急性高原病的诊断与预防
最常用的AMS症状问卷是路易斯湖AMS评分系统(LLS)。1993年制定的评分规则包括对AMS五个症状的自我评估:头痛,胃肠道症状,疲劳/虚弱,头晕/头昏眼花和睡眠困难。每个症状的评分为0到3(0分为无不适,1分为轻度症状,2分为中度症状,3分为严重症状)。患者在傍晚和第二天早餐前接受LLS评估,分数较高的一次用于AMS诊断。当头痛与至少一种其他症状同时出现且总分大于或等于3分时,将被诊断为AMS。2018年的新评分规则已将“睡眠困难”去除。
当前,国内外研究都以LLS作为诊断AMS的公认标准,来评估其他诊断工具的准确性。中国AMS评分(CAS)和LLS之间的区别在于CAS考虑了更多非特异性症状,有研究通过统计学分析和LLS验证,表明CAS能够有效诊断AMS,但使用CAS评估比使用LLS评估的AMS患病率更高。另外,可视化模拟量表(VAS)、急性高原病-脑评分(AMS-C)、临床功能评分(CFS)都表现出和LLS不相上下的诊断能力。
对AMS的检测与预测仍存在很多困难和争议。越来越多的研究表示很多AMS患者并没有头痛症状,而睡眠障碍与AMS之间的相关性也很低。另外,AMS的症状具有高度非特异性,在很多其他情况下表现出相似的症状,例如病毒性流感样疾病、酗酒宿醉、精疲力竭、偏头痛、体温过低、低血糖、一氧化碳中毒或脱水。另一方面,AMS的诊断需要患者主动报告自身状况,路易斯湖评分系统无法对否认症状的患者进行诊断。所以,对相关生理指标进行实时监测与个性化检测是很有必要的。动脉血氧饱和度和心率因其与AMS较强的关联且易于测量,是目前最常用的客观生理变量。
1.动脉血氧饱和度
动脉血氧饱和度(SaO2)是反映人体血红蛋白携氧能力和人体对低氧环境适应力的重要生理指标。SpO2是经脉搏血氧仪等仪器测得的SaO2值。研究证明,静息状态下的血氧饱和度(R-SpO2)与临床AMS的发生相关。Roach和Kao相继发现受试者于4200m和2659 m的R-SpO2和LLS评分呈负相关。轻度运动后的血氧饱和度(Ex-SpO2)是评估健康受试者高海拔适应程度的有效指标。Savourey和他的同事提出缺氧状态下30 min后低强度运动时的SpO2是预测即将发生的AMS的良好指标。在4300m暴露的早期,运动过程中的血氧饱和度与即将发生的AMS相关。多数研究表明,与R-SpO2相比,Ex-SpO2和AMS之间的相关性明显更高。
很多研究通过统计分析等方法计算得一个SpO2阈值,若低于此值,患AMS的可能性就很高。Mandolesi等发现3647 m时将SpO2低于88%作为诊断标准,可达到最高的灵敏度。Heikki等发现4300m时将R-SpO2低于89%、Ex-SpO2低于79%作为诊断标准,可达到最高的灵敏度。但由于实验方法的差异,即使是相同海拔所得的SpO2阈值也可能不尽相同。另外,相关研究大都基于某个特定的高度,以海拔高度和SpO2阈值作为双标准的AMS诊断方案目前还需要进一步研究。
SpO2具有很高的敏感性且特异性易受到影响,从而可能导致大量假阳性预测。因为SpO2具备昼夜生理节律,所以测量实际不准确以及受试者对环境适应程度的不同是造成假阳性预测的重要原因。研究证明,夜间SpO2值相比白天有显著提高,早上休息时SpO2值达到一天之内最高值,且昼夜血氧饱和度的差值是衡量个体高海拔适应性的一个重要指标,差值太小意味着个体对高海拔适应性较差。在休息、睡眠或体育活动等不同状态下测得的SpO2值需要不同的分析方法。测量间隔时间太长所得的SpO2值难以准确地表现一个人的低氧血症程度。如果能够连续记录,SpO2将会成为对AMS的研究更有效的指标。
2.心率相关参数
可以连续记录心率的医疗设备应用广泛、准确性高且不易被干扰,所以对HR的实时监测与分析在严峻的高原地区受限更小。
暴露于高原环境前后的心率差异(ΔHR)可能与AMS相关。李明等通过实验发现,当急性暴露于高原环境的受试者ΔHR大于25%,高原预适应的受试者ΔHR大于15%时,表现出较高的AMS发生率。在所处海拔上升的过程中,心率升高是非常普遍的反应,但心率的升高并不一定会伴随着AMS的发生。
研究发现,在不同的模拟海拔高度下,心跳间隔和呼吸周期之间的心肺相位同步(CRPS)的程度发生了变化。具有不同生理压力的自主调节强烈影响心肺偶合。缺氧状态下的CRPS是一种复杂的非线性生理偶合,相比常氧环境其同步程度会显著增加。
心率变异性(Heart Rate Variability,HRv)是指逐次心跳周期差异的变化情况,在心电图中表现为RR间隔的逐次跳动变化,可将其用于监测自主神经系统的活动。可通过确定不同分量宽度内的频谱区域来分析RR间隔数据并量化HRv的功率:高频(HF:0.15~0.4 Hz),低频(LF:0.04~0.15 Hz),甚低频(VLF:≤0.04 Hz),超低频(ULF:≤0.0033 Hz)和总功率(TP,ms2)。低氧介导的交感神经激活被认为是维持重要器官氧气供应的代偿机制。大量研究表明HRv的某些参数与AMS具有较强的相关性。研究发现低压缺氧会导致HF、LF和TP显著降低,而作为交感神经平衡指标的LF/HF则显著增加。HRv在诊断AMS中具有良好的敏感性和特异性,有研究发现急性暴露于低氧环境后HRv会降低;Taralov等通过分析HRv的变化规律,发现间歇性暴露于低氧环境可以帮助人体预适应高原环境并有效预防AMS。
HRv是否可以预测AMS还存在很大争议。有研究认为HRv的HF、LF和LF/HF对个体升至更高海拔后的AMS预测有较高准确性。Sutherland等发现常氧的LF/HF和常压低氧暴露15 min后的LF,对预测随后暴露于更高海拔的AMS发生可能性显示出良好的诊断准确性。其中常氧LF/HF在所有预测指标中具有最高的诊断准确性(具有最高的AUC)和最佳的敏感性(85%)及特异性(88%)。但后续一些研究表明HRv变化虽和海拔升高有关,却并不具备预测能力。
呼吸频率的变化会很大程度上影响心率变异性的频谱成分,而人体的呼吸在实验中难以受到控制。短期监测到的甚低频和超低频数据并不是十分可靠的,利用这些数据计算的TP也许并不能作为HRv的研究依据。另外实验环境的差异也会导致相关研究得出不同的结论。HRv和AMS之间的联系还需要设计更科学的实验进一步研究。(https://www.daowen.com)
3.血容量和血流量
研究发现,血容量(Plasma Volume,PV)会在暴露于高海拔后的一到二周内下降,此后逐渐平稳在初始水平的70%~90%,PV终值取决于海拔高度。一般来说,暴露于不同海拔前期的PV下降速度不会有很大差异,后期下降速度差异较大且决定了PV的最终水平。Beidleman等发现暴露于4000m后24 h内PV会下降超过10%。Reynafarje等发现受试者暴露于4540 m一个月后PV降低了约20%,缓慢恢复1年后又回到初始水平。然而Pugh等发现在暴露于4650~5800m后的33周内,PV在初始下降后并没有出现明显回升。
Siebenmann等的研究认为高海拔地区的血细胞比容(HCT)增加归因于PV的减少。在暴露于高海拔的初期,为抵消动脉血氧含量(CaO2)和动脉血氧分压(PaO2)的降低,维持足够的脑氧输送(CDO2),HCT和血红蛋白增加,脑血流量(CBF)升高。CBF与AMS的相关性存在很大争议。Jensen等使用放射性氙技术测量受试者CBF的变化,从150 m上升至3475 m,CBF在1 d后平均增加24%,6 d后平均增加4%,是否患有AMS对CBF的增量并没有影响。Baumgartner等发现与健康受试者相比,患AMS受试者的脑动脉血流速(MCA-v)增量更多。但其5年后的研究通过监测10名受试者在暴露于模拟4559 m环境12 min、36 min、72 min的脑动脉血流速平均峰值(VMCA),发现3名受试者在12 min时被诊断为AMS且VMCA有所提高,4名受试者在36 min时被诊断为AMS且VMCA在12 min后便无明显增加。结果表示CBF的变化在暴露于模拟高海拔的早期表现出明显个体差异,与AMS的发生无关。Dyer 等的研究表明AMS易感性也与CBF的变化没有明显相关性。
虽然大量研究认为CBF增量与AMS的诊断没有直接关联,但也有研究发现,CBF增量可能与高原适应性有关。Flück等通过评估受试者颈内动脉(ICA)和椎动脉(VA)血流量,发现久居低海拔地区受试者的CBF比久居高海拔地区受试者更高。
研究发现健康人群在高海拔地区时心肌血流量(MBF)升高。目前较少研究探讨MBF与AMS的关联性。Kaufmann等发现高海拔肺水肿患者的心肌血流储备(MBFr)明显低于健康受试者。由此推断MBF可能与AMS有关。
4.睡眠相关参数
高原环境会导致有效睡眠时间减少,睡眠相关参数与AMS的发生有关。Ochsner等发现,由490 m快速上升至4559 m后第一晚,受试者的总睡眠时间、慢波睡眠和(REM)睡眠减少,唤醒次数增加,VE增加,并伴有频繁的中枢性呼吸暂停。适应三天后,受试者的睡眠质量有所改善,但夜间呼吸情况并没有好转。Burgess等发现睡眠不足参与AMS的发病机制,受试者的唤醒次数与海拔、AMS无明显相关性,睡眠期间SaO2、PaO2与LLS评分具有明显负相关,中枢性睡眠呼吸暂停指数(CSA)与LLS评分具有明显正相关。大多数研究认为睡眠质量下降是高原低氧血症的并发症状,目前较少研究将睡眠相关参数作为AMS诊断或预测的独立因子。
5.呼吸相关参数
呼吸频率和肺活量参数与AMS的诊断和预测有关。Jafarian等发现上升至高海拔后一小时内呼吸频率的上升可预测AMS后续发生概率。James等发现受试者在到达2835 m的前三天用力肺活量(FVC)降低,AMS越严重的受试者FVC降低越明显。Torrero等发现受试者到达3404 m后,一秒内用力呼气量(FEV1)降低12.3%,FVC降低7.6%,FEV1/FVC总体不变,只有AMS患者的FEV1/FVC下降至原来的70%,且FEV1与SaO2具有很强相关性。Jorand等发现,暴露于高原3~4 d后,健康受试者的呼吸敏感性随缺氧引起的换气过度和口压升高而显著增加,而AMS患者的呼吸敏感性明显下降。呼吸敏感性可作为衡量高原适应性的有效指标。多数研究表示换气不足不能作为AMS的预测因素,如Milledge等发现HVR无法预测AMS易感性。
6.其他相关指标
除动脉血氧饱和度和心率以外,其他生理指标也表现出AMS检测与预测方面的潜力,但仍存在很大争议或并没有被大量研究。有研究将功率频谱分析应用于收缩压(SBP)的分析,发现低频SBP与AMS之间存在关联;有研究使用近红外光谱(NIRS)对脑血流量、氧合作用进行监测,发现患AMS受试者的NIRS脑组织散射显著增加,总血红蛋白浓度升高,视神经鞘管直径(ONSD)、视网膜静脉扩张程度和视盘肿胀程度增加;有研究发现缺氧时呼出气中NO含量有所降低,但是并不能作为AMS的预测指标。
心率、舒张压(DBP)、VE、CaO2和动脉血二氧化碳分压(PaCO2)等生理指标均不能作为独立因素参与AMS的诊断或预测,但可以帮助区分AMS+和AMS-,这是SpO2或HRv无法独立实现的。研究发现在急性暴露于高海拔地区时,与AMS-组相比,AMS+组受试者的HR显著提高,DBP、VE和PaCO2值降低,SpO2和CaO2降低更明显。
最近有研究显示:微RNA(microRNA)已成为各种疾病的有希望的非侵入性生物标记,Huang等的研究首次揭示唾液miR-134-3p和miR-15b-5p可用作非侵入性生物标志物,用于对AMS的预测。专利通过实时荧光定量(q-PCR)等方法检测被测者血浆中microRNA-3591-3p的含量,并与正常microRNA水平比较来诊断急性高山病,灵敏度高、特异性强、操作方便,易于安全无创地进行大量筛查。