侵入性心肺运动测试（iCPET）结合了右心导管检查（RHC）、心肺运动测试（CPET）和动脉导管来诊断运动不耐受的病理生理因素。通过同时进行这三种测试，iCPET可以在运动过程中识别出静息状态下不易察觉的生理和血流动力学病理变化。iCPET采用直接Fick原理对依赖心输出量（CO）的疾病状态进行分类，是识别相关病理（如前毛细血管和后毛细血管运动性肺动脉高压（ePH））的金标准。然而，是否在运动测试中使用动脉导管取决于不同机构的实践和操作人员的偏好。此外，公认的指南或专业学会尚未对iCPET研究的必要组成部分进行标准化。
在运动测试过程中，桡动脉导管能够精确测量动脉血氧饱和度（SaO2）和动脉血红蛋白（Hba），无需进行多次动脉穿刺以获取动脉血气（ABG）数据，也避免了使用非侵入性血压测量时的不适。然而，桡动脉导管插入可能带来一些潜在并发症，如瘀伤、血肿、穿刺部位出血和动脉闭塞等。
美国食品药品管理局认为SpO2是SaO2的估计值，但对SpO2的解释应谨慎。多种因素会影响运动过程中外周氧合的测量，如皮肤厚度、指甲油的存在、由于皮肤温度低导致的外周灌注不良、低灌注或血管收缩、深色皮肤色素、一氧化碳血红蛋白或高铁血红蛋白的存在、运动伪影、环境光、设备故障等，这些因素都可能导致外周脉搏血氧饱和度（SpO2）值的不准确。研究表明，外周脉搏血氧饱和度（SpO2）在心肺运动测试期间会高估SaO2。此外，运动过程中血液粘稠度的增加可能导致组织灌注减少，从而影响SpO2测量。
值得注意的是，目前缺乏对使用动脉和非动脉导管获取的值来计算Fick CO及其对依赖心输出量（CO）疾病（如前毛细血管或后毛细血管运动性肺动脉高压（ePH））诊断影响的比较研究。
影响个体运动能力的基本因素来源于Fick方程。这些因素包括氧气输送量（由心输出量（CO）量化），其与氧气消耗量（V̇O2）直接相关，并与氧气提取量（通过动静脉氧差（C(a-v)O2）衡量）成反比。在没有动脉通路的运动RHC期间，Fick COnon-arterial通过用SpO2替代SaO2和用混合静脉血红蛋白（Hbmv）替代Hba（以g/dL计）来计算。我们怀疑，由于脾脏在运动过程中收缩释放出被隔离的红细胞，Hbmv可能无法准确反映Hba水平，导致Hba值高于Hbmv值。
我们假设，在整个运动阶段，包括最大运动阶段，SpO2和Hbmv测量的差异可能导致COarterial和COnon-arterial值的不同。我们还假设，使用COnon-arterial可能会导致依赖心输出量（CO）的肺血管疾病患者（如前毛细血管和后毛细血管ePH）在临床评估中被误分类。为了解决这个问题，我们比较了运动过程中Fick COnon-arterial与COarterial、SpO2与SaO2以及Hbmv与Hba的准确性，以评估前毛细血管和后毛细血管ePH的潜在误分类。
研究方法：
研究对296个连续的侵入性心肺运动试验（iCPET）研究进行了回顾性分析，比较了脉搏血氧仪和桡动脉的血氧饱和度、动脉血红蛋白和混合静脉血红蛋白，以及用动脉和非动脉值计算的CO。我们评估了前毛细血管和后毛细血管ePH的误分类风险，以及由于SpO2不准确导致的数据丢失。
图 1. 在峰值和斜率分析中纳入和排除患者的流程图。
研究结果：
从静息到最大运动阶段，动脉和混合静脉血红蛋白表现出高度相关性，而SpO2和SaO2，以及COarterial和COnon-arterial表现出低相关性。在所有运动阶段，SpO2的数据丢失显著高于SaO2（SpO2: 346/1926，18%；SaO2: 17/1923，0.88%）。我们发现，前毛细血管和后毛细血管ePH在COnon-arterial数据中被误分类（分别为7/41，17.1%和2/23，8.7%）。患有硬皮病和/或雷诺氏病的患者（11/33，33.3%）以及黑人患者（6/19，31.6%）的SpO2数据丢失更多。
图2. 红线表示拟合值。图A使用初始数据集生成，其中包括3名显示心输出量异常升高的患者。图B显示了在排除这3个异常值后进行的敏感性分析结果。A. 氧饱和度差异，在峰值运动阶段，动脉血氧饱和度和脉搏血氧饱和度之间的差异。B. 氧饱和度差异，在峰值运动阶段，动脉血氧饱和度和脉搏血氧饱和度之间的差异，敏感性分析。
图3. 红线表示拟合值。图A使用初始数据集生成，其中包括3名显示血红蛋白异常升高的患者。图B显示了在排除这3个异常值后进行的敏感性分析结果。A. 血红蛋白差异，在峰值运动阶段，来自桡动脉采集的血红蛋白与来自肺动脉采集的血红蛋白之间的差异。B. 血红蛋白差异，在峰值运动阶段，来自桡动脉采集的血红蛋白与来自肺动脉采集的血红蛋白之间的差异，敏感性分析。
图4. 红线表示拟合值。图A使用初始数据集生成，其中包括3名显示心输出量异常升高的患者。图B显示了在排除这3个异常值后进行的敏感性分析结果。A. 心输出量差异，在峰值运动阶段，使用动脉血红蛋白和动脉血氧饱和度计算的心输出量与使用混合静脉血红蛋白和脉搏血氧饱和度测量的心输出量之间的差异。B. 心输出量差异，在峰值运动阶段，使用动脉血红蛋白和动脉血氧饱和度计算的心输出量与使用混合静脉血红蛋白和脉搏血氧饱和度测量的心输出量之间的差异，敏感性分析。
研究结论：
在侵入性运动测试中依赖SpO2会导致前毛细血管和后毛细血管ePH的误分类，而黑色人种、硬皮病和雷诺氏病患者无法测量的SpO2会阻碍准确的运动计算，从而限制了没有动脉导管的侵入性运动测试的诊断和预后价值。其意义在于相比于动脉血氧饱和度（SaO2），外周脉搏血氧饱和度（SpO2）的数据丢失率更高。这意味着在运动测试过程中，由于SpO2测量不准确，部分数据无法收集到，从而可能影响到对患者病情的评估和诊断的准确性。
原始出处：
Campedelli L, Nouraie SM, Risbano MG. Non-arterial line cardiac output calculation misclassifies exercise pulmonary hypertension and increases risk of data loss particularly in black, Scleroderma, and Raynaud's patients during invasive exercise testing. Eur Respir J. 2024 May 23:2302232. doi: 10.1183/13993003.02232-2023. Epub ahead of print. PMID: 38782468.