心肺運動試驗(cardiopulmonary exercise testing,CPET)通過測定機體從靜息狀態(tài)?漸進(jìn)性運動至最大運動狀態(tài)?恢復(fù)到靜息狀態(tài)全過程的氣體代謝?心電圖?血壓?心率?肺功能?血氧飽和度等指標(biāo)的動態(tài)變化,結(jié)合相應(yīng)的癥狀改變,反映不同負(fù)荷水平下機體病理生理變化及功能受損程度,從而綜合評價心肺整體功能和儲備能力?CPET臨床應(yīng)用在心肺疾病的鑒別診斷?預(yù)后評估?干預(yù)效果評價?運動處方制訂等方面發(fā)揮了重要價值,國內(nèi)兒科臨床應(yīng)用尚未普及?現(xiàn)介紹CPET在兒童呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用?

一 、兒童CPET方法和常用指標(biāo)

1.適應(yīng)證和禁忌證:

適應(yīng)證:

(1) 急慢性呼吸系統(tǒng)疾病患兒心肺功能評估,協(xié)助制訂治療和康復(fù)計劃;

(2) 評估運動誘發(fā)的胸悶?胸痛等癥狀的嚴(yán)重程度并鑒定病因?

相對禁忌證:

(1) 嚴(yán)重二尖瓣狹窄?梗阻性肥厚型心肌病?肺血管梗阻性疾病如艾森門格綜合征;

(2) 嚴(yán)重室性心律失常?絕對禁忌證:急性心臟炎性疾病如感染性心肌炎?心包炎?感染性心內(nèi)膜炎?川崎病急性期和亞急性期等?

2. 反映氣體交換的指標(biāo):

(1) 二氧化碳通氣當(dāng)量是指人體每排出1 L二氧化碳所需要的通氣量,反映了肺通氣血流比值狀況?二氧化碳通氣當(dāng)量升高表明存在通氣血流比值不匹配或有右向左分流?對于兒童而言,年齡越小,二氧化碳通氣當(dāng)量越大,因為年幼兒的肺活量小?呼吸頻率快,呼吸效率較年長兒低?

(2) 氧通氣當(dāng)量是指人體每攝取1L氧氣所需要的通氣量?較低的氧通氣當(dāng)量表明更有效的通氣反應(yīng),而氧通氣當(dāng)量升高提示生理無效腔增加或有病理性過度通氣?

反映運動耐量的指標(biāo):

(1) 最大攝氧量指在人體進(jìn)行最大強度運動時,機體所能攝入的氧氣含量,反映的是人體最大有氧代謝和心肺儲備能力,適用于大部分呼吸系統(tǒng)疾病?兒童每千克最大攝氧量較穩(wěn)定,不會隨年齡發(fā)生較大變化,因此不同年齡兒童均可將每千克最大攝氧量作為評價運動能力的指標(biāo)?臨床上常用運動中機體所能攝入的氧氣含量實際能達(dá)到的最高點即峰值攝氧量來表示?

(2) 無氧閾是指人體在遞增負(fù)荷的過程中能量消耗從有氧代謝轉(zhuǎn)為有氧代謝和無氧代謝共同供應(yīng)的轉(zhuǎn)折點,是人體還未發(fā)生無氧代謝的最高氧耗量?可以用來評價治療前后心肺功能?運動耐力和康復(fù)訓(xùn)練效果?在健康兒童中,通氣無氧閾值通常出現(xiàn)在最大攝氧量的0.55~0.65?

(3) 靜息代謝當(dāng)量指靜坐時消耗的氧量,正常每千克體重每分鐘消耗3.5ml氧氣?活動時能量消耗可用靜息代謝當(dāng)量的倍數(shù)表示,根據(jù)活動時的耗氧量可推算出相應(yīng)的代謝當(dāng)量值?靜息代謝當(dāng)量和運動耐力相關(guān),有利于更安全地制訂運動處方?

3. 預(yù)計值:尚無公認(rèn)的兒童CPET參數(shù)預(yù)計值,常參照成人數(shù)據(jù),或通過和健康兒童對照分析各參數(shù),來綜合評估心肺功能整體情況及在疾病中的應(yīng)用?有研究發(fā)現(xiàn),參數(shù)預(yù)計值會受運動方案?體質(zhì)指數(shù)?性別?年齡等因素影響?

4. 試驗方案:CPET一般應(yīng)用于6歲以上的兒童,按照運動器械分類有平板和踏車運動兩種?平板運動一般應(yīng)用Bruce方案或Balke方案,踏車運動多采用進(jìn)行癥狀限制性斜坡式遞增運動試驗(Ramp實驗)?年幼兒童平板運動的速度易受限,所以兒童受試者常采用踏車運動?運動能力較差的兒童還可以采用6min步行實驗(6 minute walk test,6MWT),6MWT具=有良好的實用性和有效性,兒童易于接受?但6MWT不能直接精準(zhǔn)測定峰值氧耗量,不能明確運動耐量下降的原因及機制,測試結(jié)果也不具有診斷特異性?且6MWT對測試方法的變化非常敏感,更易受身高?體重等影響?通常情況下,踏車運動 Ramp方案為在靜態(tài)肺功能?心電圖完成后,分別在靜息≥3min?轉(zhuǎn)速60r/min無負(fù)荷熱身≥3min?逐漸遞增功率負(fù)荷至癥狀限制性最大極限運動?轉(zhuǎn)速35r/min恢復(fù)期≥5min,連續(xù)動態(tài)測定心率?血壓?氣體代謝指標(biāo)?血氧飽和度及心電圖改變?

二?CPET在兒童常見呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用

1. 運動性呼吸困難:兒童較常見,多數(shù)和運動誘導(dǎo)的支氣管痙攣有關(guān),運動型喉梗阻?胸壁畸形致活動受限?呼吸模式紊亂和心血管疾病等也可導(dǎo)致?CPET被認(rèn)為是評估運動性呼吸困難病因的“金標(biāo)準(zhǔn)”,可為制訂治療方案提供重要信息?若患兒有哮喘病史或提示有運動誘發(fā)的支氣管痙攣的癥狀,在支氣管舒張劑治療無效的情況下,CPET是進(jìn)一步檢查的最佳手段?在運動過程中連續(xù)記錄代謝?呼吸和心臟參數(shù)可獲得可視化氣流,有助于識別上或下呼吸道阻塞,也有利于間接獲取氧氣利用?二氧化碳產(chǎn)生和心率變化等數(shù)據(jù),確定最大氧利用率?在CPET過程中發(fā)現(xiàn)吸氣氣流抑制時,及時用可彎曲喉鏡檢查上氣道,可辨別上氣道阻塞是來自較常見的運動性聲帶功能障礙還是少見的運動性喉軟化癥?

2. 囊性纖維化(cystic fibrosis,CF):CF 患兒管理中,除了影像學(xué)和肺功能,CPET的價值更大,可以用來預(yù)測CF的病死率或需要肺移植,最常用的指標(biāo)是峰值攝氧量?Hebestreit等分析了510例 CF患兒(≥10歲)的隨訪信息,發(fā)現(xiàn)峰值攝氧量高的患兒在隨后的10年中死亡或接受肺移植的風(fēng)險比峰值攝氧量居中和峰值攝氧量低的患兒低72%和49%?有研究表明,峰值攝氧量時的通氣量的預(yù)測效率更強,結(jié)合體質(zhì)指數(shù)?1秒用力呼氣量相對于預(yù)測值的百分比和峰值攝氧量時的通氣量三者的模型預(yù)測價值最高?此外,還可以通過無氧閾和峰值攝氧量計算所消耗的靜息代謝當(dāng)量來設(shè)計運動方案和鍛煉計劃?可以通過靜息代謝當(dāng)量轉(zhuǎn)換表轉(zhuǎn)化為日?；顒雍筒煌瑥姸鹊捏w力活動?有學(xué)者建議CF患兒至少每年進(jìn)行1次CPET?

3. 閉塞性細(xì)支氣管炎(obliterans bronchiolitis,BO):與第1秒用力呼氣量相比,CPET指標(biāo)在識別呼吸系統(tǒng)疾病心肺功能早期受累更敏感?感染后BO會導(dǎo)致運動耐力下降,Frohlich等檢測了16例已確診為感染后BO的患兒(10~23歲),發(fā)現(xiàn)峰值攝氧量相對于預(yù)計值的百分比低于對照組[(84±15)%比(101±17)%,P<0.01]?Rodrigues等查閱了81篇文獻(xiàn),大約75.0%的研究表明,BO患兒通過CPET測定發(fā)現(xiàn)其峰值攝氧量下降?提示CPET 指標(biāo)對于病情評估有一定意義?

4. 支氣管肺發(fā)育不良(bronchopulmonary dysplasia,BPD):是早產(chǎn)最常見的并發(fā)癥,雖然生存率逐漸提高,但容易遺留氣道阻塞等后遺癥?BPD患兒隨訪到學(xué)齡期易出現(xiàn)喘息和呼吸急促,CPET負(fù)荷較低,體力活動更困難?Prenzel等對42例學(xué)齡期BPD患兒進(jìn)行CPET踏車運動,并與足月兒童相比較,發(fā)現(xiàn)BPD組峰值攝氧量低于對照組[(1 442±417)比(1 766±541) ml/min],且新生兒期給氧持續(xù)時間與學(xué)齡期峰值攝氧量和運動量呈負(fù)相關(guān),表明 BPD 的嚴(yán)重程度會對學(xué)齡期運動能力有影響?Kim等對1例被診斷為BPD的5歲患兒進(jìn)行為期4個月跑臺訓(xùn)練和隨訪,顯示運動干預(yù)后6MWT與基線值相比提高了128.96% [(135.2±4.60)至(309.55±94.73)m],這說明跑臺訓(xùn)練可能是改善BPD患兒肺功能和體能表現(xiàn)的一種治療選擇?

5. 肺動脈高壓(pulmonary arterial hypertension,PAH):是一類以肺動脈壓力和肺血管阻力進(jìn)行性升高為主要特征的肺血管增生性疾病,是嬰幼兒和兒童肺移植的主要指征?PAH患兒的運動能力較差,常用6MWT代替常規(guī)CPET?中國學(xué)者利用2015年歐洲心臟學(xué)會聯(lián)合歐洲呼吸學(xué)會指南提出的參數(shù)評估先天性心臟病所致PAH的預(yù)后,發(fā)現(xiàn)6MWT降低是預(yù)后不良的獨立危險因素?Orgun等在進(jìn)行6MWT同時,對20例年齡≥7歲的PAH患兒進(jìn)行了腦氧合評估,發(fā)現(xiàn)在6MWT期間,PAH患兒的腦氧合顯著降低?對PAH患兒聯(lián)合應(yīng)用6MWT和局部腦氧合監(jiān)測比單獨應(yīng)用6MWT會提供更準(zhǔn)確的預(yù)測價值?

6. 間質(zhì)性肺疾病(interstitial lung disease,ILD):CPET能用于評估ILD兒童運動能力,制訂運動處方,并確定藥物和非藥物干預(yù)措施對運動能力和運動相關(guān)癥狀的影響,同時提供有價值的預(yù)后信息?例如,經(jīng)右心導(dǎo)管證實有靜息性PAH的ILD患兒,在CPET增量運動過程中測得的呼氣末二氧化碳分壓和混合呼出氣二氧化碳分壓明顯低于非靜息PAH患兒?因此,CPET獲得的氣體交換指標(biāo)可能有助于揭示ILD的合并癥,同時改善該類患兒的管理?對于ILD合并PAH患兒,Nathan等進(jìn)行了一項為期16周的隨機對照試驗,該實驗采用 6MWT 評估從基線到第16 周的運動能力,證實了吸入曲前列尼爾對ILD合并PAH患兒的運動能力有改善?

7. 新型冠狀病毒感染后狀態(tài):指新型冠狀病毒感染3個月后癥狀持續(xù)或出現(xiàn)新的癥狀,主要表現(xiàn)為慢性疲勞和輕度活動后不適?血栓栓塞?頭痛和神經(jīng)認(rèn)知受累?皮疹?胃腸道和肌肉骨骼問題?Mihalick等證實,新型冠狀病毒感染患兒在出院或康復(fù)后3個月的峰值攝氧量低于同年齡兒童水平?Pizzuto等收集14例符合新型冠狀病毒感染后狀態(tài)診斷標(biāo)準(zhǔn)的患兒進(jìn)行胸部锝 99 m大聚合白蛋白單光子發(fā)射CT或 CT檢查,發(fā)現(xiàn)6例存在肺灌注缺損,提示新型冠狀病毒感染后狀態(tài)對心肺功能的影響需要持續(xù)關(guān)注?有學(xué)者認(rèn)為CPET對新型冠狀病毒感染后狀態(tài)心肺功能評估有較高的價值,它能夠區(qū)分是先前存在的心血管疾病和新出現(xiàn)的功能失調(diào)狀態(tài),并為進(jìn)一步的治療和訓(xùn)練提供建議,建議對新型冠狀病毒感染后出現(xiàn)持續(xù)心肺癥狀的患兒進(jìn)行CPET檢查?

CPET是一種非侵入性?耐受性好?可重復(fù)性高的檢查手段,可為評估兒童呼吸系統(tǒng)疾病嚴(yán)重程度?鑒別病因?制訂個性化運動方案等提供依據(jù)?但是兒童CPET尚缺乏公認(rèn)的預(yù)計值,且該檢查需要特殊儀器?成本昂貴?操作復(fù)雜?需要專業(yè)人員執(zhí)行,是否能完全代表現(xiàn)實生活中的功能,需要開展進(jìn)一步的研究?

參考文獻(xiàn)：略

作者：孫欣怡 徐昌富 李海燕 張海鄰

單位：溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 育英兒童醫(yī)院

來源：中華兒科雜志2024年6月第62卷第6期　

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