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May. 18 2020

COVID-19如何悄無聲息地奪走患者的氧氣?

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  • 美國喬治華盛頓大學醫院(George Washington University Hospital)有位59歲的男性患者死於COVID-19,從這張以電腦斷層掃描製成的3D模型圖,可以看出患者的肺部有多處損傷(黃色區域)。PHOTOGRAPH COURTESY GEORGE WASHINGTON HOSPITAL AND SURGICAL THEATER

醫界發現COVID-19有個驚人的症狀,就是讓患者的血氧濃度悄悄降低,而且患者不易察覺。醫療專家正在傾力研究背後的病理機制。

瑪麗.塞姆(Mari Seim)站在病人家中的客廳裡,惶然不知所措。這位60多歲的男子約在一週前開始生病,出現類似流感的症狀。由於他呼吸頻率增加,他的女兒打電話到挪威奧斯陸附近的塔爾納森醫療中心(Taarnaasen Medical Center),也就是塞姆擔任全科醫生的診所。塞姆立即考慮到COVID-19(又稱武漢肺炎、新冠肺炎)的可能性,並著手為病患進行相關檢查,但結果卻出乎她的意料之外。

「他坐在椅子上,臉上帶著微笑,」塞姆描述道,「看起來沒有什麼不舒服的樣子。」

但這名病患的呼吸非常急促,幾乎是正常呼吸速率的三倍,他的嘴唇和手指也有點發青。塞姆直到檢查了血氧濃度,才真正明白他的病情有多嚴重。正常的血氧濃度應維持在90%以上,她看到的數據卻是66%。有那麼一瞬間,塞姆心想應該是她把儀器裝反了。她重新檢測,上面的讀數卻還是一樣,於是她馬上叫來了救護車。

這名病患出現的症狀稱為「隱形缺氧」(silent hypoxia),在COVID-19感染者身上似乎相當普遍,但一開始往往不會察覺。COVID-19與其他呼吸道疾病不同,會慢慢讓身體缺氧,剛開始並不會讓人感到呼吸困難,但部分患者會逐漸覺得難以呼吸或感到胸悶;這兩者都是美國疾病管制與預防中心列為緊急危險徵兆的症狀,出現時病情已經相當危急。

隱形缺氧這種症狀讓許多醫師大感驚訝,有些患者的血氧濃度低到讓醫護人員認為他們應該已經語無倫次或處於休克狀態,但他們卻意識清楚、情緒平穩而且能正常應答,可以和醫師聊天,也可以滑手機。科學家雖已了解讓病患不會立刻感到呼吸困難的生理學原理,但還在努力釐清COVID-19是如何破壞人體,以及為何這種疾病能夠悄悄奪走人體的氧氣。

 

呼吸困難的原因

呼吸困難通常與肺組織失去彈性有關。許多呼吸道疾病都會使肺發炎、受傷結疤或是累積膿液,導致肺組織硬化。硬化會妨礙肺臟的運作活動,產生空氣被從身體裡擠出來的感覺。

肺硬化也會影響病患排出二氧化碳的能力,而二氧化碳在體內積累會啟動身體的反應機制,強烈促使我們吸氣。人體的二氧化碳濃度通常維持在一定範圍內,如果二氧化碳增加,大腦就會接收到緊急警告,也就是呼吸困難的感覺。

賓州大學醫學中心(Penn Medicine)的胸腔暨重症加護醫師卡麥隆.巴斯頓(Cameron Baston)表示,許多COVID-19患者似乎並沒有出現這兩種反應。在病程初期,很多病患的肺臟仍保有彈性,就像氣球一樣,所以他們仍然可以正常呼吸。隨著體內含氧量慢慢下降,病患的身體會為了補足氧氣而逐漸增加呼吸頻率,連帶排出體內的二氧化碳。結果就是病患的身體悄悄地開始缺氧,有些患者體內含氧量甚至低到相當危險的程度,但卻沒有出現二氧化碳增加的情況,因此身體也不會接收到警訊。

急診科醫師理查.萊維坦(Richard Levitan)曾自願到紐約的貝爾維醫院(Bellevue Hospital)服務十天,協助治療COVID-19患者,他表示:「幾乎在所有臨床經驗中,肺部發生疾患時,吸收氧及排除二氧化碳的能力也都會出問題,但COVID-19這種疾病卻不同。」

萊維坦指出,醫界先前就在高海拔登山者和飛行員身上觀察到隱形缺氧的現象。這是因為高度增加時,氣壓會隨之降低,所以每次吸氣獲得的氧分子較少,但急促呼吸時仍會排出二氧化碳。他強調,高山症和COVID-19的成因大不相同,因此治療方式也大相逕庭,網路上某些將兩者混為一談的說法並不正確。不過,對於這兩種病症造成的缺氧,人體都會出現呼吸急促的反應。

在挪威特種作戰司令部(Norwegian Special Operations Command)擔任醫師的低壓醫療專家威廉.奧特斯塔(William Ottestad)表示,他們也曾針對飛行員進行研究,讓飛行員在低氧(低壓)艙內受訓,以找出隱形缺氧過程的細微症狀;因為飛行時機艙內部的氣壓降低,有可能會發生隱形缺氧。他補充說:「隱形缺氧是逐漸發生的,難以察覺,所以也被稱為隱形殺手。」這是因為艙內壓力突然降低,會讓飛行員失去意識而墜機。

在這類情況下,由於急促呼吸導致二氧化碳濃度較低,會讓氧氣與血紅素(紅血球中負責載運氧氣的蛋白質)結合得更緊密,身兼奧斯陸大學醫院(Oslo University Hospital)空中緊急救援部麻醉師的奧特斯塔表示,這代表只要心臟持續強力壓送血液,就能將更多氧氣輸送到需要的組織。

COVID-19患者的情況與飛行員有幾分類似,呼吸急促的病患在染疫初期大多仍保有良好的心臟功能,因此仍有能力將血液輸送到身體末梢部位。奧特斯塔推測,要不是二氧化碳濃度很低,COVID-19患者體內的含氧量可能會比現在量測到的更低,將使重症患者的病況雪上加霜。

對於在初期發現隱形缺氧的症狀能否改善COVID-19患者的預後情形,目前專家尚未深入研究。但是,長期缺氧會讓心臟乃至其他體內系統過度耗損,而巴斯頓指出,慢性阻塞性肺部疾病(簡稱COPD)的患者在接受氧氣補充治療後,可以提高預期壽命。

為什麼會發生隱形缺氧?

奧特斯塔表示,目前我們還不知道新型冠狀病毒是如何引起隱形缺氧,「這個問題讓我們相當困惑。」不過,還是有人提出一些假設。

其中一個假設的根據,在於氧氣從肺部進入血液時,是透過稱為肺泡的小氣囊送入血管中。SARS-CoV-2(新型冠狀病毒的正式名稱)會利用表面的棘狀蛋白,附著在細胞膜表面的受體蛋白「ACE2」上入侵細胞,而肺臟和肺泡上有非常多的ACE2。一旦病毒侵犯的細胞達到一定數量,人體免疫反應和病毒之間的大戰就會造成許多破壞。

奧特斯塔表示,這可能會阻礙氧氣從肺泡進入血液的通道,但是二氧化碳可以較快從血液進入肺臟、排出體外,因此較不受影響。他提出兩項小規模的遺體解剖研究,結果都顯示COVID-19在病程初期就會使肺泡附近的組織發炎。

↑↑↑↑↑101科學教室:肺臟

在美國猶太健康醫院(National Jewish Health)擔任重症醫學科主任的胸腔科醫師威廉.詹森(William Janssen)表示,另一個可能的原因,就是COVID-19會使肺部的氧氣移動與血流不協調。一般來說,血管會收縮,讓血液盡量流入肺臟中充滿氣體的部位載運氧氣,減少缺氧部位的血流。但COVID-19患者的這套保衛機制可能會失常,使得更多血液流向肺臟受損的部位,反而較少血液流經健康部位。

約翰霍普金斯醫院(Johns Hopkins Medicine)的胸腔暨重症加護醫師艾妮.紐普頓(Enid Neptune)表示,血管中的微小血栓可能會阻塞,使血液難以流入肺臟中含氧量高的部位。已有許多學者指出,血栓增加可能是COVID-19致死的原因之一。有些醫師正在爭論是否應讓COVID-19患者使用抗凝血劑來預防血栓發生,但詹森提醒,應先進行更大規模的試驗,才能將抗凝血劑納入常規治療。

不僅如此,賓州大學醫學中心的巴斯頓醫生表示,會引發隱形缺氧的或許不只有COVID-19;巴斯頓負責治療嚴重及罕見肺部疾病的患者,他曾遇過病人因細菌性肺炎等其他病症出現隱形缺氧,雖然這種情況並不常見。

「COVID-19就是讓我們在重症病人身上看到的症狀,出現在全國所有的社區醫院裡。」巴斯頓說道。

擔心發生隱形缺氧,該怎麼辦?

COVID-19的症狀撲朔迷離,促使許多醫療人員努力尋求更有效的治療途徑。如今很多醫師認為除非患者病況惡化,否則應該暫緩使用機械式呼吸輔助,在初期改用較不具侵入性的支持療法,例如氧氣補充治療、讓病患採取俯臥姿勢提高氧氣通氣量等。

萊維坦表示,讓大眾注意到COVID-19有隱形缺氧這種不易察覺的症狀,可以促使患者提早就醫,不要等到病況惡化、需要使用機械式呼吸輔助時才尋求醫療協助。他指出,有種稱為「血氧分析儀」的儀器,操作簡便、適合在家使用,如果出現其他症狀,就可以使用血氧分析儀監測是否有隱形缺氧的情況。

「這不是萬靈丹,無法避免所有患者死於COVID-19,」萊維坦直言:「但我們需要讓大家感覺到希望,並提供民眾更多資訊,這樣一來人們才能夠理解現在發生的情況。」

西班牙某所大學正與挪威多間醫療中心合作,召集COVID-19患者來研究血氧分析儀等生物感測器應用在遠距追蹤患者病況上的成效。研究團隊希望這樣的方式能用於提早發現感染者,並降低輕症患者長期住院的需求。

其他醫生大多認同家用血氧分析儀可以用於監測病情,不過詹森強調,使用血氧分析儀仍需諮詢專業醫療人員。COVID-19疫情使得人心惶惶,他憂心患者會因懼怕感染風險而不敢進入醫療院所,造成病患無法與醫生充分溝通、擅自判斷病情。

他給的建議非常簡單:「只要生病,一定要打電話諮詢醫生。」

 

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