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第六节 心肺运动在肺动脉高压功能评价方面的临床应用
一、肺动脉高压的“早”早期诊断
临床上肺动脉高压患者的首发症状多为疲劳、活动后气促等非特异性表现,患者来就诊时往往已经比较严重了,如何早期诊断这类患者,及时阻断渐进性病程是肺动脉高压疾病临床的一大难题。目前,静态功能性检查是早期筛查肺动脉高压的重要手段。但是,患者早期在静息状态下多无明显不适症状,且静息状态功能检查也常为阴性反应。如果不予及时干预,患者的活动耐力下降和劳力性气促是呈进行性加重的。心肺运动试验可以“早”早期发现这类患者的运动能力减退和气体交换异常,及其随着时间动态变化的趋势。我们发现,心肺运动试验可以发现仅在运动中出现肺动脉高压的患者的气体交换异常,这部分患者中有人在若干年后发展为了静息肺动脉高压,由于心肺运动试验异常表现早于静态心电图、心脏超声等常规早期筛查手段,因此可能为这类患者的“早”早期诊断提供可靠的临床依据。
二、诊断与鉴别诊断:区分左心衰和右心衰
临床上多种疾病并存的患者并不罕见,如心脏疾病(冠心病、高血压等)和肺部疾病(如肺动脉高压、COPD等)同时存在,这类患者到晚期阶段的共同表现都是心力衰竭。鉴别诊断左心衰和右心衰是临床实践中常见的疑点和难点,但两者在运动试验中的表现有着明显差异。震荡呼吸是左心衰患者在运动过程中最常见的异常气体交换模式。震荡呼吸即陈-施呼吸,在九图上表现为 、 、 的波动性变化。震荡呼吸联合其他心肺运动指标可以为心衰患者的预后提供可靠的参考依据。右向左分流现象是右心衰患者常见的心肺运动异常。右向左分流在九图上的表现为呼吸交换率(RER)、 / 、 / 和P ETO 2的突然升高,P ETCO 2突然降低。Sun等证实,这种方法确定右向左分流的敏感性、特异性均在95%以上。后继研究进一步证实,右向左分流现象联合Lowest / 升高强烈提示肺动脉高压患者预后不良。
三、肺动脉高压功能受限严重程度客观定量分级
目前对肺动脉高压疾病的功能受限严重程度评估的检查方法包括NYHA(纽约心脏协会)分级、6分钟步行试验、运动平板试验、心肺运动试验、肺功能以及肺动脉压力高度等。首先肺动脉高压病人肺动脉压力的高度反映疾病严重程度显著地受到病人是否失代偿影响。也即在肺动脉高压压力上升期压力增高说明阻力增大,但心脏尚能够代偿性的提高做功升高压力克服阻力来维持血液流动供应的平衡;而失代偿期压力的降低,不仅不是疾病的好转,反而是疾病严重恶化的表现。NYHA分级带有很强的主观色彩,医生的个人经验和患者的自我体验存在较大差异大致评估结果的变异性较大;6分钟步行试验结果受到医生的鼓励和对终止运动指征的判断的直接影响;运动平板试验不能直接测定摄氧量;肺功能减退和患者的运动耐力降低并不平行,直接用肺功能结果预测运动耐力存在很大风险。心肺运动试验不仅可以直接测定peak /kg和功率,而且还能全面监测运动过程中的气体交换和血氧饱和度。心肺运动试验对疾病严重程度进行客观定量分级的常用指标是peak /kg和AT,根据其占预计值的百分比而定。除此以外,最新研究证实,震荡呼吸、通气效率(Lowest / )和摄氧效率(Max / )也是很可靠的预测心衰患者生存期的独立预测因子,如果联合其他指标,则OR值明显增高。对于肺动脉高压患者而言,右向左分流现象也是独立的风险预测因子。
1.心衰严重程度、死亡或存活预后的预测和心脏、肺脏及心肺联合移植选择
NYHA分级系统是目前临床上常用的心衰严重程度的评估方法,它根据患者的自我感觉的活动水平分为4级(Ⅰ~Ⅳ级)。Matsumura等发现NYHA分级与AT和peak /kg的相关性很好,提示患者的自觉症状与机体摄氧能力是密切相关的。然而,值得注意的是,在同一NYHA级别的peak /kg和AT值的波动范围非常大。这种现象可能是由于患者对症状的感受不同和医师对患者所述症状严重程度解释的不同而引起的。正是由于NYHA分级的主观性和变异性,以peak /kg和AT为基础的评估系统被认为更加客观合理。根据peak /kg的下降程度而建立的A~D分级系统已被国际社会认可。后继研究发现,该分级方法如果加入性别、年龄及体表面积校正后可能更加理想。其中,与NYHA分级或射血分数相比,peak 占预计值的百分比是预计生存期的良好独立预测指标。此外,心肺运动试验也为优先选择心脏移植患者方面提供了重要指标。Mancini等的一项前瞻性研究中,将拟作心脏移植的患者分为三组:peak >14ml/(min•kg),peak <14ml/ (min•kg)接受心脏移植,peak <14ml/(min•kg)但由于心脏以外的原因而未接受手术。如果peak >14ml/(min•kg),医学干预(药物)下的1年生存率为94%;如果peak <14ml/(min•kg),其1年存活率为70%。Osada等研究发现,当peak <14ml/ (min•kg)并收缩压不能达到120mmHg,其3年生存率从83%降至55%。Myers等报道了对644例慢性心衰的患者超过10年的研究结果。结果发现,peak 优于右心导管术提供的数据、运动时间和其它常规临床指标,因此,当需要评估心衰程度和决定优先选择心脏移植患者的时候,都应该直接测定 。1993年Bethesda心脏移植研讨会列出了心脏移植的适应证,“达到无氧代谢时,peak <10ml/(min•kg)”是选择适合心脏移植的首要标准。但是,当患者用力不够或检测人员过早终止试验时,peak 可能会被低估,故对亚极量运动功能指标的研究也受到了重视。研究证实,AT、 / 斜率、Lowest / 和Max / 都可以用于心衰患者的风险分层和评估预后。Gitt等对223例患者的一项队列研究表明,peak <14ml/(min•kg),AT<11ml/(min•kg), / 斜率大于35时,患者存在高风险。我们最新研究证实,Lowest / 和Max / 是不依赖于患者努力程度的亚极量指标,对心衰患者的早期死亡率有着很好的预测作用,具有良好的应用前景。
2.指导肺动脉高压病人运动康复治疗的处方制定
耐力运动锻炼无论是对正常人还是肺动脉高压右心衰患者都是有益的。运动训练方案,即运动处方是康复锻炼最重要的组成部分。心肺运动试验是评价运动训练与康复效果关系的唯一的检查手段,可以揭示患者或正常人由运动刺激所引起的生理变化,避免不合理的运动方案造成的不良反应。AT以上的运动训练可以增加肌肉和线粒体数量,增加对儿茶酚胺类物质的敏感性,降低心脏负荷,降低乳酸生成,改善通气需求,但AT以下的运动不能达到理想的康复目标。运动训练对肺动脉高压患者的治疗作用已被广泛接受。经心肺运动试验客观定量评估显示,我们对药物治疗下病情稳定的肺动脉高压病人经训练后,肺动脉高压患者运动耐量增加,设定运动强度下的通气需求降低,生活质量提高。另外,对于心脏衰竭的患者而言,AT点的运动负荷也是安全有效的,既不会产生明显的乳酸酸中毒,心脏负荷不至于过重,而且在该强度下患者可以坚持锻炼更长时间。
3.客观定量评估各种药物、器械和手术对肺动脉高压的治疗效果
心肺运动已被广泛用于手术、介入、药物等疗效的客观定量评估。以评估西地那非对肺动脉高压疗效为例。我们将28名肺动脉高压患者分为西地那非治疗组和对照组。所有患者均接受华法林和利尿剂治疗,治疗组中的14名患者在接受西地那非治疗前-后均进行心肺运动试验,结果发现,治疗前peak 、peak /HR / 斜率和P ETCO 2分别为0.84±0.1L/min,6.1±0.7ml/beat,49±2和26± 1.5mmHg,治疗后较对照组明显改善,分别为0.91±0.1L/min、6.8±0.8ml/beat、43±2和30± 1.9(P=0.012、0.008、0.008和0.0002)。另外,我们经药物和运动训练有效治疗后,肺动脉高压患者的运动耐力、通气效率等指标均能得到有效改善,而且早于肺功能和肺动脉压力的改变。
4.肺动脉高压病人麻醉手术危险性评估和病人围术期管理
在CPET的应用中,围术期的风险评估已成为人们广泛关注的一个课题,特别是在心肺功能已经严重受限的肺动脉高压病人。心肺运动试验,尤其是peak /kg和AT的测定,对于手术患者风险分层具有十分重要的作用,尤其是针对那些静息状态下被评估为心肺功能正常的患者。对于那些怀疑有心肺疾病(尤其是心脏病)的患者,在术前都应该接受心肺运动试验,选择良好运动心肺功能的患者可以明显降低手术风险和术后并发症发病率。Older等经过对大型腹部手术的老年患者的心肺运动试验进行回顾性分析,证明AT对确定术后并发症发生率至关重要。该试验包括187例年龄大于60岁的老年患者,AT平均值为(12.4±2.7)ml/(min•kg)。结果发现,AT低于11ml/(min•kg)的患者(占总体30%)术后心血管并发症的死亡率为18%。相对应的是,AT高于11ml/(min•kg)的患者的术后心血管并发症的死亡率仅为0.8%,尤其是对于心电图有明显心肌缺血征象的患者,如果合并AT高于11ml/(min•kg),死亡率高达42%。低AT病人麻醉手术围术期心源性死亡和并发症发生率明显增高;如果需要手术建议术后病人进入监护病房。
5.肺动脉高压病人运动危险性评估和高危人群健康管理
肺动脉高压是以年轻女性为主体人群的一种严重疾病状态,对于某些患者还要结婚、过性生活、怀孕、生产等严重影响心肺功能的活动,为此心肺运动严密监测运动中可以将高危现象发现,继而提出预防措施,以减少病人生活、工作和居家猝死或者加重病情的可能。心肺运动试验作为一项敏感的、全面的、经济的无创性检查是现阶段临床医生可利用的最好的高危疾病监测手段。不同功能障碍类型的高危疾患的异常气体交换都具有明显特征。在运动中出现的异常功能反应一般都早于静息状态,任何造成功能障碍的疾病都会造成peak 、AT和Δ /ΔWR等指标的异常,而且这些指标对于病程进展都非常敏感。对肺动脉高压高危人群定期进行无创伤性的心肺运动测定是十分必要的。
目前,医学对肺动脉高压疾病和健康的认识已经不仅仅局限于肺动脉压力、血生化指标、影像学检查等无异常,对亚健康的评估和及时干预逐渐受到重视。人体亚健康应排除器质性病变,疲乏无力、食欲不振等临床表现多与心肺功能状态下降有关,常规实验室检查难以发现其异常,而心肺运动试验是客观评估机体功能状态的重要工具。心肺运动试验不仅可以评估亚健康人群的心肺功能,还能发现潜在的病理生理改变,是亚健康和健康预防评估的重要工具。目前,我们正在筹建远程人体功能学健康信息管理中心,心肺运动试验是重要的组成部分,将为国家制定全民健康管理政策提供客观依据。
(孙兴国)