PH2O 代表体温下的饱和水蒸气压,37度时约 47 mmHg;
FiO2 代表吸入气体的氧百分比除以100(F是fraction, i是inhaled),如果是天然氛围,等于0.21;
PaCO2 代表体动脉中二氧化碳的分压(a是artery),用体动脉来代表平衡后的肺泡微血管,两者推定雷同,但体动脉可以抽血检验;0.8 是氧与二氧化碳间的代谢置换系数,是个履历值,有些氧与体内燃料的氢结合成水而非二氧化碳,所以不是1。
这公式可以看出,增长动脉血中二氧化碳分压则减少肺泡空腔中1.25倍的氧分压;反之,二氧化碳减少则增长氧。这个效应在越高的海拔,也就是越低的Patm,会有越显着影响。
再来谈二氧化碳与酸碱。前面已提过:二氧化碳与水结合成为碳酸;碳酸,碳酸氢根,氢离子三者的浓度会形成一个数学关系式,如下:
[H+] = 某常数 x [H2CO3] / [HCO3-]
其中,
[H+] 代表氢离子浓度;
[H2CO3] 代表碳酸浓度;
[HCO3-] 代表碳酸氢根浓度;
因二氧化碳分压与碳酸浓度成反比,所以可改成:
[H+] = 某常数 x PCO2 / [HCO3-]
可以看出,PCO2越高则血液或体液越偏酸性;[HCO3-]越高则越能 "缓冲" 因PCO2改变造成的酸碱度改变幅度。酸度增长时,血红素与氧的结合力就下降;反之,当通气量增长,血中二氧化碳减少,使酸度降低,血红素与氧的结合力就增长,这会帮助氧气从肺泡进入血液。
影响血红素与氧的结合力的因素除了酸碱度外,还有温度,以及一种物质,DPG的浓度。温度或 DPG 进步都使血红素与氧的结合力下降。DPG全名是2,3-diphosphoglycerate,译做 [2,3-双磷酸甘油酸],含于红血球中,是葡萄糖的代谢产品。
DPG 在高度适应时会稍增长,而使血红素与氧的结合力稍减。但这是二氧化碳减少后引起的代偿反应。高度适应时体内二氧化碳减少使血液变碱,进而使血红素与氧的结合力大增,远盖过 DPG 的效应。DPG 的增长对于高度适应并没有帮助。血红素与氧的结合解离曲线是:纵轴为血红素的饱和度,横轴为氧压力,所画出
的曲线,呈S形。其特殊外形刚好让血红素在肺泡结合较多氧,而在身体组织把氧释放,由于身体组织比肺泡偏酸性。
Diamox (acetazolamide)促进肾脏排挤碳酸氢根而使体内变酸,酸促进呼吸中枢进步通气量,排挤二氧化碳。这时虽然二氧化碳减少,但血液并没有偏碱,是药物作用在肾脏先造成偏酸的缘故。所以 Diamox 预防平地病的原理重要在,降低二氧化碳浓度后,因在肺泡处的置换效应而提升肺泡氧分压;而非在影响血红素与氧的结合力。Diamox 使二氧化碳减少时,DPG 并没有增长,可见高度适应时的DPG 增长是因血液偏碱引起的代偿反映。以往曾有学者揣测 DPG 增长有助于血液将氧释放给组织,而算对高度适应有帮助,但这是错的。高原动物如骆马,牦牛,它们的血红素与氧的结合解离曲线都比人类偏左,也就是血红素与氧的结合力
偏高,这样血液能从肺泡吸收较多氧;虽然在身体组织较倒霉于释放氧,但并不成为问题。
高海拔对身体的影响还有很多方面,例如骨骼肌细胞横径会减少(也就是肌肉萎缩!),这样会使肌细胞内部与微血管的平均间隔拉近,有利于撷取氧气。肌肉细胞内的粒线体数量也会减少。细胞内代谢的脢系统也会变革。这些影响有的有利,有的有害。
在极端高海拔停留凌驾数周,则会有食欲不振,消化不良,体重减轻,体力弱退等征象,称为进行性衰竭(altitude deterioration),通常发生于海拔 5500m以上,但因人而异。
高度适应最重要的一步就是增长呼吸通气量。若有人为要领促进高度适应,应该就是促进呼吸通气的要领。其中,药物 Diamox 就是这样。也应该存在一种人为呼吸法可以藉由增长通气量来预防平地病,我曾在台湾山岳杂志33期 (Dec-Jan2001) 发表一种在呼气后半期撮口吹气的呼吸法 (相称于医院中利用的 PEEP -- positive end-expiratory pressure) 值得尝试。
高海拔探险中什么是高度适应相关问答
问:高海拔适应?
答:由低海拔地区进入高海拔地区活动前,做的为了适应高海拔地区气压低,氧气稀薄而作出的适应性训练。
问:海拔多少米开始有明显的高原反应 ?
答:对我们有重要影响的几个高度,在4000米时,人的呼吸气量大幅度增加,增加到20%~100%,氧气已经明显不够用,必须使劲呼吸和喘气。在6000米时,肺泡内氧分压已经降到40毫米汞柱,国外认为6000米是一个坎,氧分压降得很低,氧气要从肺泡气里弥散进入动脉血,主要是靠肺泡内氧分压和动脉血氧分压的压力差 ,这个高度压力已差降到7个毫米汞柱,弥散有一定困难。
问:从海拔2000米至5000米适应需多长时间?
答:高海拔反应是人到达一定海拔高度后,身体为适应因海拔高度而造成的气压差、含氧量少、空气干燥等的变化,而产生的自然生理反应,海拔高度一般达到2700米左右时,就会有高原反应。高原反应的症状一般表现为:头痛、气短、胸闷、厌食、微烧、头昏、乏力等。部分人因含氧量少而出现:嘴唇和指尖发紫、嗜睡、精神亢奋、睡不着觉等不同的表现。部分人因空气干燥而出现:皮肤粗糙、嘴唇干裂、鼻孔或积血块等。