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高原富氧研究進(jìn)展

瀏覽次數(shù):0   更新時(shí)間:2021-12-02   發(fā)布人:admin

  隨著海拔高度的不斷攀升,大氣壓力以及大氣中的氧含量反而下降。平原人群進(jìn)入高海拔地區(qū)后,其血液中的氧含量(血氧飽和度) 隨海拔高度升高而降低,處于缺氧狀態(tài)。當(dāng)人體長(zhǎng)期處于缺氧狀態(tài)時(shí),會(huì)對(duì)心臟、大腦以及性腺等生理功能產(chǎn)生嚴(yán)重危害,誘發(fā)高原疾病。目前解決急、慢性高原疾病的重要途徑為提升氧含量,增加氧氣供應(yīng)。

  1 高原給氧方法的研究

  目前醫(yī)療常用的傳統(tǒng)無(wú)創(chuàng)富氧方式為鼻導(dǎo)管和呼吸面罩兩種,為單人提高吸氧濃度。新近的富氧方法為彌散富氧,即提高室內(nèi)等相對(duì)封閉環(huán)境的氧濃度,提高人體所處外部環(huán)境的氧含量,無(wú)需佩戴面罩、鼻導(dǎo)管等具有束縛性的配件。在探討高原低氧環(huán)境吸氧方式的研究中發(fā)現(xiàn),當(dāng)吸氧濃度為 2~4 L/min時(shí),雙鼻孔吸氧管較市售DRD型吸氧面罩效果良好,可平均提高 0.4% ~0.9%(V/V) 的血氧飽和度; 較單孔鼻塞式吸管可提高血氧飽和度 0.9%~1.2%(V/V) ; 而吸氧面罩較單孔鼻塞式吸管效果良好,可提高血氧飽和度 0.3% ~ 0.5%( V/V)。研究發(fā)現(xiàn),使用彌散富氧方法制作富氧室,維持氧濃度在 24.0% ~ 25.0%(V/V) ,與使用鼻導(dǎo)管以流量為 2L/min 的方式持續(xù)吸氧相比較,均能提高血氧飽和度,與富氧前比較升高明顯( P<0.05),并且富氧室方法與鼻導(dǎo)管方法比較無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。通過(guò)比較,彌散富氧室給氧方法可以去除面罩和鼻導(dǎo)管所產(chǎn)生的異物感,并且供氧效果良好。

  2 高原富氧措施的研究

  鋼制氧氣瓶以及氧氣枕(袋)為傳統(tǒng)供氧裝置。鋼質(zhì)氧氣瓶的氧氣容量約為6 000L,2~4L等便攜式小型氧氣瓶的使用彌補(bǔ)了常用的40L氧氣瓶的攜帶不便。然而氧氣瓶在平原地區(qū)充滿氧氣后運(yùn)往高原,受制于交通,尤其在高海拔地區(qū)的野外運(yùn)輸存在非常大的困難,難以保障充足的氧氣供應(yīng)。氧氣枕(袋) 雖然攜帶輕便,但可儲(chǔ)存的氧氣量一般只夠維持20min左右供氧。針對(duì)高原作業(yè),為了滿足人們的需求,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了一系列高原富氧問(wèn)題的研究。

  2.1 液態(tài)氧

  1L液態(tài)氧凈重為 1.14 kg,汽化后可以產(chǎn)生高達(dá)800L的氣態(tài)氧。但是高原部隊(duì)車載供氧裝備和單兵供氧裝備要求輕便、供氧時(shí)間長(zhǎng)并且供氧量要充足。

  2.2 高壓氧

  高壓氧通過(guò)增加氧的彌散半徑來(lái)改善機(jī)體的氧儲(chǔ)備,糾正缺氧,提高心、腦等組織器官的能量供應(yīng)。當(dāng)肺泡氧分壓迅速提高,血氧分壓以及血氧飽和度會(huì)明顯提升。使用高壓氧的早期報(bào)道可以追溯到 1966 年 Brummelkamp的研究。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)高壓氧的研究與使用多以高壓氧艙為載體。但是高壓氧治療只是模擬低海拔環(huán)境,因此其只能為輔助或者應(yīng)急治療的方法,目前尚無(wú)研究表明可長(zhǎng)期使用。

  2010年青海玉樹(shù)地震后,解放軍總后勤部曾經(jīng)調(diào)集便攜式軟體高壓氧艙,為發(fā)生急性高原病的患者提供便捷有效的治療。在使用新型高原高壓氧艙對(duì)抗高海拔缺氧時(shí)發(fā)現(xiàn),在海拔350m、2880m和4532m進(jìn)行60min干預(yù)后受試者平均動(dòng)脈氧分壓升高明顯;在海拔2880m和4532m受試者的動(dòng)脈血二氧化碳分壓升高而pH 值下降。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)高壓氧預(yù)處理后,對(duì)進(jìn)入西藏高原地區(qū)人員發(fā)生急性高原反應(yīng)具有一定的預(yù)防作用。在對(duì)從海拔3800m地區(qū)進(jìn)駐海拔5380m地區(qū)的青年戰(zhàn)士進(jìn)行高壓氧預(yù)治療時(shí)發(fā)現(xiàn),高壓氧預(yù)治療提高了機(jī)體在低氧環(huán)境下的生理功能,使人體自由基的生成得到了抑制,有效降低了急性高原反應(yīng)的發(fā)病率。對(duì)慢性高原病之一的高原紅細(xì)胞增多癥患者使用高壓氧治療發(fā)現(xiàn),患者的臨床癥狀減輕、血液黏稠度降低。在對(duì)由海拔5000m以上哨卡返回平原接受療養(yǎng)的男性官兵進(jìn)行高壓氧治療時(shí)發(fā)現(xiàn),高壓氧治療有助于高海拔地區(qū)官兵脫習(xí)服。

  2.3 化學(xué)制氧

  化學(xué)制氧的方法很多,但較適宜高原使用的措施為“氧燭”富氧。氧燭是一種既儲(chǔ)存容易又使用方便的固體氧源,因其使用時(shí)需要燃燒放出純氧,現(xiàn)象與蠟燭燃燒相似而得名。目前氧燭的制作原料需要氯化物,而氯化物發(fā)生水解作用會(huì)生成氯化氫,在燃燒時(shí)氯化氫會(huì)生成氯氣、氯氧化物以及次氯酸等對(duì)人體有害的物質(zhì),因此需要在氧燭中加入氯氣抑制劑。

  采用西安 521 所生產(chǎn)的某型氧燭供氧裝置對(duì)海拔 4 500 m 的高原低氧地區(qū)人員進(jìn)行供氣時(shí)發(fā)現(xiàn),吸氧時(shí)的血氧飽和度明顯高于不吸氧時(shí),心率降低明顯,供氧效果顯著,利于維持人員的外場(chǎng)作業(yè)能力。利用氧燭建立富氧室觀察缺氧性肺動(dòng)脈高壓的移居青年,發(fā)現(xiàn)富氧較常氧下的血氧飽和度增高、心率降低,可以顯著改善低氧環(huán)境下的肺氧合效率,進(jìn)而改善人體缺氧狀態(tài)。

  2. 4 空氣壓縮增氧

  單兵高原增氧呼吸器,在高原就地取空氣為氣源,通過(guò)加壓進(jìn)而使人體吸入的空氣密度增加,增大氧供。該裝備體積比香煙盒略大,重量小于400g,噪音低于55dB,采用可反復(fù)充電的鋰電池續(xù)航。使用該呼吸器在海拔 3800m以上的高原實(shí)地實(shí)驗(yàn)中,使用該裝備30 min后可提高受試者血氧飽和度 12%,提高作業(yè)效能,促進(jìn)適應(yīng)高原習(xí)服。

  基于增壓壓縮空氣原理,研制了一種高原便攜式增壓頭盔,通過(guò)大型低壓艙模擬 3000m和 5000m 海拔高原環(huán)境,以及 3650m 海拔高原實(shí)地進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該增壓頭盔可顯著提高實(shí)驗(yàn)組血氧飽和度、降低心率,通過(guò)《急性高原反應(yīng)的診斷和處理原則》進(jìn)行診斷和量化評(píng)分,發(fā)現(xiàn)該頭盔適用于對(duì)高原缺氧的改善。

  2. 5 制氧機(jī) 在阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中,美軍曾經(jīng)使用過(guò) DOCS-120 制氧系統(tǒng)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)于制氧機(jī)的研制越來(lái)越廣泛,對(duì)于膜分離空氣分離技術(shù)應(yīng)用于制氧已有多年的研究。使用車載型膜分離制氧機(jī)進(jìn)行海拔 3 866 m 的高原實(shí)地實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示,受試者血氧飽和度明顯升高、心率明顯降低,抗缺氧效果顯著。除膜分離技術(shù)外,目前制氧機(jī)應(yīng)用最廣泛的技術(shù)為分子篩制氧。選用 MB-10F/A 型分子篩制氧機(jī)進(jìn)行彌散富氧效果檢測(cè),在制氧機(jī)開(kāi)機(jī) 2 h后,受試房間內(nèi)的氧濃度相當(dāng)于海拔 2200 m 以下高度,受試房間內(nèi)人員的睡眠血氧飽和度高于對(duì)照組房間人員,睡眠心率低于對(duì)照組房間人員,可有效地避免高原缺氧反應(yīng)。但是目前市售分子篩制氧機(jī)多缺乏干冷環(huán)節(jié),致使分子篩使用壽命減短; 并且在高原沙塵風(fēng)暴污染情況下,氣缸活塞易磨損。

  2. 6 富氧室

  根據(jù)研究,在高原增加1%(V/V) 的氧濃度,相當(dāng)于海拔高度下降 300 m。構(gòu)建富氧室[氧濃度大于21%(V/V)]已經(jīng)被證明是一種有效改善高原睡眠質(zhì)量和認(rèn)知功能的方案。構(gòu)建氧濃度為24%(V/V) 的富氧室,在海拔3800m進(jìn)行了隨機(jī)雙盲實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示富氧受試者明顯減少了呼吸暫停頻率和時(shí)長(zhǎng),主觀評(píng)估睡眠質(zhì)量得到良好改善,血氧飽和度提升明顯。在海拔3 800 m構(gòu)建氧濃度 25%( V/V) 的富氧室,對(duì)受試者運(yùn)動(dòng)后的心血管系統(tǒng)反應(yīng)進(jìn)行了檢測(cè),與對(duì)照組比較,富氧室明顯改善了心率變異的高頻和低頻反應(yīng),而對(duì)照組的心率和收縮壓比富氧室組增加顯著。

  3 高原彌散富氧展望

  青藏高原獨(dú)特的自然地理和人文環(huán)境對(duì)國(guó)內(nèi)外旅游市場(chǎng)產(chǎn)生了巨大的吸引力,但是高海拔、低氣壓的特殊環(huán)境使眾多游客望而卻步,高原彌散供氧是打開(kāi)青藏高原旅游經(jīng)濟(jì)命門(mén)的鑰匙。因此,針對(duì)我國(guó)28個(gè)高原民用運(yùn)輸機(jī)場(chǎng)(海拔1500 m以上) 的運(yùn)行和應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)供氧,彌散式富氧和分布式富氧相結(jié)合,利于保障人員的用氧需求。在目前眾多的抗缺氧手段中,無(wú)論是車載彌散富氧,還是彌散富氧室,都克服了佩戴鼻導(dǎo)管和呼吸面罩等配件供氧而產(chǎn)生的異物不適感,且對(duì)供氧效果無(wú)任何影響,甚至優(yōu)于某些呼吸面罩。因此,更適于進(jìn)駐高原人員使用的彌散富氧技術(shù)將改革舊有的供氧方法。彌散富氧形成“半橢圓”型區(qū)域,可以快速形成富氧區(qū)域,增大富氧面積。并且使用分子篩和膜法空氣分離的高原彌散富氧技術(shù)既可以用于營(yíng)業(yè)場(chǎng)所,如酒店、銀行、商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)等,又可以用于辦公室、會(huì)議室、寫(xiě)字樓和宿舍等,相較于傳統(tǒng)的氧氣罐富氧方式具有很高的性價(jià)比,就地取空氣為原材料可以長(zhǎng)期降低使用成本,避免了氧氣罐處置不當(dāng)易爆炸的危險(xiǎn)。

  針對(duì)慢性高原病,氧療和氧保健觀點(diǎn)的提出意味著人類由完全依賴自然的氧需求向自覺(jué)獲取的轉(zhuǎn)變,彌散富氧技術(shù)加快了這一轉(zhuǎn)變的步伐。高原彌散富氧在高原地區(qū)具有重要的研究意義和廣闊的市場(chǎng)前景。

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