高海拔的生理變化與高山症(High altitude illness)


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    (圖片來源:wikimedia)

    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