随身携带式增氧新鲜空气呼吸机

0LYWS随身携带式氧气呼吸机一、低压缺氧机体损伤和防治机制的研究急性低压缺氧对机体的损伤及防治，一直是医学研究的重点之一。机体在急性低压缺氧这一过程中的反应和变化，是多方面因素综合作用的结果，其中的机制错综复杂，涉及生理学、病理生理学、免疫学以及基因表达和调控等多个层次的变化，其机制仍未十分明确，尚无理想的防治方法。目前，对于急性低压缺氧的基础和临床研究主要集中在急性缺氧病的发病机制，机体对急性低压缺氧的习服—适应机制以及有效防治方法等方面。1、缺氧的反应一般认为缺氧的发生主要是两个方面的因素：①在海拔低气压条件下，机体细胞外液的晶体渗透压降低，呈低压状态，迫使过多水分进入相对高压的组织细胞内；②缺氧时局部组织NO、前列环素等血管活性物质释放增加，平滑肌细胞K+通道开放等因素引起血管扩张。尤其是脑组织细胞体积增大、水肿、功能下降；同时脑血管扩张、血流增加以及颅内压升高进一步加重脑水肿，引起头痛、头晕、疲劳、失眠和厌食等症状。2、脑水肿(HACE)脑水肿（HACE），起病急骤、危重、病死率较高。引发脑水肿（HACE）的相关因素包括：年龄、急进高原的速度、运动量等，低压性低氧是该疾病发生的主要背景因素。脑水肿（HACE）具体的发病机制是一个复杂的病理过程，其机制目前还不十分明确，国内外的研究提出以下几种假说：3、经典低氧学说脑血管对PO2和PCO2的改变敏感，缺氧可引起脑血管扩张，脑血流量增大，导致脑循环障碍；缺氧时ATP供应不足，引起细胞膜钠泵转运障碍，导致脑细胞内钠潴溜形成脑水肿；低压低氧下PO2下降，脑血管代偿性扩张，通透性增加，水分通过血-脑脊液屏障进入脑实质引起脑水肿。以上过程使脑容积变大，颅内压升高，进一步加重脑组织缺氧及代谢障碍，促进脑水肿（HACE）的发展形成恶性循环。但磁共振成像研究发现，脑水肿（HACE）患者并没有全脑容量增加的证据，提示脑水肿（HACE）的发病机制可能还有其他病理环路存在。4、自由基学说低氧破坏了自由基代谢的动态平衡状态，增多的氧自由基通过脂质过氧化反应，以及激活磷酸酯酶A2、磷酸酯酶C等生成花生四烯酸（AA）的级联反应，生成更多的自由基；1而AA的级联反应产物可损伤脑组织毛细血管内皮细胞，使脑微血管血-脑脊液屏障功能受损，造成血管源性水肿；上述过程循环往复，进一步加重脑组织的继发性损害。5、神经体液学说急性缺氧时交感神经兴奋性增高，脑血管扩张，血流量增加以及脑循环内液体静水压升高，引起体液外渗；缺氧造成血液中醛固酮、心房肽、加压素及NO水平升高，导致水钠潴溜和毛细血管通透性增高，利于脑水活性增加，造成肾血管收缩和肾素分泌增加则可导致水钠潴溜。此外国内外的研究尚有以下几方面的观点：①Ca2+：缺氧时Ca2+通道异常开放，导致细胞内Ca2+超载，也是引起脑水肿的一个原因。②血浆精氨酸加压素（AVP）：AVP可降低脑细胞膜Na+-K+-ATP酶活性，从而产生细胞内水钠潴溜并引起脑水肿，提示AVP的变化与脑水肿（HACE）的发生存在相关性。③应激肽：研究表明，急性缺氧时，缺氧病易感人群的体液中发现有低氧环境相关物质—应激肽的存在，推断可能与脑水肿有关。④渗透压学说：有学者通过实验发现，脑水肿的发生直接取决于渗透压、血管生成两个因素。⑤低氧条件下，体内乳酸堆积和其他代谢产物的增多，导致细胞内渗透压升高，引起线粒体肿胀、破裂；此外，缺氧又可诱发血管生成，趋化和激活巨噬细胞表达血管内皮因子（VEGA）和其他细胞因子，这些因子作用于细胞基底膜，并降解细胞外基质，从而导致血-脑脊液屏障通透性增高并引起脑水肿[6]。⑥活性氧族（ROS）和NO二者的平衡：有研究发现，低氧环境下组织缺氧最初引起ROS和NO二者平衡的破坏，而这种平衡在机体组织缺氧预处理适应缺氧环境过程中最终可以修复，显示ROS参与缺氧时机体对细胞的保护作用，并且发现其保护作用与KATP通道密切相关，这或许可以解释发生急性高原病个体易感性的不同。6、肺水肿（HAPE）肺水肿（HAPE）是一种严重的急性缺氧病，起病急、进展快、对机体的危害大，如救治不力，可在较短的时间(12h内)发展至昏迷，甚至死亡。缺氧肺水肿患者发病机制较为复杂，应是多种有害因素综合作用的结果，目前仍未完全阐明，但总体而言，是由于低氧低压环境下多因素参与的一种复杂的病理生理反应，主要因素是缺氧。缺氧导致不均匀的外周小血管以及肺部小血管强烈痉挛性收缩，进而导致中心循环血量增加，肺动脉压明显升高，毛细血管压力增高，以及肺部毛细血管内皮和肺泡上皮通透性增加，如同时在受凉、劳累、饮酒、上呼吸道感染等多种诱因刺激下，发生的一种非细菌性的渗出性病变。这些结果造成肺血管内液体静水压明显大于肺组织液静水压，液体大量外渗超过非淋巴管所能吸收转运的能力时，则形成肺水肿。27、肺动脉及毛细血管高压（肺动脉高压学说）①低氧血症可激活肾素一血管紧张素一醛固酮系统(RAAS)，使血浆肾素活性(PRA)、血管紧张素Ⅱ(ATⅡ)和醛固酮(ALD)上升(神经内分泌调节紊乱学说)。ATⅡ可影响全身小动脉的紧张度使肺血管收缩，肺动脉压升高，有研究表明肺水肿（HAPE）易感性的个体差异与血管紧张素转化酶基因的多样性表达相关。②缺氧可直接损伤肺血管平滑肌细胞膜，使细胞膜上的K通道关闭，细胞去极化，胞外Ca内流，肺血管内皮细胞产生多种活性物质（TXA2、PGI2、ET-1、NO等），缺氧时较肺水肿（HAPE）非易感者血管收缩因子（如ET-1）表达量高和/或血管舒张因子（如NO）表达量低引起肺血管收缩，产生肺动脉高压；一氧化氮合酶(NOS)mRNA表达减少，使NOS活性降低、NO生成减少，是肺水肿发生的最重要因素。缺氧引起的肺血管收缩部位是不均一的，在收缩作用较弱的区域,微循环过度充盈,毛细血管压力升高,通透性增加,使得小分子蛋白和红细胞漏出到肺间质和肺泡。③缺氧导致肾小动脉持续性收缩，使醛固酮（ALD）浓度增高，引起水钠潴溜。也可能因急性缺氧引起钠敏细胞敏感性降低、或者钠尿激素水平低下,从而导致敏感人群的水、电解质代谢障碍;液体潴溜及体液转运失调等水、电解质代谢障碍可以使血管内液体增加,使血浆白蛋白稀释,血浆胶体渗透压降低,微血管净滤过压升高,从理论上也可以导致肺水肿的发生,同样,肺水肿以渗出性改变为主,理论上也可能存在着液体潴溜及体液转运失调等水、电解质代谢障碍。结合肺水肿（HAPE）患者血气分析表现出PaO2下降,PaCO2一定程度降低及肺泡—动脉氧压差（AaDO2）增大，以及肺水肿（HAPE）患者左心房压力无明显增高,病理生理上为非心源性高渗性肺水肿。④缺氧可对心肌造成直接损害(心源性学说)，使心肌丝断裂、线粒体肿胀、变性，肺水肿（HAPE）患者射血分数(EF)、心搏量(SV)及心输出量(CO)均下降，左心输出时间(LVET)、喷血前期(PEF)及PEF／LVET也明显异常，提示有心功能不全。左心衰竭可使肺组织淤血，肺泡壁、水肿，液体渗漏从而导致肺水肿（HAPE）。而肺水肿（HAPE）又可降低肺通气，加重缺氧，加重心脏损害，右室功船进一步降低,如此形成恶性循环。8、肺泡-血屏障“漏孔”①肺动脉高压及毛细血管壁高压造成毛细血管内皮和肺泡表皮层断裂，大量水分及小分蛋白从各种细胞从破坏的壁层渗漏到间质形成水肿，有时亦有血小板黏附到基底膜上。②氧自由基代谢失衡表明机体进入氧化过度状态,使组织生物膜遭受广泛脂质过氧化损伤，包括VEC、肺泡上皮细胞及平滑肌细胞等，发病初期,自由基和ET21等不利因子生3成释放亢进,而抗氧化能力及NO等保护性系统受抑制，进而导致内皮功能障碍和肺泡膜的大孔性渗漏改变;内皮功能失调又引起血管舒缩功能失调以及血管平滑肌重构。缺氧时管内皮生长因子(VEGF)分泌增加，VEGF主要由血管内皮细胞产生，与内皮细胞的特异性受体结合发挥生物活性效应。具有刺激促通透性的作用，进血管生成、增加血管是组织胺的5000倍，促进包括纤维蛋白原的血浆蛋白的渗出。③肺水肿（HAPE）患者外围血白细胞和中性粒细胞明显升高，血液中肿瘤坏死因子、白细胞介素6、内皮素1、C-反应蛋白及IgG、IgA、IgM含量都明显增加；患者的肺泡液中含有大量蛋白、红细胞、白细胞、C-反应蛋白、Ig及补体，表明AMS及肺水肿（HAPE）／脑水肿（HACE）存在着炎性反应，即炎症损伤在肺水肿（HAPE）／脑水肿（HACE）发展中起重要作用。在始初炎性反应未能及时控制的情况下，高原缺氧亦可引起胃肠功能异常，甚至发生胃炎、胃肠道溃疡等损伤。使肠黏膜分泌IgG减少，肠黏膜上皮细胞凋亡增加，黏膜完整性，屏障作用被破坏，经使肠内细菌和肠毒素入血，进一步激活炎症通路，造成炎症失控，甚至发生全身多器官功能衰竭。④肺水肿（HAPE）可能为缺氧所致Ⅲ型超敏反应疾病的局部表现(III型超敏反应学说),缺氧刺激机体产生大量自身抗体IgG和IgM，并激活补体。补体激活后，C3、C5又受C4的激活而裂解为C3a与C5a使肥大细胞释放组胺，导致肺部Ⅲ型超敏反应的发生。将肺水肿（HAPE）划归超敏反应疾病，下列几点长期未能明了的现象便有了合理解释：少数人发生肺水肿（HAPE），而绝大多数并不发生；肺水肿（HAPE）的水肿液主要为渗出液,现研究表明组织水肿并非仅限于肺组织，而是全身性的，只是肺组织水肿对机体氧供影响十分很重要而倍受关注。9、肺水肿超出机体清除能力①淋巴回流：在无肺泡液体调节机制存在的条件下,控制水分通过生物半透膜的各种因素可用Starling公式概括。当将其应用到肺并考虑到滤过面积和回收液体至血管内的机制时，可改写为:EVLW=(SA×Lp)[(Pmv-Ppmv)-σ(πmv-πpmv)]-Flymph,EVLW为肺血管外液体含量，SA为滤过面积，Lp为水流体静力传导率，Pmv和Ppmv分别为微血管内和微血管周围静水压，σ为蛋白反射系数,πmv和πpmv分别为微血管内和微血管周围胶体渗透压,Flymph为淋巴流量。此公式概括了所有将液体回收到血管内的机制。σ值可反映由血管通透性变化影响渗透压梯度，进而涉及肺血管内外液体流动的作用。肺血管内皮的σ值为0.9,肺泡上皮的σ值为1.0。因此,在某种程度上内皮较肺泡上皮容易滤出液体，导致肺间质水肿发生在肺泡水肿前。4二、随身携带式氧气呼吸机的研究现况随身携带式氧气呼吸机是我国新近研制的新型氧气呼吸机。该产品是以空气为原料，不需要添加任何化学物质，打破常规模式，变制氧为增氧，在高海拔（低气压）条件下，通过加压方式来提高局部空气浓度，使人体吸入的氧气量随之增加。干燥的空气中氧分压等于空气总压强乘以氧气的体积百分比,在面罩内氧气的体积百分比保持恒定(约21%),空气压强的增加导致氧分压的提高,以改善在缺氧环境中机体的生理状况。1、随身携带式氧气呼吸机的基本原理。在海平面，空气中N2占78％、O2占21％、CO2占0.03％、稀有气体占0.94％、其它气体和杂质占0.03％。随着海拔升高，空气密度（压强）逐渐降低，在5000m内，海拔每升高1000m空气压强下降约10kPa，当海拔达5000m时，空气压强由101.2kPa下降到53.9kPa，之后海拔每升高1000m，空气压强下降约5kPa。空气稀薄、氧含量减少是急性反应发生的根本原因。以往在防治缺氧的大量研究主要集中在如何优化“制氧”方法上，将制取的纯氧贮存在氧气瓶、氧气袋或变成液态氧，通过增加吸入空气中氧分压来达到防治急性缺氧病的目的。图1传统“制氧”法示意图虽然传统制氧-吸氧法可用于防治缺氧病，但抑制了这种应激反应，无助于快速缺氧习服。此外，制备工艺复杂、携带不方便、使用时间短、易燃易爆，不适用于大批缺氧人群的使用，严重影响个人野外正常活动。2、随身携带式氧气呼吸机设计的基本思路该方法打破了传统制氧观念，采用加增氧新技术，以空气为气源，不需要预先制造氧气，打破常规惯例，通过提高吸入空气的密度、增加潮气量及分钟通气量，最终达到增加吸入气O2含量的目的设计思路。低压空气物理或化学制氧空气与氧气混合气体吸入气氧含量增加氧气袋5空气中O2密度（分压提高）＝空气总压强（增