正常人的peak 随年龄、性别、躯体大小、体重、日常活动水平和运动类型的不同而不同。peak 随年龄的增长而下降，在Astrand等的一项纵向研究中，66例20～33岁健康的男性、女性进行心肺运动试验，均测得peak ，21年后再次测试发现，35例女性peak 的平均下降速度为22%，而31例男性的平均下降速度为20%。Bruce等采用逐步回归分析来确定性别、年龄、运动水平、体重、身高是否会影响成人平板运动的peak 预计值。结果发现，性别和年龄是两个最重要的影响因素。当体重和运动水平被校正后，女性的peak 约为男性的77%。Astrand等报道称，18例女学生和17例同等身材男生相较，前者的peak 较后者低17%。日常活动水平与peak 密切相关，酷爱运动的人的peak 下降速度明显降低。即使是短时间的运动锻炼都能使peak 增加15%～25%。运动类型是peak 的一项重要决定因素。臂式测功计由于参与的肌群较少且达到的最大功率较低，所以其peak 约为腿部踏车运动的70%，而腿部踏车运动的peak 约为平板运动可达到的最大值的89%～95%。

典型的正常人在优化递增功率运动试验方案中的 反应过程如图6-1所示。

这是心肺运动试验中最重要的亚极量运动指标之一。随着负荷功率不断增加，由于氧供不足导致有氧代谢再生ATP的方式不能满足机体对能量的需求，无氧代谢将代偿有氧代谢的不足，从而使乳酸及乳酸/丙酮酸比值（L/P）升高，此时的 被定义为无氧阈。测定方法包括:①在 CO _2- 关系曲线中， 突然增加时的 ，这是最常用的标准方法，被称为V-slope法；②在 E/ 增加而 E/ CO ₂不变时刻的 ；③在P _ETO ₂增加而P _ETCO ₂不变时刻的 。另外，AT占peak 的比例约为53%～ 65%，女性的AT/peak 较男性高，都随着年龄的升高而升高。

氧脉搏等于动静脉血氧含量差（C _（A-V）O ₂）和每博输出量（SV）的乘积。动静脉血氧含量 差依赖于可利用的血红蛋白量、肺部血流氧合和外周组织的氧摄取能力。在任一设定功率下的峰值氧脉搏预计值，都取决于个体的躯体大小、性别、年龄、健康程度和血红蛋白浓度。踏车运动中的峰值氧脉搏预计值的正常波动范围很大:7岁小孩均值约为5ml/（beat•min），150cm的70岁女性为8ml/（beat•min），190cm的30岁男性为17ml/（beat•min）。服用β受体阻滞剂的患者，由于心率增加受限，他们的peak /kg的实测值可能明显高于预计值。

负荷递增试验开始之后，功率递增的最初阶段 并不成线性增加，这一延迟在计算 /ΔWR必需排除在外，其正常一般为0.75分钟。计算公式为 /ΔWR=（峰值 -热身期 ）/［（T-0.75）×S］，其中T代表递增运动时间，S代表功率递增（W/min）的斜率。Δ /ΔWR随功率增加的斜率、受试者心血管的功能状态和试验的持续时间不同而存在较小的差异。一项研究中，10例正常青年男性均接受心肺运动测试，分别行15分钟左右运动方案和5分钟左右方案（递增功率为60W/min）（递增功率为15W/min），前者得出的Δ /ΔWR较后者更高［（11.2±0.15）ml/（min×W）VS （8.8±0.15）ml/（min×W）］。由于在较长时间的运动测试（功率递增更慢）中，运动能量所耗氧大部分来自大气，小部分来自于体内的氧储备，因此Δ /ΔWR的值稍高。后继研究发现，中等强度运动负荷时，不同性别健康青年的Δ /ΔWR平均为10.3ml/（min× W），波动范围很小，因此该值可以作为判断心肺功能紊乱的敏感指标。造成Δ /ΔWR下降的原因有很多，如肌肉摄氧能力降低，肌肉血流量受限和心排量降低等。

传统呼吸生理学认为，通气功能与CO ₂排出的关系较之与O ₂摄取的关系更加密切，所以用单位CO ₂排出所需要的通气量作为评价呼吸功能的指标，但是，通过前面整体生理学的介绍我们应该已经明白，无论是在呼吸还是循环中，O ₂都扮演着最为重要的作用，CO ₂和H ⁺尽管也很重要，但它们绝不是最重要的。我们之所以推荐 E/ 作为通气有效性的指标是因为 / 在无氧阈之后有一个很长的平台期，这个平台值既是最低值（Lowest / ），稳定性和重复性很好，而且与AT时刻的 / 有很高的一致性（Lowest / VS / @AT，r=0.99，SD=0.45，P＜0.0001）。另外，低于呼吸代偿点（VCP）之前的 （BTPS）与 （ATPS）之间的斜率（ - 斜率）也是反映通气效率的一个传统指标，但是与Lowest / 相比，它的变异性较大，而稳定性较差。因此，我们推荐Lowest / 作为评价通气效率的主要指标。

机体摄取氧气完成生命活动和新陈代谢是呼吸循环的核心功能。我们通过 与单位 E的比值来评价摄氧效率。传统方法中，通过对 进行对数转化，可以使 与 间关系变为线性，其线性的斜率称之为摄氧效率斜率（OUES），对循环功能障碍有诊断和评估价值。 与 之间的关系是非线性的， / 在无氧阈附近可以达到最大值，且形成稳定的峰值平台，称之为摄氧效率平台（oxygen uptake efficiency plateau，OUEP），它与AT时刻的 / （OUE@AT）有高度相关性。我们发现，OUEP的可重复性最好、变异性最小、方便计算，因此，我们推荐OUEP作为摄氧效率的主要指标，对诊断和评估循环功能状态具有十分重要的临床意义。

与 的比值称之为RER，在正常安静的状态下，它与呼吸商（respiratory quotient，RQ）近似相等，是由能量代谢物质的种类决定的。RQ是用在描述组织细胞水平上的气体代谢，RQ=1说明主要的代谢底物是糖类，如果是与脂肪（RQ=0.7）和蛋白质（RQ= 0.8）的混合物，则RQ＜1。但是临床上测定RQ很困难，可以用心肺运动试验测得的RER近似反映RQ。但是，除了代谢底物外，乳酸酸中毒或过度通气也可以造成RQ＞1，这是由于CO ₂和O ₂在血液中的溶解度曲线不同造成的。有心脏科医生建议RER＞1.2作为终止运动的指征或达到最大运动耐力的标志，这其实是错误的。如果是呼吸功能受限的患者，在RER较低甚至低于1时就可能达到了自身的最大运动极限，相反，如果是训练有素的运动员，其RER可能达到1.4甚至更高，以1.2为终止运动指征的话显然是不对的。

静息时P _ETCO ₂和P _aCO ₂差距并不大，但是随着运动强度和通气量增大，P _ETCO ₂和P _aCO ₂的差值越来越大。一项针对10例正常青年男性的研究发现，P _（a-ET）CO ₂值在静息时约为+2.5mmHg，在峰值运动时降至-4mmHg。事实上，在超过115W负荷功率时，P _ETCO ₂总是大于P _aCO ₂的，其差值大于2mmHg。虽然正常人的P _aCO ₂不能通过P _ETCO ₂准确预测，但是测定P _ETCO ₂对判断P _aCO ₂趋势还是有一定帮助的。需要引起注意的是，对于阻塞性通气功能障碍的患者，由于CO ₂排出受限，导致P _（a-ET）CO ₂值在峰值运动时有可能是正的，气道阻塞越严重，P _ETCO ₂的增大趋势越不明显。P _ETO ₂的变化趋势与P _ETCO ₂大致相反。

在运动中的动力学反应有3个时相。Ⅰ相的特征为运动开始时 即刻增加，持续15s左右，这是由于运动开始时每搏量和心率的增加导致的肺血流突然增大。Ⅱ相的 从运动开始大约15s后持续到3分钟左右，它反映了细胞呼吸增长的时期。如果运动强度低于AT，则健康青年受试者大约在3分钟时出现稳态。Ⅲ相反应的是 稳态的开始，若运动强度在AT以上， 的增高速率与乳酸的增高速率强度相关。结合Ⅰ相和Ⅱ相的 动力学特征，假定从运动开始 呈单指数增长关系，对整个反应曲线进行单指数拟合，指数的时间常数（63%时的 ）即定义为平均反应时间（mean response time，MRT）。从整体整合生理学—心肺一体化自主调控来解释，我认为正确的解释应该是Ⅰ相反应就是仅仅有快反应的外周化学感受器开始起效人体心肺等系统对运动反应；Ⅱ相反应就是在仅有快反应的外周化学感受器基础之上，慢反应的中枢化学感受器也开始起效参与，由快、慢两种感受器共同参与整合调控下人体心肺等系统对运动反应；Ⅲ相反应则是运动强度超过AT以上代谢酸性产物逐渐增加而出现的复合反应。

运动过程中呼吸反应的模式不是一成不变的。运动过程中 的增加由潮气量VT和呼吸频率Bf两部分组成。一般而言，正常人在低运动强度时是以V _T升高为主，无氧阈附近当V _T接近最大时， 进一步增加主要依靠B _f升高，因此，B _f与V _T呈曲线关系。我们发现有部分正常人在低运动强度时就以B _f升高为主，继而随运动强度增加V _T逐渐升高，这种呼吸模式较为少见。运动过程中正常人的最大V _T一般不会超过70%IC，B _f低于50次/分，但是限制性通气功能障碍患者的V _T可能接近100%IC，B _f超过50次/分，提示IC可能限制了V _T的增加。另外，阻塞性通气功能障碍患者的吸气时间/呼气时间明显降低，单次呼吸时间不能随运动强度增加而缩短，因而B _f增加受限，最大通气量Max 降低。两种通气功能障碍类型患者的呼吸储备都明显下降。我们将呼吸储备定义为在运动过程中达到的最大通气量MaxVE与最大自主通气量之间的差值（MVV-Max ）或在MVV中所占比例（MVVMax ）/MVV，代表的是理论上肺通气功能的最大代偿能力，正常人的（MVV-Max ）/ MVV在20%～50%之间，（MVV-Max ）平均值为38.1±22L/min，当低于11L/min时提示存在通气功能受限。在严重阻塞性通气功能障碍患者中，（MVV-Max ）甚至可能小于零。我们建议MVV应该使用实测值，而不是由FEV1估测。

运动过程中观察气体交换有助于更好的解释心电图。运动时心肌氧需求较静息时更大，更容易发现潜在的心肌缺血，由于心肌氧供需失衡，引起乳酸堆积，心肌细胞离子通道通透性改变，氧供不足部位的膜电位复极速率下降，ST-T波发生改变，此时若△ /△WR下降、△ /HR曲线斜率变缓和HR反常增高等，有助于确诊不典型的异常心电图表现。另外，运动刺激心率不断加快，舒张期缩短，冠脉灌注不足较静息时更明显，因此心肺运动试验具有早期诊断意义。而且运动中异位搏动（如室性期前收缩）异常频繁的出现也提示心肌氧供需失衡，但是，我们也发现有些人静息时偶发的异位搏动不具有病理意义，它会随着运动负荷增加而减少或消失，同时 、 等曲线无异常表现。此外，心肌氧供需失衡可以在心肺运动试验中直观的测定， 曲线的异常变化较心电图更加敏感，两者结合可明显提高诊断心肌缺血/心肌氧供需不平衡的准确性和敏感性。需要指出的是，我们并不建议把达到预计最大心率作为终止运动的指征，因为预计最大心率的变异性很大，而且容易受到心理、药物等多方面因素的影响，所以在患者能够耐受的前提下，即使超过最大预计心率我们也应该鼓励患者尽力达到其运动峰值。同样，我们也不建议将动脉收缩压＞200mmHg和舒张压＞120mmHg作为终止运动的指征。在立位踏车时，交感神经兴奋，心输出量增加，非运动肌肉血管收缩导致血流阻力升高，血压升高，血流重新分布，大量血液积聚在下肢，此时，包括心、脑在内的主要脏器均处于相对“供血不足”状态，因此担心运动引起的暂时性血压升高对靶器官的损害是不科学的。相反，如果随运动负荷升高而血压不升反降则应该引起高度重视，密切观察，避免不良反应的发生。

正常情况下代表动脉血氧饱和度，是一种广泛应用的无创伤动脉血氧饱和度。但是由于受到脉搏波强弱、外周循环状态等影响，运动中外周血管正常产生收缩，从而影响脉搏氧饱和度代表动脉血氧饱和度的精确度和可信度。读数仅供参考，根据临床需要可以考虑直接抽取动脉血测定动脉血气（表6-1）。