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综述常规肺功能与心肺运动功能检测在胸外科领域的应用董静思综述毛友生审校(北京协和医学院中国医学科学院肿瘤医院胸外科，北京100021)收稿日期:2011-12-18作者简介:董静思，男，博士研究生，住院医师，从事胸部肿瘤外科工作。【关键词】呼吸功能;运动心肺功能;胸外科手术;手术后并发症【Key words】Respiratory function;Cardiopulmonary exercise tests;Thoracic surgical proce-dures;Postoperative complications【中图分类号】R730 56;R730 6【文献标识码】A【文章编号】1005-8664(2012)02-0183-04近年来，支气管肺癌的发病率正迅速增长，已位居我国城市居民恶性肿瘤发病率之首。食管癌也是我国高发病种之一，故需要开胸手术的高龄患者逐年增多。由于开胸手术对患者心肺功能影响较大，故术后心肺并发症的风险明显高于其他部位的手术患者，尤其在高龄和术前合并有心肺疾病的患者更是如此。为提高开胸手术的安全性和降低术后心肺并发症的危险性，术前详尽的心肺功能评估日益重要。我们就胸外科领域中常规肺功能与心肺运动功能检测的应用进展进行综述。一、常规肺功能检查1.肺通气功能和肺容量测定在术前评估中的应用:常规肺功能检查用于肺切除术后并发症预测已有 40 多年历史，主要项目有:肺活量(VC)、残气量(RV)、肺总量(TLC)、用力肺活量(FVC)、第一秒用力呼气量(FEV1)、VC 占预计值百分率(VC%)、第一秒用力呼气量占用力肺活量的百分率(FEV1%)、最大通气量(MMV)、最大通气量占预计值百分率(MMV%)和最大峰流速(Vmax)。肺通气功能和肺容量测定是开胸手术前必要的检查项目，也是术后心肺并发症发生与否的基本评估。随着肺功能障碍加重，术后呼吸衰竭发生率也随之增加，低肺功能患者术后并发症主要为心肺并发症，死亡的主要原因为呼吸衰竭1。2011 年 Fernandes 等2 总结了 189 例肺切除患者术后并发症情况，发现 FEV1 与 FVC 的比值 60%的患者术后心肺并发症发生率为 51.8%，提示术前肺功能检查是肺切除手术的必要评估手段。近几十年来，FEV1 2 L、FEV1%80%的患者适合行全肺切除术的观点仍被广泛采纳。目前普遍认为，患者术前 MVV%50%、FEV1 2 L、FEVl%50%、RV/TLC 50%和 PaCO245 mmHg 时，不宜行全肺切除。Miller 等3 提出能耐受肺切除术的标准为:(1)一侧全肺切除:FEV1 2 L，MVV%50%;(2)肺叶切除:FEV1 1 L，MVV%40%;(3)肺段切除与楔形切除:FEV1 0.6L，MVV%35%，低于此标准不宜开胸手术。Lizasa 等4 的研究结果显示，FEV1%是预测患者术后生存率及术后并发症的敏感指标。阙呈立等则认为，微创肺癌切除术前肺功能测定仅能预测一部分患者术后肺部并发症的发生，若要准确评估术后并发症风险，还需结合运动心肺功能包括登楼梯试验作为补充。国外学者对单纯 MMV 的意义颇为重视，认为MVV%70%时无手术禁忌，50%69%者应慎重考虑，30%49%者应保守或避免手术，30%者为手术禁忌。2.肺一氧化碳弥散量(DLCO)测定在术前评估中的应用:DLCO 水平的高低能反映患者肺气肿或肺毛细血管床减少的程度，即更直接的反应肺换气功能的损害程度。国内外众多学者认为，在开胸手术术后并发症的预测中，DLCO 较 FEV1 敏感。当 DLCO/预计值 60%时，开胸术后肺部并发症发生率为 45%，当 DLCO/预计值 100%时，术后肺部并发生发生率仅为 11%。Datta 等5 认为，肺癌患者术前 FEV1%和 DLCO%60%时，无需进一步的其他肺功能评估便可进行包括全肺在内的肺切除术。Handy 等6 通过对 139 例肺癌患者术前与术后 6 个月内身体状态和生活质量的对比显示，认为 DLCO 是影响患者预后的重要指标。Brunelli 等7 对 872 例行肺切除患者进行分析发现，DL-CO%与 FEV1 相关性不大，对于 FEV1 正常但 DLCO%术后预测值 40%的患者，术后心肺并发症发生率增高。无论术前肺通气功能是否正常，低弥散功能依然是术后短期并发症和死亡的独立危险因素，且术前动脉血气分析检查不能替代弥散功能检测8。3.术后肺功能预测在肺切除手术前评估中的作用:预测术后肺功能的方法很多，简便的方法是用 Juhl 和 Frost 的计算 公 式 预 测:预 测 术 后 FEV1(predicted postoperativeFEV1，FEV1-ppo)=术前 FEV1 (1 S/19)，式中 S 代表切除的支气管肺单位、S/19 即切除总共 19 个肺段中的 S个。对合并气道阻塞的患者，则应采用放射性核素定量肺扫描计算 FEV1-ppo。采用同样方法可预测术后一氧化碳弥散量(DLCO-ppo)和术后最大耗氧量 VO2max-ppo9。Uramoto 等10 提出适合肺部手术的患者条件为:FVC-ppo 0.8 L 或术前 FEV1 0.6L，符合条件的患者术后 30 d381中国肿瘤临床与康复 2012 年 4 月第 19 卷第 2 期Chin J Clin Oncol Rehabil，April 2012，Vol 19，No2内病死率为 0，但术后并发症未因此降低，还提出即使患者满足以上条件，其残气量(RV)/TLC =30%，PaCO210.64 kPa 时仍有较高的术后并发症发生率。Brunelli 等认为 FEV1-ppo 绝对值是预测术后并发症的良好指标，但不够精确，采用 FEV1-ppo%(预计术后第一秒用力呼气量占预计值百分比)更好。Markos 等的研究显示，FEV1-ppo%40%时，肺切除术后病死率为 0，FEV1-ppo%40%时，肺切除术后病死率为 50%。常规肺功能检查的结果解读过程中会有一些主观因素掺杂，另外，常规肺功能检查结果的准确性与患者配合度有关。因此，应依据患者常规肺功能检查结果、年龄、手术方式、日常活动能力、气道阻塞情况、既往史尤其胸部手术与放化疗史等因素做综合判断。如常规肺功能检查处于边缘状态，应加做运动心肺功能检查或肺同位素血流灌注扫加以评估11。二、运动试验1.登楼试验及定时行走距离试验:登楼试验及定时行走距离试验是最早应用于临床的运动试验。Bolliger 等12 研究显示，6 min 步行距离 1000 步，可耐受胸部手术。对于登楼梯试验，目前认为，一口气可登上 3 楼(约 11 m)者可耐受肺叶切除术，可登上 5 楼(约 18.4 m)者，可耐受全肺切除。患者登楼梯能力与术后死亡率之间明显呈负相关13。在运动中 SaO2%下降 4%或下降至 90%以下，发生心肺并发症的可能性大。早期研究显示，无法登上 2 层楼的患者，全肺切除术后死亡率为 50%，然而可以登上 2 层楼梯的患者术后死亡率为 10%。Brunelli 等14 的研究显示，术前登楼梯 14 m 的肺切除患者，有 6.5%术后出现并发症，在 12 14 m 者术后 29.2%出现并发症，登楼梯 12 m 者术后并发症高达 50%。对 70 岁以上低肺功能的老年人，登楼梯能力可以准确、有效预测行肺叶切除术后心肺并发症的发生15，16。用上述运动试验来预测开胸手术风险，简便易行，患者配合度好、设备购置方便，适合基层医院推广应用。国外研究推荐登楼梯高度低于 22 m 的患者需进一步进行运动心肺试验，登楼梯试验可作为无运动心肺检测条件下的初步检测手段17。2.运动心肺试验(CPET):近年来，心肺运动试验在开胸手术前的评估起到重要作用。试验进行过程中，整个心肺系统及氧输送系统负荷增加，类似于术中及术后改变。其在一定程度上模拟了手术给患者施加的负荷，可以较全面的判断患者手术耐受力。运动心肺功能测试可科学、精确、客观地评价个体的心肺功能，是普通肺功能及影像学无法替代的检查手段。心肺运动试验常用测定指标有:终止负荷运动时的功率(W%)、最大摄氧量(VO2max)、公斤摄氧量(VO2/kg)、无氧阈(AT)、代谢当量(MET)、氧脉搏(O2pulse)、潮气量(VTe)、呼吸频率(BF)、通气量(VE)。自 70 年代末，各国学者已开始用心肺运动试验的指标确定手术适应证。多数学者认为，与开胸手术有关的主要指标为 VO2max和 VO2max%。VO2max 20 mlkg1min1者(正常)，开胸术后并发症危险性较小，可耐受任何类型的胸部手术且风险小;VO2max 为 10 20 mlkg1min1者(轻中度异常)，可耐受肺叶切除和一般食管手术，但有一定手术风险;VO2max 15 mlkg1min1者(中重度异常)，肺切除及食管手术危险度增加;VO2max 10 mlkg1min1者肺切除手术的危险性非常高，不宜开胸手术。VO2max 值与其他运动试验亦有一定相关性:登楼梯试验中，一口气可登上5 层楼者，相当于 VO2max 20 mlkg1min1;无法登上1 层楼者，相当于 VO2max 10 mlkg1min1。2007 2009 年间，Bobbio 等18 结果显示:VO2max 15 mlkg1min1的患者中，发生肺部并发症的概率为 43%。Brunelli等19 研究了 204 例连续接受肺叶切除或全肺切除术的患者中，VO2max 12 mlkg1min1组的心肺并发症、肺部并发症、心脏并发症、死亡率分别比 VO2max 20 mlkg1min1组高5 倍、8 倍、5 倍和13 倍。Bolliger 等建议用最大摄氧量占预计值百分率(VO2max%)代替 VO2max，其研究显示，VO2max%75%时，肺切除手术并发症发生率为 10%;而 VO2max%60%时，肺叶切除危险性很大;当 VO2max%40%时，不宜进行任何开胸手术。2001 年英国胸科协会几乎将 VO2max 15 mlkg1min1作为评估手术适应证的金标准。Win20 的研究显示，对于手术严重并发症的预测，VO2max%比最大摄氧量实际值更有价值，而且建议外科手术治疗肺癌的 VO2max%临界值为 50%60%。李琦等21 对 260 例原发性肺癌患者进行术前心肺运动试验发现，在预测肺癌患者肺叶切除术后呼吸衰竭上，VO2max%60%、BF 30 次/分、VE 35 L/min 三者在敏感性和特异性上均优于 VO2max 15 ml/(minkg)。2010 年，毛友生等22 在研究了 198 例开胸手术患者术前运动心肺功能检测结果与术后并发症的关系后认为，VO2max/pred70%组与70%组术后心肺并发症差别有统计学意义，而且公斤摄氧量(VO2maxkg1min1)结果更有助于患者风险分层和手术风险预测。三、胸部肿瘤患者术前心肺功能评估流程单一评估手段难以全面反映开胸手术患者肺功能状况。结合美国胸科医师协会 2007 年提出的肺癌患者肺功能评估指南23-28 以及中国医学科学院肿瘤医院胸外科多年来对于术前肺功能综合评估经验，简要总结胸部肿瘤患者术前心肺功能评估流程如下。1.根据患者具体情况，由肺功能评估专家及外科术者等综合评估患者对接受开胸手术的耐受性。2.除用力呼吸困难及间质性肺疾病外(此类患者肺通气功能可以正常，但弥散功能异常)，FEV1 2 L 或 FEV1 80%预计值的肺癌患者无需进一步的评估即认为可耐受包括全肺切除在内的任何肺切除术。3.FEV1 1.5 L 的肺癌患者，无需进一步评估即认为可耐受肺叶切除手术治疗。如有证据表明存在肺间质性疾病481中国肿瘤临床与康复 2012 年 4 月第 19 卷第 2 期Chin J Clin Oncol Rehabil，April 2012，Vol 19，No2或用力呼吸困难，则建议进一步测定 DLCO。4.如患者经过常规肺功能初步检测，FEV1 或 DLCO 80%预计值时，无法明确能否耐受开胸手术治疗，则应做患者术后肺功能预测。5.如果预测术后 FEV1 和 DLCO 都 40%预计值时，开胸手术后并发症风险相对较低。当 FEV1 和 DLCO 均 40%预计值时，甚至其中一项 40%预计值时，预示术后并发症的风险很高，需要进一步进行运动试验检测。6.患者 VO2max 10 mlkg1min1或 VO2max 15 mlkg1min1并且预测术后 FEV1 和 DLCO 均 40%预计值时，患者有很高的围手术期死亡率和心肺并发症的风险，此时不宜进行手术治疗，应考虑选择其他治疗方法。7.步行穿梭试验 25 个往返(250 m)、爬楼梯试验 1个楼层的患者，有很高的围手术期死亡率和心肺并发症的风险，不宜手术;一口气(2 min 内)能登上 3 层楼者，尚可耐受肺叶切除术、一口气(2 min 内)能上 5 层楼者，可耐受全肺切除术;运动中 SaO2%下降 4%或下降至 90%以下，发生心肺并发症的可能性大，亦需要慎重考虑开胸手术甚至肺切除术。8.肺功能极差的患者，如果肺气肿是不同类型的，且包括要被切除的大部分肿块时，可考虑联合应用肺减容术(Lung Volume Reduction Surgery，LVRS)和肺切除术。详细的术前肺功能评估，对术后高并发症风险患者的识别十分有益。以此为根据，对于具体肺部肿瘤患者选择最适合的治疗手段提供极大帮助。目前，虽然无单一的肺功能指标可以精准判断患者的手术耐受性和并发症的发生，但随着对围手术期肺功能研究的不断深入、肺功能检测各项指标的综合运用、适合开胸手术之患者的仔细选择，我们将可以更准确的评估开胸手术风险，使肺功能处于边缘状态的患者可以接受手术治疗、减少并发症的发生。参考文献 1毛友生，张德超，张汝刚，等 低肺功能肺癌患者术后呼吸衰竭原因分析J 中华胸心血管外科杂志，2003，19:151-153 2Thoracic surgery:risk factors for postoperative complications oflung resection J Rev Assoc Med Bras，2011，57:292-298 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位，由投稿者决定。二、志谢在文后志谢是表示感谢并记录在案的意思。对给予实质性帮助而又不能列为作者的单位或个人应在文后给予志谢。但必须征得被志谢人的书面同意。志谢应避免以下倾向:(1)对确实给予了帮助的单位或个人，甚至用了他人的方法、思路、资料，为了抢先发表，而不公开志谢和说明。(2)出于某种考虑，将应被志谢人放在作者的位置上，混淆了作者和被志谢者的权利和义务。(3)以名人、知名专家包装自己的论文，抬高论文的身份，将未曾参与工作的，也未阅读过该论文的知名专家写在志谢中。被志谢者包括:(1)对研究提供资助的单位和个人、合作单位。(2)协助完成研究工作和提供便利条件的组织和个人。(3)协助诊断和提出重要建议的人。(4)给予转载和引用权的资料、图片、文献、研究思想和设想的所有者。(5)作出贡献又不能成为作者的人，如提供技术帮助和给予财力、物力支持的人，阐明其支援的性质。(6)其他需志谢者。本刊编辑部681中国肿瘤临床与康复 2012 年 4 月第 19 卷第 2 期Chin J Clin Oncol Rehabil，April 2012，Vol 19，No2