徐 飛，胡 揚

應(yīng)用低氧運動時動脈血癥和通氣反應(yīng)指標(biāo)預(yù)測急性高原反應(yīng)的探索研究

徐 飛1，胡 揚2

目的：通過測試運動時低氧血癥和低氧通氣指標(biāo)的變化來探索預(yù)測急性高原反應(yīng)（actue mountain sickness，AMS）的可行性指標(biāo)，為降低高原旅居人群罹患AMS的風(fēng)險和提高其生活質(zhì)量提供參考。方法：23名普通男性大學(xué)生于低氧艙（～4 400m，F(xiàn)IO211.8%～11.6%）暴露6h，分別于低氧暴露第0.5h、2h、4h和6h評測受試者急性高原反應(yīng)（LLS量表），有頭痛癥狀且LLS評分≥3者，定為AMS組。受試者進艙休息30min后進行30min運動心肺功能測試：于臥式功率車上安靜5min后以80W恒定負荷（60rpm）仰臥蹬車20 min，恢復(fù)5min。每5min末記錄RPE、HR、SpO2、BP和低氧通氣反應(yīng)相關(guān)指標(biāo)。據(jù)測試指標(biāo)計算AMS組和nonAMS組低氧通氣指數(shù)和低氧心功能指數(shù)差異。取有顯著性差異的指標(biāo)作為自變量與LLS評分?jǐn)M合得出預(yù)測方程。結(jié)果：急性低氧暴露結(jié)束時AMS發(fā)生率為27%。低氧安靜時AMS組與nonAMS組RPE、HR、SpO2、˙VE、VT和fR無顯著性差異。低氧運動時AMS組SpO2顯著低于nonAMS組（P＜0.05），運動5min時達最低點。低氧運動5min時AMS組˙VE顯著低于nonAMS組（分別為41.4±4.6 1／min和46.7±4.6l／min，P＜0.05）。低氧運動時SpO2和˙VE預(yù)測LLS評分的非線性方程分別為：LLS＝0.0295（SpO2）2－4.5269（SpO2）＋174.34（R2＝0.7473，P＜0.001）和LLS＝0.0352（˙VE）2－3.4987（˙VE）＋87.729（R2＝0.307，P＝0.053）；SpO2與˙VE呈中度相關(guān)（R＝0.394，P＜0.05）。結(jié)論：低氧運動時動脈血癥指標(biāo)SpO2和通氣指標(biāo)˙VE可作為預(yù)測AMS的有效指標(biāo)，SpO2的預(yù)測準(zhǔn)確性高于˙VE，運動時SpO2與˙VE呈中度相關(guān)。從測試的簡便、可靠角度考慮，運動時SpO2的變化具有較好的應(yīng)用前景。

急性高原反應(yīng)；低氧運動；低氧血癥；動脈血氧飽和度；低氧通氣反應(yīng)

隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，到高原地區(qū)旅游的人日益增多，急性高原反應(yīng)（acute mountain sickness，AMS）的防治成為重要的研究課題。AMS指高原低氧暴露時機體在數(shù)小時至數(shù)天內(nèi)出現(xiàn)的多種臨床癥候群，嚴(yán)重時會造成急性肺水腫和急性腦水腫而危及生命，所以，準(zhǔn)確預(yù)測和診斷AMS就顯得尤為重要［6，13］。但由于AMS的發(fā)病機理較為復(fù)雜，涉及人體多個系統(tǒng)，迄今尚無可靠的預(yù)測和診斷指標(biāo)［3，6，13，38］。

目前已確認高原低氧是造成AMS的根本原因［3，32，38］。高原低氧下機體遵循“低氧→動脈血癥（hypoxemia）→誘發(fā)化學(xué)感受器活性和→自主神經(jīng)系統(tǒng)活性改變→高原反應(yīng)或高原習(xí)服”的動態(tài)適應(yīng)過程［1，38］。而低氧血癥誘發(fā)外周化學(xué)感受器活性改變會導(dǎo)致低氧通氣反應(yīng)（hypoxic ventilatory response，HVR），所以有學(xué)者觀察到罹患AMS的登山隊員在初抵高原、安靜狀態(tài)下的SpO2和HVR指標(biāo)異常，進而提出高原安靜時動脈血癥和低氧通氣反應(yīng)指標(biāo)來預(yù)測和判別AMS的設(shè)想［7，17，31］，但結(jié)果并不一致［8，16］。因高原旅居人群并非靜止不動，而是常進行一定強度的運動（徒步、登山科考等）［4，33］，所以，運動時的低氧血癥和低氧通氣指標(biāo)更接近高原旅居人群的實際活動情況，理論上而言也更能反映機體真實的耐缺氧能力。但迄今為止相關(guān)研究甚少，只有Rathat等［27］開展了低氧通氣指數(shù)和低氧心功能指數(shù)作為預(yù)測AMS指標(biāo)的初步研究，但其研究因?qū)嶒灴刂品矫娲嬖诓蛔愣艿劫|(zhì)疑［4］。所以，本研究擬通過測試運動時低氧血癥和低氧通氣指標(biāo)的變化來探索預(yù)測AMS的可行性指標(biāo)，從而為降低高原旅居人群罹患AMS的風(fēng)險和提高其生活質(zhì)量提供參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

有償招募23名普通男性大學(xué)生參與本實驗（1名受試者為體重超重者，但其數(shù)據(jù)不納入本研究結(jié)果［2］），最終受試者為22人。均為世居平原（海拔＜800m）、實驗前6個月未經(jīng)高原或低氧暴露（海拔≥1 500m）者，其身體健康，無神經(jīng)、心肺、心血管系統(tǒng)疾病史（表1）。受試者被明確告知低氧實驗可能帶來的機體低氧不適反應(yīng)，正式實驗前填寫PAR－Q問卷（排除心臟疾病、確認日常鍛煉和體力活動情況）［29，36］并簽署知情同意書。本研究符合芬蘭赫爾辛基宣言（2008）［39］醫(yī)學(xué)倫理學(xué)有關(guān)規(guī)定，受試者可在實驗任何階段據(jù)其身體情況或自身感覺選擇退出本實驗。

表1 本研究受試者安靜時生理指標(biāo)一覽表（）Table 1 The Physical Characteristics of Participants

表1 本研究受試者安靜時生理指標(biāo)一覽表（）Table 1 The Physical Characteristics of Participants

年齡Age（yr） 身高Height（m） 體重Weight（kg） 身體質(zhì)量指數(shù)BMI（kg／m2） 體表面積BSA（m2） 血氧飽和度SpO2（%） 心率HR（bpm）受試者 20.8±1.3 176.9±6.5 73.1±8.8 23.3±2.3 1.9±0.1 97.5±0.7 66.3±6.9收縮壓SBP（mmHg） 舒張壓DBP（mmHg） 平均動脈壓MAP（mmHg） 每分通氣量˙VE（l／min） 潮氣量VT（l／min） 呼吸頻率fR（breath／min）每周鍛煉時間Exer.time（h／wk）受試者 115.3±10.9 72.9±10.0 87±9.0 9.9±1.7 0.6±0.215.3±3.5 7.3±2.1注：BMI，body mass index；BSA，body surface area；SpO2：arterial oxygen saturation；HR，heart rate；SBP，systolic blood pressure；DBP：diastolic blood pressure；˙VE，minute ventilation；VT，tidal ventilation；fR，respiratory frequency；下同。

1.2 研究方法

1.2.1 研究設(shè)計

本研究采用前瞻性研究（prospective study）設(shè)計，即首先觀察受試者低氧暴露后AMS的發(fā)生情況，然后通過研究低氧血癥與低氧通氣指標(biāo)的變化與AMS的關(guān)系探索可用于預(yù)測AMS的指標(biāo)。

研究對象的同質(zhì)性（homogeneity）：本研究招募了同質(zhì)性較強，基本生理情況和每周鍛煉時間及生活方式都較為相似的受試者（表1、表2），以確保研究結(jié)果的可靠性。這不同于以往多數(shù)研究所采用的回顧性研究設(shè)計（retrospective study）研究時納入不同性別、年齡、體力活動水平和登山經(jīng)歷的受試者［7，27，31］，這對研究結(jié)果的可靠性有較大影響。

低氧暴露劑量的確定：1）低氧暴露高度：預(yù)期將AMS發(fā)生率控制在～50%，盡量滿足均衡設(shè)計，以較好地控制數(shù)據(jù)偏倚（data bias）和統(tǒng)計效力（statistical power）。但目前不同海拔高度對應(yīng)的AMS發(fā)生率并無定論：O’Connor等［26］發(fā)現(xiàn)3 080m高原普通人AMS的發(fā)生率為27%，Mairer等［19］發(fā)現(xiàn)3 817m高原登山隊員AMS發(fā)生率為34.9%～38%；我國的普通人飛抵拉薩急進～4 000m高原時AMS發(fā)生率為57.2%［28］，而西雅圖的雷尼爾鋒（Mt.Rainier，4 394m）AMS發(fā)生率為67%～77%［3］。流行病學(xué)研究證實，登山隊員AMS發(fā)生率低于普通人［38］，而實地高原AMS發(fā)生率要高于模擬低氧環(huán)境［3，32］，故本研究將模擬高度初定為～4 400m（FIO2：11.8%～11.6%）。2）低氧暴露時間：低氧暴露時間越長AMS癥狀越明顯，所以實地研究（field research）的暴露時間都≥3d，實驗室研究（laboratory research）暴露時間普遍≥12h。但暴露時間越長，受試者應(yīng)激癥狀和低氧不適反應(yīng)越嚴(yán)重。Roach等（1996）［32］的小樣本研究（n＝9）發(fā)現(xiàn)，受試者在4 564m低氧艙內(nèi)暴露6～9h就能區(qū)分出AMS易感者（AMS發(fā)生率56%），這為在較短時間內(nèi)利用模擬低氧環(huán)境研究AMS提供了重要證據(jù)。所以，基于應(yīng)用目的本研究初步擬定低氧暴露時間為6h。

實驗流程及測試指標(biāo)［1，2］：受試者正式實驗前熟悉測試儀器及流程至少2次。在常氧環(huán)境中安靜30min測試常氧安靜值，次日于低氧艙（～4 400m，F(xiàn)IO211.8%～11.6%，溫度20℃～24℃，相對濕度49%～70%，氣壓992～1 002hpa）內(nèi)暴露6h，全部實驗過程如圖1A所示。受試者進艙休息30min后進行30min運動心肺功能測試（圖1B、C）：于臥式功率車（GE Ergoselect 1000LP，USA）上安靜5min后以80W恒定負荷（60rpm）仰臥蹬車20 min，恢復(fù)5min。每5min末記錄RPE（Borg RPE量表）、HR（polar RS800，F(xiàn)inland）、SpO2（Nonin 3100，USA）、BP（GE Ergoselect 1000LP車載配套測試硬件，USA）和低氧通氣反應(yīng)相關(guān)指標(biāo)（Cortex Metalyzer RII，Germany），即每分通氣量（˙VE）、潮氣量（VT）和呼吸頻率（fR）。同時監(jiān)控動態(tài)心電圖（Cardiocollect 12，UK），當(dāng)ST段下降超過2mm、SBP＞220mmHg或不能堅持運動時終止測試［9，11］，臨床監(jiān)護醫(yī)師據(jù)現(xiàn)場情況認為受試者若堅持運動有危險時也可終止實驗［11］。測試前所有儀器都嚴(yán)格按照說明書校準(zhǔn)。分別于低氧暴露第0.5h、2h、4h和6h用LLS量表［30，38］評測受試者急性高原反應(yīng)（圖1A），當(dāng)有頭痛癥狀且LLS評分≥3時，被評定為出現(xiàn)AMS［30］。

圖1 研究設(shè)計及實驗流程示意圖Figure 1. Study Design and Experiment Protocol

低氧指數(shù)：據(jù)Rathat等（1992）［27］提出的方法分別計算低氧安靜、運動時的低氧通氣反應(yīng)指數(shù)（HVRrest、HVRexercise）和低氧心功能指數(shù)（HCRrest、HCRexercise）。Rathat報道低氧適應(yīng)能力差者至少有一個指標(biāo)異常。

1.2.2 統(tǒng)計處理

用Stata 10.0對數(shù)據(jù)（均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，）進行分析。對AMS組和nonAMS組的LLS評分采用描述性統(tǒng)計（descriptive statistics），安靜時基本生理指標(biāo)的比較采用t檢驗（t－test）；RPE、HR、SpO2和HVR相關(guān)指標(biāo)的數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布并具方差齊性時，采用雙因素（組別×測試時間點）重復(fù)測量方差分析（two－way analysis of variance with repeated measures），后續(xù)比較（post－h(huán)oc）采用Holm－Sidak檢驗；若數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，組內(nèi)比較采用Kruskal－Wallis檢驗，組間比較采用Mann－Whitney秩和檢驗；AMS組與nonAMS組不同測試時間點的低氧通氣指數(shù)、低氧心功能指數(shù)組間比較采用t檢驗；采用2階多項式擬合（hyperbolic decay擬合）運動時SpO2、˙VE與LLS評分的非線性方程，用決定系數(shù)（R2）評價方程的擬合優(yōu)度。SpO2與˙VE采用皮爾遜相關(guān)分析（Pearson correlation）。統(tǒng)計顯著性水平置為P＜0.05。

2 研究結(jié)果

2.1 AMS組和nonAMS組基本情況及急性暴露后AMS的發(fā)生率

6h急性低氧暴露結(jié)束時出現(xiàn)頭痛癥狀且LLS得分超過3分者判定為AMS組（n＝6）。據(jù)此分組情況，AMS組與nonAMS組（n＝16）各項基本生理指標(biāo)皆無顯著性差異（表2）。

6h急性低氧暴露結(jié)束時AMS發(fā)生率為27%。AMS組LLS評分為5.8±2.7分（最高者為10分，1人），而nonAMS組LLS評分為0.7±0.8分（最高者為3分但無頭痛癥狀，1人）。AMS組LLS評分隨低氧暴露時間的延長而增加，在6h結(jié)束時達到高點；而nonAMS組LLS評分高點出現(xiàn)于急性低氧暴露4h（HY 4h），為1.0±1.1分，隨后下降（圖2）。

2.2 主觀疲勞感覺、心率和低氧血癥指標(biāo)的變化

急性低氧暴露和急性低氧運動時，AMS組RPE在各測試點都稍高于nonAMS組，但并無顯著性差異（圖3A）。低氧運動過程中AMS組與nonAMS組HR均值都在129～139bpm區(qū)間內(nèi)，兩組HR最大值出現(xiàn)在低氧運動15 min，但無顯著性差異（分別為138±10.3bpm和136± 14.2bpm，P＞0.05；圖3B）。AMS組SpO2在低氧安靜時有顯著低于nonAMS組的趨勢（分別為74.2%±3.9%和78.5%±7.3%，P＝0.063）。在低氧運動階段，AMS組SpO2皆顯著低于nonAMS組，在低氧運動5min時達到最低點（分別為66.7%±3.9%和72.5%±5.2%，P＜0.05；圖3C）。

表2 本研究受試者安靜時基本生理指標(biāo)一覽表（）Table 2 The Physical Characteristics of Participants

表2 本研究受試者安靜時基本生理指標(biāo)一覽表（）Table 2 The Physical Characteristics of Participants

非AMS組nonAMS（LLS＜3，n＝16）AMS組AMS（LLS≥3，n＝6）年齡Age（yr）20.6±1.3 21.3±1.5身高Height（cm） 176.2±7.4 176.8±4.9體重Body mass（kg） 72.4±8.3 75.3±11.6身體質(zhì)量指數(shù)BMI（kg／m2） 23.3±2.2 24.1±2.8體表面積BSA（m2） 1.88±0.1 1.91±0.2血氧飽和度SpO2（%） 97.7±0.4 96.8±0.8心率HRrest（bpm） 66.3±7.8 66.5±4.9收縮壓SBP（mmHg） 114±10.4 118.8±12.6舒張壓DBP（mmHg） 74.2±10.1 69.5±9.8平均動脈壓MAP（mmHg） 87.5±8.9 85.94±10.0每分通氣量˙VE（l／min） 10±2.1 9.65±1.5潮氣量VT（l） 0.64±0.1 0.65±0.1呼吸頻率fR（breath／min） 15.4±3.6 15.1±3.2每周鍛煉時間（h／wk）7.3±2.2 7.5±1.9

圖2 本研究急性低氧暴露6h對受試者AMS的影響示意圖Figure 2. Effects of 6hAcute Hypoxia Exposure on Participants’AMS Score

圖3 本研究急性低氧暴露和低氧運動時AMS組和nonAMS組RPE、HR和SpO2的變化示意圖Figure 3. The Changes of RPE，HR and SpO2in AMS and nonAMS Group during Hypoxic Exposure and Exercise

2.3 低氧通氣指標(biāo)的變化

低氧運動5min時，AMS組˙VE顯著低于nonAMS組（分別為41.4±4.6l／min和46.7±4.6l／min，P＜0.05）；在運動15min和20min時，AMS組˙VE有顯著低于nonAMS組的趨勢（P值分別為0.09和0.06；圖4A）。而在低氧安靜和低氧運動過程中，AMS組VT都略低于、fR略高于nonAMS組，但都不具有顯著性差異（圖4B、C）。

圖4 本研究急性低氧暴露和低氧運動時AMS組和nonAMS組HVR相關(guān)指標(biāo)的變化示意圖Figure 4. The Changes of HVR Markers in AMS and nonAMS Group during Hypoxic Exposure and Exercises

2.4 SpO2與˙VE預(yù)測AMS

分別取低氧運動過程中受試者SpO2和˙VE作為自變量（X），LLS評分作為因變量擬合非線性方程，得到SpO2預(yù)測LLS評分的方程：Y＝0.0295X2－4.5269X＋174.34（R2＝0.7473，P＜0.001；圖5A）；˙VE預(yù)測LLS評分的方程：Y＝0.0352X2－3.4987X＋87.729（R2＝0.307，P＝0.053；圖5B）。然后將22名受試者數(shù)據(jù)回代入方程，發(fā)現(xiàn)低氧血癥指標(biāo)SpO2預(yù)測AMS的準(zhǔn)確性優(yōu)于低氧通氣反應(yīng)指標(biāo)˙VE（分別為86%和55%），SpO2與˙VE呈中度相關(guān)（R＝0.394，P＜0.05；圖5C）。

2.5 低氧通氣指數(shù)和低氧心功能指數(shù)的變化

計算低氧通氣指數(shù)發(fā)現(xiàn)，低氧安靜時AMS組低氧通氣指數(shù)（HVRR）顯著高于nonAMS組（t＝－2.435，P＝0.024）；低氧運動5min時，AMS組低氧心功能指數(shù)（HCRE）顯著高于nonAMS組（t＝－2.219，P＝0.038）。其他測試時間點兩組HVR指數(shù)和HCR指數(shù)無顯著性差異（表3）。

3 討論

3.1 AMS發(fā)生率及AMS與nonAMS組RPE、HR的變化

雖然AMS的發(fā)病機理目前尚無定論，但已明確高原低氧而非高原低壓是造成AMS的根本原因［38］，而AMS發(fā)生率與暴露形式（常壓低氧、低壓低氧與真實高原）、暴露高度和時間有關(guān)。迄今為止有關(guān)模擬低氧環(huán)境下AMS發(fā)生率的報道較少，本研究發(fā)現(xiàn)，在既定低氧暴露劑量下AMS發(fā)生率為27%（AMS者6人，nonAMS者16人），為后續(xù)相關(guān)研究提供了參考，但低于預(yù)期～50%的發(fā)生率。本研究發(fā)現(xiàn)，安靜和運動時AMS組、nonAMS組的RPE和HR并無顯著性差異（圖3A、B）。雖然RPE與運動時的心率相關(guān)，但其反映的主要是運動耐受性有關(guān)的主觀疲勞感覺［11］，而AMS涉及疲勞在內(nèi)的多癥狀因素［35］，所以，RPE的結(jié)果不能辨別AMS。O’Connor等（2004）［26］研究發(fā)現(xiàn)，HR可作為診斷AMS的有效指標(biāo)，但本研究在控制受試者同質(zhì)性的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)HR不能作為辨別AMS的有效指標(biāo)，這也印證了Dyer等（2008）［10］的研究結(jié)果。因為性別、年齡、體力活動水平、交感和副交感神經(jīng)活性變化、體內(nèi)兒茶酚胺等應(yīng)激激素的變化對HR的影響都很大［6，13］，而O’Connor等的研究中對于受試者年齡、性別、體力活動水平和低氧暴露經(jīng)驗等多方面都未加控制，這可能是導(dǎo)致研究結(jié)果不一致的重要原因。

圖5 SpO2、˙VE與LLS評分的非線性擬合方程Figure 5. The Nonlinear Fitting Equation of SpO2，˙VEand LLS Score

表3 本研究受試者低氧暴露、低氧運動時的低氧通氣指數(shù)和低氧心功能指數(shù)一覽表Table 3 The HVR and HCR Index of Participants during Hypoxia Exposure and Exercise（）

表3 本研究受試者低氧暴露、低氧運動時的低氧通氣指數(shù)和低氧心功能指數(shù)一覽表Table 3 The HVR and HCR Index of Participants during Hypoxia Exposure and Exercise（）

注：HVRR－rest，低氧安靜通氣指數(shù)；HVRE－exercise，低氧運動通氣指數(shù)；HVRR－recover，低氧運動后通氣指數(shù)；HCRR－rest，低氧安靜心功指數(shù)；HCRE－exercise，低氧運動心功指數(shù)；HVRR－recover，低氧運動后心功指數(shù)；＃，AMS與nonAMS組相比有顯著性差異。

測試時間點 組別（Group）Test courses統(tǒng)計結(jié)果（Statistical results）AMS組 nonAMS組 t P低氧通氣指數(shù)HVR index HVRR－rest －0.03±0.04 －0.21±0.17＃ －2.435 0.024 HVRR－recover＿5 －0.10±0.08 －0.08±0.31 0.092 0.928 HVRE－exercise＿5 －0.50±0.26 －0.54±0.42 －0.263 0.795 HVRE－exercise＿10 －0.58±0.28 －0.53±0.43 0.277 0.784 HVRE－exercise＿15 －0.58±0.21 －0.57±0.48 0.040 0.968 HVRE－exercise＿20 －0.62±0.18 －0.65±0.52 －0.124 0.903低氧心功能指數(shù)HCR index HCRR－rest －0.64±0.52 －0.71±0.36 －0.381 0.707 HCRR－recover＿5 －1.04±0.80 －1.08±0.88 －0.091 0.928 HCRE－exercise＿5 －0.52±0.40 －0.97±0.44＃ －2.219 0.038 HCRE－exercise＿10 －0.69±0.31 －0.87±0.37 －1.041 0.310 HCRE－exercise＿15 －0.78±0.36 －1.01±0.45 －1.070 0.298 HCRE－exercise＿20－0.80±0.38 －0.95±0.46 －0.693 0.496

3.2 AMS組與nonAMS組低氧安靜和低氧運動時動脈血癥指標(biāo)的差異

低氧血癥是指低氧導(dǎo)致動脈血氧分壓（PaO2）低于正常下限，致使血液中含氧不足，主要表現(xiàn)為PaO2與SpO2下降［20］，因為PaO2主要通過血氣分析來測試，存在有創(chuàng)和不能實時反映的缺點，所以目前通過無損測試的動脈血氧飽和度來反映動脈血癥［7，8，16－18，31］。本研究發(fā)現(xiàn)，低氧運動時AMS組SpO2顯著低于nonAMS組，在低氧運動5min時達到最低點（分別為66.7%±3.9%和72.5%±5.2%，P＜0.05；圖3C）。這說明低氧運動時SpO2可作為辨別AMS的有效指標(biāo)，因為低氧加運動的雙重刺激在短期內(nèi)加劇了動脈血癥的嚴(yán)重程度［4］，所以更能反映出機體的耐缺氧能力，從而更準(zhǔn)確地揭示低氧血癥與AMS之間的關(guān)系。Roach等［33］也觀察到低氧運動加劇AMS的發(fā)生和SpO2更顯著地降低。但本研究并未發(fā)現(xiàn)低氧安靜30min時AMS組與nonAMS組SpO2有顯著性差異，說明低氧安靜時的動脈血癥不能區(qū)分AMS患者。這并不支持Burtscher等（2004）［7］提出的安靜時SpO2預(yù)測AMS準(zhǔn)確率達86%的結(jié)論。筆者認為，造成研究結(jié)果不一致主要是實驗控制和受試者同質(zhì)性的原因，Burtscher等采用的是流行病學(xué)回顧性研究設(shè)計，其通過匯總150名登山隊員過去5年在2 000～6 000m高原登山過程中AMS和SpO2等多個自變量的相關(guān)數(shù)據(jù)進行l(wèi)ogistic回歸，其實驗受試者性別混雜（男114人、女36人）、年齡跨度大（29～55歲）。研究已證實，不同性別和年齡的人群AMS發(fā)病率和SpO2都有較大差異［6，13，24］，所以有多項研究結(jié)果并不支持其結(jié)論［8，10，16］。而本研究雖然樣本量相對較小（n＝22），但在受試者同質(zhì)性、低氧暴露劑量（暴露時間和高度相同）等控制方面更為嚴(yán)格，所以筆者認為本研究結(jié)果更為可靠，也與新近的研究結(jié)果一致［8，10，16］。不過，本研究也觀察到AMS組和nonAMS組低氧安靜時的SpO2分別為74.2%±3.9 %和78.5%±7.3%，呈現(xiàn)有顯著性差異的趨勢（P＝0.063），且AMS組與nonAMS組SpO2差值（4.3%）與Burtscher等匯報的差值（4.9%）較為接近，所以筆者認為Burtscher等的研究結(jié)果具有一定價值，但究竟低氧安靜時的動脈血癥指標(biāo)是否能預(yù)測和判別AMS，尚需在擴大樣本量和嚴(yán)格控制實驗條件的基礎(chǔ)上進一步研究證實。

3.3 AMS組與nonAMS組低氧安靜和低氧運動時通氣指標(biāo)的差異

早期研究發(fā)現(xiàn)，低氧暴露提高優(yōu)秀登山運動員的低氧通氣反應(yīng)（HVR，急性低氧暴露使肺通氣量增加的現(xiàn)象）與登山成績有關(guān)［15，22，23，34］。因為 HVR這種代償機制能促進肺泡氣體交換，防止肺泡氧分壓過度下降［38］。所以有人認為，可將HVR作為判別AMS的指標(biāo)［25］，但目前尚無可靠的研究證據(jù)表明HVR能有效預(yù)測AMS。本研究并未發(fā)現(xiàn)AMS組和nonAMS組安靜時的HVR相關(guān)指標(biāo)有顯著性差異，只發(fā)現(xiàn)低氧運動5min時AMS組˙VE顯著高于nonAMS組；低氧運動20min時，AMS組˙VE有顯著低于nonAMS組的趨勢（P＝0.06；圖4）。說明低氧運動而非低氧安靜時HVR指標(biāo)可作為判別AMS的有效指標(biāo)。分析原因認為，以往有關(guān)優(yōu)秀登山隊員HVR的研究成果［15，22，23，34］并未明確指向AMS者與nonAMS者的差異，且優(yōu)秀登山隊員在極限高度所獲得的數(shù)據(jù)未必適用于普通人，且因受實地高原測試條件所限，以往研究［15，22，23，34］多是在安靜狀態(tài)測得的HVR數(shù)據(jù)。而Milledge等［21］針對性地研究登山運動員急進高原4 300m和5 200m后并未發(fā)現(xiàn)AMS與安靜時HVR相關(guān)，認為HVR不能作為預(yù)測AMS的指標(biāo)。B?rtsch等［5］也發(fā)現(xiàn)，3天4 559m高原暴露導(dǎo)致的AMS癥狀與HVR不存在關(guān)聯(lián)。本研究未發(fā)現(xiàn)安靜時AMS組HVR和nonAMS組有顯著性差異，與Milledge等和B?rtsch等的研究結(jié)果較為一致，分析原因認為除上述討論的受試者差異外，本研究所采用的急性低氧暴露安靜30min的低氧劑量對機體的刺激可能尚在受試者所能承受和調(diào)節(jié)的范圍之內(nèi)，所以本研究僅觀察到運動5min時AMS組HVR的˙VE指標(biāo)低于nonAMS組。綜上，雖然AMS者的HVR低于nonAMS者，但在基本生理情況一致、同質(zhì)性較高的受試者中，短期急性低氧暴露時HVR與常氧安靜值差別并不大［4］，所以用運動時HVR和SpO2預(yù)測AMS易感者更為準(zhǔn)確。

3.4 低氧運動時低氧血癥和低氧通氣反應(yīng)指標(biāo)預(yù)測AMS

結(jié)合低氧運動時低氧血癥和低氧通氣反應(yīng)指標(biāo)的研究結(jié)果，筆者將SpO2和˙VE作為自變量，LLS評分作為因變量擬合非線性方程（圖5A、B），發(fā)現(xiàn)低氧運動時SpO2和˙VE可作為預(yù)測AMS的有效指標(biāo)，而SpO2預(yù)測AMS的準(zhǔn)確性優(yōu)于低氧通氣反應(yīng)指標(biāo)˙VE（R2分別為0.7473和0.307），˙VE預(yù)測方程擬合優(yōu)度顯著性檢驗的結(jié)果僅為P＝0.053（圖5），且SpO2與˙VE呈中度相關(guān)（R＝0.394，P＝0.0452）。這與Erba等（2004）［12］的研究結(jié)果較為一致，其發(fā)現(xiàn)21名世居平原的登山隊員急進4 559m高原后有11名受試者罹患AMS，AMS組SpO2、˙VE顯著低于nonAMS組。有報道認為，低氧造成的動脈血癥與低氧通氣反應(yīng)時˙VE降低有關(guān)，但機制并不明確［14］。分析認為，可能是低氧動脈血癥通過改變外周化學(xué)感受器活性（頸動脈體化學(xué)感受器）影響HVR，但˙VE主要受VT和fR的影響［37］，動物實驗證實低氧下˙VE增加是因低氧誘發(fā)外周化學(xué)感受器產(chǎn)生的傳入沖動對抗低氧對中樞的抑制作用而引起的呼吸興奮而實現(xiàn)的［38］。而低氧動脈血癥指標(biāo)的影響因素較HVR少，這可能是本研究發(fā)現(xiàn)低氧運動時SpO2預(yù)測AMS的準(zhǔn)確性優(yōu)于˙VE，二者僅為中度相關(guān)的主要原因。所以，在實踐應(yīng)用中綜合考慮SpO2與˙VE的變化更有利于提高預(yù)測AMS的準(zhǔn)確性（圖5C）。

3.5 AMS組與nonAMS組低氧通氣指數(shù)和低氧心功能指數(shù)的差異

因AMS者可能出現(xiàn)因低氧導(dǎo)致的通氣不足、呼吸性堿中毒和心肺系統(tǒng)功能紊亂，故Rathat等（1992）［27］提出低氧通氣指數(shù)（HVR index）和低氧心指數(shù)（HCR index）來預(yù)測和診斷AMS。本研究發(fā)現(xiàn)，低氧安靜時AMS組HVRR顯著高于nonAMS組（P＜0.05）；低氧運動5min時，AMS組低氧心功能指數(shù)（HCRE）顯著高于nonAMS組（P＜0.05；表3）。說明Rathat等提出的低氧通氣指數(shù)和低氧心功能指數(shù)對于預(yù)測和判別AMS有一定的價值。但筆者認為，本研究有關(guān)SpO2的結(jié)果在應(yīng)用性方面要優(yōu)于Rathat等提出的低氧指數(shù)指標(biāo)。主要是因為Rathat等提出的預(yù)測和判別AMS的指標(biāo)是在回顧性研究基礎(chǔ)上所得出的，其實驗控制并不嚴(yán)密、受試者同質(zhì)性較差（年齡、性別、健康水平等差異較大），而且還需要測試˙VE。B?rtsch等也認為，其提出的低氧指數(shù)是綜合計算HR、˙VE、SpO2等指標(biāo)的變化，但在實施和應(yīng)用時比較繁瑣；且因?qū)嶒灴刂频膯栴}存在，有研究人員在計算低氧指數(shù)時發(fā)現(xiàn)其指標(biāo)誤差過大，在應(yīng)用性方面存在一定的局限［4］。

4 結(jié)論與研究局限

低氧運動時動脈血癥指標(biāo)SpO2和通氣指標(biāo)˙VE可作為預(yù)測AMS的有效指標(biāo)，SpO2的預(yù)測準(zhǔn)確性高于˙VE，運動時SpO2與˙VE呈中度相關(guān)。Rathat等研究的低氧指數(shù)相關(guān)指標(biāo)有一定的局限性，從測試的簡便、可靠角度考慮，運動時SpO2的變化具有更好的應(yīng)用前景。

研究局限：須說明的是本研究未達到預(yù)期AMS發(fā)生率為～50%的均衡設(shè)計，這有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)統(tǒng)計時出現(xiàn)一定的偏誤（bias）及統(tǒng)計效力（statistical power）受影響，所以需要在擴大樣本量的基礎(chǔ)上考慮適當(dāng)提高低氧暴露的高度或延長低氧暴露時間以完善實驗設(shè)計；本研究較嚴(yán)格地控制了受試者的同質(zhì)性，提高了預(yù)測方程的準(zhǔn)確度，但這也造成了本研究所得之?dāng)M合方程在不同性別、年齡段的人群中的外推應(yīng)用可能受限。

［1］徐飛.低氧訓(xùn)練減緩急性高原反應(yīng)效果的研究［M］.北京：北京體育大學(xué)出版社，2010：51－61.

［2］徐飛，胡揚.低氧血癥導(dǎo)致肥胖者急性高原反應(yīng)：個案分析［J］.中國運動醫(yī)學(xué)雜志，2011，30（5）：471－474.

［3］BARRY P W，POLLARD A J.Altitude illness［J］.BMJ，2003，326（7395）：915－919.

［4］BARTSCH P，GRUNIG E，HOHENHAUS E，et al.Assessment of high altitude tolerance in healthy individuals［J］.High Alt Med Biol，2001，2（2）：287－296.

［5］B?RTSCH P，SWENSON E R，PAUL A，et al.Hypoxic ventilatory response，ventilation，gas exchange，and fluid balance in acute mountain sickness［J］.High Alt Med Biol，2002，3（4）：361－376.

［6］BASNYAT B，MURDOCH D R.High－altitude illness［J］.Lancet，2003，361（9373）：1967－1974.

［7］BURTSCHER M，F(xiàn)LATZ M，F(xiàn)AULHABER M.Prediction of susceptibility to acute mountain sickness by SaO2values during short－term exposure to hypoxia［J］.High Alt Med Biol，2004，5（3）：335－340.

［8］CHEN Y C，LIN F C，SHIAO G M，et al.Effect of rapid ascent to high altitude on autonomic cardiovascular modulation［J］.Am J Med Sci，2008，336（3）：248－253.

［9］DAGIANTI A，PENCO M，BANDIERA A，et al.Clinical appli－cation of exercise stress echocardiography：supine bicycle or treadmill？［J］.Am J Cardiol，1998，81（12A）：62G－67G.

［10］DYER E A，HOPKINS S R，PERTHEN J E，et al.Regional cerebral blood flow during acute hypoxia in individuals susceptible to acute mountain sickness［J］.Respir Physiol Neurobiol，2008，160（3）：267－276.

［11］EHRMAN J K，DEJON A，SANDERSON B，et al.ACSM’s resourse manual for guidelines for exercise testing and prescription.6th Edition［M］.Philadelphia：Lippincott Williams ＆Wilkins，2010：476－488.

［12］ERBA P，ANASTASI S，SENN O，et al.Acute mountain sickness is related to nocturnal hypoxemia but not to hypoventilation［J］.Eur Respir J，2004，24（2）：303－308.

［13］HACKETT P H，ROACH R C.High－altitude illness［J］.N Engl J Med，2001，345（2）：107－114.

［14］HAINSWORTH R，DRINKHILL M J，RIVERA－CHIRA M.The autonomic nervous system at high altitude［J］.Clin Auton Res，2007，17（1）：13－19.

［15］HOHENHAUS E，PAUL A，MCCULLOUGH R E，et al.Ventilatory and pulmonary vascular response to hypoxia and susceptibility to high altitude pulmonary oedema［J］.Eur Respir J，1995，8（11）：1825－1833.

［16］KOEHLE M S，GUENETTE J A，WARBURTON D E.Oximetry，heart rate variability，and the diagnosis of mild－to－moderate acute mountain sickness［J］.Eur J Emerg Med，2010，17（2）：119－122.

［17］LOEPPKY J A，ICENOGLE M V，CHARLTON G A，et al.Hypoxemia and acute mountain sickness：which comes first？［J］.High Alt Med Biol，2008，9（4）：271－279.

［18］LUKS A M，SWENSON E R.Pulse oximetry at high altitude［J］.High Alt Med Biol，2011，12（2）：109－119.

［19］MAIRER K，WILLE M，BUCHER T，et al.Prevalence of acute mountain sickness in the Eastern Alps［J］.High Alt Med Biol，2009，10（3）：239－245.

［20］MAKE B.Diagnosis and management of hypoxemia［J］.Compr Ther，1978，4（4）：42－49.

［21］MILLEDGE J S，THOMAS P S，BEELEY J M，et al.Hypoxic ventilatory response and acute mountain sickness［J］.Eur Respir J，1988，1（10）：948－951.

［22］MOORE L G.Comparative human ventilatory adaptation to high altitude［J］.Respir Physiol，2000，121（2－3）：257－276.

［23］MOORE L G，HARRISON G L，MCCULLOUGH R E，et al.Low acute hypoxic ventilatory response and hypoxic depression in acute altitude sickness［J］.J Appl Physiol，1986，60（4）：1407－1412.

［24］MUHM J M，ROCK P B，MCMULLIN D L，et al.Effect of aircraft－cabin altitude on passenger discomfort［J］.N Engl J Med， 2007，357（1）：18－27.

［25］MUZA S R，YOUNG A J，SAWKA M N，et al.Ventilation after supplemental oxygen administration at high altitude［J］.Wilderness Environ Med，2004，15（1）：18－24.

［26］O’CONNOR T，DUBOWITZ G，BICKLER P E.Pulse oximetry in the diagnosis of acute mountain sickness［J］.High Alt Med Biol，2004，5（3）：341－348.

［27］RATHAT C，RICHALET J P，HERRY J P，et al.Detection of high－risk subjects for high altitude diseases［J］.Int J Sports Med，1992，13（Suppl 1）：S76－78.

［28］REN Y，F(xiàn)U Z，SHEN W，et al.Incidence of high altitude illnesses among unacclimatized persons who acutely ascended to Tibet［J］.High Alt Med Biol，2010，11（1）：39－42.

［29］RINNE M，PASANEN M，MIILUNPALO S，et al.Is generic physical activity or specific exercise associated with motor abilities？［J］.Med Sci Sports Exe，2010，42（9）：1678－1688.

［30］ROACH R C，B RTSCH P，HACKETT P H，et al.The Lake Louise acute mountain sickness scoring system.In：Sutton JR，Houston CS，Coates G.Hypoxia and Moutain Medicine［M］.Burlington：Queen City Printers，1993：146－158.

［31］ROACH R C，GREENE E R，SCHOENE R B，et al.Arterial oxygen saturation for prediction of acute mountain sickness［J］.Aviat Space Environ Med，1998，69（12）：1182－1185.

［32］ROACH R C，LOEPPKY J A，ICENOGLE M V.Acute mountain sickness：increased severity during simulated altitude compared with normobaric hypoxia［J］.J Appl Physiol，1996，81（5）：1908－1910.

［33］ROACH R C，MAES D，SANDOVAL D，et al.Exercise exacerbates acute mountain sickness at simulated high altitude［J］.J Appl Physiol，2000，88（2）：581－585.

［34］SCHOENE R B，LAHIRI S，HACKETT P H，et al.Relationship of hypoxic ventilatory response to exercise performance on Mount Everest［J］.J Appl Physiol，1984，56（6）：1478－1483.

［35］SCHOREDER S.Acute Mountain Sickness and Rating of Perceived Exertion on Denali（Alaska）［M］.California：San Jose State Univerisity，2006：7－16.

［36］THOMAS S，READING J，SHEPHARD R J.Revision of the physical activity readiness questionnaire（PAR－Q）［J］.Can J Sport Sci，1992，17（4）：338－345.

［37］WEST J B.Respiratory Physiology：The Essentials.8th Edition［M］.Baltimore，MD：Lippincott Williams ＆Wilkins，2008：13－14.

［38］WEST J B，SCHOENE R B，MILLEDGE J S.High altitude medicine and physiology.4th Edition［M］.London：Hodder Arnold，2007：215－231.

［39］WILLIAMS J R.Revising the declaration of helsinki［J］.World Med J，2008，54（4）：120－125.

Prediction of Susceptible to Acute Mountain Sickness by Hypoxemia and Ventilatory Response during Hypoxic Exercise

XU Fei1，HU Yang2

Objective：To explore predictable of parameters of acute mountain sickness（AMS）by hypoxemia and hypoxic ventilatory response during hypoxic exercise，so as to supply some references to reduce the risks of AMS and improve life quality of altitude travelers.Methods：Recruit 23male students in hypoxia chamber（～4400m，F(xiàn)IO211.8%～11.6%）exposure 6 hours，and record the participants’AMS（LLS score）in 0.5，2，4and 6h.When participants’LLS≥3and with headache symptom defined as AMS group.After rest 30min in hypoxia chamber，participants experienced 30min cardiopulmonary test（supine exercise with 80 W，60rpm），record RPE，HR，SpO2，BP and hypoxic ventilatory response every 5min，and calculate the hypoxic ventilatory and cardio－function response indexes according aforementioned parameters.After test procedure，take the significant difference indexes as independent variables fit non－linear predictable equations.Results：After 6hexposure，the incidence of AMS is 27%.There is no significant difference in RPE，HR，SpO2，˙VE，VTandfRbetween the AMS and non AMS group when participants rest in hypoxic chamber.However，the SpO2of AMS group is significant lower than non AMS group（P＜0.05），the lowest value observed in exercise 5min.In addition，the˙VEof AMS group is significant lower than non AMS group（41.4 ±4.6and 46.7±4.6l／min，P＜0.05，respectively）.The predictable equations are LLS＝0.0295（SpO2）2－4.5269（SpO2）＋174.34（R2＝0.7473，P＜0.001）and LLS＝0.0352（˙VE）2－3.4987（˙VE）＋87.729（R2＝0.307，P＝0.053），respectively.And SpO2is moderately correlated with˙VE（R＝0.394，P＜0.05）.Conclusions：The changes of hypoxemia（SpO2）and hypoxic ventilatory response（˙VE）during hypoxic exercise can be use as effective indicators of AMS.The predictable accuracy of SpO2is better than˙VE，and there is a moderately correlation between SpO2and˙VE.From the perspective of test simple and reliable，thechange of SpO2during exercise has a good application prospect in predicting AMS.

acutemountainsickness；hypoxicexercise；hypoxemia；arterialoxygensaturation；hypoxicventiltoryresponse

G804.2

A

1000－677X（2011）10－0059－08

2011－08－22；

2011－09－22

北京市教委重點實驗室開放性課題。

徐飛（1981－），男，重慶人，講師，博士，主要研究方向為低氧生理學(xué)及運動機能評定，Tel：（0571）85290185，E－mail：yangt1193＠gmail.com；胡揚（1958－），男，江蘇人，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向為低氧訓(xùn)練及運動分子生物學(xué)。

1.浙江工業(yè)大學(xué)體育科學(xué)研究所，浙江杭州310023；2.北京體育大學(xué)，北京100084

1.Institute of Sports Science Research，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310023，China；2.Beijing Sport University，Beijing 100084，China.

①HVRR：rest hypoxic ventilentory response，安靜時低氧通氣反應(yīng)指數(shù)；˙VERH：minute ventilation in hypoxic rest，低氧靜息時的每分通氣量；SpO2RH：SpO2in hypoxic rest，低氧靜息時血氧飽和度；SpO2RN：SpO2in normoxia rest，常氧安靜時血氧飽和度；BW：body weight，體重。

②HVRE：exercise hypoxic ventilentory response，運動時低氧通氣反應(yīng)指數(shù)；˙VEEH：minute ventilation in hypoxic exercise，低氧運動時每分通氣量；SpO2EH：SpO2in hypoxic exercise，低氧運動時血氧飽和度：SpO2EN：SpO2in normobaria exercise，常氧運動時SpO2。

③HCRR：rest hypoxic cardiac response，休息時低氧心指數(shù)；HRRH：heart rate in rest hypoxia，低氧靜息時心率；HRRN：heart rate in rest normoxia，常氧安靜時心率。

④HCRE：exercise hypoxic cardiac response，運動時低氧心指數(shù)；HREH：heart rate in hypoxic exercise，低氧運動時心率；HREN：heart rate in normoxia exercise，常氧運動時心率。