运动心肺功能测定(简)课件.ppt
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- 运动 功能 测定 课件
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1、运动心肺功能测定运动心肺功能测定 广东省人民医院呼吸科广东省人民医院呼吸科黄思贤黄思贤2022-7-122肺细胞气体运输机制 运动心肺功能测定运动心肺功能测定 (Cardiopulmonary Exercise Testing(Cardiopulmonary Exercise Testing,CPETCPET) )是指伴有是指伴有代谢测定代谢测定( (摄氧量摄氧量VOVO2 2,二氧化碳排除量,二氧化碳排除量VCOVCO2 2等气等气体交换指标)的心肺运动测验,不同于一般的只是单纯观体交换指标)的心肺运动测验,不同于一般的只是单纯观察心电图察心电图ST-TST-T的变化或心律变化的运动试验;也
2、不同于静的变化或心律变化的运动试验;也不同于静态肺功能。心血管系统与呼吸系统的基本功能是维持态肺功能。心血管系统与呼吸系统的基本功能是维持细胞细胞呼吸呼吸。CPETCPET是综合心与肺,在一定功率负荷下测出是综合心与肺,在一定功率负荷下测出 VOVO2 2及及VCOVCO2 2等代谢指标、通气指标及心电图变化。等代谢指标、通气指标及心电图变化。所以它反映细所以它反映细胞呼吸功能的变化。胞呼吸功能的变化。2022-7-124 心脏病学家心脏病学家 Weber KT Weber KT 指出指出 “心脏病学家和肺病学家不是把注意心脏病学家和肺病学家不是把注意力集中于左心室,就是把注意力集中于肺泡。这
3、种局限性不能恰当地理力集中于左心室,就是把注意力集中于肺泡。这种局限性不能恰当地理解和较全面地观察心肺单元解和较全面地观察心肺单元”,因而提出,因而提出“心肺单元心肺单元”的概念。的概念。 呼吸病学家呼吸病学家 Wasserman K Wasserman K 更进一步提出更进一步提出“单独给心或肺增加负荷单独给心或肺增加负荷是不可能的,所有的运动均需要是不可能的,所有的运动均需要心脏功能心脏功能和和肺脏功能肺脏功能的协调,以及的协调,以及周围周围循环循环和和肺循环肺循环的协调作用来完成生存和工作所需要的气体交换作用的协调作用来完成生存和工作所需要的气体交换作用”,并强调并强调外呼吸外呼吸细胞呼
4、吸正常耦联细胞呼吸正常耦联(Normal coupling of external Normal coupling of external to cellular respirationto cellular respiration)即)即肺肺- -心心- -活动肌群活动肌群,因而它反映人体的最,因而它反映人体的最大有氧代谢能力和心肺储备能力,特别强调心肺联合功能测定大有氧代谢能力和心肺储备能力,特别强调心肺联合功能测定( (见图见图1)1)。2022-7-125肺肺- -心心- -运动肌群的气体运输机制运动肌群的气体运输机制O2CO2 图1 运动心肺偶联机制(引自Wasserman K)20
5、22-7-127 气体交换处于动态平衡气体交换处于动态平衡细胞内细胞内 QOQO2 2与呼出气体与呼出气体 VOVO2 2是处于是处于动态平衡动态平衡的的QOQO2 2=VO=VO2 2, QCO, QCO2 2=VCO=VCO2 2血管内血管内 VOVO2 2与肺泡内与肺泡内 VOVO2 2是处于是处于动态平衡动态平衡的的VOVO2 2max = C.O maxmax = C.O max(C(C(a-v)(a-v)O O2 2) ) VOVO2 2max = Vmax = VE Emaxmax(FiO(FiO2 2-FeO-FeO2 2) )呼吸商呼吸商 RQRQ与气体交换率与气体交换率 R
6、 R是处于是处于动态平衡动态平衡的的RQ=R; RQ=QCORQ=R; RQ=QCO2 2/QO/QO2 2 R=VCOR=VCO2 2/VO/VO2 2常用参数意义和正常值常用参数意义和正常值 一、耗氧量(一、耗氧量(Oxygen consumptionOxygen consumption,QOQO2 2)与)与 摄氧量(摄氧量(Oxygen uptakeOxygen uptake,VOVO2 2) 机体一定时间内消耗的氧气量称为机体一定时间内消耗的氧气量称为耗氧量耗氧量,反映,反映 细胞细胞中氧的利用程度,包括运动中肌肉细胞氧的利中氧的利用程度,包括运动中肌肉细胞氧的利 用情况。用情况。
7、经经肺泡肺泡与与肺血流肺血流摄取的氧量称为摄取的氧量称为摄氧量摄氧量。 通常情况下供氧需氧平衡,摄氧量即为耗氧量通常情况下供氧需氧平衡,摄氧量即为耗氧量, 通过血液循环将氧输送至运动肌群。通过血液循环将氧输送至运动肌群。 单位以单位以L/min L/min 或或 ml/min/kgml/min/kg表示,是用气体分析表示,是用气体分析 法来测定的。法来测定的。 (一)最大摄氧量(一)最大摄氧量VOVO2max2max (Maximal Oxygen UptakeMaximal Oxygen Uptake):): 指在运动的指在运动的最后阶段最后阶段,即竭尽全力阶段,循环和呼吸系统发挥最即竭尽全
8、力阶段,循环和呼吸系统发挥最 大作用时每分钟所能摄取的氧量大作用时每分钟所能摄取的氧量。此时随着功率的增加,。此时随着功率的增加,VOVO2 2不再增不再增 加而形成一个平台,相邻两次(加而形成一个平台,相邻两次(1 1分钟内)分钟内)VOVO2 2 差值差值 150ml/min 150ml/min-1-1, , 称为称为VOVO2max2max。亦可用。亦可用公斤摄氧量公斤摄氧量2ml20 14 20 14 B B 级级 16-20 11-14 16-20 11-14 C C 级级 10-16 8-1110-16 8-11 D D 级级 10 8 10 8 2022-7-1219( (六六)
9、 )美国医学会肺功能不全分级标准(美国医学会肺功能不全分级标准(20002000年)年) 表表1. 美国医学会肺功能不全分级标准(美国医学会肺功能不全分级标准(2000年)年)肺功能指标肺功能指标 一级一级 二级二级 三级三级 四级四级 (功能减损(功能减损 (功能减损(功能减损 (功能减损(功能减损 (功能减损(功能减损 0%9%) 10%25%) 26%50%) 51% 100%) FVC 正常低限正常低限 6079 5159 50FEV1 正常低限正常低限 6079 4159 40DLco 正常低限正常低限 6079 4159 40VO2/kg 25 2025 1520 15四、心率与摄
10、氧量四、心率与摄氧量 正常情况下,随着运动负荷增加,正常情况下,随着运动负荷增加,心输出量与心率呈线心输出量与心率呈线 形递增形递增。而。而心脏病患者心脏病患者由于心搏出量减低,随着由于心搏出量减低,随着VOVO2 2的增的增 加,心率呈陡直上升;加,心率呈陡直上升;冠状动脉供血不足冠状动脉供血不足之患者由于心之患者由于心 肌缺血,肌缺血,VOVO2 2通常随着功率的增加缓慢递增,因而心输出通常随着功率的增加缓慢递增,因而心输出 量不能与负荷增加同步;量不能与负荷增加同步;肺血管病肺血管病时,由于肺血管压力时,由于肺血管压力 增加,左心室输出量减低,也表现为随负荷增加,心率增加,左心室输出量减
11、低,也表现为随负荷增加,心率 增加呈陡直反映增加呈陡直反映( (见图见图5)5)。HRVO2 六、血压六、血压 动脉血压决定于动脉血压决定于心输出量心输出量和和末梢血管阻力末梢血管阻力,运动时,由于心,运动时,由于心排出量大幅度增加,收缩压上升,上升程度与运动强度、心排出排出量大幅度增加,收缩压上升,上升程度与运动强度、心排出量密切相关。正常情况下,运动量越大,血压越高。量密切相关。正常情况下,运动量越大,血压越高。收缩压收缩压增加增加大于舒张压的增加,而由于运动时外周总阻力下降,大于舒张压的增加,而由于运动时外周总阻力下降,舒张压舒张压通常通常不变或稍下降。运动时血压不能正常上升反而不变或稍
12、下降。运动时血压不能正常上升反而下降下降表明左心室功表明左心室功能低下,要警惕冠心病心肌缺血的发生。能低下,要警惕冠心病心肌缺血的发生。 当运动时当运动时收缩压高于收缩压高于240mmHg240mmHg(我院为(我院为220mmHg220mmHg)、舒张压高)、舒张压高于于115mmHg115mmHg时运动要立即停止。时运动要立即停止。 正常情况下正常情况下, ,最大运动时最大运动时收缩压收缩压可升至可升至180-220mmHg180-220mmHg、舒张压舒张压可升至可升至70-90mmHg70-90mmHg,若舒张压升高超过,若舒张压升高超过15mmHg15mmHg,要警惕隐性高血压。,要
13、警惕隐性高血压。 七、反映通气变化的几个指标:七、反映通气变化的几个指标: 1.1.潮气量(潮气量(VTVT)与深吸气量()与深吸气量(ICIC)的比值()的比值(VT/ICVT/IC) 运动时正常人运动时正常人VTVT通常小于静息时通常小于静息时ICIC的的70%70%,VT/ICVT/IC罕见罕见 超过超过0.80.8。由于。由于VCVC 测定影响因素较多,测定影响因素较多, VT/ICVT/IC比比 VT/VCVT/VC更有更有 价值。价值。 2022-7-12242.2.通气量通气量( (V VE E) )、最大运动通气量、最大运动通气量( (V VE Emaxmax) )与呼吸频率(
14、与呼吸频率(RRRR) V VE E常指每一分钟进入或从肺中排出的气体量。等于常指每一分钟进入或从肺中排出的气体量。等于VTVT与与RRRR的乘积。随着运动量的增加的乘积。随着运动量的增加 V VE E呈不同程度的增加。呈不同程度的增加。V VE E与与患者身高、年龄、性别、死腔通气等有关。患者身高、年龄、性别、死腔通气等有关。 V VE Emaxmax是指极量运动时的通气量。安静时是指极量运动时的通气量。安静时 V VE E为为5-8L/min5-8L/min, ,最大运动时最大运动时V VE Emaxmax可达可达70-120 L/min70-120 L/min。无氧阈以下的运动负荷,。无
15、氧阈以下的运动负荷,通气量与运动负荷呈线性相关。无氧阈以上运动负荷通气量与运动负荷呈线性相关。无氧阈以上运动负荷, ,通气通气量与量与 VOVO2 2呈非线性关系呈非线性关系, ,通气量增加超过了摄氧量的增加。通气量增加超过了摄氧量的增加。 RRRR是指呼吸频率是指呼吸频率, ,正常人最大运动时正常人最大运动时RRRR可达可达34-4634-46bpmbpm,很少超过很少超过 5050 bpm bpm。 3. 3.呼吸储备(呼吸储备(BRBR) 反映最大运动时的最大呼吸能力,反映最大运动时的最大呼吸能力,BRBR降低通常为运动受限的降低通常为运动受限的因素之一,由于通气功能障碍,因素之一,由于
16、通气功能障碍,通气能力通气能力减低(减低(MVVMVV低)所致。低)所致。故故限制性限制性或或阻塞性阻塞性肺疾患常导致肺疾患常导致低低BRBR( (见图见图8),8),而因而因心血管因素心血管因素运动受限者运动受限者 BRBR升高升高。 公式公式BRBR= =(MVV-VMVV-VE Emaxmax)或)或 (MVV-VMVV-VE Emaxmax)/MVV%)/MVV% (正常值:(正常值:383822L/min22L/min,或,或20-50%20-50%) VT, IC, VE, MVV, BR 2022-7-1227MVV与运动中潮气流量-容积环(extFVL)比较1.左图,MVV为自
17、主性,在MFVL中,位于FRC之上,是在高肺容量部位进行,EELV增加,EILV接近TLC,于高弹性负荷下呼吸,在一开始呼气就要用较高胸内压以获取高流量,是处于用力依赖部分,呼吸功增加。它不能提供通气受限类型。2.右图,实际运动之呼吸类型,最大运动时EELV降低,extFVL在MEFV中是在肺胸压力/容积曲线的最佳部位下进行,呼吸功低。八、八、V/QV/Q不均不均的测定的测定(一)死腔通气:生理死腔与潮气量比值(一)死腔通气:生理死腔与潮气量比值(VD/VTVD/VT) 正常值正常值:男性:男性 40 40 40岁,岁, 静息时静息时 0.300.300.080.08, ATAT时时 0.20
18、0.200.070.07, 最大运动时最大运动时 0.190.190.070.07。 A A 正常正常 V/QV/Q0.80.8 B B 静静- -动脉分流动脉分流 V/QV/Q 0.8 0.8 C C 死腔通气死腔通气 V/QV/Q 0.80.8V/Q不均不均, VD/VT (二)肺泡(二)肺泡- -动脉氧分压差动脉氧分压差PP(A-a)(A-a)O O2 2 PaOPaO2 2正常值:休息时约为正常值:休息时约为80mmHg80mmHg以上,最大运动时稍有升高。以上,最大运动时稍有升高。P P(A-a)(A-a)O O2 2正常值:正常值: 20-3920-39岁岁 静息为静息为8mmHg
19、8mmHg, ATAT时为时为11mmHg11mmHg, 最大运动为最大运动为15mmHg15mmHg; 40-6940-69岁岁 静息为静息为6-20mmHg6-20mmHg, ATAT时为时为10-24mmHg10-24mmHg, 最大运动为最大运动为10-28mmHg10-28mmHg。 P(A-a)O2 ( (三三) )动脉血与潮气末二氧化碳分压差动脉血与潮气末二氧化碳分压差 P P(a-ET)(a-ET)COCO2 2 P P(a-ET)(a-ET)COCO2 2反映反映V/QV/Q不均不均、肺泡死腔变化肺泡死腔变化。P PETETCOCO2 2是是肺泡肺泡内最高的内最高的PCOPC
20、O2 2, 而而动脉动脉 PCOPCO2 2代表的是代表的是平均肺泡平均肺泡PCOPCO2 2,运动运动时时因因COCO2 2产量增加,运送到肺的产量增加,运送到肺的 COCO2 2增加,由于呼气时新鲜增加,由于呼气时新鲜空气不稀释肺泡内气体,此时的肺泡空气不稀释肺泡内气体,此时的肺泡P PETETCOCO2 2接近接近静脉静脉PCOPCO2 2,P PETETCOCO2 2明显明显高于高于PaCOPaCO2 2 。 运动时运动时P PETETCOCO2 2高于高于PaCOPaCO2 2, ,P P(a-ET)(a-ET)COCO 2 2为负值为负值-4mmHg-4mmHg左右。左右。 休息时
21、休息时稍呈稍呈正值正值,PaCOPaCO2 2高于高于P PETETCOCO2 2 2mmHg 2mmHg左右。左右。 PaCO2, PETCO2 P(a-ET)CO2 2022-7-1235(四)(四) 二氧化碳通气当量(二氧化碳通气当量(VE/VCOVE/VCO2 2) 氧通气当量(氧通气当量(VE/VOVE/VO2 2) 二氧化碳通气当量(二氧化碳通气当量(VE/VCOVE/VCO2 2) VE/VCOVE/VCO2 2是死腔通气的指标之一是死腔通气的指标之一。显示。显示排除排除1 1升升COCO2 2所需的所需的通气量通气量,反映,反映通气效率通气效率。计算公式:。计算公式:VE/VC
22、OVE/VCO2 2 = K/PaCO= K/PaCO2 2(1-VD/VT(1-VD/VT) 公式中可以看出:公式中可以看出:1 1、当、当VD/VTVD/VT增大时,增大时, VE/VCOVE/VCO2 2随之增加;随之增加;2 2、过度通气过度通气时,时,PaCOPaCO2 2下降下降, VE/VCOVE/VCO2 2增加。增加。正常值正常值在在ATAT点时,点时,VE/VCOVE/VCO2 2约为约为29294.34.3。若若升高升高,表明,表明过度通气过度通气、死腔增加死腔增加。 氧通气当量(氧通气当量(VE/VOVE/VO2 2) 指指摄入摄入或或消耗消耗1 1升氧量升氧量所用的所
23、用的通气量通气量。VE/VOVE/VO2 2反映反映氧提取效氧提取效率率,运动时其,运动时其最低点最低点反映反映无氧阈无氧阈的位置,是确定无氧阈最敏感的位置,是确定无氧阈最敏感的指标,也反映的指标,也反映化学感受器化学感受器的敏感度。当化学感受器不敏感时,的敏感度。当化学感受器不敏感时,V VE/VE/VO O2 2到运动终末时才下降。到运动终末时才下降。 COPDCOPD 时时V/QV/Q不均,运动最大耗氧量减低,不均,运动最大耗氧量减低,VE/VOVE/VO2 2就增加;就增加; 代酸代酸时,通过过度通气代偿酸中毒,因而时,通过过度通气代偿酸中毒,因而VE/VCOVE/VCO2 2也增加。
24、也增加。 过度通气过度通气的气体代谢的气体代谢特点特点是是VD/VTVD/VT升高升高, ,PaCOPaCO2 2减低减低, ,VE/VCOVE/VCO2 2 及及VE/VOVE/VO2 2增加。增加。 正常值正常值在在ATAT点时,点时,VE/VOVE/VO2 2约为约为26.526.55.45.4。 VE/VCO2,VE/VO2 九、最大二氧化碳产量(九、最大二氧化碳产量(VCOVCO2 2maxmax) 反映机体反映机体清除清除代谢产物代谢产物二氧化碳的量二氧化碳的量。 在递增运动初始阶段,随着运动负荷的增加,在递增运动初始阶段,随着运动负荷的增加,VCOVCO2 2也不也不断增加,增加
25、幅度近似于耗氧量的增加。断增加,增加幅度近似于耗氧量的增加。 一旦到达一旦到达无氧阈无氧阈,VCOVCO2 2 增加比增加比VOVO2 2增加要快增加要快,这时就需,这时就需要要HCOHCO3 3- -/H/H2 2COCO3 3缓冲机制来调节。缓冲机制来调节。 最大运动最大运动时时VCOVCO2 2可增加到约为正常静息时的可增加到约为正常静息时的2020倍左右。倍左右。 2022-7-1239观察指标可分为三大类:观察指标可分为三大类:1.1.反映反映运动耐量运动耐量以及以及心功能心功能的指标的指标 VOVO2 2maxmax、VOVO2 2max/kgmax/kg、ATAT、METMET、
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