Материалы SapiensMed не заменяют консультацию врача
Здравствуйте, друзья! В нашем традиционном лонгриде поговорим о кардиопульмональном нагрузочном тесте, или эргоспирометрии, — исследовании, при котором во время нагрузки одновременно записывают ЭКГ и анализируют каждый вдох и выдох. Чем оно отличается от обычной велоэргометрии? Почему его назначают при одышке неясной причины, сердечной недостаточности и перед операциями на лёгких? И что значат загадочные цифры пикового потребления кислорода и анаэробного порога?
Мы объясним, что измеряет прибор и почему по газам выдыхаемого воздуха можно понять, где «слабое звено» — в сердце, лёгких, мышцах или тренированности. Разберём показания, противопоказания, подготовку и то, как проходит исследование в маске на велоэргометре.
Отдельно поговорим о том, как читать заключение, какие значения считают нормальными, что искажает результат и какие обследования обычно следуют за тестом. В конце статьи вас ждёт краткое резюме по каждому разделу статьи.
Часть 1. Что это за исследование
1.1. Принцип: сердце, лёгкие и мышцы как одна система
Кардиопульмональный нагрузочный тест (КПНТ) — это нагрузочная проба, во время которой человек дышит через маску или загубник, соединённый с газоанализатором. Прибор в каждом дыхательном цикле измеряет, сколько кислорода организм поглощает, сколько углекислого газа выделяет и какой объём воздуха проходит через лёгкие. Одновременно записывают ЭКГ, давление и насыщение крови кислородом12.
Чтобы мышцы работали, кислород должен пройти длинный путь: через лёгкие в кровь, с кровью — через сердце к мышцам, и там использоваться для получения энергии. Обычная велоэргометрия оценивает в основном сердце по ЭКГ. Эргоспирометрия показывает, как работает вся цепочка, и помогает понять, на каком её участке возникает ограничение110.
О классическом нагрузочном тесте с записью ЭКГ подробно рассказано в статье «Нагрузочный тест (велоэргометрия): как проходит и что показывает». Кардиопульмональный тест — его расширенная версия с анализом газов.
1.2. Главные показатели
Ключевой показатель — пиковое потребление кислорода (пиковое VO₂). Это максимальное количество кислорода, которое организм смог использовать на пике нагрузки, в миллилитрах на килограмм массы тела в минуту. Оно отражает аэробную работоспособность и тесно связано с прогнозом при болезнях сердца и лёгких13.
Анаэробный (вентиляционный) порог — уровень нагрузки, после которого мышцам уже не хватает кислорода, и они начинают активно получать энергию без него, образуя молочную кислоту. Организм нейтрализует кислоту, выделяя больше углекислого газа, и дыхание учащается непропорционально нагрузке. Прибор находит этот момент по газам, без анализа крови110.
Также оценивают вентиляционную эффективность (сколько воздуха нужно прокачать, чтобы удалить единицу углекислого газа), дыхательный резерв, кислородный пульс (сколько кислорода доставляется за одно сокращение сердца) и дыхательный коэффициент — отношение выделенного углекислого газа к поглощённому кислороду23.
1.3. Чего тест не покажет
Эргоспирометрия указывает на механизм ограничения, но обычно не ставит конкретный диагноз. Например, она может показать, что пиковое потребление кислорода снижено из-за сердца, но не скажет, что виновата именно ишемическая болезнь, порок клапана или кардиомиопатия. Для этого нужны эхокардиография, визуализация коронарных артерий и другие методы14.
Тест также не заменяет исследование функции лёгких в покое и не выявляет ишемию так точно, как визуализирующие стресс-тесты. Его сила — в объективном измерении выносливости и в понимании того, почему человеку не хватает воздуха.
Миф
Одышка при нагрузке — это всегда признак болезни сердца.
Факт
Одышку при нагрузке вызывают болезни сердца, лёгких, анемия, ожирение, слабость мышц и просто детренированность. Кардиопульмональный тест помогает понять, какой механизм преобладает, и избежать лишних обследований не в том направлении.
Часть 2. Когда тест назначают
2.1. Одышка и снижение переносимости нагрузки неясной причины
Это одно из главных показаний. Если обычные обследования сердца и лёгких в покое не объясняют жалобы, тест позволяет увидеть характерные картины: сердечное ограничение, лёгочное ограничение, нарушение газообмена, дисфункциональное дыхание (неправильный ритм дыхания при тревоге) или детренированность110.
2.2. Сердечная недостаточность и пересадка сердца
При хронической сердечной недостаточности пиковое потребление кислорода и вентиляционная эффективность — одни из самых сильных предикторов прогноза. Европейские и российские рекомендации используют тест для оценки тяжести, подбора лечения и решения о направлении на высокотехнологичное лечение56.
Пиковое потребление кислорода 14 мл/кг/мин и ниже (а у людей, принимающих бета-адреноблокаторы, — 12 мл/кг/мин и ниже) — один из критериев рассмотрения кандидатуры для пересадки сердца или имплантации устройства механической поддержки кровообращения7. Тест также различает, ограничивает ли человека сердце или другие причины.
2.3. Другие показания
- Оценка переносимости нагрузки и прогноза при хронической обструктивной болезни лёгких, интерстициальных болезнях лёгких и лёгочной гипертензии.
- Оценка риска перед удалением части лёгкого и крупными операциями на органах брюшной полости.
- Гипертрофическая кардиомиопатия, врождённые пороки сердца у взрослых, пороки клапанов без явных жалоб.
- Составление индивидуальной программы кардиореабилитации и легочной реабилитации.
- Оценка выносливости спортсменов и подбор тренировочных зон.
- Экспертиза трудоспособности, когда нужно объективно измерить переносимость нагрузки.
Перед удалением лёгкого при раке пиковое потребление кислорода ниже 10 мл/кг/мин указывает на высокий риск осложнений, а выше 20 мл/кг/мин — на низкий8. При лёгочной гипертензии тест помогает оценить тяжесть и риск9. Что обычно входит в обследование перед вмешательством, рассказано в статье Предоперационное обследование: стандартный набор анализов и зачем он нужен.
2.4. Когда тест не нужен
Эргоспирометрия не используется как скрининг у здоровых людей без жалоб и не заменяет основные методы диагностики ишемической болезни сердца. Если причина одышки уже ясна по осмотру, анализам, ЭКГ, эхокардиографии и спирометрии, а лечение от результата не изменится, дополнительный тест обычно не нужен14.
Часть 3. Безопасность и противопоказания
3.1. Когда тест проводить нельзя
Противопоказания в целом те же, что и для любой нагрузочной пробы14:
- Острый инфаркт миокарда в первые дни и нестабильная стенокардия.
- Неконтролируемые аритмии с нарушением кровообращения.
- Декомпенсированная сердечная недостаточность.
- Тяжёлый аортальный стеноз с симптомами.
- Острая тромбоэмболия лёгочной артерии, острый миокардит или перикардит.
- Тяжёлое обострение бронхиальной астмы или хронической обструктивной болезни лёгких.
- Насыщение крови кислородом в покое ниже 85% при дыхании воздухом.
- Острое инфекционное заболевание с лихорадкой.
3.2. Риски
Тест проводят под наблюдением врача и в кабинете с оборудованием для неотложной помощи. Серьёзные осложнения при нагрузочных пробах редки, примерно один случай на 10 000 исследований, и в основном у людей с тяжёлой болезнью сердца14. Даже у пациентов с выраженной сердечной недостаточностью тест считается безопасным при правильном отборе.
Облучения нет. Маска может вызывать чувство нехватки воздуха у людей с клаустрофобией, но её можно снять в любой момент. Возможны сухость во рту, временное головокружение после нагрузки, боль в мышцах ног на следующий день. Беременным тест проводят только по особым показаниям.
Часть 4. Подготовка
Подготовка похожа на подготовку к обычной велоэргометрии. Важно, чтобы человек пришёл отдохнувшим, не голодным, но и не после плотного обеда. Вопрос о приёме сердечных и лёгочных препаратов решает врач: чаще всего тест делают на фоне обычного лечения, чтобы оценить реальную выносливость211.
4.1. Как подготовиться к эргоспирометрии
01
Уточните у направившего врача, нужно ли в день теста принимать сердечные препараты и ингаляторы.
02
Поешьте легко за 2–3 часа до исследования и не приходите натощак.
03
В день теста откажитесь от кофе, крепкого чая и энергетиков.
04
Не курите хотя бы за 8 часов до теста, так как угарный газ искажает показатели.
05
Накануне не занимайтесь интенсивным спортом и хорошо выспитесь.
06
Наденьте спортивную одежду и удобную обувь, возьмите воду и полотенце.
07
Принесите выписки, результаты ЭКГ, эхокардиографии, спирометрии и список лекарств.
08
Если вы пользуетесь ингалятором короткого действия, возьмите его с собой.
09
Мужчинам с бородой лучше побриться, чтобы маска плотно прилегала.
Часть 5. Как проходит исследование
5.1. Перед нагрузкой
Нередко перед тестом выполняют спирометрию — оценку объёма и скорости выдоха. Затем накладывают электроды ЭКГ, манжету тонометра и пульсоксиметр (датчик насыщения крови кислородом) на палец или ухо. На лицо надевают маску, плотно закрывающую нос и рот, или дают загубник с зажимом для носа211.
Сначала 2–3 минуты регистрируют показатели в покое, затем несколько минут человек вращает педали без сопротивления. Так прибор получает исходные значения, с которыми будет сравнивать нагрузку.
5.2. Нагрузка
Чаще всего используют так называемый рамповый протокол: сопротивление педалей плавно и непрерывно растёт. Скорость нарастания подбирают так, чтобы человек достиг пика за 8–12 минут — это оптимальное время для получения точных данных12. Можно использовать и беговую дорожку.
В отличие от обычной велоэргометрии, где цель — достичь определённого пульса, здесь важно выполнить максимальную нагрузку, которую позволяют симптомы. Персонал подбадривает пациента продолжать, пока он может, но тест прекращают при боли в груди, опасных изменениях ЭКГ, падении давления, выраженном снижении насыщения кислородом или по желанию человека14.
5.3. Восстановление и длительность
После остановки показатели записывают ещё 3–5 минут, пока дыхание и пульс не придут в норму. Сама нагрузка занимает 8–12 минут, а исследование вместе с подготовкой — около часа. Тест не болезненный, но требует усилия: к концу появляются сильная одышка, жжение в мышцах ног, усталость.
Через маску можно сообщать о самочувствии жестами — обычно заранее договариваются, как показать боль в груди или желание остановиться. Расчёт показателей требует времени, поэтому полное заключение выдают в тот же день или через несколько дней.
Миф
Эргоспирометрию надо делать «на износ», иначе результат будет недостоверным.
Факт
Нужна действительно максимальная нагрузка, но в пределах безопасности. Прибор сам показывает, было ли усилие достаточным, — по дыхательному коэффициенту. Боль в груди, головокружение и выраженная слабость — повод сразу остановиться, а не терпеть.
Часть 6. Результаты
6.1. Как читать заключение
Нормы показателей рассчитывают индивидуально по возрасту, полу, росту и массе тела. Пиковое потребление кислорода считают нормальным, если оно составляет 85% от должного значения и больше. Достаточность усилия оценивают по дыхательному коэффициенту: на пике он должен быть 1,10 и выше13.
При сердечной недостаточности используют классификацию Вебера по пиковому потреблению кислорода: класс A — более 20 мл/кг/мин, B — 16–20, C — 10–16, D — менее 10. Чем ниже класс, тем тяжелее ограничение и хуже прогноз310.
Таблица 1. Основные показатели кардиопульмонального нагрузочного теста у взрослых
| Показатель | Ориентир нормы | Что может означать отклонение |
|---|---|---|
| Пиковое потребление кислорода | 85% от должного и выше | Снижение при болезнях сердца, лёгких, анемии, детренированности |
| Анаэробный порог | Более 40% от должного максимального потребления кислорода | Низкий порог характерен для сердечного ограничения и детренированности |
| Дыхательный коэффициент на пике | 1,10 и выше | Значение ниже говорит о недостаточном усилии |
| Вентиляционная эффективность (наклон VE/VCO₂) | Менее 30 | Значение 36 и выше при сердечной недостаточности указывает на неблагоприятный прогноз |
| Дыхательный резерв | Более 15% от максимальной вентиляции | Исчерпание резерва типично для лёгочного ограничения |
| Насыщение крови кислородом | Снижение не более чем на 4% | Падение указывает на нарушение газообмена в лёгких |
| Кислородный пульс | Плавно растёт и выходит на плато | Раннее плато или снижение бывает при ишемии и слабости сердечной мышцы |
| Резерв частоты сердечных сокращений | Пульс достигает 85% от расчётного максимума | Большой нерастраченный резерв при раннем прекращении указывает на несердечную причину |
Пороговые значения приведены по совместным рекомендациям Американского торакального общества, Американской коллегии торакальных врачей, Американской кардиологической ассоциации и Европейской ассоциации профилактической кардиологии13. Разные лаборатории используют разные формулы должных значений, поэтому итоговую интерпретацию даёт врач.
6.2. Типичные картины ограничения
При сердечном ограничении пиковое потребление кислорода и анаэробный порог снижены, кислородный пульс рано выходит на плато, а дыхательный резерв сохранён. При лёгочном ограничении резерв дыхания исчерпывается, часто падает насыщение кислородом, а пульс не достигает расчётного максимума110.
При лёгочной гипертензии и болезнях лёгочных сосудов характерны очень низкая вентиляционная эффективность и низкое парциальное давление углекислого газа в конце выдоха. При детренированности показатели снижены умеренно, но без признаков сердечной или лёгочной патологии. Дисфункциональное дыхание проявляется хаотичным ритмом дыхания уже в начале нагрузки29.
Результаты эргоспирометрии оценивают только в связке с жалобами, данными эхокардиографии, спирометрии и анализов. Сниженное пиковое потребление кислорода само по себе не диагноз: оно может быть связано и с болезнью сердца, и с анемией, и с малой физической активностью. Обсудите заключение с врачом, который назначил исследование.
Часть 7. Точность
7.1. Воспроизводимость
При правильной технике пиковое потребление кислорода хорошо воспроизводится: при повторном тесте у стабильного пациента значения обычно различаются не более чем на 5–10%12. Поэтому тест подходит для контроля эффекта лечения и реабилитации.
7.2. Что искажает результат
Главная причина ошибок — недостаточное усилие. Если человек остановился раньше из-за страха, боли в коленях или неудобной маски, пиковое потребление кислорода будет занижено, и можно ошибочно заподозрить болезнь. Именно поэтому важен дыхательный коэффициент на пике: при значении ниже 1,10 оценку пиковых показателей делают с осторожностью13.
Утечка воздуха из-под маски, неправильная калибровка газоанализатора, курение незадолго до теста, гипервентиляция от волнения, анемия и приём препаратов, урежающих пульс, тоже влияют на показатели. Ожирение снижает потребление кислорода в пересчёте на килограмм массы тела, поэтому у таких людей часто дополнительно оценивают его в пересчёте на безжировую массу.
Преимущество прямого измерения газов видно в сравнении с обычной велоэргометрией. Там метаболические единицы рассчитывают по формулам из мощности или времени нагрузки, и у людей с болезнями сердца такой расчёт нередко завышает реальную выносливость. Эргоспирометрия измеряет потребление кислорода напрямую, поэтому её данным доверяют при важных решениях, например о пересадке сердца14.
Тест повторяют, если первое исследование было недиагностическим, после изменения лечения, перед решением о хирургическом вмешательстве или в процессе реабилитации, обычно не раньше чем через несколько месяцев.
Миф
Если пиковое потребление кислорода низкое, значит, сердце серьёзно больно.
Факт
Низкое значение бывает и у здоровых людей с малой физической активностью, при анемии, ожирении и болезнях лёгких. Врач смотрит на сочетание показателей: кислородный пульс, анаэробный порог, дыхательный резерв и насыщение крови кислородом.
Часть 8. Что дальше
8.1. Дополняющие исследования
Если тест указывает на сердечное ограничение, следующим шагом обычно становится «Эхокардиография: что это такое, зачем её делают и чего ожидать», а при подозрении на ишемию — визуализирующий стресс-тест, например стресс-эхокардиография45.
При лёгочном ограничении назначают полное исследование функции лёгких, диффузионную способность, компьютерную томографию грудной клетки. При падении насыщения кислородом могут понадобиться анализ газов крови и эхокардиографическая оценка давления в лёгочной артерии.
8.2. Альтернативы и упрощённые методы
Если газоанализатор недоступен, выносливость можно грубо оценить тестом шестиминутной ходьбы или обычной велоэргометрией по метаболическим единицам. Однако эти методы не показывают механизм ограничения. В спортивной медицине для определения порогов иногда дополнительно измеряют лактат крови в капле крови из пальца1012.
По результатам теста врач может составить индивидуальную программу тренировок: интенсивность ниже анаэробного порога считается безопасной и эффективной для большинства пациентов кардиореабилитации612.
Когда срочно нужно к врачу
Немедленно сообщите врачу во время теста или вызовите скорую помощь после него, если появились:
Краткое резюме
Кардиопульмональный нагрузочный тест, или эргоспирометрия, — это нагрузочная проба с одновременным анализом вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, ЭКГ, давления и насыщения крови кислородом. Он показывает, как работает вся цепочка доставки кислорода — лёгкие, сердце, кровь и мышцы, и где возникает ограничение. Конкретный диагноз тест обычно не ставит, зато объективно измеряет выносливость.
Главные показания — одышка неясной причины, оценка тяжести и прогноза сердечной недостаточности, отбор на пересадку сердца, оценка риска перед операциями на лёгких, болезни лёгких и лёгочная гипертензия, реабилитация и спорт. Как скрининг у здоровых людей тест не используют. Пиковое потребление кислорода 14 мл/кг/мин и ниже служит одним из критериев для обсуждения пересадки сердца.
Противопоказания такие же, как у любой нагрузочной пробы. Облучения нет, серьёзные осложнения редки. Перед тестом легко едят за 2–3 часа, не курят и уточняют у врача, какие лекарства принимать.
Исследование длится около часа, нагрузка — 8–12 минут на велоэргометре в маске. Нужна максимальная, но безопасная нагрузка, о боли в груди сразу говорят врачу. Маску при необходимости снимают в любой момент, а полное заключение готовят в тот же день или через несколько дней.
Ключевые показатели — пиковое потребление кислорода, анаэробный порог, вентиляционная эффективность, дыхательный резерв, кислородный пульс. Пиковое потребление кислорода в норме не ниже 85% от должного, а достаточность усилия подтверждает дыхательный коэффициент 1,10 и выше. Дальше в зависимости от картины назначают эхокардиографию, стресс-тесты или исследования лёгких.
Источники
- American Thoracic Society, American College of Chest Physicians. ATS/ACCP Statement on cardiopulmonary exercise testing. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. США, 2003.
- Radtke T., Crook S., Kaltsakas G. et al. ERS statement on standardisation of cardiopulmonary exercise testing in chronic lung diseases. European Respiratory Review. Великобритания, 2019.
- Guazzi M., Arena R., Halle M. et al. 2016 Focused Update: Clinical Recommendations for Cardiopulmonary Exercise Testing Data Assessment in Specific Patient Populations. Circulation. США, 2016.
- Balady G. J., Arena R., Sietsema K. et al. Clinician’s Guide to Cardiopulmonary Exercise Testing in Adults: A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation. США, 2010.
- McDonagh T. A., Metra M., Adamo M. et al. 2021 ESC Guidelines for the diagnosis and treatment of acute and chronic heart failure. European Heart Journal. Великобритания, 2021.
- Галявич А. С., Терещенко С. Н., Ускач Т. М. и др. Хроническая сердечная недостаточность. Клинические рекомендации 2024. Российский кардиологический журнал. Россия, 2024.
- Mehra M. R., Canter C. E., Hannan M. M. et al. The 2016 International Society for Heart Lung Transplantation listing criteria for heart transplantation: A 10-year update. Journal of Heart and Lung Transplantation. США, 2016.
- Brunelli A., Charloux A., Bolliger C. T. et al. ERS/ESTS clinical guidelines on fitness for radical therapy in lung cancer patients (surgery and chemo-radiotherapy). European Respiratory Journal. Великобритания, 2009.
- Авдеев С. Н., Барбараш О. Л., Баутин А. Е. и др. Лёгочная гипертензия, в том числе хроническая тромбоэмболическая лёгочная гипертензия. Клинические рекомендации 2020. Российский кардиологический журнал. Россия, 2021.
- Wasserman K., Hansen J. E., Sue D. Y. et al. Principles of Exercise Testing and Interpretation. Lippincott Williams and Wilkins. США, 2012.
- Берестень Н. Ф., Сандриков В. А., Федорова С. И. (ред.) Функциональная диагностика: национальное руководство. ГЭОТАР-Медиа. Россия, 2019.
- Аронов Д. М., Лупанов В. П. Функциональные пробы в кардиологии. МЕДпресс-информ. Россия, 2007.
Материал носит информационно-просветительский характер и не заменяет очной консультации врача. Необходимость исследования и подготовку к нему определяет только врач.
Читайте также
- Натрийуретические пептиды (BNP, NT-proBNP) при сердечной недостаточности: что показывает анализ и как понимать результат
- МРТ сердца: что показывает и когда её назначают
- Сцинтиграфия и ОФЭКТ миокарда (перфузионная): как проходит и что показывает исследование
- Тилт-тест (пассивная ортостатическая проба) при обмороках: как проходит и что показывает
Автор:
