★運動負荷心肺機能検査
 U.運動負荷試験の方法
運動ウンドウ負荷試験シケン禁忌キンキ
運動負荷ウフ試験シケン禁忌キンキ相対的ソウタイテキ禁忌キンキとなる疾患シッカン病態ビョウタイシメす。
運動負荷ウフ試験シケン禁忌キンキとなる疾患シッカン病態ビョウタイ
1. 心筋シンキン梗塞コウソク
2. 不安定フアンテイ狭心症キョウシンショウ
3. コントロール不良フリョウ心室シンシツセイ不整脈フセイミャク
4. シン機能キノウ影響エイキョウオヨぼすコントロール不良フリョウ心房シンボウセイ不整脈フセイミャク
5. うっセイ心不全シンフゼン
6. ダイ動脈ベン狭窄キョウサクショウ
7. 解離カイリセイダイ動脈コブ
8. 心筋炎シンキンエン
9. 血栓ケッセンセイ静脈ホノオあるいは心内シンナイ血栓ケッセン
10. 最近サイキンハイ血栓ケッセン塞栓ソクセンショウ
11. 急性キュウセイ感染症カンセンショウ
12. V°A−Vブロック
13. 重症ジュウショウ精神科セイシンカ疾患シッカン
14. 最近サイキン安静アンセイ心電図シンデンズ所見ショケン変化ヘンカ
15. 急性キュウセイシンノウホノオ    
 (Blair SN, Gibbson LW, Painter P, et al. Guidelines for exercise test
administration in Guidelines for exercise testing and prescription. 
3rd Edition. American College of Sports Medicine. Philadelphia, 
Lea & Febiger, 1986 より引用インヨウ一部イチブ改変カイヘン)
運動負荷ウフ試験シケン相対ソウタイテキ禁忌キンキとなる疾患シッカン病態ビョウタイ
1. 安静アンセイ拡張期カクチョウキ血圧ケツアツ120mmHg以上イジョウあるいは安静時収縮期血圧200mmHg以上
2. 中等チュウトウ心臓シンゾウ弁膜症ベンマクショウ
3. ジギタリスそのフク作用サヨウ
4. 電解質デンカイシツ異常イジョウ
5. 固定コテイレート人工ジンコウペースメーカシャ
6. 心室性シンシツセイ不整脈フセイミャク
7. 心室シンシツコブ
8. 心筋シンキンショウ
9. コントロール不良フリョウ代謝性タイシャセイ疾患シッカン(糖尿病トウニョウビョウ甲状腺コウジョウセン機能キノウ亢進コウシンショウ
または低下症など)
10. 重篤ジュウトク全身ゼンシンセイ疾患シッカン(血液ケツエキ疾患シッカン肝炎カンエンなど)
11. 運動負荷ウフ試験シケン困難コンナンであるような神経シンケイキン疾患シッカン、リウマチセイ疾患シッカン
 (Blair SN, Gibbson LW, Painter P, et al. Guidelines for exercise test
administration in Guidelines for exercise testing and prescription. 
3rd Edition. American College of Sports Medicine. Philadelphia, 
Lea & Febiger, 1986 より引用インヨウ一部イチブ改変カイヘン)
負荷法
  漸増的に負荷量を上げていく漸増負荷法と、一定負荷量を続ける定常負荷法がある。負荷量
肺についての疾患患者用プロトコールは確立されていないので、各施設が独自のプロトコール
を用いている。参考までに、参加サンカ施設シセツ運動負荷ウフプロトコールを紹介ショウカイする。試験は主に患者の
意志によるか(呼吸困難、筋肉疲労など)、目標最大心拍数(例えば予測最大心拍数(HRR)の
90%)に達した時点で終了となる。
1) 漸増負荷法
負荷量を連続的に加えていくランプ負荷法と、何分間かごとに段階的に負荷量を上げてい
く多段階負荷法がある。トレッドミルや自転車エルゴメーターによる方法と、機器を用い
ないシャトルウォーキングテストがある。漸増負荷法は、最大運動能(peak VO2)の測定、
運動制限因子の解析、anaerobic threshold(AT)の測定に適している。トレッドミル
と自転車エルゴメーターの比較を示す。
<トレッドミルと自転車エルゴメーターの特徴比較 @>
  トレッドミル 自転車エルゴメーター
負荷量  スピードと傾斜角を自由に変えることにより負荷量を  ペダルに抵抗をつけていくことにより、下肢筋への負荷
   コントロールできる。  量をコントロールできる。
  *日常歩行ができれば検査が可能。 *体重の影響を受けない。
  *歩行は全身運動になるので、最大酸素摂取量(peak VO2) *より細かい定量化が可能。
    の評価に適している。 *座位・臥位で測定できる。
  *運動の限界は心肺系によって制限される。 *上体が比較的安定しているため、呼吸・循環系パラ
  *歩行は最も一般的な日常活動であり、運動療法にも   メーターを測定しやすい。
    応用しやすい。 *装置は小型・軽量、可動性があり、安価。騒音や振動
            が少ない。
  *体重の影響や手すりへのもたれ等で、peak VO2に影響 *自転車になれていない患者は練習が必要。  
    が出易い。   *運動筋が下肢筋に限られるため、トレッドミルに比べ、
  *上体が安定しないため体動が大きく、呼吸・循環系の   peak VO2が低い傾向にある。
    測定が不正確になりやすい。   *運動の限界が下肢筋疲労によることがある。
  *疲労時、自分でスローダウンできない。     (心肺系が制限とならない)
  *装置がやや大きく、高価。騒音が大きい。 *緊急時に降ろすことが難しい。
トレッドミルと自転車ジテンシャエルゴメーターの特徴トクチョウ比較ヒカク A
                               トレッドミル エルゴメーター
 よりタカいVO2max と O2-pulse max
 HRmax と VEmax の再現サイゲンセイ
 運動ウンドウのなれ ++
 負荷フカ定量テイリョウ −− ++
 ECG、呼気コキガス、血圧ケツアツのアーチファクト −− ++
 動脈採取サイシュ容易ヨウイ −− ++
 安全性アンゼンセイ
 仰臥位ギョウガグライでの使用シヨウ
 検査ケンサシツでのスペース
 サワ  オト
 アタイ  カク
 可動カドウセイ  
 有利ユウリ(++)、やや有利ユウリ(+)、やや不利フリ(−)、不利フリ(−−)
 (Wasserman K, et al. Principles of exercise testing and interpretation
 : 1987 より引用インヨウ)
2) 定常運動負荷法
トレッドミルや自転車エルゴメーターによる方法があり、運動維持能(endurance time)
の決定、定常状態でのガス交換能など肺生理機能の検査に適している。また定常負荷法の
変法として、機器を用いず、一定時間(6分・10分・12分)歩行させる時間内歩行テスト
がある。
時間内歩行テスト
一定時間内に歩くことができる最大距離を測定する。
12分間歩行距離(12MD)と最大酸素摂取量(VO2max)、最大分時換気量(VEmax)との相
関が示され2)、さらに12分間歩行テストでの2分間ごとの歩行距離は直線関係にあること
が報告されている3)。現在では、6分間歩行テストの結果(6MD)が12MDと相関すること
が証明され4)、検査時間の短縮や患者への負担を軽減するため6分間歩行テストが汎用さ
れている。
時間ジカンナイ歩行ホコウテストの特徴トクチョウ
負荷フカリョウ   「この時間内でもうこれ以上歩くことができないと感じるまで歩いてください」と患者に伝える。
  ペースは一定でなくても、途中で休んでもよい。    
  テン *機器を用いず簡単カンタン  
     
ケツ  テン *軽度の症例には負荷量が弱すぎるために評価できない。  
ケンモノハゲましの程度テイド結果ケッカる。    
3) 負荷法の選択
  主として運動負荷の目的により選択する。最大運動能の測定には、心循環系、呼吸器系
に十分な負荷となる大筋群を動員する運動が必要で、トレッドミルや自転車エルゴメーター
による漸増負荷法が用いられる。客観的な運動負荷量の測定を要しない場合は。時間内歩行
テストでよい。
運動負荷試験の中止基準
アメリカスポーツ医学協会の運動中止基準を示す。
運動負荷ウフ試験シケン中止チュウシする目安メヤス
1. 被験者ヒケンシャ運動ウンドウ中止チュウシノゾんだトキ
2. 運動ウンドウナカ生体セイタイ変化ヘンカ監視カンシする装置ソウチ故障コショウしたトキ
3. ムネ徐々ジョジョクルしくなってきて、ムネナイ苦悶クモン強度キョウドになってきたトキ。または軽度でも中止する。
4. STが水平スイヘイに、あるいはシタセイ低下テイカまたは上昇ジョウショウした場合
5. ウエシツセイヒンミャク持続ジゾクした場合
6. ウエシツセイヒンミャクがみられた場合
7. 運動ウンドウによってミギアシまたはヒダリアシブロックがショウじた場合
8. 運動ウンドウマエ血圧ケツアツ比較ヒカクし、収縮シュウシュク血圧ケツアツが10mmHg以上イジョウ低下テイカした場合、または負荷量を漸増しても
血圧が上昇しない場合。
9. 思慮シリョ不足フソク錯乱サクラン状態ジョウタイ運動ウンドウ失調シッチョウ顔面ガンメン蒼白ソウハク、チアノーゼ、嘔気オウキ、あるいはキビしい末梢循環不全
シメ徴候チョウコウられたトキ
10. 運動ウンドウにより収縮シュウシュク血圧ケツアツが250mmHg以上イジョウ拡張カクチョウ血圧ケツアツが120mmHg以上に上昇した場合。
11. R on Tガタ
12. 不適当フテキトウトキこる理由リユウ不明フメイジョミャク心拍数シンパクスウ同年齢ドウネンレイシャの心拍数の2標準偏差以下になった
場合
13. 2〜3心臓シンゾウブロックがこったトキ
14. 心室シンシツセイソト収縮シュウシュク
15. 心室シンシツセイソト収縮シュウシュク増加ゾウカするトキ      
  (日本ニホン体力タイリョク医学会イガクカイ体力タイリョク科学カガク編集ヘンシュウ委員会イインカイランヤク. 運動ウンドウ処方ショホウ指針シシン(原著ゲンチョダイハン). アメリカスポーツ医学協会編.
   東京:南江堂,1989:25より引用)
運動負荷ウフ試験シケン実施ジッシにおいて異常イジョウ反応ハンノウ判定ハンテイする場合基準キジュン
1. ST部分ブブン運動ウンドウにより、1mmまたはそれ以上イジョウ下降カコウ、あるいは上昇ジョウショウした場合。ただし、安静時の
Q-Qを基準とする。
2. 運動負荷ウフによって狭心症キョウシンショウ典型的テンケイテキ症状ショウジョウであるムネ不快感フカイカン誘発ユウハツされたり、それが増した場合。
3. 心室シンシツヒンハク頻繁ヒンパンな(30%以上イジョウ)早期ソウキ心室性シンシツセイ収縮シュウシュクセイ心室性シンシツセイガイ収縮シュウシュクの場合。
4. 運動ウンドウによってミギアシまたはヒダリアシブロックが誘発ユウハツされた場合
5. 運動ウンドウナカ収縮シュウシュク血圧ケツアツが10mmHg以上イジョウ下降カコウした場合、または運動負荷ウフ強度キョウド増加ゾウカしていっても運動ウンドウ
初期に比較し、収縮期血圧が上昇しない場合。
6. ウエシツセイジョミャク持続ジゾクした場合
7. R on Tガタ心室シンシツセイガイ収縮シュウシュク
8. 2〜3心臓シンゾウブロックが運動ウンドウによって誘発ユウハツされた場合
9. 運動ウンドウアトナミ逆転ギャクテンした場合
10. こりうるはずのないトキジョミャク発生ハッセイした場合    
  (日本ニホン体力タイリョク医学会イガクカイ体力タイリョク科学カガク編集ヘンシュウ委員会イインカイランヤク. 運動ウンドウ処方ショホウ指針シシン(原著ゲンチョダイハン). アメリカスポーツ医学協会編.
   東京:南江堂,1989:25より引用)
測定・評価項目
試験中の測定ソクテイ項目と試験後の評価項目を示す。
<測定項目>
 非観血的測定項目        
@   状 …… 呼吸困難感・疲労感  
A 換気系 …… 分時換気量(VE)・1回換気量(VT)・呼吸数(f)  
            酸素摂取量(VO2)・二酸化炭素産生量(VCO2)・呼気終末PCO2・吸気終末PO2  
B 循環系 …… 心拍数(HR)・心電図・血圧  
C その他 …… SpO2(パルスオキシメーターによる)      
 観血的測定項目        
@ 動脈カテーテルを留置した場合  
  …… PaO2・PaCO2・pH・乳酸・その他(カテコールアミン・各種ホルモン)など  
A 右心カテーテル検査(Swan-Ganz)を行う場合  
  …… 心拍出量・1回心拍出量・肺動脈圧・混合静脈血ガス分圧など    
評価ヒョウカ項目>
 運動中止理由        
  自覚症状(呼吸困難感、疲労感、胸痛、動悸、めまいなど)か他覚所見か。  
  呼吸困難感は                                                    で評価する。
テキスト ボックス: VAS(visual analogue scale)または Borg scale
 
 最大酸素摂取量(VO2max)=運動能力がどれほど低下しているか    
  1分間あたりに摂取される最大酸素量。漸増運動負荷試験では、負荷の増大に伴いVO2は直線テキゾウ加するが、
  ある時点から頭打ちになる。VO2maxは総合的な運動能力を表しており、心臓のポンプ機能、運動筋の酸素消費
  効率、換気の限界などいずれの障害によっても低下する。  
  VO2max=Qmax×(CaO2-CvO2)=SVmax×HRmax×(CaO2-CvO2)    
  (Qmax=最大心拍出量 CaO2-CvO2=動静脈血酸素含量差 SVmax=最大1回心拍出量     
    HRmax=最大心拍数)  
  【健常人】  
  20歳までは増加、その後直線的に低下。加齢と共に減少するHRmaxが最大の理由。  
  心循環系で制限される。  
  【肺疾患患者】  
  呼吸困難などの自覚ジカク症状ショウジョウで運動を中止することが多く(symptom limited VO2max:peak VO2とも  
  表現される)、この場合、心拍数は十分に増加していない。  
 最大心拍数(HRmax)・心拍数予備能力(HRR:Heart Rate Reserve)=心拍数が限界に達しているか
  HRRは予測最大心拍数から漸増運動負荷試験での最大心拍数(HRmax)を引いた値。  
   予測最大心拍数=220−年齢 (Blackburn)  
   予測最大心拍数=210−0.65×年齢 (Jones)  
  【健常人】  
  心循環系が運動制限因子になるためHRRは10以下。  
  【肺疾患患者】  
  運動制限因子は換気障害であることが多く、HRRは高値。  
 VEmax/MVV=換気が限界に達しているか      
  dyspnea index。漸増運動負荷試験で運動を中止したときの最大分時換気量(VEmax)と試験前の安静時肺機能
  試験で測定した最大分時換気量(MVV)の比。この比が1.0に至れば理論的には換気の予備能の限界に達したこ
  とになる。MVVは、FEV1.0×35で代用ダイヨウされることがオオい。  
  【健常人】  
  0.7〜0.8くらい。  
  【肺疾患患者】  
  運動制限因子が換気障害であることが多く、高値(1.0以上のこともある)を示す。  
 1回換気量(VT)・呼吸数(f)=呼吸のパターンはどうなっているか  
  【健常人】
 
  中度負荷までは主にVTを増やす。負荷が強くなると  
  VTの増加は肺活量(VC)の約50%で頭打ちとなり、  
  fの増加で換気量を増やす。  
   
   
   
   
   
   
              運動ウンドウナカ呼吸のパターン  
          点線テンセン呼吸スウ実線ジッセンは1カイ換気カンキリョウシメす。
  【肺疾患患者】  
  拘束性障害があるとVTを十分増やせないためfの増加が著明、浅く早い呼吸(rapid and shallow型)になる。
  COPDでは努力性肺活量(FVC)ほどVCが低下せず、VTは1秒量(FEV1.0)前後まで増加する。COPDでは rapid
  and shallow 型と深くゆっくりした呼吸(slow and deep型)がある。rapid andshallow 型は閉塞性障害
  の程度が強いことがオオい。  
 酸素換気当量(VE/VO2)・死腔換気率(VD/VT)=換気の効率はどうなっているか  
  VE/VO2は一定量の酸素を摂取するのに、どれほどの換気量
 
  がいるかを示す。  
  VE=VCO2/PaCO2(1−VD/VT)で、ある運動量での換気量  
  は、PaCO2が少ないほど、VD/VTが大きいほど高値を示す。  
  【健常人】  
  VD/VTが運動に伴い減少する。  
   
   
   
   
     安静アンセイおよび運動ウンドウナカコウ換気カンキリツ(VD/VT)のウゴ
  【肺疾患患者】  
  安静時からVD/VTが高値、運動による減少も少ない。換気血流比不均等の増強や拘束、または閉塞性呼吸
  機能障害で1回換気量が増やせないためである。運動量の割にVEが大きく、すなわちVE/VO2が高値を示す。
 PaO2・儕aO2/儼O2・SaO2・A-aDO2肺での血液の酸素化はうまくいっているか  
  PaO2が低下する場合、VO2の増加に伴い直線的に低下する。儕aO2/儼O2が運動誘発性低酸素血症の程度の
  指標になる。COPD患者では儕aO2/儼O2と予後との関連が、間質性肺炎では儕aO2/儼O2、僊-aDO2/儼O2
  と肺の線維化との関連が報告されている。  
  【健常人】  
  PaO2変化なし。A-aDO2も30mmHg以上にはならない。  
  【肺疾患患者】  
  肺気腫型はPaO2が低下しやすく、慢性気管支炎型は不変あるいは軽度上昇、間質性肺炎はA-aDO2の開大に
  より強く低下。  
 O2-pulse=stroke volumeの減少はないか      
  酸素摂取量をその時の心拍数で除した値。1回の心拍出量からどれほど酸素を摂取できるかを示す。  
  VO2/HR=SV(CaO2-CvO2)であり、CaO2-CvO2一定イッテイとすれば、SV(1回心拍出量)の運動に伴う増加を反映し
  ているため、心循環系の指標として有用。SVが十分増やせないと心拍出量を心拍数で補うことになり、低値で
  頭打ちとなる。  
  【健常人】  
  安静時3〜4ml/beat、最大負荷では10〜15ml/beat。  
  【肺疾患患者】  
  心拍数が高値に至る前に呼吸困難で運動を中断することが多い。O2-pulseは低値だが、上昇途中であれ
  ばSVを増やせないためではない。  
 Anaerobic Threshold(AT)=運動筋への酸素の運搬能は保たれているか  
  負荷量の増加に伴い、筋収縮のエネルギー源であるATP産生の形態が、好気性代謝から嫌気性代謝へ移行し始め
  る時点のVO2値で、血中乳酸が増加し始める点である。  
  酸素運搬能の指標。心疾患など運動時心拍出量が十分増加しない時、貧血症など活動筋への酸素供給が不十分
  な時に低下する。
 
  【健常人】  
  成長期は体重と共に増加しVO2maxの  
  約60%、成人ではVO2maxの約50%。  
  【肺疾患患者】  
  換気の限界に早く至るため、VO2maxは  
  低下するがATは低下しないのが特  
  徴。ATに至る前に換気の限界に達  
  し運動を中止することが多い。  
  日常の活動性低下、肺循環障害・心  
  疾患の合併、低酸素血症により低下  
  する場合もある。                          図4 筋肉内でのATP生化学的産生過程
   
  ATの測定ソクテイ漸増ゼンゾウテキ運動負荷ウフナカ血中ケッチュウ乳酸ニュウサン、または standard bicarbonate の変化ヘンカをみる観血カンケツテキ方法ホウホウとVE、VO2
  VCO2などの換気カンキ代謝タイシャチョリョウ特徴トクチョウテキ反応ハンノウをみる観血カンケツ
 
  的な方法がある。  
  観血カンケツテキ方法ホウホウ  
  横軸ヨコジク負荷フカリョウ(VO2)を、縦軸タテジク血中ケッチュウ乳酸ニュウサンまたは  
  standard bicarbonate をプロットし、濃度が急  
  変し始めるVO2値をATとする。  
   
   
   
   
   
     血中ケッチュウ[CHO3]-ウゴきによる anaerobic threshold
          の測定  
       (Sue DY, Wasserman K, Moricca RB, Casaburi R. Metabolic
        acidosis during exercise in patients with chronic obstructive 
        pulmonary disease. Chest 1988;94:931-38より引用)
  観血カンケツテキ方法ホウホウ
 
(方法ホウホウ1) 負荷フカリョウ増加ゾウカトモにVO2、VCO2、VE直線チョクセンテキゾウ  
  加するが、ATを越えると乳酸産生に伴うCO2の過  
  剰産生が加わるため、VCO2は上方に折れ曲がる。  
  VEもほぼ同時に急上昇する。この折れ曲がりを  
  形成する負荷量をATとする。  
  ハイでの換気カンキがCO2産生サンセイ見合ミアって適切テキセツオコナわれる  
  条件下でのみ成り立つ現象で、運動中CO2蓄積を  
  来たしやすい肺疾患患者では捉えにくいことが  
  ある。  
   
   
   
   
   
   
   
   
   
      換気カンキ反応ハンノウ代謝タイシャ指標シヒョウウゴきよりanaerobic thresholdモトめる方法ホウホウ
             横軸ヨコジク運動負荷ウフリョウ縦軸タテジクウエから酸素サンソ摂取セッシュリョウ炭酸タンサンガス排泄ハイセツリョウ
           分時換気量、換気当量、ガス交換率(R)を示す。縦の破線は運動開始
           時点、実線はATポイントを示す。  
 
 
(方法ホウホウ2) VCO2をXジクにVO2をYジクにして、運動ウンドウナカイチ呼吸  
  ごと、または数呼吸ごとにプロットし、その屈  
  曲点をATとする (V-slope法)。慢性肺疾患患者  
  に適応可能。  
   
   
   
   
   
   
     V-slope ホウによる anaerobic threshold  の測定
       (Sue DY, Wasserman K, Moricca RB, Casaburi R. Metabolic
        acidosis during exercise in patients with chronic obstructive 
        pulmonary disease. Chest 1988;94:931-38より引用)