Ergospirometri

2962 downloads

Revision: 17.04.2013 | Gyldig til: 17.04.2015 | Version: 1

Ergospirometri

Udarbejdet af:Johannes Schmid, Kristine Degn, Thomas Kromann Lund


1.1 BAGGRUND

Mens lungefysiologiske undersøgelser i hvile er et vigtigt redskab til diagnosticering af obstruktive og restriktive lungesygdom­me, afspejler resultaterne ikke nødvendigvis patientens evne til fysisk arbejde. Ergospi- rometri eller Cardiopulmonary exercise te­sting (CPET) giver en undersøgelse af alle organsystemer (pulmonal, kardiovaskulær, muskulær, neuropsykologisk, hæmatolo- gisk), der er involveret i patientens respons på fysisk belastning. CPET korrelerer der­med bedre med patientens samlede sund­hedstilstand og er ”gold standard” for at undersøge aerob arbejdskapacitet og burde derfor bruges mere udbredt til f.eks. præ­operativ vurdering, måling af effekt af for­skellige interventioner, som f. eks. træning eller medicinsk behandling. På grund af stort ressourceforbrug bruges dog i klinisk dagligdag fortsat mere enkelte tests som 6- MWT og shuttle walk test.

Undersøgelsen bruges desuden regelmæs­sigt hos eliteidrætsudøvere til vurdering af deres form og vejledning om mest hen­sigtsmæssig træning.

1.2 INDIKATIONER

1.2.1 Uforklaret dyspnnø

Måling af maksimal iltoptagelse (peak V"02)giver et objektivt mål af om og hvor meget arbejdskapaciteten er nedsat. Un­dersøgelsen afslører funktions- limiterende faktorer (dyspnø, iskæmi, brystsmerter, mu­skulære smerter, træthed, dekonditionering, psykiske årsager). Undersøgelsen kan især bruges, hvis der er stor forskel mellem sub­jektive symptomer og målinger i hvile.

Der er en god relation mellem arbejdskapacitet og livskvalitet.

1.2.2 Lungesygdomme

Anstrengelsesudløst astma:

CPET kan bruges diagnostisk og til at planlægge fysisk træning.

KOL:

Måling af arbejdskapaciteten kan af

sløre komorbiditet,f.eks. iskæmisk hjertesygdom. Hypoksi og dynamisk hyperinflation bliver målt og kan bru­ges til at monitorere effekten af tera­peutiske interventioner (medicin, re­habilitering, NIV).

Interstitiel lungesygdom:

CPET afslører meget tidlige ændrin­ger i gastransporten i lungerne og kan derfor bruges til at stille en tidlig diag­nose. Kan desuden bruges til monito­rering af terapeutiske interventioner.

Pulmonal hypertension:

Reduktion i F02max korrelerer med sværhedsgrad, pulmonal vaskulær re- sistance og cardiac output.

Cystisk fibrose:

Reduktion i V02max er korreleret med dårlig prognos

1.2.3 Hjertesygdom

Nedsat V'02max forudsiger en dårlig prog­nose af patienter med kardiomyopati og svært hjertesvigt. V02max kan bruges til monitorering af behandlingen af disse pati­enter og til at finde kandidater til hjerte­transplantation. CPET anvendes i udrednin­gen for iskæmisk hjertesygdom. Endelig bruges CPET i forbindelse med hjertereha­bilitering til fastsættelse af belastningsgrad og træningsmål.

1.2.4 Præoperativ vurdering

CPET kan indgå i vurderingen af operabilitet ved planlagt lungekirurgi (lungecancerpati-enter), hvis den beregnede postoperative FEV1 eller DLCO er <40% af forventet. VO2max kan her bruges til at fastlægge operabilitet og størrelsen af det tålte indgreb (lobektomi, pneumektomi).

1.2.5 Prætransplantations vurdering

  1. CPET bruges som rutineundersøgelse før hjertetransplantation. Ved kandidater til lun­getransplantation er der endnu ikke kon­sensus om værdien af CPET. Undersøgel­sen kan bruges til monitorering af sygdoms­progression før, og som outcome mål efter transplantation.

1.3 METODER

1.3.1 Løbebånd

Fordele:       ligner daglige aktiviteter, peak

V'02 ligger typisk 5-10% højere end den målt ved cykelergometri

Ulemper:      maksimalt arbejde er afhængigt

af kropsvægt og kan ikke beregnes helt præcist.

1.3.2 Cykelergometer

Fordele: nemmere at beregne præcis ar­bejdsbelastning, nemmere at udfø­re andre målinger og undersøgel­ser under testen (a-gas, stetoskopi, EKG, mm.)

Ulemper:      svært at gennemføre for patien­

ter, der ikke er vant til at cykle, un­dervurderer i nogle tilfælde peak

V'02

1.3.3 Valg af testmodalitet

Som udgangspunkt vælges den metode, der er nemmest at gennemføre for patien­ten. Ved mistanke om, at der kun er pro­blemer ved maksimal belastning samt ved måling af maksimal arbejdskapacitet hos veltrænede sportsfolk, er løbebåndstest at foretrække. Ellers er cykelergometri første valg. Ved adipøse testpersoner vælges cy­kelergometri.

Der findes to hovedtyper af test-protokoller, som begge kan anvendes med løbebånd og cykelergometer:

1.3.4 Maximal incremental test

  1. Standardprotokol til måling af peak f '02 og anærob tærskel med:

-3 min hvilefase

-3 min cykling/gang uden belastning -10-15min med stigende belastning (trinvis eller kontinuerlig stigning)

-10 min hvilefase

Den forventede stigning S i watt/minut kan estimeres:

S=(VO2max-VO2baseline)/92,5

Forventede værdier for V"02 max 1'02 baseiine kan findes i tabeller.

1.3.5                    Constant workload test

-3 min hvilefase

-3 min cykling/gang uden belastning

-10-15min med konstant belastning (ca. 2/3 af maximal arbejdskapacitet)

-10 min hvilefase

Denne test er velegnet til monitorering af terapeutiske interventioner og til måling af dynamisk hyperinflation.

1.4. FØR TESTEN

1.4.1 Forundersøgelser:

-spirometri
-EKG
-rtg af thorax
-hæmoglobin
-pulsoximetri
-evt. A-gas
-evt. diffusionsmåling


1.4.2.Testpersonen

-ingen rygning i 8 timer før testen
-patienter bruger deres medicin
-passende påklædning

1.4.3 Kontraindikationer

Absolutte:

-AMI (3mdr)
-ustabil angina pectoris
-ukontrolleret arteriel hypertension
-nylig synkope
-ukontrollerede rytmeforstyrrelser
-symptomatisk aortastenose
-endo-, myo- eller perikarditis
-ukontrolleret hjertesvigt
-nylig lungeemboli
-ukontrolleret astma
-lungeødem
-hvilesaturation under 85% (udfør test med ilt)
-aktuel infektion
-akut nyresvigt
-ukontrollerede psykiatriske problemer

Relativ:

-relevant iskæmisk hjertesygdom
-hjerteklapsygdom
-svær pulmonal hypertension
-hypertrofisk kardiomyopati
-2.-3.grads AV-blok
-taky- eller bradyarrytmi
-graviditet
-elektrolyt derangering
-orthopædiske problemer


1.4.4 Testen afbrydes ved

-brystsmerter suspekt for angina pectoris
-iskæmi i EKG
-2.-3.grads AV-blok, SA-blok
-multifokale extrasystoler
-systolisk blodtryksfald > 20 mmHg under belastning
-hypertension > 250/120 mmHg
-desaturation < 80%
-pludselig bleghed
-konfusion
-svimmelhed/bevidsthedspåvirkning

1.5 MÅLINGER

1.5.1 Iltoptagelse -O2

 V"02 er lineær korreleret til muskelarbejdet,

der udføres. Den er afhængig af:

-O2-bindingskapacitet i blod (hæmo­globin, SaO2)

-ændringer i dissociationskurven (pH, CO2, temperatur)

-cardiac output -fordeling af perifer perfusion -iltoptagelse i perifere organer (kapil- lærtæthed, mitochondrier, diffusion)

1.5.2. O2-work rate slope

Stigningen i iltoptagelse per Watt arbejdsbe­lastning er normalt konstant mellem 8.5-11 ml/min/Watt og uafhængig af alder, køn og højde. Den er et mål for effektiviteten af at konvertere kemisk til mekanisk energi i musklen. Den er nedsat ved nedsat O2- transport.

1.5.3 O2max og O2peak

V02peak Iltoptagelsen når et plateau, lr02max, når der nås en funktionsbegrænsende grænse i enten kardial funktion eller ilttransport. V'02max er det bedste mål for aerob kapaci­tet og gold standard for måling af kardio- pulmonal fitness. I kliniske sammenhæng optræder der tit funktionsbegrænsende symptomer, inden lr02 når sit plateau, og den maksimalt opnåede iltoptagelse er V'02peak. Klinisk bruger man begge værdier synonymt. Tr02max afhænger udover af pulmonal og kardial funktion også af mu­skelmasse, køn, alder, højde, vægt og træ­ningstilstand, samt evnen til virkelig at yde maksimalt arbejde under testen. V"02max/kg ("Kondital”) kan bruges til at normalisere værdien af lr02max men giver for lave vær­dier ved adipøse patienter.

1.5.4 CO2

Ved svag til middel belastning ligger lrC02 typisk lidt under 1"02. I denne fase produce­res CO2 ved aerob metabolisering af glyko- gen/glucose. Ved højere belastning bliver metabolismen tiltagende anaerob med lac- tat som substrat og tiltagende metabolisk acidose. Som konsekvens af bufferfunktio­nen afgives nu mere C02 end der optages 02. Skæringspunktet hvor V'C02 >V"02 er den anaerobe tærskel.

V'C02 er tæt korreleret til ventilationen og stiger også ved hyperventilation

1.5.5 CO2//O2 ratio (RER)

Respiratory exchange ratio (RER) er under steady state-betingelser et mål for den respiratoriske kvotient (RQ) og dermed ud­tryk for, hvad der bruges som energikilde ved arbejde. En værdi omkring 1 indikerer, at energibehovet dækkes med kulhydrater, mens den bliver mindre en 1, hvis der ind­går fedt (RQ=0,7) eller protein (RQ=0,8) i energiomsætningen. Ved hyperventilation, og når arbejdet udføres over den anaerobe tærskel, øges RER til over 1.

1.5.6 Anaerob tærskel

Angiver den belastning, hvor der opstår en metabolisk acidose pga. tiltagende lactat- koncentration. Den angives i V"02/V02max predicted, og ligger normalt omkring 50­60%. Lactat stiger pga. tiltagende glycolyse frem for oxidation og fører til en metabolisk acidose. Denne påvirker muskelfunktionen, iltbindingskapaciteten i blodet og fører til øget ventilation. En lav anaerob tærskel prædikerer en lav maksimal arbejdskapaci- tet. Værdier under 40 % ses ved problemer med den perifere iltmætning ved lunge- og hjertesygdomme samt ved mitokondrial myopati.

Idet fysisk arbejde under den anaerobe tær­skel kan udføres i lang tid, er værdien vigtig ved planlægning af træningsprogrammer, og den kan efterfølgende bruges til at måle effekten af træningen.

1.5.7 Pulsfrekvens (heart rate)

Hjertefrekvensen (HR) er normalt tæt korre- leret til belastningen, og den alderssvarende normale maksimumværdi (220-alder) bru­ges tit til en vurdering af, om testpersonen har opnået en relevant arbejdsbelastning. HR/T02 ratioen korrelerer negativt til slag­volumen. Ved lungesygdomme er ratioen oftest øget, tydende på et mindre slagvolu­men sekundært til lungesygdommen. Ratio­en vil også være forhøjet ved hypoksi, anæmi og dårlig form. Ved hjertepatienter kan HR være påvirket af medikamentel be­handling (P-blokkere, calciumantagonister).

1.5.8 Iltpuls/Ratioen

Ratioen V'02/HR kaldes iltpuls. Den angiver det perifere iltforbrug per hjerteslag.

Da V02/HR = slagvolumen x (arteriel-venøs iltindhold), er den ved Vr02max et indirekte mål for slagvolumen ved maksimal arbejde, hvor den maksimale iltekstration fra blodet er nået.

1.5.9 Blodtryk

Normalt stiger blodtrykket med stigende belastning. Hvis stigning i blodtryk udebli­ver, blodtrykket falder eller stiger ekscessivt, bør testen afbrydes, og patienten udredes nærmere for en kardial årsag til nedsat ar- bejdskapacitet (iskæmi, hjerteinsufficiens, aortastenose).

1.5.10 Ventilation

VE (eksspiratorisk volumen per minut) stiger med stigende belastning. Ved lavere be­lastning er denne stigning mest betinget af øget tidalvolumen (V'T). Ved stigende be­lastning øges T"E mere og mere gennem øget vejrtrækningsfrekvens fR. Tidalvolumen stiger både gennem en stigning i endinspi- ratorisk lungevolumen (EILV) og et tiltagen­de fald i endeksspiratorisk lungevolumen (EELV), hvor sidstnævnte har den største effekt på tidalvolumen.

Ved stigende fR falder både TI (inspirations­tid) og Te (eksspirationstid), men mest TE.

1.5.11 Ventilatorisk reserve (Ventilatory reserve)

Den ventilatoriske reserve er ratioen mellem ventilatory demand ved maksimalt arbejde og den maksimale ventilationskapacitet hos testpersonen. Hos raske personer er venti­lationen (ventilatory demand) ved maksimalt arbejde ca. 70% af den maksimale ventilati­onskapacitet. Ved KOL, ILS og pulmonal hypertension er den ventilatoriske kapacitet reduceret, mens ventilatory demand er øget, hvilket fører til reduceret respiratorisk reserve.

Ventilatory demand ved en given arbejdsbe­lastning kan beregnes:

VE = (863 x VC02) / [Psico2/X (1-

V Deadspace/Vtidal)]

Den afhænger således mest af ventilati­onsmønster og graden af metabolisk acido- se. Praktisk svarer denne værdi til peak VE ved maksimalt arbejde.

Den maksimale ventilationskapacitet kan enten måles ved maksimal voluntær ventila­tion i 12-15 sekunder, eller ved at gange FEV1 med ca. 35. Disse metoder overesti­merer dog ventilationskapaciteten ved neu- romuskulære sygdomme og øget inspirato- risk modstand, f.eks. vocal chord dysfunc- tion.

1.5.12 Symptomer

Forskellige symptomer kan bedst angives ved hjælp af en VAS-score, f. eks dyspnø på Borg-skalaen. I og med at det typisk er symptomer som dyspnø, træthed, ubehag i benene osv., der begrænser arbejdskapaci- teten, kan disse informationer være vigtige i forhold til at stille den rigtige diagnose.

1.5.13 Andre målinger

CPET leverer mange flere parametre, og der findes mange flere fysiologiske mål, blandt andet vedrørende ændringer i flow- volumen kurver og af gasudveksling under fysisk arbejde. De fleste af disse metoder mangler at blive valideret og er derfor for­beholdt kontrollerede studier.

1.6 NORMALVÆRDIER

Eksisterende referenceværdier er baseret på små studiepopulationer og delvist fundet ved metaanalyse af flere små undersøgel­ser. Der mangler især normalværdier for de ikke helt basale værdier. Samtidigt kan mange af de fysiologiske værdier, der kan måles ved ergospirometri, variere i betydelig grad, afhængig af f.eks. træningsstatus. Det er derfor vigtigt at være opmærksom på, hvad der er lagt ind som normalværdier i det computerprogram, der genererer data out­put.

1.7. FORTOLKNING

1.7.1 Hjertelunge raske personer

Hos raske personer ses en ventilationsre­serve og metabolisk reserve, også ved maksimal belastning. Derimod limiteres den maksimale arbejdskapacitet af iltafgivelsen i musklen. Denne er afhængig af cardiac output, PaO2 og perifer diffusion. Arteriel ilttension og perifer diffusion er næsten kon­stant under arbejde, og det er således car- diac output, der er den vigtigste funktionsli­miterende faktor.

1.7.2 Pulmonal, kardial og neuromuskulær sygdom

Årsagen til nedsat arbejdskapacitet er oftest multifaktoriel. Således har mange lungepa­tienter sekundære hjerte-kar-problemer og nedsat perifer muskelstyrke. Kronisk hjerte­syge patienter har også ofte nedsat muskel­styrke og påvirket central og perifer diffusi­on. Mange kronisk syge patienter er dekon- ditionerede, dvs. har nedsat muskelmasse og er i dårlig træningstilstand. Tolkning af CPET kræver derfor en integrativ adgang til undersøgelsesresultatet, som bør vurderes i forhold til indikation, kliniske oplysninger, kvalitet af test, den opnåede arbejdskapaci- tet, limiterende symptomer osv.

1.8 KVALITETSSIKRING

Ergospirometri systemet bør kalibreres dag¬ligt, både med en volumen- og en gaska¬librering. Det anbefales at føre en kalibre¬ringslogbog for at opdage en trend i målin¬gerne. Undersøgelsen bør kun udføres af personale, der er oplært i brug og fortolk¬ning af udstyr og undersøgelse.

1.9 LITTERATUR

1. ATS/ACCP statement on Cardiopulmo-nary Exercise Testing, Am. J. Resp. Crit. Care Med. 2003; 167: 211-277.
2. Clinical Exercise Testing, European Respiratory Monograph, issue 40, 2007.