1.2高壓氧的物理學(xué)基礎(chǔ)ppt課件

1、肖平田肖平田（中南大學(xué)湘雅醫(yī)院高壓氧科）（中南大學(xué)湘雅醫(yī)院高壓氧科） （一大氣壓強(qiáng) 大氣對(duì)物體表面產(chǎn)生的壓力強(qiáng)度。 1.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)：在緯度45海平面上，溫度為0時(shí)，測(cè)出每平方厘米面積承受的壓力為760mmHg(0.1MPa)，稱1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)，又稱“常壓”。 2.地方大氣壓：不同緯度、溫度，不同海拔高度下的大氣壓是不同的，地球上每個(gè)不同地理位置上的大氣壓強(qiáng)稱為地方大氣壓。 3.氣壓的法定計(jì)量單位：帕(Pascal,Pa)、千帕(KPa）、兆帕(MPa)，為千進(jìn)位制。 1000Pa=1KPa=0.001MPa 1000KPa=1MPa 4.大氣壓強(qiáng)單位換算。 1mmHg133.3Pa0.13

2、KPa 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng) =760133.3Pa=101300Pa =101.3KPa0.1MPa （二高壓 超過(guò)一個(gè)大氣壓的壓力謂之高壓。高壓由大氣壓加附加壓構(gòu)成。 （三附加壓 大氣壓以外新增加的壓強(qiáng)稱附加壓，附加壓顯示于氣壓表，故又稱表壓。氣壓表將常壓設(shè)為零點(diǎn)，常壓時(shí)表壓顯示為“0”。 （四絕對(duì)壓(Atmosphere Absolute,ATA) 單位面積上實(shí)際承受的壓強(qiáng)稱絕對(duì)壓。絕對(duì)壓可用不同壓力單位表示，HBO治療以絕對(duì)壓作治療壓力單位。 絕對(duì)壓=常壓+附加壓表壓） 在常壓基礎(chǔ)上增加1個(gè)附加壓，治療壓力為2ATA(0.2MPa) 。 在常壓基礎(chǔ)上增加1.3個(gè)大氣壓的附加壓，治療壓力為2

3、.3ATA(0.23MPa) 。 （五表壓與附加壓的關(guān)系 表壓就是附加壓，可以用Pa、MPa或KPa表示。 1.表壓10000Pa即相當(dāng)于10KPa、0.01MPa。 2.表壓的壓力單位(Pa、KPa、Mpa)與絕對(duì)壓(ATA)的數(shù)值關(guān)系為:0.1MPa(=100KPa =100000Pa)1ATA 物質(zhì)的分子在無(wú)任何外力作用的情況下，單靠本身的運(yùn)動(dòng)從密度大的空間向密度小的空間運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象叫擴(kuò)散diffusion），也稱彌散。 （一氣體擴(kuò)散形式 氣體擴(kuò)散有三種情況，即氣體與氣體間的擴(kuò)散、氣體向液體中擴(kuò)散、溶解氣體張力不等的兩部分液體間的氣體擴(kuò)散。 （二影響氣體擴(kuò)散的因素 1. 氣體分壓 氣體分壓

4、高處與低處的梯度越大， 氣體擴(kuò)散速度越快。 2. 氣體擴(kuò)散速率與分子質(zhì)量的平方根成反比。 3. 氣體擴(kuò)散速率與氣體溶解度成正比。 圖中實(shí)線為氣體彌散輪的“彌散半徑”。在高壓氧下，彌散輪范圍相應(yīng)增大，并與彌散半徑的平方成正比。氧在組織中的彌散輪 （三氣體彌散輪概念 溶解于毛細(xì)血管內(nèi)的氣體是以彌散輪的形式向周圍組織擴(kuò)散的見(jiàn)下圖）。 一般用壓強(qiáng)、體積、溫度三個(gè)物理量來(lái)描述氣體狀態(tài)。 （一波義爾-馬略特Boyle-Mariotte定律 1. 描繪：溫度不變時(shí)，一定質(zhì)量氣體的體積與它的壓強(qiáng)成反比，即體積越大，壓強(qiáng)越小。 2.公式： = 或P1V1=P2V2 V-體積 P-壓強(qiáng) 3.應(yīng)用：加壓時(shí)氣體被壓縮

5、體積縮小，減壓時(shí)反之，此即為加減壓時(shí)引起氣壓傷的基礎(chǔ)。溫度、質(zhì)量不變體積與壓強(qiáng)成反比。V1V2P2P1 （二道爾頓Dolton定律 1. 描繪：混合氣體的壓強(qiáng)等于各成分氣體分壓之和。 2.公式：P=P1+P2+P3Pn 空氣氧分壓=氧(氣)分壓(21%)+氮?dú)夥謮?79%)+稀有氣分壓(微量不計(jì)) 3.應(yīng)用：高原氧分壓低，故大氣壓也低。 （三享利Henry定律 1.描繪：氣體在液體中的溶解量與氣體分壓成正比。 2. 溶解量計(jì)算分式： V=KPV0%V1 V-氣體在液體中的溶解量 K-氣體在液體中的溶解度 P-混合氣總壓力 V0%-成分氣體在混合氣中濃度 V1-液體體積 3.應(yīng)用：高壓氧下血液溶

6、解氧量增加。 （1加壓治療減壓病時(shí)，即增加氮分壓，使氮?dú)庵匦氯苋塍w液中。 （2高壓氧下，血液溶解氧增加的基本原理。 高壓氧醫(yī)學(xué)中的所謂“惰性氣體”（中性氣體是指單純以物理狀態(tài)溶解于機(jī)體組織內(nèi)，不引起機(jī)體發(fā)生明顯的生理或病理反應(yīng)的某些氣體?？諝庵械牡?，以及氫、氦、氖、氬、氙等氣體都是惰性氣體，氮是最常遇到的惰性氣體。（一氮?dú)庠隗w內(nèi)的飽和及其規(guī)律 1. 飽和的定義 氮?dú)庠隗w內(nèi)的飽和，是指氮?dú)膺M(jìn)入體內(nèi)的過(guò)程。機(jī)體進(jìn)入高氣壓環(huán)境，溶解于機(jī)體內(nèi)的氮將隨時(shí)間延長(zhǎng)而不斷增加，直到組織氮張力與高壓環(huán)境的氮分壓相平衡為止。這一過(guò)程叫作氮的飽和過(guò)程。當(dāng)組織中氮張力與高氣壓環(huán)境的氮分壓相等時(shí)，氮?dú)膺M(jìn)出機(jī)體量處于平衡

7、。這一狀態(tài)稱為氮的完全飽和。若組織中氮張力達(dá)外界氮分壓50%時(shí)稱為半飽和。 2. 飽和的規(guī)律 (1) 高氣壓下停留時(shí)間與飽和度的關(guān)系:高氣壓下停留時(shí)間增加，血液循環(huán)周次增多。而每一血液循環(huán)周次，都使組織中氮?dú)馊芙饬吭龆嘈?，機(jī)體組織中氮?dú)獾娘柡投葘⒉粩嗌?，直至完全飽和?(2) 高氣壓下停留時(shí)，血液每循環(huán)周次所完成的組織飽和度，后一次比前一次按系數(shù)關(guān)系逐次遞減。即各次血液循環(huán)所完成的組織飽和度升高的幅度是不相等的，后一次總是比前一次小。（二假定時(shí)間單位及五類理論組織 1. 假定時(shí)間單位 氮?dú)庠跈C(jī)體組織內(nèi)達(dá)到半飽和所需要的時(shí)間稱為“半飽和時(shí)間”。把一個(gè)半飽和時(shí)間作為計(jì)算時(shí)間的一個(gè)單位，稱為假定時(shí)

8、間單位，假定時(shí)間單位是作為計(jì)算飽和度的時(shí)間單位。 機(jī)體暴露于高壓空氣，停留一個(gè)假定時(shí)間單位，飽和度達(dá)到50%，缺額為50%。第二個(gè)假定時(shí)間單位內(nèi)則飽和了第一個(gè)假定時(shí)間單位飽和缺額的50%（50%50%）即25%，累計(jì)飽和度是75%，這時(shí)的飽和缺額為25%。依次類推，用假定時(shí)間單位計(jì)算飽和度時(shí)，假定時(shí)間單位個(gè)數(shù)增加，累計(jì)飽和度將不斷升高。機(jī)體達(dá)到完全飽和100%）是要經(jīng)過(guò)很多個(gè)假定時(shí)間單位，即需要很長(zhǎng)的時(shí)間。一般把氮飽和98.437%當(dāng)作完全飽和。這樣，氮在體內(nèi)要達(dá)到完全飽和，需要6個(gè)假定時(shí)間單位。 2.五類理論組織 何爾登根據(jù)機(jī)體各組織在高氣壓下氮達(dá)到半飽和度所需的時(shí)間不同，把整個(gè)機(jī)體組織歸納

9、為五大類。這種分類在一定意義是假設(shè)性的。故稱“理論組織”，五大類理論組織是： 第一類理論組織(類組織)：半飽和時(shí)間為5分鐘，包括血液、淋巴等。 第二類理論組織(類組織)：半飽和時(shí)間為10分鐘，包括神經(jīng)系統(tǒng)的灰質(zhì)、腺體等。 第三類理論組織(類組織)：半飽和時(shí)間為20分鐘，包括肌肉等。 第四類理論組織(類組織)：半飽和時(shí)間為40分鐘，包括脂肪組織和神經(jīng)系統(tǒng)的白質(zhì)等。 第五類理論組織(類組織)：半飽和時(shí)間為75分鐘，包括肌腱、韌帶等。 3. 有關(guān)計(jì)算問(wèn)題 (1) 求五類理論組織完全飽和時(shí)間: 完全飽和所需時(shí)間=該組織半飽和時(shí)間6 (2) 求假定時(shí)間單位：若知道了高壓下停留時(shí)間，可根據(jù)各類理論組織半飽

10、和時(shí)間，求出相應(yīng)于各類理論組織的假定時(shí)間單位。 (3) 求五類理論組織氮飽和百分?jǐn)?shù):根據(jù)已知的假定時(shí)間單位，就可算出五類理論組織的氮飽和百分?jǐn)?shù)。另一方法按公式計(jì)算： S=（10.5n）100% 式中S-氮飽和百分?jǐn)?shù) n-假定時(shí)間單位 (三氮?dú)庠隗w內(nèi)的脫飽和 1. 脫飽和的定義 機(jī)體在高氣壓下停留一段時(shí)間，達(dá)到一定程度的氮飽和后，再回到低氣壓環(huán)境時(shí)，由于組織里的氮張力比外界分壓高，組織內(nèi)的氮便通過(guò)血液循環(huán)和呼吸彌散出體外，直至同外界氮分壓平衡為止，這一過(guò)程叫作氮的“脫飽和”。 2.脫飽和的規(guī)律 按何爾登學(xué)說(shuō)： （1隨著在低氣壓下停留時(shí)間的延長(zhǎng)，脫飽和將越徹底。 （2脫飽和的速度與飽和的速度相等，

11、飽和快的組織脫飽和也快，飽和慢的組織，脫飽和也慢。 （3在各假定時(shí)間單位里，脫飽和的程度，依假定時(shí)間單位的先后次序，按指數(shù)關(guān)系逐次遞減。 （4完成50%的脫飽和需用1個(gè)假定時(shí)間單位，完成98.437%的脫飽和，需6個(gè)假定時(shí)間單位。但是真正完全脫飽和是需很長(zhǎng)的時(shí)間。 （5理解和計(jì)算脫飽和百分?jǐn)?shù)的方法和求飽和百分?jǐn)?shù)一樣，可以利用“飽和曲線或公式S=（10.5n）100%求得。 3.影響脫飽和的因素 所有能夠加速或減慢呼吸和循環(huán)系統(tǒng)功能的因素，均能影響氮對(duì)機(jī)體組織的飽和、脫飽和過(guò)程。 （1二氧化碳含量：二氧化碳能刺激呼吸，增加肺通氣量，因而一般認(rèn)為能加速氮在體內(nèi)飽和，但二氧化碳不利于氮脫飽和。當(dāng)吸入

12、氣中二氧化碳含量增加時(shí)，減壓病的發(fā)生率要增加。 （2肌肉活動(dòng)：肌肉活動(dòng)時(shí)對(duì)靜脈與淋巴管的機(jī)械壓迫作用，能加速循環(huán)，加速氮在體內(nèi)飽和，但不利于氮脫飽和。故減壓時(shí)一般不主張有肌肉活動(dòng)，以免氮?dú)庠诮M織中形成氣泡。 （3溫度：溫度較高能使呼吸和循環(huán)加快，有利于氮?dú)饷擄柡?。減壓病發(fā)病率，寒冷季節(jié)比暖和季節(jié)要高。 （4機(jī)體及精神的狀況與氮?dú)饷擄柡陀忻芮嘘P(guān)系。潛水員水下勞動(dòng)疲勞時(shí)，機(jī)體調(diào)節(jié)機(jī)能減退，上升出水時(shí)不利于脫飽和。精神過(guò)分緊張，恐懼或消極情緒，全身將受到高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)的影響而發(fā)生代謝和調(diào)節(jié)機(jī)制的失常，都不利于脫飽和。 （5吸氧：在一定壓力下吸純氧，使肺泡氣氮分壓迅速降低，可加速氮的脫飽和。 （6其他因

13、素：影響呼吸循環(huán)的理化因素及藥物都能促進(jìn)或降低脫飽和，如投用藥物及使用一些物理療法。（四氮?dú)庠隗w內(nèi)的過(guò)飽和 1. 過(guò)飽和的定義 機(jī)體從較高氣壓轉(zhuǎn)移到較低氣壓時(shí)，其組織里溶解的氮?dú)饬?，超過(guò)較低氣壓條件下完全飽和時(shí)所能溶解的氮?dú)夂?。這種狀態(tài)叫作氮?dú)庠隗w內(nèi)的“過(guò)飽和”。 2. 安全過(guò)飽和 過(guò)多溶解在機(jī)體內(nèi)的氮?dú)鈱礈p壓后體內(nèi)氮張力與外界氮分壓的壓差梯度，通過(guò)循環(huán)呼吸功能，以不同速度單位時(shí)間內(nèi)彌散量向體外彌散。若減壓速度適當(dāng)，減壓幅度不太大，過(guò)多溶解的氮張力超過(guò)外界總氣壓不太多，則氮?dú)饽軓娜莸貜慕M織彌散到血液再由血液彌散到肺進(jìn)行脫飽和，就不致在體內(nèi)形成氣泡。這種脫飽和時(shí)不致形成氣泡的過(guò)飽和狀態(tài)叫作“安全過(guò)飽和”。 3.過(guò)飽和安全系數(shù) 何爾登等調(diào)查統(tǒng)計(jì)了許多潛水記錄后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)潛水深度在12.5m以淺時(shí)，潛水員在水底停留時(shí)間無(wú)論多么久，減壓出水的速度不管怎樣快，一般都不發(fā)生減壓病。而當(dāng)水深超過(guò)12.5m，工作超過(guò)一定時(shí)間，上升速度太快，則往往引起減壓病。這說(shuō)明氮?dú)庠隗w內(nèi)的安全過(guò)飽和是有一個(gè)限度的。 何爾登等經(jīng)過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及親自體驗(yàn)證明，從兩個(gè)絕對(duì)壓減到常壓是安全的。大量事實(shí)證明安全過(guò)飽和狀態(tài)維持不是決定于