年Wasserman等首次报道了心肺运动试验患者在运动时呼吸气体变化的参数和心脏适应性调节反应。此后，心肺运动试验（Cardiopulmonaryexercisetesting，CPET）综合应用呼吸气体监测技术、电子计算机和活动平板或踏车技术，实时检测在不同负荷条件下，人体氧耗量和二氧化碳排出量的动态变化，从而客观、定量地评价心肺储备功能、运动耐力等，为医师诊断和评估相关疾病和健康状况提供相应临床资料。心肺运动试验是在运动状态下综合评价受试者器官系统整体功能的检测方法，是一种相对无创性、客观性评价心肺储备功能和运动耐力的检测方法，是世界各国的体质研究和健康体能评价系统中重要内容之一。年Jones论述CPET在呼吸道疾病中的应用。年Weber报道慢性心衰患者，并应用CPET测定数百例。现在CPET广泛应用于临床治疗。

一．心肺运动试验

（一）.心肺运动试验方法

　　心肺运动试验（CardiopulmonaryExerciseTest，CPET）利用人体外呼吸与内呼吸耦联原理，通过运动激发受试者增加氧气吸入和二氧化碳排出，同时应用含有O2和CO2快速反应传感器来检测静息、运动和恢复状态下每次呼吸的O2耗量和CO2呼出量等气体代谢测试技术，精确测定运动状态下外呼吸与内呼吸的气体代谢异常。由于心肺运动试验仪的气体分析器、流量检测表易于偏移，每次试验前须对气流、流量、O2和CO2分析器进行定标，减少误读性和系统性误差。许多CPET分析系统可自动校正环境温度、大气压力、空气湿度等影响吸入氧浓度的因素，正确调整吸入的O2浓度。因此，CPET系统必须具备准确的呼吸气体分析模块、运动单元（踏车及运动平板）和软件自动分析系统，可自动处理、分析、综合比较和输出数据，为了规范CPET的操作，还必须建立标准化定标系统和操作质量控制流程。

　　操作时要注意患者运动风险初步评估，在患者检查前要做好准备，推荐在饭后2-3小时检查，室内温度20℃～25℃、湿度40～60％。急救设备准备齐全，以备运动中恶性心律失常发生的急救。根据病人的不同，选择踏车及运动平板为运动模式，由于踏车的安全与方便性，通常在临床选用踏车方式的比例高。踏车运动试验采用分级递增运动方案（Ramp方案）。运动平板采用的有Bruce方案和Naughton方案。测定VO2、VCO2、呼吸次数、潮气量，同时监测心电、血氧饱和度和血压的变化。

（二）心肺运动试验原理

　　心肺运动试验（CardiopulmonaryExerciseTest，CPET）通过运动激发受试者增加氧气吸入和二氧化碳排出，增加肺通气（吸进O2，呼出CO2）、肺与血液O2和CO2交换（外呼吸）、O2和CO2通过血液转运、毛细血管与周围肌肉组织进行O2和CO2交换（内呼吸）四个血液和气体交换过程（图1）。人体运动时的生理学反应表现在外呼吸与内呼吸的耦联过程。人体对氧摄取量的增加是通过心输出量和肺通气量的增加来实现的。心输出量增加是通过每搏搏出量增加和心率增加共同完成的。人体最大运动时心搏出量可达到静息状态下心搏出量的5～7倍。运动早期心搏出量的增加主要是表现在每搏搏出量的增加，每搏搏出量的增加可使心搏出量增加到静息状态下的2倍；运动后期的心搏出量增加主要由心率的增加实现的，心率上升平行于运动强度（氧耗量），心率增加带动的心搏出量增加可达到静息状态下的2.5～3.5倍。每分通气量的增加由每次潮气量和呼吸次数增加所决定，运动早期通气量的增加由潮气量决定，后期的通气量随着运动强度增加，由呼吸次数增加决定通气量的增加，最大运动时通气量可达到静息状态下的15倍。静息时通气量约0.5L左右，最大运动强度时可达到3L左右，静息时呼吸次数约为10多次/分，最大运动时的呼吸次数可达到40～50次/分。可见，呼吸系统的储备能力大于循环系统，最终运动中止的原因往往不是呼吸系统，而是循环系统。

（三）常用指标

　　有氧运动强度参考的指标较多，不同状态的受试者可择情选用。AT值方法的优点在于测定受试者从有氧代谢到无氧代谢的转折点，运动负荷比最大负荷低得多，无乳酸持续升高从而不会发生代谢性酸中毒，不易发生通气功能亢进和气短；血液中儿茶酚胺增加量少，对运动中产生的心律失常影响小，适时准确测定AT值适用中、重程度心脏病的运动疗法，以AT值为标准的有氧运动是安全有效的。

图1心肺运动试验时VO2的反应方式及指标

最大摄氧量（VO2max）

　　最大摄氧量是指在递增功率运动中，尽管功率增加，但VO2不再增加或者每分钟增加不足ml时的最大摄氧量，也可以用公斤摄氧量VO2/kg表示，消除了体重的因素。VO2max是最重要的测定参数，因为它确定患者生理反应是否在正常的最大有氧代谢功能范围内。但很少有人能达到这个标准，而且不是很安全。

峰值摄氧量（peakVO2）

　　临床上结合患者的自身感受（精疲力竭）、心率储备（＞10％、呼吸商（R＜1.09）)来判断患者是否真正用力，因此所获得最高摄氧量或者峰值摄氧量(PeakVO2)。其与VO2max相比，PeakVO2是推测患者运动已尽最大努力时测得的摄氧量。而当患者达到PeakVO2后，很多人已难以耐受再长一点时间以达到平台。因此，递增功率试验达到精疲力竭时的产生的PeakVO2非常接近VO2max。

无氧阈（Aerobicthreshold，AT）

　　无氧阈是指患者运动时，有氧功能尚未需要无氧代谢补充功能时的最大VO2值，即尚未发生乳酸性酸中毒时的最高VO2。AT在反应组织灌注变化方面较VO2max敏感，且相对于用力与否无关，代表着循环系统运输氧的能力。在康复医学中，AT点的氧耗经常被用作康复训练的运动强度，是保证患者在心肺系统适应度内进行有氧安全运动的金标准。

呼吸交换率（respiratoryexchangeratio,VCO2/VO2：RER）

　　VCO2/VO2的比值叫做气体交换率或呼吸交换率（RER），呼吸交换率可经呼吸的气体交换测定。CPET中的RER可解释患者运动时的水平：RER超过1.1后结束试验的患者，通常认为是亚极量的运动试验；如果患者在1.1之前停止试验，表明限制试验的因素不是心脏原因。RER也可为心力衰竭患者提供重要的预后信息：在达到极量心肺运动试验时（峰值运动时R＜1.1），VO2peak＞10mlmin-1，反映了该患者运动耐力的明显降低，而且伴有较高的死亡率。

氧脉博（VO2/HR）

　　由VO2除以同步测得的心率，氧脉的大小即与每搏输出量和动静脉氧差值有关，氧脉可以反映周围组织提取氧和每一次心跳期间肺血流接纳的氧量，也反映了每搏输氧能力。

代谢当量值（METS）

　　1METS相当于3.5/kg.min的摄氧量，它是反映心功能和运动强度的指标，常用于心功能的分级和处方中运动强度的选择。

心率储备（HRR）和呼吸储备（BR）

　　HRR是显示最大运动试验终期心率进步增加的潜能，而BR是说明最大运动时通气反应和最大呼吸能力的关系。我们常把HRR作为判断是否真正用力的指标之一，若结合BR以及其他指标，还可以诊断是否因为心血管疾患而终止运动。

二氧化通气当量斜率（VE/VCO2slope）

　　VE/VCO2是通气量（VE）与二氧化碳排出量（VCO2）的比值，通气量是生理死腔与肺胞通气量之和，VE/VCO2常根据运动中所有数据由线性回归计算得出，以斜率VE/VCO2slope表示，表明肺换气效率。

运动血压

　　收缩压一般随运动量增加而升高，舒张压增加不明显，VO2每增加3.5ml·min-1·kg-1,血压增加10mmHg，若血压随运动负荷增加反而下降，往往提示有严重的心功能障碍。

运动心电图

　　运动时心电图动态改变，包括心率、心律失常和ST段改变。心率是制定分级运动目标的重要指标之一，常用最大预测心率=﹣年龄（岁）来制定分级运动试验，运动中和运动恢复期心律失常的监测有助于心血管疾病的危险分层；ST段的水平和下斜型的压低（≥0.1mv持续80ms）以及ST段的抬高均提示运动诱发心肌缺血的出现，有助于运动训练的危险控制和危险分层。

二、临床应用

　　由于心肺运动试验需要肺、心脏和肌肉等脏器密切协调的工作始能完成，因此，心肺运动试验是唯一将心与肺偶连，在运动中同时对他们的储备功能进行评价的科学工具。它具有无创、定量、客观和敏感的特点，在很多方面具有重要的应用价值。

1、预测健康人在特殊环境下的风险

　　健康体检均是在静态下做的各项检查，它不能预测在特殊环境下的意外风险，如运动和高原。心肺运动试验是观察人体在剧烈运动下的心肺反应和细胞有氧代谢的能力，因此，它是在实验室里观察运动状态下的风险信号。高原空气中的氧分压降低，对人体的影响类似运动，理论上说，心肺运动试验可评估人体承受高原的能力。

2、预测发生高血压的风险

　　观察人体在运动时血压的变化可预测日后患高血压病的风险。日本学者研究了例血压正常、无心脏病史的健康人在运动时血压的反应，并随访平均4.7年，结果发现，运动时血压反应过度的人在3.6-6.9年内发生高血压的风险是反应正常人的3-4倍。

3、辅助诊断冠心病

　　心肺运动试验作为一个无创检查，从心电和心功能二个方面来判断运动状态下的心肌是否缺血。研究显示，1、2、3支冠状动脉病变时，该试验诊断冠心病的敏感性分别为50％、72％、80％，特异性分别为54％、58％、62％。

4、量化评估心功能不全

　　心肺运动试验是早期发现心功能不全的“金标准”。根据最大摄氧量（VO2max）可将心功能定量分为4级，A级＜20ml/min/kg，无或轻度心功能不全；B级=16-20ml/min/kg，轻度－中度心功能不全；C级=10-15ml/min/kg，中度－重度心功能不全；D级＞10-15ml/min/kg，重度心功能不全。

5、评估心脏及非心脏手术风险

　　心肺运动试验可用于评估非心脏手术风险及心脏手术或移植的手术时机。国外研究证明，当VO2max＜20ml/min/kg，心肺并发症的风险很小，当VO2max＞15ml/min/kg，手术后常常出现并发症。

6、指导制定运动处方

　　运动康复是很多慢性疾病在稳定期的重要治疗内容之一，如冠心病、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病等，它可提高运动耐量，减轻呼吸困难症状，提高生活质量。心肺运动试验在运动康复中的作用是任何检查都替代不了的。具体作用是：运动风险评估、制定运动处方、评价运动康复效果。

7、个性化运动方法设计

　　运动的生理效应与运动强度成正比，但过高的运动强度又蕴藏着意外风险。不同的人、不同的疾病、不同的患者运动风险也不同，心肺运动试验可帮助确定个体化的运动方法设计，以达到最佳运动强度和最低的运动风险。

8、运动员体能测试

　　心肺运动试验是观察人体在剧烈运动下的心肺反应和细胞有氧代谢的能力，因此，它是在实验室里观察运动状态下的心肺功能储备和风险信号。理论上说，心肺运动试验可评估人体承受最大的运动能力。

9、其他

　　AHA指南强调，对于不能解释的慢性呼吸困难患者诊断和评估，可以首选心肺运动试验，分析气体代谢异常结合心血管数据可以提示肺动脉高压的可能性，从而结合临床推测慢性肺疾病或支气管等疾病导致的慢性肺动脉高压。