相婷; 杨巧芝

doi:10.3760/cma.j.issn.2095-428X.2015.23.013

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• 儿童保健 •

健康儿童128例心肺运动试验生理指标分析

中华实用儿科临床杂志, 2015,30(23) : 1805-1808. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-428X.2015.23.013

摘要

目的

研究儿童心肺运动试验(CPET)的生理指标及其变化规律，以期为建立我国儿童CPET的正常参考值提供依据。

方法

采用心肺运动测试系统按照标准CPET方案对128例健康儿童进行CPET，按年龄分为3组：3～6岁组(48例)、>6～10岁组(40例)和>10～14岁组(40例)。检测指标包括最大千克体质量摄氧量(VO₂max/kg)、达到无氧阈时的摄氧量(VO₂/kg@AT)、最大耐受功率(Pmax)、极量心率(HRmax)、极量运动时二氧化碳当量(VE/VCO₂峰值)、二氧化碳当量斜率(VE/VCO₂斜率)、最大潮气量(VTmax)和最大分钟通气量(VEmax)，观察各指标正常值范围。

结果

3～6岁、>6～10岁和>10～14岁男童VO₂max/kg分别为(31.71±7.31) mL/(min·kg)、(31.05±5.96) mL/(min·kg)、(34.10±8.72) mL/(min·kg)。3～6岁、>6～10岁和>10～14岁男童VO₂/kg@AT分别为(28.32±10.20) mL/(min·kg)、(23.13±9.56) mL/(min·kg)、(22.08±7.45) mL/(min·kg)。3～6岁、>6～10岁和>10～14岁女童VO₂max/kg分别为(29.27±4.19) mL/(min·kg)、(30.67±5.59) mL/(min·kg)、(29.18±6.56) mL/(min·kg)。3～6岁、>6～10岁和>10～14岁女童VO₂/kg@AT分别为(22.18±7.72) mL/(min·kg)、(20.53±7.66) mL/(min·kg)、(17.83±6.49) mL/(min·kg)。VO₂max/kg和VO₂/kg@AT在不同年龄组间差异无统计学意义，VO₂max/kg不存在性别差异(P均>0.05)。VO₂/kg@AT在3～6岁组存在性别差异，其中男童高于女童，差异有统计学意义(t＝2.351，P＝0.023)。Pmax、VEmax和VTmax随年龄的增长而逐渐增加(男童：F＝49.436、24.290、28.958，P均<0.001；女童：F＝58.287、42.990、28.802，P均<0.001)，性别差异无统计学意义(P>0.05)。男童VE/VCO₂峰值、VE/VCO₂斜率和HRmax存在年龄差异，差异有统计学意义(F＝4.758，P＝0.012；F＝8.050，P＝0.001；F＝3.869，P＝0.026)，而女童这些指标差异均不明显(P均>0.05)。

结论

本项研究提供了儿童心肺运动试验各核心变量数值。VO₂max/kg不存在年龄差异，提示可将VO₂max/kg作为评价运动能力的有价值指标之一。

引用本文: 相婷, 杨巧芝. 健康儿童128例心肺运动试验生理指标分析 [J] . 中华实用儿科临床杂志, 2015, 30(23) : 1805-1808. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-428X.2015.23.013.

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心肺运动试验(CPET)是分析运动状态下呼吸气体交换，评估心血管系统和呼吸系统对运动应激的反应情况，对心肺耦联机制进行分级，评价病变器官系统的治疗效应，优于静态肺功能和传统心脏负荷试验。CPET始于20世纪50年代，实时反映个体运动状态下多系统功能。CPET已深入多种疾病的诊断与治疗，国内尚无CPET生理指标的儿童医学参考值，本研究旨在探讨我国健康儿童CPET生理指标的变化规律，以期为建立各指标的参考标准提供依据。

1　资料与方法

1.1　一般资料

收集2014年1月至2015年4月于聊城市人民医院门诊体检的128例健康儿童，年龄3～14岁。按年龄分为3组：3～6岁组、>6～10岁组和>10～14岁，各组内男女之比皆为1∶1。患儿均无系统体育锻炼，无慢性病史，2周内无急性呼吸道感染；血常规、尿常规、大便常规、肝肾功能、心电图、胸片检查正常。组内男女身高、体质量及体质量指数比较差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1。本研究经医院医学伦理委员会批准，其监护人同意并签署知情同意书。

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表1

健康儿童各年龄组身高、体质量及体质量指数比较(±s)

表1

健康儿童各年龄组身高、体质量及体质量指数比较(±s)

组别	例数		身高（cm）		体质量（kg）		体质量指数(kg/m²)
组别	男	女	男	女	男	女	男	女
3～6岁组	24	24	118.7±7.3	119.0±6.2	24.4±6.6	23.7±4.8	16.8±2.9	16.5±2.2
> 6～10岁组	20	20	135.0±10.2	138.3±8.7	33.7±11.0	33.6±11.1	18.3±4.5	17.2±4.1
>10～14岁组	20	20	156.5±8.9	155.7±8.6	46.4±9.4	45.6±9.5	18.9±3.2	18.6±2.7

1.2　方法

采用Cosmed Quark PFT Ergo心肺运动测试系统(意大利科时迈公司)进行测试，气体采集方式：逐次呼吸法。测力仪选用功率踏车，选择功率范围为5～25瓦特/min。为保证数据可重复性，采用随机数字表法抽取10%受试者重复测试。参照美国《2006年AHA儿童运动试验指南》对试验进行规范^[1]，采用标准CPET方案，包括3 min静息期、3 min热身期、6～15 min功率斜坡式递增期和至少3 min的恢复期。受试者试验前2 h禁食，禁剧烈活动。

首先进行静态肺功能测试，然后鼓励儿童进行蹬车，车转速保持在60 r/min，直到症状限制性最大运动水平，运动终止后观察5 min，至各指标恢复运动前水平结束测试。

1.3　终止运动标准^[1]

(1)经积极鼓励转速不能达到40 r/min；(2)出现严重心律失常(频发室性期前收缩、短阵室性心动过速、室上性心动过速、RonT、房性扑动、房性颤动等)；(3)出现过度通气，呼吸困难；(4)随功率增加，血压下降低于运动前标准；(5)患儿出现中枢神经系统症状，如眩晕、共济失调、感觉异常、意识障碍。

1.4　测量指标

测量指标包括最大千克体质量摄氧量(VO₂max/kg)、达到无氧阈时的摄氧量(VO₂/kg@AT)、最大耐受功率(Pmax)、极量心率(HRmax)、极量运动时二氧化碳当量(VE/VCO₂峰值)、二氧化碳当量斜率(VE/VCO₂斜率、最大潮气量(VTmax)、最大分钟通气量(VEmax)。

1.5　统计学处理

采用SPSS 19.0统计软件，计量资料用±s表示，2组间比较采用t检验，多组间比较采用方差分析，两两比较采用SNK-q检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　不同年龄组VO₂max/kg比较

不同年龄组间VO₂max/kg比较差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表2。组内男女VO₂max/kg比较差异无统计学意义(3～6岁组t＝1.418，>6～10岁组t＝0.206，11～14岁组t＝2.017，P均>0.05)。

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表2

健康儿童不同年龄组最大千克体质量摄氧量比较[mL/(min·kg)]

表2

健康儿童不同年龄组最大千克体质量摄氧量比较[mL/(min·kg)]

组别	男		女
组别	±s	95%CI	±s	95%CI
3～6岁组	31.71±7.31	28.78～34.63	29.27±4.19	27.59～30.94
> 6～10岁组	31.05±5.96	28.43～33.66	30.67±5.59	28.22～33.12
>10～14岁组	34.10±8.72	30.28～37.92	29.18±6.56	26.30～32.05
F值	0.952		0.481
P值	>0.05		>0.05

2.2　不同年龄组VO₂/kg@AT比较

男女童各组间VO₂/kg@AT比较差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表3。3～6岁男童VO₂/kg@AT高于女童(t＝2.351，P<0.05)，而>6～10岁和>10～14岁VO₂/kg@AT无性别差异(>6～10岁t＝0.948，P>0.05；>10～14岁t＝1.924，P>0.05)。

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表3

健康儿童不同年龄组达到无氧阈时的摄氧量比较[mL/(min·kg)]

表3

健康儿童不同年龄组达到无氧阈时的摄氧量比较[mL/(min·kg)]

组别	男		女
组别	±s	95%CI	±s	95%CI
3～6岁组	28.32±10.20	24.24～32.40	22.18±7.72	19.10～25.27
> 6～10岁组	23.13±9.56	18.94～27.31	20.53±7.66	17.17～23.89
>10～14岁组	22.08±7.45	18.81～25.34	17.83±6.49	14.98～20.67
F值	2.953		1.937
P值	>0.05		>0.05

2.3　不同年龄组VE/VCO₂峰值、VE/VCO₂斜率的比较

男童各组VE/VCO₂峰值、VE/VCO₂斜率比较差异均有统计学意义(P均<0.05)，见表4、表5。女童组间VE/VCO₂峰值、VE/VCO₂斜率差异均无统计学意义(P均>0.05)。3～6岁和>6～10岁男女VE/VCO₂峰值差异均有统计学意义(3～6岁：t＝2.943；>6～10岁：t＝2.049，P均<0.05)。VE/VCO₂斜率无性别差异。

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表4

健康儿童不同年龄组极量运动时二氧化碳当量比较

表4

健康儿童不同年龄组极量运动时二氧化碳当量比较

组别	男		女
组别	±s	95%CI	±s	95%CI
3～6岁组	32.83±3.29	31.52～34.15	30.21±2.88	29.05～31.36
> 6～10岁组	32.46±5.02	30.76～34.65	29.77±3.05	28.43～31.10
>10～14岁组	29.56±2.63	28.41～30.71	29.63±6.05	26.98～32.28
F值	4.758		0.116
P值	0.012		>0.05

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表5

健康儿童不同年龄组运动中的二氧化碳当量斜率比较

表5

健康儿童不同年龄组运动中的二氧化碳当量斜率比较

组别	男		女
组别	±s	95%CI	±s	95%CI
3～6岁组	32.70±2.66	31.61～33.79	31.66±4.12	29.86～33.46
> 6～10岁组	31.52±5.57	28.95～34.09	30.45±6.21	27.31～33.60
>10～14岁组	27.44±4.73	25.31～29.56	28.30±6.60	24.96～31.64
F值	8.050		1.555
P值	0.001		>0.05

2.4　不同年龄组Pmax比较

随年龄增长Pmax增大，但无性别差异(P>0.05)，见表6。

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表6

健康儿童不同年龄组HRmax、VTmax、VEmax及Pmax比较(±s)

表6

健康儿童不同年龄组HRmax、VTmax、VEmax及Pmax比较(±s)

组别	HRmax(次/min)		VTmax(L)		VEmax(L/min)		Pmax(瓦特)
组别	男	女	男	女	男	女	男	女
3～6岁组	162.0±19.0	173.0±18.0	0.52±0.19	0.46±0.12	25.27±7.80	20.99±6.74	43.0±14.0	44.0±13.0
> 6～10岁组	175.0±9.0	170.0±11.0	0.79±0.39	0.77±0.16	33.89±7.49	30.72±7.71	66.0±17.0	71.0±21.0
>10～14岁组	173.0±19.0	171.0±16.0	1.24±0.34	1.12±0.33	47.24±14.58	40.72±9.81	112.0±34.0	110.0±26.0
F值	3.869	0.279	28.958	42.990	24.290	28.802	49.436	58.286
P值	0.026	0.757	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001

注：HRmax：极量心率；VTmax：最大潮气量；VEmax：最大分钟通气量；Pmax：最大耐受功率　HRmax：maximal heart rate；VTmax：maximal tidal volume；VEmax：maximal minute ventilation；Pmax：maximal tolerance power

2.5　不同年龄组HRmax比较

男童HRmax比较差异有统计学意义(P<0.05)，随年龄增长HRmax变大，见表6，其中3～6岁与>6～10岁差异更显著。女童年龄差异无统计学意义(P>0.05)。3～6岁女童HRmax大于男童，差异有统计学意义(t＝–2.021，P<0.05)，>6～10岁与>10～14岁的性别差异无统计学意义(P>0.05)。

2.6　不同年龄组VTmax和VEmax比较

不同组男童VTmax、VEmax比较差异有统计学意义(P均<0.001)。随年龄增长VTmax和VEmax变大，见表6。女童VTmax和VEmax也有年龄差异，差异有统计学意义(P均<0.001)。性别差异不显著。

2.7　心电图变化

2例运动中出现ST段下斜性压低，持续时间>2 min。运动前均为窦性心律，1例恢复期出现室性期前收缩3次，至恢复期4 min时期前收缩消失。

3　讨论

CPET常用于运动不耐受、治疗效果评估或同一受试者不同时间运动能力的评价^[2]。在儿科，CPET通常用于评估慢性疾病，如儿童先天性心脏病术前评估、治疗效果评价及康复处方制定^[3,4,5,6,7]。国外儿童运动试验开展已较广泛，我国1982年丁宗一等^[8]首次报道了健康儿童运动试验的研究，此后20年罕见儿童CPET的报道，国内尚未见儿童踏车CPET的医学参考值。

有研究发现儿童对运动的呼吸循环代谢反应和成人有很大不同^[9]，本研究主要目的是提供3～14岁健康儿童功率踏车CPET参考值。结果显示VO₂max/kg不存在年龄和性别差异，这与韩国和荷兰儿童及青少年的研究结论类似^[10,11]，研究显示15岁后男性VO₂max/kg才开始高于女性，此前二者无差异^[10]，这可能与青春期生理成熟和体内脂肪含量变化影响运动能力有关，本研究受试对象多数为青春期前儿童，青春期前男女体质量指数及体内脂肪含量无明显差别，VO₂max/kg性别差异不明显。Ten Harkel等^[12]报道男童VO₂max/kg为(47.0±7.0)mL/(min·kg)，女童VO₂max/kg为(42.0±6.0)mL/(min·kg)。Cooper和Weiler-Ravell^[13]报道美国男童VO₂max/kg为(42.0±6.0)mL/(min·kg)，女童VO₂max/kg为(38.0±7.0)mL/(min·kg)。与之比较，我国儿童VO₂max/kg低于欧美国家。与同为亚洲人种的韩国儿童进行比较，VO₂max/kg水平较接近，考虑VO₂max/kg存在明显种族差异^[10]。

本研究发现VE/VCO₂峰值及VE/VCO₂斜率随年龄增长降低，目前认为VE/VCO₂升高与肺部血流的不恰当分布和生理无效腔增大有关，VE/VCO₂随年龄增长下降考虑以下2点原因：(1)年龄小的儿童CO₂调定点压力偏低；(2)随年龄增长潮气量变大，呼吸频率变慢，从而使通气效率得到提高。此外Pmax、VTmax、VEmax随年龄增长呈增加趋势，可见儿童发育中运动耐量增加，这与成人的研究结果不同，随年龄增长成人Pmax、VTmax、VEmax呈下降趋势。

HRmax受损被认为是心脏病变时功能不全的反映，影响儿童HRmax的因素包括窦房结功能不全、心脏自主神经功能紊乱及采用的运动方式(活动平板HRmax高于功率踏车)。本研究中儿童HRmax为165～207次/min，随年龄增长HRmax变大，一项墨西哥对103例健康儿童的研究报道显示，HRmax 173～193次/min^[14]，与本研究比较，HRmax变异率低，亦有随年龄增长HRmax增加的趋势。

健康儿童运动试验少有心律失常报道，本研究1例恢复期出现室性期前收缩，发生率1%，与报道发生率相当^[15]。CPET的观察指标及衍生指标繁冗，因篇幅所限，所述内容有限，有待更全面和更大样本量研究。

本研究发现年龄对Pmax、VTmax、VEmax有显著影响，VE/VCO₂峰值及VE/VCO₂斜率随年龄增长降低，提示随年龄增长儿童的通气效率提高。VO₂max/kg不存在年龄差异，提示纵向研究中可将VO₂max/kg作为评价运动能力的有用指标。

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贡献者信息

相婷

252000　聊城市人民医院儿科

杨巧芝

252000　聊城市人民医院儿科

通信作者

杨巧芝

252000　聊城市人民医院儿科

Email：sdlcyqz001@163.com

关键词

心肺运动试验; 生理指标; 医学参考值; 儿童;

历史

出版日期：2015-12-05

收稿日期：2015-09-10

本文编辑

申玉美

Child Health Care

Analysis of physiological indexes of 128 healthy children receiving cardiopulmonary exercise testing

Ting Xiang, Qiaozhi Yang

Published 2015-12-05

Cite as Chin J Appl Clin Pediatr, 2015, 30(23): 1805-1808. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-428X.2015.23.013

Abstract

Objective

To study the physiological indexes of children receiving cardiopulmonary exercise testing(CPET) in order to provide some data for establishing the normal CPET reference value in Chinese children.

Methods

One hundred and twenty-eight healthy children underwent the CPET with the standard scheme.All children were divided into 3 groups according to ages: 3-6 years old, >6-10 years old and >10-14 years old.The physiological indexes of CPET were collected, including maximal oxygen uptake(VO₂max/kg), oxygen uptake at anaerobic threshold(VO₂/kg@AT), maximal tolerance power (Pmax), maximal heart rate (HRmax), peak respiratory minute volume to CO₂(peak VE/VCO₂), slope of respiratory minute volume to CO₂(VE/VCO₂ slope), maximal tidal volume (VTmax) and the maximal minute ventilation (VEmax). The range in normal values for physiological CPET variables was recorded.

Results

The VO₂max/kg was (31.71±7.31) mL/(min·kg), (31.05±5.96) mL/(min·kg), and (34.10±8.72) mL/(min·kg) in the 3-6 years old group, >6-10 years old group and >10-14 years old group of boys.The VO₂/kg@AT was (28.32±10.20) mL/(min·kg), (23.13±9.56) mL/(min·kg), and (22.18±7.72) mL/(min·kg)in the 3-6 years old group, >6-10 years old group and >10-14 years old group of boys.The VO₂max/kg was (29.27±4.19) mL/(min·kg), (30.67±5.59) mL/(min·kg) (29.18±6.56) mL/(min·kg)in the 3-6 years old group, >6-10 years old group and >10-14 years old group of girls.The VO₂@AT was (26.64±9.49) mL/(min·kg), (20.53±7.66) mL/(min·kg), (17.83±6.49) mL/(min·kg)in the 3-6 years old group, >6-10 years old group and >10-14 years old group of girls.VO₂max/kg and VO₂/kg@AT did not change with age, there was no gender difference in VO₂max/kg(P>0.05). VO₂/kg@AT of boys was higher than girls in the 3-6 years old group(t=2.351, P=0.023). The Pmax, VEmax and VTmax increased with the growth of age(boy: F=49.436, 24.290, 28.958, all P<0.001; girl: F=58.287, 42.990, 28.802, all P<0.001), but not significant in diffe-rent gender group(P>0.05). In boys peak VE/VCO₂, VE/VCO₂ slope and HRmax were significantly different(F=4.758, P=0.012; F=8.050, P=0.001; F=3.869, P=0.026), however these indexes were not significantly different in girls(all P>0.05).

Conclusions

This study provides a set of data for the most important CPET variables in Chinese children.VO₂max/kg does not change with age, so it can be used as a valuable parameter in exercise ability evaluation.

Key words:

Cardiopulmonary exercise testing; Physiological index; Medical reference values; Child

Contributor Information

Ting Xiang

Department of Pediatrics, Liaocheng People's Hospital, Liaocheng 252000, Shandong Province, China

Qiaozhi Yang

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