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
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在高海拔處,氣壓會下降,進而影響了吸入的氧氣分壓(PIO2)
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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)
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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
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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)
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缺氧後,刺激周邊化學受體→升高每分鐘通氣量,CO2↓、pH↑
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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
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組織缺氧,導致肺動脈收縮→肺高壓、A-a gradient增加
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暴露高海拔初期,交感刺激,心輸出量、血壓、心跳短暫升高
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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
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缺氧誘發轉錄因子HIF-1→刺激VEGF→血管新生、NO合成
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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)
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為高海拔攀升後出現的腦部/肺部症候群的總稱
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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)
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為最常見的高山症形式
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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)
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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)
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HACE為最少見高山症形式
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病生理機轉類似AMS,但是嚴重程度較高
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出現腦病變表現,包括步態不穩、意識改變、認知功能下降
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出現時間難以預期,12小時~3天都有可能
(4) High Altitude Pulmonary Edema (HAPE)
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少見,可能會致命的非心因性肺水腫
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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
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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
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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
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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
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