急性高原暴露后左心功能变化及与急性高原病的关系*

饶明月，覃 军，高旭滨，张继航，余 洁，黄 岚

（第三军医大学新桥医院心血管内科，全军心血管病研究所，重庆400037）

急性高原暴露后机体会急剧地发生一系列代偿反应，心血管系统在这一适应性变化调节中发挥重要作用。迄今为止，有关急性低氧暴露后，每搏输出量、心输出量到底是增加还是减少报道尚不一致。有研究指出急性低氧吸入后每搏输出量没有变化［1］；也有研究发现急性高原暴露后，每搏输出量、心输出量下降，左心收缩功能受抑［2］；然而也有研究发现低氧吸入后每搏输出量、心脏指数和射血分数与常压常氧条件相比明显增加［3］。由于这些研究多数都是小样本的低氧模拟实验，与高原现场的寒冷、大风、缺水等恶劣的自然环境可能造成结果不尽相同。因此，本研究采取了大样本的现场实验研究，对218名健康男性青年进行了急进高原后心脏血流动力学方面的研究，以观察心脏收缩功能的变化。

急性高原病（acute mountain sickness，AMS）常发生在快速到达海拔2 500 m以上的未习服人群，症状包括头痛、头晕／眩晕、恶心／呕吐、睡眠困难、疲劳／虚弱。Hanaoka M等［3］的研究发现高原肺水肿抵抗者组急性低氧吸入后每搏输出量、心脏指数和射血分数显著增加，而高原肺水肿易感者组无明显增加，故本文作者推测急性高原病的发病与未发病者间心脏功能可能存在差异。因此，本研究探讨急性高原病与心脏血流动力学变化之间的关系，以期能对急性高原病的早期诊断和预防提供一定的依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

218名健康男性青年，年龄（24.0±25.06）岁，体重指数（body mass index，MBI）（20.08±2.31）kg／m2，进入高原前居住地海拔为500 m，近6个月内均无高原暴露史。218名受试者急进高原前一周内及到达高原后24 h内未服用任何药物。

1.2 检测仪器

Philip CX50便携式彩色多普勒超声诊断仪，探头型号为S5-1，探头频率为2～4 MHz；美国 NONIN 9500指夹式脉搏血氧仪；日本OMRON HEM-6200手腕式电子血压计。

1.3 研究方法

前往高原前一周，由研究人员向218名受试者解说症状分级、填表说明和注意事项后，受试者填写统一、制式急性高原病流行病学调查表，内容主要包括基本资料和症状，并进行体格检查和心脏彩超检查。218名受试者在4 d内分批由平原乘飞机（2.5 h）到达拉萨（3 700 m），当日下午 15∶00到达，次日上午再行体格检查、急性高原病评分和心脏彩超检查。1.3.1 心率、血压、血氧饱和度的检测 受试者安静休息30 min后取坐位，用美国NONIN 9500指夹式脉搏血氧仪测量血氧饱和度（oxyhemoglobin saturation，SaO2）；用日本 OMRON HEM-6200手腕式电子血压计测量心率（heart rate，HR）、血压（blood pressure，BP），由研究人员记录测量的数值，根据收缩压（systolic blood pressure，SBP）、舒张压（diastolic blood pressure，DBP）、计算平均动脉压（mean arterial pressure，MAP），平均动脉压（MAP）＝DBP＋（SBPDBP）／3。

1.3.2 心脏超声检测左心功能 受试者静息状态下，由熟练、固定的超声科医师使用Philip CX50便携式彩色多普勒超声诊断仪，从胸骨旁，左室长轴切面，运用M型超声心电图测左室内径，通过Teichholz’s公式［4］计算左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、每搏输出量（stroke volume，SV）、心输出量（cardiac output，CO）、左室舒张末容积（enddiastolic volume，EDV）、左室收缩末容积（end-systolic volume，ESV），再用体表面积来计算每搏指数（stroke index，SI）、心脏指数（cardiac index，CI）。

1.3.4 AMS评分 按路易斯湖 AMS诊断标准，AMS的诊断包括5个自我评价的症状：头痛、头晕／眩晕、胃肠道症状（恶心、呕吐、食欲减退）、睡眠困难、疲劳／虚弱，每个症状分为四等级，每等级对应相应的分数，0～3分，0表示无，1表示轻度，2表示中度，3表示重度，总分加起来≥3并且有头痛就诊断为AMS，总分为3～4：轻度 AMS；总分≥5：重度AMS；最高分值不超过 15分［5］。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 急进高原后心脏血流动力学的变化

与平原相比较，急进高原 24 h内 HR、DBP、MAP、LVEF、SV、SI、CO、CI显著升高（P＜0.01），SBP、EDV无显著变化（P＝0.075，P＝0.107），ESV、SaO2则显著降低（P＜0.05，表 1）。

Tab.1 Changes of cardiac hemodynamics at altitude of 500 m and 3 700 m（¯x±s，n＝218）

2.2 急进高原次日上午AMS评分

根据路易斯湖评分标准，218名健康男性青年有 125人（57.34%）发生 AMS，AMS分值（4.66±1.62）分，轻度 AMS有 67名，重度 AMS有 58名；93人未发生 AMS，AMS分值（1.43±1.07）分，所有受试者均无急性高原肺水肿（high altitude pulmonary edema，HAPE）和急性高原脑水肿（high altitude cerebral edema，HACE）的发生（图 1）。

Fig.1 Incidence of symptoms of AMSin 218 healthy young males AMS：Acute moutain sickness

2.3 急进高原后AMS组与无AMS组间血流动力学参数变化的比较

在平原，AMS组和无 AMS组 HR、BP、EF、SV、SI、CO、CI、ESV无显著差异，但 AMS组 EDV显著高于无AMS组（P＜0.05），而 SaO2显著低于无 AMS组（P＜0.05）。

急进高原后，两组内 HR、EF、CO、CI都显著增加（P＜0.01），SaO2、ESV显著降低（P＜0.05）；并且AMS组 HR、SBP、MAP显著高于无 AMS组（P＜0.05），但 AMS组 SI、EDV显著低于无 AMS组（P＜0.05）；SV在 AMS组内无差异，但在无 AMS组内显著增加（P＜0.01）；AMS组 SBP、DBP、MAP显著增加和EDV显著降低（P＜0.05），而无AMS组变化不显著（表 2）。

3 讨论

本研究结果显示，急性高原暴露后SaO2显著降低，HR、CO显著增加；AMS组HR显著高于无AMS组，SaO2无显著差异，但在平原两组有统计学差异，由于相差数值太小，无临床指导意义。本研究与以往研究结果一致［6］，表明SaO2的高低不能预测AMS的发生。健康人群从平原急进高原后，血压通常升高。本研究中高原暴露后AMS组SBP、DBP、MAP均升高，而无AMS组无变化，两组间血压虽在统计学上有显著差异，但数值相差不大，所以临床意义不太大，但肯定有一定的病理生理意义。

Tab.2 Parameters regarding the cardiac hemodynamics in AMSand non-AMSgroups

正常机体内，输送到组织的氧是通过CO的改变来满足外周循环的需求。本研究中受试者急进高原后LVEF、CO显著增加，显著地发挥了心血管系统在低氧环境中的代偿作用。Richalet JP［7］的低氧模拟实验研究，结果也证实了低氧暴露后LVEF增加，心脏收缩功能良好地保持着。虽然有离体实验表明缺氧对离体心肌纤维具有负性肌力作用［8］，但这毕竟是离体实验，人体是一个有机的整体，通过心脏的代偿作用增加心肌供氧量，从而很好地维持心肌收缩功能。本研究中组间CO无显著差别，AMS组虽然HR增加的幅度比无AMS组大，但SV增加的幅度比无AMS组小，所以两者的乘积CO无差异。然而，郭郑等［2］报道了31名成年男性乘火车到达海拔3 650 m的高原后第二天HR增快，并认为HR代偿性增快不能弥补SV的降低导致CO下降。该研究使用的是数字化无创血流动力学监护仪，造成结果不一致的原因可能是该仪器与传统的多普勒超声诊断仪操作方法、测量原理不同和受试者进驻高原的方式不一样。

到达高原后AMS组EDV较平原时显著减少，而无AMS组略增加，但显著高于AMS组；AMS组SV的增加无显著性，但无AMS组SV显著增加，提示无AMS组SV的增加更多地是依赖于前负荷的增加。左室前负荷的影响因素众多，高原暴露早期，心房钠尿肽合成增加，醛固酮合成减少，血浆体积减少，可以导致左室前负荷减少。此外，增加的肺动脉压引起室间隔向左室侧偏移，从而改变了左室的几何形态，使左室充盈推迟，然而这一作用可以被左心房的加强收缩所弥补［9］。所以左心房代偿能力的高低也会影响左室的充盈程度，同时也受左室心肌细胞的抗氧化酶活性的影响［10］，大量的氧自由基生成是引起低氧心肌损伤的重要机制之一。

综上所述，发现急性高原暴露后心脏发挥了极大的代偿功能，左心室收缩功能增强，使机体能尽快地适应于高原低氧环境。且AMS组与无AMS组间HR、SI、EDV存在显著差别，表明这三个指标可能作为预测AMS的参考指标。本研究缺乏不同海拔高度不同时相对心脏血流动力学的连续性观察和能全面反映心功能变化的其他指标、影响前负荷因素的观测，有待于今后进一步的深入研究。

［1］ Wolfel EE，Selland MA，Cymerman A，et al.O2extraction maintains O2uptake during submaximal exercise with beta-adrenergic blockade at 4，300 m［J］.J Appl Physiol，1998，85（3）：1092-1102.

［3］ Hanaoka M，Kogashi K，Droma Y，et al.Myocardial performance index in subjects susceptible to high-altitude pulmonary edema［J］.Intern Med，2011，50（24）：2967-2973.

［4］ Teichholz LE，Kreulen T，Herman MV，et al.Problems in echocardiographic volume determinations：echocardiographicangiographic correlations in the presence of absence of asynergy［J］.Am J Cardiol，1976，37（1）：7-11.

［5］ Riepl RL，Fischer R，Hautmann H，et al.Influence of acute exposure to high altitude on basal and postprandial plasma levels of gastroenteropancre atic peptides［J］.PLoSOne，2012，7（9）：e44445.

［6］ Chen HC，Lin WL，Wu JY，et al.Change in oxygen saturation does not predict acute mountain sickness on Jade Mountain［J］.Wilderness Environ Med，2012，23（2）：122-127.

［7］ Richalet JP.Operation Everest III：COMEX’97［J］.High Alt Med Biol，2010，11（2）：121-132.

［8］ Naeije R.Physiological adaptation of the cardiovascular system to high altitude［J］.Prog Cardiovasc Dis，2010，52（6）：456-466.

［9］ Allemann Y，Rotter M，Hutter D，et al.Impact of acute hypoxic pulmonary hypertension on LV diastolic function in healthy mountaineers at high altitude［J］.Am J Physiol，2004，286（3）：H856-862.

［10］郭会彩，熊 晨，李军霞，等.间歇性低压低氧对过氧化氢心肌细胞损伤的保护作用［J］.中国应用生理学杂志，2012，28（3）：199-201.