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1、第三章 心肺功能的评定,陈晓锋南方医科大学附属深圳医院,第一节 心功能评定,常用的心功能评定方法包括对体力活动的主观感觉分级（如心脏功能分级、自觉用力程度分级）、超声心动图、心脏负荷试验（如心电运动试验、超声心动图运动试验、核素运动试验、6分钟步行试验）等。心脏负荷试验中最常用的是心电运动试验。,一、心功能分级,心脏功能分级及治疗分级（美国心脏学会）,二、心电运动试验,人体运动所需能量主要由糖和脂肪在细胞线粒体内发生氧化反应所产生的ATP所提供。在一些高强度、短时屏气和使用爆发力的情况下，因有氧代谢产生的能量已不能满足运动的能量需求，此时主要靠无氧代谢（糖酵解）来提供，其代谢所产生的乳酸最终仍
2、需有氧氧化来消除。有氧代谢所需的氧首先要通过肺来摄取，通过肺的呼吸运动使外界的氧进入肺泡（通气），氧和二氧化碳在肺泡和肺毛细血管血液之间进行气体交换（换气），弥散入血液的氧与血红蛋白结合成氧化血红蛋白；靠心脏泵的作用使血液流动到达有氧运动的肌肉等部位；最后参与肌肉的有氧代谢过程。由此可见，有氧运动涉及肺的通气功能、换气功能、呼吸储备能力；心脏的心输出量、心脏储备能力、心肌耗氧量；血液携氧能力（血红蛋白含量）及肌组织的有氧代谢能力等。,心电运动试验,心电运动试验（ECG exercise testing） 通过观察受试者运动时的各种反应（呼吸、血压、心率、心电图、气体代谢、临床症状与体征等），来
3、判断其心、肺、骨骼肌等的储备功能（实际负荷能力）和机体对运动的实际耐受能力。,（一）心电运动试验的目的,1. 为制定运动处方提供依据： 通过了解受试者可耐受的运动负荷，可判断其心功能，指导日常生活活动和工作强度，并制定运动处方，以确保康复训练的有效性和安全性。2. 冠心病的早期诊断 ：以往运动试验曾是冠心病早期诊断最有效和最常用的方法，有较高的灵敏性和特异性。 3. 判定冠状动脉病变的严重程度及预后 ：运动中发生心肌缺血的运动负荷越低、心肌耗氧水平越低（即心率、血压越低）、ST段下移的程度越大，冠心病的严重程度就越重，预后也越差。,心电运动试验的目的,4. 发现潜在的心律失常和鉴别良性及器质性
4、律失常 ：如运动诱发或加剧的心律失常则提示为器质性心脏病，应该避免运动或调整运动量；如运动使心律失常减轻、甚至消失多提示为良性心律失常，日常生活活动和运动不必限制。 5. 确定患者进行运动的危险性：低水平运动试验中诱发心肌缺血、心绞痛、严重心律失常、心力衰竭症状等，均提示患者进行运动的危险性大。6. 评定运动锻炼和康复治疗的效果：重复进行运动试验，可根据其对运动耐受程度的变化，评定运动锻炼和康复治疗的效果。7. 其它：根据运动试验的反应，选择手术适应症，判断窦房结功能等。,（二）心电运动试验的种类,1.按所用设备分类 （1）活动平板试验：活动平板（Treadmill）试验又称跑台试验，其是让受
5、检者按预先设计的运动方案，在能自动调节坡度和速度的活动平板上，随着活动平板坡度和速度（运动强度）的提高进行走-跑的运动，以逐渐增加心率和心脏负荷，最后达到预期的运动目标。 （2）踏车试验：坐位和卧位踏车试验（Bicycle Ergometer）等为下肢用力的试验，用于下肢运动障碍者的手摇功率计（臂功率计）试验为上肢试验 （3）便携式运动负荷仪 （4）台阶试验,心电运动试验的种类,2.按终止试验的运动强度分类 （1）极量运动试验（maximal exercise testing）：极量运动试验可按性别和年龄推算的预计最大心率（220年龄）做为终止试验的标准。适用于运动员及健康的青年人，以测定个体
6、最大作功能力、最大心率和最大摄氧量 （2）亚（次）极量运动试验：运动至心率达到亚极量心率，即按年龄预计最大心率（220 年龄）的85或达到参照值（195 年龄）时结束试验。此试验可用于测定非心脏病患者的心功能和体力活动能力。,心电运动试验的种类,（3）症状限制运动试验：运动进行至出现必须停止运动的指征（症状、体征、心率、血压或心电图改变等）为止。 症状限制性运动试验是临床上最常用的方法，用于冠心病诊断，评定正常人和病情稳定的心脏病患者的心功能和体力活动能力，为制定运动处方提供依据。,停止运动的指征包括 ： 出现呼吸急促或困难、胸闷、胸痛、心绞痛、极度疲劳、下肢痉挛、严重跛行、身体摇晃、步态不稳
7、、头晕、耳鸣、恶心、意识不清、面部有痛苦表情、面色苍白、紫绀、出冷汗等症状和体征； 运动负荷增加时收缩压不升高反而下降，低于安静时收缩压1.33kPa以上（lOmmHg）；运动负荷增加时收缩压上升，超过29.3333.33kPa（22025OmmHg）；运动负荷增加时舒张压上升，超过14.716.OkPa（l1012OmmHg）；或舒张压上升，超过安静时2.002.67kPa（l52O mmHg）；运动负荷不变或增加时，心率不增加，甚至下降超过10次/分；心电图显示S-T段下降或上升lmm；出现严重心律失常，如异位心动过速、频发、多源或成对出现的早搏、R-ON-T、房颤、房扑、室扑、室颤、度以
8、上房室传导阻滞或窦房阻滞、完全性束支传导阻滞等；患者要求停止运动。,心电运动试验的种类,（4）低水平运动试验（low level exercise testing）：运动至特定的、低水平的靶心率、血压和运动强度为止。即运动中最高心率达到130140次/分，或与安静时比增加20次/分；最高血压达16OmmHg，或与安静时比增加204OmmHg；运动强度达34METs作为终止试验的标准。此法目的在于检测从事轻度活动及日常生活活动的耐受能力。低水平运动验是临床上常用的方法，适用于急性心肌梗塞后或心脏术后早期康复病例，以及其它病情较重者，作为出院评价、决定运动处方、预告危险及用药的参考。,心电运动试验
9、的种类,3.按试验方案分类（1）单级运动试验：是指运动试验过程中运动强度始终保持不变的运动试验，如台阶试验。 （2）多级运动试验：是指运动试验过程中运动强度逐渐增加的运动试验，如活动平板试验、踏车试验又称为分级运动试验、递增负荷运动试验（graded exercise testing，GXT）。,（三）运动试验的禁忌证,1.绝对禁忌证（1）急性心肌梗死（2天内）；（2）药物未控制的不稳定型心绞痛；（3）引起症状和血流动力学障碍的未控制心律失常；（4）严重动脉新狭窄；（5）未控制的症状明显的心力衰竭；（6）急性肺动脉栓塞和肺梗死；（7）急性心肌炎或心包炎；（8）急性主动脉夹层。,运动试验的禁忌证
10、,2.相对禁忌证（1）左右冠状动脉主干狭窄和同等病变；（2）中度瓣膜狭窄性心脏病；（3）明显的心动过速或过缓；（4）肥厚型心肌病或其他原因所致的流出道梗阻性病变；（5）电解质紊乱；（6）高度房室传导阻滞及高度窦房传导阻滞；（7）严重动脉压升高；（8）精神障碍或肢体活动障碍,不能配合进行运动。,（四）运动试验方案,根据受试者的个体情况及试验目的不同，选择不同的方案。运动试验的起始负荷必须低于受试者的最大承受能力，方案难易适度，每级运动负荷最好持续23分钟，运动试验总时间在812分钟为宜。,运动试验方案,1.平板运动试验方案 根据运动负荷量的递增方式（变速变斜率、恒速变斜率、恒斜率变速等）不同设计
11、了不同的试验方案，如Bruce方案、Naughton方案、Balke方案等。国内最常用的是Bruce方案。,（1）Bruce方案优点：易于达到预定心率；最高级别负荷量最 大，一般人均不会超过其最大级别。缺点：主要是运动负荷增加不规则，起始负荷较 大（45METs），运动增量较大，老年人和体力差者往往不能耐受第一级负荷或负荷增量，难以完成试验；每级之间运动负荷增量较大，不易精确确定缺血阈值；此外，在走-跑速度临界时，受试者往往难以控制自己的节奏，心电图记录质量也难以得到保证。,Bruce平板运动试验方案,（2）Balke方案 系恒速变斜率方案，即运动速度保持不变，仅依靠增加坡度来增加运动负荷。因
12、为运动负荷递增较均匀、缓慢，受试者比较容易适应。其速度固定在3.2mph（5.47km/h）。本方案适用于心肌梗死后的早期、心力衰竭或体力活动能力较差的患者检查。,Balke平板运动试验方案,（3） Naughton方案 主要特点是运动的起始负荷低，每级运动时间为2min，耗氧能增加lMETs。它的总做功量较小，对健康人或可疑冠心病患者显得运动量较轻，需较长时间才能达到预期心率。但重患者较易耐受，也能较精确的判定缺血阈值。,运动试验方案,2.踏车运动试验方案 最常用的是WHO推荐方案参见下表。每级3分钟，蹬车的速度一般选择5060周/分。,WHO推荐方案,运动试验方案,3. 手摇功率计试验方案
13、 根据患者情况选择不变的手摇速度，一般可选择40-70转/分。运动起始负荷一般为12.5W，每级负荷增量为12.5W，每级持续时间为2分钟，直至疲劳至极。,（五）运动试验操作的具体要求,运动试验前应禁食和禁烟3小时，12小时内需避免剧烈体力活动等。尽可能的在试验前停用可能影响试验结果的药物，但应注意受体阻滞剂骤停后的反弹现象。,运动试验操作的具体要求,1.试验开始前测基础心率和血压，并检查12导联心电图和3通道监测导联心电图。测量体位应与试验体位一致；测量血压时为了避免干扰，被测手臂应暂时离开车把或扶手；为了减少运动时的干扰、避免伪差，12导联心电图的肢体导联均移至胸部，并避开肌肉和关节活动部
14、位。放置电极之前，应仔用酒精擦拭局部皮肤以减少皮肤和电极界面之间的电阻，改善信嗓比。应配备除颤器和必要的抢救药品，以便出现严重问题时能给予及时的处理。连接监测导联后做过度通气试验，方法是大口呼吸30秒或1分钟后立即描记监测导联心电图，出现ST段下移为阳性，但没有病理意义，提示运动中诱发的ST段改变不一定是心肌缺血的结果。,运动试验操作的具体要求,2.试验过程中 在试验中应密切观察和详细记录心率、血压、心电图及受试者的各种症状和体征。每级运动结束前30秒测量并记录血压，试验过程中除用心电示波器连续监测心电图变化外，每级运动结束前15秒记录心电图。如果没有终止试验的指征，在被试者同意继续增加运动强
15、度的前提下，将负荷加大至下一级，直至到达运动终点。如出现终止试验的指征，应及时中止试验，并密切观察和处置。,运动试验操作的具体要求,3.试验终止后 达到预定的运动终点或出现终止试验的指征时，应逐渐降低跑台或功率自行车速度，被试者继续行走或蹬车。异常情况常常会发生在运动终止后的恢复过程中，因此，终止运动后，要于坐位或卧位描记即刻（30秒以内）、2分钟、4分钟、6分钟的心电图并同时测量血压。以后每5分钟测定一次，直至各项指标接近试验前的水平或患者的症状或其它严重异常表现消失为止。,（六）运动试验的终点,极量运动试验的终点为达到生理极限或预计最大心率；亚极量运动试验的终点为达到亚极量心率；症状限制运
16、动试验的终点为出现必须停止运动的指征；低水平运动试验的终点为达到特定的靶心率、血压和运动强度。,（七）运动试验的结果及其意义,1.心电图ST段改变 在排除了心室肥大、药物、束支阻滞或其他器质性心脏病的情况下, ST段下移出现在胸前导联最有意义，尤其V5导联是诊断冠心病的可靠导联，导联较易出现假阳性，诊断价值有限 。一般认为下斜型、水平型和上斜型ST段阳性标准分别为J点后60mm处下移1mm、1. 5mm及2mm。ST段改变持续时间长,涉及导联多及伴有血压下降是反映病变严重的可靠指标。,运动试验的结果及其意义,2.运动中发作典型心绞痛 运动中发作典型心绞痛是运动试验阳性的标准之一。3.运动试验中
17、血压未能相应升高 如运动负荷逐渐加大的过程中收缩压不升高（收缩压峰值120mmHg或收缩压上升2OmmHg），或较运动前或前一级运动时持续降低10mmHg,或低于静息水平提示冠状动脉多支病变。出现异常低血压反应的工作荷量越低，反映病情越重。,运动试验的结果及其意义,4.运动诱发心律失常 运动试验可出现频发、多源、连发性期前收缩或阵发性室速伴伙血型ST段改变者则提示有多支冠脉病变，发生猝死的危险性大, 但若不伴缺血型ST段改变者则不能作为判断预后不良的独立指标。 5.心脏变时功能不全 当人体运动或者受到各种生理或病理因素作用时，心率可以随着机体代谢需要的增加而适当增加的功能称为变时性功能，当心率
18、不能随着机体代谢需要的增加而增加并达到一定程度或者不能满足机体代谢需求时称为心脏变时功能不全 最大心率 变时性指数变时性不良不仅是冠心病独立的相关因素，也是其重要的预后判定指标。运动试验中变时性不全可能是诊断冠脉病变的一个独立而敏感的阳性指标。,运动试验的结果及其意义,6.心率收缩压乘积 是反映心肌耗氧量和运动强度的重要指标。心绞痛发病原因就是因为心肌耗氧量超过了冠状动脉的供血、供氧量，故可以用心肌耗氧量的大小来评价心脏功能。 7.自觉用力程度分级 利用运动中的自我感觉来判断运动强度，在620级中每一单数级各有不同的运动感觉特征。RPE与心率和耗氧量具有高度相关性。各级乘以10常与达到该点的心
19、率大体上一致（应用影响心率药物的除外）。一般运动锻炼的RPE分级在1215之间，说明运动强度是合理的，中老年人也应达到1113。,自觉用力程度分级(RPE),第二节 肺功能评定,呼吸的生理功能是进行气体交换，从外环境中摄取氧，并排出二氧化碳。肺循环和肺泡之间的气体交换称为外呼吸，其包括肺与外环境之间进行气体交换的通气功能和肺泡内的气体与肺毛细血管之间进行气体交换的换气功能。体循环和组织细胞之间的气体交换称为内呼吸。细胞代谢所需的氧和所产生的二氧化碳靠心脏的驱动、经血管由血液携带在体循环毛细血管和肺循环毛细血管之间运输。肺功能检查对临床康复具有重要的价值。在此，仅就康复医学常用的评定项目进行简要
20、介绍。,一、呼吸困难分级,二、肺容积与肺通气功能测定,（一）肺容积,肺容积是指安静状态下，测定一次呼吸所出现的容积变化，其组成包括八项，其中潮气量、补吸气量、补呼气量和残气量称为基础肺容积；深吸气量、功能残气量、肺活量和肺总量称为基础肺活量。除残气量和肺总量需先测定功能残气量后求得外，其余指标可用肺量计直接测定。,肺容积,1.潮气量（TC） 为1次平静呼吸，进出肺内的气量。正常成人约5OOml。2.深吸气量（IC） 为平静呼气末尽力吸气所吸入的最大气量，即潮气容积加补吸气容积。正常男性约2600ml，女性约19OOml。3.补呼气量（ERV） 为平静呼气末再用力呼气所呼出的气量。正常男性约9l
21、Oml，女性约560ml。,肺容积,4.肺活量（VC） 肺活量为潮气量、补吸气量和补呼气量之和。有两种测定方法：一期肺活量：为深吸气末尽力呼出的全部气量。正常男性约3470m1，女性约2440m1；分期肺活量：在慢性阻塞性肺病患者，作一期肺活量测定时，常由于胸内压增高使小气道陷闭，致肺泡呼气不尽而使ERV减少，故欲准确测定，应测分期肺活量，即将相隔若干次平静呼吸所分别测得的深吸气量加补呼气量即是。,肺容积,5.功能残气量（FRC）及残气量（RV）测定 功能残气量及残气量分别是平静呼气后和最大深呼气后残留于肺内的气量。正常FRC在男性约2270809ml，女性约1858552ml；RV在男性约1
22、380631ml，女性约1301486ml。增加见于肺气肿，减少见于弥漫性肺间质纤维化等病。,（二）通气功能,通气功能是指在单位时间内随呼吸运动进出肺的气量和流速，又称动态肺容积。凡能影响呼吸频率和呼吸幅度的生理、病理因素，均可影响通气量。进入肺的气量，部分存留在气道内不参与气体交换，称无效腔气即死腔气（VD）；部分进入肺泡参与气体交换，称为肺泡通气量（VA）。,通气功能,1. 每分钟通气量（VE） 是指每分钟出入肺的气量，等于潮气容积呼吸频率/分。正常男性每分钟静息通气量约6663200ml，女性约4217160ml。,通气功能,2. 最大通气量（MVV） 是以最快呼吸频率和最大呼吸幅度呼吸
23、1分钟的通气量。实际测定时，测定时间一般取15秒，将测得通气量乘4即为MVV。正常男性约1042.71L，女性约82.52.17L，实测值占预计值的百分比低于70为异常。其是临床上常用的通气功能障碍判定指标，受呼吸肌肌力和体力强弱，以及胸廓、气道及肺组织的病变的影响。判定通气功能储备能力多以通气储量百分比表示，正常值应大于95，低于86提示通气功能储备不佳。其可用于胸部手术前肺功能评价及职业病劳动能力鉴定等。,通气功能,3. 用力肺活量（FVC） 又称时间肺活量，是深吸气后以最大用力、最快速度所能呼出的气量。正常人FVC约等于VC，有通气阻塞时FVCVC。根据用力呼气肺活量描记曲线可计算出第1
24、、2、3秒所呼出的气量及其各占FVC的百分率。正常值分别为83、96、99，正常人在3秒内可将肺活量几乎全部呼出。在阻塞性通气障碍者，其每秒呼出气量及其占FVC百分率减少；在限制性通气障碍者，其百分率增加。临床也常采用1秒率（FEV1）作为判定指标，其正常值应大于80。,通气功能,4. 肺泡通气量（VA） 是指单位时间每分钟进入呼吸性细支气管及肺泡的气量，只有这部分气量才能参与气体交换。正常人潮气量为5OOml，其中在呼吸性细支气管以上气道中的气量不参与气体交换，称解剖无效腔即死腔气，约15Oml。进入肺泡中气体，若无相应肺泡毛细血管血流与其进行气体交换，也会产生死腔效应，称为肺泡死腔，其与解
25、剖死腔合称生理无效腔。呼吸越浅，无效腔占潮气量的比率越大，故浅快呼吸的通气效率较深慢呼吸差。临床上主要根据VC或MVV实测值占预计值的百分比和FEV1判断肺功能情况和通气功能障碍类型。,肺功能不全分级,肺通气功能障碍分型,三、运动气体代谢测定,运动气体代谢测定是通过呼吸气分析，推算体内气体代谢情况的一种检测方法，因为无创、可反复、动态观察，在康复医学功能评定中应用价值较大。,运动气体代谢测定,1. 摄氧量 摄氧量（oxygen uptake，VO2）又称耗氧量、吸氧量，是指机体所摄取或消耗的氧量，是反映机体能量消耗和运动强度的指标，也反映机体摄取、利用氧的能力。摄氧量为2030ml/kgmin
26、者可从事重体力劳动，15ml/kgmin者可从事中等体力劳动，而57ml/kgmin者仅能从事轻体力劳动。,运动气体代谢测定,2. 最大摄氧量 最大摄氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）又称最大耗氧量、最大吸氧量或最大有氧能力,是指运动强度达到最大时机体所摄取并供组织细胞消耗的最大氧量，是综合反映心肺功能状况和最大有氧运动能力的最好生理指标。正常人最大摄氧量取决于心输出量和动静脉氧分压差，即VO2心输出量（动脉氧分压静脉氧分压），受心肺功能、血管功能、血液携氧能力和肌肉细胞有氧代谢能力的影响，如果氧的摄入、弥散、运输和利用能力的下降则最大摄氧量降低，反之则提高。运动
27、训练（尤其是耐力训练）可通过中心效应（心肺功能改善）和外周效应（骨骼肌代谢能力改善）提高最大摄氧量。按每公斤体重计算的最大摄氧量（相对最大摄氧量）有明显的性别和年龄差异，女性约为男性的7080，男性在1316岁最高，女性在12岁左右最高。,运动气体代谢测定,最大摄氧量可通过极量运动试验（以平板运动试验最为准确）直接测定，运动达到极量时呼吸气分析仪所测定的摄氧量即为最大摄氧量。判定达到最大摄氧量的标准为：分级运动中两级负荷的摄氧量差值小于5或小于每分钟每公斤体重2ml；呼吸商大于1.1（成人）或1.0（儿童）；继续运动时摄氧量开始降低；受试者精疲力竭或出现其它停止运动试验的指征。,运动气体代谢测
28、定,经常锻炼习惯的正常人的最大摄氧量的参考值见下表。最大摄氧量可作为确定运动强度的参考指标，其与其它运动强度的对应关系见表。也可根据运动时的心率推测该运动强度相当的最大摄氧量的百分比，即 VO2max（实测心率安静心率）/（最大心率安静心率）。,正常人的最大摄氧量,不同运动强度指标的对应关系,运动气体代谢测定,3.代谢当量代谢当量（metablic equivalent，MET）是一种表示相对能量代谢水平和运动。健康成年人坐位安静状态下耗氧量为3.5ml/（kgmin），将此定为lMET,根据其它活动时的耗氧量/（kgmin）可推算出其相应的METs值。尽管不同个体在从事相同的活动时其实际的耗
29、氧量可能不同，但不同的人在从事相同的活动时其METs值基本相等。故METs值可用于表示运动强度、制订个体化运动处方、指导日常生活和职业活动、判定最大运动能力和心功能水平等。可参考下表中各种体力活动的METs值指导患者的各种活动和康复训练。,运动气体代谢测定,4.无氧阈无氧阈（anaerobic threshold，AT）是指人体在逐级递增负荷运动中, 有氧代谢已不能满足运动肌肉的能量需求，开始大量动用无氧代谢供能的临界点。此时，血乳酸含量、肺通气量、二氧化碳排出量急剧增加。无氧阈是测定有氧代谢能力的重要指标,无氧阈值越高,机体的有氧供能能力越强。无氧阈相当于一般人心率在140150次/分或最大
30、摄氧量的5060时的运动强度。如主要训练有氧耐力，则运动强度应在AT以下，此时内环境稳定，循环系统负荷较轻，对中老年人及心血管疾病患者较安全；如主要训练机体的无氧耐力，则运动强度应在AT以上。无氧阈测定通常采用有创的乳酸无氧阈（乳酸阈）和无创的通气无氧阈（通气阈）测定法。,运动气体代谢测定,氧脉搏氧摄取量和心率之比值称为氧脉搏（O2 Pulse），其代表体内氧运输效率，即每次心搏所能输送的氧量，在一定意义上反映了每搏心输出量的大小，氧脉搏减小表明心脏储备功能下降，心输出量的增加主要靠心率代偿。氧通气当量氧通气当量（VE/VO2）又称氧通气比量,是指消耗1L摄氧量所需要的通气量，是确定无氧阈的最敏感指标。,运动气体代谢测定,呼吸储备（BR）为最大通气量与最大运动通气量差（MVV-VEmax）的绝对值或以最大运动通气量占最大通气量的百分比表示。正常呼吸储备功能值15L/min。阻塞性肺疾患患者的BR减小。呼吸商（RQ）为每分钟二氧化碳排出量（VCO2）与每分钟耗氧量（VO2）之比，其反映体内能量产生的来源（有氧供能或无氧供能）和酸碱平衡状况，有氧供能为主转为无氧供能为主时及代谢性酸中毒时RQ明显增高。,
