二、高空减压病
高空减压病是飞机在上升过程中人体可能发生的一种特殊综合征,其主要症状表现为关节、肌肉的疼痛,并可伴有皮肤瘙痒以及咳嗽和胸痛等,严重时还会引起植物神经机能障碍和脑损害的症状,甚至发生休克。高空减压病的发生有一定阈限高度,绝大多数都是上升到8 000m以上高空,并停留一段时间以后才发生的,降至8 000m以下,症状一般都会消失。
迅速减压在民用航空中偶尔发生,它一般是由座舱壁(压力壳)结构的失灵或损坏引起。一旦发生迅速减压时,机上人员会突然发生缺氧,所以应及时供氧;若减压速度很快,还会造成器官和组织的损伤。但在民用航空中,最为重要、最容易发生的是由于增压失效而引起的缓慢减压。一旦发生缓慢减压,航空器通常应逐渐下降到较为安全的高度;但在较多情况下,根据操作的需要,航空器将被迫继续在需要供氧的高度飞行,因此必须保证供氧系统的可靠性。
(一)高空减压病的发病机理
高空减压病是由于在人体组织、体液中溶解的氮气离析出来形成了气泡,压迫局部组织和栓塞血管等引起的一系列临床症状。由于形成气泡的多少以及栓塞和压迫的部位不同,所引起的症状也各异。
和气体在其他液体中的溶解一样,气体在人体组织或体液中的溶解同样遵循“亨利定律” ,即气体在一定容积的物体中达到饱和状态,与该气体的压力、液体的种类以及温度有关。当液体的种类及温度保持一定时,溶解气体的量与气体的压力成正比;若是混合气体,则与各组成气体成分的分压成正比。当液体周围环境的气体压力降低时,在液体中之饱和溶解状态的气体就变成了过饱和溶解状态,其中一部分将重新游离出来,进入气相,以建立新的平衡,此过程称为脱饱和。随着飞行高度的升高,大气压力逐渐下降,空气中氮的分压也相应下降,而人体肺部血液中氮的分压却没有改变,于是在地面形成的肺部血液和肺泡气之间氮的平衡被打破,肺部血液中过饱和状态的氮气向肺泡弥散,导致肺部血液中氮气的含量及其分压也随之下降;这种含氮量较低的血液流经组织时,组织细胞中的氮气又弥散进入血液,然后由静脉血带到肺内,再与肺泡气进行气体交换,这样不断循环,机体内过剩的氮气便会逐渐减少,从而寻找到新的平衡。当这种寻求平衡的过程缓慢时,体内的氮气便可依照上述方式排出,而不引起症状;但如果飞行上升速度过快,体内的氮气来不及依照上述方式排出,则会形成过饱和溶解状态,并从组织、体液中游离出来。氧气、二氧化碳和氮气虽然都是人体组织、体液中最主要的溶解气体,但是氧气和二氧化碳都是生理上的活泼气体,可转变为化学结合状态,氧气还可以较快地被组织细胞消耗,所以在一般情况下不会形成过饱和溶解状态。唯有完全呈溶解状态的、生理上的惰性气体——氮气,在减压速度较快的情况下,才最有可能形成过饱和状态并游离出来。
必须指出,高空减压时出现体内氮气过饱和溶解状态,并不是立即就产生气泡,因为过饱和仅仅是形成气泡的先决条件,氮气泡的产生还取决于其他多种条件,其中最主要的是过饱和状态必须达到一定的程度,也就是体内氮气的过饱和度必须超过正常饱和度的2倍以上,氮气才能由溶解状态变成气泡。一般来说,在8 000m高空,人体组织及体液内溶解氮气的过饱和度是正常饱和度的2倍以上,所以8 000m高度是高空减压病的阈限高度。
(二)高空减压病的影响因素
1.物理因素
(1)上升高度。该病在8 000m以下很少发生。在8 000m以上,飞行高度愈高,发病率也愈高。
(2)高空停留时间。上升到高空后,人体一般不会马上出现症状,而需要经过一定的时间后才会发病。在8 000m以上高空,停留时间愈长,发病率愈高。据有关资料,最早发病者大约在高空停留5分钟后发病,而最迟发病者可在高空停留2.5小时后发病。
(3)上升速率。上升速率愈快,体内过剩的氮来不及排出体外,发病率愈高。
(4)重复暴露。24小时内重复暴露于低气压环境中容易发病。这是因为前次暴露时形成的气泡以及体内的其他变化,在下降增压后的时间内尚未完全消除,或者说有累积效应。
(5)高压条件下活动后立即飞行。例如在24小时内曾做过水下运动或潜水活动者,上升高空时容易发病,因为在高压条件下体内溶解了较多的氮气,在返回水面后一定的时间内,残存在体内的过多的氮气甚至若干气泡没有完全消除。有报道称,人潜水后立即乘坐飞机,在1 500m高度即可发病。
(6)环境温度。寒冷的温度条件,能增加发病率。
2.生理因素
(1)体重与年龄。肥胖者有易患屈肢症的倾向。随着年龄的增加,本病的发病率也有所增加,这可能与身体发胖、脂肪组织增加,以及心血管功能降低影响氮气脱饱和速率有关。
(2)呼吸、循环系统的功能状态。因较严重的缺氧或高空胃肠胀气而导致的呼吸、循环机能障碍,以及因寒冷或衣服、鞋过紧等因素,导致严重局部血液循环障碍时,都能减慢氮气脱饱和的速率而使该病的发病率增加。
(3)肌肉运动或体力活动。因为人在进行肌肉运动或体力活动时,局部组织受到牵拉,可在一个小局部产生很大的负压,有促使气体离析出来形成气泡的作用;肌肉运动或体力活动时组织中会产生大量的二氧化碳,使局部溶解的气体增多;肌肉运动或体力活动时组织中的血流量增加,使体内血液重新分配,导致脂肪组织中的血流量减少,不利于脂肪组织中氮气的脱饱和过程的顺利进行。
(三)高空减压病的主要表现
高空减压病主要表现为关节及其周围组织的疼痛,此外还可伴有皮肤、呼吸或神经系统的一些症状,如皮肤痒感、刺痛、蚁走感以及异常的冷热感觉,胸骨后不适、咳嗽和呼吸困难,以及头痛、视觉机能障碍、四肢无力和瘫痪等。上述症状,一般在高度下降后随即消失,只有极个别病例在下降至地面后仍继续存在,需要积极治疗方能消失。
(四)高空减压病的预防
1.保证座舱内足够的压力
这是预防高空减压病的最根本的措施。若能在飞行期间保持座舱压力不低于8 000m高度的压力值(267mmHg) ,即可取得良好的预防效果。在民用航空中,只要密封增压座舱的结构完好就可以满足这个条件。
2.吸氧排氮
这是预防本病的重要方法。呼吸纯氧时,由于肺泡气中的氮分压降低,溶解在静脉血中的氮气就可不断通过肺毛细血管弥散到肺泡中而被呼出,血液中的氮分压也就会相应地降低,于是溶解在身体各种组织、体液中的氮气又会向血液中弥散,再由肺泡排出体外。这样不断循环,逐渐将体内的氮排出。
在军事航空中,对那些没有装备增压座舱或座舱压力制度定得不太严的高空飞行的机种,可在高空飞行前,采用吸氧排氮的预防措施,这是降低高空减压病发病率的重要方法。而对于民用航空,本方法则没有实际意义。
3.飞行中若发生事故性减压,应逐渐下降至较安全的高度
当密封增压座舱在8 000m以上高空受到破坏时,应尽量减少不必要的体力负荷;在高空已发生病症时,应迅速与地面指挥中心联系,以便及时下降高度。
4.控制重复暴露的间隔时间
通常情况下,潜水活动后24小时内不应飞行。有的国家规定,紧急情况下,潜水活动后12小时内可以飞行,但需要经过航空医师的允许。
5.营养与锻炼
合理膳食和坚持体育锻炼,可防治肥胖,增强呼吸、循环功能,对预防本病的发生具有积极的意义。
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