儿童负荷试验

第三节　儿童负荷试验

儿童运动试验，与成人运动试验存在本质上的不同。在儿童中，运动中发生的心肺功能生理性改变与成人不同，接受运动试验儿童疾病的本质和病理生理反应与成人不同，接受运动试验的目的与成人也不同。在儿童中极少发生缺血性心脏病，绝大多数儿童接受运动试验，最主要的目的是评定非缺血性心脏病的心肺的功能，如先天性心脏病术前及术后心肺功能的评定，其次是评定心肌病和与运动有关的心律失常和晕厥。因此，儿童运动试验所采用的方法和标准，与成人运动试验存在很大的差异。

一、历史回顾和现状

国外于20世纪70年代开始儿童运动试验，早在1982年，美国AHA已有儿童运动试验的标准，然后在1990、1994、2000、2006年，美国ACC/AHA对儿童运动试验的标准和方法作了进一步的说明和修正。在过去的10年中，国外尤其是美国，儿童运动试验得到了很大的发展，而我国迄今为止，儿童运动试验处在起步阶段，研究报道不多。在美国，儿童运动试验的临床运用已经不在局限于先天性和获得性心脏疾病中，在呼吸道、胃肠道、内分泌以及其他脏器的功能评定中，也常涉及运动试验。由于儿童运动试验涉及许多方面，试验采用的方法和标准存在很大的差异。2006年来自美国现状调查报道显示，由于没有建立标准的儿童运动试验，除了实验室条件和工作人员配备存在很大的差异外，运动试验所特有的其他方面也存在很大的差异。入选运动试验的最低年龄:9%≤4岁，25%是5岁，31%是6岁，16%是7岁，20%≥8岁;63%的实验室同时采用平板和踏车运动方式，但是采用平板运动方式的比例多于踏车运动方式;常采用的运动方案是Bruce方案和改良的Bruce方案。鉴于以上差异，作者的建议发展统一的标准和统一的定量测定。

二、2006年AHA儿童运动试验说明的选读

从2006年美国现状调查报道来看，目前美国儿童运动试验处于寻求统一规范的阶段，而中国则处于起步阶段，为了中国儿童运动试验在起步阶段就处于统一规范的状态下，有必要解读一下2006年AHA儿童运动试验说明。这一AHA说明是对以往AHA说明的补充和更新，包括以下几方面:

(一)环境　实验室必须为运动提供理想的环境，需要有适合的空间和可调控的气候。实验室的大小应能容纳平板/踏车、心电图记录仪、代谢测定台车、患儿检查桌和急救设备。

1．仪器设备　儿童运动试验实验室应该配备适合年龄大小的不同的踏车、急救设备和测定设备。平板应有高度合适的扶手，踏车应有可调节高度的座位，使得儿童能踏及踏板并保持膝关节弯曲在10°～15°。试验中常规备有急救心肺复苏抢救车，氧气吸入和吸引装置。

2．试验前的准备　试验前应向患儿及家长说明运动试验有关情况，包括试验前的饮食和衣着。饮食方面患儿无需禁食，但试验当日不能进食含有咖啡因的食品，包括含有咖啡因的饮料，在试验前2～3h不能过度饱餐。衣着方面穿或带适合运动的衣服。

在开始试验前应向患儿和家长口头或书面说明试验的过程，使得他们能对运动试验有充分的理解。运动通常持续10～15min，但应告知患儿任何时间可以提出终止试验。签署针对儿童运动试验的知情同意书，若患儿年龄＞7～8岁，应得到患儿口头上的同意。

适当处理患儿的皮肤，连续记录12导联心电图，电极安放采用Mason－Likar改良方法。若需进行运动超声心动图，电极位置应轻移，以便获得超声窗。导线和导线盒应固定在患儿的腰上。安放适合大小的血压计袖带，必要时安放光电血氧传感器。若需进行代谢和肺功能的试验，在运动前应患儿熟悉呼吸装置，密闭的口吹管或面罩。在运动试验前，工作人员应了解患儿的病史，试验中可能出现的异常，试验所要确定的临床问题等。运动开始时，应采用低运动量，以适合患儿，并采集基础数据。

3．实验室工作人员　经运动试验和运动生理学训练后的内科医生，负责实验室和试验。实验室主任应负责以下几方面:①所有实验室人员经过运动试验和急救处理的训练;②所有的仪器设备工作正常和适当维护;③根据患儿的诊断和试验希望得到的信息，采用适当的试验方案;④将试验结果可靠地和及时地向有关医生和家长转达。

实施试验的操作者应进行适当的筛选，应熟悉运动试验中儿科的病理生理反应，并具有儿科急救的经验。进行运动试验至少需要2名训练有素的工作人员，其中至少1名应经高级儿科急救术的训练。试验全程中，标准的儿科心肺复苏设备应随时可得。对于诊断性运动试验，内科医生必须在场。

(二)知情同意书　按照1994年AHA对于儿童运动试验的指南，建议应有书面的知情同意书。至关重要的是告知患儿和家长，进行运动试验的目的是什么。必须告知的内容包括将怎样进行试验，为何需要进行试验，试验中可能有哪些不适感和危险性。对于高危的患儿，应详细解释试验中的危险性，为避免危险性所采取的措施，以及对于可预测和不可预测并发症处理。实验室工作人员应关注患儿家长的知情权利，以及患儿终止试验的权利。

(三)仪器设备　儿童运动试验实验室应能进行一系列范围广泛的试验。通常至少需要平板和踏车。监测运动生理反应常用的指标是心率、血压、氧饱和度和呼出的气体，实验室应有测定这些指标的仪器。若需更为专业的试验，如药物负荷试验和超声心动图，还需特定的设备。

1．平板和踏车

(1)平板　平板运动试验的优点是大部分人群习惯走步和跑步，即使是3岁的儿童，但大部分儿童＞3岁，才能快步行走或跑步。然而任何人在活动的平板上走步和跑步并不是自然的状态，因此没有经历在活动平板上行走的患儿，在试验前应练习和适应在活动平板上行走和跑步。建议根据各患儿身体大小、能力和协调性来决定。平板机的缺点是危险性高于踏车功力机，难以精确定量作功量，难以预测跑步中的氧耗量。氧耗量受身体大小、体重、步态和步幅长度的影响，因此在平板上运动，只能估计机械功力;另一缺点是平板机的费用高，体积大和噪音大，一些测定和特定技术，如血压测定和超声心动图，由于噪音和运动干扰，将难以连续测定。

(2)踏车　费用低，噪音小，需要的空间小。较易完成气体交换和血压监测，以及心电图和超声心动图记录。然而一些患儿，6岁或＜6岁的患儿，难以保持稳定的踏板节奏。

2．电生理设备主要是心电图记录仪，与成人运动试验所用的心电图记录仪要求相同。

3．血压测定　血压测定是运动试验的重要指标。对于一些主动脉缩窄或主动脉瓣狭窄，血压是一项基础指标。由静息到运动，循环系统的改变是复杂的。血压与心输出量和周围血管阻力有关，在运动中，心输出量和周围血管阻力急剧改变，通常是心输出量增加，结果是收缩压增加。运动中血管舒张，使得舒张压保持不变。运动中收缩压增加不良，提示心脏功能不全，收缩压下降可能与心力衰竭或左心阻塞性病变有关，如主动脉狭窄。建议在以下时间测定血压:①运动前静息血压;②在运动中多次测定，通常是每3min测定1次，以评定血压的增加或及时发现低血压;③恢复期测定，每3min测定1次，以确保血压恢复接近基础值。若有低血压的症状，应更多测定。以往通常用水银血压计和听诊测定血压，现在常用自动血压测量仪，测定方法类似动态血压仪的震荡法。这类血压自动测定仪很易移位和震动，因此在一些状态下，不能提供精确的测值。无论用哪类方法测定血压，都应选择适合患儿大小的袖带。儿童运动试验实验室应备有不同大小的袖带。

4．脉搏光电血氧计　运动中血氧饱和度用脉搏光电血氧计测定。最常用的部位有指尖和耳垂。若存在明显的低氧血症，脉搏光电血氧计的测定值不可靠。

5．代谢测定台车　在过去的十年中，代谢测定台车已经成为儿童运动试验实验室的标准配置。一些常用的模式，已兼容于实验室其他设备中，如踏车上，在心电图记录仪中和血压测定仪中。计算机的程序可以控制代谢测定，所测定的数据可以在运动试验的报告中生成完整的摘要报告。

通过测定容量或气体流量，或呼出气体中氧浓度分数和二氧化碳浓度分数，来判断运动中通气和肺部气体交换。通过测定这三项指标，可以推算运动试验中其他有价值的指标和参数，包括每分钟通气量、呼吸频率、潮气量、氧摄入量和二氧化碳排出量。从这些指标中又可以得出另外有价值的指标，包括氧通气量的比值和二氧化碳通气量的比值、潮气量末二氧化碳分压和呼吸交换率。对于评定肺功能或耐力、最大氧摄入量和无氧通气阈值是二项有价值的指标，可以从上述指标中评估。

大部分运动试验实验室使用自动气体分析系统或代谢测定台车，来判断通气和肺部气体交换。这些仪器设备已经成为诊断的必备工具，尤其是在心肺疾病的诊断。

6．超声心动图　为了精确分析室壁运动异常，理想的是采用高分辨率的超声设备。

7．核素心肌血流成像　对于儿童冠状动脉灌注异常的认识，正在逐渐增加。先天性冠状动脉异常和先天性心脏病矫正手术后获得性冠状动脉病变中，均可以发生冠状动脉灌注异常。在过去的十年中，静息和运动核素心肌血流成像的应用显著增加，常采用极量运动方案进行核素心肌血流成像。

8．肺活量测定设备　肺活量测定常用于肺功能试验中，与负荷试验相结合，已经趋于常用。

9．安全设备　通常儿童运动试验是安全的，但是运动试验实验室应备有所有必要的设备和药物，以便处理任何紧急情况。应备有除颤仪，处于开启状态，并定期测定。另应备有氧气和吸引装置。急诊药物应随手可得，并定期检查。

(四)适应证与禁忌证

1．适应证与相对危险性　儿童运动试验的适应证是广泛的，通常运动试验的目的是评定运动量和运动量受限的机制。表63－4为常见的儿童运动试验适应证。

近年来，心肺运动试验逐渐趋于常见，其中包括以往认为是高危险的患儿。以往认为，急性心肌炎和心包炎，或严重的流出道的梗阻，不应进行运动试验。随着儿童运动试验经验的积累，目前对于儿童运动试验很少有绝对和相对反指征。但是一些预防措施必须注意，以尽可能确保安全和将所有的危险性降到最低。有必要区分低危和高危的患儿，在低危患儿的试验中，内科医生必须准备就绪，以免发生意外并发症;在高危患儿的试验中，内科医生必须亲自在场。相对危险性见表63－5。

2．终止运动试验的指征　心肺运动试验目的是引发症状和评定心肺的储备功能。在大多数情况下，希望达到最大运动量，不要过快终止运动试验。终止运动试验的三大指征是:①当诊断已经确定，继续试验不能获得更多的信息;②监测设备产生故障;③出现的症状提示继续试验可能危及患儿生命。

严密观察心肺各项指标，出现以下情况，是终止运动试验的指征:①随运动量的增加，心率降低，并出现极度疲乏，头昏，或其他提示心输出量不足的症状;②随运动量的增加，心率不增加，并出现极度疲乏，头昏，或其他提示心输出量不足的症状;③随运动量的增加，收缩压进一步下降;④严重高血压，收缩压＞250mmHg或舒张压＞125mmHg，或血压高于实验室设备所能测量的范围;⑤无法耐受的呼吸困难;⑥无法耐受的心动过速;⑦氧饱和度下降＜90%，或较静息下降10%，患儿有症状;⑧水平型或下斜型ST段压低3mm;⑨随运动量的增加，室性异位激动增加，包括＞3次的心动过速;⑩患儿要求终止试验。

对于所有的病例，必须根据所有可能得到的资料来决定是否终止运动试验，而不是根据硬性的指南。

表63－5　相对危险性

表63－4　儿童运动试验常见原因

(续表)

(五)运动方案　原则上，运动方案的选择依据试验目的和患儿的特点。为了达到最大氧摄入量和运动指标有良好的重复性，必须设计特定的运动方案，在(10±2)min运动中使患儿达到极限耐量。最常用的运动方案属于三大范畴之一:①多级逐渐递增的方案;②逐渐递增或连续递增;③作功持续不变。所有运动方案的特点是基础运动量在先，然后增加运动量，最后是恢复期。运动方案和使用见表63－6。

表63－6　运动方案

1．多级逐渐递增　临床上最常用的方案，平板运动试验最常用的是Bruce和Balke方案，踏车运动试验最常用的是James和McMaster。

(1)平板运动试验方案　①Bruce方案:最初是用于成人冠状动脉病变的诊断，但被绝大多数儿童心脏病专家所接受。这一方案的优点是可以适合所有年龄，可以测定亚极量功力和估计最大氧摄入量;这一方案的缺点是对于年幼的儿童，级与级之间运动量增加太大，结果是在进入下一级的第一分钟时被迫终止运动。对于训练有素的儿童，前四级的速度太慢。对于儿童，每级3min的时间太长。②Balke方案:按照方案，平板在增加坡度时，速度保持不变(3．5英里/小时)。在不同的儿童人群中，要在合理的时间内(8～10小时)获得适当的运动反应，Balke方案应用少于Bruce方案。通常，为了适合不同年龄、不同适应性的患儿，可以通过调整速度来改良Balke方案，目的是将运动时间控制在8～10min。

(2)踏车运动试验　①James方案:按照性别和体表面积预先决定功率，将运动方案分成3个特定的每3min增量的阶段。对于幼小或中度或重度不能耐受运动的患儿，这一方案应用受限。②McMaster方案:按照性别和身高预先决定功率，将运动方案分成3个特定的每2min增量的阶段。③强运动方案:按照体重预先决定功率，将运动方案分成4个特定的每3min增量的阶段。方案的目的是在心率170次/min，判断生理运动量。

2．逐渐递增踏车运动　这类运动方案包括连续递增方案和每分钟递增方案。这类方案适合在短时间内(10～12min内)获得诊断数据。

3．作功持续不变　常采用亚极量运动量。

4．可供选择的方案　①六分钟行走方案:适用于中度和严重运动受限的患儿。尽可能让患儿在6min内行走30m。②运动诱发支气管痉挛方案:在平板机上进行5～8min，达极量运动80%的运动量。实验室的气温冷至20～25℃，尽可能干燥，相对湿度＜50%。

三、中国儿童运动试验的现状

中国儿童运动试验起步在上世纪80年代，但自1982年首次报道健康儿童运动试验结果后，在以后的近20年中几乎没有其他报道。直到2001年和2003年才有关于健康儿童运动试验结果报道，该2项研究分别采用改良的Bruce方案和Bruce方案。结果发现，运动时极量心率、血压与运动耐受时间在不同年龄组有不同的变化，运动耐受耐量受年龄、性别、体重、锻炼程度影响;运动耐量随年龄的增长逐步增加，男孩从12．2代谢当量(5～6岁)到15．2代谢当量(13～14岁)，女孩从11．7代谢当量(5～6岁)到12．6代谢当量(13～14岁)，除5～6岁年龄组外，其余各组运动耐量男孩均比女孩高。运动耐量与身高/体重比无明显相关性。极量心率为187～235次/min，无明显性别和年龄差异。收缩压随运动强度的增加而增加，运动停止后6min血压恢复静息水平。舒张压可升高、下降或不变。运动试验诱发心律失常的发生率为1．7%。以上三项研究均限于健康儿童中，2004年方有非健康儿童运动试验的报道。该研究的目的是评价运动试验在儿童心律失常诊断中的应用价值及安全性，结论提示运动试验是一项安全、有效的小儿心律失常诊断方法。中国儿童运动试验在临床上的应用，还需进一步探索和发展。

(刘　霞　陈清启)