肺癌患者术前肺功能评定的现状与进展*

2017-05-08苏建华车国卫

中国肿瘤临床 2017年7期

苏建华车国卫

·专家论坛·

肺癌患者术前肺功能评定的现状与进展*

苏建华①车国卫②

车国卫教授，主任医师，博士生导师，现任四川大学华西医院胸外科副主任。中国医师协会胸外科医师分会微创专家委员会常务委员，四川省医学会胸心外科分会常委，四川省医学会胸心外科分会青年委员会副主任委员，《中国肺癌杂志》、《中国胸心血管外科临床》期刊常务编委。作为项目负责人共获得国家自然科学基金资助4项，省部级奖5项。研究方向为肺癌与其肿瘤微环境共演进和分子机制、快速康复流程优化的进展。参编专著9部，以第一作者和通信作者发表论文151篇，其中SCI论文74篇。

随着肺外科治疗人群的变化和外科技术的进步，目前临床应用的术前肺功能评估方法已不能准确评估患者能否手术及手术风险。结合国内外关于肺功能评价的研究进展及临床实践，本文重点总结常用肺功能评估方法的优势与不足，肺功能临床应用价值及运动试验的临床应用现状与进展，旨在为临床合理评价术前心肺功能，降低手术风险和并发症提供参考。

术前肺功能肺手术肺癌

外科治疗是肺癌患者获得根治的主要方法，但术后并发症（肺部相关并发症）是影响患者围手术期快速康复及术后生存质量的主要因素，甚至威胁患者生命［1］。患者术前肺功能状态直接与术后并发症相关，因此，肺功能测试是肺癌患者术前必备检查之一。肺功能检测（pulmonary function test，PFT）目前仍延用1992年美国麻醉协会推荐的检测方法及评价标准，主要适用于肺叶切除术及全肺切除术的术前评估，临床上以其简单、易用和良好的预测效能得到世界范围内的广泛认可。但随着肺癌外科治疗人群的变化及手术方式的发展，肺功能检查的局限性日渐显露。肺癌外科治疗人群的变化［2-3］：1）早期肺癌（如小结节等），新辅助化疗和二次手术（转移瘤、肺重复癌）患者比例均增加；2）高龄（＞65岁）和具有伴随疾病（如：糖尿病、高血压和慢性阻塞性肺疾病）的患者显著增加。手术方式的变化：胸腔镜手术已成为主流术式（80%以上），开放手术已成为腔镜手术的补充［4-5］。肺段切除比例增加，肺叶切除有所降低，全肺切除显著减少［6］。准确的术前肺功能评估及肺康复训练是预防术后并发症的主要措施，同时也是加速肺康复的主要内容。本文结合国内外术前肺功能评估应用的现状及研究进展进行综述。

1 术前肺功能检查的常用指标及其优势与不足

当前肺功能测试的主要优势为简单、医疗成本低、重复性好。研究表明一秒用力呼气容积（forcedexpiratory volume in one second，FEV1）和用力肺活量（forced vital capacity，FVC）是术前评估肺功能的主要指标。术前肺功能测试在上世纪50年代被认为是评估胸外科术后并发症发生率和死亡率最有效的方法。直到70年代仍提示FEV1＜1.2 L，残气量＞3.3 L和肺总量（total lung ca⁃pacity，TLC）＞7.9 L与术后并发症发生率呈正相关。近年来人们对肺功能的认识不断加深，对肺术后并发症发生原因的分析显示，术前肺功能指标FEV1和FVC等已不能准确评估肺功能状况和预测肺切除术后的风险，需增加一氧化碳弥散量（DLCO）等指标。

1.1 FEV1

1971年，有学者，研究发现针对支气管肺癌行肺叶切除术后，发生肺部相关并发症的患者术前肺功能评估FEV1均＜2 L，认为术前FEV1绝对值大小与术后并发症发生与否密切相关。研究术前FEV1大小与术后并发症发生的关系发现，肺切除术需FEV1＞2 L，肺叶切除术需FEV1＞1 L，肺段切除术需FEV1＞0.6 L［7］，这个标准以其临床应用的可靠性和简便性一直被沿用至今。根据上世纪70年代3个研究中心超过2 000份病例的研究显示，当肺叶切除FEV1＞1.5 L和全肺切除FEV1＞2 L时患者的死亡率＜5%，英国胸科协会（British Thoracic Society，BTS）指南要求肺叶切除术需FEV1＞1.5 L和全肺切除术需FEV1＞2 L［8］。但单纯用FEV1绝对值预测肺功能数值较低（如老年、身材瘦小和女性）的肺癌手术患者术后并发症，其预测变异性较大［9］。尤其是近年来肺外科技术和管理的进步对肺功能的要求呈下降趋势，使FEV1绝对值在临床应用中的不足更加突出。

FEV1绝对值受年龄、身高、体重等因素的影响，不能完全满足肺外科手术风险的评估，而FEV1%则是个体化的评价指标，对肺切除术可行性的预测价值受到了研究者的关注。术前FEV1%（实测值/预计值）＜30%，患者术后呼吸相关并发症发生率高达43%，而FEV1%＞60%者并发症发生率仅为12%［10］。研究表明FEV1%是肺切除术后肺部并发症独立预测因素且优于FEV1绝对值。另一研究也得到了相似的结果：FEV1每下降10%，肺相关并发症发生率增加1.1倍，而心血管并发症发生率增加1.3倍［11］。也有建议把FEV1%和MVV%结合来预测左全肺切除术后心肺并发症发生率［12］。因此，认为FEV1%=60%是预测术后肺部并发症最佳临界值，或FEV1%≥80%，则不需要进一步评估就能进行肺切除手术。2013年美国胸科医师协会（American College of Chest Physicians，ACCP）肺切除术前评估指南中，初筛没有FEV1绝对值和百分比的相关推荐，建议术前用预计术后肺功能作为预测指标［13］。

1.2 一氧化碳弥散量（capacity carbon mon oxide dif⁃fusing amount，DLCO）

20世纪80年代有研究发现若术前患者DLCO＜60%，则术后肺部并发症发生率约为40%，且死亡率高达20%，并认为DLCO可作为术前评估肺切除手术风险的重要指标［14］。DLCO的临床价值在于可以预测术后并发症发生率、死亡率、再入院率和术后生存质量。

肺叶切除术患者DLCO是否为术前必需和常规检查项目存在争议，争议在于DLCO检查是否应为术前常规检查，还是针对术前FEV1低下的患者。仅57%的患者有术前弥散功能检查结果，欧洲胸外科数据库中只有23%的肺切除患者有弥散值［15］。研究提示FEV1＞80%的患者中，约40%的患者DLCO＜80%，7%的患者PPO DLCO＜40%，因而ERS/ESTS指南建议DLCO检查应为肺切除患者术前常规［16］。

2 预计术后肺功能（predicted postoperative pulmonary function，PPOPF）临床应用进展

2003年ACCP指南PPO FEV1计算公式如下：肺叶切除PPO FEV1=术前实测FEV1×（剩余肺段数/总肺段数）

全肺切除PPO FEV1=术前实测FEV1×（1-切除的有灌注的肺）［17］。依据此公式提出肺叶切除术PPO FEV1的下限为0.8 L。有学者认为PPO FEV1值为0.7 L时也可耐受开胸肺癌肺叶切除术。因此，采用这个公式得出的PPO FEV1也可能存在和FEV1绝对值同样的问题，会影响那些如老年患者，身材瘦小和女性患者等本来肺功能数值较低者的术前评估［16］。因此2007年ACCP指南建议用PPO FEV1百分比作为评估手术风险的指标［18］。2007年和2013年ACCP指南PPO FEV1%计算公式如下：

全肺切除PPO FEV1%=术前实测FEV1×（1-切除的有灌注的肺）

肺叶切除PPO FEV1%=术前实测FEV1×（1-y/ z），其中y为被切除的有功能的或者通畅的肺段，z为有功能的肺段总数，术前实测FEV1值最好是使用支气管扩张剂后测得［15，18］。

肺切除术前评估PPO FEV1的临床作用是为进一步测试或者排除手术治疗提供线索。有研究报道当PPO FEV1%＜40%，术后并发症发生率和死亡率会增加到16%～50%。也有发现PPO FEV1%＜30%时，术后并发症发生率增加至60%。两项研究（一项研究6例患者，死亡3例；另一项研究10例，死亡5例）均显示PPO FEV1%＜40%，时死亡率达50%，但两项研究存在样本量太小的局限，因此需要进一步验证。另有报道13例患者PPO FEV1%＜40%，其中5例在手术后死亡；4例相似肺功能患者，其中2例在围手术期死于呼吸衰竭。一项包含400例接受肺切除术患者的研究发现，随着PPO FEV1和PPO DLCO的下降，术后肺部并发症发生风险增加（PPO肺功能每下降5%，并发症风险增加10%）［19］。有学者认为PPO FEV1%是肺切除术后并发症的最佳预测指标。

PPO FEV1临床应用中存在以下问题：术后实际肺功能被高估，一项前瞻性研究结果表明术后第1天实际FEV1比预计低30%［20］。所以，2009年ERS/ES⁃TS指南建议：对中、重度COPD合并肺癌患者，PPO FEV1不能单独作为肺切除高危因素的唯一标准［16］。若FEV1＞70%，则PPO FEV1%可显著预测肺切除术后并发症，而FEV1＜70%时，二者相关性不明显；（对这种现象的解释可能是因为“肺减容效应”），在中度到重度COPD合并肺癌患者，切除肺实质后可能改善肺弹性回缩，改善气道阻力和改进通气/血流比［21］。“肺减容效应”在肺切除早期就发生，对161例肺切除术患者测试术后肺功能（中位数为8天），发现术前FEV1＜70%者平均FEV1损失12.6%，而术前FEV1＞70%者平均FEV1损失为30%；这一发现也被类似研究证实，肺叶切除后第一天肺功能损失和COPD指数成反比关系。

PPO FEV1的这种不足仅限于根据肺段和术前FEV1计算应用时，弥补方法有两种。一是采用术后肺功能，通过回归分析发现术后第一天实测FEV1比PPO FEV1有更好的预测作用；二是建议计算PPO FEV1时采用定量通气/灌注显像等影像学技术。在实际临床工作中，这种影像技术不是常用技术，但是灌注显像是用于预测肺切除术后肺功能最广泛的方法。ERS2009年指南建议如果支气管镜检查或CT检查没有发现有气管阻塞，计算术后肺功能可以基于肺段计算［16］。

上世纪90年代有学者第一次提出PPO DLCO可以预测肺切除术后肺部并发症发生率和死亡率，其计算方法和PPO FEV1相同。研究表明PPO DLCO低于40%的患者，术后死亡率高达23%，建议把PPO DLCO作为预测肺切除术后肺部并发症独立高危因素。有研究选取了PPO FEV1或PPO DLCO＜40%的 65例患者，术后死亡4例，心肺并发症34例［22］。考虑到围手术期护理和手术技巧的进步，建议把PPO DL⁃CO极限值定为30%。有学者建议结合预测术后肺功能，把PPO FEV1×PPO DLCO＜1650视为不能进行手术［23］；也有建议把PPO DLCO值作为患者术后进入ICU的依据，以减少手术风险。

手术方式的改进和VATS的成熟运用促进了患者术后恢复，接受VATS手术患者比接受开胸手术患者术后肺功能下降程度低［24］。应加强围手术期管理和治疗，根据情况选取局部切除等方法，制定个体化的治疗方案，取得更好的临床效果。因此，ACCP指南（2013版）建议PPO FEV1和PPO DLCO＞60%则肺切除手术风险低危；当PPO FEV1或PPO DLCO介于30%和60%之间，则建议行简易运动试验；当PPO FEV1或PPO DLCO＜30%时，则建议行心肺运动试验以评估手术风险［13］。

3 运动测试临床应用进展

目前，肺癌手术患者呈现高龄化和伴发疾病增多的趋势，尤其是高血压和糖尿病患者的增多使隐匿的心脏疾病增多，导致术后风险增加，而现有术前肺功能检测只能发现肺通气是否存在障碍，不能确定术前是否存在心肺功能障碍。但运动试验可用于补充现今肺切除术前评估心肺功能的不足。开胸手术引起的氧耗量由静息时的110 mL/（min·m2）增加到术后的170 mL/（min·m2），增加幅度为50%，与运动试验中氧耗增加类似，同时高氧耗量持续时间长，因此需要足够的心肺功能储备才能满足术后氧耗量的增加［25］，从理论上证明术前足量心肺功能储备的重要性。3.1 简易运动测试

简易运动测试可以粗略估计患者有氧运动能力，具有简单易操作的优点，缺点为有氧运动能力检测方法比较粗略。常用方法有：6分钟步行试验；步行往返试验（shuttle walk test，SWT）；爬楼梯试验SCT（stair climb test）。

3.1.1 6分钟步行试验（6-minutewalktest，6MWT） 6分钟步行距离与COPD和肺移植患者的健康调查和最大耗氧量（maximal oxygen consumption，VO2max）密切相关，然而步行试验测试结果和肺切除术后并发症风险关系还需研究，一些研究者发现6分钟步行测试和术后并发症无相关性。因而ERS/ESTS指南建议不把6分钟步行试验作为术前评估方法［16］。

3.1.2 SWT SWT是指患者在10 m距离来回步行，步行跟随已录制的固定节律，速度逐渐增加，直到呼吸困难或者不能继续步行为止，记录步行距离、每30秒检测一次血氧饱和度、Borg评分、恢复时间和运动停止原因。如果患者不能完成250米的步行距离，其VO2max＜10 mL/（min·m2），则手术风险高危，而步行距离超过450 m，且VO2max＞15 mL/（min·m2），则手术风险低危。研究发现SWT会低估VO2max，ERS/ESTS指南建议不能把SWT单独作为评估术后风险的指标，可以作为一个筛选试验［16］。完成250 m以上的患者有90%表现出VO2max＞15 mL/（min·m2），因此建议COPD患者不能完成心肺功能运动试验（cardio pul⁃monary exercise test，CPET）时，SWT可作为筛选试验。

3.1.3 SCT 一项研究对640例肺切除患者进行症状限制性SCT，爬楼高度低于12 m的患者术后并发症的发生率是能完成高度22米患者的2倍，死亡率高达13倍；能完成高度22 m以上的患者死亡率在1%以下，并且在能完成22 m的患者中，即使PPO FEV1和/或PPO DLCO＜40%，死亡率也为0，而＜12 m的患者死亡率为20%［26］。另一种标准化爬楼梯测试显示，参考指标为爬楼梯的速度而不是高度。用爬楼阶梯数代替高度来标准化运动测试，Brunelli发现这个标准值是老年患者肺切除术后心肺并发症的重要预测指标。ERS/ESTS指南建议把标准化症状限制性SCT作为肺切除术前第一线筛选试验［16］。

3.2 CPET

CPET得出的指标被认为是术前评价肺切除手术风险的金标准，与简易运动测试相比，CPET具有以下优点：1）在受控制的环境中连续监测各种心源性和呼吸参数；2）是一个标准化运动测试，具有良好的可重复性；3）可准确地识别氧转运系统中的各种问题，从而在围手术期中及时处理，以提高心肺整体功能状态。峰值耗氧量（peak oxygen consumption，VO2peak）是可直接获得且最重要的可反映运动能力的参数。

CPET被最早报道可用于全肺切除手术患者的术前评估［27］，VO2max与肺切除术后死亡率密切相关。同时发现VO2max用于评价不同年龄和身高的患者，利用绝对值可能会过多排除那些适合肺切除手术的患者，建议VO2max应用体重进行校正，以最大公斤耗氧量评估手术风险更为科学，并发现如果VO2max＜15 mL/（min·m2），肺切除术后并发症发生率达100%，而VO2max＞20 mL/（min·m2）时并发症发生率为10%。Bolliger等运用大数据分析发现VO2max占预计值的百分比也是一个很好的预测术后并发症的参数，患者VO2max占预计值的75%以上，肺切除术后并发症发生率为10%，而VO2max占预计值的43%以下，术后并发症发生率为90%。2013年ACCP指南建议VO2max＞20 mL/（min·m2）或预计值高于75%，肺切除术后并发症风险低；而VO2max＜10 mL/（min·m2）或预计值低于35%，则为手术禁忌［13］。

3.3 运动过程中血氧饱和度下降（exercise oxygen de⁃ saturation，EOD）

特指在运动测试过程中，受试者动脉血氧饱和度下降＞4%。早期研究表明运动过程中氧饱和度下降与肺切除术后早期并发症的相关性并不确切［28］，来自英国的文献报道步行往返试验中出现运动过程中氧饱和度下降与否和围手术期是否发生并发症没有相关性［29］。但也有研究发现运动过程中氧饱和度下降可作为肺切除术前评估有价值的参数［8，18］，运动过程中氧饱和度下降可用于判断术后是否出现呼吸衰竭，是否需要进入重症监护室等；有学者用回归分析后发现运动过程中发生氧饱和度下降现象与肺切除术后并发症显著相关［30］。并且SWT和6分钟步行试验比CPET能更有效地鉴别出哪些患者会出现运动过程中氧饱和度下降。ERS/ESTS指南建议出现EOD的患者需进一步完成CPET，以更好地评估心肺功能［16］。

4 问题与展望

目前术前肺功能检查指标仍不能满足临床需要，主要体现在以下几个方面：1）肺功能检查主要以通气指标为主，不能完全反映肺功能的真实状态。2）静态肺功能检测不能检测到患者的运动耐力和心脏功能储备。3）肺切除术后肺部并发症主要原因是痰潴留，而目前检测方法不能预测患者术后的排痰能力。4）微创手术的大量运用，当前的肺功能检测标准也不能真实反映术前的危险因素。从理论和实践上，应该和手术方式同样变化的术前评估体系和高危因素预防治疗却未发生变化。肺功能检测已从单纯的肺通气和部分换气功能检测，延伸到亚极量（登楼试验）和极量（心肺运动试验）检测，以及最近研究比较多的最大氧耗量和能量代谢，以期达到准确的心肺功能评价。当前的研究及标准方案的制订仍存在临床应用单一的问题，能否正确评估术前肺功能，以简单、实用的术前临床应用肺功能评估方法是目前的研究方向和重点。

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（2016-06-22收稿）

（2017-02-20修回）

（编辑：杨红欣校对：郑莉）

Current status and progress of preoperative pulmonary function evaluation in patients with lung cancer

Jianhua SU,Guowei CHE

Guowei CHE;E-mail:guowei_che@yahoo.com
Department of Rehabilitation and Thoracic Surgery,West China Hospital,Sichuan University,Chengdu 610041,China This study was supported by the Science and Technology Department of Sichuan Province(No.2015SZ0158)

With the diversification in surgical population and the progress of surgical techniques,the current clinical application of preoperative pulmonary function assessment methods can hardly be qualified for accurately assessing whether lung cancer patients can tolerate surgical treatment and surgery-related risk.This paper focuses on the advantages and weaknesses of the commonly-used pulmonary function assessment methods,with the literature review of the clinical application status and progress of pulmonary function currently.We aim to achieve a reasonable evaluation of preoperative cardio-pulmonary function assessment,and sequentially reduce the risk and occurrence of surgical-related complications.

preoperative pulmonary function,lung surgery,lung cancer