氢氢氧潜水概述.doc

氢氧潜水概述海军医学研究所 方以群 陈海庭 天津市和平区白楼医院 张凤翔 摘要： 随着科学技术的不断发展，潜水技术也不断提高，潜水深度不断加深，由于高气压、潜水环境对机体的影响，特别是随着潜水深度的加深，呼吸气体中的各种气体分压也相应地增加，各自对机体产生不同的影响。高分压氮气将引起氮麻醉，使空气潜水限制在 50 － 60 米 水深。为了防止氮麻醉的作用， 1920 年研究发展了“氦氧混合气潜水”，突破了空气潜水 50 － 60 米 的深度限制。但是随着深度加深，又出现了“高压神经综合症（ HPNS ）”，尤其是超过 300 米 深度，潜水者发生震颤、恶心、呕吐脑电图异常等中枢神经系统功能紊乱。此外，随着深度增加，气体密度增加，因而对呼吸又产生影响，加上氦气价格昂贵，来源困难。因此迫切需要寻找新的气体代替氦气作为大深度潜水用呼吸气体。 经多年的大量多种气体实验研究之后，人们发现 H 2 是取代 He 的最理想的 气体，因而， H 2 -O 2 潜水医学和技术的研究和应用，得到了迅速发展。 氢氧潜水研究在国外开始于 40 年代，美、英，法，苏、瑞典开展了大量的氢氧潜水动物实验， 80 年代中期进入快速发展阶段，成为当今潜水医学和技术发展的新领域， 法国作为现代世界上 H 2 潜水研究的代表。 COMEX 公司实施了一系列以 H 2 为主体的深海用混合气的潜水实验研究计划 , 该计划被命名为 HYDRA( 水螅 , 并含 H 2 的意思 ), 包括动物实验、人体实验及现场实验等 , 它由三部分组成；安全性分析，生理和医学研究 , 研制特殊潜水设备和程序。先后进行了 HYDRA III-XII 模拟实验，从 75-90msw 氢氧邦司 (Bounce) 潜水，到现场 520msw 饱和潜水和实验室 710 米 饱和潜水潜水，目前世界上无论是实验室还是海上饱和潜水的最深记录均为氢氦氧潜水所创造的。近年来我国也开展了氢氧潜水的设备、医学生物学等方面的研究。本文将从氢氧潜水的提出、氢气的特性、氢氧潜水的简史和氢氧潜水研究涉及的生理学主要问题等方面对氢氧潜水做了简要概述。 一、氢氧潜水的提出 随着技术的不断发展，潜水技术也不断提高，潜水深度不断加深，由于高气压、潜水环境对机体的影响，特别是随着潜水深度的加深，呼吸气体中的各种气体分压也相应地增加，各自对机体产生不同的影响。高分压氮气将引起氮麻醉，使空气潜水限制在 50 － 60 米 水深。为了防止氮麻醉的作用， 1920 年研究发展了“氦氧混合气潜水”，突破了空气潜水 50 － 60 米 的深度限制。但是随着深度加深，又出现了“高压神经综合症（ HPNS ）”，尤其是超过 300 米 深度，潜水者发生震颤、恶心、呕吐脑电图异常等中枢神经系统功能紊乱。此外，随着深度增加，气体密度增加，因而对呼吸又产生影响，加上氦气价格昂贵，来源困难。因此迫切需要寻找新的气体代替氦气作为大深度潜水用呼吸气体。 经多年的大量多种气体实验研究之后，人们发现 H 2 是取代 He 的最理想的 气体， H 2 分子量 2 ，密度 0.08g /L ，在水中的溶解度为 0.017ml/ml 1atm ，热导系数为 45.9cal/sec/cm/ × 10 -5 （空气 6.42 ，氦气 36.9 ），具有麻醉作用。因而， H 2 -O 2 潜水医学和技术的研究和应用，得到了迅速发展。 二、氢气特性 H 2 分子量 2 ，密度 0.08g /L ，在水中的溶解度为 0.017ml/ml 1atm ，热导系数为 45.9cal/sec/cm/ × 10 -5 （空气 6.42 ，氦气 36.9 ），具有麻醉作用。虽然 H 2 在体内也会发生反应，但分子形式的 H 2 在机体内是惰性的，呼吸 H 2 血中 pH 不会上升；由于 H 2 质量轻和密度小，所以能够减少呼吸阻力。 三、氢氧潜水简史 早在 1789 年，法国 Lavoistert 首先将氢气作为呼吸气体进行研究， Lavoisier 等把印度猪放在钟形玻璃容器内 , 使容器中维持生命的 N 2 和 O 2 保持一定量 , 然后添加 H 2 , 猪在里面呼吸 H 2 -N 2 -O 2 混合气 , 历时 8 ～ 10h,H 2 未给机体带来任何障碍。 但直到 1937 年，英国 Case 和 Haldane 才把氢气作为潜水呼吸气体进行首次实验研究， Case 和 Haldane 使人暴露于相当 100m 水深的压力下 , 呼吸 H 2 -O 2 混合气达 5min 时间 , 人体未出现生理学变化 ;1941 年苏联的 Lazarov 把小白鼠加压到相当于 900m 水深压力 , 呼吸 H 2 -N 2 -O 2 混合气 , 停留 3min, 尔后进行约 1