高海拔的生理變化與高山症(High altitude illness)

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簡介

隨著交通的方便，到高山地區的旅遊也越來越快速且方便。然而，這樣快速的高度攀升，超過了人體的適應機制，進而也造成了高山症的風險增加。

高海拔的生理變化

(1) 氣壓下降

• 在高海拔處，氣壓會下降，進而影響了吸入的氧氣分壓(PIO2)

• 公式：PIO2=FIO2 x (Pb-47mmHg)
  ※FIO2，氧氣佔吸入空氣的比例，為常數(21%)；Pb，氣壓
  ※在高處，Pb↓，進而導致PIO2下降

• 在高海拔處，吸入的氧氣分壓下降，若無法滿足運動的需求，將導致組織的缺氧，又稱為『Hypobaric hypoxia』

(2) 人體的適應(Acclimatization)

• 能夠提升組織的氧氣供應效率，並在細胞層級改善氧氣的利用

• 在攀升後數分鐘開始，需要數周來完成

(3) 適應1：缺氧後通氣反應(Hypoxic ventilator response，HVR)

• 缺氧後，刺激周邊化學受體→升高每分鐘通氣量，CO2↓、pH↑

• 在同高度待數天，HVR的敏感性會增高
  通常需要待在同個高度4-7天，才會達到HVR的最大值

• HVR由基因決定，個體差異大

(4) 適應2：循環的改變

• 組織缺氧，導致肺動脈收縮→肺高壓、A-a gradient增加

• 暴露高海拔初期，交感刺激，心輸出量、血壓、心跳短暫升高

• 然而1-2周後，因為體液(preload)減少，導致stroke volume下降
  體液的減少和利尿、水分進入third space、醛固酮抑制有關

(5) 適應3：血液學的變化

• 血紅素濃度升高，初期和血漿濃縮有關係，後期和EPO刺激造血有關

(6) 適應4：氧氣的運輸與利用

• 缺氧誘發轉錄因子HIF-1→刺激VEGF→血管新生、NO合成

• 最後，達到氧氣運輸效率提高的目標

高山症名詞定義

(1) 高山症High altitude illness (HAI)

• 為高海拔攀升後出現的腦部/肺部症候群的總稱

• 當海拔攀升過快，或合併有其他共病，將影響人體的適應機制
  最後導致血管外液體的堆積，造成臨床表現

• 這些症狀對下降高度及氧氣給予皆有反應

(2) Acute Mountain Sickness (AMS)

• 為最常見的高山症形式

• 可能和腦血管壓力/通透度增加有關，進而導致腦部水腫
  其病生理機轉與HACE相同，但嚴重程度較輕微

• 臨床表現：頭痛合併非專一性症狀(ex.疲累、食慾不振、噁心嘔吐)

• 通常在抵達高處後6-12小時才出現表現(但也可能更早或更晚)

(3) High Altitude Cerebral Edema (HACE)

• HACE為最少見高山症形式

• 病生理機轉類似AMS，但是嚴重程度較高

• 出現腦病變表現，包括步態不穩、意識改變、認知功能下降

• 出現時間難以預期，12小時~3天都有可能

(4) High Altitude Pulmonary Edema (HAPE)

• 少見，可能會致命的非心因性肺水腫

• 肺部的血液-氣體屏障被破壞，導致液體不正常的堆積在肺組織
  可能和通氣反應差、交感神經興奮增加、肺血管收縮、肺高壓等有關

• 通常在快速攀登後2-4天出現

• 一開始症狀不明顯，包括乾咳、活動喘、爬坡困難
  更嚴重者，休息時也會感到喘，活動時更為嚴重

• PE：喘、呼吸急促、低燒、血氧下降(通常在50%-75%)

(5) 其他相關的疾病

• 在non-REM sleep出現呼吸型態改變，類似cheyne-stokes的呼吸，反應了睡眠時出現了缺氧和鹼中毒的狀況

• 視網膜出血：少有症狀，且通常在5000公尺以上出現

危險因子

(1) 有些個體就特別容易發生高山症，大部分無法解釋
(2) 過去曾經有高山症病史
(3) 爬升的速率過快，使得身體來不及適應
(4) 使用物質(ex.酒精)，干擾了身體的適應機轉
(5) 有共病，干擾了呼吸與循環的適應

Reference

Gallagher SA, Hackett P, Rosen JM (2015). High altitude illness: Physiology, risk factors, and general prevention. Retrieved 2017 April 22nd from www.uptodate.com

Gallagher SA, Hackett P (2016). Acute mountain sickness and high altitude cerebral edema. Retrieved 2017 April 22nd from www.uptodate.com

Gallagher SA, Hackett P (2016). High altitude pulmonary edema. Retrieved 2017 April 22nd from www.uptodate.com