Respiratory physiology at high altitude and considerations for pediatric patients

Abstract

There are over 150 million people that live at altitudes over 2500 m.More than half live in Asia and roughly one quarter in the Andes.A much greater number live at moderate altitudes of over 1500 m, and many people who live at low elevations come to high-altitude locations for recreation. A sizable percentage of these populations are children. Many physiological differences occur at moderate or high altitude that affect the health of this population, can affect the delivery of anesthetics in these locations, and can alter the reaction of our patients to anesthesia. This monograph will discuss the basics of altitude physiology and pathophysiology, how these affect the delivery of anesthetics, and some of the issues specific to pediatric patients in the high-altitude environment.As early as the mid-19th century, it has been appreciated that the administration of anesthesia at high altitudes poses a unique set of challenges, requiring the anesthesiologist to have an awareness and appreciation for both the physiologic adaptations and pharmacologic nuances that occur in a hypoxic environment. Firth provides a fascinating account of early anesthetics administered at high altitude. 1

Long-term exposure to particulate matter is associated with elevated blood pressure: Evidence from the Chinese plateau area

“…With increased elevation, the temperature and partial pressure of oxygen are reduced, resulting in a hypobaric hypoxic environment. The high-altitude cold and hypoxic environment affects the body’s respiratory function, mainly manifested as tachypnoea and increased lung ventilation volume [ 58 , 59 ]. This change in respiratory function may increase the inhalation of air pollutants due to higher ventilation, which could amplify the adverse health effects of air pollutants [ 60 ].…”

Cold waves and fine particulate matter in high-altitude Chinese cities: assessing their interactive impact on outpatient visits for respiratory disease

“…Cold waves, not only increase the body's stress response and affect physical and cognitive functions but can also induce changes in airway function and bronchoconstriction [7][8][9], thereby exacerbating respiratory disease, such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease [10,11]. Additionally, the hypoxic and lowpressure environment in high-altitude areas can trigger various diseases by stimulating hypoxia-inducible factors, enhancing inflammatory responses, and damaging mitochondrial functions, with the impact on health possibly becoming more pronounced during cold wave periods [12][13][14]. Fine particulate matter (PM 2.5 ), as a major component of air pollution, is widely recognised for its aggravating effects on respiratory disease [15].…”

Escala “Pediatric Index Mortality 3” (PIM3) como predictor de mortalidad en unidades de cuidado intensivo pediátrico ubicadas a gran altitud

“…A partir de los 1.500 m.s.n.m. este valor se hace insostenible lo que conlleva a un aumento de la ventilación y en consecuencia a un descenso predecible de la presión de dióxido de carbono 3 . Estos cambios pueden ser atenuados bajo climatización, pero requiere de exposición prolongada, es variada y genéticamente determinada y pueden llevar a hipertensión pulmonar y poliglobulia [3][4][5] .…”

“…este valor se hace insostenible lo que conlleva a un aumento de la ventilación y en consecuencia a un descenso predecible de la presión de dióxido de carbono 3 . Estos cambios pueden ser atenuados bajo climatización, pero requiere de exposición prolongada, es variada y genéticamente determinada y pueden llevar a hipertensión pulmonar y poliglobulia [3][4][5] . Lo anterior, sumado a las condiciones socioculturales, económicas y nutricionales de los contextos de recursos limitados, como sucede en los Andes latinoamericanos 4,5 , hace que la mortalidad en habitantes de grandes alturas sea mayor, y se explica por una menor reserva fisiológica en las enfermedades respiratorias, hipertensión pulmonar, entre otras 3,[6][7][8] , generando una interpretación diferente en los índices de oxigenación 3,5 .…”

“…Estos cambios pueden ser atenuados bajo climatización, pero requiere de exposición prolongada, es variada y genéticamente determinada y pueden llevar a hipertensión pulmonar y poliglobulia [3][4][5] . Lo anterior, sumado a las condiciones socioculturales, económicas y nutricionales de los contextos de recursos limitados, como sucede en los Andes latinoamericanos 4,5 , hace que la mortalidad en habitantes de grandes alturas sea mayor, y se explica por una menor reserva fisiológica en las enfermedades respiratorias, hipertensión pulmonar, entre otras 3,[6][7][8] , generando una interpretación diferente en los índices de oxigenación 3,5 . Ante omisión de datos, la escala PIM3 asume valores estandarizados al nivel del mar, siendo importante plantear una corrección para altura o, en su defecto, utilizar otros índices como la relación saturación de oxígeno y fracción inspirada de oxígeno (SpO 2 /FiO 2 ), que ha mostrado ser apropiada para evaluar trastornos de oxigenación tanto de forma aislada, como en el contexto de su integración en escalas de mortalidad 9 , y evitando la gasometría arterial [10][11] .…”