核潛艇遠(yuǎn)航艙室氣體調(diào)控模式對艇員動脈血?dú)獾挠绊?/h1>
2015-06-28 14:35:49劉曉峰王額爾敦李泰峰李露嘉劉曉光謝輝
解放軍醫(yī)學(xué)雜志 2015年3期
劉曉峰，王額爾敦，李泰峰，李露嘉，劉曉光，謝輝
·軍事醫(yī)學(xué)·
核潛艇遠(yuǎn)航艙室氣體調(diào)控模式對艇員動脈血?dú)獾挠绊?/p>
劉曉峰，王額爾敦，李泰峰，李露嘉，劉曉光，謝輝
目的 研究核潛艇遠(yuǎn)航期間艙室不同氣體調(diào)控模式對艦員動脈血?dú)獾挠绊?。方?同一艘核潛艇3次遠(yuǎn)航期間采用同一種空氣再生裝置，依據(jù)氧燭-氫氧化鋰吸收劑的劑量和比例[X/Y，(X–2)/(Y+2)，(X–4)/(Y+4)]，將3次遠(yuǎn)航艦員按航次分為對照組(C組)、觀察1組(A組)和觀察2組(B組)。檢測水面航行第3天(T1)、潛航第10天(T2)、第20天(T3)、第30天(T4)及返航前1天(T5)5個時點(diǎn)三組艇員動脈血?dú)獾淖兓?。結(jié)果 血?dú)夥治鼋Y(jié)果顯示，在T1和T2時點(diǎn)3組動脈血?dú)庵笜?biāo)比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，T3、T4、T5時點(diǎn)C組PaO2和PaCO2均明顯高于A組和B組(P<0.05)，但A、B兩組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論 核潛艇空氣再生裝置中不同的氧燭-氫氧化鋰劑量和比例對艇員PaO2和PaCO2具有一定影響。合理調(diào)整氧燭-氫氧化鋰劑量和比例有助于維持艇員正常的生理狀態(tài)。
核潛艇；軍事醫(yī)學(xué)；血?dú)夥治?/p>
核潛艇密閉艙室環(huán)境特殊、空氣成分復(fù)雜，在長航期間對機(jī)體的酸堿平衡及血液氣體分壓可產(chǎn)生一定影響。目前核潛艇遠(yuǎn)航期間仍是通過傳統(tǒng)的估算方法和艙室空氣氣體體積濃度監(jiān)測結(jié)果對艙室氣體含量進(jìn)行調(diào)控[1]，且既往的研究均是在遠(yuǎn)航開始前和結(jié)束后或模擬潛艇環(huán)境下對人或動物的血?dú)庵笜?biāo)進(jìn)行檢測[2-3]，其結(jié)果的即時性、精確性均存在明顯不足。本研究通過全程多時點(diǎn)批量采樣、即時測定，實(shí)地檢測了不同氧燭-氫氧化鋰劑量和比例時密閉艙室內(nèi)艇員的血液樣本，分析艙室O2和CO2體積濃度與艇員動脈血?dú)庵笜?biāo)的相關(guān)性，為核潛艇執(zhí)行長時間遠(yuǎn)航任務(wù)時更好地維持艇員的正常生理狀態(tài)提供理論依據(jù)。
1 資料與方法
1.1 研究對象及分組 同一艘某型核潛艇執(zhí)行3次遠(yuǎn)航任務(wù)，分為對照組(C組)、觀察1組(A組)和觀察2組(B組)，每組42名艇員，均為男性，三組年齡、體重具有可比性(P>0.05)，出航前體格檢查均無異常。三組航程、航行時間、潛航時間基本相同。
氧燭-氫氧化鋰空氣再生裝置由某研究所研制生產(chǎn)，包括兩個功能獨(dú)立的設(shè)備，即氧燭和氫氧化鋰吸收裝置。氧燭能產(chǎn)生人員呼吸必需的氧氣，氫氧化鋰吸收裝置能清除人員排出的二氧化碳，通過調(diào)整氧燭和氫氧化鋰的使用劑量和比例可將艙室內(nèi)空氣對艇員動脈血?dú)獾挠绊懡档阶畹?。三組均于潛航開始時啟用空氣再生裝置，C組各艙室每晝夜氧燭和氫氧化鋰使用傳統(tǒng)劑量和比例為X/Y，A組調(diào)整為(X–2)/(Y+2)，B組調(diào)整為(X–4)/(Y+4)。氧燭和氫氧化鋰每12h更換1次。
1.2 主要儀器試劑 i-STAT全自動便攜式血?dú)夥治鰞x，EG 7+血?dú)夥治鰷y試匣，電子模擬器。每毫升含肝素2～4U的生理鹽水(用于抗凝)。復(fù)方利多卡因乳膏(用于表面麻醉)。
1.3 標(biāo)本采集及檢測 采集三組艇員水上航行第3 天(T1)、潛航第10天(T2)、第20天(T3)、第30天(T4)及返航前1d(T5)5個時點(diǎn)的動脈血，按照i-STAT便攜式血?dú)夥治鰞x操作說明檢測PaO2和PaCO2水平。同時記錄艙室的部分理化因素。動脈血標(biāo)本采樣均在艙室壓力減至一個大氣壓后進(jìn)行，每次檢測前用電子模擬器對血?dú)夥治鰞x進(jìn)行校準(zhǔn)。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以±s表示，多組間比較采用單因素方差分析，進(jìn)一步兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以率表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié) 果
在吸入艙室再生氣體條件下，三組在T1、T2和T3各時點(diǎn)PaO2和PaCO2均在正常范圍內(nèi)，且三組之間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在T4和T5時點(diǎn)，艙室壓力為一個大氣壓時，C組高PaO2(大于100mmHg)和高PaCO2(大于45mmHg)的發(fā)生率分別為31.0%和11.9%，明顯高于A組(分別為11.9%和4.8%)和B組(別為7.1%和2.4%)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而A組與B組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
各組PaO2和PaCO2均隨潛航時間延長而逐漸升高，在T1和T2時點(diǎn)，三組PaO2和PaCO2比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在T3、T4和T5時點(diǎn)，C組PaO2和PaCO2均明顯高于A組、B組(P<0.05)，但A、B兩組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1)。
表1 三組艇員各時點(diǎn)動脈血?dú)庵笜?biāo)變化(mmHg，?±s，n=42)Tab. 1 Changes of arterial blood gas index at each time point in 3 groups of mariners (mmHg,±s, n=42)
表1 三組艇員各時點(diǎn)動脈血?dú)庵笜?biāo)變化(mmHg，?±s，n=42)Tab. 1 Changes of arterial blood gas index at each time point in 3 groups of mariners (mmHg,±s, n=42)
(1)P<0.05 compared with group C; (2)P<0.05, (3)P<0.01 compared with T1
3 討 論
核潛艇潛航期間，艙室密閉，環(huán)境特殊，空氣成分十分復(fù)雜，其中二氧化碳為主要污染氣體。在艙室艇員多、清除效率低等情況下艙室CO2濃度明顯上升，甚至高于0.8%。長期處于高CO2環(huán)境中會對人體PaCO2產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時會破壞機(jī)體的酸堿平衡。因此，對核潛艇遠(yuǎn)航期間艙室的空氣質(zhì)量應(yīng)予以足夠重視[4]，可通過供氧和吸收二氧化碳的方式對艙室氣體進(jìn)行調(diào)控。氧燭-氫氧化鋰空氣再生裝置是目前我某定型核動力潛艇密閉艙室氧供和二氧化碳清除的應(yīng)急備用技術(shù)。引燃燭體后主要發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：2NaClO3→2NaCl+3O2。釋放出的氧氣經(jīng)化學(xué)吸收劑層和物理過濾層凈化后供給人員呼吸。氧燭重量為7.5kg/枚，產(chǎn)氧速度50L/ min，氧氣純度99.5%，產(chǎn)氧量2000L/枚。密閉艙室內(nèi)氧供較吸收二氧化碳簡單易行，但不能忽視過度產(chǎn)氧而導(dǎo)致的PaO2過高，如本研究中對照組PaO2潛航后期最高可達(dá)到115mmHg。氫氧化鋰(LiOH)是一種新型的二氧化碳化學(xué)吸收劑，具有效能高、重量輕、吸收量大等特點(diǎn)[5]，每千克氫氧化鋰大約可吸收0.80～0.92kg CO2?？偡磻?yīng)方程式如下：2LiOH+CO2→Li2CO3+H2O。吸收CO2后的空氣經(jīng)濾塵墊濾去粉塵后，可重新供人呼吸。目前，氧燭和氫氧化鋰空氣再生裝置中兩個設(shè)備單獨(dú)使用，便于調(diào)整氧燭和氫氧化鋰吸收劑的使用劑量和比例。
PaO2和PaCO2是指動脈血液中物理溶解的氧和二氧化碳張力。氧氣在動脈血液中溶解量與吸入氧分壓呈正比，而吸入氧分壓取決于密閉艙室空氣中的氧濃度。在海平面呼吸空氣時(O2占21%)，PaO2正常值為80～97mmHg，PaCO2正常值為35～45mmHg?，F(xiàn)代重癥醫(yī)學(xué)將吸入空氣時PaO2>100mmHg和PaCO2>45mmHg均視為異常情況[6]。機(jī)體長時間PaO2過高可發(fā)生氧中毒，其中肺對氧中毒最為敏感，可出現(xiàn)白細(xì)胞增多，釋放氧自由基引起Ⅱ型肺泡細(xì)胞增生、變形，線粒體氧化酶活性減退，肺泡表面活性物質(zhì)減少，肺間質(zhì)水腫等病理改變。是否發(fā)生氧中毒性肺損害取決于動脈血中的氧分壓，而不是吸入氣體的氧濃度。因此，采用氧療等措施時沒有必要使PaO2超過60～90mmHg，因?yàn)樵赑aO2=60mmHg時大部分血紅蛋白都能飽和。體內(nèi)CO2蓄積或艙室氣體CO2重復(fù)吸入均可使PaCO2升高，單位時間內(nèi)呼出的CO2濃度亦升高。在吸入空氣的條件下，PaCO2的升高必然伴有PaO2的下降，但在水下潛航條件下密閉艙室內(nèi)使用氧燭-氫氧化鋰傳統(tǒng)劑量比例時，隨潛航時間延長，PaCO2和PaO2均升高，返航前1d(T5)分別達(dá)到107.32±6.85mmHg和45.93±2.11mmHg，異常率分別為31.0%和11.9%，表明氧燭過量而氫氧化鋰用量不足；因此將各艙室每晝夜氧燭和氫氧化鋰使用劑量和比例由C組的X/Y分別調(diào)整為A組和B組的(X–2)/(Y+2)和(X–4)/(Y+4)。通過改進(jìn)二者劑量比例(即減少每晝夜氧燭量，增加氫氧化鋰用量)，A 組PaCO2和PaO2異常率分別下降為11.9%和4.8%，B組則分別下降為7.1%和2.4%。該結(jié)果表明在艙室空氣物理化學(xué)因素?zé)o顯著差異的情況下，依據(jù)PaO2和PaCO2等血?dú)夥治鲋笜?biāo)調(diào)整氧燭和氫氧化鋰使用劑量和比例較傳統(tǒng)方法更科學(xué)合理。
郭豐濤等[2-3]通過模擬潛艇復(fù)合暴露條件，采用動物模型研究模擬潛艇環(huán)境對機(jī)體血?dú)夂蜕笜?biāo)的影響，但該研究是在模擬條件下實(shí)施的，具有一定局限性。本研究采用便攜式血?dú)夥治鰞x3次隨核潛艇遠(yuǎn)航，全程監(jiān)測PaO2、PaCO2，以此為依據(jù)改進(jìn)氧燭和氫氧化鋰吸收劑的傳統(tǒng)估算用量及比例，維持機(jī)體正常PaO2和PaCO2。
目前，核潛艇遠(yuǎn)航期間仍是通過傳統(tǒng)的估算方法和艙室空氣氣體體積濃度監(jiān)測結(jié)果對艙室氣體含量進(jìn)行調(diào)控，這種工作模式不以艇員體內(nèi)(血液)氣體和電解質(zhì)的即時水平作為依據(jù)，不足以對機(jī)體動脈血?dú)馑阶龀鼍_的估計(jì)。以往相關(guān)研究均是在遠(yuǎn)航開始前或結(jié)束后對艇員進(jìn)行采樣，未能采用密閉艙室內(nèi)的血液樣本，其結(jié)果的精確性、即時性存在明顯不足。為解決上述問題，本研究首次由軍醫(yī)隨同一艇3次遠(yuǎn)航，全程多時點(diǎn)批量采樣、即時測定，結(jié)果顯示，隨潛航時間延長，三組PaO2和PaCO2均升高，但觀察組升高的幅度明顯小于對照組。本研究表明，氧燭-氫氧化鋰改進(jìn)劑量比例(X-4)/(Y﹢4)較傳統(tǒng)劑量比例更具科學(xué)性，可使艇員動脈PaO2和PaCO2更加趨近于正常范圍，對維持艇員血液酸堿平衡以及中樞神經(jīng)、循環(huán)、呼吸系統(tǒng)的正常生理狀態(tài)，保障官兵健康和生命安全具有重要作用。
[1] Wang E ED, Liu XF, Qiang XC, et al. Application of i-STAT mobile blood gas analyzer in artery blood gas of marines during the nuclear submarine long distance voyage[J]. Chin Med Equip J, 2012, 33(11): 65-66.[王額爾敦, 劉曉峰, 強(qiáng)顯成, 等. i-STAT便攜式血?dú)夥治鰞x在長航核潛艇艇員血?dú)夥治鲋械膽?yīng)用[J]. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備, 2012, 33(11): 65-66.]
[2] Guo FT, Liu ZQ, Tang ZW, et al. Effects of exposure with simulative chemical-physic factors on blood gas and biochemical indicator[J]. J Prev Med Chin PLA, 1998, 16(5): 322-325.[郭豐濤, 劉忠權(quán), 唐志文, 等. 模擬潛艇化學(xué)-物理因素復(fù)合暴露對人體血?dú)夂蜕笜?biāo)的影響[J]. 解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志, 1998, 16(5): 322-325.]
[3] Guo FT, Liu ZQ, Tang ZW, et al. Effects of multiple exposure with CO2, SO2, CO and xylene in simulative submarine on blood index of rabbit[J]. Chin J Naut Med Hyperbar Med, 1997, 4(1): 24-27.[郭豐濤, 劉忠權(quán), 唐志文, 等. 模擬潛艇中CO2、SO2、CO和xylene復(fù)合暴露對家兔血液指標(biāo)的影響[J]. 中華航海醫(yī)學(xué)雜志, 1997, 4(1): 24-27.]
[4] Subcommittee of submarine air quality. Submarine air quality[M]. Washington DC: National Academy Press, 1988. 174-213.
[5] Wang E ED, Qiang XC, Xu J. Applied advancement of carbon dioxide removal technology in impermeable /semi-impermeable space[J]. Chin Med Equip J, 2012, 34(12): 97-99.[王額爾敦,強(qiáng)顯成, 徐佳. 密閉/半密閉艙室二氧化碳清除技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展[J]. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備, 2012, 34(12): 97-99.]
[6] Zeng YM, Sun DJ. Intensive care therapy and recovery[M]. Shanghai: Shanghai Publishing Company of Scientific Technology and Documents, 1996. 160-162.[曾因明, 孫大金.重癥監(jiān)測治療與復(fù)蘇[M]. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社, 1996. 160-162.]
Effects of regulation mode of cabin gas on arterial blood gas of mariners during a prolonged voyage in a nuclear submarine
LIU Xiao-feng1, Wang E Er-dun1*, LI Tai-feng1, LI Lu-jia1, LIU Xiao-guang2, XIE Hui21Department of Anesthesiology, 401 Hospital of PLA, Qingdao, Shandong 266071, China
292330 Unit of PLA, Qingdao, Shandong 266071, China
*
, E-mail: erdun_wang@163.com
This work was supported by the Logistics Scientific Project of PLA (CJN13J006) and Logistics Scientific Project of Jinan Command (JN13W016)
ObjectiveTo study the effect of different regulation modes of the air in cabin on the arterial blood gas of mariners during a prolonged voyage in a nuclear submarine.MethodsDuring three long distance voyages of the same nuclear submarine, the same air-regeneration device was adopted. According to the different doses and percentages of the oxygen-lithium hydroxide absorbers, the mariners of three voyages were divided by sequence of voyages into control group (C), observation group 1 (A), and observation group 2 (B). The change in arterial blood PaO2and PaCO2of mariners in the three groups were detected on the third day of surface navigation (T1), 10th day (T2), 12nd day (T3), 13th day (T4) of submarine navigation, and the day before returning (T5).ResultThere was no difference between the three groups in T1and T2(P>0.05). There was a significant difference in PaO2and PaCO2between the two observation groups and the control group on T3, T4and T5(P<0.05).ConclusionsDifferent amount and percentage of the oxygenlithium hydroxide showed an influence on PaO2and PaCO2of the mariners. Optimal amount and percentage of the oxygen-lithium hydroxide is very important in keeping normal physiological status of mariners in a nuclear submarine.
nuclear submarine; military medicine; blood gas analysis
R847.1
A
0577-7402(2015)03-0242-03
10.11855/j.issn.0577-7402.2015.03.14
2014-08-10；
2015-01-29)
(責(zé)任編輯：胡全兵)
全軍后勤科研計(jì)劃面上項(xiàng)目(CJN13J006)；濟(jì)南軍區(qū)后勤科研計(jì)劃項(xiàng)目(JN13W016)
劉曉峰，主治醫(yī)師，碩士研究生。主要從事缺血再灌注損傷方面的研究
266071 山東青島 解放軍401醫(yī)院麻醉科(劉曉峰、王額爾敦、李泰峰、李露嘉)；266071 山東青島 解放軍92330部隊(duì)(劉曉光、謝輝)
王額爾敦，E-mail：erdun_wang@163.com
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核潛艇遠(yuǎn)航艙室氣體調(diào)控模式對艇員動脈血?dú)獾挠绊?/p>
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目的 研究核潛艇遠(yuǎn)航期間艙室不同氣體調(diào)控模式對艦員動脈血?dú)獾挠绊?。方?同一艘核潛艇3次遠(yuǎn)航期間采用同一種空氣再生裝置，依據(jù)氧燭-氫氧化鋰吸收劑的劑量和比例[X/Y，(X–2)/(Y+2)，(X–4)/(Y+4)]，將3次遠(yuǎn)航艦員按航次分為對照組(C組)、觀察1組(A組)和觀察2組(B組)。檢測水面航行第3天(T1)、潛航第10天(T2)、第20天(T3)、第30天(T4)及返航前1天(T5)5個時點(diǎn)三組艇員動脈血?dú)獾淖兓?。結(jié)果 血?dú)夥治鼋Y(jié)果顯示，在T1和T2時點(diǎn)3組動脈血?dú)庵笜?biāo)比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，T3、T4、T5時點(diǎn)C組PaO2和PaCO2均明顯高于A組和B組(P<0.05)，但A、B兩組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。結(jié)論 核潛艇空氣再生裝置中不同的氧燭-氫氧化鋰劑量和比例對艇員PaO2和PaCO2具有一定影響。合理調(diào)整氧燭-氫氧化鋰劑量和比例有助于維持艇員正常的生理狀態(tài)。
核潛艇；軍事醫(yī)學(xué)；血?dú)夥治?/p>
核潛艇密閉艙室環(huán)境特殊、空氣成分復(fù)雜，在長航期間對機(jī)體的酸堿平衡及血液氣體分壓可產(chǎn)生一定影響。目前核潛艇遠(yuǎn)航期間仍是通過傳統(tǒng)的估算方法和艙室空氣氣體體積濃度監(jiān)測結(jié)果對艙室氣體含量進(jìn)行調(diào)控[1]，且既往的研究均是在遠(yuǎn)航開始前和結(jié)束后或模擬潛艇環(huán)境下對人或動物的血?dú)庵笜?biāo)進(jìn)行檢測[2-3]，其結(jié)果的即時性、精確性均存在明顯不足。本研究通過全程多時點(diǎn)批量采樣、即時測定，實(shí)地檢測了不同氧燭-氫氧化鋰劑量和比例時密閉艙室內(nèi)艇員的血液樣本，分析艙室O2和CO2體積濃度與艇員動脈血?dú)庵笜?biāo)的相關(guān)性，為核潛艇執(zhí)行長時間遠(yuǎn)航任務(wù)時更好地維持艇員的正常生理狀態(tài)提供理論依據(jù)。
1 資料與方法
1.1 研究對象及分組 同一艘某型核潛艇執(zhí)行3次遠(yuǎn)航任務(wù)，分為對照組(C組)、觀察1組(A組)和觀察2組(B組)，每組42名艇員，均為男性，三組年齡、體重具有可比性(P>0.05)，出航前體格檢查均無異常。三組航程、航行時間、潛航時間基本相同。
氧燭-氫氧化鋰空氣再生裝置由某研究所研制生產(chǎn)，包括兩個功能獨(dú)立的設(shè)備，即氧燭和氫氧化鋰吸收裝置。氧燭能產(chǎn)生人員呼吸必需的氧氣，氫氧化鋰吸收裝置能清除人員排出的二氧化碳，通過調(diào)整氧燭和氫氧化鋰的使用劑量和比例可將艙室內(nèi)空氣對艇員動脈血?dú)獾挠绊懡档阶畹?。三組均于潛航開始時啟用空氣再生裝置，C組各艙室每晝夜氧燭和氫氧化鋰使用傳統(tǒng)劑量和比例為X/Y，A組調(diào)整為(X–2)/(Y+2)，B組調(diào)整為(X–4)/(Y+4)。氧燭和氫氧化鋰每12h更換1次。
1.2 主要儀器試劑 i-STAT全自動便攜式血?dú)夥治鰞x，EG 7+血?dú)夥治鰷y試匣，電子模擬器。每毫升含肝素2～4U的生理鹽水(用于抗凝)。復(fù)方利多卡因乳膏(用于表面麻醉)。
1.3 標(biāo)本采集及檢測 采集三組艇員水上航行第3 天(T1)、潛航第10天(T2)、第20天(T3)、第30天(T4)及返航前1d(T5)5個時點(diǎn)的動脈血，按照i-STAT便攜式血?dú)夥治鰞x操作說明檢測PaO2和PaCO2水平。同時記錄艙室的部分理化因素。動脈血標(biāo)本采樣均在艙室壓力減至一個大氣壓后進(jìn)行，每次檢測前用電子模擬器對血?dú)夥治鰞x進(jìn)行校準(zhǔn)。
1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)量資料以±s表示，多組間比較采用單因素方差分析，進(jìn)一步兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以率表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2 結(jié) 果
在吸入艙室再生氣體條件下，三組在T1、T2和T3各時點(diǎn)PaO2和PaCO2均在正常范圍內(nèi)，且三組之間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在T4和T5時點(diǎn)，艙室壓力為一個大氣壓時，C組高PaO2(大于100mmHg)和高PaCO2(大于45mmHg)的發(fā)生率分別為31.0%和11.9%，明顯高于A組(分別為11.9%和4.8%)和B組(別為7.1%和2.4%)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而A組與B組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。
各組PaO2和PaCO2均隨潛航時間延長而逐漸升高，在T1和T2時點(diǎn)，三組PaO2和PaCO2比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。在T3、T4和T5時點(diǎn)，C組PaO2和PaCO2均明顯高于A組、B組(P<0.05)，但A、B兩組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05，表1)。
表1 三組艇員各時點(diǎn)動脈血?dú)庵笜?biāo)變化(mmHg，?±s，n=42)Tab. 1 Changes of arterial blood gas index at each time point in 3 groups of mariners (mmHg,±s, n=42)
表1 三組艇員各時點(diǎn)動脈血?dú)庵笜?biāo)變化(mmHg，?±s，n=42)Tab. 1 Changes of arterial blood gas index at each time point in 3 groups of mariners (mmHg,±s, n=42)
(1)P<0.05 compared with group C; (2)P<0.05, (3)P<0.01 compared with T1
3 討 論
核潛艇潛航期間，艙室密閉，環(huán)境特殊，空氣成分十分復(fù)雜，其中二氧化碳為主要污染氣體。在艙室艇員多、清除效率低等情況下艙室CO2濃度明顯上升，甚至高于0.8%。長期處于高CO2環(huán)境中會對人體PaCO2產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時會破壞機(jī)體的酸堿平衡。因此，對核潛艇遠(yuǎn)航期間艙室的空氣質(zhì)量應(yīng)予以足夠重視[4]，可通過供氧和吸收二氧化碳的方式對艙室氣體進(jìn)行調(diào)控。氧燭-氫氧化鋰空氣再生裝置是目前我某定型核動力潛艇密閉艙室氧供和二氧化碳清除的應(yīng)急備用技術(shù)。引燃燭體后主要發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：2NaClO3→2NaCl+3O2。釋放出的氧氣經(jīng)化學(xué)吸收劑層和物理過濾層凈化后供給人員呼吸。氧燭重量為7.5kg/枚，產(chǎn)氧速度50L/ min，氧氣純度99.5%，產(chǎn)氧量2000L/枚。密閉艙室內(nèi)氧供較吸收二氧化碳簡單易行，但不能忽視過度產(chǎn)氧而導(dǎo)致的PaO2過高，如本研究中對照組PaO2潛航后期最高可達(dá)到115mmHg。氫氧化鋰(LiOH)是一種新型的二氧化碳化學(xué)吸收劑，具有效能高、重量輕、吸收量大等特點(diǎn)[5]，每千克氫氧化鋰大約可吸收0.80～0.92kg CO2?？偡磻?yīng)方程式如下：2LiOH+CO2→Li2CO3+H2O。吸收CO2后的空氣經(jīng)濾塵墊濾去粉塵后，可重新供人呼吸。目前，氧燭和氫氧化鋰空氣再生裝置中兩個設(shè)備單獨(dú)使用，便于調(diào)整氧燭和氫氧化鋰吸收劑的使用劑量和比例。
PaO2和PaCO2是指動脈血液中物理溶解的氧和二氧化碳張力。氧氣在動脈血液中溶解量與吸入氧分壓呈正比，而吸入氧分壓取決于密閉艙室空氣中的氧濃度。在海平面呼吸空氣時(O2占21%)，PaO2正常值為80～97mmHg，PaCO2正常值為35～45mmHg?，F(xiàn)代重癥醫(yī)學(xué)將吸入空氣時PaO2>100mmHg和PaCO2>45mmHg均視為異常情況[6]。機(jī)體長時間PaO2過高可發(fā)生氧中毒，其中肺對氧中毒最為敏感，可出現(xiàn)白細(xì)胞增多，釋放氧自由基引起Ⅱ型肺泡細(xì)胞增生、變形，線粒體氧化酶活性減退，肺泡表面活性物質(zhì)減少，肺間質(zhì)水腫等病理改變。是否發(fā)生氧中毒性肺損害取決于動脈血中的氧分壓，而不是吸入氣體的氧濃度。因此，采用氧療等措施時沒有必要使PaO2超過60～90mmHg，因?yàn)樵赑aO2=60mmHg時大部分血紅蛋白都能飽和。體內(nèi)CO2蓄積或艙室氣體CO2重復(fù)吸入均可使PaCO2升高，單位時間內(nèi)呼出的CO2濃度亦升高。在吸入空氣的條件下，PaCO2的升高必然伴有PaO2的下降，但在水下潛航條件下密閉艙室內(nèi)使用氧燭-氫氧化鋰傳統(tǒng)劑量比例時，隨潛航時間延長，PaCO2和PaO2均升高，返航前1d(T5)分別達(dá)到107.32±6.85mmHg和45.93±2.11mmHg，異常率分別為31.0%和11.9%，表明氧燭過量而氫氧化鋰用量不足；因此將各艙室每晝夜氧燭和氫氧化鋰使用劑量和比例由C組的X/Y分別調(diào)整為A組和B組的(X–2)/(Y+2)和(X–4)/(Y+4)。通過改進(jìn)二者劑量比例(即減少每晝夜氧燭量，增加氫氧化鋰用量)，A 組PaCO2和PaO2異常率分別下降為11.9%和4.8%，B組則分別下降為7.1%和2.4%。該結(jié)果表明在艙室空氣物理化學(xué)因素?zé)o顯著差異的情況下，依據(jù)PaO2和PaCO2等血?dú)夥治鲋笜?biāo)調(diào)整氧燭和氫氧化鋰使用劑量和比例較傳統(tǒng)方法更科學(xué)合理。
郭豐濤等[2-3]通過模擬潛艇復(fù)合暴露條件，采用動物模型研究模擬潛艇環(huán)境對機(jī)體血?dú)夂蜕笜?biāo)的影響，但該研究是在模擬條件下實(shí)施的，具有一定局限性。本研究采用便攜式血?dú)夥治鰞x3次隨核潛艇遠(yuǎn)航，全程監(jiān)測PaO2、PaCO2，以此為依據(jù)改進(jìn)氧燭和氫氧化鋰吸收劑的傳統(tǒng)估算用量及比例，維持機(jī)體正常PaO2和PaCO2。
目前，核潛艇遠(yuǎn)航期間仍是通過傳統(tǒng)的估算方法和艙室空氣氣體體積濃度監(jiān)測結(jié)果對艙室氣體含量進(jìn)行調(diào)控，這種工作模式不以艇員體內(nèi)(血液)氣體和電解質(zhì)的即時水平作為依據(jù)，不足以對機(jī)體動脈血?dú)馑阶龀鼍_的估計(jì)。以往相關(guān)研究均是在遠(yuǎn)航開始前或結(jié)束后對艇員進(jìn)行采樣，未能采用密閉艙室內(nèi)的血液樣本，其結(jié)果的精確性、即時性存在明顯不足。為解決上述問題，本研究首次由軍醫(yī)隨同一艇3次遠(yuǎn)航，全程多時點(diǎn)批量采樣、即時測定，結(jié)果顯示，隨潛航時間延長，三組PaO2和PaCO2均升高，但觀察組升高的幅度明顯小于對照組。本研究表明，氧燭-氫氧化鋰改進(jìn)劑量比例(X-4)/(Y﹢4)較傳統(tǒng)劑量比例更具科學(xué)性，可使艇員動脈PaO2和PaCO2更加趨近于正常范圍，對維持艇員血液酸堿平衡以及中樞神經(jīng)、循環(huán)、呼吸系統(tǒng)的正常生理狀態(tài)，保障官兵健康和生命安全具有重要作用。
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Effects of regulation mode of cabin gas on arterial blood gas of mariners during a prolonged voyage in a nuclear submarine
LIU Xiao-feng1, Wang E Er-dun1*, LI Tai-feng1, LI Lu-jia1, LIU Xiao-guang2, XIE Hui21Department of Anesthesiology, 401 Hospital of PLA, Qingdao, Shandong 266071, China
292330 Unit of PLA, Qingdao, Shandong 266071, China
*
, E-mail: erdun_wang@163.com
This work was supported by the Logistics Scientific Project of PLA (CJN13J006) and Logistics Scientific Project of Jinan Command (JN13W016)
ObjectiveTo study the effect of different regulation modes of the air in cabin on the arterial blood gas of mariners during a prolonged voyage in a nuclear submarine.MethodsDuring three long distance voyages of the same nuclear submarine, the same air-regeneration device was adopted. According to the different doses and percentages of the oxygen-lithium hydroxide absorbers, the mariners of three voyages were divided by sequence of voyages into control group (C), observation group 1 (A), and observation group 2 (B). The change in arterial blood PaO2and PaCO2of mariners in the three groups were detected on the third day of surface navigation (T1), 10th day (T2), 12nd day (T3), 13th day (T4) of submarine navigation, and the day before returning (T5).ResultThere was no difference between the three groups in T1and T2(P>0.05). There was a significant difference in PaO2and PaCO2between the two observation groups and the control group on T3, T4and T5(P<0.05).ConclusionsDifferent amount and percentage of the oxygenlithium hydroxide showed an influence on PaO2and PaCO2of the mariners. Optimal amount and percentage of the oxygen-lithium hydroxide is very important in keeping normal physiological status of mariners in a nuclear submarine.
nuclear submarine; military medicine; blood gas analysis
R847.1
A
0577-7402(2015)03-0242-03
10.11855/j.issn.0577-7402.2015.03.14
2014-08-10；
2015-01-29)
(責(zé)任編輯：胡全兵)
全軍后勤科研計(jì)劃面上項(xiàng)目(CJN13J006)；濟(jì)南軍區(qū)后勤科研計(jì)劃項(xiàng)目(JN13W016)
劉曉峰，主治醫(yī)師，碩士研究生。主要從事缺血再灌注損傷方面的研究
266071 山東青島 解放軍401醫(yī)院麻醉科(劉曉峰、王額爾敦、李泰峰、李露嘉)；266071 山東青島 解放軍92330部隊(duì)(劉曉光、謝輝)
王額爾敦，E-mail：erdun_wang@163.com
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