高压氧对主要气体溶解度的影响

三、高压氧对主要气体溶解度的影响

1．氧的溶解度

人体中的氧(O₂)以两种形式存在于血液:物理溶解和化学结合。通常在温度为37℃、1个大气压下吸入空气时，人体氧的运输主要依靠化学结合形式即血红蛋白(氧合血红蛋白，HbO₂)携带运输。1g血红蛋白可以与1.34 ml的氧结合，人体正常血液中血红蛋白浓度约为150 g/L，当其与氧结合被100%饱和时，100 ml的血液可以运输与血红蛋白结合的20.1ml氧(20.1Vol%)。人肺泡和动脉氧分压大约是100 mmHg，此时，血红蛋白约有97%与氧饱和，血氧含量约为19.5 Vol%。当动脉氧分压变为100～200mmHg时，血红蛋白与氧的结合可达100%的饱和。因此，通过吸入氧或空气的总压力使肺泡氧分压大大高于100～200mmHg时，血液中血红蛋白运输氧的能力就不会再提高。

通常人体只有很少的氧以物理性溶解溶解于血液中，在100ml血液中血浆内溶解的氧仅为0.3ml(0.3 Vol%)。在高压氧条件下，根据亨利定律，血液中氧的物理溶解量随压力的增加而增多。当动脉氧分压升到足够高(3 ATA)时，血液中氧的物理溶解量可达6 Vol%。通常组织从100ml血液中摄氧量平均约为5ml(即5 Vol%)。此时，无需血红蛋白解离就可以满足机体的平均需氧量，从而改变组织供养方式，明显提高了机体的氧含量，故高压氧又有“无血的生命”之称。

2．二氧化碳的溶解度

在37℃时，人体中二氧化碳(CO₂)也以两种形式存在于血液:物理溶解，化学结合。人体血液中二氧化碳的溶解度为0.53ml/ml，比氧的溶解度大20倍，但CO₂只有5%呈溶解的形式被运送，其余95%约7%是通过与血红蛋白结合成氨基甲酸血红蛋白来运送的，88%以碳酸-碳酸根离子的形式运送。在高压氧条件下，静脉血中血红蛋白与氧结合处于100%饱和状态，根据何尔登效应(O₂与血红蛋白结合将促使CO₂释放，这一效应称为何尔登效应，Haldane effect)血红蛋白将不能有效运输CO₂，血液中P_CO2升高，pH向酸性偏移。CO₂潴留一方面可使局部血管舒张，增加该区的血流量。研究结果表明，P_CO2升高16 mmHg就会引起脑组织强烈的血管舒张，脑血流量增加约两倍;反之，P_CO2降低25mmHg会引起脑血流量下降35%。另一方面，CO₂可以刺激呼吸中枢，改善呼吸功能，增加肺通气量。因为只有20%的静脉CO₂是通过血红蛋白运送，所以只是一小部分是由于缺少还原血红蛋白而受到影响。而其他两条运输途径，即碳酸-碳酸根离子和物理性溶解必然要代偿，因此在正常情况下，静脉血P_CO2虽会升高，但不至造成严重后果。然而，如果机体自身存在导致CO₂潴留的其他问题(左右心室分流、肺通气障碍等)时，高压氧可引起严重的二氧化碳滞留。

3．氮的溶解度

在37℃时，氮在血浆中的溶解度为0.067ml/m l。氮气是单纯以物理状态溶解于体内而不与体内物质发生化学键关系、不参与新陈代谢，而按体内外分压差扩散进出的气体;氮在脂肪中比水中溶解量大约多5倍，气，由于氮气在脂肪中溶解度较高，当在高压氧治疗中，如分压大于4 ATA就会产生麻醉作用。常规高压氧作用是在2～3 ATA压力之间进行，故氮麻醉一般不会产生伤害。气态氮与维持细胞功能关系不大，但与高压氧治疗的并发症减压病密切关系。