代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究Ⅰ：运动试验

目的：在整体整合生理学医学理论的指导下,通过分析正常人运动期间心肺代谢等多系统功能整体整合的连续动态变化,探讨正常环境运动状态下呼吸反应模式的调控机理。方法：选正常志愿者5名,在美国洛杉矶加州大学Harbor-UCLA医学中心分别进行动脉置管,在常温室内空气状态下完成症状限制性最大极限心肺运动试验（CPET）。在运动过程中,连续测定肺通气指标及每分钟动脉取样的血气分析指标的变化,对CPET期间呼吸气体交换和血气指标的动态变化进行统计分析。结果：在CPET期间,随着运动功率逐步递增,分钟摄氧量（每呼吸摄氧量×呼吸频率=每搏摄氧量×心率）和分钟通气量（潮气量×呼吸频率）均呈现近于线性渐进性递增（与静息状态比较,P〈0.05~0.001）;在运动超过无氧阈和呼吸代偿点后,分钟通气量的上升反应更加显著。结论：人体在运动过程中,为了克服自行车功率计的阻力而发生代谢率改变,呼吸随代谢改变而变化,高强度运动时酸性代谢产物堆积更加加剧呼吸反应。

代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究Ⅱ：血液碱化后运动试验

目的：在完成吸入室内空气状态下症状限制性最大极限心肺运动试验（CPET）和动脉血气指标动态变化规律的基础上,进一步探讨体液酸碱度和CO2含量对呼吸调控的影响。方法：选正常志愿者5名,给予5%Na HCO3（总量0.3 g/kg）分次口服,每5 min口服75 ml（3.75g）。总量服完1 h后,重复CPET。于静息、热身、运动及恢复期,连续测定肺通气指标及每分钟动脉取样的血气指标变化,并与本人在非碱化血液条件下对照数据进行配对t检验比较。结果：碱化血液之后,CPET期间随着运动功率逐步递增,气体交换和血气指标的反应模式与非碱化血液对照相似（P〉0.05）;即与静息状态比较,每分通气量、潮气量、呼吸频率、V4O2、V4CO2均呈现近于线性渐进性递增（P〈0.05~0.001）。与碱化血液前吸入室内空气的对照比较：在碱化血液条件下,所有时间点血红蛋白浓度,PaCO2与p H均显著提高（P〈0.05）;除无氧阈Pa CO2减低外,只有热身状态呈增高态势,统计学有显著差异（P〈0.05）;而PaO2无差异（P〉0.05）,各状态均较对照状态减低,除恢复期外均有统计学差异（P〈0.05）。与非碱化血液对照比较,除静息每分通气量低于对照（P〈0.05）外,所有通气指标均无统计学差异（P〉0.05）。结论：碱化血液条件下,尽管有更高的Ca CO2,Pa CO2和p Ha平均水平及更低的Hba和[H＋]a平均水平,机体对CPET的呼吸反应模式基本相似。

代谢、血液碱化和纯氧影响呼吸调控的人体实验研究Ⅲ：血液碱化后纯氧运动试验

目的:在急性血液碱化前、后空气吸入下完成症状限制性最大极限心肺运动试验(CPET)的基础上,本文探讨在血液碱化后吸入纯氧对呼吸调控的影响。方法:正常志愿者5名在碱化血液后呼吸纯氧CPET,在静息、热身、运动及恢复期,连续测定肺通换气指标及每分钟动脉取样的血气指标,对CPET期间的呼吸气体交换和血气指标的动态变化进行分析,同时与急性碱化血液前、后空气CPET数据比较。结果:碱化血液后吸入纯氧运动呼吸反应与急性碱化血液前、后空气CPET呼吸反应基本一致。CPET期间,各运动状态下的每分通气量均与对照组相似(P>0.05);仅静息每分通气量较血液碱化空气CPET略高(P<0.05),而其它状态和恢复2min时均相近(P>0.05)。潮气量仅峰值运动时较对照和血液碱化空气CPET略低(P<0.05);而运动过程和恢复2min时的潮气量均相近(P>0.05)。呼吸频率在各个时间与血液碱化前后CPET均无差异(P>0.05)。在碱化血液后吸入纯氧运动各个时期的Pa O2和Sa O2较碱化血液前后空气CPET时明显提高(P<0.001,P<0.05)。血红蛋白浓度虽然较急性血液碱化前后均低,但仅较血液碱化前显著降低(P<0.05),比血液碱化后差异不显著(P>0.05);开始时的Pa CO2较碱化血液前后空气CPET时降低(P<0.05),无氧阈时相近(P>0.05),但到峰值及恢复2 min时明显增高(P<0.05);p H仅较对照增高(P<0.05),但与碱化血液空气试验时无差异;乳酸水平较对照略高,但仅在热身和恢复期有差异(P<0.05)。纯氧提高了两人无氧阈和三人峰值运动的功率和时间。结论:虽然血液碱化给予纯氧,CPET呼吸反应与碱化血液前、后空气CPET呼吸反应模式相似,表明运动中呼吸反应主要取决于代谢变化,而非动脉血气平均值高低。

建立正常人肺血管容量的无创精确测量方法的初步报告

目的：由于传统呼吸调控环路忽略了对血液循环的决定性作用,肺（静脉）血管容量相关研究甚少,亟需建立肺血管容量测量方法。方法：选择正常志愿者完成CT全肺扫描,图像数据经过计算机软件分析处理,从肺尖到肺底以40~50层进行肺野手工切划,相邻层间由计算机自动模拟连接,在去除干扰后进行全肺血管（≥0.6 mm）高精度三维立体成像技术处理,进而计算全肺和肺血管容积。结果：12例正常志愿者从肺尖到肺底CT扫描图片层数为530±98（431~841）张。全肺和肺血管的总容积是3705±857（2398~5383）ml,肺血管血液总的容积是125±32（94~201）ml。按肺静脉系统血管容量约为全肺血管血液容量一半计算,应该是63±16（47~100）ml。结论：肺CT扫描数据分析三维立体成像建立肺血管容量无创测量方法精确可行。

心肺运动终止试验血压值的标准设定探讨

目的通过症状限制最大极限心肺运动试验(CPET)的动脉导管有创直接测压的相关数据分析,以期为血压多高应该终止试验提供参考依据。方法受试者共80例,来自美国Harbor-UCLA心肺运动实验室,数据收集时间为1984年1月~2013年1月。血压测量采用动脉导管有创直接测压。按照美国Harbor-UCLA中心心肺运动实验室标准的连续递增功率方案完成症状限制性极限CPET。结果在本研究中,收缩压达到210、220、240、250mm Hg及以上者即停止心肺运动试验的受试者分别有20、19、7、4例,分别占全部研究对象(75例)的26.7%、25.3%、9.3%、5.3%,排除慢性心衰及肺血管病患者后,所占比例分别为32.8%、31.1%、11.5%、6.6%。本研究中实行的最大极限心肺运动相较在达到210、220、240、250 mm Hg即停止运动,其分钟摄氧量(VO2)分别增加了[(0.51±0.38)L/min](0.30±0.20)、[(0.30±0.28)L/min](0.20±0.20)、[(0.26±0.22)L/min](0.22±0.20)、[(0.26±0.22)L/min](0.22±0.20);其呼吸交换率(RER)分别增加了(0.26±0.22)(0.20±0.14)、(0.19±0.15)(0.14±0.11)、(0.15±0.16)(0.12±0.13)、(0.15±0.16)(0.12±0.13);其心率(HR)分别增加了[(30.40±22.13)次/min](0.19±0.13)、[(19.84±18.69)次/min](0.13±0.12)、[(20.71±22.19)次/min](0.14±0.14)、[(20.71±22.19)次/min](0.14±0.14);其运动功率分别增加了[(76.45±70.16)W](0.57±0.34)、[(60.37±67.61)W](0.47±0.36)、[(40.71±31.78)W](0.45±0.37)、[(40.71±31.78)W](0.45±0.37);其分钟通气量(VE)分别增加了[(35.14±28.42)L/min](0.44±0.23)、[(24.05±23.04)L/min](0.32±0.23)、[(24.37±22.30)L/min](0.34±0.25)、[(24.37±22.30)L/min](0.34±0.25)。结论心肺运动试验应为最大极限症状限制运动,不能以特定的血压值作为终止试验的标准。

正常人左心室功能指标的参考值及其预计公式的初步研究报告

目的:当前评估左心室容量和功能仍常用正常值范围,个体化分析也仅使用体表面积进行校正。尚缺少个体化因素相关的大样本参考值和预计公式。方法:本研究纳入美国加州洛杉矶县南湾地区1200名健康志愿者,其中男807女393,年龄20岁-94岁,心脏CT造影(CTA),经过高精度三维成像技术处理,计算左心室容积在收缩和舒张过程中的连续动态变化,测定左心室(LV)容量和功能指标:舒张末期容积(EDV)、收缩末期容积(ESV)、每搏输出量(SV)、射血分数(EF)和心输出量(CO)。将以上指标与一般特征指标进行多因素相关分析,以探索正常人预计值计算公式。结果:男性除LVEF小于女性外(P<0.001),其余各指标均大于女性(P<0.001)。多元线性回归分析提示,性别、年龄、身高和体质量均为EDV、ESV、SV的独立影响因子(P<0.001);而CO仅受年龄、性别、体质量显著影响(P<0.001),但与身高无关(P>0.05)。CO的预测公式CO(L·min-1)=6.963+0.446(Male)-0.037×年龄(yr)+0.013×体质量(kg)。结论:性别、年龄、身高、体质量均影响左心室容量和功能,建立预测值计算公式,对心血管疾病的无创评估和个体化精准医疗具有重要参考价值。

摄氧和二氧化碳排出通气效率是反映循环功能的指标

目的 观察正常人运动期间心肺代谢等多系统功能的连续动态变化,从整体整合角度探讨摄氧效率平台（OUEP）和CO2排出通气效率（（V）E/（V）CO2最低值）在循环系统中的生理意义.方法 选正常志愿者5名,在美国洛杉矶加大Harbor-UCLA医学中心分别在动脉和中心静脉置管后完成症状限制性最大极限心肺运动试验（CPET）,每分钟动、静脉取样进行血气分析,计算血液动力学指标、肺通换气指标、摄氧通气效率（OUE,即（V）O2/（V）E）和（V）E/（V）CO2等连续变化.结果 CPET期间随着功率逐步递增,心排出量、心率、混合静脉血氧浓度、动静脉氧差、分钟通气量、分钟肺泡通气量、潮气量、肺泡通气量与肺通气血流比值均呈现近于线性渐进性递增（与静息状态比较,P＜0.05 ～0.01）;动脉血氧浓度一直维持高水平无明显变化（P＞0.05）;每搏输出量、呼吸频率、动脉血PCO2、动脉血氢离子浓度和死腔通气比值运动中均有明显变化（与静息状态比较,P＜0.05 ～0.01）,但变化非单一方向线性模式.运动中OUE先从静息状态的30.9±3.3明显升高（与静息和上个运动状态比较,P均＜0.05）,大约无氧阈水平数分钟达到最高平台为46.0±4.7（与上个运动状态比较,P＞0.05）,无氧阈后开始显著下降（与上个运动状态比较,P＜0.05）,到峰值运动时的36.6±4.4.而（V）E/（V）CO2先从静息状态的39.2±6.5显著下降（与静息和上个运动状态比较,P均＜0.05）,约在无氧阈接近最低值,随后持续数分钟形成低值平台为24.2 ±2.4（与上个运动状态比较,P＞0.05）,过呼吸代偿点后再显著上升（与上个运动状态比较,P＜ 0.05）,到达峰值运动时的25.9 ±2.7.结论 CPET中人体心肺代谢功能同时变化,在无肺通气受限前提下,无氧阈前的OUEP和无氧阈后的（V）E/（V）CO2最低值是反映血液循环功能的指标.

摄氧量平均反应时间在重度慢性阻塞性肺疾病患者心肺功能评估中的应用研究

目的探讨重度慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者在心肺运动试验（cardiopulmonary exercise test，CPET）检测零负荷热身期中的摄氧量动力学改变特点，研究零负荷热身期间摄氧量平均反应时间（mean response time，MRT）与cOPD患者心肺功能及常规肺功能的相关性，探讨MRT值评价重度COPD患者心肺功能的应用价值。方法对41例重度COPD患者和30名正常健康者进行常规肺功能检测及症状限制性功率逐渐递增方案下的CPET。按照逐次呼吸法对呼吸交换参数进行收集。结果重度COPD组的MRT值明显长于正常对照组（P〈0．01）。MRT值与峰值摄氧量（peakVO2）、峰值摄氧量占预计值百分比（peakVO2％pred）、公斤摄氧量、最大运动功率、最大运动功率占预计值百分比、分钟通气量、分钟通气量占预计值百分比、peak O2 pulse及peak VO2 pulse％pred均呈负相关（P值均〈0．001）；MRT值与用力肺活量（FVC）、第1秒用力呼气容积（FEV1）、第1秒用力呼气容积占预计值百分比、FEV，／FVC、最大通气量、最大通气量占预计值百分比、一氧化碳弥散量及一氧化碳弥散量占预计值百分比均呈负相关（P〈0．001）；与气道阻力、气道阻力占预计值百分比及GOLD分级呈正相关（P〈0．001）。结论热身期中的MRT可应用于重度COPD患者的心肺功能评估，并且与GOLD指南中的COPD分级明显相关，为低强度运动水平下评价心肺功能提供了有效的指标。

重度慢性阻塞性肺疾病患者运动过程中摄氧动力学变化特点研究

目的研究摄氧量动力学在重度慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者心肺运动试验（cardiopulmonary exercise test，cPET）检测中的变化特点，探讨cOPD严重程度对摄氧动力学的影响。方法对20例Ⅲ级COPD、17例Ⅳ级c0PD患者及18名正常健康者进行常规肺功能检测（pulmonary function test，PFT）及症状限制性功率递增方案下的CPET。运用逐次呼吸法对呼吸交换参数进行收集。结果COPD患者的MRT值及rRec VO2均明显长于正常健康者（P〈0．001），IV级COPD组MRT值及rRec明显较Ⅲ级COPD组延长（P〈0．001）；与PFT参数中的第1秒用力呼气容积占预计值百分比（FEV1％pred）、FEV。／用力肺活量（FVC）及最大通气量占预计值百分比呈显著负相关（P〈0．001），与残气占预计值百分比（RV％pred），残气与肺总量比值（RV／TLC）及气道阻力占预计值百分比呈显著正相关，与TLC％pred及一氧化碳弥散量占预计值百分比均无明显相关性（P〉0．05）；与运动峰值时的功率、摄氧量（VO2）、VO2％pred、公斤摄氧量（VO2／kg）及分钟通气量均呈显著负相关（P〈0．001）；与无氧阈时的VO2，VO2％pred及VO2／kg相关性较差（P〈0．01）。结论运动时和恢复期的摄氧动力学改变在重度COPD患者中明显减慢，摄氧动力学参数的测定为重度COPD患者的心肺功能评价提供了有效的指标。

慢性阻塞性肺疾病患者去脂体重与最高运动状态反应的相关性

目的探讨去脂体重（FFM）与慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者最高运动状态反应的相关性。方法26例正常对照组和62例稳定期COPD患者进行负荷连续递增的运动心肺功能试验。其中稳定期COPD患者按照第1秒用力呼气容积占预计值百分比（FEV，％pred）分成轻度、中度和重度，在运动中检测受试者最高运动状态时氧耗量（peakVO2）、最高运动状态时运动负简（peakLoad）、最高运动状态时氧脉搏（peakO2pulse）、无氧阈（AT）等各项参数。运动前进行FFM测定和常规肺功能检杏。结果①重度COPD患者FFM明显低于对照组，差异有统计学意义（P〈0．05）；②重度COPD组的peakVO2、peakVO2Koopred、peakLoad、peakLoad％pred、peakO2pulse、peakO2pulse%pred和AT均显著低于对照组，差异有统计学意义（P〈0．05）；③FFM与peakVO2％pred、peakLoad％pred、AT和peakO2pulse％pred呈正相关（r=0．671，0．478，0．423，0．618，P值均〈0．05）。结论FFM与COPD患者肌肉代谢和运动耐力相关。