二、氧中毒

O2虽为生命活动所必需,但0.5个大气压以上的氧却对任何细胞都有毒性作用,可引起氧中毒(oxygen intoxication)。

氧中毒时细胞受损的机制一般认为与活性氧的毒性作用有关(参阅第十三章缺血与再灌注损伤)。

氧中毒的发生取决于氧分压而不是氧浓度。吸入气的氧分压(PiO2)与氧浓度(FiO2)的关系如公式:PiO2=(PB-6.27)×FiO2,式中PB为吸入气压力(kPa)。6.27(kPa,即47mmHg)为水蒸汽压。潜水员在深50m的海水下作业(PB约为608kPa 即4560mmHg)时,虽然吸入气的氧浓度正常(FiO2=0.21),氧分压(FiO2)却高达126.4kPa(948mmHg),从而可导致氧中毒;相反,宇航员在1/3大气压环境中工作,即使吸入纯氧(FiO2=1),PiO2也仅27.5kPa(206mmHg),不易出现氧中毒。当吸入气的氧分压过高时,因肺泡气及动脉血的氧分压随着增高,使血液与组织细胞之间的氧分压差增大,氧的弥散加速,组织细胞因获得过多氧而中毒。

人类氧中毒有两型:肺型与脑型。

肺型氧中毒 发生于吸入一个大气压左右的氧8小时以后,出现胸骨后疼痛、咳嗽、呼吸困难、肺活量减少、PaO2下降。肺部呈炎性病变,有炎性细胞浸润、充血、水肿、出血和肺不张。氧疗的病人如发生氧中毒,吸氧反而使PaO2下降,加重缺氧,造成难以调和的治疗矛盾,故氧疗时应控制吸氧的浓度和时间,严防氧中毒的发生。

脑型氧中毒 吸入2-3个大气压以上的氧,可在短时内引起脑型氧中毒(6个大气压的氧数分种;4个大气压氧数十分钟),病人主要出现视觉、听觉障碍、恶心、抽搐、晕厥等神经症状,严重者可昏迷、死亡。高压氧疗时,病人出现神经症状,应区分“脑型氧中毒”与由缺氧引起的“缺氧性脑病”。前者病人先抽搐以后才昏迷,抽搐时病人是清醒的;后者则先昏迷后抽搐。对氧中毒者应控制吸氧,但对缺氧病脑病者则应加强氧疗。

附 高原适应不全症(高山病)

Syndrome of Insufficient AltitudeAdaptation (Mountain Sickness)

人未经适应就迅速进入3000米以上高原,或由海拔较低的高原进入海拔更高的地区,加上寒冷气候的影响,或体力负荷过重,而使机体对低氧环境耐受性降低,以致个体适应能力不足,一部分可出现一系列症状和机能代谢变化,称为高原适应不全症。国外习惯用急性高山病和慢性高山病。

我军对高原适应不全症提出了下列分型:

高原适应不全症分型

上述分型简明,有利于诊断治疗。但对具体病人来说,常常是混合型,很少是单一的,但在一定阶段可能以某一型为主。

我国幅员辽阔,海拔3000米以上的高原、高山地区,约占全国总面积的六分之一。这些地区大多分布在边疆省区,具有重要的国防意义。高原地带气候多变,寒冷、风大、空气稀薄,对人体构成了一个特殊的自然环境。其中空气稀薄,大气压和氧分压降低,是高原环境对机体影响的主要因素。

在高原地区世居的少数民族,对高原环境已经适应,但一般人口稀少,对这些地区的经济建设需要内地支援。我军有守卫边疆的任务,内地人员进入高原地区日渐增多,因此如何保证进入高原的人员健康,我是军卫生工作的重要任务。

在海平地区,空气在每平方厘米上所形成的压力为101.3kPa(760毫米汞柱),在干燥空气中氧占20.40%,故氧分压为21.15kPa(159毫米汞柱)。空气中氧所占比例基本不受高原影响,当大气压力因海拔增高而降低时,则氧分压按比例降低。下面选择几个不同高度的大气压和氧分压的改变列表如下(表3-2)。

初抵3000米以上高原地区,由于大气压中氧分降低,肺泡气和动脉血氧分压也相应的降低,毛细血管血液与细胞线粒体间氧分压梯度差缩小,从而引起缺氧。如果逐渐登高,有一个锻炼适应过程,在低氧分压环境中,机体可发生一系列代偿适应性变化,如通气加强,肺泡膜的弥散能力提高;循环功能加强,输送氧的能力增加;红细胞和血红蛋白含量增加,红细胞中2,3-二磷酸甘油酸增多,氧离曲线右移,通过这些代偿作用,以便使组织可利用氧达到或接近正常水平。机体具有一定的适应能力,可以较长期居住高原地区。一般地说,长期居住可适应的最大高度为5000米。但有人适应能力较弱,在5000米以下一定高度就失去了适应能力,而出现高原适应不全症。

在高原地区除了大气压降低对机体的主要作用,还有气候的影响,如寒冷、大风、雨雪以及紫外线照射等。这些因素降低机体适应能力,往往是高原适应不全症的诱发和加重因素。因此在相同高度的不同地区,由于气候不同,因而引起高原反应的发病率也不一样。

表3-2 不同的海拔高度大气压和氧分压的改变

高度 大气压 kPa 氧分压 kPa
英尺
101.31(760.0mmHg) 21.15(159.0mmHg)
10,000 3,048 69.51 (522.6mmHg) 14.55(109.4mmHg)
17,000 5,182 52.59(395.4mmHg) 11.01(82.8mmHg)
20,000 6,097 46.44(349.2mmHg) 9.72(73.1mmHg)
23,000 7,010 40.88(307.4mmHg) 8.57(64.4mmHg)
26,000 7,925 35.88(269.8mmHg) 7.51(56.5mmHg)
28,000 8,534 32.82(246.8mmHg) 6.88(51.7mmHg)
33,000 10,058 26.12(196.4mmHg) 5.47(41.7mmHg)