Some images has been designed using resources from Unsplash & Pixabay & Pexels & Freepik and some icons from Flaticon
跳到主要內容
:::
:::

心肺功能復健室

簡介運動心肺功能測試

劉鼎浩

        運動心肺功能測試(cardiopulmonary exercise testing)主要目的是要決定個人在運動壓力下的生理反應,並根據此結果來評估在某些特殊的生活及職業狀況的執行。運動心肺功能主要是定量評估下列幾個因素:1.有氧運動能力(即評估最大攝氧量,V02max);2.運動時血流變化(主要評估心跳及血壓的反應);3.運動時心臟之電生理反應(有無心律不整或ST節段之變化);4.限制運動的徵兆或症狀。

 

適應症及禁忌適應症

(一)幫助鑑別診斷引起運動受限的原因

(二)評估運動能力

(三)手術前心肺功能之危險程度的評估

(四)評估手術或藥物治療的療效

(五)開”運動處方”及運動訓練計劃

(六)殘障程度之評估

(七)危險因素( risk stratification)

(八)預後之評估

禁忌:

表 l . 運動心肺功能測試之禁忌

Absolute Contraindications

l. A recent significant change in the resting EGG suggesting infarction or other acute events

2. Recent complicated myocardial infarction

3.. Unstable angina

4.. Uncontrolled ventricular dysrhythmia

5.. Uncontrolled atrial dysrhythmia that compromises cardiac function

6. Third-degree A-V block

7. Acute congestive heart failure

8. Severe aortic stenonsis

9. Suspected or known dissecting aneurysm

10. Active or suspected myocarditis or pericarditis

ll. Thrombophlebitis or intracardiac thrombi

12. Recent systemic or pulmonary embolus

13. Acute infection

14. Significant emotional distress (psychosis)

Relative Contraindications

l. Resting diastolic blood pressure > 120 mm Hg or resting systolic blood pressure > 200 mm Hg

2. Moderate valvular heat disease

3. Known electrolyte abnormalities (hypokalemia, hypomagnesemia)

4. Fixed-rate pacemaker (rarely used)

5. Frequent or complex ventricular ectopy

6. Ventricular aneurysm

7. Cardiomyopathy, including hypertrophic cardiomyopathy

8. Uncontrolled metabolic disease (e.g., diabetes, thyrotoxicosis, or myxedema)

9. Chronic infectious disease (e.g diabetes, thyrotoxicosis. or myxedema)

10. Neuromuscular, musculoskeletal, or rheumatoid disorders that are exacerbated by exercise

11. Advanced or complicated pregnancy

 

 

臨床運動生理學

代謝基礎:

     運動時能量的來源主要是靠下列三個系統交互作用來提供:1.儲存能量的磷肌氨酸(phosphagen);2.無氧呼吸之糖分解(anaerobic glycolysis);3.有氧代謝 ( oxidative metabolism),其相互間關係及使用情形。

運動時呼吸之反應:

    運動時呼吸之反應主要為換氣量增加,其換氣量的增加早期主要是因潮氣容積(tidal volume)增加所致; 到了運動後期或極大量運動時,換氣量的增加主要就靠呼吸頻率的增加來維持生理所須的換氣量。運動時心臟血管的反應:運動時心臟血管的反應主要花滿足下列三個須求:1.提供足夠的氧氣至運動的肌肉; 2.搬送運動時肌肉所產生的代謝產物及熱; 運送某些內分泌物至組織來協助器官的反應 (neurohumoral control)。而其靠下列四點來滿足上述之須求:

(一)血流的變化:

1. 心輸出量的增加

2. 收縮壓的增加

3. 舒張壓: 通常略為下降。

(二)心肌耗氧量及冠狀動脈血流量的增加

(三)局部血流量重新分配

(四)局部神經液性的反應 ( neurohumoral control )

 

 

氣體分析之測量(Gas analysis)

        運動心肺功能測試所收集的氣體主要在提供下列數值以供臨床判讀及應用:

攝氧量(oxygen consumption , VO2)

        通常以L/Min或ml/kg/min或MET來表示(1個MET相當於3.5 ml/kg/min ) 。 最大攝氧量 (VO2 max) 是有氧運動能力及體適能(Physical fitness )的最佳指標。

(二) 氧氣的攝取與運動量之變化的關係

(三) 氧脈(oxygen pulse)

        氧脈即是攝氧量除以心率。(VO2/HR),而攝氧量等於心輸出量(cardiac output= heart rate x stroke volume) 乘以動、靜脈血氧差 (A-VO2),故氧脈即等於 stroke volume X A- VO2, 氧脈是評估心臟輸送氧氣至周邊組織之效率的最佳指標;若 是個人周邊組織攝氧能力正常(即A-VO2 正常),則氧脈可代表 stroke volume 的能力, 意即可間接推測左心室功能之好壞。

(四)呼吸交換率(respiratory exchange ratio; R值)及呼吸商(respiratory quotient: RQ值)RQ=VCO2/VO2,為運動時利用何種物質做能量來源的指標 (碳水化合物RQ值為 1,而脂肪為0.7)。R值若大於1,則意謂能量的供給主要為無氧代謝所得。

(五)氧換氣當量 ( VE/VO2) 及二氧化碳換氣當量(VE/VCO2)除可提供無氧呼吸閥值 ( anaerobic threshold ; AT) 的判讀的參考外,二氧化碳換氣當量也可做為死腔( dead space) 換氣的指標。

(六)無氧呼吸閥( anaerobic threshold; AT ) 運動時達到AT時、意謂此時開始能量的供給主要為無氧呼吸,而血中乳酸急速增加,同時lactate/pyruvate 的比值也增加。

(七)喘指數 ( dyspnea index ) 及呼吸保留能力 ( breathing reserve ) dyspnea index=VE/MVV breathing reserve=MVV-VE

VE: 最大換氣量 ; MVV : 每分鐘能用力最大換氣量

Dyspnea index 偏高或 breathing reserve 偏低通常意謂運動功能受限之一為肺功能下降.

 

 

運動時心電圖之反應

(一) ST 節段下降 :

        電腦化運動心電圖在讀取 ST 節段的變化有下列四種方法 : 1. ST junction 及 ST segment 方式 ; 2. ST segment index ; 3. ST area displacement 方式; 4. ST/HR slopt 但因篇幅所限, 在此不加以贅述.

(二) ST 節段上升

        若無不正常的 Q 波, 則可能伴隨較嚴重的冠狀動脈狹窄; 若有不正常的 Q 波, 則通常暗示有心肌瘤 ( aneurysm ) 或不正常的心壁收縮.

(三)R 波波幅之變化 :

        在次大運動(submaximal exercise )時,R波波幅會逐漸增加, 當達到最大量運動(maximal exercise) 時 R波波幅會下降。冠狀動脈病患運動時,若R波波幅持續增加,則可能暗示心肌缺氧的現象。

(四)心律不整(arrhythmia)

        隨著年紀的增加,運動時出現心律不整的現象也增加。心律不整與冠狀動脈疾病兩者之間必無一致的相關性。

測試方法與內容:

(1) 測試方法:

        測試方法可採用上肢的Ergometer或跑步機、腳踏車。因運動測試時所使用的肌肉不同,會有不同的生理反應,因此三種測試方法所得到的結果會不盡相同。一般以跑步機所得的最大攝氧量及最大心率最高。

(2) 測試內容(protocols)測試內容應以測試者身體狀況及測試目的來決定。理想的測試內容時間約在9至12分鐘之間,(3) 測試強度不(4) 宜增加太快或過強。

 

判讀 ( Interpretation )

整個運動的心肺功能測試結果須考慮下

列幾個因素來進行判讀:

(一)臨床反應:

包括不良症狀(如胸口疼痛、嚴重的呼吸急促)、外觀變化(如皮膚冰冷、頭昏眼花)及一般理學檢查。

(二)功能(functional capacity)的評估:包括下列四項:

1.有氧功能缺損率(functional aerobic impairment, FAI) % FAI=( 預估最大攝氧量一實際觀察最大攝氧量) /預估最大攝氧量X100 若其值在0~ 26%,則無明確缺損;其值在 27~40% 屬”輕度缺損”; 其值在 41~54% 則屬”中度缺損”;其值在55~68%,則屬”嚴重缺損”;其值在68以上,則為“極度嚴重缺損”

2. 心率: 應與攝氧量(VO2) 成線性關係.

3. 工作量 ( workload ) 及 運動時間 ( exercise time ) : 可評估 VO2 max 的大小。

4. 自覺用力係數 (rating of perceived exertion. RPE ):可做為重覆進行測試時比較的依據。

(三)心臟血管的反應:

1. 血壓:

a.高血壓反應:血壓高於220/90mmHg

b.低血壓反應 : 運動最大的血壓反應若不能比休息時收縮壓高3OmmHg以上時,稱”血壓反應不 足”(inadequate BP response )。若運動強度增加而收縮壓反而下降且下降多於20mmHg,則也屬於低血壓反應。

c.單獨舒張壓升高:若升高大於25mmHg,則也屬於不正常反應,暗示受試者 可能有冠狀動脈疾病。

d.恢復期收縮壓與運動時最大收縮壓的比值:分別在恢復期第1.2分鐘測量,正常共值應分別為小於0.9,小於0.8:若其值偏高,暗示受試者可能有冠狀動脈疾病。

2. 心率反應:與工作量 (workload) 及測試方法和內容有關;而最大心率反應則主要與年齡有關。若隨工作量增加而心率不能相對地增加,則稱之”chronotropic incompetence”.暗示受試者易產生心臟病發作。.

(四)心電圖反應:可細分成下列幾種情況:

1. ST節段上升: 可能伴隨不正常的Q波

2.ST節段下降

3.恢復期ST節段下降

4. R波波幅:可做為心肌缺氧的參考指標

5. T波的變化:運動引起T波倒置可發生在左心室肥厚或有心肌病變的患者。

6. U波倒置: 暗示受試者可能有冠狀動脈疾病;此現象在V5看得最明確。

7.心律不整

8. 運動引起傳導阻斷 : 若發生左側束傳導阻斷 (LBBB) 則ST節段的變化下能作為診斷的依據;而右側束傳導(RBBB) 則不影響ST節段變化之診斷。

 

 

結論

        對於評估病患的運動功能及各種治療的效果,運動心肺功能測試可提供無價的參考數據;且也可依測試結果,為病人提供安全有效的 ”運動處方”,並可做為日後預後的參考。整個運動心肺功能測試的方法與內容應配合受試者的能力狀況而不是受試者來配合我們的要求且不能以測試結果當做唯一的診斷工具。

最後更新:

回到最上