北京医院呼吸科（100730） 孙铁英 郭岩斐
运动试验（exercise test）作为一种诊察手段已广泛应用于宇宙医学、运动医学及临床医学中，与其它检查方法相结合，能够提供在人体动态下的心肺功能，有助于探讨疾病的病理生理机制，了解病情的程度及进展，判断疾病的疗效及预后。运动试验应用于临床主要通过以下两种类型。（1）用于诊断运动性哮喘的运动激发试验；（2）用于评价心肺功能的运动耐力试验。
进行运动试验的前提条件是要保证患者的安全，因此我们要严格掌握运动试验的禁忌证及必须立即停止该项检查的指征。进行运动试验检查前要行常规的十二导心电图检查，测定患者的静态血压，对部分患者还要测定血气分析，还要准备行心肺复苏术的一切必要的抢救药物和除颤仪。在运动过程中还要监测患者的血压、血氧饱和度和心率等情况，存在以下几种情况者不宜行运动试验：（1）严重胸痛的患者；（2）严重呼吸困难的患者；（3）心肌梗死急性期的患者；（4）未经治疗的高血压患者；（5）存在室性心律失常的患者；（6）容量性心衰或存在心脏瓣膜疾病的患者；（7）严重的肺动脉高压患者。在运动过程中如出现以下情况需立即停止该检查：（1）胸痛伴或不伴ST 段的改变；（2）出现严重的呼吸困难；（3）运动中出现眩晕、极度的恐惧和紫绀；（4）经常出现的室性早搏；（5）心室纤颤；（6）收缩压大于≥300mmHg 和或舒张压≥140mmHg；（7）与运动前比较收缩压或舒张压下降≥20mmHg。
一、运动激发试验
运动激发试验用于诊断运动性哮喘（exercise-induced asthma）。运动性哮喘是指有一定运动量引起的一过性支气管痉挛和气道阻力增高的病理状态。据统计有70%～90%的哮喘患者患有不同程度的运动性哮喘，运动性哮喘可发生在任何年龄，在儿童和成人哮喘患者中都很常见，另有部分患者，运动是诱发其哮喘发作的唯一激发因素。运动激发试验可用以（1）评价潜在性哮喘；（2）诊断运动性哮喘；（3）区分心源性哮喘；（4）评价EIA 防治疗效，为了解平喘药性能、作用时间和适宜剂量提供资料。
1960 年Jones 等人第一次阐述了"在跑步的第1～2 分钟会产生一定的支气管舒张现象，当运动停止后的5～10 分钟就会出现支气管收缩，产生气道阻塞，并出现咳嗽和喘憋"，之后不久，就有学者分别从运动的持续时间、运动的种类、运动强度、运动时吸入气体的温度和湿度等角度来阐述运动性哮喘。哮喘患者和正常人群在6～8 分钟的运动期间都会出现FEV1（一秒钟用力呼气容积）、PEF（最大用力呼气流速）的增加，儿茶酚胺释放的增加可能是造成这种现象的原因。运动结束后，运动性哮喘患者会出现肺功能的大幅度下降，并在运动结束后的3～15 分钟内达到高峰。而在运动结束后的1小时多数哮喘患者能恢复至运动前的水平。
运动试验的测试方法各异，主要有以下几种：
1．原地跑步测验：令患者在测试室内做原地跑步运动，至少连续跑步3～5 分钟，于跑步前后分别测定肺功能。
2．蹲起测验：令患者在测试室内连续做蹲下站起动作20～50 次不等。
3．仰卧起作测试：起卧次数可按患者体力不同而有所增减，一般30～50 次不等。
4．蹬梯测验：运动持续4～6 分钟。
5．功率自行车和踏跑机测验：功率渐增，达到预计心率后，维持4～6 分钟。
上述测试方法中，以跑步测验阳性率最高，但存在以下缺点：（1）不能监测环境的温度、湿度以及运动中是否同时吸入了过敏原等；（2）不能准确测量运动的强度；（3）不能监测运动时的心电图、血氧饱和度和心率等指标。功率自行车和平板诊断运动性哮喘的阳性率较跑步试验为低。但是，功率自行车和平板二者能设定运动功率，并能监测运动过程中的心肺情况，因此诊断运动性哮喘以功率自行车和平板为最佳。运动性哮喘的程度与运动的强度有关。运动时过度通气所导致的水分和热量与运动性哮喘的发生有关，除此之外，炎性介质如组胺和白三烯也参与了运动性哮喘的形成。
吸入的β2 受体激动剂类药物、色甘酸钠、阿托品、抗组胺类药物、口服或吸入类糖皮质激素类药物均会影响运动激发试验的结果，因此试验前必须停用，而口服类β2 受体激动剂和茶碱类药物对其结果并无影响，因此无须停用。
除停用相关类药物外，运动试验前4 小时应避免剧烈的体育运动、避免服用含酒精类和咖啡因类的食物和饮料。运动试验前肺功能FEV1 应大于预计值的65%。
二、运动耐力试验
运动耐力试验是明确劳力性呼吸困难原因的最有效的检查方法之一，不仅能判断呼吸困难的原因，也能明确疾病的严重程度并评价药物治疗的疗效。其检查内容包括，动脉血气分析、呼出气体的收集和分析、心电图和血压等，近些年来，运动试验还被用来作为评价COPD 病情及疗效和制定肺康复治疗的处方与评价其疗效。
运动需要多种生理机制的密切配合，运动时机体代谢率大幅度增加，肌肉需要大量的氧气供应，同时将肌肉产生的大量二氧化碳排出以避免酸中毒对组织产生不利影响。运动时需要心脏功能和肺功能的协调作用以及周围循环和肺循环的协调作用来满足运动期间通气量的增加。
（一）运动耐力试验常用指标及其临床意义
1．最大摄氧量（maximal oxygen uptake）VO2max
最大摄氧量是指在健康或训练的特定条件下，机体利用氧的上限，是由心脏泵血极限和运动组织对氧摄取能力所决定。VO2max 是反应人体在极量负荷时心肺功能水平的一个主要指标。在未达到极量运动前，VO2 随运动功率增加而增加，当运动功率进一步增加，VO2 不能随之继续增加。
2．无氧域（AT）
随着运动功率的增加，肌肉消耗更多的氧也产生更多的CO2，摄氧量、运动功率、通气量三者之间成一线性关系，当通气量迅速增加超出摄氧量与运动功率的增加时，该点即为无氧域。AT 有助于鉴别与细胞代谢相藕联的心肺疾病，运动受限的疾病以及氧向运动肌肉流入的疾病都会造成AT 的降低，AT 也可用于评价治疗效果，因为它对氧流入组织的变化敏感且相对与努力程度无关。
3．氧脉搏（VO2/HR）
氧脉搏是心脏每跳动一次周围组织所摄取的氧量或进入肺血液的氧量，等于搏出量与动脉-混合静脉氧含量差的乘积。随功率的增加，氧脉搏增加，这主要是由于动脉-混合静脉氧含量差的增加。如搏出量降低则动脉-混合静脉氧含量差就在相对较低功率时达到最大值，所以氧脉搏也就在相对较低功率时达到最大值，氧脉搏降低也见于以下疾病：贫血、高一氧化碳血症和低氧血症。
4．呼吸储备（MVV-VE orVE/MVV）
呼吸储备是最大通气量与最大运动通气量之差的绝对值或以最大运动通气量占最大通气量的百分数表示。呼吸储备降低是原发性肺部疾病患者通气限制的特点，通气储备升高见于心血管疾病患者，其运动作功受到限制。
5．无效通气和死腔/潮气量（VD/VT）
静息时生理死腔量约占潮气量的三分之一，运动时大约减少到五分之一或更少，肺部疾病患者其通气-血流比例部均匀或肺血管疾病患者其肺泡低灌注或无灌注，在静息时VD/VT 增高，运动时不能正常降低。VD/VT 是一个有价值的指标，因为原发性肺血管疾病患者或继发于阻塞性或限制性肺部疾病的肺血管疾病患者其VD/VT 典型异常，有时它只是运动试验过程中唯一的气体交换异常表现，静息时VD/VT 可以只有轻度升高，在运动中由于通气-血流比例不协调表现的更为明显而使VD/VT 保持不变甚至升高。
6．氧耗量（VO2）
指机体每分钟消耗的氧量，可由以下公式算得
VO2＝（FIO2×VI）－（FEO2×VE）
FIO2 指吸入气氧浓度，VI 指每分钟吸入气体量，FEO2 指呼出气氧浓度，VE 指呼出气体量
7．二氧化碳产量（VCO2）
指每分钟机体产生的CO2 量，可由以下公式算得VCO2＝VE×（FECO2－FICO2）
8．呼吸商（VCO2/VO2）
指组织内每分钟CO2 产量与每分钟O2 消耗量的比值
9．通气当量（VE/VO2）指组织单位耗氧下的通气量
三、运动耐力试验的有关方案
运动耐力试验的目的是以最准确的资料，患者承受最小的负荷，最短的时间，了解患者运动受限的病理生理原因，适当的检测可得到满足运动中气体交换需求的有关肌肉、心脏、肺脏、循环的同步资料，并能识别出是由于不够用力、肥胖或是过于焦虑等造成的运动能力下降。主要有以下两种运动方案：
1．每分递增试验：每分递增试验递增功率大小要考虑患者病史（尤其是每天各种强度和工作量），体格检查（肥胖及心肺疾病的迹象），和肺功能（主要是FEV1 和MVV）。对于大多数受试对象，我们可根据以下公式决定患者的递增功率：
递增功率W/min＝（最大VO2－VO2 无负荷）/100
无负荷VO2ml/min＝150＋（6×kg）；
最大VO2ml/min＝（身高cm－年龄）×20（男）（身高cm－年龄）×14（女）
递增试验要在10 分钟内完成，在选择递增试验时，递增功率宁大勿小，递增量大会缩短运动时间，患者会很快恢复体力，有助于重复试验，若递增量太小，患者会不明原因地停止运动，重复试验会感觉非常疲劳。
2．固定功率试验：即在某一固定的亚极限负荷下运动，其运动功率大小依不同患者情况而定。固定功率试验能更准确地判断治疗前后心肺功能改善的程度，并评价治疗前后的运动生理指标如（VO2，VD/VT，PaO2）。
孙铁英教授
孙铁英教授在台下就坐
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PPT节选之二
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孙铁英 简介
北京医院呼吸内科主任，主任医师，研究生学历。现任第十届北京市政协委员、农工党北京市委委员、中华医学会呼吸病学会委员、北京医学会呼专业委员会委员。《中华结核与呼吸杂志》、《中华医院感染杂志》和《中国实用内科杂志》等杂志编委。卫生部北京医院学术委员会委员及学位委员会委员、呼吸科主任、教授、博士生导师。
专职从事呼吸病学、老年呼吸病学的临床、研究和教学工作。擅长呼吸道感染、哮喘、慢性支气管炎、肺心病、危重病、疑难病等。主持国家级攻关课题1项、部级课题5项。获得省部级科学进步奖1项、局级成果奖5项。参加编写《中华内科学》、《现代呼吸病学》、《结节病》等著作，发表论文50余篇。
