今日为大家带来Flavio D'Ascenzi等于2022年9月发表在英国运动医学杂志（BJSM）上的文章《Clinician approach to cardiopulmonary exercise testing for exercise prescription in patients at risk of and with cardiovascular disease》，该文章详细介绍了在运动处方的制定中，心肺运动测试（CPET）的原理、测试方法、指标解读等，是学习心肺康复必须掌握的重点及前沿内容。
本文将分为三期为大家解读，本期为大家介绍CPET试验中——通气阈值（VT）的定义及确定方法
CPET
心肺运动试验
心肺运动试验(cardiopulmonary exercise testing, CPET)是综合评价人体呼吸系统、心血管系统、神经生理以及骨骼肌系统对同一运动应激的整体反应，通过测定人体在休息、运动及运动结束时恢复期每一次呼吸的氧摄取量(VO2)、二氧化碳排出量(VCO2)和通气量(VE)，及心率、血压、心电图等发现和患者运动出现的症状，全面客观地把握患者的运动反应、心肺功能储备和功能受损程度的检测方法，是目前世界上综合判断心肺功能最准确的检查，也是实施心肺康复的客观综合指标。
01
通气阈值（VT）的定义
通气阈值（ventilatory threshold）的概念与运动过程中能量代谢的改变有关。从生理学的角度来看，递增运动负荷试验过程中的乳酸代谢模型分为三个不同的阶段和两个交叉点。
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PhaseI
观察到VO2、VCO2和VE的线性增加;能量的产生几乎完全是有氧的，有高效的通气和大量的O2组织提取，导致低Eqo2和Peto2，在达到VT1(通常与±2 mmol/L的血乳酸浓度近似一致)之前，血乳酸没有显著增加。
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PhaseII
当运动强度（EI）在VT1以上增加时，无氧呼吸开始提供部分能量，从而导致乳酸产量的增加。
然而，由此产生的氢离子(H+)的增加被碳酸氢盐(HCO3 -)成功地缓冲了，导致二氧化碳产量的增加，即所谓的过量二氧化碳。较高的CO2循环水平刺激中枢受体和外周化学受体，导致通气量（VE）急剧增加，以充分消除多余的CO2，呼出空气中Eqco2的最低点和Petco2的持续上升或稳定。在这一阶段，缓冲系统提供了一个接近恒定负载的条件，直到达到VT2(这与血乳酸浓度±4 mmol/L近似一致，或血乳酸快速增加(如乳酸阈值)。在CPET的VT2正下方，有很多受试者将达到其临界功率(CP)或最大乳酸稳态(MLSS)，即在VT1以上长时间有氧运动的上限，在VO2和乳酸稳态条件下可持续的最高功率。CP和MLSS也可以直接测定，然而，这需要在不同的时间进行多次耗时的测试，因此在临床环境中不常用。
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PhaseIII
高强度运动(>VT2)导致乳酸生成进一步增加，超过了它被分解的速度。血液中的乳酸浓度呈指数增长。碳酸氢盐缓冲不再足以分解H+积累，导致呼吸驱动增加，即所谓的呼吸补偿。Eqco2上升，Petco2下降。然而，过度换气不足以补偿H+和酸中毒的增加，直到运动高峰。
总结：
从示意图上看，可以将VT1视为从轻度运动负荷（EI）到中度运动负荷（EI）转变的极点。
相比之下，VT2代表了从重度运动负荷（EI）到极重度运动负荷(EI)的过渡。
VT1划定了EI的上限，几乎完全可以通过有氧来完成。虽然VT1以下的工作速率可以持续相当长的时间，但VT1以上WR的逐渐增加将伴随着运动持续时间的逐渐减少。在正常久坐的个体中，VT1大约发生在VO2max的40%-60%。
意义与应用：
在不同的研究中，正常值的范围是可变的。VT的测定除了对获得心衰(HF)患者的预后信息具有重要意义外，还有助于作为健康水平的指标、量身定制的运动处方和监测训练计划的效果。
对于运动过程中乳酸代谢的评估，可采用两种不同的方法:
(1)直接测定血乳酸
(2)通过气体交换和通气分析进行无创间接测定。
因此，即使术语“通气阈值”和“乳酸阈值”不能互换，它们也是密切相关的。
在运动中，能量的产生不是完全由有氧或无氧机制决定的此外，血乳酸的增加与外周氧供应无关。为了克服这些矛盾，本文采用术语VT1和VT2来确定乳酸动力学中的斜率变化，将注意力集中在代谢变化的存在而不是代谢类型学上。
02
通气阈值（VT）测定方法
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有创阈值测定：
方法：
有创性阈值的测定依赖于血乳酸浓度，它与WR不呈线性升高，但与VT1同时出现。第一次升高，达到高于2 mmol/L的值，相当于“第一次VT”。当WR增加到VT1以上时，乳酸产量等于最大乳酸清除能力，达到与VT2相等的点，近似的血乳酸值为4 mmol/L(“第二次VT”)。
缺点：
这种方法没有考虑血乳酸浓度的个体间变异性，这可能会偏离上述值，特别是VT2。
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无创阈值测定
无创VT的测定是根据9个Panel中的一些数据的分析和集成推算而来。
最常用的测定VT1的方法有以下几点
►V-斜率法：根据VCO2与VO2比值的斜率变化，从斜率小于或等于1，增加到大于1(检测VT1的金标准)。
►VE/VO2第一次增加的最低点，没有同时增加VE/Vco2(Panel4)。
►Peto2的最低点，而Petco2保持不变或正在增加(Panel6)。
最常用的测定VT2的方法有以下几点：
►VE vs WR的拐点(Panel5)。
►VE/VCO2增长的最低点(Panel4)。
►VE除以VCO2的拐点(Panel6)。
03
挑战与局限
#1
结果分析受限
在某些情况下，VT的测定可能具有挑战性，特别是在心衰和老年患者中（76%/54%的老年CVD患者可识别VT1/VT2）。
在心衰（HF）患者中，通常会发现V2峰值降低和VE/VCO2升高。早期的乳酸积累常常导致不准确地识别从第一阶段到第二阶段的过渡点，并导致过度换气。在这种情况下，VE/VO2没有显示出明显的最低值，并且趋于逐渐增加。
此外，尽管已经达到无氧代谢，但在部分心衰（HF）患者中，无论使用何种方法，都无法识别VT1。这发生在约10%的心衰患者中，尤其是严重心衰患者，可能是由于肌肉O2输送和肌肉功能不均匀所致。
在HF患者中，可以观察到异常的通气反应。这种反应以通气振荡为特征，这是一种以周期性呼吸波动为特征的现象，约20%的HF患者出现这种现象，这使得无法正确确定VT。
识别VT2的可能性在很大程度上取决于对代谢性酸中毒的化学感受性反应的获得，这在受试者/患者之间可能有所不同，从而使VT2识别存在潜在困难。
#2
应用受限
基于指南的EI域和基于通气阈值的EI域之间缺乏对应关系。运动处方的强度常根据VO2peak的%和HR max的%来确定。然而，并不是所有心脏病患者在CPET期间都能达到接近最大的努力，因此，这可能对适当运动强度的确定有相关影响。与测定最大摄氧量相反，VT1和VT2是不依赖努力的，不需要运动到患者力竭。
HR推荐的基于EI的参数可能与基于通气阈值的运动强度不一致，并可能对EI的适当水平进行错误分类，特别是对于接受受体阻滞剂治疗的心脏病患者(如缺血性心脏病、心肌病患者)，导致运动处方缺乏益处或潜在危害。
04
总结
有数据显示，VT可作为心脏病患者心源性猝死、致死性冠心病、致死性心血管疾病和全因死亡的预后指标。因此，在CPET过程中缺乏最大努力，导致低估VO2峰值的情况下，临床医生仍然可以通过测定VT来预测中长期临床结局。建议进行2-3分钟的“无负荷踩踏板”，以显著提高VT1的测定能力，特别是在高度去条件化的患者中。
使用通气阈值（VT）确定运动处方的一个主要限制是手动分析耗时，并且观察者个人和不同观察者间变异性的影响不可忽略。然而，经验丰富的临床医生确定的VT值，变异系数相对较低。因此，医生必须知道在进行CPET期间获得VT的重要性，并且对于正确解释CPET数据的能力进行系统培训。
转自：“康复科研”微信公众号
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