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1、运动心肺功能测定运动心肺功能测定 运动心肺功能测定（运动心肺功能测定（Cardiopulmonary Exercise TestingCardiopulmonary Exercise Testing，CPETCPET）是指伴）是指伴有有代谢测定代谢测定（摄氧量（摄氧量VOVO2 2，二氧化碳排除量，二氧化碳排除量VCOVCO2 2等气体交换指标）的心肺运动测等气体交换指标）的心肺运动测验，不同于一般的只是单纯观察心电图验，不同于一般的只是单纯观察心电图ST-TST-T的变化或心律变化的运动试验；也的变化或心律变化的运动试验；也不同于静态肺功能。心血管系统与呼吸系统的基本功能是维持不同于静态肺功
2、能。心血管系统与呼吸系统的基本功能是维持细胞呼吸细胞呼吸。CPETCPET是综合心与肺，在一定功率负荷下测出是综合心与肺，在一定功率负荷下测出VOVO2 2及及VCOVCO2 2等代谢指标、通气指标及心电等代谢指标、通气指标及心电图变化。图变化。所以它反映细胞呼吸功能的变化。所以它反映细胞呼吸功能的变化。血管内血管内VOVO2 2与与肺泡内肺泡内VOVO2 2是处于是处于动态平衡动态平衡的，心脏病学家的，心脏病学家Weber KTWeber KT指出指出“心脏心脏病学家和肺病学家不是把注意力集中于左心室，就是把注意力集中于肺泡。这病学家和肺病学家不是把注意力集中于左心室，就是把注意力集中于肺泡
3、。这种局限性不能恰当地理解和较全面地观察心肺单元因而提出种局限性不能恰当地理解和较全面地观察心肺单元因而提出“心肺单元心肺单元”的概的概念。呼吸病学家念。呼吸病学家Wasserman KWasserman K更进一步提出更进一步提出“单独给心或肺增加负荷是不可能的，单独给心或肺增加负荷是不可能的，所有的运动均需要所有的运动均需要心脏功能心脏功能和和肺脏功能肺脏功能的协调，以及的协调，以及周围循环周围循环和和肺循环肺循环的协调作用来完成生存和工作所的协调作用来完成生存和工作所需要的气体交换作用需要的气体交换作用”，并强调外呼吸，并强调外呼吸-细胞呼吸正细胞呼吸正常耦联（常耦联（Normal co
4、upling of external to cellularNormal coupling of external to cellular respiration respiration）即肺）即肺-心心-活动肌群，因而它反映人体的活动肌群，因而它反映人体的最大有氧代谢能力和心肺储备能力，特别强调心肺联合最大有氧代谢能力和心肺储备能力，特别强调心肺联合功能测定功能测定(见图见图1)1)。1/10/20232 图1 运动心肺偶联机制1/10/20233常用参数意义和正常值常用参数意义和正常值1/10/20234 观察指标可分为三大类：反映运动耐量以及心功能的指标，如最大摄氧量、公斤摄氧量、无氧阈
5、、代谢当量、最大氧脉、最大 心率储备、呼吸商、气体交换率以及摄氧量与运动 负荷之间的关系等；反映通气功能的指标，如呼吸储备、最大运动通气 量、最大潮气量、最大呼吸频率以及潮气量与深吸 气量的比值等；反映气体交换的指标，如动脉氧分压、肺泡与动脉 氧分压差、动脉二氧化碳分压、潮气末二氧化碳分 压、动脉-潮气末二氧化碳分压差、氧当量、二氧 化碳当量、死腔和潮气量的关系等。现简要分析如 下：1/10/20235一、耗氧量（一、耗氧量（Oxygen consumptionOxygen consumption，QOQO2 2）与）与 摄氧量（摄氧量（Oxygen uptakeOxygen uptake，V
6、OVO2 2）机体一定时间内消耗的氧气量称为机体一定时间内消耗的氧气量称为耗氧量耗氧量，反映，反映 细胞中氧的利用细胞中氧的利用程度，包括运动中肌肉细胞氧的利程度，包括运动中肌肉细胞氧的利 用情况。用情况。经经肺泡肺泡与与肺血流肺血流摄取的氧量称为摄取的氧量称为摄氧量摄氧量。通常情况下供氧需氧平衡，摄氧量即为耗氧量通常情况下供氧需氧平衡，摄氧量即为耗氧量，通过血液循环将氧输送至运动肌群。通过血液循环将氧输送至运动肌群。单位以单位以L/min L/min 或或 ml/min/kg ml/min/kg表示，是用气体分析表示，是用气体分析 法来测定的。法来测定的。1/10/20236（一）最大摄氧量
7、（一）最大摄氧量VOVO2max2max （Maximal Oxygen UptakeMaximal Oxygen Uptake）：）：指在运动的指在运动的最后阶段最后阶段，即竭尽全力阶段，循环和呼吸系统发挥最即竭尽全力阶段，循环和呼吸系统发挥最 大作用时每分钟所能摄取的氧量大作用时每分钟所能摄取的氧量。此时随着功率的增加，。此时随着功率的增加，VOVO2 2不再增不再增 加而形成一个平台，相邻两次（加而形成一个平台，相邻两次（1 1分钟内）分钟内）VOVO2 2 差值差值 150ml/min 150ml/min-1-1,称为称为VOVO2max2max。亦可用公斤摄氧量。亦可用公斤摄氧量 2
8、mlkg2mlkg-1-1minmin-1-1表示，消除了体重的影表示，消除了体重的影 响。通常也称为最大耗氧量、最大有氧代谢能力等。其计算公式为：响。通常也称为最大耗氧量、最大有氧代谢能力等。其计算公式为：VO VO2max 2max=CO=COmaxmax (C (C（avav）O O2 2)VOVO2max 2max=VE=VEmax max（FiOFiO2 2-FeO-FeO2 2）由公式（由公式（1 1）可以看出，每分钟最大摄氧量取决于）可以看出，每分钟最大摄氧量取决于循环系统的功能循环系统的功能，主要是主要是心排出量心排出量，反映，反映循环系统氧转运的能力循环系统氧转运的能力，由公
9、式（由公式（2 2）可以看出，每分钟最大摄氧量也取决于）可以看出，每分钟最大摄氧量也取决于呼吸系统的功呼吸系统的功 能能，主要是，主要是每分钟最大通气量每分钟最大通气量，反映，反映呼吸系统通气能力呼吸系统通气能力。因而因而呼吸呼吸和和循环循环受限均是其影响因素。受限均是其影响因素。VOVO2max2max 减少，说明运动耐量减少，说明运动耐量 下降。下降。其数值大小与运动方式有关，如平板运动其数值大小与运动方式有关，如平板运动VOVO2max2max比踏车运动高比踏车运动高5%-11%5%-11%。1/10/20237 峰值摄氧量峰值摄氧量VOVO2 peak2 peak(peak or ma
10、ximum oxygen uptake)(peak or maximum oxygen uptake)：指指运动过程中出现摄氧量的最高值，正常人运动过程中出现摄氧量的最高值，正常人VOVO2 peak2 peak 与与VOVO2 max2 max二者数二者数值接近，因最大运动平台极难出现，峰值摄氧量可以近似认为是值接近，因最大运动平台极难出现，峰值摄氧量可以近似认为是最大摄氧量。最大摄氧量。症状限制最大摄氧量症状限制最大摄氧量（VOVO2 max 2 max symptom limitedsymptom limited）：通常指）：通常指患者的运动终点为各种症状所限，如呼吸困难、心悸、心绞痛、
11、患者的运动终点为各种症状所限，如呼吸困难、心悸、心绞痛、血压过高和心电图异常等，不能达到竭尽全力的极量运动阶段，血压过高和心电图异常等，不能达到竭尽全力的极量运动阶段，此时测出的峰值摄氧量即为症状限制最大摄氧量此时测出的峰值摄氧量即为症状限制最大摄氧量(见图见图2)2)。1/10/20238VO2max,PeakVO21/10/20239VO2 max自然变动 广东省人民医院观察健康医务工作者14例前后平均11年（7-13年）的运动心肺功能测验自然变动。男7例，平均年龄由30.36.7岁增长至41.08.3岁；女7例，平均年龄由29.06.6岁增长至39.05.5岁。结果表明男女两性运动耐力或
12、有氧代谢能力随年龄增长均有下降。VO2 max/kg 男性平均每年下降1%，女性平均每年下降1.3%。1/10/202310 VO VO2max2max实测值与实测值与VOVO2max2max预计值预计值 VO VO2max2max实测值实测值必须与预计值相比较，必须与预计值相比较，达到预计值的达到预计值的84%84%以上为正常以上为正常。VOVO2max2max预计值预计值公式取自公式取自Wasserman KWasserman K（小于预计体重（小于预计体重20%20%为消瘦，超过预计体重为消瘦，超过预计体重20%20%为肥为肥 胖）。胖）。男性男性：(1)(1)正常体重预计值正常体重预计
13、值=0.79H-60.7=0.79H-60.7 (2)(2)正常体重者最大耗氧量预计值正常体重者最大耗氧量预计值VOVO2 max pred2 max pred（ml/minml/min）=实际体重实际体重（50.72-50.72-0.372 0.372年龄）年龄）消瘦者消瘦者VOVO2 max pred2 max pred（ml/minml/min）=（实际体重（实际体重+预计体重）预计体重）/2/2（50.72-50.72-0.372 0.372年龄）年龄）肥胖者肥胖者VOVO2 max pred2 max pred（ml/minml/min）=预计体重预计体重（50.72-0.37250
14、.72-0.372年龄）年龄）+6+6 （实际体重（实际体重-预计体重）预计体重）女性女性：(1)(1)正常体重预计值正常体重预计值=0.65H-42.8=0.65H-42.8 (2)(2)正常体重正常体重VOVO2 max pred2 max pred（ml/minml/min）=（实际体重（实际体重+43+43）（22.78-0.1722.78-0.17年龄）年龄）消瘦者消瘦者VOVO2 max pred2 max pred（ml/minml/min）=（实际体重（实际体重+预计体重预计体重+86+86）/2/2（22.78-22.78-0.17 0.17年龄）年龄）肥胖者肥胖者VOVO2
15、 max pred2 max pred（ml/minml/min）=（预计体重（预计体重+43+43）（22.78-0.1722.78-0.17年龄）年龄）+6 +6（实际体重（实际体重-预计体重）预计体重）如果是如果是平板运动平板运动，VOVO2 max pred2 max pred为踏车运动为踏车运动VOVO2 max pred 2 max pred 的的1.111.11倍倍1/10/202311广东省人民医院对广东省人民医院对2929例例 COPD COPD 患者进行患者进行 静态肺功能静态肺功能与与踏车递增运动肺功能踏车递增运动肺功能测定的研究，测定的研究，发现发现VOVO2 max
16、2 max/VO/VO2 max2 max predpred与与MVV/MVVMVV/MVVpredpred呈正相关呈正相关(r=0.70(r=0.70，P0.001),P20 14 20 14 B B 级级 16-20 11-14 16-20 11-14 C C 级级 10-16 8-11 10-16 8-11 D D 级级 10 8 10 8 1/10/202320五、心率与摄氧量五、心率与摄氧量 正常情况下，随着运动负荷增加，正常情况下，随着运动负荷增加，心输出量与心率呈线心输出量与心率呈线 性递增性递增。而。而心脏病患者心脏病患者由于心搏出量减低，随着由于心搏出量减低，随着VOVO2
17、2的增的增 加，心率呈陡直上升；加，心率呈陡直上升；冠状动脉供血不足冠状动脉供血不足之患者由于心之患者由于心 肌缺血，肌缺血，VOVO2 2通常随着功率的增加缓慢递增，因而心输出通常随着功率的增加缓慢递增，因而心输出 量不能与负荷增加同步；量不能与负荷增加同步；肺血管病肺血管病时，由于肺血管压力时，由于肺血管压力 增加，左心室输出量减低，也表现为随负荷增加，心率增加，左心室输出量减低，也表现为随负荷增加，心率 增加呈陡直反映增加呈陡直反映(见图见图5)5)。1/10/202321HRVO21/10/202322六、最大心率（六、最大心率（HRHRmaxmax）、心率储备（）、心率储备（HR r
18、eserveHR reserve，HRRHRR）HRHRmaxmax为最大运动时实测的最高心率。为最大运动时实测的最高心率。HRR HRR=HR HRmax predmax pred-HRHRmax max 它反映了最大运动时心率增加的潜能。它反映了最大运动时心率增加的潜能。最大心率预计值最大心率预计值（HRHRmax predmax pred）=220=220年龄（岁）或年龄（岁）或210-0.65210-0.65年龄。年龄。主要用在运动受限的鉴别诊断。主要用在运动受限的鉴别诊断。正常情况下，正常情况下，HRR15HRR15 beat/min beat/min；高血压病和冠脉缺血的患者由于血
19、压过高、心肌缺血而提前停止运动，高血压病和冠脉缺血的患者由于血压过高、心肌缺血而提前停止运动，HR HR尚未接近最大值，故尚未接近最大值，故HRRHRR大；大；心脏传导系统疾病及窦房结疾病患者心脏传导系统疾病及窦房结疾病患者HRRHRR大乃因其心率增加缓慢；大乃因其心率增加缓慢；用力不足者和服用了用力不足者和服用了受体阻滞剂或因肺脏因素受限的患者受体阻滞剂或因肺脏因素受限的患者HRRHRR均较大。均较大。1/10/202323八、氧脉（八、氧脉（O O2 2 pulse pulse,VOVO2 2/HR/HR）摄氧量与心率的比值即氧脉，摄氧量与心率的比值即氧脉，VOVO2 2/HR/HR=SV
20、=SV(CaO(CaO2 2-CvO-CvO2 2)是指每一次心搏时摄取的氧量或氧进入肺血管中的量是指每一次心搏时摄取的氧量或氧进入肺血管中的量。运动中，随着功率的增加，运动中，随着功率的增加，动脉动脉-混合静脉氧含量差增加混合静脉氧含量差增加，因而氧脉增，因而氧脉增 加。加。贫血、碳氧血红蛋白升高、严重的低氧血症、肺血氧合能力降低及右向贫血、碳氧血红蛋白升高、严重的低氧血症、肺血氧合能力降低及右向 左分流均可导致动脉氧含量下降，氧脉随之下降。左分流均可导致动脉氧含量下降，氧脉随之下降。骨骼肌氧化能力低下、骨骼肌氧化能力低下、心功能减退心功能减退每搏出量降低也可导致氧脉下降。每搏出量降低也可导
21、致氧脉下降。正常情况下运动开始和终止时的氧脉不同。运动开正常情况下运动开始和终止时的氧脉不同。运动开始时，随着心输出量始时，随着心输出量 增加，动脉增加，动脉-混合静脉氧含量差增加，氧脉逐步增加。运动后期至终止时，混合静脉氧含量差增加，氧脉逐步增加。运动后期至终止时，正常人氧脉下降（见图正常人氧脉下降（见图7 7）。）。心衰患者氧脉增加，考虑可能与运动接近终止时血压开始下降、左心室心衰患者氧脉增加，考虑可能与运动接近终止时血压开始下降、左心室 后负荷突然降低、左室射血分数明显增加和心搏出量增加等有关。后负荷突然降低、左室射血分数明显增加和心搏出量增加等有关。最大氧脉预计值最大氧脉预计值计算公式
22、计算公式 （VOVO2 2/HR/HR）max predmax pred =VO=VO2 max pred2 max pred/HR/HRmax predmax pred 若氧脉实测值大于最大氧脉预计值，表明运动者心血管系统正常或服用了若氧脉实测值大于最大氧脉预计值，表明运动者心血管系统正常或服用了 受体阻滞剂。受体阻滞剂。1/10/202324VO2/HR,O2pulse1/10/202325九、血压九、血压 动脉血压决定于动脉血压决定于心输出量心输出量和和末梢血管阻力末梢血管阻力，运动时，由于心，运动时，由于心排出量大幅度增加，收缩压上升，上升程度与运动强度、心排出排出量大幅度增加，收缩压
23、上升，上升程度与运动强度、心排出量密切相关。正常情况下，运动量越大，血压越高。量密切相关。正常情况下，运动量越大，血压越高。收缩压收缩压增加增加大于舒张压的增加，而由于运动时外周总阻力下降，大于舒张压的增加，而由于运动时外周总阻力下降，舒张压舒张压通常通常不变或稍下降。运动时血压不能正常上升反而不变或稍下降。运动时血压不能正常上升反而下降下降表明左心室功表明左心室功能低下，要警惕冠心病心肌缺血的发生。能低下，要警惕冠心病心肌缺血的发生。当运动时当运动时收缩压高于收缩压高于240mmHg240mmHg（我院为（我院为220mmHg220mmHg）、舒张压高）、舒张压高于于115mmHg115mm
24、Hg时运动要立即停止。时运动要立即停止。正常情况下正常情况下，最大运动时，最大运动时收缩压收缩压可升至可升至180-220mmHg180-220mmHg、舒张压舒张压可升至可升至70-90mmHg70-90mmHg，若舒张压升高超过，若舒张压升高超过15mmHg15mmHg，要警惕隐性高血压。，要警惕隐性高血压。1/10/202326十、反映通气变化的几个指标：十、反映通气变化的几个指标：（一）潮气量（一）潮气量（VTVT）与深吸气量（）与深吸气量（ICIC）,VT/ICVT/IC的比值的比值 运动时正常人运动时正常人VTVT通常小于静息时通常小于静息时ICIC的的70%70%，VT/ICVT
25、/IC罕见超过罕见超过0.80.8。由。由 于于VCVC测定影响因素较多，测定影响因素较多，VT/ICVT/IC比比 VT/VC VT/VC更有价值。更有价值。（二）通气量（二）通气量（VEVE）、最大运动通气量（）、最大运动通气量（VEVEmaxmax）与呼吸频率（）与呼吸频率（RRRR）VEVE常指每一分钟进入或从肺中排出的气体量。等于常指每一分钟进入或从肺中排出的气体量。等于VTVT与与RRRR的乘积。的乘积。随着运动量的增加随着运动量的增加VEVE呈不同程度的增加。呈不同程度的增加。VEVE与患者身高、年龄、性与患者身高、年龄、性 别、死腔通气等有关。别、死腔通气等有关。VEVEmax
26、max是指极量运动时的通气量。安静时是指极量运动时的通气量。安静时VEVE为为5-8L/min5-8L/min，最大运动时，最大运动时 VE VEmaxmax可达可达70-120 L/min70-120 L/min。无氧阈以下的运动负荷，通气量与运动负荷。无氧阈以下的运动负荷，通气量与运动负荷 呈线性相关。无氧阈以上运动负荷，通气量与呈线性相关。无氧阈以上运动负荷，通气量与VOVO2 2呈非线性关系，通气呈非线性关系，通气 量增加超过了摄氧量的增加。量增加超过了摄氧量的增加。RRRR是指呼吸频率，正常人最大运动时是指呼吸频率，正常人最大运动时RRRR可达可达 34-46bpm 34-46bpm
27、，很少超过，很少超过 50 bpm 50 bpm。1/10/202327（三）呼吸储备（三）呼吸储备（BRBR）反反映映最最大大运运动动时时的的最最大大呼呼吸吸能能力力，BRBR降降低低通通常常为为运运动动受受限限的的因因素素之之一一，由由于于通通气气功功能能障障碍碍，通通气气能能力力减减低低（MVVMVV低低）所所致致。故故限限制制性性或或阻阻塞塞性性肺肺疾疾患患常常导导致致低低BRBR(见见图图8),8),而而因因心心血血管管因因素素运动受限者运动受限者 BRBR升高升高。公式公式BR=BR=（MVV-VEMVV-VEmaxmax）或）或 （MVV-VEMVV-VEmaxmax）/MVV%
28、/MVV%（正常值：（正常值：3822L/min3822L/min，或，或20-50%20-50%），），1/10/202328VT,IC,VE,MVV,BR1/10/202329MVVMVV与运动中潮气流量与运动中潮气流量-容积环（容积环（extFVLextFVL）比较）比较1/10/202330呼气流量受限的程度呼气流量受限的程度V VFLFL，extFVLextFVL，MFVLMFVL1/10/202331COPD COPD 患者患者 MFVL MFVL 与与 extFVL extFVL1/10/202332ILD ILD 患者患者 MFVL MFVL 与与 extFVL extFVL1
29、/10/202333十一、十一、V/QV/Q不均不均的测定的测定（一）死腔通气：生理死腔与潮气量比值（一）死腔通气：生理死腔与潮气量比值（VD/VTVD/VT）正常值正常值：男性：男性 40 40 40岁，岁，静息时静息时 0.300.08 0.300.08，ATAT时时 0.200.07 0.200.07，最大运动时最大运动时 0.190.07 0.190.07。1/10/202334V/Q不均不均,VD/VT1/10/202335（二）肺泡（二）肺泡-动脉氧分压差动脉氧分压差PP（A-aA-a）O O2 2 PaOPaO2 2正常值：休息时约为正常值：休息时约为80mmHg80mmHg以上
30、，最大运动时稍有升高。以上，最大运动时稍有升高。P P（A-aA-a）O O2 2正常值：正常值：20-39 20-39岁岁 静息为静息为8mmHg8mmHg，ATAT时为时为11mmHg11mmHg，最大运动为，最大运动为15mmHg15mmHg；40-69 40-69岁岁 静息为静息为6-20mmHg6-20mmHg，ATAT时为时为10-24mmHg10-24mmHg，最大运动为，最大运动为10-28mmHg10-28mmHg。气道阻塞性疾病气道阻塞性疾病患者，由于患者，由于肺泡通气量降低肺泡通气量降低，V/QV/Q降低降低，运动时随着功率，运动时随着功率增加增加PaOPaO2 2降低降
31、低，P P（A-aA-a）O O2 2增大增大；运动时；运动时心排出量增加心排出量增加，由于肺泡通气降低，由于肺泡通气降低，故小动脉缺氧而收缩。但故小动脉缺氧而收缩。但V/QV/Q均衡区域均衡区域的肺泡血流量增加，减少低氧血症的的肺泡血流量增加，减少低氧血症的发生。发生。肺纤维化、肺血管病肺纤维化、肺血管病患者患者血管床减少血管床减少，运动时心排出量增加运动时心排出量增加，但，但血管床不血管床不能增加能增加，血流通过仅有的血管床使气体交换不足，导致明显的，血流通过仅有的血管床使气体交换不足，导致明显的低氧血症低氧血症。肺泡蛋白沉着症肺泡蛋白沉着症患者，运动时心排出量增加，肺泡灌注增加，因患者，
32、运动时心排出量增加，肺泡灌注增加，因弥散障碍弥散障碍肺泡氧不能与红细胞内的氧达到平衡，出现肺泡氧不能与红细胞内的氧达到平衡，出现低氧血症低氧血症。休息时，。休息时，PaOPaO2 2可以在可以在正常水平。正常水平。过度通气过度通气时，肺疾病的患者时，肺疾病的患者PaOPaO2 2可以正常，但可以正常，但P P（A-aA-a）O O2 2会出现异常。会出现异常。此外此外，右房压力增加，导致，右房压力增加，导致分流分流，P P（A-aA-a）O O2 2增加（增加（见图见图1010）。）。P P（A-aA-a）O O2 2增大表明增大表明V VA A/Q/Q不均，弥散异常，右向左分流不均，弥散异常
33、，右向左分流（见图（见图1010）1/10/202336P(A-a)O21/10/202337（三）（三）动脉血与潮气末二氧化碳分压差动脉血与潮气末二氧化碳分压差 P P（a-eta-et）COCO2 2 P P（a-eta-et）COCO2 2反反映映V/QV/Q不不均均、肺肺泡泡死死腔腔变变化化。PetCOPetCO2 2是是肺肺泡泡呼呼气气期期最最高高的的PCOPCO2 2，而而PaCOPaCO2 2代代表表的的是是平平均均肺肺泡泡PCOPCO2 2，代代表表理理想想气气体体交交换换肺肺单单元元的的P PA ACOCO2 2，运运动动时时因因COCO2 2产产量量增增加加，运运送送到到肺
34、肺的的COCO2 2增增加加，由由于于呼呼气气时时新新鲜鲜空空气气不不稀稀释释肺肺泡泡内内气气体体，此此时时的的肺肺泡泡PetCOPetCO2 2接接近近静脉静脉PCOPCO2 2，PetCOPetCO2 2明显高于明显高于PaCOPaCO2 2。因因此此，运运动动时时PetCOPetCO2 2高高于于PaCOPaCO2 2，P P(a-et)(a-et)COCO 2 2为为负负值值-4mmHg-4mmHg左左右右。休息时休息时稍呈稍呈正值正值，PaCOPaCO2 2高于高于PetCOPetCO2 2 2mmHg 2mmHg左右。左右。若若运运动动后后P P(a-et)(a-et)COCO2
35、2为为正正值值，证证明明有有通通气气的的肺肺泡泡灌灌注注减减少少，V VA A/Q/Q增高。增高。右右向向左左分分流流时时，PaCOPaCO2 2 PetCOPetCO2 2,为为了了代代偿偿PaCOPaCO2 2增增加加，肺肺泡泡必然过度通气，必然过度通气，V VA A/Q/Q增高。增高。由由于于VD/VTVD/VT增增加加，P P(a-et)(a-et)COCO2 2增增高高，表表明明V VA A/Q/Q不不均均发发生生在在高高V VA A/Q/Q肺单位中。肺单位中。P P(a-et)(a-et)COCO2 2为正值是过度通气的重要依据为正值是过度通气的重要依据。反反之之P P（A-aA-
36、a）O O2 2增增加加，V VA A/Q/Q不不均均发发生生在在低低V VA A/Q/Q肺肺单单元元中中。(见见图图1111）1/10/202338PaCO2,PetCO21/10/202339P(a-et)CO21/10/202340（四）（四）二氧化碳通气当量（二氧化碳通气当量（VE/VCOVE/VCO2 2）氧通气当量（氧通气当量（VE/VOVE/VO2 2）二氧化碳通气当量（二氧化碳通气当量（VE/VCOVE/VCO2 2）VE/VCOVE/VCO2 2是死腔通气的指标之一是死腔通气的指标之一。显示。显示排除排除1 1升升COCO2 2所需的通气量所需的通气量，反映反映通气效率通气效
37、率。计算公式：。计算公式：VE/VCOVE/VCO2 2=K/PaCO=K/PaCO2 2(1-VD/VT(1-VD/VT）公式中可以看出：公式中可以看出：1 1、当、当VD/VTVD/VT增大时，增大时，VE/VCOVE/VCO2 2随之增加；随之增加；2 2、过度通气过度通气时，时，VE/VCO VE/VCO2 2增加，增加，PaCOPaCO2 2下降下降。正常值正常值在在ATAT点时，点时，VE/VCOVE/VCO2 2约为约为29/4.329/4.3。若若升高升高，表明，表明过度通气过度通气、死腔增加死腔增加。1/10/202341氧通气当量（氧通气当量（VE/VOVE/VO2 2）指
38、指摄入摄入或或消耗消耗1 1升氧量升氧量所用的所用的通气量通气量。VE/VOVE/VO2 2反映反映氧提取效率氧提取效率，运动时其运动时其最低点最低点反映反映无氧阈无氧阈的位置（见图的位置（见图1212），是确定无氧阈），是确定无氧阈最敏感的指标，也反映最敏感的指标，也反映化学感受器化学感受器的敏感度。当化学感受器不的敏感度。当化学感受器不敏感时，敏感时，VE/VOVE/VO2 2到运动终末时才下降。到运动终末时才下降。COPDCOPD 时时V/QV/Q不均，运动最大耗氧量减低，不均，运动最大耗氧量减低，VE/VOVE/VO2 2就增加；就增加；而出现而出现代酸代酸时，通过过度通气代偿酸中毒，
39、因而时，通过过度通气代偿酸中毒，因而VE/VCOVE/VCO2 2也也增加。增加。过度通气过度通气的气体代谢的气体代谢特点特点是是VD/VTVD/VT升高，升高，PaCOPaCO2 2减低减低,VE/VCOVE/VCO2 2 及及VE/VOVE/VO2 2增加。增加。1/10/202342VE/VCO2,VE/VO2 1/10/202343十二、最大二氧化碳产量（十二、最大二氧化碳产量（VCOVCO2 2 maxmax）反映机体反映机体清除清除代谢产物代谢产物二氧化碳的量二氧化碳的量。在递增运动初始阶段，随着运动负荷的增加，在递增运动初始阶段，随着运动负荷的增加，VCOVCO2 2也不也不断增
40、加，增加幅度近似于耗氧量的增加。断增加，增加幅度近似于耗氧量的增加。一旦到达一旦到达无氧阈无氧阈，VCOVCO2 2 增加比增加比VOVO2 2增加要快增加要快，这时就需，这时就需要要HCOHCO3 3-/H/H2 2COCO3 3缓冲机制来调节。缓冲机制来调节。最大运动最大运动时时VCOVCO2 2可增加到约为正常静息时的可增加到约为正常静息时的2020倍左右。倍左右。1/10/202344十四、气体交换率（十四、气体交换率（Respiratory exchange ratio,Respiratory exchange ratio,R R ）与）与 呼吸商（呼吸商（Respiratory q
41、uotient,Respiratory quotient,RQRQ）气体交换率（气体交换率（R R）表示外呼吸过程中肺内每分钟）表示外呼吸过程中肺内每分钟COCO2 2排除量排除量与每分钟与每分钟O O2 2摄取量之比，摄取量之比，R=VCOR=VCO2 2/VO/VO2 2。呼吸商（呼吸商（RQRQ）表示组织内每分钟）表示组织内每分钟COCO2 2的产量（的产量（QCOQCO2 2）与每）与每分钟分钟O O2 2消耗量（消耗量（QOQO2 2）之比，）之比，RQ=QCORQ=QCO2 2/QO/QO2 2。肺内和组织中的比率相等，因此肺内和组织中的比率相等，因此 R=RQR=RQ，这种气体交
42、换的，这种气体交换的平衡对于保证体内生理平衡正常状态是必需的。平衡对于保证体内生理平衡正常状态是必需的。在递增运动在递增运动初始阶段初始阶段，VCOVCO2 2增加幅度近似于（或稍低于）增加幅度近似于（或稍低于）耗氧量的增加，此阶段的耗氧量的增加，此阶段的R R和和RQRQ之值均小于之值均小于1 1。达到达到无氧阈无氧阈时，时，VCOVCO2 2 增加比增加比VOVO2 2增加要快，此阶段的增加要快，此阶段的R R和和RQRQ之值均大于之值均大于1 1，即由静息时的，即由静息时的0.80.8增加到增加到1 1以上的水平，最高可以上的水平，最高可达达1.51.5。1/10/202345 表表1.
43、CPET1.CPET各参数正常值范围（最大运动时）各参数正常值范围（最大运动时）参数参数 正常范围正常范围 摄氧量摄氧量 VO VO2 2 maxmax 84%84%预计值预计值 AT 40%VO AT 40%VO2 2 max predmax pred VO VO2 2/WR 8.29 ml/min.w/WR 8.29 ml/min.w-1-1(10.31.0)(10.31.0)心血管反应心血管反应 VO VO2 2/HR/HR（O O2 2 pulse pulse）80%pred 80%pred HR reserve 15 bpm HR reserve 15 bpm HR response
44、 50 bpm HR response 50 bpm BP 220/90 mmHg BP 220/90 mmHg 通气反应通气反应 DI DI maxmax VE VE maxmax/MVV 75%/MVV 11L 11L RR 50 bpm RR 50 bpm VT/VC 55%VT/VC 55%VT/IC 80%VT/IC 80%气体交换气体交换 VE/VCO VE/VCO2 2 AT 34 AT 34 VE/VO VE/VO2 2 AT 30AT 30 VD/VT 0.28 VD/VT 0.28 P P(a-et)(a-et)COCO2 2 0 80mmHg 80mmHg P P(A-a
45、)(A-a)O O2 2 35mmHg 35mmHg SaO SaO2 2 4%11ml11ml/kg.min/kg.min-1-1（单单位位下下同同）和和1111为为界界对对心心力力衰衰竭竭分分级级，发发现现AT11AT11者者病病死死率率为为0.8%0.8%；1111者者为为18%18%。ECGECG已已有有心心肌肌缺缺血血者者，AT11AT1111者者病死率为病死率为4%4%，差异显著。，差异显著。氧氧的的供供需需在在外外科科手手术术负负荷荷与与运运动动负负荷荷之之间间主主要要区区别别在在于于全全身身氧氧的的提提取取率率（global global oxygen oxygen extra
46、ction extraction ratioratio，OEROER即即（CaOCaO2 2-CvO-CvO2 2）/CaO/CaO2 2。老老年年患患者者运运动动时时OEROER为为50%50%时时是是在在近近无无氧氧阈阈处处。外外科科大大手手术术OEROER罕罕见见越越过过35-46%35-46%，通通常常在在30%30%左左右右。在在相相同同摄摄氧氧量量情情况况下下，外外科科手手术术后后心心排排出出量量比比运运动动负负荷荷下多下多65-70%65-70%，即，即外科手术低外科手术低OEROER需高心排出量需高心排出量。大大手手术术后后平平均均摄摄氧氧量量（VOVO2 2 maxmax/k
47、g/kg）约约4.5-54.5-5，也也达达6-76-7。因因此此运运动动负负荷荷下下ATAT不不能能达达到到8.5-11.58.5-11.5就就不不能能满满足足大大手手术术需需氧氧量量增增加加和和继继之之引引起起的的心心排排出出量量增增加加，以以适适应应手手术术时时高高代代谢谢状状态和术后的组织修复。态和术后的组织修复。1/10/202358运动心肺功能测定可客观评价心肺系统对需氧增加时的反应，可测定心血管储备和在负荷下心排出量增加的能力。运动测验摄氧量能反映心功能及氧的运输，代表心脏储备能力。同样AT的测定反映循环系统维持氧运输的能力，且与患者用力无关。它关系到围手术期ATP有氧代谢内环境
48、的稳定。对心肺功能不全，静态肺功能认为不宜手术但又必须手术者，运动负荷测验将围手术期属高危患者与低危患者区别开，甚至只需测定AT即可，远不需达到极量运动（可参看表4）1/10/202359表表 4.4.胸科手术或上腹部大手术运动负荷测验胸科手术或上腹部大手术运动负荷测验 VO VO2 max2 max/kg 20 /kg 20 罕见并发症罕见并发症 10-15 10-15 高危患者高危患者 10 11 AT 11 危险性低（危险性低（基础代谢基础代谢2 2倍以上）倍以上）11 75%75%，无手术并发症，可耐受手术；，无手术并发症，可耐受手术；VO VO2 max2 max%60%60%，肺叶
49、切除危险性大，应尽量避免作一叶以上肺，肺叶切除危险性大，应尽量避免作一叶以上肺 叶切除；叶切除；VO VO2 max2 max%40%691 570 631 501AT 691 570 631 501VOVO2 2AT/VOAT/VO2 2 max pred 40 32.9 40 31.7max pred 40 32.9 40 31.7BP rest 81/51 90/64BP rest 81/51 90/64 max 96/72 132/70 max 96/72 132/70 VE max 67.5 51.9VE max 67.5 51.9VT max 1.4 1.41 VT max 1.4
50、 1.41 RR max 48 37RR max 48 37BR max 15 26.4 15 19.1 BR max 15 26.4 15 19.1 PaOPaO2 2 rest,max rest,max 缺缺,10.1 10.4,10.5,10.1 10.4,10.5P(A-a)OP(A-a)O2 2 rest,max rest,max 缺缺,5.7 4.5,6,5.7 4.5,6P(a-et)COP(a-et)CO2 2 缺缺,缺缺,-0.25,+0.23,-0.25,+0.23VD/VT rest,max 0.50,0.58 0.24,0.41VD/VT rest,max 0.50,0