引用本文： 趙然然, 王浩彥. 低氧激發試驗在評估慢性肺部疾病患者飛行缺氧中的應用. 中國呼吸與危重監護雜志, 2020, 19(5): 510-514. doi: 10.7507/1671-6205.201903089 復制
隨著人們生活水平的提高，截至 2016 年全球范圍內每年約有 36.96 億人次乘飛機出行[1]。我國來源于航空運營商的數據提示至 2017 年底，航空旅客人數已達 5.89 億人次，較 2010 年的數據增長了近 1 倍[2]，這種新的交通工具越來越被大多數人選用。旅客中除了健康青壯年，還有很多為兒童、老年人以及合并慢性心肺疾病的患者。在飛行過程中，隨著飛行高度的提升，會出現氣壓及空氣中含氧量的下降。健康人在這一條件下會出現血氧含量的下降，而合并心肺疾病的患者因疾病本身所導致的功能缺陷將在飛行過程中面臨更大的危險。低氧激發試驗（hypoxia challenge test，HCT）可通過模擬低氧狀態來評估飛行過程中的缺氧風險。本文就 HCT 在評估慢性肺部疾病患者飛行缺氧風險方面的應用做一綜述。
1 客機飛行狀態中的大氣環境
隨著飛機高度的提升，機艙內壓力會隨之下降，繼而出現大氣含氧量的下降。客機巡航高度因機型及飛行距離的區別而不同，其范圍維持在對流層和平流層的下層約 8 500～13 000 m[3]。出于機械本身、乘客安全及經濟等各方面的因素考慮，這時將通過人為方法使機艙維持在一定的壓力水平，相當于海拔 2 438 m（約 8 000 英尺）高度時大氣中所能提供的氧氣含量，約為 15.1%，此時的大氣壓為 565 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）[4-5]。健康人在這種低壓低氧的狀態下，血氧分壓維持在 55 mm Hg 左右[3, 6]，脈搏氧飽和度（SpO2）維持在 89%～94%[7]。而吸入這種低氧氣體將會刺激呼吸中樞，并通過增加肺分鐘通氣量、呼吸頻率、心率及心排血量等來維持正常生理活動所需的氧氣水平[8-10]。但對于慢性肺部疾病患者而言，病理狀態下會出現不同程度的肺通氣和（或）肺換氣功能障礙，導致其對缺氧的代償調節能力下降。這些患者在高空低氧的飛行環境下，有可能表現出或潛在處于一種嚴重缺氧失代償狀態，甚至出現嚴重的致命事件。
2 HCT
HCT，部分文獻中稱之為低氧高度模擬試驗（hypoxia altitude simulation test，HAST）或低氧吸入試驗（hypoxia inhalation test，HIT），這是目前較易操作的、常用于評估合并慢性心肺疾病患者是否會發生飛行過程中缺氧的簡便而有效的檢測方法[11]。這一試驗方法最早于 1984 年由 Gong 等[12]應用于試驗過程中。目前在歐美一些國家應用于慢性心肺疾病患者飛行前缺氧風險評估中，但我國尚未有相關的文獻報道。試驗過程中通過控制吸入氣體中的氮氣含量，以平衡吸入氧濃度維持于 15.1% 左右，來模擬飛機巡航過程中的低氧狀態。操作方法大致分為兩種：一種方法為將口嘴[12-13]或者文丘里面罩[6, 14]緊密連接于被檢查者，讓其直接吸入低氧混合氣體，并通過雙向活瓣的控制來確保氣體不會重復呼吸。另一種方法為體描箱供氧法[15]，先在空氣的環境中，將被檢查者置于體描箱內，穩定數分鐘后，逐漸向其內充填氮氣，緩慢（約 5 min 將箱內氧含量降至 15.1% 左右。體描箱供氧法較面罩供氧能更好的模擬飛行環境中的低氧狀態，更符合生理規律，也可以去除因佩戴面罩引起不適或因連接不緊密所導致的吸入氧濃度過高而造成檢測結果異常偏倚。HCT 時間控制在 15～20 min，試驗過程中，受檢者將進行脈氧、心率、動脈血氣及必要的心電監測。如果試驗結束時，動脈血氧分壓（PaO2）<50 mm Hg 和（或）動脈血氧飽和度（SaO2）或 SpO2<85%，則判為陽性，否則為陰性。如果患者未到達終點時間即出現了 SpO2<80% 的情況，需要立即終止試驗，并讓患者吸氧直至恢復正常的氧和水平。
3 HCT 的適用人群
空中不良事件的發生率約為 22.6/100 萬人次，其中死亡率為 0.1～0.8/100 萬人次。且在所有急性不良反應事件中，呼吸困難、胸痛、胸悶等呼吸相關事件發生率占全部的 6%，僅次于心臟及神經系統急診事件[16-17]。大多數空中緊急醫學事件并不嚴重，包括血管迷走性發作，如頭暈、昏厥和焦慮；但心臟、神經和呼吸系統疾病較嚴重。而很多呼吸相關的嚴重的急性醫學事件或缺氧相關潛在不良反應，可以通過早期氧療得以糾正[18]。Edvardsen 等[19]調查研究發現慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）患者在飛行過程中較對照組更易出現呼吸困難及缺氧等不適，這些有癥狀的患者在之后的 HCT 過程中均表現出嚴重血氧下降，經過吸氧治療后，其癥狀及血氧水平均得到改善。因此，對于有肺部基礎疾病的患者，我們需要及時鑒別需要進行飛行前缺氧風險評估的患者，及時給予呼吸支持治療或安排合理的交通工具出行，避免發生嚴重的急診事件。2003 航空航天醫學會發布的指南指出，如果靜息海平面狀態下的 PaO2>70 mm Hg 的水平，能確保飛行狀態下維持足夠的氧合水平[4]。英國胸科協會 2004 年的指南提出，靜息狀態下的 SpO2>95% 或 SpO2>92% 且不合并任何特異性危險因素均不需要飛行過程中補充吸氧。但之后越來越多的學者研究發現，無論是海平面靜息狀態下的氧合水平或是肺功能［如第 1 秒用力呼氣容積（FEV1）等］都不能準確預計飛行過程中或飛行后低氧或相關并發癥的發生風險[20-21]。目前，學者們還在探究能用于預測患者飛行風險的簡便可行、無創或低創的方法。Edvardsen 等[22]發現在慢阻肺患者中，可以聯合其靜息狀態下的動脈血氧飽和度水平（SpO2 SL）及六分鐘步行試驗過程中的最低脈氧飽和度水平（SpO2 6MWT）來評估這一人群的飛行低氧發生風險。如果患者的 SpO2 SL>95% 且 SpO2 6MWT>84%，則不進行進一步的風險評估；若 SpO2 SL 處于 92%～95%，且 SpO2 6MWT<84%，則需要在飛行過程中給予吸氧；如果 SpO2 6MWT>84%，則需要進一步進行 HCT 評估缺氧風險[22]。但對于間質性肺部疾病的患者而言，FEV1 占預計值百分比（FEV1%pred）<50% 的旅客則需要進一步進行 HCT 等相關檢查，來評估風險。
4 HCT 在慢性肺部疾病中的應用
4.1 慢阻肺
慢阻肺是一組以進行性發展氣流受限為特征的慢性肺部疾病。患者的肺功能表現為不同程度的氣流受限，根據 FEV1 下降的水平，將慢阻肺患者分為輕度至危重度。隨著病情的進展，患者會表現為肺通氣功能的持續下降及氣體交換異常，進而出現低氧血癥和（或）高碳酸血癥[23]。當這一部分患者在機體需氧量增加或處于低氧的環境中時，由于肺通氣功能下降，無法通過代償性增加肺通氣量來有效提高血氧含量，有可能會表現出嚴重而頻繁的低氧相關癥狀及體征。因此，慢阻肺患者在飛行過程中處于低壓低氧的狀態下，圍繞這一人群的氧合狀態及缺氧預計指標的研究一直是學者們關心的熱點。
Dillard 等[24]及 Kelly 等[13]先后對比研究慢阻肺患者在飛行過程中與海平面狀態下 HCT 時的血氧下降水平，證實慢阻肺患者在飛行狀態下會發生明顯的低氧血癥，且其下降程度與 HCT 中的 PaO2 及 SpO2 具有明顯的相關性，HCT 可以用于評估飛行前的缺氧發生風險。因此，HCT 一直被廣泛用于慢阻肺及其他心肺疾病患者飛行缺氧的試驗評估。Aker?等[25]的一項關于 18 例慢阻肺患者在常規客機飛行過程中發生缺氧現象的研究結果顯示，這些乘客在飛機巡航的最初 1 h 里，相比于海平面狀態下會出現明顯的血氧下降，且以輕度活動后如上廁所或取行李后為重。而在之后 4 h 的飛行過程中，SpO2 會維持在相對穩定的水平，但會出現動脈血二氧化碳分壓（PCO2）的下降和心率明顯的升高，提示在低氧狀態下機體通過代償性的增加肺通氣量及心輸血量來維持相對正常的血氧水平。而長途飛行過程中，這些患者可能存在因呼吸肌疲勞而發生嚴重呼吸衰竭的風險。Christensen 等[26]研究 FEV1%pred>50% 且 PaO2>70 mmHg 的 15 例慢阻肺患者，在靜息狀態下不存在或僅有輕度低氧，但是在 2 438 m 及 3 048 m 的海拔狀態下，研究人群分別有 50% 及 80% 左右的慢阻肺患者 PaO2 低于正常最低標準，且輕度運動后，其 PaO2 下降更為嚴重，在 3 048 m 海拔壓力狀態下缺氧的人數比率甚至高達 100%。與正常人群相比，靜息狀態下正常的血氧水平并不能確保肺功能異常的患者在低壓低氧的狀態下仍然能通過機體的代償來維持正常的血氧水平。
因此，基于先前 Gong 等[12]的研究結果，飛行前 PO2>70 mm Hg 并不能保證飛行過程中所有人群均不會發生嚴重的缺氧事件。對于肺功能嚴重下降的重度及危重度慢阻肺患者，一旦處于低氧環境，機體代償能力缺陷，將不可避免地發生缺氧。一項關于 391 例慢阻肺患者飛行過程中呼吸系統癥狀發生狀況的調查結果提示，慢阻肺組患者飛行過程中發生呼吸困難或呼吸窘迫的風險幾乎是非慢阻肺組人群的 7 倍。在慢阻肺組患者中，飛行中呼吸困難或呼吸窘迫的發生與海平面 MRC 呼吸困難評分之間存在很強的相關性。且在 6 分鐘步行試驗期間 SpO2 的降低也與飛行中的癥狀有關[19]。還有一些學者根據海平面狀態下的靜態參數［如 FEV1、用力肺活量（FVC）、PaO2、氧飽和度（SO2）、二氧化碳分壓（PCO2）］和（或）飛行參數（機艙壓力、海拔高度）等擬合出預測方程來評估飛行狀態下的氧合水平，主要用于初篩需要進一步行 HCT 的患者，或者作為不具備進行 HCT 監測時的替代預測方法。但 Bradi 等[27]對比 27 例慢阻肺患者 HCT 試驗中 PaO2 與預測方程計算出的 PaO2 結果，發現這些預測方程的實際可應用性較差，預測能力較低，且容易過高估算需要吸氧治療的患者，因此并不適宜做為飛行風險評估。在眾多關于慢阻肺飛行缺氧預測指標的相關試驗中，Chetta 等[28]發現只有慢阻肺患者及間質性肺病患者 6 分鐘步行試驗中 SpO2 與 HCT 中的 SpO2 具有明顯相關關系（r=0.52，P<0.01），但具體 SpO2 預計 HCT 陽性結果的臨界值尚無明確的標準。目前，關于慢阻肺飛行缺氧評估的預測指標主要依賴于 HCT，我們還需要繼續尋找有效而簡便的常用檢測手段。
4.2 肺囊性纖維化
肺囊性纖維化（cystic fibrosis，CF）是一種具有家族常染色體隱性遺傳性的先天性疾病，在北美洲白人中最常見[29]。反復的肺部感染導致肺部病變加重及肺功能進行性下降。CF 患者即便在靜息狀態下也容易出現低氧血癥。Rose 等[30]觀察了 15 例 CF 患者飛行過程中的氧合情況，發現只有 1 例患者的 PaO2 高于 50 mm Hg（飛行安全標準），其余所有患者的 PaO2 均隨著飛行高度的增加而下降，且均低于最低安全標準。輕度活動后，PaO2 會持續下降[31]。目前，尚缺乏有效的飛行前輔助檢查結果能夠預計飛行缺氧的發生。Peckham 等[32]指出，若飛行前肺功能 FEV1%pred<60% 或基線 PaO2 降低（<80 mm Hg），則在飛行過程中發生缺氧的風險升高。而 Fischer 等[31]和 Edvardsen 等[33]研究結果認為靜息肺功能與飛行缺氧的發生相關性要強于飛行前 SaO2 或 PaO2，且氣道阻塞越嚴重，缺氧的發生率越高；特別當 FEV1%pred<50% 時，CF 患者在飛行過程中，無論靜息狀態或是輕度運動后，更容易表現出低氧血癥。當然，對于每例 CF 患者個體是否適合飛行的評估都應考慮到其綜合臨床情況，特別應包括呼吸功能受損的嚴重程度及伴隨的其他潛在風險。Kamin 等[34]則試圖通過制定預計方程的方法來評估 CF 患者飛行時的氧合水平。基于陸地平面的 SaO2 和 PaO2 做為參考，飛機巡航的高度每上升 100 m，其 SaO2 較陸地基線水平下降約 0.33%，PaO2 下降約 1.33 mm Hg。這一方程被推薦用于肺功能輕至中度下降的年輕 CF 患者，且飛行時長<3.5 h。
心肺運動試驗（cardiopulmonary exercise testing，CPET）被廣泛用于運動風險及缺氧評估，Edvardsen 等[33]將 CPET 的檢查指標與 HCT 中最低 PaO2 進行對比，發現 PaO2 HCT 與 PaO2 CPET，SpO2 CPET 及最大攝氧量（VO2max）呈顯著正相關關系，與二氧化碳通氣當量（VE/VCO2）呈顯著負相關關系，其相關性均明顯高于之前學者們所提出的 FEV1%pred、SpO2 及 PaO2 的相關性；且飛行前 FEV1%pred>50% 或 PaO2>70 mm Hg 并不能避免飛行缺氧的發生。但由于樣本量的限制，該研究并未研究各相關變量的安全截斷值范圍[33]。目前關于 CF 患者飛行缺氧評估的研究不多，臨床上需要更多的大樣本量研究，尋找出強有效的預計指標，制定明確的截斷值水平，以更全面、準確地篩選出飛行高風險的 CF 患者，降低飛行風險。
4.3 阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征及肥胖低通氣綜合征
阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome，OSAHS）是常見的呼吸系統慢性疾病，對機體的影響廣泛而復雜，可導致多系統器官損傷，與心腦血管疾病、內分泌紊亂、呼吸衰竭等一系列疾病的發生發展相關。此類患者靜息狀態下尤其是睡眠時常發生低氧血癥，那么在高空飛行過程中可能同樣會面臨更高的缺氧風險。Ali 等[35]在 2011 年對 15 例未經治療的 OSAHS 患者及 9 例經過無創呼吸機輔助通氣治療的 OSASH 患者進行 HCT 對比，發現有 4 例未經治療的 OSAHS 患者 HCT 結果為陽性，且 HCT 過程中的氧飽和度與夜間最低 SpO2 呈正相關關系，但與基線狀態下 SpO2 及 PaO2 均不具有相關性。若夜間最低 SpO2<65%，則應建議患者在飛行前進一步行 HCT 以評估飛行缺氧風險。而經過 6 周持續氣道正壓通氣治療的 OSAHS 患者組，HCT 結果均為陰性，表明積極的持續氣道正壓通氣治療能有效降低 OSAHS 患者飛行缺氧的發生。
肥胖低通氣綜合征（obesity hypoventilation syndrome，OHS）是一種以肥胖［體重指數>30 kg/m2］和清醒時二氧化碳潴留（PaCO2≥45 mm Hg）并且排除其他疾病引起的高碳酸血癥的疾病[36]，約 90% 的 OHS 患者合并 OSAHS，且這類患者往往合并更嚴重的呼吸功能紊亂。Ali 等[37]對 13 例經無創呼吸機輔助通氣治療的 OHS 患者行 HCT 檢測，發現 7 例患者 HCT 結果為陽性，且靜息狀態下 SpO2 及 PaO2 與 HCT 試驗過程中的氧飽和度無相關關系，對于經無創機械通氣治療的 OHS 患者在飛行過程中仍可能發生嚴重的缺氧。目前，在未經治療的 OHS 人群中尚缺少相關的研究數據。Ali 等[37]的試驗結果還提示，步行試驗中的步行距離與 HCT 中的氧和水平呈正相關關系，但未提及步行距離對于低氧發生的臨界值。對于 OSAHS 及 OHS 人群在飛行過程中無法根據英國胸科協會規范推薦的靜息狀態下 PaO2 或 SaO2 來預測飛行過程中低氧發生風險，需要進一步尋找有利的預計指標及治療方法，避免飛行相關不良事件的發生。
4.4 間質性肺疾病
間質性肺疾病（interstitial lung disease，ILD）是指病變累及到肺泡壁及肺泡周圍組織的一類疾病的總稱，隨著病情的進展，患者往往表現為肺功能進行性下降及肺動脈高壓形成[38]。關于 ILD 患者的相關 HCT 試驗研究較少。Seccombe 等[39]和 Barratt 等[40]對比 ILD 及慢阻肺患者在 HCT 試驗過程中的低氧發生情況，發現靜息狀態下的 PaO2>70 mm Hg 的 ILD 患者在 HCT 試驗過程中會出現 PaO2 及 SaO2 的下降，且在運動后這一下降幅度會更加明顯；ILD 患者靜息肺功能 FEV1%pred>50% 及 PaO2>70 mm Hg 是 HCT 試驗結果陰性的獨立預測值；但即便是在 HCT 中表現為嚴重缺氧的患者，在實際高空飛行過程中并沒有表現出明顯的臨床不適癥狀。因此，我們需要積累更多的間質性肺疾病患者在飛行過程中出現缺氧相關不適的臨床特征資料，以確定需要給予對癥治療的標準，降低惡性事件發生風險。
5 結語
綜上所述，低壓低氧的飛行狀態會導致乘客血氧含量的下降。HCT 能夠模擬飛行過程中的低氧狀態，可以用于不同人群在飛行過程中的低氧風險評估及尋找相關預計指標。目前關于慢阻肺飛行缺氧的相關研究較多，但多局限于現象的觀察，尚缺乏有效的評估標準。而關于其他慢性心肺疾病人群的研究數據相對較少，國內尚缺乏這方面的臨床數據。國外相關試驗數據表明，一部分在飛行前評估為缺氧高危風險的患者，執意進行了飛行，并且這些患者在飛行過程中確實出現了 SpO2 的嚴重下降，但多數患者卻未表現出嚴重的缺氧癥狀，所以對于癥狀與缺氧嚴重系數之間的相關關系還有待于進一步通過大樣本量的研究得以證實。我們期待之后有更多的相關臨床研究能夠制定簡單而準確的評估方法。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
隨著人們生活水平的提高，截至 2016 年全球范圍內每年約有 36.96 億人次乘飛機出行[1]。我國來源于航空運營商的數據提示至 2017 年底，航空旅客人數已達 5.89 億人次，較 2010 年的數據增長了近 1 倍[2]，這種新的交通工具越來越被大多數人選用。旅客中除了健康青壯年，還有很多為兒童、老年人以及合并慢性心肺疾病的患者。在飛行過程中，隨著飛行高度的提升，會出現氣壓及空氣中含氧量的下降。健康人在這一條件下會出現血氧含量的下降，而合并心肺疾病的患者因疾病本身所導致的功能缺陷將在飛行過程中面臨更大的危險。低氧激發試驗（hypoxia challenge test，HCT）可通過模擬低氧狀態來評估飛行過程中的缺氧風險。本文就 HCT 在評估慢性肺部疾病患者飛行缺氧風險方面的應用做一綜述。
1 客機飛行狀態中的大氣環境
隨著飛機高度的提升，機艙內壓力會隨之下降，繼而出現大氣含氧量的下降。客機巡航高度因機型及飛行距離的區別而不同，其范圍維持在對流層和平流層的下層約 8 500～13 000 m[3]。出于機械本身、乘客安全及經濟等各方面的因素考慮，這時將通過人為方法使機艙維持在一定的壓力水平，相當于海拔 2 438 m（約 8 000 英尺）高度時大氣中所能提供的氧氣含量，約為 15.1%，此時的大氣壓為 565 mm Hg（1 mm Hg=0.133 kPa）[4-5]。健康人在這種低壓低氧的狀態下，血氧分壓維持在 55 mm Hg 左右[3, 6]，脈搏氧飽和度（SpO2）維持在 89%～94%[7]。而吸入這種低氧氣體將會刺激呼吸中樞，并通過增加肺分鐘通氣量、呼吸頻率、心率及心排血量等來維持正常生理活動所需的氧氣水平[8-10]。但對于慢性肺部疾病患者而言，病理狀態下會出現不同程度的肺通氣和（或）肺換氣功能障礙，導致其對缺氧的代償調節能力下降。這些患者在高空低氧的飛行環境下，有可能表現出或潛在處于一種嚴重缺氧失代償狀態，甚至出現嚴重的致命事件。
2 HCT
HCT，部分文獻中稱之為低氧高度模擬試驗（hypoxia altitude simulation test，HAST）或低氧吸入試驗（hypoxia inhalation test，HIT），這是目前較易操作的、常用于評估合并慢性心肺疾病患者是否會發生飛行過程中缺氧的簡便而有效的檢測方法[11]。這一試驗方法最早于 1984 年由 Gong 等[12]應用于試驗過程中。目前在歐美一些國家應用于慢性心肺疾病患者飛行前缺氧風險評估中，但我國尚未有相關的文獻報道。試驗過程中通過控制吸入氣體中的氮氣含量，以平衡吸入氧濃度維持于 15.1% 左右，來模擬飛機巡航過程中的低氧狀態。操作方法大致分為兩種：一種方法為將口嘴[12-13]或者文丘里面罩[6, 14]緊密連接于被檢查者，讓其直接吸入低氧混合氣體，并通過雙向活瓣的控制來確保氣體不會重復呼吸。另一種方法為體描箱供氧法[15]，先在空氣的環境中，將被檢查者置于體描箱內，穩定數分鐘后，逐漸向其內充填氮氣，緩慢（約 5 min 將箱內氧含量降至 15.1% 左右。體描箱供氧法較面罩供氧能更好的模擬飛行環境中的低氧狀態，更符合生理規律，也可以去除因佩戴面罩引起不適或因連接不緊密所導致的吸入氧濃度過高而造成檢測結果異常偏倚。HCT 時間控制在 15～20 min，試驗過程中，受檢者將進行脈氧、心率、動脈血氣及必要的心電監測。如果試驗結束時，動脈血氧分壓（PaO2）<50 mm Hg 和（或）動脈血氧飽和度（SaO2）或 SpO2<85%，則判為陽性，否則為陰性。如果患者未到達終點時間即出現了 SpO2<80% 的情況，需要立即終止試驗，并讓患者吸氧直至恢復正常的氧和水平。
3 HCT 的適用人群
空中不良事件的發生率約為 22.6/100 萬人次，其中死亡率為 0.1～0.8/100 萬人次。且在所有急性不良反應事件中，呼吸困難、胸痛、胸悶等呼吸相關事件發生率占全部的 6%，僅次于心臟及神經系統急診事件[16-17]。大多數空中緊急醫學事件并不嚴重，包括血管迷走性發作，如頭暈、昏厥和焦慮；但心臟、神經和呼吸系統疾病較嚴重。而很多呼吸相關的嚴重的急性醫學事件或缺氧相關潛在不良反應，可以通過早期氧療得以糾正[18]。Edvardsen 等[19]調查研究發現慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）患者在飛行過程中較對照組更易出現呼吸困難及缺氧等不適，這些有癥狀的患者在之后的 HCT 過程中均表現出嚴重血氧下降，經過吸氧治療后，其癥狀及血氧水平均得到改善。因此，對于有肺部基礎疾病的患者，我們需要及時鑒別需要進行飛行前缺氧風險評估的患者，及時給予呼吸支持治療或安排合理的交通工具出行，避免發生嚴重的急診事件。2003 航空航天醫學會發布的指南指出，如果靜息海平面狀態下的 PaO2>70 mm Hg 的水平，能確保飛行狀態下維持足夠的氧合水平[4]。英國胸科協會 2004 年的指南提出，靜息狀態下的 SpO2>95% 或 SpO2>92% 且不合并任何特異性危險因素均不需要飛行過程中補充吸氧。但之后越來越多的學者研究發現，無論是海平面靜息狀態下的氧合水平或是肺功能［如第 1 秒用力呼氣容積（FEV1）等］都不能準確預計飛行過程中或飛行后低氧或相關并發癥的發生風險[20-21]。目前，學者們還在探究能用于預測患者飛行風險的簡便可行、無創或低創的方法。Edvardsen 等[22]發現在慢阻肺患者中，可以聯合其靜息狀態下的動脈血氧飽和度水平（SpO2 SL）及六分鐘步行試驗過程中的最低脈氧飽和度水平（SpO2 6MWT）來評估這一人群的飛行低氧發生風險。如果患者的 SpO2 SL>95% 且 SpO2 6MWT>84%，則不進行進一步的風險評估；若 SpO2 SL 處于 92%～95%，且 SpO2 6MWT<84%，則需要在飛行過程中給予吸氧；如果 SpO2 6MWT>84%，則需要進一步進行 HCT 評估缺氧風險[22]。但對于間質性肺部疾病的患者而言，FEV1 占預計值百分比（FEV1%pred）<50% 的旅客則需要進一步進行 HCT 等相關檢查，來評估風險。
4 HCT 在慢性肺部疾病中的應用
4.1 慢阻肺
慢阻肺是一組以進行性發展氣流受限為特征的慢性肺部疾病。患者的肺功能表現為不同程度的氣流受限，根據 FEV1 下降的水平，將慢阻肺患者分為輕度至危重度。隨著病情的進展，患者會表現為肺通氣功能的持續下降及氣體交換異常，進而出現低氧血癥和（或）高碳酸血癥[23]。當這一部分患者在機體需氧量增加或處于低氧的環境中時，由于肺通氣功能下降，無法通過代償性增加肺通氣量來有效提高血氧含量，有可能會表現出嚴重而頻繁的低氧相關癥狀及體征。因此，慢阻肺患者在飛行過程中處于低壓低氧的狀態下，圍繞這一人群的氧合狀態及缺氧預計指標的研究一直是學者們關心的熱點。
Dillard 等[24]及 Kelly 等[13]先后對比研究慢阻肺患者在飛行過程中與海平面狀態下 HCT 時的血氧下降水平，證實慢阻肺患者在飛行狀態下會發生明顯的低氧血癥，且其下降程度與 HCT 中的 PaO2 及 SpO2 具有明顯的相關性，HCT 可以用于評估飛行前的缺氧發生風險。因此，HCT 一直被廣泛用于慢阻肺及其他心肺疾病患者飛行缺氧的試驗評估。Aker?等[25]的一項關于 18 例慢阻肺患者在常規客機飛行過程中發生缺氧現象的研究結果顯示，這些乘客在飛機巡航的最初 1 h 里，相比于海平面狀態下會出現明顯的血氧下降，且以輕度活動后如上廁所或取行李后為重。而在之后 4 h 的飛行過程中，SpO2 會維持在相對穩定的水平，但會出現動脈血二氧化碳分壓（PCO2）的下降和心率明顯的升高，提示在低氧狀態下機體通過代償性的增加肺通氣量及心輸血量來維持相對正常的血氧水平。而長途飛行過程中，這些患者可能存在因呼吸肌疲勞而發生嚴重呼吸衰竭的風險。Christensen 等[26]研究 FEV1%pred>50% 且 PaO2>70 mmHg 的 15 例慢阻肺患者，在靜息狀態下不存在或僅有輕度低氧，但是在 2 438 m 及 3 048 m 的海拔狀態下，研究人群分別有 50% 及 80% 左右的慢阻肺患者 PaO2 低于正常最低標準，且輕度運動后，其 PaO2 下降更為嚴重，在 3 048 m 海拔壓力狀態下缺氧的人數比率甚至高達 100%。與正常人群相比，靜息狀態下正常的血氧水平并不能確保肺功能異常的患者在低壓低氧的狀態下仍然能通過機體的代償來維持正常的血氧水平。
因此，基于先前 Gong 等[12]的研究結果，飛行前 PO2>70 mm Hg 并不能保證飛行過程中所有人群均不會發生嚴重的缺氧事件。對于肺功能嚴重下降的重度及危重度慢阻肺患者，一旦處于低氧環境，機體代償能力缺陷，將不可避免地發生缺氧。一項關于 391 例慢阻肺患者飛行過程中呼吸系統癥狀發生狀況的調查結果提示，慢阻肺組患者飛行過程中發生呼吸困難或呼吸窘迫的風險幾乎是非慢阻肺組人群的 7 倍。在慢阻肺組患者中，飛行中呼吸困難或呼吸窘迫的發生與海平面 MRC 呼吸困難評分之間存在很強的相關性。且在 6 分鐘步行試驗期間 SpO2 的降低也與飛行中的癥狀有關[19]。還有一些學者根據海平面狀態下的靜態參數［如 FEV1、用力肺活量（FVC）、PaO2、氧飽和度（SO2）、二氧化碳分壓（PCO2）］和（或）飛行參數（機艙壓力、海拔高度）等擬合出預測方程來評估飛行狀態下的氧合水平，主要用于初篩需要進一步行 HCT 的患者，或者作為不具備進行 HCT 監測時的替代預測方法。但 Bradi 等[27]對比 27 例慢阻肺患者 HCT 試驗中 PaO2 與預測方程計算出的 PaO2 結果，發現這些預測方程的實際可應用性較差，預測能力較低，且容易過高估算需要吸氧治療的患者，因此并不適宜做為飛行風險評估。在眾多關于慢阻肺飛行缺氧預測指標的相關試驗中，Chetta 等[28]發現只有慢阻肺患者及間質性肺病患者 6 分鐘步行試驗中 SpO2 與 HCT 中的 SpO2 具有明顯相關關系（r=0.52，P<0.01），但具體 SpO2 預計 HCT 陽性結果的臨界值尚無明確的標準。目前，關于慢阻肺飛行缺氧評估的預測指標主要依賴于 HCT，我們還需要繼續尋找有效而簡便的常用檢測手段。
4.2 肺囊性纖維化
肺囊性纖維化（cystic fibrosis，CF）是一種具有家族常染色體隱性遺傳性的先天性疾病，在北美洲白人中最常見[29]。反復的肺部感染導致肺部病變加重及肺功能進行性下降。CF 患者即便在靜息狀態下也容易出現低氧血癥。Rose 等[30]觀察了 15 例 CF 患者飛行過程中的氧合情況，發現只有 1 例患者的 PaO2 高于 50 mm Hg（飛行安全標準），其余所有患者的 PaO2 均隨著飛行高度的增加而下降，且均低于最低安全標準。輕度活動后，PaO2 會持續下降[31]。目前，尚缺乏有效的飛行前輔助檢查結果能夠預計飛行缺氧的發生。Peckham 等[32]指出，若飛行前肺功能 FEV1%pred<60% 或基線 PaO2 降低（<80 mm Hg），則在飛行過程中發生缺氧的風險升高。而 Fischer 等[31]和 Edvardsen 等[33]研究結果認為靜息肺功能與飛行缺氧的發生相關性要強于飛行前 SaO2 或 PaO2，且氣道阻塞越嚴重，缺氧的發生率越高；特別當 FEV1%pred<50% 時，CF 患者在飛行過程中，無論靜息狀態或是輕度運動后，更容易表現出低氧血癥。當然，對于每例 CF 患者個體是否適合飛行的評估都應考慮到其綜合臨床情況，特別應包括呼吸功能受損的嚴重程度及伴隨的其他潛在風險。Kamin 等[34]則試圖通過制定預計方程的方法來評估 CF 患者飛行時的氧合水平。基于陸地平面的 SaO2 和 PaO2 做為參考，飛機巡航的高度每上升 100 m，其 SaO2 較陸地基線水平下降約 0.33%，PaO2 下降約 1.33 mm Hg。這一方程被推薦用于肺功能輕至中度下降的年輕 CF 患者，且飛行時長<3.5 h。
心肺運動試驗（cardiopulmonary exercise testing，CPET）被廣泛用于運動風險及缺氧評估，Edvardsen 等[33]將 CPET 的檢查指標與 HCT 中最低 PaO2 進行對比，發現 PaO2 HCT 與 PaO2 CPET，SpO2 CPET 及最大攝氧量（VO2max）呈顯著正相關關系，與二氧化碳通氣當量（VE/VCO2）呈顯著負相關關系，其相關性均明顯高于之前學者們所提出的 FEV1%pred、SpO2 及 PaO2 的相關性；且飛行前 FEV1%pred>50% 或 PaO2>70 mm Hg 并不能避免飛行缺氧的發生。但由于樣本量的限制，該研究并未研究各相關變量的安全截斷值范圍[33]。目前關于 CF 患者飛行缺氧評估的研究不多，臨床上需要更多的大樣本量研究，尋找出強有效的預計指標，制定明確的截斷值水平，以更全面、準確地篩選出飛行高風險的 CF 患者，降低飛行風險。
4.3 阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征及肥胖低通氣綜合征
阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome，OSAHS）是常見的呼吸系統慢性疾病，對機體的影響廣泛而復雜，可導致多系統器官損傷，與心腦血管疾病、內分泌紊亂、呼吸衰竭等一系列疾病的發生發展相關。此類患者靜息狀態下尤其是睡眠時常發生低氧血癥，那么在高空飛行過程中可能同樣會面臨更高的缺氧風險。Ali 等[35]在 2011 年對 15 例未經治療的 OSAHS 患者及 9 例經過無創呼吸機輔助通氣治療的 OSASH 患者進行 HCT 對比，發現有 4 例未經治療的 OSAHS 患者 HCT 結果為陽性，且 HCT 過程中的氧飽和度與夜間最低 SpO2 呈正相關關系，但與基線狀態下 SpO2 及 PaO2 均不具有相關性。若夜間最低 SpO2<65%，則應建議患者在飛行前進一步行 HCT 以評估飛行缺氧風險。而經過 6 周持續氣道正壓通氣治療的 OSAHS 患者組，HCT 結果均為陰性，表明積極的持續氣道正壓通氣治療能有效降低 OSAHS 患者飛行缺氧的發生。
肥胖低通氣綜合征（obesity hypoventilation syndrome，OHS）是一種以肥胖［體重指數>30 kg/m2］和清醒時二氧化碳潴留（PaCO2≥45 mm Hg）并且排除其他疾病引起的高碳酸血癥的疾病[36]，約 90% 的 OHS 患者合并 OSAHS，且這類患者往往合并更嚴重的呼吸功能紊亂。Ali 等[37]對 13 例經無創呼吸機輔助通氣治療的 OHS 患者行 HCT 檢測，發現 7 例患者 HCT 結果為陽性，且靜息狀態下 SpO2 及 PaO2 與 HCT 試驗過程中的氧飽和度無相關關系，對于經無創機械通氣治療的 OHS 患者在飛行過程中仍可能發生嚴重的缺氧。目前，在未經治療的 OHS 人群中尚缺少相關的研究數據。Ali 等[37]的試驗結果還提示，步行試驗中的步行距離與 HCT 中的氧和水平呈正相關關系，但未提及步行距離對于低氧發生的臨界值。對于 OSAHS 及 OHS 人群在飛行過程中無法根據英國胸科協會規范推薦的靜息狀態下 PaO2 或 SaO2 來預測飛行過程中低氧發生風險，需要進一步尋找有利的預計指標及治療方法，避免飛行相關不良事件的發生。
4.4 間質性肺疾病
間質性肺疾病（interstitial lung disease，ILD）是指病變累及到肺泡壁及肺泡周圍組織的一類疾病的總稱，隨著病情的進展，患者往往表現為肺功能進行性下降及肺動脈高壓形成[38]。關于 ILD 患者的相關 HCT 試驗研究較少。Seccombe 等[39]和 Barratt 等[40]對比 ILD 及慢阻肺患者在 HCT 試驗過程中的低氧發生情況，發現靜息狀態下的 PaO2>70 mm Hg 的 ILD 患者在 HCT 試驗過程中會出現 PaO2 及 SaO2 的下降，且在運動后這一下降幅度會更加明顯；ILD 患者靜息肺功能 FEV1%pred>50% 及 PaO2>70 mm Hg 是 HCT 試驗結果陰性的獨立預測值；但即便是在 HCT 中表現為嚴重缺氧的患者，在實際高空飛行過程中并沒有表現出明顯的臨床不適癥狀。因此，我們需要積累更多的間質性肺疾病患者在飛行過程中出現缺氧相關不適的臨床特征資料，以確定需要給予對癥治療的標準，降低惡性事件發生風險。
5 結語
綜上所述，低壓低氧的飛行狀態會導致乘客血氧含量的下降。HCT 能夠模擬飛行過程中的低氧狀態，可以用于不同人群在飛行過程中的低氧風險評估及尋找相關預計指標。目前關于慢阻肺飛行缺氧的相關研究較多，但多局限于現象的觀察，尚缺乏有效的評估標準。而關于其他慢性心肺疾病人群的研究數據相對較少，國內尚缺乏這方面的臨床數據。國外相關試驗數據表明，一部分在飛行前評估為缺氧高危風險的患者，執意進行了飛行，并且這些患者在飛行過程中確實出現了 SpO2 的嚴重下降，但多數患者卻未表現出嚴重的缺氧癥狀，所以對于癥狀與缺氧嚴重系數之間的相關關系還有待于進一步通過大樣本量的研究得以證實。我們期待之后有更多的相關臨床研究能夠制定簡單而準確的評估方法。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。