Internetmedicin.se använder cookies för att kunna erbjuda en så bra tjänst som möjligt. Läs mer

annons
annons
Ergospirometri (arbetsprov med gasutbytes- och ventilationsanalys)
Författare Överläkare , Kardiologkliniken/Klinisk fysiologi/Sahlgrenska Universitetssjukhuset
Granskare Överläkare Henrik Mosén, Klinisk fysiologi/Skånes Universitetssjukhus Lund
Uppdaterad 2017-08-29
Specialitet Klinisk fysiologi
Skriv ut
annons


BAKGRUND
 

Ergospirometri (CPET – Cardio Pulmonary Exercise Testing) är en i grunden icke-invasiv undersökningsmetod som vinner allt mer mark inom kardiopulmonell diagnostik. Den har funnits i Sverige sedan drygt femtio år, men då utrustningarna till en början var relativt primitiva och resultaten byggde på medelvärden av en insamlad volym utandningsluft (Douglassäck), blev rapporterna betydligt mer grovhuggna jämfört med dagens, där modern utrustning möjliggör analys av varje andetag med fraktionering av utandningsluften. Tillgängligheten och den kliniska användbarheten har också ökat markant på senare år, särskilt sedan allt fler kliniska studier visar på nyttan av testresultaten i både diagnostiska och prognostiska sammanhang.

Grundpelarna i undersökningen utgörs av mätning av syreupptag och koldioxidelimination i den ventilerade luftvolymen respektive flödes- och volymsmätning av ventilationen. Utifrån dessa rådata görs sedan en mängd beräkningar ur vilka man får detaljerad information som möjliggör avancerade bedömningar. Detta sker under Arbetsprov med EKG antingen på ergometercykel (vanligast i Sverige) eller på löpmatta med därtill hörande mätutrustning såsom 12-avlednings-EKG, utrustning för blodtrycksmätning samt mätning av blodets syremättnad - pulsoximetri. För ytterligare diagnostisk skärpa analyseras ibland också blodgaser, lättast sker detta genom att patienten får artärnål inför undersökningen.

Utrustningen består vanligen av en tätslutande mask över näsa och mun vari givare för luftflödesmätning (kontinuerlig dynamisk spirometri) och sensorer för O2- och CO2-partialgastryck ansluts. Absolut syreupptag (ofta korrigerat för kroppsvikt) ger viktig prognostisk information vid en rad tillstånd, därtill kan resultatet bidra till val av terapi vid specifika sjukdomar och i vissa fall indikera om en patient är i skick att genomgå en krävande behandling vid t ex vissa tumörsjukdomar. Utöver prognostisk information kan undersökningen också ge en fingervisning om begränsande faktorer under belastning, t ex om sjuklighet huvudsakligen beror på lungor (ventilation/respiration), hjärta (cirkulation) eller i vissa fall mer perifera orsaker (muskulatur, metabolism etc). Metoden kan dessutom ge en ganska tydlig bild av hur pass ansträngd patienten varit under provet.
 

Se länk för bild på ergospirometri.




FYSIOLOGIN BAKOM METODEN
 

Principen för undersökningen är följande formel:

V’O2 = (FiO2 – FeO2) x V’E = HR x SV x Hb x 1,34 x (SaO2 – SmvO2)

där:

V’O2 = syreupptag (mL/min)
FiO2 = fraktionen syrgas i inandningsluften (%)
FeO2 = fraktionen syrgas i utandningsluften (%)
V’E = ventilerad luftvolym (mL/min)
HR = hjärtfrekvens (min-1)
SV = slagvolym (L)
Hb = hemoglobin (g/L)
SaO2 = saturation av syrgas i artärblod (%)
SmvO2 = saturation av syrgas i blandvenöst blod (mixed venous, eg i lungartär, %)
1,34 är syrebindningskonstanten för Hb, d v s 1 g Hb binder 1,34 mL O2

Kort sammanfattat beräknar alltså utrustningen patientens totala syreupptag utifrån produkten av ventilerad luftvolym och extraherad fraktion syrgas i utandningsluften. Det högst uppmätta syreupptaget hos den undersökte benämns peak V’O2 och är vanligtvis som högst då patienten avbryter arbetet. Skulle det högst uppmätta syreupptaget inträffa vid en tidpunkt före maxbelastning eller t o m efter arbete är detta patologiskt och kan indikera svikt av något organsystem involverat i syreupptagsprocessen. Undantaget är mycket vältränade individer som ofta har en platå, ibland följd av en lätt stagnation i syreupptagsprofilen mot maxbelastning. Detta upptagsvärde benämns då max V’O2.

Hjärtminutvolymen, produkten av hjärtfrekvensen och slagvolymen, är normalt ca 5 L/min i vila hos en genomsnittlig vuxen individ. Under arbete kan denna öka med faktor 3–5. Detta innebär att en större mängd syrebärande blod transporteras via lungkapillärbädden och ut i perifer vävnad, fr a arbetande muskulatur. Mängden hemoglobin i blodet styr också den syrebärande kapaciteten; vid anemi (eller Hb-dysfunktion av något slag) minskar blodets syrebärande förmåga och syreupptaget blir lägre. Saturationen av syrgas i artärblod hos en lungfrisk individ ligger strax under 100 % (95-99 %) och sjunker sällan under arbete, förutom vid extrem påfrestning. Hos en lungsjuk patient/patienter med sjukdomstillstånd i lungcirkulationen kan desaturation uppträda under ansträngning vilket medför minskad syredistribution till arbetande muskelvävnad. Den blandvenösa syrgasmättnaden i vila ligger vanligen kring 75 % hos en frisk individ. Under arbete sjunker denna till följd av effektivare syreutnyttjande i perifer vävnad. Denna utveckling är också en förutsättning för att ökning av syreupptaget skall kunna fortskrida. Vid maximal ansträngning är det blandvenösa blodet kraftigt desaturerat och så mycket som 50-80 % av Hb-bundet syre upptas av perifer vävnad. Processen faciliteras av skiftet i dissociationskurvan för hemoglobinets O2-affinitet (Hb har lägre affinitet för O2 vid högre temperatur, lägre pH och högre halt av 2,3-BPG) i arbetande muskelvävnad. Alla dessa faktorer medför att syreupptaget kan öka upp till 20 gånger vilovärdet.

Vid kraftigare fysisk ansträngning uppstår ett stigande underskott av syrgas i arbetande muskulatur och under påföljande anaeroba metabolism bildas laktat. Laktatet ger en metabol acidos som buffras av bikarbonat till bildande av mer koldioxid. Acidosen och den stigande mängden koldioxid medför ett krav på ökad ventilation för att eliminera gasen i lungorna. Man har nu nått den s k anaeroba tröskeln eller laktattröskeln. Fortsatt ökande belastning medför ytterligare ökande laktatfrisättning och när buffertkapaciteten överskrids börjar pH att sjunka vilket i sin tur leder till en påtagligt ökande minutventilation. Man har nu nått till den s k respiratoriska kompensationsfasen, med laktat som stiger raskt i blodet och patienten går på ”metabol kredit”.

Vid tillstånd av hjärtsvikt ökar inte hjärtminutvolymen på ett normalt sätt och syreupptagsökningen sker då huvudsakligen genom ökning av oxygenextraktionen med sjunkande blandvenös mättnad som följd. Det högst uppmätta syreupptaget är då sänkt, ofta proportionellt mycket mot graden av hjärtsvikt. Dessa patienter når också sin anaeroba tröskel tidigare (jämför NYHA-klassifikation).


 

INDIKATIONER
 

Liksom för arbetsprovet kan en grov indelning göras enligt nedan:


Diagnostiska prov:

Till denna kategori räknas fr a utredning av tillstånd av oklar dyspné eller dyspné hos patienter med kombinerade hjärt- och lungsjukdomar där man vill ta reda på dominerande orsak/begränsande organsystem. Såsom tidigare nämnts skiljer sig hjärt- och lungpatienter ofta åt i resultaten och ergospirometrin kan bidra med viktig information i utredningen. Vissa studier indikerar att ergospirometri ökar sensitivitet/specificitet för arbetsinducerad myokardischemi jämfört med standardarbetsprovet, trots avvikande vilo-EKG även om detta inte används i större klinisk omfattning ännu. För att ge ytterligare tyngd åt undersökningen kan samtidig analys av artärblodgaser göras, lättast genom att patienten får en artärnål före undersökningen. Vid misstanke om hyperventilationssyndrom är arbetsprov/ergospirometri med blodgaser i många fall diagnostisk. Ofta kan också ansträngningskorrelerad obstruktivitet/andningshinder framträda tydligt i flöde-volymkurvorna under belastning.


Prognostiska prov:

I Sverige är ergospirometrin en sedan länge etablerad undersökningsmetod vid utredning av hjärtsviktspatienter och inför hjärttransplantation, samt på flera kliniker även vid pulmonell arteriell hypertension. Vid planerade kirurgiska ingrepp av tumörsjukdomar används också ergospirometrin för att bedöma risk, såväl för själva ingreppet som för parenkymförlust vid t ex lungcancer. Den viktigaste prediktorn för beräknad risk är det viktkorrigerade syreupptaget – mL O2/kg/min. Som exempel har länge gränsen 14 mL/kg/min angivits för hjärtsviktspatienter som diskuteras för hjärttransplantation och patienter med > 15 mL/kg/min har i ett flertal studier visat sig ha lägre postoperativ dödlighet och komplikationsrisk vid lungcancerkirurgi (pulmektomi).


Screenande prov:

Ergospirometrin används ofta vid test av särskilda yrkesgrupper där kraven på fysisk prestationsförmåga är särskilt höga, ett typexempel är rökdykare. Dessutom är testet ytterst lämpligt vid bedömning av träningseffekter, rehabilitering och/eller fysisk ”fitness” hos elitidrottare och är vanligt vid t ex spelarövergångar mellan storklubbar m m. Bland de idrottare med högst syreupptag/kg kroppsvikt märks särskilt längdskidåkare, medel- och långdistanslöpare och orienterare, samt långloppscyklister.


 

KONTRAINDIKATIONER
 

Se behandlingsöversikt Arbetsprov och EKG


 

UTFÖRANDE
 

Inför undersökningen görs alltid en grundläggande andningsfysiologisk utredning för att bilda sig en uppfattning om patientens respiratoriska status och beräkna maximal ventilationsförmåga. Aktuellt Hb bör finnas. Eventuell artärnål sätts.

Vilofas: Vilo-EKG och blodtryck registreras i liggande. Då patienten sitter på cykel/står på löpmatta ansluts mätutrustningen för ventilations- och gasutbytesanalys till tätslutande mask/munstycke med näsklämma och en viloregistrering görs under ca 2 minuter.

Belastningsfas: Patienten cyklar på ”tomgång” med låg eller mycket låg belastning under ett par minuter. Därefter läggs startbelastning på följt av ökning med ett visst intervall, vanligen varje minut eller tätare än så. Syftet är oftast att få till en belastning som varar 8–12 minuter. Eftersom själva mätutrustningen är mycket känslig för störningar och läckage får patienten inte tala under provet. Systoliskt blodtryck och skattade symtom följs med hjälp av RPE-/Borgskalor. Avbrottskriterierna är desamma som för standardarbetsprovet.

Återhämtningsfas: Patienten sitter kvar på cykeln under 1–2 minuter med ergospirometriutrustningen på, varefter denna tas av och patienten intar horisontalläge på en brits. EKG och blodtryck följs i ytterligare några minuter.


 

BEDÖMNING
 

Bedömningen är inte sällan en relativt komplex historia. Utöver den information som fås vid standardarbetsprovet med blodtrycks- och pulsreaktion, EKG med arytmier och ST-T-förändringar och patientens skattningsskalor av anginaakvivalenta symtom, dyspné och ansträngning har man alltså en stor mängd data i form av syreupptag, koldioxidelimination och ventilationsprofil. Syreupptaget är relativt stabilt i vila och ökar vid ansträngning som svar på krav om ökad metabolism för att utvinna energi. Grovt ökar syreupptaget med 10 mL O2/min/W, alltså linjärt med stigande belastning. Avflackande profil tyder vanligtvis på att något i den kardiopulmonella fysiologin är avvikande. Metabolt eller mer perifert begränsade patienter faller också ut i undersökningen, även om distinktionen kan bli svårare här. I takt med stigande belastning nås ofta den tidigare beskrivna punkten anaerob tröskel. Arbetet som en individ klarar innan denna punkt nås har betydelse för både medicinsk risk inför behandlingar eller ingrepp, men även i andra fysiska sammanhang såsom vid testning inför krävande arbetsuppgifter. Ofta definieras den anaeroba tröskeln som ett värde på syreupptag. En individs syreupptag kan alltså anges både vid anaerob tröskel (kapacitet för varaktigt arbete) och vid max/peak. Olika referensmaterial finns att tillgå.

Ventilationsmätningen (lungminutvolymen = andningsfrekvens x tidalvolym) under arbete används bland annat till att räkna ut den ventilatoriska reserven. Som utgångspunkt används lungfunktionsundersökningen före provet. Vanligtvis finns hos friska normaltränade individer en viss reserv kvar (20–40 % av maximal volontär ventilation) vid arbetets avbrott, det är således inte lungorna/ventilationen som begränsar arbetet utan cirkulationen/hjärtat. Hos patienter med lungsjukdom (obstruktivitet, lungfibros m m) är den ofta sänkt och hos hjärtsviktspatienter med väsentligen bibehållen lungfunktion istället ofta hög. Ytterligare subanalyser och andningsmanövrar under arbete kan ge information om typ av ventilationsbegränsning såsom obstruktivitet eller restriktivitet och man kan även se tecken till dynamisk hyperinflation eller centrala andningshinder.

Utöver de direkta värden som fås kan också en mängd kvoter av erhållna värden beräknas och ytterligare subanalyser göras. En viktig och robust sådan kvot är den s k ventilatoriska effektiviteten, förmågan att eliminera koldioxid i den utandade luften. Eftersom ventilationen hos de flesta individer styrs av koldioxidnivån kommer dessa två värden att förhålla sig relativt konstant till varandra under större delen av provet, vilket medför att värden kan erhållas även om provet inte drivits maximalt. Förhållandet benämns V’E/V’CO2-slope och ju brantare denna är, desto mer patologisk. Sjukdomar som hjärtsvikt, pulmonell hypertension, lungsjukdomar etc resulterar i en högre V’E/V’CO2-slope. Värdet kan alltså inte direkt användas i diagnostiskt syfte, eftersom en avvikelse är ospecifik, men är desto viktigare ur ett prognostiskt perspektiv. Värdet är också väl reproducerbart hos en individ och förändringar är en stark indikator på medicinsk förbättring eller försämring.

Vid varje given tidpunkt i vila, under eller efter arbete, kommer syreupptaget att förhålla sig till koldioxideliminationen i utandningsluften. I vila är syreupptaget vanligen högre än sin motpart, vid maximal ansträngning och minuterna efter arbete råder oftast det motsatta. Förhållandet benämns den respiratoriska utbyteskvoten, eller RER (Respiratory Exchange Ratio). Trenden av RER under och efter arbete och kanske särskilt värdet då patienten avbryter arbetet p g a upplevd maximal ansträngning ger bedömaren viktig information. Ett RER-värde < 1,0 vid max-arbete indikerar submaximal kardiell belastning. Oftast ses värden > 1,1 hos adekvat cirkulatoriskt belastade individer. En respiratoriskt begränsad patient har ofta relativt låg RER vid maximal ansträngning.
 

Se länk för graf.


Bildtext: Graf över O2-upptag (blå linje), CO2-elimination (röd), belastning i W (grå) och HF (lila) över tid.




KOMPLIKATIONER
 

Då undersökningen ibland utförs på mycket svårt sjuka patienter är risken kanske något högre än genomsnittligt vid standardarbetsprovet, även om det är viktigt att poängtera att själva mätmetoden i sig inte innebär någon högre risk. Istället gör möjligheten att under pågående arbete se t ex på syreupptagets dynamik ensam och i förhållande till hjärtfrekvensen att man ofta kan se tecken på begynnande svikt/ischemi tidigare än t ex blodtrycksfall eller symtom hos patienten. Det faktum att patienten bär mask/munstycke och inte kan förmedla sig verbalt försämrar naturligtvis kommunikationen. Det är av största vikt att undersökningen utförs av van och erfaren personal, som är vaksam på tecken till begynnande cirkulationskollaps eller annan organsvikt under provet och i så fall omedelbart kan avbryta provokationen.

 

Referenser

Principles of exercise testing and interpretation, 5th Ed, Wassermann K et al 2012

Kliniska arbetsprov - metoder för diagnos och prognos, red Jorfeldt & Pahlm, Studentlitteratur 2013

EACPR/AHA Scientific Statement, Clinical recommendations for CPET data assessment in specific patient populations, Guazzi M et al, Circulation 2012 Oct 30;126(18):2261-74. Se länk till PubMed

Value of peak exercise oxygen consumption for optimal timing of cardiac transplantation in ambulatory patients with heart failure, Mancini D et al, Circulation 1991 Mar;83(3):778-86.Se länk till PubMed

Preoperative evaluation of the lung resection candidate, Mazzone P, Cleve Clin J Med. 2012 May;79 Se länk till PubMed

 

Copyright © Internetmedicin 2017
ID: 6608

Kommentera >>
Behandlingsöversikt: Ergospirometri (arbetsprov med gasutbytes- och ventilationsanalys)

 
 
 
   



Du måste vara inloggad för att skriva ut.
Logga in eller registrera dig gratis här.

Den här sidan kan inte skrivas ut på vanligt sätt.
Använd istället knappen Skriv ut (symbolen med skrivare) uppe till höger på sidan.

Endast registrerade användare har tillgång till utskriftsfunktionen.

Så här registrerar du dig och skriver ut:
1. Registrera dig (kostnadsfritt). Klicka på länken Ny användare uppe
till vänster på sidan och följ instruktionerna.
2. Ditt lösenord skickas till din e-postadress.
3. Logga in.
4. Gå till önskad behandlingsöversikt.
5. Klicka på knappen "Skriv ut" längst upp till höger på sidan.
6. Ett nytt fönster öppnas. Utskriftsdialogen visas, klicka på Skriv ut.








AT-läkare
Region Jönköpings län


Dermatologer med erfarenhet från primärvården
KRY


AT-läkare
Nyköpings lasarett


Pediatriker med erfarenhet från primärvården
KRY


AT-läkare
Gävle sjukhus


AT- läkare
Alingsås Lasarett


AT-läkare
Capio St. Görans Sjukhus


AT-läkare
Hässleholms sjukhus


AT-läkare
Blekingesjukhuset Karlshamn


Just nu utbildas och övas dina kollegor som tjänstgör på deltid i Försvarsmakten.
Försvarsmakten


Verksamhetsansvarig läkare sökes till Östra Läkargruppen
Kristianstad


AT- läkare
Sahlgrenska Universitetssjukhuset


AT-läkare
Visby lasarett


AT-läkare
Skaraborgs Sjukhus- Lidköping och Skövde


AT-läkare
Ängelholms sjukhus


AT-läkare
Mälarsjukhuset i Eskilstuna


AT-läkare
Lasarettet i Enköping


Specialist i allmänmedicin
Baldersnäs Din hälsocentral och Kilafors Din hälsocentral


AT-läkare
Lasarettet Trelleborg


AT-läkare
Hallands Sjukhus Varberg


Specialistläkare Allmänmedicin
Närhälsan Opaltorget vårdcentral


AT-läkare
Hudiksvalls sjukkhus


AT-läkare
Kiruna sjukhus


AT- läkare
Östersunds Sjukhus


Vårdenhetsöverläkare till ny regional högspecialiserad avdelning!
Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Psykiatri Affektiva


Leg. läkare med erfarenhet från primärvården
KRY


AT-läkare
Helsingborgs lasarett


Vårdenhetschef till ny regional högspecialiserad avdelning!
Sahlgrenska Universitetssjukhuset, Psykiatri Affektiva


AT-läkare
Lasarettet i Landskrona


AT- läkare
Kungälvs Sjukhus

annons