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1、惰性气体在体内的运动规律及减压理论惰性气体在化学上，把那些最外电子层电子排列已经饱和的元素称为惰性元素。如氦(Helium;He)、氖(Neon;Ne)、氩(Argon;Ar)、氪(Krypton;Kr)、氙(Xenon;Xe)空气O2 20.9%CO2 0.04%N2 79.0%生理惰性气体 在高气压医学上，凡是仅以物理状态溶解于组织中，与体内物质不发生化学键关系，不参与机体新陈代谢，仅按体内外该气体的分压差梯度如量扩散进出的气体，就称为“惰性气体”，也称为“中性气体”(indifferent gas)。过量的氧气对机体存在毒性作用呼吸的空气中，含20.946%的O2，是维持人体生存最适合的
2、浓度和分压，称为常氧常氧的维持，是应为空气中含有78.085%的N2起了氧气稀释剂的作用常用的人工方法按特定比例将惰性气体与氧气混合而配制的混合气体有：氮氧、氦氧、氢氧混合气和氦氮氧三元混合气等。水中空气中H220.090.0708.45.210 5*0.634He10.180.13818.67.910-50.503Ne210.900.69529.83.4810-50.222N2281.250.96716.63.0110-50.190Ar401.791.37921.02.5210-50.159Kr83.83.702.86823.31.7510-50.110Xe131.55.584.52521.
3、01.3910-50.088各种惰性气体的常用物理常数21条件下测定值；STP：标准状况（温度、压力）。气体的饱和 溶解于体内的惰性气体张力与环境中该气体的分压相平衡的状态饱和 已溶解于体内的惰性气体张力高于环境中该气体的分压过饱和 已溶解于体内的惰性气体张力低于环境中该气体的分压，组织中气体将从溶解状态向环境扩散成自由气体脱饱和惰性气体的饱和饱和及饱和度 单位时间内进出溶解的分子数相等、呈现动态平衡的状态，称为 某种组织中溶解气体已达饱和状态，该组织为 环境中气体分压高于体内组织该气体的张力时，依压差梯度扩散入体内，直至压差梯度小时，这一过程为饱和的过程 惰性气体在体内的饱和程度，以%表示饱
4、和及其过程300 kPa100 kPa氮分压氮分压80 kPa240 kPa160 kPa加 压机体暴露在高压空气下，要饱和的是压差下的那部分氮。半饱和时间半饱和时间 填满某类组织当时存在的惰性气体饱和度缺额的一半所需要时间（以t1/2表示）假定时间单位 以半饱和时间作为惰性气体饱和的计时单位，称为假定时间单位 假定时间单位（n）等于实际时间（T）除以半饱和时间n=T/t 1/2饱和过程 通过呼吸-循环系统完成饱和过程 饱和度的增长幅度按循环周次或假定时间单位数的增加呈指数关系递减 惰性气体在不同组织中的饱和速度不同以血液循环为计时单位推算氮饱和度惰性气体饱和度增长图解气体在液体中扩散规律压差
5、越小，扩散速度越慢，扩散量越少。压差越大，扩散速度越快，扩散量越多；氮在不同组织中饱和速度不同1.血供情况不同血供好，半饱和速度快，饱和时间短；血供差，半饱和速度慢，饱和时间长。2.溶解度溶解度大的组织,半饱和速度慢,饱和时间长溶解度小的组织,半饱和速度快,饱和时间短理论组织I类组织t1/2=5min;又称5min组织血液、淋巴II类组织t1/2=10min;又称10min组织腺体、CNS灰质III类组织t1/2=20min;又称20min组织肌肉IV类组织t1/2=40min;又称40min组织脂肪、神经系统白质V类组织t1/2=75min;又称75min组织肌腱、韧带求饱和状态的计算方法求
6、假定时间单位(n)：Tt1/2n求饱和度增长幅度、饱和缺额、饱和度累计公式法 饱和度增长 饱和缺额 饱和度累计 n 幅度()()()(50%)n (50%)n 1-(50%)n1 50.00 50.00 50.000 2 25.00 25.00 75.000 3 12.50 12.50 87.500 4 6.25 6.25 93.7505 3.12 3.12 96.800 6 1.56 1.56 98.437 惰性气体的过饱和 减压前已溶入体内的惰性气体，在减压后超过了该压力下完全饱和时所溶解的量，但仍能保持溶解状态，称为惰性气体的过饱和状态 过饱和状态是一种亚稳态，有其极限，未超过亚稳态极限
7、，仍属于安全过饱和过饱和安全系数惰性气体的脱饱和惰性气体的脱饱和脱饱和与饱和的异同脱饱和饱和惰性气体扩散的方向从组织到肺脏从肺脏到组织时间长较短压差梯度的运动规律两者相同影响惰性气体脱饱和的因素安全脱饱和高压下停留一定时间后外界气压降低在一定限度内过饱和的惰性气体呈溶解状态(安全过饱和)气泡生成减压不当减压不当凡速度过快、幅度过大而导致机体内气泡形成引起相应病症的减压,称为不适当减压(inadequate decompression)或简称“减压不当”减压理论&减压表赵心亮 北京大学 医学遗传学系北京大学潜水协会Paul BertPaul Bert的雏形潜水减压理论 大部分气泡产生于静脉系统
8、只有微米级的气泡才能进入到体循环系统 降低减压速度可以减少气泡产生N2:82%84%，CO2:15.2%15.9%O2:2%减压理论的里程碑John Scott Haldane(1860-1936)John Scott Haldane他发现如果山羊在46米深的海底进行饱和潜水，将其随后进行减压的深度上限设在现有环境压强一半的位置，山羊就不会罹患减压病。将此发现外推至人类，研究人员认为人体组织细胞最多可以承受比环境压强高出两倍的溶解气体压强，如果超过两倍，人们就会患得减压病。Haldane理论体内气体溶解和清除过程是对称的减压病症状的出现和办组织相关线性减压方法在开始时减压速度太慢，但临出水时减
9、压又太快。机体是由n种独立的组织组成的，具有不同的半饱和时间。John Scott Haldane 气泡会自然形成 模型将人体划分为五个对照间隔，它们的半饱和周期分别为：5分钟、10分钟、20分钟、50分钟和75分钟 饱和：羊 3hr，狗5hr 20mHaldane 减压操作Haldane 减压操作Haldane 减压操作Haldane 减压操作Haldane 减压操作M 值 惰性气体张力与环境压力的限制比例。某一特定对照间隔在减压过程中可承受的最大氮气压强值 1905年Haldane将它设定在2:1 即潜水员可以从2ATA的深度上升到1ATA而不会得到神秘的DCS病症 Robert Work
10、man在1960年代修正了这个比例。在我们只讨论氮气的前提下，他修改为1.58:1莱昂纳多.希尔（Leonard Hill）临界压强差理论 模型主张通过缓慢均匀地减少环境压强来照顾和调节最慢达到饱和的组织细胞。希尔认为减压计划的设计应该取决于组织细胞内部与周围环境之间的最大压强差，以此为参数计算出的减压计划才能有效阻止气泡的增大。他认为人体组织细胞的运作模式更接近于“类比电路”（以连续函数形式模拟信号的电子电路）而非“数字电路”（通常只关注0和1两个逻辑电平）莱昂纳多.希尔（Leonard Hill）Haldane vs.Hill美国海军减压理论 1915 年版 源于Haldane 在USS
11、F-4潜艇训练中测试 Max 90m 无减压病症状美国海军减压理论 1937年，美国海军自己研发了一套潜水计划表 五个对照间隔增加至六个 分别为5分钟、10分钟、20分钟、40分钟、80分钟和120分钟 每一个对照间隔自己专属的M值Buhlmann 理论 Buhlmann博士对霍尔丹模型进行了改进，将对照间隔的数量扩充至16组，它们的半饱和周期分布于2.65分钟至635分钟这个区间内。布尔曼博士采用了指数型-指数型（对照间隔吸收和释放气体的速率都是以指数形式变化的）的算法来计算减压计划，后来他又提出了指数型-线性（对照间隔吸收气体的速率以指数形式变化，释放气体的速率则是线性变化）的算法。196
12、0-1990 持续改进 80-min compartment 作为决定重复潜水的要素 适应高海拔潜水：0-700m 700-2500m现代减压理论的探索 微气泡、气泡核（Neuclei）微气泡需积聚于气泡核上，方可形成大气泡Varying Permeability ModelVarying Permeability Model虾中的大小气泡气泡种子的体积决定了它在减压过程中的发展趋势：其体积越大，就越容易发展成真正的气泡；体积越小，就越容易被压缩。Reduced Gradient Bubble Model Bruce Wienke Los Alamos Lab 延长了免减压时长 限制上升速率
13、10m/min 支持高海拔潜水 支持大深度技术潜水 建议大深度多停留减压 完全基于数据模型（大数据）Bernhardt Bubble Growth 50m/12min Air vs.Oxygen 3m阶段式减压RGBM的验证、测试和应 洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory，LANL，是美国承担核子武器设计工作的两个实验室之一）近年来一直采用RGBM模型进行潜水，期间共记录398次混合气（三混、氦氧、高氧）潜水，无一例减压病出现。其中，35%的潜水是减压潜水，25%的潜水是不涉及减压、水面间隔停留至少两小时的重复性潜水。国际潜水教练协会（NAUI）
14、在过去的四年中也采用了RGBM模型计划潜水，在世界范围内总共记录了约700次混合气潜水，其深度范围从18米到150米不等。不论是在温暖的加勒比海还是寒冷的北欧，都无一例减压病发生。改良版的休闲RGBM模型被写入 Suunto、Abyss、Hydrospace Engineering、Atomic Aquatics 还有 Plexus 的电脑表中，将减压病的发病率降低到了1/10,000以下。在新墨西哥、犹他、和科罗拉多高山地区的潜水员，记录了约400次应用改良版高海拔RGBM模型进行的潜水，其中无一例减压病发生。各种减压理论对比各种减压理论对比 例子各种减压理论对比 例子Multi-Deco
15、软件下载减压方法 阶段减压法 水面减压法 SCC-DCC减压法 吸氧减压法 轮换呼吸多种气体减压法“最起码”减压法阶段减压法 Haldane减压理论要求：减压速度和幅度必须掌握得使体内惰性气体张力与外界总气压比值不超过过饱和安全系数，以避免发生气泡 又应接近过饱和安全系数，以保证惰性气体的扩散有充足的驱动力措施 以相当迅速的速度从水底上升一段距离到达浅深度，使组织内的氮气张力与该较浅深度处的总气压比值接近甚至等于过饱和安全系数值 然后停留一段时间，等待组织内安全过饱和的氮气逐渐脱饱和 到领先组织的氮气张力降至与所定其次更浅深度处的总气压的比值接近甚至等于过饱和安全系数时，有相当迅速地上升到更浅
16、的深度 依次反复，直至出水阶段减压法阶段减压的实施要点 在潜水员咽鼓管通过性良好和水面供气能充分满足需要的情况下，下潜时间尽可能短，下潜按15m/min30m/min速度进行 潜水员水下工作完毕后，须按减压表规定的速度至第一停留站 必须在第一停留站停留减压一定时间，让体内一部分氮得以脱饱和，然后再上升。自第一停留站到水面，每3米距离设一停留站。潜水员应按减压表规定进行上升和停留。自第一停留站以后，站间的移行时间均为1分钟水面减压法 潜水员水下作业结束后上升过程中的停留减压完全不在水下或仅小部分在水下进行，全部或大部分于迅速出水进入加压舱内完成的减压方法 潜水员离开水下最后一个停留站到进舱后加压
17、到规定的压力值之间的这段时间称为水面间隔时间，间隔时间应尽量短，不超过6min。SCC-DCC减压法SCC：下潜式加压舱DCC：甲板加压舱利用SCC将潜水员吊到水底作业，作业结束离底时上升至第一停留站深度时进入SCC，并又吊至甲板，与DCC对接。吸氧减压法 在安全用氧的范围内吸用纯氧以完成减压过程的减压方法 吸纯氧可以使肺泡气内惰性气体分压几乎下降到零，有利于惰性气体的充分脱饱和 潜水员在减压至一定深度时开始吸入纯氧，按规定停留站逐站吸相应时间的氧，直至出水 在规定的较浅停留站，较长时间地停留吸氧后，迅速减压不再停留直至常压轮换呼吸多种气体减压法 在减压开始的更大深度、甚至在减压开始前或加压阶
18、段即开始轮换呼吸含不同惰性气体的混合气，减压到18m后吸纯氧.“最起码”减压法 在一定深度停留时间不超过一定时间，水下工作时间结束可由工作深处按规定的速度直接上升出水，无需在上升过程中停留减压 在高气压下停留的时间被限制得相当短，体内氮饱和度程度不高，对氮的半饱和时间长的一些慢组织（如IV、V类组织）氮饱和度很低，在出水阶段，不仅没有发生脱饱和，而是继续被氮饱和，接受I、II类组织脱饱和弥散出来的氮气我国及美、俄有关不减压潜水的深度和停留时间限度的规定论文要求 范围：1.关于潜水减压理论或减压模型2.关于减压病3.关于闭合式呼吸器（CCR）潜水4.关于珊瑚白化 字数：不少于2000 禁止：整篇抄袭 鼓励：参考5篇以上文献，形成自己的综述。截止日期：12月20日 发至：随堂测试
潜水医学课件：7-惰性气体在体内的运动规律及减压理论
