王 萌，王古巖，孫興國

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·新進(jìn)展·

心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)評(píng)估麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性的研究進(jìn)展

王 萌，王古巖，孫興國

本文介紹了心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(CPET)評(píng)估麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性常用指標(biāo)峰值攝氧量和無氧閾,敘述了CPET對(duì)麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性評(píng)估的臨床應(yīng)用，可指導(dǎo)手術(shù)進(jìn)程、患者管理和術(shù)后轉(zhuǎn)歸，說明CPET是一種體現(xiàn)人體心肺代謝等功能的整體性檢查方法，可以反映出從心肺到骨骼、肌肉的整體氧運(yùn)輸代謝的過程，是常規(guī)靜態(tài)心肺功能檢查的必要補(bǔ)充。

外科手術(shù)；麻醉；危險(xiǎn)性評(píng)估；心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)；峰值耗氧量；無氧閾

王萌，王古巖，孫興國.心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)評(píng)估麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性的研究進(jìn)展[J].中國全科醫(yī)學(xué)，2016，19(23)：2869-2872.[www.chinagp.net]

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心肺運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(cardiopulmonary exercise testing,CPET)是一項(xiàng)無創(chuàng)、方便、確切、重復(fù)性好、新興的客觀定量評(píng)估檢查方法，以氣體交換測(cè)量值為核心指標(biāo)，進(jìn)而同步評(píng)估心血管系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)對(duì)同一運(yùn)動(dòng)代謝應(yīng)激的反應(yīng)情況[1-4]。CPET優(yōu)于一般靜態(tài)檢查(如心臟超聲、肺功能、心電圖等)，可通過考察運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下人體生理指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化來全面綜合地評(píng)價(jià)心、肺、神經(jīng)、骨骼、肌肉功能狀況，從而廣泛地應(yīng)用于臨床疾病的診斷與鑒別診斷、疾病功能受損狀況、患者管理、治療效果評(píng)估、運(yùn)動(dòng)處方制定、康復(fù)治療效果評(píng)估和預(yù)后預(yù)測(cè)等[1-4]。對(duì)于患者麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性評(píng)估和圍術(shù)期管理而言，CPET更具有超越其他檢測(cè)方法的明顯優(yōu)勢(shì)[1-4]。

以往評(píng)估麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性的方法有多種，包括美國麻醉醫(yī)師協(xié)會(huì)(ASA)功能狀態(tài)分級(jí)、心功能分級(jí)、呼吸功能評(píng)估(靜息狀態(tài)下肺功能)等，但這些均是基于系統(tǒng)生理學(xué)和系統(tǒng)醫(yī)學(xué)的理論基礎(chǔ)上，除肺功能外均不是客觀量化指標(biāo)?；谡厢t(yī)學(xué)的理念，有機(jī)整體人的心、肺、代謝等功能環(huán)環(huán)相扣、緊密關(guān)聯(lián)、密不可分，正確理解和解讀整體整合生理學(xué)指標(biāo)的連續(xù)動(dòng)態(tài)變化具有更為重要的臨床應(yīng)用價(jià)值[5-9]。常規(guī)肺功能中的第1秒用力呼氣末容積(FEV1)、CPET中的峰值攝氧量等指標(biāo)可將患者的心肺功能狀況分層，但以峰值攝氧量為優(yōu)，且與FEV1相關(guān)性較好。峰值攝氧量與術(shù)后心肺并發(fā)癥發(fā)生有關(guān)[10]。運(yùn)動(dòng)中機(jī)體需要?jiǎng)佑眯姆喂δ軄頋M足代謝增快的需求，同理，圍術(shù)期患者同樣需要?jiǎng)佑眯姆喂δ軄頋M足手術(shù)創(chuàng)傷和應(yīng)激等引起的代謝增加。運(yùn)動(dòng)能力越強(qiáng)，說明心肺代謝等整體功能越強(qiáng)，就越能耐受手術(shù)的打擊。本課題組前期研究表明，CPET指標(biāo)和ASA分級(jí)均能預(yù)測(cè)和提示麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性，且CPET指標(biāo)具有更高的靈敏度[11]。在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下全面評(píng)估心肺代謝等整體功能，理論上應(yīng)能更好地評(píng)估麻醉手術(shù)的危險(xiǎn)性。鑒于國內(nèi)開展CPET臨床應(yīng)用和研究尚少，正確開展規(guī)范化CPET檢查的醫(yī)院比例不高，應(yīng)用CPET評(píng)估麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性的研究甚少，因此，本文對(duì)國際上相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1　CPET的原理和核心指標(biāo)

CPET可通過測(cè)量氣道內(nèi)的氣體交換而同步評(píng)估心血管系統(tǒng)對(duì)同一運(yùn)動(dòng)應(yīng)激的反應(yīng)情況[1-4]。在測(cè)量氣體交換的同時(shí)，還可測(cè)量心電圖、心率和血壓，重要的是，心血管系統(tǒng)的測(cè)量與氣體交換的測(cè)量是相關(guān)的。這種相互關(guān)系也可反映非氣體交換的量綱，因?yàn)檫@些測(cè)量結(jié)果與運(yùn)動(dòng)時(shí)實(shí)際的能量消耗相關(guān)，而不僅依賴于間接估計(jì)能量消耗，CPET還可通過測(cè)量在特定工作強(qiáng)度時(shí)心臟每次搏動(dòng)所提供的氧而提供關(guān)于運(yùn)動(dòng)時(shí)心搏量方面的反應(yīng)情況。CPET評(píng)估麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性最有價(jià)值的核心指標(biāo)為峰值攝氧量和無氧閾[1-4]。其對(duì)于確定高風(fēng)險(xiǎn)的手術(shù)患者(包括靜息時(shí)通過臨床評(píng)估和測(cè)定被判定為心肺功能正常的患者)有較高價(jià)值。

1.1峰值攝氧量峰值攝氧量是指人體在進(jìn)行大量肌肉群參加的長時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)后，當(dāng)心肺功能和肌肉利用氧的能力達(dá)到人體極限水平時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)所攝入的氧氣量[1-4]。峰值攝氧量是反映人體有氧運(yùn)動(dòng)能力的客觀指標(biāo)，參考范圍為30～50 ml·min-1·kg-1。峰值攝氧量隨年齡、性別、身高、體質(zhì)量、日常活動(dòng)水平和運(yùn)動(dòng)種類的不同而不同，因此應(yīng)根據(jù)這些來估算峰值攝氧量預(yù)計(jì)值。當(dāng)峰值攝氧量占預(yù)計(jì)值百分比<85%時(shí)，則認(rèn)為峰值攝氧量下降[1-4,12-13]。

1.2無氧閾無氧閾是指在遞增負(fù)荷中機(jī)體由有氧代謝供能到大量動(dòng)用無氧代謝供能的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是血乳酸水平快速升高時(shí)所對(duì)應(yīng)的攝氧量[1-4]。正常男性平均無氧閾為峰值攝氧量的49%～63%，最低值為峰值攝氧量的40%；而女性此比值略高[1-4]。由于無氧閾較少受運(yùn)動(dòng)時(shí)活動(dòng)程度的影響，而僅反映體內(nèi)有氧代謝的能力，可重復(fù)性較好[1-4，12-13]。

2　CPET對(duì)麻醉手術(shù)危險(xiǎn)性評(píng)估的臨床應(yīng)用

2.1CPET對(duì)胸科手術(shù)患者的術(shù)前評(píng)估胸科手術(shù)后出現(xiàn)并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)較大，尤其是胸部腫瘤如肺癌、食管癌或賁門癌等，患者就診時(shí)已屬中晚期，手術(shù)、放療和化療相結(jié)合的綜合治療會(huì)導(dǎo)致肺功能損害的疊加。其中部分患者不但年齡大，而且還伴有慢性呼吸、心血管系統(tǒng)疾病或其他疾病，還有部分患者曾有開胸手術(shù)史或接受過放療、化療。這些伴隨疾病和治療均會(huì)影響患者的心肺功能[14]，可能會(huì)導(dǎo)致患者圍術(shù)期心肺并發(fā)癥發(fā)生，甚至死亡。因此，術(shù)前心肺功能檢查和手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)于高危胸科手術(shù)患者術(shù)前治療方案的制定和選擇至關(guān)重要。LOEWEN等[15]報(bào)道，CPET對(duì)此類術(shù)后心肺系統(tǒng)并發(fā)癥的預(yù)測(cè)比其他檢查更加客觀可靠。

MOYES等[16]的研究顯示，在無氧閾<9 ml·min-1·kg-1、9～10 ml·min-1·kg-1、>10 ml·min-1·kg-1時(shí)，食管癌術(shù)后心肺系統(tǒng)并發(fā)癥發(fā)生率分別為42%、29%、20%。并且在無氧閾≤10 ml·min-1·kg-1和峰值攝氧量較低時(shí)，計(jì)劃外的ICU入住率會(huì)有所增加。提示術(shù)前無氧閾較低的患者出現(xiàn)心肺系統(tǒng)并發(fā)癥的危險(xiǎn)性更高。

SMITH等[17]的回顧性研究也顯示，術(shù)后出現(xiàn)呼吸衰竭、心肌梗死等并發(fā)癥者的平均峰值攝氧量明顯低于術(shù)后無并發(fā)癥者。如峰值攝氧量<15 ml·min-1·kg-1者發(fā)生并發(fā)癥的概率明顯增加。而對(duì)于靜態(tài)肺功能顯示為高危的患者，可以通過CPET做出更客觀的評(píng)價(jià)。MORICE等[18]的前瞻性研究中有37例患者FEV1占預(yù)計(jì)值百分比<40%，認(rèn)為不能手術(shù)，CPET檢查13例峰值攝氧量>15 ml·min-1·kg-1,8例接受了手術(shù)，其中6例未發(fā)生并發(fā)癥。

2.2CPET對(duì)心臟手術(shù)患者的術(shù)前評(píng)估大部分心臟病患者伴有不同程度的心力衰竭，單純的心電圖、心臟超聲等功能性檢查難以準(zhǔn)確判斷其心力衰竭的程度。對(duì)重度瓣膜疾病患者由于沒有準(zhǔn)確指標(biāo)可以評(píng)估患者的功能狀態(tài)，很難決定是否手術(shù)，而功能狀態(tài)是一個(gè)重要的預(yù)測(cè)預(yù)后的因素，因?yàn)樾g(shù)前功能狀態(tài)差的患者預(yù)后也比較差[19]。對(duì)左房室瓣和主動(dòng)脈瓣病變患者術(shù)前超聲檢查并不能準(zhǔn)確地反映其功能狀態(tài)[20]，而CPET對(duì)此類患者則具有較大優(yōu)勢(shì)。KIM等[19]研究證明，術(shù)前峰值攝氧量越高(>19 ml·min-1·kg-1)，術(shù)后的心功能分級(jí)越好，這其中包括術(shù)前心功能分級(jí)Ⅲ級(jí)的患者；說明在部分患者中，心功能分級(jí)不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)術(shù)后結(jié)果。心功能分級(jí)是一個(gè)主觀性的指標(biāo)，客觀的CPET指標(biāo)對(duì)于準(zhǔn)確地評(píng)估患者的功能狀態(tài)更有優(yōu)勢(shì)。KEMPNY等[21]對(duì)2 129例成人先天性心臟病患者行CPET檢查，發(fā)現(xiàn)多數(shù)患者峰值攝氧量、無氧閾較正常者降低，其中Eisenmenger復(fù)合征及其他復(fù)雜先天性心臟病患者峰值攝氧量、無氧閾最低，說明CPET可以有效評(píng)價(jià)心臟病患者病情嚴(yán)重程度，為術(shù)前準(zhǔn)備提供依據(jù)。也有研究報(bào)道當(dāng)峰值攝氧量<14 ml·min-1·kg-1、無氧閾<11 ml·min-1·kg-1時(shí)應(yīng)考慮暫緩手術(shù)，選擇其他的治療方法[22]。

2.3CPET對(duì)腹部手術(shù)患者的術(shù)前評(píng)估OLDER等[23]針對(duì)進(jìn)行大型腹部手術(shù)的老年患者的一項(xiàng)回顧性研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)CPET指標(biāo)無氧閾可以確定其術(shù)后并發(fā)癥。在187例>60歲的患者中，無氧閾平均為(12.4±2.7)ml·min-1·kg-1。如果無氧閾<11 ml·min-1·kg-1(占研究對(duì)象的30%)，術(shù)后心血管并發(fā)癥發(fā)生率為18%。而當(dāng)無氧閾≥11 ml·min-1·kg-1時(shí)，術(shù)后心血管并發(fā)癥發(fā)生率僅為0.8%。值得注意的是，有明顯心肌缺血癥狀的患者，如果無氧閾<11 ml·min-1·kg-1，其術(shù)后心血管并發(fā)癥發(fā)生率為42%。表明無氧閾<11 ml·min-1·kg-1時(shí)，腹部手術(shù)患者術(shù)后心血管并發(fā)癥發(fā)生率會(huì)更高。OLDER等[23]提出所有術(shù)后因?yàn)樾姆蜗到y(tǒng)并發(fā)癥死亡的患者，在CPET檢查中無氧閾均<11 ml·min-1·kg-1或者表現(xiàn)出心肌缺血。HENNIS等[24]對(duì)450例選擇性腹主動(dòng)脈修補(bǔ)手術(shù)患者術(shù)前進(jìn)行CPET檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無氧閾<10.2 ml·min-1·kg-1、峰值攝氧量<15 ml·min-1·kg-1者，其術(shù)后早期死亡風(fēng)險(xiǎn)明顯增加。CHANDRABALAN等[25]的研究顯示，CPET可以預(yù)測(cè)胰腺癌術(shù)后胰瘺、腹腔內(nèi)膿腫發(fā)生率和住院時(shí)間長短，無氧閾低的患者術(shù)后胰瘺、腹腔內(nèi)膿腫發(fā)生率高且住院時(shí)間長。因此，CPET檢查對(duì)大型腹部手術(shù)患者術(shù)前預(yù)測(cè)術(shù)中、術(shù)后手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)有重要意義。

3　CPET可指導(dǎo)手術(shù)進(jìn)程、患者管理和術(shù)后轉(zhuǎn)歸

CPET檢查結(jié)果不僅可以幫助患者了解是否可以接受手術(shù)，還可以提供客觀的證據(jù)來指導(dǎo)手術(shù)方式。有研究表明，峰值攝氧量≥20 ml·min-1·kg-1的患者可以耐受全肺切除，峰值攝氧量在15～19 ml·min-1·kg-1的患者可耐受肺葉切除或一般食管手術(shù)，峰值攝氧量在10～14 ml·min-1·kg-1的患者可耐受楔形或部分肺葉切除[10]。

對(duì)于術(shù)后回何種病房，CPET也可以給予指導(dǎo)。在OLDER等[23]的回顧性研究中，對(duì)548例>60歲的患者進(jìn)行了觀察，并將無氧閾為11 ml·min-1·kg-1作為接受大型手術(shù)患者高危和低危的分界線。對(duì)于無氧閾<11 ml·min-1·kg-1且進(jìn)行主動(dòng)脈或者食管手術(shù)的患者術(shù)后建議回ICU；對(duì)于無氧閾≥11 ml·min-1·kg-1，但是有心肌缺血，且氧通氣當(dāng)量>35的患者術(shù)后建議回高依賴病房(HDU，介于普通病房和ICU之間)；對(duì)于無氧閾≥11 ml·min-1·kg-1,且沒有心肌缺血，氧通氣當(dāng)量<35的患者術(shù)后建議回普通病房。

對(duì)于部分肺切除且患有慢性阻塞性肺疾病(COPD)的患者，術(shù)前肺功能康復(fù)管理還有爭(zhēng)議。GAO等[26]共納入342例需要做肺部手術(shù)的患者，其中CPET檢查評(píng)估高風(fēng)險(xiǎn)患者142例，隨機(jī)分成兩組，一組進(jìn)行術(shù)前肺功能康復(fù)訓(xùn)練(肺功能康復(fù)組)，另一組僅進(jìn)行常規(guī)術(shù)前準(zhǔn)備(常規(guī)準(zhǔn)備組)，結(jié)果顯示，肺功能康復(fù)組患者肺部感染率(2.81%與13.55%，P=0.009)、其他術(shù)后并發(fā)癥發(fā)生率(16.90%與83.31%，P<0.001)和術(shù)后住院時(shí)間〔(7.21±3.18)d與(11.07±4.66)d，P<0.001〕均低于常規(guī)準(zhǔn)備組。術(shù)前進(jìn)行CPET可以辨別出高風(fēng)險(xiǎn)患者，對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)患者進(jìn)行肺功能康復(fù)管理，且術(shù)前肺功能康復(fù)管理的時(shí)間長短由CPET檢查的客觀數(shù)據(jù)來決定而不是主觀感覺，可以提高心肺功能，控制潛在的肺部感染，減少術(shù)后并發(fā)癥，加快術(shù)后恢復(fù)[27]。而且術(shù)前肺功能康復(fù)管理不會(huì)延長住院時(shí)間和增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

CPET測(cè)定的是患者在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷條件下的心肺代謝整體功能連續(xù)動(dòng)態(tài)變化，在理解整體整合生理學(xué)醫(yī)學(xué)新理論基礎(chǔ)上進(jìn)行正確解讀，較其他傳統(tǒng)靜態(tài)檢查更能反映患者的人體心肺代謝整體儲(chǔ)備功能。CPET與ASA分級(jí)、心功能分級(jí)均有很好的相關(guān)性，且靈敏度更高。但并不是患者術(shù)前評(píng)估均需要進(jìn)行CPET，對(duì)懷疑有心肺代謝等疾病(尤其是心臟病)患者或整體功能處于臨界狀態(tài)的老年患者，由于有很高的手術(shù)并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)而被排除實(shí)施大型腹部、胸部、心臟手術(shù)的患者進(jìn)行CPET客觀定量評(píng)估非常重要。

作者貢獻(xiàn)：王萌進(jìn)行資料收集整理、撰寫論文、成文并對(duì)文章負(fù)責(zé)；王古巖、孫興國進(jìn)行質(zhì)量控制及審校。

本文無利益沖突。

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(本文編輯：陳素芳)

Research Progress of Risk Evaluation of Operation With Anesthesia Using Cardiopulmonary Exercise Testing

WANGMeng,WANGGu-yan,SUNXing-guo.

NationalCenterforCardiovascularDisease,FuwaiHospital,ChineseAcademyofMedicalSciences,StateKeyLaboratoryofCardiovascularDisease,NationalCenterforCardiovascularDiseaseClinicalMedicineResearch,PekingUnionMedicalCollege,Beijing100037,China

WANGGu-yan,NationalCenterforCardiovascularDisease,FuwaiHospital,ChineseAcademyofMedicalSciences,StateKeyLaboratoryofCardiovascularDisease,NationalCenterforCardiovascularDiseaseClinicalMedicineResearch,PekingUnionMedicalCollege,Beijing100037,China；E-mail:guyanwang2006@163.com

SUNXing-guo，NationalCenterforCardiovascularDisease,FuwaiHospital,ChineseAcademyofMedicalSciences,StateKeyLaboratoryofCardiovascularDisease,NationalCenterforCardiovascularDiseaseClinicalMedicineResearch,PekingUnionMedicalCollege,Beijing100037,China；E-mail：xgsun@labiomed.org

Cardiopulmonary exercise testing(CPET) can be used to evaluate risk of operation with anesthesia,peak oxygen consumption and anaerobic threshold are the two commonly used indicators.CPET can assess the risk of operation with anesthesia and guide the operation process,patient management and postoperative outcome.CPET is a holistic method which can check cardiopulmonary metabolism,and can reflect the whole process of metabolism and transport of oxygen from the lung to skeletal muscle,so CPET is a necessary complement to conventional static cardiovascular and pulmonary function test.

Surgical procedures,operative；Anesthesia；Risk assessment；Cardiopulmonary exercise testing；Peak oxygen consumption；Anaerobic threshold

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)(2012AA021009)；國家自然科學(xué)基金醫(yī)學(xué)科學(xué)部面上項(xiàng)目(81470204)；中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院國家心血管病中心科研開發(fā)啟動(dòng)基金(2012-YJR02)；首都臨床特色應(yīng)用研究(Z141107002514084)

100037北京市，國家心血管病中心 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院 心血管疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家心血管疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院

王古巖，100037北京市，國家心血管病中心 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院 心血管疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家心血管疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院；E-mail:guyanwang2006@163.com

孫興國，100037北京市，國家心血管病中心 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院 心血管疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家心血管疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院；E-mail：xgsun@labiomed.org

R 542.5

A

A10.3969/j.issn.1007-9572.2016.23.029

2016-03-13；

2016-05-10)