運動負荷がやはり呼吸困難病態把握のための王道だろう。だが、臨床実地的にはなかなか困難。今後の簡便化に期待
Using Cardiopulmonary Exercise Testing to Understand Dyspnea and Exercise Intolerance in Respiratory Disease
Michael K. Stickland,et al.
Open AccessPublished:January 18, 2022DOI:https://doi.org/10.1016/j.chest.2022.01.021
https://journal.chestnet.org/article/S0012-3692(22)00145-3/fulltext
慢性呼吸器疾患における呼吸困難と運動不耐性を理解するためのCPETの使用方法について、医療従事者に実用的で最新の情報を提供することで、2つの臨床CPETからのデータと解釈が例として示されている。スペースや文献の制限から、CPETのレビューやポジションステートメントへのリンクを適宜提供
呼吸器疾患の評価には、サイクルエルゴメーターとトレッドミルのどちらでCPETを行うのが最適かについては、明確なコンセンサスは得られていない。サイクルエルゴメーターは、より直線的で定量的な仕事量の増加をもたらすのに対し、トレッドミルはより日常的な活動を再現する。酸素消費量のピーク速度（V˙o2peak）は、トレッドミル運動とサイクル運動の間で高く、一方、トレッドミル運動はサイクルよりも重度の低酸素血症を引き起こす
重要なことは、V˙o2の線形増加を取り入れたトレッドミルのプロトコルを使用した場合、COPDにおいてはトレッドミル運動とサイクル運動での呼吸困難や dynamic operating lung volume responseに差はない
CPETは、ベースラインスパイロメーター、安静、無負荷運動（つまりウォームアップ）、耐容能の限界までの漸増運動、そして回復という段階に分ける必要があります。CPETの漸増段階では、ランプ式と一定時間（例えば、分単位）の漸増プロトコルが受け入れられ、同様の反応をもたらします1 仕事率の増加方法の選択は患者の特徴によって異なり、8分から12分で患者の最大努力に達するよう医療提供者が理想の仕事率増加方法を定めるのに役立ちます提案が出ている。
呼吸器系疾患の患者を適切に評価するために、 inspiratory capacity (IC) maneuverを行い、安静時およびCPET中のピーク運動までの一定の時間間隔で、呼吸困難（息切れ）と脚の不快感の感覚強度評価を得る必要がある。ECGとBPの反応もモニターする必要があるが、これらの変数の評価は今回の記事の範囲外であり、より詳しい情報は他で見つけることができる
表１：最大患者effort決定クライテリア
- 酸素消費量のピーク速度（V˙o2peak）
- 換気要求の評価
- 肺ガス交換の評価
- 換気予備能の評価
- Dynamic Operating Lung Volumeの評価
- 呼気流量制限の評価
- 労作性呼吸困難の評価
Operating lung volumes in COPD
安静時およびCPET中のIC測定（その後、EELV、EILV、吸気予備量（IRV）、VT/ICを算出）は、運動に対する換気制限を特定し、労作性呼吸困難のメカニズムを解明するのに、生理学的にも臨床的にも最適の方法。簡潔に言えば、運動開始前の安静時およびCPET期間中の一定の間隔で、EELVから全肺容量（TLC）までの最大吸気努力を行うよう患者に要請。実際、IC操作は、運動による呼吸困難の変化を肺活量と同時に関連付けることができるように、呼吸困難の強度評価を収集するときに近接して行う必要がある。
TLCが安静時とピーク時で変化しないと仮定すると、ICは次にEELVおよびEILVを計算するために使用され、EELV = TLC - ICおよびEILV = EELV + VT（またはTLC - IRV、IRV = IC - VT）である。これらの測定値を組み合わせることで、VTの拡張に対する動的な機械的制約の可能性を全体的に把握することができる。例えば、EILVがTLCに向かって増加すると（またはIRVが0Lに向かって減少すると）、VTは呼吸器系のシグモイド圧-容積曲線の上部非適合極で拡張するよう強制される。この状況では、吸気筋(例：横隔膜)が短縮して機能的に弱くなると同時に、肺の大きな弾性反跳力を克服するために異常に高い肺内圧(例：努力)を発生する必要がある32。その結果、V˙ E33を支えるために必要な吸気神経駆動が増加すると、異常に高い労作性呼吸困難と運動不耐性がもたらされることになる。
図3は、3人の患者における運動時の動的操作肺活量の挙動を示したものである。他の肺活量の変化を考慮せずにEELVの変化を評価するだけでは、限られた解釈になってしまう。例えば、図3Aの患者1は、患者2（図3B）および患者3（図3C）と比較して、運動中の著しい動的過膨張の証拠を示している。しかし、患者2と3は共にIRVが小さく、VT/ICが高い。患者3は動的過膨張の証拠を示さないが、それにもかかわらず、運動中、IRVが非常に低く（そしてVT/ICが非常に高く）、VT拡張に対する動的機械的制約の明確な証拠を示している。したがって、運動に対する換気制限の可能性を評価するためには、安静時から運動ピーク時までのすべての動作肺容積の挙動を調べることが重要である。幸い、市販の CPET システムのほとんどは動的 IC の測定が可能である。しかし、これらの CPET システムでは、通常、図 3 に示すような動的動作肺活量プロットを作成することはできな い。
Figure 3A-D, Operating lung volumes in COPD. A-C, Operating lung volume plots during cardiopulmonary exercise testing in three patients with COPD. Light gray area bracketed by TLC and EILV is the IRV. White area bracketed by EILV and EELV is the VT. Dark gray area bracketed by EELV and EELVrest shows the magnitude of DH. D (modified from Guenette et al31), An example of tidal flow volume loops at rest (dashed line) and peak exercise (gray line) superimposed within an MFVL (black line) in a patient with mild COPD. EFL is shown as the overlap between the expiratory portion of the peak exercise flow-volume loop and the expiratory portion of the MFVL. DH is characterized by a leftward shift (ie, increase) in EELV from rest to peak exercise. DH = dynamic hyperinflation; EELV = end-expiratory lung volume; EELVrest = resting end-expiratory lung volume; EFL = expiratory flow limitation; EILV = end-inspiratory lung volume; ERV = expiratory reserve volume; IRV = inspiratory reserve volume; MFVL = maximum flow volume loop; TLC = total lung capacity; VT = tidal volume.
症例：
Figure 4A-L, Selected panels from the incremental cardiopulmonary exercise test for Case 1 (patient with mild COPD) and a healthy normal age- and sex-matched control subject. A, Vo2/WR relationship. B-C, Perceived dyspnea intensity. D-G, Ventilatory and arterial oxygenation response to exercise. I-L, Dynamic ventilatory mechanical and breathing pattern variables. CR10 = Borg 0-10 category ratio scale; fB = breathing frequency; IC = inspiratory capacity; IRV = inspiratory reserve volume; MVV = maximal voluntary ventilation; PETco2 = end-tidal partial pressure of CO2; Spo2 = arterial oxygen saturation estimated by pulse oximetry; TLC = total lung capacity; V˙co2 = rate of CO2 production; V˙E = minute ventilation; V˙E/V˙co2 = ventilatory equivalent for CO2; V˙o2 = rate of oxygen consumption; VR = ventilatory reserve; VT = tidal volume.
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