航空生理学知识

由于航空医学和航空工程的密切合作，在现代飞机上已经建立了一个适合人体需要的人工小环境，即增压密封座舱（pressurized capsule）。因而，在正常情况下飞行时，作用于机上人员的环境因素主要是机舱内小环境，即座舱内的压力、气体、温度、辐射等环境因素。但在战时，当使用非密封舱飞机飞行时，作用于机上人员的环境将不是飞机座舱内小环境而是飞机座舱外大气环境。特别是当飞机密封舱遭到突然破坏时，作用于机上人员的环境将由机舱内小环境突然转变成座舱外大气环境。这种低气压大气环境将引起人体的一系列病理、生理变化。

（一）高空缺氧

随着升空高度的不断增加，机舱外气压不断下降。这种由于高空氧分压降低而造成的人体缺氧，称为高空缺氧（altitude hypoxia）。高空缺氧的程度将随着升空高度的增加而加重，其具体关系见表37-1。

表37-1　不同高度急性高空缺氧对人体的影响

根据缺氧的严重程度、缺氧的发展速度以及暴露时间，高空缺氧又分为暴发性缺氧，急性缺氧和慢性缺氧三种。暴发性缺氧指发展速度非常迅速，程度又极其严重的高空缺氧，常因密封舱突然破坏而至舱内迅速减压所致。发生这种缺氧的人员只能坚持数秒至数分钟。急性缺氧指持续时间在数分钟至数小时，紧急暴露于低压低氧环境所致的缺氧，常见于乘坐非密封舱飞机在高空进行长时间飞行时。慢性缺氧系指长期（数日至数年）或反复暴露于轻到中度低氧分压环境中所致的缺氧。战时所见的高空缺氧主要是前两种。发生高空缺氧时可给人体造成一系列的病理生理变化，主要包括：

1.神经系统功能障碍 由于神经组织对缺氧反应最为敏感，因此，缺氧时神经系统最先发生功能障碍，严重时导致不同程度的意识障碍，甚至意识丧失。

2.感觉功能障碍 主要表现为视觉下降，特别是夜间视觉下降，当升空高度接近5 000m时，听觉功能开始下降，在严重缺氧时，痛觉和触觉也会变得迟钝。

3.循环功能障碍 有人研究，健康青年人在低压舱5 000m与6 000m模拟高度上停留30～120min后，循环障碍发生率分别为28.9%和55.0%。循环功能障碍的主要表现为心率锐减、血压下降、心律失常，严重时伴有苍白、恶心、出冷汗与无力。

4.氧的反常效应（oxygen abnormal effect） 严重缺氧后突然改吸纯氧，在开始阶段可能还会引起短暂的发作性缺氧症状加重或机体其他状况恶化现象，称氧的反常效应。主要表现为：局部肌肉抽搐、眩晕、恶心以至意识紊乱，同时还可出现呼吸频率减慢，心动徐缓，血压下降等。

机体对急性高空缺氧的耐受能力，取决于许多因素，如升空高度、暴露时间、上升速度等。个体健康状况对缺氧的耐受也有很大差别。当机体存在感染、发热、贫血等情况时，均可能会降低机体对缺氧的耐受能力。

（二）高空胃肠胀气

随着升空高度的增加，气体压强逐渐变小，而体积相应增大。人体胃肠道内的气体也有同样的特征。这种由于高空气压变小而导致的人体胃肠道气体的膨胀，称为高空胃肠胀气（altitude aerogastrocolia）。高空胃肠胀气的主要症状是腹胀和腹痛。高空胃肠胀气无明显的发生域限高度，多发生在飞行上升过程中或达到一定高度后最初停留阶段。若胀气不能排出，高度越高或同一高度上升速度越快，高空胃肠胀气的程度也越重。

高空胃肠胀气的主要症状是腹胀、腹痛，其发生原因是因为当大气压力降低时胃肠道内气体体积膨胀增大，一时难以排出，使胃肠道管壁受到扩张刺激而引起的。高空胃肠胀气的程度除与上升高度和速度有关外，还同胃肠道的功能状态有关。凡是影响胃肠道气体排出的因素都能减慢膨胀气体排出的速度，如便秘、各种原因所致的肠麻痹、消化不良。升空前食入含纤维多的食物，饮入产气多的饮料等，均可加重高空胃肠胀气。高空胃肠胀气和升空高度关系见表37-2。

表37-2　飞行时不同海拔高度与胃肠胀气的关系

高空胃肠胀气常对人体产生不利影响，轻则引起腹部不适、腹痛，重则可影响呼吸循环系统功能，出现面色苍白、出冷汗、脉搏徐缓、动脉压下降，甚至发生晕厥，影响飞行安全。对腹部伤和腹部手术后的伤员，高空胃肠胀气有时可导致肠壁破裂、腹部伤口裂开，腹膜炎等严重并发症，使病情加重。甚至危及伤病员的生命安全。

（三）高空减压病

高空减压病（altitude decompression sickness）是上升到高空时可能发生的一种以关节疼痛为主的特殊病症。尽管随着密封压力舱的不断发展，飞行中发生高空减压病的机会明显减少，但在战时，由于飞行中，特别是战斗机飞行中，增压密封座舱随时都有失去密封性的可能存在。同时，使用未装备密封舱飞机载人的机会明显增加，如大批伤员空运后送，使用高空侦察机等都会出现在高空使飞机上乘员受到低气压影响的可能性。因此，战时高空减压病的问题不容忽视。

高空减压病产生的原因是当大气压力降低时，促使溶解在组织、体液中的氮气离析出来形成气泡，进一步导致血管内气栓或组织内气肿。据计算，一个体重70kg的成年人，在常压下体内溶有氮气1 000ml，其中96%溶于血液以外的组织和体液中，而其中大部分又溶于脂肪中。由于脂肪组织中血液循环比较差，溶于其中的大量氮气不能迅速通过血液运送到肺部，所以当减压速率较快时，离析出来的氮气就会形成气泡。氮气泡一旦形成，周围溶解的氧和二氧化碳气亦可离析出来向气泡内弥散，增大了气泡的体积。因此，当机体存在着产气增加的情况时，如由于肌肉活动增加而导致二氧化碳的产出增多时、当伤后患有气性坏疽时，这些过多的气体都可成为促进气泡形成的因素，而加重高空减压病。

影响高空减压病发生率的因素很多，通常与升空高度、在高空停留时间及上升速度、环境温度等物理条件有关。此外，年龄、性别、体重、肥胖及呼吸循环系统状态等不同个体的生理状态对本病的易发倾向也有一定差异。

高空减压病最常见的典型症状为“屈肢症（flexion sing）”，占全部症状的90%以上。疼痛发生在四肢关节和关节周围的骨和肌肉等深层组织，以膝肩等大关节为最多，疼痛常为弥漫性的深部疼痛，疼痛程度不一。一般开始时较轻，渐渐加重，严重时肢体不能运动。患者常因剧烈疼痛而将肢体屈曲以图减轻症状。此外，部分患者还可出现痒感、刺痛、蚁行感及异常的冷、热感觉等一时性皮肤症状。少数患者上胸部和上臂还可出现皮肤斑点。严重病例还可出现胸骨后不适、咳嗽、呼吸困难、头痛、视觉障碍、甚至四肢无力、瘫痪等呼吸系统和神经系统症状。更严重者可发展为虚脱状态，导致减压后休克。通常当下降到地面后，上述症状一般均能恢复，但也有少数病例，下降后症状不消失甚至还会使减压病恶化。还有部分患者下降后症状虽已消失，但十几分钟到十几小时后又重新发病。此时往往发生严重休克，甚至死亡，对此必须给予充分认识。