CPET - 心肺运动实验

心肺运动试验(Cardiopulmonary Exercise Testing, CPET)是指在特定的运动负荷下，通过手机受试者呼出的气体并加以分析，检测机体在运动状态下的各项指标，并同步心电导联，综合评价心肺等器官系统的整体功能和储备能力，与常规肺功能和一般心脏负荷试验不同。

CPET主要是通过运动激发受试者增加氧气吸入与二氧化碳排出，增加肺通气。肺与血液氧气、二氧化碳交换称为外呼吸，氧气与二氧化碳通过血液转运，毛细血管与肌肉组织进行氧气与二氧化碳交换称为内呼吸，人体运动时的生理学反应就是表现在外呼吸与内呼吸的耦联过程。

心肺运动试验的应用

早期/早早期诊断：心肌缺血；
指导运动处方的制定一一心血管疾病和呼吸系统疾病；确定运动强度；
客观定量评价治疗效果；
诊断与鉴别诊断：如区分心源性、肺源性呼吸困难;
疾病功能受限严重程度的客观定量分级：如心衰、COPD；
冠心病、心衰、COPD等死亡/存活预后的预测
心衰严重程度和心䏏移植术前评估
麻醉手术危险性评估

CPET测试流程

静息：保持静息状态1分钟以上，测定患者静息时的参数，如静息心率、静息血压、基础代谢等
空蹬：热身阶段，1分钟以上，功率自行车不加载功率或保持较低的功率
负荷递增：测试阶段，蹬车速度不变，运动功率逐渐增加，尽可能接近受试者的体能极限，试验时间维持在10分钟以内
恢复：无负荷运动1-2分钟，避免剧烈运动突然停止出现的血压骤降、头痛、心率失常等

CPET试验有效指标

HR > 180
呼吸商 RQ > 1.15
随着运动负荷的增加，VO2不在增加或者稍有下降
受试者主管感觉已经精疲力竭，虽经反复鼓励仍不能维持既定速率

CPET主要参数指标 - 1

反映运动耐量以及心功能的指标：摄氧量 $VO_{2\ max}$、无氧阈 AT、最大氧脉搏、摄氧量等
反映通气功能的指标：呼吸储备、通气量、潮气量、呼吸频率等
反映气体交换的指标：潮气末氧及二氧化碳分压、氧通气当量、二氧化碳通气当
量、死腔和潮气量的关系等
反映骨骼肌功能的指标：摄氧量、无氧阈、做功效率
其他指标：血压反应性心率反应性心电图反应

CPET主要参数指标 - 2

最大摄氧量 $VO_{2\ max}$
- 指运动中每分钟能够摄入人体内并被身体利用的最大摄氧量，通常用绝对值$L/min$和相对值$ml/min\cdot Kg$表示
- 在负荷递增的运动过程中，某一时刻$VO_2$不再随着负荷和心率的增加而增加，出现了一个平台，这就叫做$VO_{2\ max}$，它表示机体利用氧的最大上限，同时反应机体的气体运输系统(肺、心血管、血红蛋白)以及肌肉细胞的有氧代谢是否正常。
- 女性 $27-29 ml/min\cdot Kg$，男性 $30-35 ml/min\cdot Kg$，马拉松运动员 $>40 ml/min\cdot Kg$
无氧域值 (Anaerobic Threshold, AT)
- 在负荷递增的运动过程中，机体内的供能方式由有氧代谢像无氧代谢过渡的临界点，此点时体内乳酸的形成率和从血液中的清除率达到动态的平衡
- FOX定义：只有当最大吸氧量的百分利用率达到一个临界点时，身体中才开始聚集乳酸，这个临界点称为无氧域。因此一般用在AT点时$VO_2$占$VO_{2\ max}$的百分比来表示AT值
- AT值表示体力活动和心肺系统能够为肌肉提供足以维持有氧代谢摄氧量的最高水平，在相关文献中，AT被列为人体的第五大生命体征（体温、脉搏、呼吸、血压），反应一个人的生活质量，可以用于治疗前后的功能评价以及锻炼效果与运动耐力的评价
- 正常人 $>40\%\cdot VO_{2\ max}$
氧脉搏 $O_{2\ pluse}$
- 非直接测量参数， $O_{2\ pluse} = VO_2\ /\ {HR}$
- $O_{2\ pluse}$主要反应心脏每搏的输出氧的能力，是评价循环/氧气转运有效性的指标，是心脏疾病限制运动的关键参数
- 运动早期心脏主要是通过心搏量（SV）的增加使VO2增加，运动后期主要靠心率（HR）的增加，来使VO2增加，当心功能不全时，心搏量不能随着运动负荷的增加而增加，心脏只有通过HR的增加来满足运动着的肌体对氧的需求，HR增大，VO2/HR就减小，反应了心脏的储备功能降低。氧脉搏降低也可见于贫血、高碳氧血红蛋白或严重的动脉低氧血症等动脉血氧含量减少的病症。