緊接著過大的血壓及血流在大腦內發生時,前面所說的血腦屏障正處以打開鬆脫的狀態下,水分很容易的就滲透進入到大腦內部,於是腦壓突然的就攀升飆高,於是這就讓原本緊密的大腦神經細胞受到壓迫,神經的傳遞開始不正常,腦核裡的腦下垂體分泌的賀爾蒙素也開始發生干擾,這就讓人形成了昏迷、暈眩、嘔吐、及情緒低落或者沒有食慾的高原反應現象。
高山症
高山症產生的肺高壓
同時間,由於肺部需要加強作用以獲得更多的氧氣進入血液,因此除了讓心臟加速跳動吃力的輸出血液到肺部之外,肺部的血管也將大幅的收縮以加強肺部血壓,並讓肺部微血管的通透性變大,這樣可讓血流速度增快增強,以使同一時間中獲得更多的血氧交換。只是這樣的反應讓水分大量的進入到肺部之中,於是形成了高山症初期常見的咳嗽、呼吸困難、喘息、多痰等高原反應現象。
高山症或高原反應只是人體對突然缺氧的一種症狀的反應現象,可是當這些症狀一再的發生或擴大之後,急性高山症就將成為威脅生命的致命疾病!
高山症類型
根據國際調查統計,所有在旅遊時所發生的非外傷性疾病中,高山症排名第三,同時也是致死率最高的非外傷疾病,尤其在高山活動或旅行時,最主要的安全問題也是高山症的發生。了解高山症發生原因及症狀,將可降低傷害。高山症可分為三大類:
急性高山症
急性高山症 Acute Mountain Sickness (AMS)或Acute High Altitude Sickness, 是一種較急性嚴重的高山症候發生問題,通常發生於海拔高度超過2500公尺以上(約8000英呎)的地區,而且越往上高海拔人體缺氧問題越加嚴重,所發生急性高山症的問題及機率也越來越大。
高山腦水腫
高山腦部缺氧之生理反應:
1.增加腦部血管的通透性
2. 增大腦部血管的壓力
3. 增大腦部神經與血管間的滲透性
4. 腦部自由基增加
當生理反應持續擴大將會轉變成危及生命的高山腦水腫症,英文為high altitude cerebral edema簡稱HACE。
高山肺水腫
高山肺水腫之生理反應:
1. 大幅度收縮肺血管
2. 肺部血管壓力增大
3. 肺部血管滲透性增大
4. 肺泡清除體液能力減弱
當發生急性高山症的現象,但並沒有注意或治療處理,使得問題持續擴大。身體肺部內裝載氣體的肺泡基本上沒辦法再擴大,使得肺部的小動脈及微血管只有以『加速』及『開放』兩項技巧,以對付在高山缺氧的環境下快速發揮應盡責任。
高山症的發生因子之一:海拔高度
1. 環境氣壓下降與高山症關係
在高海拔的低氣壓的環境中,因為人體可以獲得的氧氣分壓較海平面為低,因此將使肺泡氣中的氧氣分壓下降,造成肺泡中的氧氣分壓與血液中氧氣分壓之間的壓力差下降,單位時間內肺泡擴散到毛細管的氧減少,造成動脈中氧分壓與血氧飽和度下降。
簡單一點來說,也就是海拔越高,空氣越稀薄。雖然氧氣在同一高度仍然同樣是占約21%,但是海拔越高氣壓卻照比例降低,於是在越稀薄的空氣中同樣比例的21%氧氣,當到達海拔4600公尺時,環境中的氧氣大概只有剩下平地的50%左右。
計算方式為:–與平地比較所可獲得的氧氣比例為:412/760=54%
–高山上實際在空氣中所含的氧氣比例為:21% X 54%= 11.34%
當然實際外部環境和人體所能獲得的氧氣比例就不是簡單的用比例計算而得的,而是經過研究量測之後統計所得,詳細資料可參考下表:
不同高度的氧氣分壓與血氧關係表(單位:毫米汞柱 mmHg
由於大氣與肺泡中的『氧分壓』落差是隨著高度而縮小,影響肺泡中氧氣及二氧化碳兩種氣體的交換速率、紅血球結合氧氣能力,以及氧氣在組織中釋放的速度。因此,當身體組織中供氧不足產生缺氧,輕則引發高山症,若是突然的嚴重缺氧,則可能發生昏迷或引起更嚴重的高山症腦水腫,以及高山症肺水腫病變。
高山症狀在海拔2100m以上的任何高度都可能會發生,特別容易發生在海拔2750m以上,不過因人、因狀況而異,有些身體狀況較不好(心臟病、二尖瓣、長期慢性缺氧等),可能在1500-2000m就出現頭痛等上述不舒服之高山症症狀。
2.運動氣壓下降與高山症關係
正常情況下,人體在海平面運動時,動脈內的含氧量會微微的上升,以便供應回饋運動所需。但是,在高海拔的環境中進行運動、步行等消耗體能的事情,動脈內的氣壓反而會出現下降情況。
3. 睡眠氣壓下降與高山症關係
「睡得愈低,爬得愈高」,這也是高原登山的黃金法則之一,也就是攀爬高山或攻頂後,一定要下降到較低的海拔紮營過夜。這是因為在高海拔睡眠時,呼吸換氧能力在睡眠中會下降,因此晚上時低氧現象更明顯,更多的休息反而沒有效果。
高山症的發生因子之二:攀升速度
高山症的發生與攀爬上升的速率也有很大的關係,也就是爬得越快,越容易引發高山症。隨著高度的上升,活動量與體能消耗量越大,缺氧也會比較明顯。這是外在缺氧環境和內在人體狀況中的各項因素,對高山症發生的交替性關鍵因子。由於人體對環境具有很強的適應能力,因此當必要進入高山及高原地區時,只要依循著階段式的適應,將可以大幅度的降低高山症的發生及損傷。
攀升速度與高山症發生率的關係:
研究發現當進入3500公尺之後,每天再爬升的速度若能夠小於400-500公尺的話,高山肺水腫症的發作率將可以減少到7-60倍以上。以2011年對進入4550米的阿爾卑斯山的不同遊客或登山者的研究統計發現,分別以2-4天速度爬山的登山者,發生高山肺水腫症的比例小於0.8%,但是若是在22小時之內就登上山上者,發生高山肺水腫的比例將高達62%以上。詳細的研究請詳 (表一)
表一:不同海拔的高山地區與攀升停留速度的高山症肺水腫發生率的關係
對預防高山症再攀升速度的建議:
因此當登山者或遊客在海拔2500~3000公尺處時,應停留2到3天,讓生理功能先做適應。海拔更高如3000m以上的高山,爬升速度必須減慢,可以以每天400m的基準上升較為適當。
高山症的發生因子之三:適應時間
高山症的發生與停留的適應時間也存在很大的關係,也就是適應的時間越短,越容易發生高山症。隨著攀升的高度上升,環境的氧氣分壓越來越小,活動量與體能消耗量卻越來越大,缺氧也會比較明顯。這是外在缺氧環境和內在人體狀況中的各項因素,對高山症發生的交替性關鍵因子。但是由於人體對缺氧具有很強的適應環境能力,因此當必要進入高山及高原地區時,只要依循著階段式的停留時間進行短暫的高度適應,將可以大幅度的降低高山症的發生及損傷。
攀升速度與高山症發生率的關係:
研究發現當登山者或高山遊客從2000公尺進入到4550公尺之間,如果能夠在3000公尺左右的高度,若能先停留4天以上的時間進行高山缺氧環境的適應,之後再以慢速攀升達4550公尺之際,則發生高山症的比例竟然只有沒有進行停留適應者的一半 (31 %vs.59%),尤其是登山者若能既在3000公尺的地方停留適應,同時也能夠以較慢的速度爬升時,竟然只有五分之一左右 (12%vs. 59%) 的少數人會罹患高山症。 詳細的研究請另詳 (表一)
表一:高山症的適應時間與高山症發生率關係統計
說明:淺灰色條=未發生高山症狀者;深色條=已發生高山症者;Ascent=攀升速度;Pre-acclimatization=環境適應>4天
對預防高山症在適應時間的建議:
因此當登山者或遊客在海拔2500~3000公尺處時,應停留2到3天,讓生理功能先做適應。海拔更高如4500m以上的高山,除了爬升速度必須減慢,可以以每天400m的基準上升較為適當,更重要的是必須在3000公尺的高度下,先停留適應達4天以上。
高山症的發生原因、危險性、發生環境
高山症的危險性
根據國際調查統計,所有在旅遊時所發生的非外傷性疾病中,高山症排名第三,同時也是致死率最高的非外傷疾病,尤其在高山活動或旅行時,最主要的安全問題也是高山症的發生。研究發現許多登山的失蹤及山難,絕大多數都是先由高山症的先發生,繼而影響登山者的行動方向或意識判斷,最後使得誤判路程及行動而發生不幸事件。
高山症的發生環境
一般來說,當處於2500公尺以上的高度,在時間超過六小時之後,許多的高山症問題及症狀將陸續發生,這除了是因人的耐缺氧能力、體格、能量消耗等因素之外,環境的變化也常常讓人像冷水煮青蛙一般的忽略,這是因為在同樣的高度下,大氣壓力越遠離赤道越低因此氧氣的可用分壓也越低,另外在冬天由於植物綠葉較少因此氧氣濃度也比夏天低,同樣地在晚上高山高原中的植物已從光合作用的無氧呼吸轉變成耗氧的有氧呼吸,因此很多人在白天雖然勉強適應高山地區的環境,一到了晚上高山症就開始發作。
高山症的發生取決於海拔高度、攀爬的上升速率、活動量與個人適應程度及健康狀態有關。初期輕微的高山症可以視為良性症狀,主要是提醒登山者或遊客不要再持續登高,以免健康狀況惡化,導致無法挽回的遺憾。
高山症的發生原因
由於人體在高山或高原地區〈以3500公尺舉例〉能吸取的氧氣濃度大約只有平地的一半左右,而人類在高原或高山進行工作或登山等活動時,又必須使用大量的氧氣藉以生產所需的能量,因此身體在這種缺氧的環境下將因無法快速的從有氧代謝轉換成無氧代謝狀態,因而形成類急性缺氧的所有生理反應,包括血液重新分配到重要器官,如腦袋、心臟及肺部等,造成部分組織溢血,部分組織缺血的不平衡狀態,所產生的一系列症狀,包括頭痛、暈眩,嘔吐,紫疳、無力、昏迷等等問題。
高山症的發生原因
主要發生高山症的原因是因為氧氣不足,也就是缺氧所造成一連串身體的不適反應。而造成這現象的根源問題則主要發生在環境與人體的交互反應無法適應所致。
血氧不足所造成高山症
一般來說在海平面附近的平地的空氣壓力大約為1個大氣壓,也就是760 mmHg的水銀柱壓力,在這樣海拔高度下我們人體可吸入的氧氣壓力為149 mmHg,透過肺部交換進入到我們血液中的動脈氧氣分壓為94 mmHg,如果是正常健康的人這時的血氧濃度應該是95%到99%左右。可是當我們很快地進入到海拔達3000米之時,這時大氣的壓力就降低到523 mmHg水銀柱,雖然氧氣的比例仍舊是占空氣中的21%,可是因為氣壓稀薄成原來的68%左右,使得在三千米高度時的氧氣壓力減少到100 mmHg,而氧氣濃度則變成了約14.28%,這使得動脈的氧氣飽和度降到85%以下。試想當我們全身細胞所依賴的氧氣供應從原本的99%降低到85%整整少了約14%的濃度時,身體就會開始發出警訊並且會進行緊急的調整,這些調整和警訊的結果就是高山症的發作原因。
無氧代謝下的缺氧高山症
我們身體細胞的運作以及生命的維持主要得依靠食物、水、和氧氣這三大物質,當食物分解到最後成為葡萄醣分子之際,將被運送到身體各個細胞使用,這時細胞就以這三項物質進行所謂的有氧代謝作用,一個葡萄醣可生產38個能量單位 (ATP) 。但是若是沒有氧氣供應,細胞的有氧代謝循環就得被迫停止,從而轉變成所謂無氧代謝循環,這時一個葡萄醣就只能生產2個能量ATP單位。這相差達19倍或36個的能量差異,將是許多疾病的開端源頭。更可怕的是,當突然又長期達幾天的時間中,身體都得只能得到少15%-20%的氧氣濃度時,換算成身體的能量負債之後,就會發現整個人的能量突然間少了2.85至3.8倍,這也是有些人在高山上時會顯得虛弱疲憊不堪,體力比平地明顯的差勁許多的高山症現象的根本原因!
高山症指數評估
高山症的徵兆雖然已經在高山症的症狀那一節裡頭說明清楚了,但是一般人到了高山之後,大部分都只有頭痛的症狀是較明顯的,其餘也都還沒有開始發生,甚至如高山症腦水腫的這類高危險病症,更是有一半的人沒有發生頭痛問題。因此除了專業的登山領隊、醫護人員、或响導人員需要對高山症相關症狀非常熟悉之外,每位進入高原旅遊或登山的人更是需要瞭解自身及隊友的症狀,必要時以下面介紹的簡易評估表對自己或隊友進行評估,以避免傷害加深!
高山症簡易評估
1. 介紹:下面的高山症評估表,是由一個在登山界非常著名叫做【路易斯湖高山症評估標準】(Lake Louise AMS Score) ,所做出的高山症自我評估表,再經過台灣高山症與耐缺氧研究中心的修改後,所得的一個符合亞洲人專屬的高山症簡易評估表。
2. 前提:這項高山症自我評估表主要應先建立在下列四項基礎上,才能算為發生急性高山症:包括1.) 在高原高山上應有持續四天以上的時間;2) 出現頭痛的現象;3) 出現至少其他另一項高山症評估表中的症狀;4) 在高山症評估表格中加總後的總分至少要 3分以上。
路易斯湖高山症評估標準
路易斯湖高山症評估標準 (Lake Louise AMS Score),是高山症指數的自我評估表
從上面這【路易斯湖高山症評估標準】的計分總數如果在3到5分之間,則應該為輕度到中度的急性高山症;但是如果總分在6分以上時,則為重度的急性高山症,應該即刻下山治療。
高山症與缺氧的問題與危害
高山症的主要核心問題,事實上全部都是圍繞在高山上面的缺氧狀況,因此在本單元中,將分別解釋為何缺氧會造成高山症的相關基礎知識,內容包括人體缺氧的機制、細胞缺氧時的有氧代謝及無氧代謝轉換,還有高山缺氧時的能量或血液轉換等等問題。
高原地區的血氧指標單元:
為了讓所有山友及高山遊客對環境與身體內血氧的關係有更深一層的認識,我們將明確的呈現各種高山地區與平地地區的氧氣濃度、氧氣分壓、人體血氧等指標,以及各種指標對人體的適應度與生理反應情況,還有各類人群對反應的不同所產生的高山症狀況進行討論。
高山症的相關生理名詞單元:
另外為了讀者在對高山症及缺氧科學的最新研究能夠進一步了解,因此在這單元中將專門闢出一個各種高山症相關生理或科學名詞的小百科,包括在身體內部缺氧相關的醫學名詞,如動脈血氧飽和度(SpO2)或高山症腦水腫〈HACE〉等等,以及各種的環境缺氧名詞說明,包括氧氣分壓、肺泡內氧分壓、最大攝氧量(VO2max)等等。
高山症對肺部的急性缺氧傷害:
在認識了前面的高山症及缺氧基本常識之後,在這單元中我們將就高山症缺氧對肺部所造成的傷害〈主要是高山肺水腫症〉進行更科學的研究及探討,包括高山症肺水腫的發生原因、高山症肺水腫的常見症狀、高山症肺水腫的血氧狀態、高山症肺水腫的危險因子,高山症肺水腫的危險族群、高山症肺水腫的併發問題、高山症肺水腫的預防方式、高山症肺水腫的治療處理、發生案例及高山症肺水腫的最新研究等等將在本單元內詳盡討論。
高山症對腦部的急性缺氧傷害:
瞭解了高山症對肺部的傷害之後,緊接著我們再來看看高山症缺氧對腦部傷害〈主要是高山腦水腫症)的科學研究,在這單元內我們將分別對包括高山症腦水腫的發生原因、高山症腦水腫的常見症狀、高山腦肺水腫的血氧狀態、高山症腦水腫的危險因子,高山症腦水腫的危險族群、高山症腦水腫的併發問題、高山症腦水腫的預防方式、高山症腦水腫的治療處理、發生案例及高山症腦水腫的最新研究等等將在本單元內詳盡討論。
高山症引發的心臟慢性傷害:
急性高山症的缺氧問題使得全身的血液重新分配,但是這項工作卻是由心臟加倍工作才能進行的。因此當還沒發生高山症之前,心臟就已經開始受到傷害,而當高山症持續發生之間,心臟的受損程度將達到最高程度。因此在本單元中將主要討論缺氧所引發的高山症對心臟的損害方式、高山症對心臟損害的常見症狀、高山症心臟傷害的高危險族群、高山症心臟傷害所併發的問題、高山症的心臟傷害預防方式等等。
高山症引發的神經性退化問題:
長期或多次的處於高山缺氧環境下,除了將因高山症發生急性神經性損傷之外,也將因為慢性缺氧而發生神經性退化的後遺症,包括失憶症、交感神經失調症候、及腦中風等無法回復性疾病。因此在本單元中將討論高山缺氧所引發的高山症對神經的損害方式、高山症對神經損害的常見症狀、高山症神經傷害的高危險族群、高山症神經傷害所併發的問題、高山症的神經傷害預防方式等等。
高山症引發的眼睛疾病問題:
雖然大多數進入高山的遊客或登山者,都會準備太陽眼鏡以保護眼睛並免高山上的UV光線損害,但是另一項在高山上對眼睛造成極大傷害的眼球缺氧性高山症,卻是經常為山友所忽略。因此在本單元中將討論高山缺氧所引發的高山症對眼睛的損害方式、高山症對眼睛傷害的常見症狀、高山症眼睛傷害的高危險族群、高山症眼睛傷害所併發的問題、以及高山症的眼睛傷害預防方式等等。