氧輸送量及其代償因素與急性高原病的關(guān)系研究

李明，張繼航，卞士柱，鄭雙錦，高旭濱，余潔，黃嵐

急性高原病(acute mountain sickness，AMS)是以頭痛為主，同時包括胃腸道癥狀、疲勞、睡眠障礙、頭暈等其他非特異性癥狀的癥候群[1-2]。盡管AMS通常不具生命威脅性，但可嚴重影響患者的生活質(zhì)量，降低工作效率，增加醫(yī)療保健代價。此外，如果這些癥狀被忽略或者習(xí)服失敗，AMS可能發(fā)展為致命的高原肺水腫(high altitude pulmonary edema，HAPE)或高原腦水腫(high altitude cerebral edema，HACE)[2-3]。急性高原暴露后，低氧導(dǎo)致的血氧含量降低是各種代償?shù)氖紕右蛩兀虼巳砑按竽X對氧輸送量(oxygen delivery，DO2)的代償在低氧的生理適應(yīng)過程中尤為重要[4-5]。急性低氧情況下，由于血紅蛋白含量還未及時增加，因此全身對氧輸送量的代償主要通過提高心輸出量(CO)及血氧飽和度(SaO2)來實現(xiàn)，而大腦的氧輸送量則主要通過增加大腦血流速度來完成。目前，全身及大腦DO2與AMS的關(guān)系研究較少，其主要代償因素CO、心率(HR)、SaO2、大腦中動脈流速(MCAv)與AMS的關(guān)系也不太明確，先前的研究多為樣本量小、模擬低氧的安靜實驗室研究，且HR、SaO2與AMS的關(guān)系報道不一。本研究對急性低氧時全身、大腦DO2及關(guān)鍵代償因素CO、HR、SaO2、MCAv與AMS的關(guān)系進行大樣本現(xiàn)場研究，旨在加深對AMS發(fā)生機制的認識并尋找客觀可靠的AMS評估指標(biāo)。

1 資料與方法

1.1 研究對象 本研究已取得第三軍醫(yī)大學(xué)倫理委員會的支持，選取世居平原的進藏青年男性作為受試對象。排除具有明顯心肺疾病和(或)此前6個月內(nèi)有超過3000m高原暴露史者。共納入147人，年齡22±3歲，身高171.5±4.5cm，體重63±6kg。所有受試對象均乘坐飛機在2.5h內(nèi)進入高原地區(qū)(海拔3658m)。入藏后48h內(nèi)嚴格按照急性高山病路易斯湖評分系統(tǒng)(Lake Louise Score，LLS)進行急性高原反應(yīng)評估，有頭痛癥狀且LLS≥3定義為AMS，其中3～5分為輕度AMS，≥6分為重度AMS[6-7]。

1.2 測量方法 平原基礎(chǔ)值的采集在出發(fā)前1周內(nèi)完成，高原參數(shù)值的采集在到達后48h內(nèi)完成。靜息HR及SaO2采用指尖血氧飽和度檢測儀(Nonin Onyx?9500，Nonin Medical，Inc. USA)檢測；血壓用腕式血壓計(OMRON HEM-6200 sphygmomanometer)測量；CO、每搏輸出量(SV)采用便攜式超聲檢測儀(philip CX50，探頭S5-1 cardiac probe)測量；MCAv采用便攜式TCD(NICOLET EME TC3021-Ⅲ)測量，取左右兩側(cè)平均值；血紅蛋白(Hb)采用便攜式血常規(guī)儀(bc3000plus)檢測。全身DO2按公式DO2=CO×Hb×SaO2×1.39[8]計算。大腦氧輸送量單位(DO2C)計算公式：DO2C=MCAv×SaO2[9]。大腦中動脈阻力單位(RMCA)計算公式：RMCA=平均動脈壓(MBP)/MCAv[9]。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 16.0軟件進行數(shù)據(jù)描述性分析及差異性檢驗，統(tǒng)計圖采用GraphPad Prism 5繪制。結(jié)果以x±s表示，根據(jù)診斷結(jié)果將人群分為AMS組與非AMS組，兩組間比較采用t檢驗，指標(biāo)的危險度采用logistic回歸分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 高原暴露前后DO2及代償因素的變化Tab.1 Changes of DO2 and compensation factors before and after high altitude exposure

2 結(jié) 果

2.1 高原暴露前后DO2及代償因素的比較 根據(jù)LLS的標(biāo)準(zhǔn)，147名受試者中58.5%(86人)發(fā)生AMS，其中輕度AMS占44.9%(66人)，重度AMS占13.6%(20人)。沒有受試者被診斷為HAPE或HACE。全身及大腦DO2及其代償因素在急性高原暴露前后的變化情況如表1所示。盡管急性高原暴露后SaO2降低10%，但全身DO2提高19%，根據(jù)計算公式，DO2的提高主要取決于CO(提高32.5%)，而CO的提高主要決定于HR的升高(31.7%)而非SV的增加(無顯著性增加)。大腦DO2C無明顯改變，盡管MCAV加快10%，但由于SaO2降低10%，二者精確的匹配抵消。急性高原暴露后MBP增加，RMCA明顯降低(P＜0.001)。

2.2 DO2及代償因素與AMS的關(guān)系 急性高原暴露后，AMS組全身、大腦DO2及其代償因素與非AMS組的比較如表2所示，AMS組SaO2明顯低于非AMS組(P＜0.05)，但全身DO2明顯高于非AMS組(P＜0.01)，AMS組CO及HR也明顯高于非AMS組(P＜0.01)。AMS組MCAv較非AMS組顯著加快(P＜0.05)，大腦RMCA明顯低于非AMS組(P＜0.05)，但大腦DO2C及MBP與非AMS組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.3 DO2及代償因素對AMS的評估價值分析 全身、大腦DO2及部分代償因素在AMS組與非AMS組間呈現(xiàn)出明顯差異。全身DO2主要通過提高HR代償，大腦DO2主要通過增加MCAv代償，因此選擇HR、MCAv作為客觀指標(biāo)對AMS進行評估分析。以AMS組HR、MCAv的均值(85次/min，66cm/s)作為臨界值進行l(wèi)ogistic回歸分析，結(jié)果如表3所示：當(dāng)HR≥85次/min時，發(fā)生AMS的可能性為HR＜85次/min時的2.3倍；而MCAv≥66cm/s時，AMS發(fā)生的可能性是MCAv＜66cm/s時的2倍；同時滿足這兩個條件時，發(fā)生AMS的可能性提高2.7倍。以此標(biāo)準(zhǔn)進行AMS診斷分析，結(jié)果如表4所示：HR≥85次/min及MCAv≥66cm/s均對AMS具有一定的評估作用，且聯(lián)合二者可提高對AMS的診斷能力，其陽性預(yù)測值為82.4%，特異性為90.2%。

表2 DO2及其代償因素在AMS者與非AMS者間的比較Tab.2 Comparison of DO2 and compensation factors between subjects with and without AMS

表3 HR及MCAV危險度的Logistic回歸分析Tab.3 Odds ratio of HR and MCAv determined by Logistic regression

表4 HR及MCAV對AMS的診斷價值分析Tab.4 Diagnostic analysis of AMS by HR and MCAV

3 討 論

近年來越來越多的人進入高原地區(qū)旅行或者工作，當(dāng)急性高原暴露時，可能發(fā)生AMS，從而造成生活質(zhì)量及工作效率的降低[10]，嚴重者可發(fā)展為致命的高原肺水腫或腦水腫[2]。目前對AMS發(fā)生機制的認識尚淺，且缺乏客觀的診斷手段。而低氧暴露后，血氧含量的降低是各種病理生理改變的始動因素，因此對DO2及其代償因素的研究十分重要。既往有研究認為低氧暴露后全身DO2維持不變[4,9,11]，而本研究顯示低氧暴露后全身DO2較暴露前提高19%。從DO2計算公式來看，由于3d內(nèi)Hb基本不會發(fā)生改變，故DO2主要取決于SaO2及CO，而SaO2降低10%與先前研究相符，因此結(jié)果的差異主要取決于CO改變的差異。在Naeije等[11]的研究中，23名受試者在安靜的實驗室模擬低氧(FiO2為0.125)10min，結(jié)果DO2維持不變，CO提高22%，而本研究中CO提高32.5%，究其原因可能是安靜的模擬低氧環(huán)境與真實低壓低氧環(huán)境存在區(qū)別，或者是由于監(jiān)測時間的不同，Naeije等[11]的研究為10min低氧刺激后監(jiān)測，而本研究是24～48h內(nèi)監(jiān)測。低氧暴露后，DO2可能表現(xiàn)為一個連續(xù)調(diào)節(jié)的過程，當(dāng)?shù)脱醭^某時限后存在一個突起式的增加或持續(xù)增高，其具體機制可能與交感水平增加有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)在急性低氧暴露下，心臟副交感活動減弱，交感活動增強，在習(xí)服過程中存在以交感張力占優(yōu)勢的轉(zhuǎn)變[12]。就生理適應(yīng)角度而言，急性低氧暴露后，由于肺通氣量、心輸出量的增加以及其他應(yīng)激系統(tǒng)的啟動耗能，使得局部耗氧量增加[11,13]，此外，動靜脈氧分壓差減小影響氧氣的彌散交換能力[11]，可反射性地引起動脈DO2的提高。對于大腦DO2C及RMCA，本研究與先前的研究結(jié)果相似[5]，即由于MCAv升高10%與SaO2降低10%的精確匹配，導(dǎo)致DO2C維持不變，表現(xiàn)出大腦對低氧更為精細的調(diào)節(jié)。另外，RMCA的降低可能與低氧導(dǎo)致腦血管擴張有關(guān)。

就全身DO2及其代償因素與AMS的關(guān)系，本研究結(jié)果顯示，發(fā)生AMS者的SaO2明顯低于非AMS者，而DO2、CO、HR明顯高于非AMS，許多以往的研究也支持此結(jié)論。在Michael等[14]的研究中，SaO2作為反映缺氧程度的直接指標(biāo)，與LLS評分呈明顯負相關(guān)(相關(guān)系數(shù)為－0.295)。O'Connor等[15]及Wu等[16]的研究證實，HR升高是AMS發(fā)生的獨立危險因素，其機制可能與血氧含量降低所致的生理適應(yīng)過程有關(guān)，機體氧債越大，在一定范圍內(nèi)反射性引起的HR增加越明顯，如果通過HR增加仍不能補償氧債，則可能發(fā)生AMS，因此HR的增加可間接反映機體對氧債的代償水平。DO2、CO與AMS的關(guān)系以往鮮有報道，正如以上所述，DO2取決于CO，CO的提高又主要通過提高HR來實現(xiàn)，因而HR與AMS的關(guān)系可間接反應(yīng)DO2、CO與AMS的關(guān)系。本研究表明，發(fā)生AMS者與非AMS者DO2C無明顯差異，但表現(xiàn)出更高的MCAv及更低的RMCA。在Edward等[5]的研究中，12名受試者模擬低氧30min后，AMS與非AMS間MCAv及RMCA無明顯差異，此差異可能歸于模擬低氧與低氧時間的差別，MCAv及RMCA與AMS的關(guān)系仍需更多研究加以證實。

本研究選取DO2代償?shù)年P(guān)鍵因素HR、MCAv作為客觀指標(biāo)，聯(lián)合HR≥85次/min和MCAv≥66cm/s診斷AMS的陽性預(yù)測值為82.4%，特異性為90.2%，具有較好的鑒別排除能力，但由于敏感性較低(32.6%)，對AMS的篩查能力顯得較弱。究其原因，以AMS組的均值為界值存在一定局限性，其次，低氧適應(yīng)過程涉及多個系統(tǒng)的同時或相繼調(diào)節(jié)且可能相互影響，從而導(dǎo)致了AMS的復(fù)雜性及動態(tài)性。盡管如此，此評估方式可作為尋找其他敏感客觀指標(biāo)的線索，也可作為現(xiàn)有主觀癥狀診斷系統(tǒng)的客觀輔助方式，用于提高AMS的診斷準(zhǔn)確性。

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