Ergospirometri

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”0_{2 max} 1’0_{2 ba}seiine 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, l^r0₂max, 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 l^r0₂ når sit plateau, og den maksimalt opnåede iltoptagelse er V’0₂peak. Klinisk bruger man begge værdier synonymt. T^r0₂max 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 l^r0₂max men giver for lave vær­dier ved adipøse patienter.

1.5.4. CO2

Ved svag til middel belastning ligger l^rC0₂ 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 V^r0₂max 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 T_e (eksspirationstid), men mest T_E.

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:

V_E ⁼ (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 V_E 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, Pa_O2 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.

Den 26. maj 2021   /   Procedurer, Retningslinjer