本方案将近红外光谱技术整合到传统的 cardiopulmonary exercise testing（ cardiopulmonary exercise testing）中，以识别心力衰竭患者运动不耐受过程中脑血流动力学反应的参与情况。
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摘要
摘要
静息或运动期间脑部供氧不足会对射血分数降低型心力衰竭（HF）患者的运动耐量产生负面影响。然而，在临床 cardiopulmonary exercise testing（CPET）中，并未评估脑血流动力学。近红外光谱技术（NIRS）可用于测量脑组织氧饱和度（SctO2) 位于额叶。该方法可靠且有效，已在多项研究中得到应用。SctO2 在心力衰竭患者中，静息和运动峰值期间的 SctO₂ 均低于健康对照组（66.3 ± 13.3% 和 63.4 ± 13.8% vs. 73.1 ± 2.8% 和 72 ± 3.2%）。SctO2 静息时与峰值VO₂呈显著的线性相关2 (r = 0.602)，氧摄取效率斜率（r = 0.501）以及脑钠肽（r = -0.492），这些均为公认的预后及疾病严重程度标志物，表明其具有潜在的预后价值。SctO2 主要由终末呼气二氧化碳分压决定2 压力、平均动脉压以及HF人群中的血红蛋白。本文展示了一种整合SctO2 使用近红外光谱技术（NIRS）结合校准自行车功率计进行递增式 cardiopulmonary exercise testing（CPET）。
引言
心肺运动试验（CPET）已应用于射血分数降低的心力衰竭（HF）患者，用于多个目的，包括量化心肺适能、判断预后、诊断运动受限的原因以及制定运动处方1,2,3。在测试过程中，需监测并分析血流动力学参数及自动气体交换仪获取的数据。脑组织氧饱和度（SctO2）监测对于评估预后及疾病严重程度具有重要价值4,5。
近红外光谱技术（NIRS）利用红外光穿透颅骨，以连续、无创的方式估算脑组织氧合水平6。由于氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白具有不同的光吸收光谱，且是吸收光的主要发色团，因此可通过光的透射和吸收来测量它们的浓度6,7。然而，背景光吸收物质也会散射光线，可能影响测量结果8。本研究采用空间分辨型近红外光谱技术，测量从静息状态到运动峰值期间的SctO29。通过发射四种不同波长的光，以补偿波长....
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方案
以下方案已获得中国台湾林口长庚纪念医院伦理委员会的批准。运动试验在空调实验室中进行，实验室大气温度为22-25 °C，压力为755至770 Torr，相对湿度为55-65%。每次测试前，根据制造商说明，使用室内空气和已知浓度的混合气体（FO2：0.12；FCO2：0.05；氮气N2为平衡气）对气体分析仪进行校准。系统中的涡轮流量计通过自动抽气系统采用两点法（0.2 L/s 和 2 L/s）进行校准。
1. 准备：传感器和记录仪的放置
- 用酒精棉片清洁前额两次，以去除皮肤上的汗液和污垢。
- 将近红外光谱（NIRS）传感器双侧放置于前额，使用发射器与探测器间距为5 cm的大型传感器，其估计测量深度为2.5 cm。确保传感器牢固固定。
- 将心电图电极片贴于胸前部、双侧肩锁关节以及下背部。
- 让患者坐在自行车功率计上。
- 佩戴血压计臂带。
- 指导患者佩戴气体分析面罩，并确保面罩边缘无气体泄漏。
- 将脉搏血氧仪传感器放置于患者的耳垂和食指上。
2. CPET 与 SctO2 监测
- 让患者休息至少 2 分钟，以获得稳定的基线值，包括 SctO2 和呼吸交换率。....
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结果
在台湾林口长庚纪念医院纳入了34名心力衰竭患者和17名健康对照者。每位受试者均接受了包含SctO₂监测的心肺运动试验。2 通过近红外光谱（NIRS）进行监测。简言之，SctO2 （静息；峰值）值在HF组中（66.3 ± 13.3％；63.4 ± 13.8％）显著低于对照组（73.1 ± 2.8％；72 ± 3.2％）图1）。在HF组中，SctO2 静息状态（SctO2rest) 和 SctO₂ 峰值2 (SctO2峰) 与脑钠肽（BNP）、VO2峰，以及 OUES（r -0.561 到 0.677 p < 0.001) (图2）。值得注意的是，SctO2rest 由P的分压决定ETCO2 静息时（.......
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讨论
通过近红外光谱技术（NIRS）无创、连续监测脑部氧合已在多种场景中得到应用，包括心血管外科手术13以及脑功能分析，例如用于评估神经活动的研究14。本方案将NIRS整合至传统的 cardiopulmonary exercise testing（CPET）中，以识别心力衰竭（HF）患者运动耐受不良时脑部血流动力学反应的参与情况。该方法可提高运动试验在判断预后及疾病严重程度方面的价值。
心功能障碍曾被认为是心力衰竭（HF）患者运动耐量下降的主要原因15。然而，临床研究表明，正性肌力药物或血管扩张剂未能提高患者的运动能力16，且静息状态下心功能与峰值氧耗量之间的关联较弱17。因此，心功能障碍并非心力衰竭患者运动耐量下降的唯一原因。
运动期间脑灌注和氧合降低已在心输出量无法正常增加的患者中得到证实
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
衷心感谢参与运动测试的患者。本研究由台湾国家科学委员会（NMRPG3G6231/2/3）、长庚纪念医院（资助编号 CMRPG3G0601/2）、长庚大学健康老化研究中心以及台湾教育部高等教育深耕计划（资助编号 EMRPD1H0351 和 EMRPD1H0551）提供支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 自行车功率计 | Ergoline, Germany | Ergoselect 150P | |
| cardiopulmonary exercise testing 气体分析 | Cardinal-health Germany | MasterScreen CPX | |
| 指端脉搏血氧仪 | Nonin Onyx, Plymouth, Minnesota | Model 9500 | |
| 血压计 | SunTech Medical, UK | Tango | |
| 近红外光谱技术 | CAS Medical Systems, Inc., Branford, CT | FORE-SIGHT system |
参考文献
- Balady, G. J., et al. Clinician's Guide to cardiopulmonary exercise testing in adults: a scientific statement from the American Heart Association. Circulation. 122 (2), 191-225 (2010).
- Corra, U., et al.
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重印与许可
