常压氧与高压氧到底有何不同?
首先是用的设备不同,其次是产生的生理作用不同,这里就不再赘述。下面主要对常压下吸氧和高压下吸氧对机体运氧方式的影响做一简单的介绍。
正常情况下,吸入肺内的氧经过交换后进入血液(动脉血中氧分压在10.64-13.3kPa或80-100mmhg之间),氧主要是以与血红蛋白化学结合形成氧合血红蛋白的形式运输。
假使某人100ml血中的血红蛋白为15克,我们又知道1克血红蛋白可以结合1.34ml的氧,那么在正常情况下(37℃、760mmHg、吸空气时)当Hb近100%被氧饱和时,每100ml动脉血可以携带的氧量为15g×1.34ml+0.32ml=20.1ml+0.32ml=20.42ml(式中的0.32ml是常压下吸空气时物理溶解于100ml动脉血中的氧量)。
若给病人吸氧,血液中的氧量会增加,假如患者吸入的氧浓度为100%,此时100ml动脉血可以携带的氧量为15g×1.34ml+2.09ml=20.1ml+2.09ml=22.19ml。常压下100ml动脉血所携带的氧量在吸100%的氧时比吸空气仅仅多了22.19ml-20.42ml=1.77ml。从上式中看出,血红蛋白已经100%饱和了,不能携带更多的氧了;尽管吸入的是100%的氧,但在常压下也不可能增加再多的溶解氧了,此时已经达到了常压下100ml动脉血可以携带氧量的极限,22.19ml。
高压氧下吸氧,机体的运氧方式会发生哪些变化呢?首先,血红蛋白已经100%饱和了(在常压下吸氧就已经饱和了),不能携带更多的氧了;但是,随着压力的升高,血液中的溶解氧量在不断的增加。见下表:
理论上溶解氧量与压力的关系
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压力 理论溶解氧量 (vol%)
MPa mmHg 吸空气 吸100%氧
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0.1 760 0.32 2.09
0.15 1140 0.61 3.26
0.2 1520 0.81 4.44
0.236 1794 0.99 5.29
0.282 2143 1.17 6.37
0.3 2280 1.31 6.80
0.4 3040 1.80 压力0.3MPa
0.5 3800 2.30 时,一般不能吸
0.6 4560 2.80 纯氧以防氧中毒
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临床上观察发现,每100ml动脉血含氧量为19.5ml,100ml静脉血含氧量为14.5ml,动、静脉血氧含量之差为5ml(19.5ml-14.5ml)。也就是说,为了满足机体代谢的需要,每100ml动脉血需要向组织供氧5ml。
从上表看出,高压下吸氧,血液中的溶解氧量随着压力的升高在不断升高。当压力上升到0.236MPa(2.36ATA)时,动脉血中的溶解氧量已经达到5.29ml,超过了每100ml动脉血应向组织提供的氧量(5ml)。换而言之,此时已经不需要血红蛋白来运氧了,仅凭溶解氧就可以满足机体组织代谢的需要了。这就是常压氧和高压氧的区别!
另外,我们知道,气体是由高分压环境向低分压环境弥散的,其弥散的方向、速度、距离取决于分压差的大小,分压差越大,弥散速度越快,弥散速度越远。研究发现,正常情况下,人脑灰质毛细血管氧弥散距离的有效半径是30μm,而高压氧下氧的弥散距离的有效半径可达100μm。
如果血管没有严重问题,常规高压氧治疗(2.0-2.5ATA)就可以达到氧供区域的“全覆盖”,是目前其他方法无法替代的。