期策劃：沈靂
本文作者：徐亞偉、劉偉靜等
