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 大氣對物體表面產(chǎn)生的壓力強度。 1.標準大氣壓強：在緯度45海平面上，溫度為0時，測出每平方厘米面積承受的壓力為760mmHg(0.1MPa)，稱1個標準大氣壓強，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，地球上每個不同地理位置上的大氣壓強稱為地方大氣壓。 3.氣壓的法定計量單位：帕(Pascal,Pa)、千帕(KPa）、兆帕(MPa)，為千進位制。 1000Pa=1KPa=0.001MPa 1000KPa=1MPa 4.大氣壓強單位換算。 1mmHg133.3Pa0.13

2、KPa 1個標準大氣壓強 =760133.3Pa=101300Pa =101.3KPa0.1MPa （二高壓 超過一個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，常壓時表壓顯示為“0”。 （四絕對壓(Atmosphere Absolute,ATA) 單位面積上實際承受的壓強稱絕對壓。絕對壓可用不同壓力單位表示，HBO治療以絕對壓作治療壓力單位。 絕對壓=常壓+附加壓表壓） 在常壓基礎(chǔ)上增加1個附加壓，治療壓力為2ATA(0.2MPa) 。 在常壓基礎(chǔ)上增加1.3個大氣壓的附加壓，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)與絕對壓(ATA)的數(shù)值關(guān)系為:0.1MPa(=100KPa =100000Pa)1ATA 物質(zhì)的分子在無任何外力作用的情況下，單靠本身的運動從密度大的空間向密度小的空間運動的現(xiàn)象叫擴散diffusion），也稱彌散。 （一氣體擴散形式 氣體擴散有三種情況，即氣體與氣體間的擴散、氣體向液體中擴散、溶解氣體張力不等的兩部分液體間的氣體擴散。 （二影響氣體擴散的因素 1. 氣體分壓 氣體分壓

4、高處與低處的梯度越大， 氣體擴散速度越快。 2. 氣體擴散速率與分子質(zhì)量的平方根成反比。 3. 氣體擴散速率與氣體溶解度成正比。 圖中實線為氣體彌散輪的“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 溶解于毛細血管內(nèi)的氣體是以彌散輪的形式向周圍組織擴散的見下圖）。 一般用壓強、體積、溫度三個物理量來描述氣體狀態(tài)。 （一波義爾-馬略特Boyle-Mariotte定律 1. 描繪：溫度不變時，一定質(zhì)量氣體的體積與它的壓強成反比，即體積越大，壓強越小。 2.公式： = 或P1V1=P2V2 V-體積 P-壓強 3.應(yīng)用：加壓時氣體被壓縮

5、體積縮小，減壓時反之，此即為加減壓時引起氣壓傷的基礎(chǔ)。溫度、質(zhì)量不變體積與壓強成反比。V1V2P2P1 （二道爾頓Dolton定律 1. 描繪：混合氣體的壓強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%)+氮氣分壓(79%)+稀有氣分壓(微量不計) 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，即增加氮分壓，使氮氣重新溶入體液中。 （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)溶解于機體組織內(nèi)，不引起機體發(fā)生明顯的生理或病理反應(yīng)的某些氣體。空氣中的氮，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。（一氮氣在體內(nèi)的飽和及其規(guī)律 1. 飽和的定義 氮氣在體內(nèi)的飽和，是指氮氣進入體內(nèi)的過程。機體進入高氣壓環(huán)境，溶解于機體內(nèi)的氮將隨時間延長而不斷增加，直到組織氮張力與高壓環(huán)境的氮分壓相平衡為止。這一過程叫作氮的飽和過程。當(dāng)組織中氮張力與高氣壓環(huán)境的氮分壓相等時，氮氣進出機體量處于平衡

7、。這一狀態(tài)稱為氮的完全飽和。若組織中氮張力達外界氮分壓50%時稱為半飽和。 2. 飽和的規(guī)律 (1) 高氣壓下停留時間與飽和度的關(guān)系:高氣壓下停留時間增加，血液循環(huán)周次增多。而每一血液循環(huán)周次，都使組織中氮氣溶解量增多些，機體組織中氮氣的飽和度將不斷升高，直至完全飽和。 (2) 高氣壓下停留時，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。（二假定時間單位及五類理論組織 1. 假定時間單位 氮氣在機體組織內(nèi)達到半飽和所需要的時間稱為“半飽和時間”。把一個半飽和時間作為計算時間的一個單位，稱為假定時

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

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)：半飽和時間為20分鐘，包括肌肉等。 第四類理論組織(類組織)：半飽和時間為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)：半飽和時間為75分鐘，包括肌腱、韌帶等。 3. 有關(guān)計算問題 (1) 求五類理論組織完全飽和時間: 完全飽和所需時間=該組織半飽和時間6 (2) 求假定時間單位：若知道了高壓下停留時間，可根據(jù)各類理論組織半飽

10、和時間，求出相應(yīng)于各類理論組織的假定時間單位。 (3) 求五類理論組織氮飽和百分數(shù):根據(jù)已知的假定時間單位，就可算出五類理論組織的氮飽和百分數(shù)。另一方法按公式計算： S=（10.5n）100% 式中S-氮飽和百分數(shù) n-假定時間單位 (三氮氣在體內(nèi)的脫飽和 1. 脫飽和的定義 機體在高氣壓下停留一段時間，達到一定程度的氮飽和后，再回到低氣壓環(huán)境時，由于組織里的氮張力比外界分壓高，組織內(nèi)的氮便通過血液循環(huán)和呼吸彌散出體外，直至同外界氮分壓平衡為止，這一過程叫作氮的“脫飽和”。 2.脫飽和的規(guī)律 按何爾登學(xué)說： （1隨著在低氣壓下停留時間的延長，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在各假定時間單位里，脫飽和的程度，依假定時間單位的先后次序，按指數(shù)關(guān)系逐次遞減。 （4完成50%的脫飽和需用1個假定時間單位，完成98.437%的脫飽和，需6個假定時間單位。但是真正完全脫飽和是需很長的時間。 （5理解和計算脫飽和百分數(shù)的方法和求飽和百分數(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，均能影響氮對機體組織的飽和、脫飽和過程。 （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，減壓病的發(fā)生率要增加。 （2肌肉活動：肌肉活動時對靜脈與淋巴管的機械壓迫作用，能加速循環(huán)，加速氮在體內(nèi)飽和，但不利于氮脫飽和。故減壓時一般不主張有肌肉活動，以免氮氣在組織中形成氣泡。 （3溫度：溫度較高能使呼吸和循環(huán)加快，有利于氮氣脫飽和。減壓病發(fā)病率，寒冷季節(jié)比暖和季節(jié)要高。 （4機體及精神的狀況與氮氣脫飽和有密切關(guān)系。潛水員水下勞動疲勞時，機體調(diào)節(jié)機能減退，上升出水時不利于脫飽和。精神過分緊張，恐懼或消極情緒，全身將受到高級神經(jīng)活動的影響而發(fā)生代謝和調(diào)節(jié)機制的失常，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或降低脫飽和，如投用藥物及使用一些物理療法。（四氮氣在體內(nèi)的過飽和 1. 過飽和的定義 機體從較高氣壓轉(zhuǎn)移到較低氣壓時，其組織里溶解的氮氣量，超過較低氣壓條件下完全飽和時所能溶解的氮氣含量。這種狀態(tài)叫作氮氣在體內(nèi)的“過飽和”。 2. 安全過飽和 過多溶解在機體內(nèi)的氮氣將按減壓后體內(nèi)氮張力與外界氮分壓的壓差梯度，通過循環(huán)呼吸功能，以不同速度單位時間內(nèi)彌散量向體外彌散。若減壓速度適當(dāng)，減壓幅度不太大，過多溶解的氮張力超過外界總氣壓不太多，則氮氣能從容地從組織彌散到血液再由血液彌散到肺進行脫飽和，就不致在體內(nèi)形成氣泡。這種脫飽和時不致形成氣泡的過飽和狀態(tài)叫作“安全過飽和”。 3.過飽和安全系數(shù) 何爾登等調(diào)查統(tǒng)計了許多潛水記錄后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)潛水深度在12.5m以淺時，潛水員在水底停留時間無論多么久，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12.5m，工作超過一定時間，上升速度太快，則往往引起減壓病。這說明氮氣在體內(nèi)的安全過飽和是有一個限度的。 何爾登等經(jīng)過動物實驗及親自體驗證明，從兩個絕對壓減到常壓是安全的。大量事實證明安全過飽和狀態(tài)維持不是決定于