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37. 氣壓降低

章節編輯:  沃爾特·杜默


目錄

數字和表格

通氣適應高海拔
John T. Reeves 和 John V. Weil

氣壓降低的生理效應
Kenneth I. Berger 和 William N. Rom

管理高海拔工作的健康注意事項
約翰·韋斯特

高海拔職業病危害預防
沃爾特·杜默

人物

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通氣適應高海拔

人們越來越多地在高海拔地區工作。 採礦作業、娛樂設施、交通方式、農業活動和軍事活動通常都在高海拔地區進行,所有這些都需要人類的體力和腦力活動。 所有這些活動都會增加對氧氣的需求。 一個問題是,當一個人在海平面上升得越來越高時,總氣壓(大氣壓力,PB) 和周圍空氣中的氧氣量(氧氣佔總壓力的那部分,PO2) 逐漸下降。 結果,我們可以完成的工作量逐漸減少。 這些原則會影響工作場所。 例如,科羅拉多州的一條隧道被發現在 25 英尺的海拔高度比在海平面的同類工作需要多 11,000% 的時間才能完工,並且高度效應與延遲有關。 不僅肌肉疲勞加劇,而且精神功能惡化。 記憶力、計算力、決策力和判斷力都會受損。 科學家們在位於夏威夷島海拔 4,000 米以上的莫納羅亞天文台進行計算時發現,與在海平面上相比,他們需要更多的時間來進行計算,而且他們犯的錯誤也更多。 由於地球上人類活動的範圍、幅度、種類和分佈不斷增加,越來越多的人在高海拔地區工作,海拔影響成為一個職業問題。

對於高海拔地區的職業表現來說,最重要的是保持組織的氧氣供應。 我們(和其他動物)對低氧狀態(缺氧)有防禦能力。 其中最主要的是呼吸(通氣)增加,當動脈血中的氧氣壓力(PaO2) 減少(低氧血症),在海平面以上的所有高度都存在,隨著高度的增加而增加,是我們抵禦環境中低氧的最有效防禦措施。 在高海拔地區呼吸增加的過程稱為 通氣適應. 從圖 1 中可以看出該過程的重要性,圖中顯示已適應環境的受試者的動脈血氧壓高於未適應環境的受試者。 此外,隨著高度的增加,適應環境對維持動脈血氧壓力的重要性也逐漸增加。 事實上,未適應環境的人不太可能在海拔 20,000 英尺以上生存,而適應環境的人已經能夠在沒有人工氧氣源的情況下攀登珠穆朗瑪峰(29,029 英尺,8,848 米)的山頂。

圖 1. 通氣適應

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機制

高海拔地區通氣量增加的刺激主要且幾乎完全來自監測動脈血中氧氣壓力的組織,該組織包含在稱為頸動脈體的器官內,大約針頭大小,位於分支點在兩條頸動脈中的每一條中,在下頜角的水平。 當動脈氧壓下降時,頸動脈體中的神經樣細胞(化學感受器細胞)會感覺到這種下降,並沿著第 9 腦神經增加它們的放電率,從而將衝動直接傳遞到腦幹中的呼吸控制中心。 當呼吸中樞接收到更多的衝動時,它會通過複雜的神經通路刺激呼吸頻率和深度的增加,從而激活橫膈膜和胸壁的肌肉。 結果是肺部換氣量增加,圖 2,這反過來又會恢復動脈血氧壓力。 如果受試者呼吸氧氣或富含氧氣的空氣,則會發生相反的情況。 也就是說,化學感受器細胞降低了它們的放電率,從而減少了到呼吸中樞的神經交通,呼吸也減少了。 頸部兩側的這些小器官對血液中氧氣壓力的微小變化非常敏感。 此外,它們幾乎完全負責維持身體的氧氣水平,因為當它們都被損壞或移除時,當血氧水平下降時通氣量不再增加。 因此,控制呼吸的一個重要因素是動脈血氧壓力; 氧氣水平降低導致呼吸增加,氧氣水平增加導致呼吸減少。 在每種情況下,結果實際上都是身體努力維持血氧水平恆定。

圖 2. 適應過程中的事件順序

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時間過程(反對海拔高度通風增加的因素)

持續產生能量需要氧氣,當組織的氧氣供應減少(缺氧)時,組織功能可能會下降。 在所有器官中,大腦對缺氧最為敏感,並且如上所述,中樞神經系統內的中樞在控制呼吸方面非常重要。 當我們吸入低氧混合物時,最初的反應是通氣量增加,但在 10 分鐘左右後,這種增加會在一定程度上減弱。 雖然這種變鈍的原因尚不清楚,但其可能的原因是某些與通氣通路相關的中樞神經功能受到抑制,並被稱為 缺氧通氣抑制. 在上升到高海拔後不久就觀察到了這種抑鬱症。 抑鬱是短暫的,只持續幾個小時,可能是因為中樞神經系統內有一些組織適應。

儘管如此,通氣量的增加通常會在進入高海拔地區時立即開始,儘管在達到最大通氣量之前需要時間。 到達海拔高度後,頸動脈體活動增加試圖增加通氣量,從而將動脈血氧壓力提高回海平面值。 然而,這給身體帶來了進退兩難的局面。 呼吸增加導致二氧化碳排泄增加(CO2) 在呼出的空氣中。 當一氧化碳2 在身體組織中,它會產生酸性水溶液,當它在呼出的空氣中流失時,包括血液在內的體液會變得更加鹼性,從而改變體內的酸鹼平衡。 困境在於調節通風不僅是為了保持氧氣壓力恆定,也是為了酸鹼平衡。 一氧化碳2 調節與氧氣相反方向的呼吸。 因此當CO2 壓力(即呼吸中樞某處的酸度)升高,通氣量增加,當壓力下降時,通氣量下降。 到達高海拔地區後,低氧環境引起的任何通風增加都會導致二氧化碳下降2 壓力,這會導致鹼中毒並阻礙通氣增加(圖 2)。 因此,到達時的困境是身體無法保持氧氣壓力和酸鹼平衡的恆定。 人類需要許多小時甚至幾天才能恢復適當的平衡。

一種重新平衡的方法是讓腎臟增加尿液中鹼性碳酸氫鹽的排泄,從而補償酸度的呼吸損失,從而幫助恢復身體的酸鹼平衡以達到海平面值。 碳酸氫鹽的腎臟排泄是一個相對緩慢的過程。 例如,從海平面上升到 4,300 米(14,110 英尺),適應環境需要七到十天(圖 3)。 腎臟的這種作用減少了通氣的鹼性抑制,曾被認為是上升後通氣緩慢增加的主要原因,但最近的研究將主導作用分配給缺氧感應敏感性的逐漸增加頸動脈體在上升到高海拔後的最初幾個小時到幾天內的能力。 這是間隔 通氣適應. 實際上,適應過程允許通氣量增加以響應低動脈氧壓,即使 COXNUMX2 壓力正在下降。 隨著通風量的增加和 CO2 隨著海拔高度的適應,壓力下降,肺泡和動脈血中的氧氣壓力隨之升高。

圖 3. 海平面受試者被帶到 4,300 米高度的通氣適應時間過程

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由於在高海拔地區可能會出現短暫的缺氧通氣抑制,並且由於適應過程僅在進入低氧環境時才開始,因此到達高海拔地區時會出現最低動脈氧壓。 此後,動脈血氧壓力在最初幾天上升得相對較快,此後上升得更慢,如圖 3 所示。由於抵達後不久缺氧情況惡化,伴隨高原暴露的嗜睡和症狀在頭幾個小時和幾天內也更嚴重. 隨著環境的適應,通常會恢復幸福感。

適應所需的時間隨著海拔高度的增加而增加,這與換氣和酸鹼調節的更大增加需要更長的腎臟代償間隔時間的概念一致。 因此,雖然海平面土著可能需要三到五天才能適應海拔 3,000 米的環境,但對於 6,000 到 8,000 米以上的海拔高度,即使可能,完全適應也可能需要六週或更長時間(圖 4)。 當適應海拔高度的人回到海平面時,這個過程就會逆轉。 也就是說,現在動脈血氧壓力上升到海平面值,通氣量下降。 現在二氧化碳少了2 呼氣,CO2 血液和呼吸中樞的壓力升高。 酸鹼平衡向酸性方向改變,腎臟必須保留碳酸氫鹽以恢復平衡。 雖然失去適應所需的時間還不是很清楚,但似乎需要與適應過程本身一樣長的時間間隔。 如果是這樣,那麼從高處返回,假設,給出了高處上升的鏡像,有一個重要的例外:動脈血氧壓力在下降時立即恢復正常。

 

 

 

 

 

圖 4. 高度對大氣壓力和吸入 PO2 的影響

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個體差異

正如所預料的那樣,對於給定海拔高度的通氣適應所需的時間和強度,個體之間存在差異。 一個非常重要的原因是個體對缺氧的通氣反應存在很大差異。 例如,在海平面上,如果持有 CO2 由於壓力恆定,所以它不會混淆對低氧的通氣反應,一些正常人的通氣量很少或沒有增加,而其他人則表現出非常大(高達五倍)的增加。 對呼吸低氧混合物的通氣反應似乎是個體的固有特徵,因為家庭成員的行為比沒有血緣關係的人更相似。 正如預期的那樣,那些在海平面低氧條件下通氣反應較差的人,在高海拔地區的通氣反應似乎也會隨著時間的推移而減弱。 可能還有其他因素導致個體間的適應差異,例如通氣抑製程度、呼吸中樞功能、對酸鹼變化的敏感性以及腎臟對碳酸氫鹽的處理的差異,但這些因素並未被評估。

寵物床

睡眠質量差,尤其是在通氣適應之前,不僅是常見的抱怨,也是影響工作效率的一個因素。 許多因素會干擾呼吸行為,包括情緒、身體活動、進食和清醒程度。 睡眠期間換氣減少,低氧或高二氧化碳刺激呼吸能力2 也減少。 呼吸頻率和呼吸深度均降低。 此外,在高海拔地區,空氣中的氧分子較少,呼吸之間儲存在肺泡中的氧氣量也較少。 因此,如果呼吸停止幾秒鐘(稱為呼吸暫停,這在高海拔地區很常見),動脈血氧壓力下降的速度會比在海平面下降得更快,而海平面實際上氧氣儲量更大。

在上升到高海拔後的頭幾個晚上,週期性呼吸停止幾乎是普遍現象。 這反映了之前描述的高海拔呼吸困境,以循環方式起作用:低氧刺激增加通氣,進而降低二氧化碳水平,抑制呼吸,並增加低氧刺激,從而再次刺激通氣。 通常會有 15 到 30 秒的窒息期,然後是幾次非常大的呼吸,這通常會短暫地喚醒受試者,之後會出現另一次窒息。 由於呼吸暫停期,動脈血氧壓力有時會下降到令人擔憂的水平。 可能會有頻繁的覺醒,即使總睡眠時間正常,其碎片化也會損害睡眠質量,從而給人留下不安或不眠之夜的印象。 給氧消除缺氧刺激的循環,鹼中毒消除消除週期性呼吸,恢復正常睡眠。

尤其是中年男性,還有另一個導致呼吸暫停的風險,即間歇性上呼吸道阻塞,這是打鼾的常見原因。 雖然鼻道後部的間歇性阻塞通常只會在海平面引起惱人的噪音,但在高海拔地區,肺部的氧氣儲存量較小,這種阻塞可能導致動脈血氧壓力嚴重降低和睡眠不佳質量。

間歇曝光

有一些工作情況,特別是在南美洲的安第斯山脈,要求工人在海拔 3,000 至 4,000 米以上的地方工作幾天,然後在海平面的家中工作幾天。 特定的工作時間表(要在高海拔地區度過多少天,例如 14 到 XNUMX 天,以及在海平面度過多少天,例如 XNUMX 到 XNUMX 天)通常取決於工作場所的經濟狀況,而不是健康方面的考慮。 然而,在經濟學中要考慮的一個因素是適應和失去適應所需要的時間間隔。 應特別注意工人在到達時以及之後第一天或第二天的幸福感和工作表現,包括疲勞、執行常規和非常規功能所需的時間以及所犯的錯誤。 還應考慮盡量減少適應高原所需時間的策略,並改善醒著時的功能。

 

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氣壓降低的生理效應

高海拔對人類的主要影響與大氣壓力的變化有關(PB) 及其隨之而來的氧氣環境壓力的變化 (O2). 氣壓以對數方式隨高度增加而降低,可通過以下等式估算:

哪裡 a = 高度,以米表示。 此外,氣壓與海拔高度的關係還受到與赤道的距離和季節等其他因素的影響。 West 和 Lahiri(1984 年)發現,直接測量赤道附近和珠穆朗瑪峰(8,848 米)山頂的氣壓比根據國際民用航空組織標準大氣進行的預測要大。 天氣和溫度也會影響氣壓和高度之間的關係,以至於低壓天氣系統可以降低壓力,使高海拔旅居者“生理上更高”。 由於吸入氧分壓(PO2) 保持恆定,約為大氣壓力的 20.93%,這是激發 PO 的最重要決定因素2 在任何高度都是大氣壓力。 因此,由於大氣壓力降低,吸入氧氣隨著高度的增加而減少,如圖 1 所示。

圖 1. 高度對氣壓和吸入 PO 的影響2

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溫度和紫外線輻射也在高海拔地區發生變化。 溫度隨著海拔高度的增加而降低,大約每 6.5 米降低 1,000 °C。 由於雲量、灰塵和水蒸氣的減少,紫外線輻射每 4 米增加約 300%。 此外,多達 75% 的紫外線輻射可以被雪反射回來,進一步增加了在高海拔地區的暴露。 在高海拔環境中的生存取決於對這些元素的適應和/或保護。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

馴化

雖然快速上升到高海拔地區往往會導致死亡,但如果伴隨著補償性生理適應措施,登山者緩慢上升是可以成功的。 適應高海拔是為了維持足夠的氧氣供應以滿足代謝需求,儘管吸入 POXNUMX 減少2. 為了實現這一目標,所有器官系統都會發生變化,這些器官系統涉及將氧氣吸收到體內、OXNUMX 的分佈2 到必要的器官,和 O2 卸載到組織。

討論氧氣攝取和分配需要了解血液中氧氣含量的決定因素。 當空氣進入肺泡時,激發的 PO2 降低到一個新的水平(稱為肺泡 PO2) 由於兩個因素:吸入空氣加濕導致水蒸氣分壓增加,以及二氧化碳分壓增加 (PCO2) 從一氧化碳2 排泄。 由於肺泡 POXNUMX 之間的梯度,氧氣從肺泡穿過肺泡毛細血管膜擴散到血液中2 和血PO2. 血液中發現的大部分氧氣與血紅蛋白(氧合血紅蛋白)結合。 因此,氧氣含量與血液中的血紅蛋白濃度和 OXNUMX 的百分比直接相關2 血紅蛋白上氧飽和的結合位點(氧合血紅蛋白飽和度)。 因此,了解動脈 PO 之間的關係2 氧合血紅蛋白飽和度對於了解血液中氧含量的決定因素至關重要。 圖 2 說明了氧合血紅蛋白解離曲線。 隨著高度的增加,激發了 PO2 減少,因此,動脈 PO2 和氧合血紅蛋白飽和度降低。 在正常受試者中,海拔高於 3,000 米與動脈血氧分壓充分降低有關2 氧合血紅蛋白飽和度低於 90%,位於氧合血紅蛋白解離曲線的陡峭部分。 在沒有補償機制的情況下,高度的進一步增加可以預見會導致顯著的去飽和。

圖 2. 氧合血紅蛋白解離曲線

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高海拔環境中發生的通氣適應保護動脈氧分壓免受環境氧水平降低的影響,可分為急性、亞急性和慢性變化。 急速上升到高海拔導致靈感 PO 下降2 進而導致動脈 PO 減少2 (缺氧)。 為了盡量減少靈感 PO 減少的影響2 在動脈氧合血紅蛋白飽和度方面,高海拔地區發生的缺氧會引發通過頸動脈體介導的通氣量增加(缺氧通氣反應 - HVR)。 過度通氣會增加二氧化碳的排泄,隨後會增加動脈和肺泡二氧化碳分壓 (PCO2) 下降。 肺泡 PCO 下降2 允許肺泡 PO2 上升,因此,動脈 PO2 和動脈 O2 含量增加。 然而,增加的二氧化碳排泄也導致血液氫離子濃度降低([H+]) 導致鹼中毒的發展。 隨後的鹼中毒會抑制缺氧通氣反應。 因此,在急劇上升到高海拔時,通氣量會突然增加,這是由血液中鹼中毒的發展所調節的。

在接下來的幾天裡,在高海拔地區,通風會發生進一步的變化,通常稱為通風適應。 在接下來的幾週內,通風繼續增加。 當腎臟通過排泄碳酸氫根離子來代償急性鹼中毒時,通氣量會進一步增加,從而導致血液濃度升高 [H+]. 最初認為,鹼中毒的腎臟代償消除了鹼中毒對缺氧通氣反應的抑制影響,從而使 HVR 的全部潛力得以實現。 然而,血液 pH 值的測量顯示,儘管通風增加,鹼中毒仍然存在。 其他推測的機制包括:(1)儘管持續存在血清鹼中毒,但延髓呼吸控制中心周圍的腦脊液(CSF)pH值可能已恢復正常; (2) 頸動脈體對缺氧的敏感性增加; (3) 增加呼吸控制器對 CO 的反應2. 一旦發生通氣適應,儘管缺氧得到解決,但在返回低海拔地區後,過度通氣和 HVR 增加會持續數天。

在高海拔地區生活幾年後,會發生進一步的通風變化。 與在適應環境的個體中獲得的值相比,對高海拔當地人的測量顯示 HVR 有所降低,儘管未達到海平面受試者的水平。 HVR 降低的機制尚不清楚,但可能與頸動脈體肥大和/或保持組織氧合作用的其他適應性機制的發展有關,例如:毛細血管密度增加; 增加組織的氣體交換能力; 線粒體的數量和密度增加; 或增加肺活量。

除了對通氣的影響外,缺氧還會引起肺動脈血管平滑肌收縮(缺氧性血管收縮)。 隨之而來的肺血管阻力和肺動脈壓力的增加使血流從低肺泡 PO 的通氣不良的肺泡中轉移2 以及通氣更好的肺泡。 以這種方式,肺動脈灌注與通氣良好的肺單元相匹配,提供了另一種保持動脈 PO 的機制2.

心血管和血液系統的適應性進一步增強了向組織的氧氣輸送。 在最初上升到高海拔時,心率增加,導致心輸出量增加。 幾天后,由於高海拔地區失水增加導致血漿容量減少,心輸出量下降。 隨著時間的推移,促紅細胞生成素的產生增加導致血紅蛋白濃度增加,從而使血液具有更高的攜氧能力。 除了增加血紅蛋白水平外,氧與血紅蛋白結合的親和力的變化也可能有助於維持組織氧合作用。 可以預期氧合血紅蛋白解離曲線向右移動,因為它有利於向組織釋放氧氣。 然而,從珠穆朗瑪峰山頂和模擬山頂的低壓艙實驗中獲得的數據表明,曲線向左移動(West 和 Lahiri 1984 年;West 和 Wagner 1980 年;West 等人 1983 年)。 雖然向左移動會使氧氣更難卸載到組織中,但它在極端海拔高度可能是有利的,因為它會促進肺部的氧氣吸收,儘管吸入 PO 顯著減少2 (珠穆朗瑪峰山頂為 43 毫米汞柱,海平面為 149 毫米汞柱)。

組織供氧鏈中的最後一個環節是細胞對 OXNUMX 的攝取和利用2. 從理論上講,可能會發生兩種潛在的適應。 首先,最小化氧氣從血管擴散到負責氧化代謝的細胞內位點線粒體時必須經過的距離。 其次,可以發生改善線粒體功能的生化改變。 顯示肌肉組織中毛細血管密度增加或線粒體密度增加的研究表明擴散距離最小化。 目前尚不清楚這些變化是否反映了毛細血管和線粒體的募集或發育,或者是肌肉萎縮引起的人工製品。 在任何一種情況下,毛細血管和線粒體之間的距離都會減小,從而促進氧氣擴散。 可能改善線粒體功能的生化改變包括增加肌紅蛋白水平。 肌紅蛋白是一種細胞內蛋白,在低組織 PO 時結合氧2 水平並促進氧氣擴散到線粒體中。 肌紅蛋白濃度隨著訓練而增加,並與肌肉細胞的有氧能力相關。 儘管這些改編在理論上是有益的,但缺乏確鑿的證據。

高海拔探險者的早期記錄描述了大腦功能的變化。 已經描述了運動、感覺和認知能力下降,包括學習新任務的能力下降和口頭表達信息困難。 這些缺陷可能導致判斷力差和易怒,進一步加劇高海拔環境中遇到的問題。 返回海平面後,這些赤字會隨著時間的推移而改善; 報告表明記憶力和注意力受損持續數天至數月,手指敲擊速度下降長達一年(Hornbein 等人,1989 年)。 HVR 較高的個體更容易出現長期缺陷,這可能是因為過度通氣對動脈氧合血紅蛋白飽和度的益處可能被低碳酸血症(減少的 PCO2 在血液中),這會導致腦血管收縮,從而導致腦血流量減少。

前面的討論僅限於休息條件; 隨著氧氣需求和消耗的增加,運動會增加壓力。 高海拔地區環境氧氣的下降會導致最大攝氧量下降,從而導致最大運動量下降。 此外,減少的靈感 PO2 在高海拔地區會嚴重影響氧氣向血液中的擴散。 這在圖 3 中進行了說明,該圖繪製了氧氣擴散到肺泡毛細血管中的時間過程。 在海平面,末端毛細管 PO 的平衡有多餘的時間2 至肺泡 PO2,而在珠穆朗瑪峰的山頂,完全平衡並沒有實現。 這種差異是由於高海拔環境氧氣水平降低導致肺泡和靜脈 PO 之間的擴散梯度降低2. 隨著運動,心輸出量和血流量增加,從而減少了血細胞通過肺泡毛細血管的傳輸時間,進一步加劇了該問題。 從這個討論中,很明顯 O 中的左移2 血紅蛋白與海拔高度的解離曲線是必要的,以補償肺泡中氧氣擴散梯度的降低。

圖 3. 肺泡毛細血管中氧張力的計算時間過程

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睡眠障礙在高海拔地區的旅居者中很常見。 週期性(Cheyne-Stokes)呼吸是普遍的,其特徵是呼吸頻率加快(呼吸過度)與呼吸停止(呼吸暫停)週期交替導致缺氧。 在缺氧通氣敏感性最高的個體中,週期性呼吸往往更為明顯。 因此,具有較低 HVR 的旅居者俱有較不嚴重的周期性呼吸。 然而,隨後會出現持續的通氣不足期,這與氧合血紅蛋白飽和度的持續下降相對應。 週期性呼吸的機制可能與 HVR 增加有關,導致通氣量增加以響應缺氧。 通氣量增加會導致血液 pH 值升高(鹼中毒),進而抑制通氣量。 隨著適應的進行,週期性呼吸得到改善。 用乙酰唑胺治療可減少週期性呼吸並改善睡眠期間的動脈氧合血紅蛋白飽和度。 應謹慎使用抑制通氣的藥物和酒精,因為它們可能會加劇睡眠期間的缺氧。

氣壓降低的病理生理效應

人類對高海拔生理適應的複雜性提供了許多潛在的適應不良反應。 儘管將分別描述每種綜合徵,但它們之間有相當多的重疊。 諸如急性缺氧、急性高山病、高原肺水腫和高原腦水腫等疾病很可能代表了具有相似病理生理學的一系列異常。

低氧

由於大氣壓力降低和由此導致的環境氧氣減少,隨著上升到高海拔地區會發生缺氧。 快速上升,嚴重缺氧,身體來不及調整。 由於時間的流逝,登山者通常不會受到急性缺氧的影響,因此在攀登過程中會發生適應。 急性缺氧對高海拔環境中的飛行員和救援人員來說都是一個問題。 急性氧合血紅蛋白去飽和值低於 40% 至 60% 會導致意識喪失。 在不太嚴重的去飽和情況下,個人會注意到頭痛、意識模糊、困倦和失去協調。 缺氧還會引發一種欣快狀態,Tissandier 在 1875 年的氣球飛行中將這種狀態描述為體驗“內心的快樂”。 隨著更嚴重的去飽和,死亡發生。 急性缺氧對吸氧或下降反應迅速而完全。

急性高山病

急性高山病 (AMS) 是高海拔環境中最常見的疾病,影響了多達三分之二的旅居者。 急性高山病的發病率取決於多種因素,包括上升速度、暴露時間長短、活動程度和個人易感性。 為了防止進展為肺水腫或腦水腫,識別受影響的個體很重要。 急性高原反應的識別是通過識別在適當環境中出現的特徵性體徵和症狀來進行的。 大多數情況下,急性高山病會在快速上升到 2,500 米以上的高度後的幾小時內發生。 最常見的症狀包括在夜間更為明顯的頭痛、可能伴有噁心和嘔吐的食慾不振、睡眠障礙和疲勞。 AMS 患者經常抱怨呼吸急促、咳嗽和神經系統症狀,如記憶缺陷和聽覺或視覺障礙。 可能缺乏體檢結果,但體液瀦留可能是早期徵兆。 急性高山病的發病機制可能與相對通氣不足有關,通氣不足會通過增加動脈 PCO 而增加腦血流量和顱內壓2 和減少動脈 PO2. 這種機制可以解釋為什麼 HVR 較高的人不太可能患上急性高山病。 體液瀦留的機制尚不清楚,但可能與調節腎髒水排泄的蛋白質和/或激素血漿水平異常有關; 這些調節劑可能會對急性高山病患者的交感神經系統活動增加作出反應。 水的積累可能反過來導致肺間質水腫或腫脹。 更嚴重的病例可能會繼續發展為肺水腫或腦水腫。

可以通過緩慢的分級上升來預防急性高山病,並留出足夠的時間適應環境。 這對於那些更易感或有急性高山病史的人來說尤其重要。 此外,在上山之前或期間服用乙酰唑胺可能有助於預防和改善急性高山病的症狀。 乙酰唑胺抑制腎臟中碳酸酐酶的作用,導致碳酸氫根離子和水的排泄增加,從而在血液中產生酸中毒。 酸中毒刺激呼吸,導致動脈氧合血紅蛋白飽和度增加和睡眠期間週期性呼吸減少。 通過這種機制,乙酰唑胺加速了自然適應過程。

急性高山病的治療可以通過下山最有效地完成。 進一步上升到高海拔是禁忌的,因為疾病可能會進展。 當不可能下降時,可以給予氧氣。 或者,便攜式輕質織物高壓艙可用於高海拔環境探險。 當沒有氧氣且無法下降時,高壓氣囊特別有用。 有幾種藥物可以改善急性高原反應的症狀,包括乙酰唑胺和地塞米松。 地塞米鬆的作用機制尚不清楚,儘管它可能通過減少水腫形成起作用。

高原肺水腫

高海拔肺水腫影響大約 0.5% 至 2.0% 的登高海拔超過 2,700 米的人,並且是高海拔疾病導致死亡的最常見原因。 高原肺水腫在上升後 6 至 96 小時內發生。 高原肺水腫發展的危險因素與急性高山病的危險因素相似。 常見的早期症狀包括急性高山病症狀,伴有運動耐力下降、運動後恢復時間延長、運動時氣短和持續乾咳。 隨著病情惡化,患者會出現休息時呼吸急促,可聞及肺部充血,甲床和嘴唇發紺。 這種疾病的發病機制尚不確定,但可能與微血管壓力增加或微血管通透性增加導致肺水腫發展有關。 儘管肺動脈高壓可能有助於解釋發病機制,但在所有登高到高海拔的個體中都觀察到了缺氧導致的肺動脈壓升高,包括那些沒有發生肺水腫的個體。 然而,易感個體可能具有不均勻的肺動脈缺氧收縮,導致缺氧血管收縮不存在或減弱的局部區域微血管過度灌注。 由此產生的壓力和剪切力增加可能會損壞毛細血管膜,導致水腫形成。 這種機制解釋了這種疾病的斑塊性質及其在肺部 X 射線檢查中的表現。 與急性高山病一樣,HVR 較低的人更容易發生高原肺水腫,因為他們的氧合血紅蛋白飽和度較低,因此缺氧性肺血管收縮更大。

高原肺水腫的預防與急性高山病的預防相似,包括逐漸攀登和使用乙酰唑胺。 最近,已證明使用平滑肌鬆弛劑硝苯地平有助於預防有高原肺水腫病史的個體的疾病。 此外,避免運動可能具有預防作用,儘管它可能僅限於那些已經患有這種疾病的亞臨床程度的個體。

高原肺水腫的治療最好通過輔助疏散到低海拔來完成,記住受害者需要限制他或她的勞累。 下降後,病情會迅速好轉,通常不需要臥床休息和吸氧以外的其他治療。 當不可能下降時,氧療可能是有益的。 已嘗試使用多種藥物進行藥物治療,最成功的是利尿劑速尿和嗎啡。 必須謹慎使用這些藥物,因為它們會導致脫水、血壓下降和呼吸抑制。 儘管下降療法有效,但死亡率仍約為 11%。 這種高死亡率可能反映了未能在疾病早期診斷出疾病,或者無法下降以及缺乏其他治療方法。

高原腦水腫

高原腦水腫是一種極端形式的急性高山病,已發展為包括全身性腦功能障礙。 腦水腫的發病率尚不清楚,因為很難區分嚴重的急性高原反應和輕微的腦水腫病例。 高原腦水腫的發病機制是急性高山病發病機制的延伸; 通氣不足會增加腦血流量和顱內壓,從而導致腦水腫。 腦水腫的早期症狀與急性高山病的症狀相同。 隨著疾病的進展,會出現其他神經系統症狀,包括嚴重的易怒和失眠、共濟失調、幻覺、麻痺、癲癇發作和最終昏迷。 眼睛檢查通常會發現視盤腫脹或視乳頭水腫。 經常注意到視網膜出血。 此外,許多腦水腫病例並發肺水腫。

高原腦水腫的治療與其他高原障礙的治療相似,下降是首選療法。 應吸氧以維持氧合血紅蛋白飽和度大於 90%。 使用皮質類固醇如地塞米松可以減少水腫形成。 利尿劑也被用於減輕水腫,但療效不確定。 昏迷患者可能需要額外的氣道管理支持。 對治療的反應各不相同,在撤離到低海拔地區後,神經功能障礙和昏迷會持續數天至數週。 腦水腫的預防措施與其他高原綜合症的措施相同。

視網膜出血

視網膜出血極為常見,在海拔 40 米處影響多達 3,700% 的人,在海拔 56 米處影響到 5,350%。 視網膜出血通常沒有症狀。 它們很可能是由動脈缺氧引起的視網膜血流量增加和血管擴張引起的。 視網膜出血在有頭痛的個體中更為常見,劇烈運動可誘發視網膜出血。 與其他高海拔綜合症不同,乙酰唑胺或速尿治療無法預防視網膜出血。 通常會在兩週內看到自發消退。

慢性高山病

慢性高山病 (CMS) 折磨著高海拔地區的居民和長期居住的居民。 對慢性高山病的首次描述反映了 Monge 對生活在海拔 4,000 米以上的安第斯山原住民的觀察。 此後,除夏爾巴協作外,大多數高海拔居民都患有慢性高山病或蒙格氏病。 男性比女性更容易受到影響。 慢性高山病的特徵是過多、發紺和紅細胞質量升高,導致神經系統症狀,包括頭痛、頭暈、嗜睡和記憶力減退。 慢性高山病患者可能會出現右心衰竭,也稱為 肺心病,由於肺動脈高壓和氧合血紅蛋白飽和度顯著降低。 慢性高山病的發病機制尚不清楚。 受影響個體的測量結果顯示缺氧通氣反應降低,睡眠期間加劇的嚴重低氧血症,血紅蛋白濃度升高和肺動脈壓力升高。 儘管因果關係似乎很可能存在,但缺乏證據且常常令人困惑。

慢性高山病的許多症狀可以通過下降到海平面得到改善。 搬遷到海平面消除了紅細胞生成和肺血管收縮的缺氧刺激。 替代治療包括:靜脈切開術以減少紅細胞量,以及睡眠期間低流量氧氣以改善缺氧。 還發現使用甲羥孕酮(一種呼吸興奮劑)治療是有效的。 在一項研究中,經過 XNUMX 週的甲羥孕酮治療後通氣和缺氧情況得到改善,紅細胞計數減少。

其他條件

鐮狀細胞病患者在高海拔地區更容易出現痛苦的血管閉塞危象。 眾所周知,即使是 1,500 米的中等海拔高度也會引發危機,而 1,925 米的海拔高度與 60% 的危機風險相關。 在沙特阿拉伯,居住在海拔 3,050 米處的鐮狀細胞病患者面臨的危機是居住在海平面的患者的兩倍。 此外,具有鐮狀細胞性狀的患者在上升到高海拔地區時可能會出現脾梗塞綜合徵。 血管閉塞危像風險增加的可能病因包括:脫水、紅細胞計數增加和行動不便。 血管閉塞危象的治療包括下降到海平面、吸氧和靜脈補液。

基本上沒有數據描述孕婦上​​升到高海拔地區的風險。 儘管居住在高海拔地區的患者患妊娠高血壓的風險增加,但尚無胎兒死亡率增加的報導。 嚴重缺氧可能導致胎心率異常; 但是,這僅發生在極端海拔或存在高海拔肺水腫的情況下。 因此,孕婦面臨的最大風險可能與該地區的偏遠有關,而不是海拔引起的並發症。

 

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管理高海拔工作的健康注意事項

許多人在高海拔地區工作,尤其是在南美安第斯山脈和青藏高原的城市和村莊。 這些人中的大多數是在該地區居住多年甚至幾代人的高地人。 大部分工作都是農業性質的——例如,照料家養動物。

但是,本文的側重點不同。 最近,海拔 3,500 至 6,000 米的商業活動大幅增加。 例子包括海拔約 4,500 米的智利和秘魯的礦山。 其中一些礦山非常大,僱用了 1,000 多名工人。 另一個例子是位於夏威夷莫納克亞山的望遠鏡設施,海拔 4,200 米。

傳統上,南美安第斯山脈的高地礦,其中一些可以追溯到西班牙殖民時期,由世代生活在高海拔地區的土著人開採。 然而,最近越來越多地使用來自海平面的工人。 這種變化有幾個原因。 一是這些偏遠地區沒有足夠的人來經營礦山。 一個同樣重要的原因是,隨著礦山越來越自動化,需要熟練的人來操作大型挖掘機、裝載機和卡車,而當地人可能不具備必要的技能。 第三個原因是開發這些礦山的經濟性。 鑑於以前在礦山附近建立了整個城鎮來安置工人的家庭,以及必要的附屬設施,如學校和醫院,現在看來,讓家庭住在海平面上,讓工人有更好的生活。通勤到礦山。 這不僅僅是一個經濟問題。 海拔 4,500 米的生活質量低於海拔較低的地方(例如,兒童生長更慢)。 因此,讓家庭留在海平面而工人通勤到高海拔地區的決定具有良好的社會經濟基礎。

勞動力從海平面移動到大約 4,500 米的高度的情況引發了許多醫學問題,其中許多問題目前還知之甚少。 大多數從海平面到海拔 4,500 米的人最初都會出現一些急性高山病的症狀。 最初兩三天后,對海拔高度的耐受性通常會提高。 然而,這些海拔高度的嚴重缺氧對身體有許多有害影響。 最大工作能力降低,人們更快疲勞。 精神效率降低,許多人發現更難以集中註意力。 睡眠質量通常較差,伴有頻繁的覺醒和周期性呼吸(呼吸每分鐘起伏三四次),導致動脈 PO2 在呼吸暫停或呼吸減少後下降到低水平。

對高海拔的耐受性因人而異,通常很難預測誰會不耐受高海拔。 有相當一部分人想在 4,500 米的海拔高度工作,但發現他們做不到,或者生活質量很差,他們拒絕留在那個海拔高度。 諸如選擇可能耐受高海拔的工人,以及他們在高海拔和與家人在海平面的這段時間之間的工作安排等話題相對較新,也不是很清楚。

職前考試

除了常規的入職前檢查外,還要特別注意心肺系統,因為在高海拔地區工作對呼吸系統和心血管系統的要求很高。 由於通風水平高,早期慢性阻塞性肺病和哮喘等疾病在高海拔地區會更加致殘,因此應特別注意。 有早期支氣管炎症狀的重度吸煙者可能難以忍受高海拔。 除了包括胸片在內的常規胸部檢查外,還應進行強制肺活量測定。 如果可能,應進行運動試驗,因為任何運動不耐受都會在高海拔地區被放大。

應仔細檢查心血管系統,如果可行,包括運動心電圖。 應進行血細胞計數以排除患有異常程度的貧血或紅細胞增多症的工人。

生活在高海拔地區會增加許多人的心理壓力,應仔細詢問病史以排除以前有行為問題的準工人。 許多高海拔的現代礦山是乾燥的(不允許飲酒)。 一些高海拔地區的人胃腸道症狀很常見,有消化不良病史的工人可能表現不佳。

工人耐受高海拔的選擇

除了排除可能在高海拔地區表現不佳的患有肺病或心髒病的工人之外,如果可以進行測試以確定誰可能很好地耐受高海拔地區,那將是非常有價值的。 不幸的是,目前對高海拔耐受性的預測因素知之甚少,儘管目前正在為此做大量工作。

對高海拔耐受性的最佳預測可能是以前在高海拔地區的經歷。 如果某人能夠在 4,500 米的海拔高度工作數周而沒有明顯問題,那麼他或她很可能能夠再次這樣做。 同樣的道理,如果有人嘗試在高海拔地區工作,但發現自己無法忍受,那麼下一次很可能會遇到同樣的問題。 因此,在選擇工人時,應非常重視以前在高海拔地區的成功就業。 但是,這個標準顯然不能適用於所有工作人員,否則不會有新人進入高空工作池。

另一個可能的預測因素是對缺氧的通氣反應的強度。 這可以在海平面上通過為未來的工人提供低濃度的氧氣來呼吸並測量通風量的增加來測量。 有證據表明,缺氧通氣反應相對較弱的人耐受高海拔的能力較差。 例如,Schoene (1982) 表明,14 名高海拔登山者的缺氧通氣反應明顯高於 1981 名對照者。 XNUMX 年美國醫學研究珠穆朗瑪峰探險隊進行了進一步的測量,結果表明,在探險之前和探險期間測量的缺氧通氣反應與高山表現密切相關(Schoene、Lahiri 和 Hackett 1984)。 Masuyama、Kimura 和 Sugita (1986) 報告說,在干城章嘉峰到達 8,000 米的五名登山者比五名沒有登山的登山者有更高的缺氧通氣反應。

然而,這種相關性絕不是普遍的。 在一項針對 128 名登山者登高的前瞻性研究中,低氧通氣反應的測量值與達到的高度無關,而海平面的最大攝氧量測量值卻相關(Richalet、Kerome 和 Bersch,1988 年)。 這項研究還表明,對急性缺氧的心率反應可能是高海拔表現的有用預測指標。 還有其他研究表明,低氧通氣反應與極端海拔下的表現之間的相關性較差(Ward、Milledge 和 West,1995 年)。

許多這些研究的問題在於,結果主要適用於比這裡感興趣的高得多的海拔高度。 還有許多低氧通氣反應值適中的登山者在高海拔地區表現出色的例子。 然而,異常低的缺氧通氣反應可能是耐受中等高度(例如 4,500 米)的危險因素。

測量海平面缺氧通氣反應的一種方法是讓受試者重新呼吸到一個袋子中,袋子最初裝有 24% 的氧氣、7% 的二氧化碳和剩餘的氮氣。 在重新呼吸 PCO 期間2 通過可變旁路和二氧化碳吸收器監測並保持恆定。 可以繼續再呼吸,直到靈感 PO2 降至約 40 mmHg(5.3 kPa)。 使用脈搏血氧儀連續測量動脈血氧飽和度,並根據飽和度繪製通氣量(Rebuck 和 Campbell 1974)。 另一種測量缺氧通氣反應的方法是確定受試者呼吸低氧混合物時短暫氣道阻塞期間的吸氣壓力 (Whitelaw、Derenne 和 Milic-Emili 1975)。

另一個可能的高海拔耐受性預測指標是海平面急性缺氧期間的工作能力。 這裡的基本原理是不能忍受急性缺氧的人更有可能不能忍受慢性缺氧。 幾乎沒有證據支持或反對這一假設。 蘇聯生理學家將對急性缺氧的耐受性作為 1982 年珠穆朗瑪峰探險成功的選擇登山者的標準之一(Gazenko 1987)。 另一方面,隨著適應而發生的變化是如此深刻,以至於如果急性缺氧期間的運動表現與慢性缺氧期間的工作能力相關性很差也就不足為奇了。

另一個可能的預測因素是海平面急性缺氧期間肺動脈壓力的增加。 這可以通過多普勒超聲對許多人進行非侵入性測量。 該測試的主要原理是高原肺水腫的發展與缺氧性肺血管收縮程度之間已知的相關性(Ward、Milledge 和 West 1995)。 然而,由於在海拔4,500米的人群中高原肺水腫並不常見,該試驗的實用價值值得商榷。

確定這些用於選擇工人的測試是否具有實用價值的唯一方法是進行前瞻性研究,其中在海平面進行的測試結果與隨後的高海拔耐受性評估相關聯。 這就提出瞭如何衡量高海拔耐受性的問題。 這樣做的通常方法是通過調查問卷,例如路易斯湖調查問卷(Hackett 和 Oelz,1992 年)。 然而,調查問卷在這一人群中可能不可靠,因為工人認為如果他們承認海拔高度不耐受,他們可能會失去工作。 確實存在高原不耐受的客觀測量方法,例如停止工作、作為亞臨床肺水腫指徵的肺部囉音以及作為亞臨床高原腦水腫指徵的輕度共濟失調。 然而,這些特徵只會出現在高度不耐受的人群中,而僅基於此類測量的前瞻性研究將非常不敏感。

應該強調的是,這些可能的測試用於確定高海拔工作耐受性的價值尚未確定。 然而,僱用大量無法在高海拔地區令人滿意地工作的工人的經濟影響如此之大,因此擁有有用的預測指標將非常有價值。 目前正在進行研究以確定其中一些預測因素是否有價值和可行。 諸如對缺氧的缺氧通氣反應和海平面急性缺氧期間的工作能力等測量並不是特別困難。 然而,它們需要由專業實驗室來完成,並且只有當測量的預測價值很大時,這些調查的成本才是合理的。

高海拔海平面調度

同樣,本文針對海拔約 4,500 米的礦山等商業活動僱用從其家人居住的海平面上下班的工人時發生的具體問題。 時間安排顯然不是人們長期居住在高海拔地區的問題。

設計在高海拔和海平面之間移動的最佳時間表是一個具有挑戰性的問題,迄今為止所採用的時間表幾乎沒有科學依據。 這些主要基於社會因素,例如工人們願意在高海拔地區停留多長時間才能再次見到家人。

在高海拔地區一次呆幾天的主要醫學原理是從適應環境中獲得的好處。 許多在高海拔地區出現急性高山病症狀的人在兩到四天后感覺好多了。 因此,在此期間正在快速適應環境。 此外,眾所周知,對缺氧的通氣反應需要七到十天才能達到穩定狀態(Lahiri 1972;Dempsey 和 Forster 1982)。 通風量的增加是適應過程中最重要的特徵之一,因此建議在高海拔地區的工作時間至少為十天是合理的。

高海拔適應的其他特徵可能需要更長的時間才能形成。 一個例子是紅細胞增多症,它需要數週才能達到穩定狀態。 然而,應該補充的是,紅細胞增多症的生理價值遠不如人們一度認為的那麼確定。 事實上,Winslow 和 Monge (1987) 已經表明,有時在海拔約 4,500 米的永久居民身上看到的嚴重程度的紅細胞增多症會適得其反,因為如果通過在數週內抽血來降低血細胞比容,有時會增加工作能力.

另一個重要問題是去適應率。 理想情況下,工人不應失去他們在海平面與家人在一起期間在高海拔地區形成的所有適應能力。 不幸的是,關於去適應率的研究很少,儘管一些測量表明在去適應期間通氣反應的變化率比適應期間慢(Lahiri 1972)。

另一個實際問題是將工人從海平面轉移到高海拔並再次返回所需的時間。 在智利北部 Collahuasi 的一座新礦山中,從沿海城鎮伊基克乘公共汽車只需幾個小時即可抵達礦山,預計大多數家庭都將居住在那裡。 但是,如果工人居住在聖地亞哥,則行程可能需要一天多的時間。 在這種情況下,在高空短暫工作三四天,顯然效率低下,浪費了時間在路上。

社會因素在任何涉及遠離家庭的時間安排中也起著至關重要的作用。 即使有醫學和生理上的原因為什麼 14 天的適應期是最佳的,但工人不願意離開家人超過 XNUMX 天或 XNUMX 天的事實可能是一個壓倒一切的因素。 迄今為止的經驗表明,在高海拔地區 XNUMX 天然後在海平面地區 XNUMX 天,或者在高海拔地區 XNUMX 天然後在海平面地區同時進行 XNUMX 天的時間表可能是最可接受的時間表。

請注意,在這種類型的時間表中,工人永遠不會完全適應高海拔,也不會在海平面上完全不適應。 因此,他將時間花在兩個極端之間搖擺不定,從未從任何一種狀態中獲得全部利益。 此外,一些工人在返回海平面時抱怨極度疲倦,並在最初的兩三天內恢復。 這可能與睡眠質量差有關,而睡眠質量通常是生活在高海拔地區的一個特徵。 這些問題凸顯了我們對決定最佳時間表的因素的無知,這方面顯然需要做更多的工作。

無論採用何種時間表,如果工人可以在比工作場所更低的海拔高度睡覺,那將是非常有利的。 當然,這是否可行取決於該地區的地形。 如果需要幾個小時才能到達較低的睡眠海拔高度是不可行的,因為這會減少工作日的時間。 但是,如果在比方說一小時之內可以到達的數百米以下的位置,在這個較低的高度設置睡眠區將改善睡眠質量、工人的舒適度和幸福感以及生產力。

室內空氣富氧降低高危人群缺氧 海拔

高海拔的有害影響是由空氣中的低氧分壓引起的。 反過來,這是因為雖然氧氣濃度與海平面相同,但大氣壓力較低。 不幸的是,在高海拔地區幾乎無能為力,無法應對這種“氣候侵略”,秘魯高海拔醫學之父卡洛斯·蒙格 (Carlos Monge) 將其稱為“氣候侵略”(Monge 1948)。

一種可能是在小範圍內增加氣壓,這就是伽莫夫袋的原理,有時用於高原反應的緊急治療。 然而,從技術角度來看,對房間等大空間進行加壓是很困難的,而且進出壓力增加的房間也存在醫療問題。 例如,如果咽鼓管被阻塞,中耳會感到不適。

另一種方法是提高工作設施某些部分的氧氣濃度,這是一個相對較新的發展,顯示出巨大的希望(West 1995)。 如前所述,即使在海拔 4,500 米的環境中適應了 XNUMX 到 XNUMX 天之後,嚴重的缺氧仍會繼續降低工作能力、腦力效率和睡眠質量。 因此,如果可行的話,降低工作設施某些部分的缺氧程度將是非常有利的。

這可以通過在某些房間的正常空氣通風中添加氧氣來實現。 相對較小的室內空氣富氧度值是顯著的。 研究表明,氧氣濃度每增加 1%(例如從 21% 增加到 22%),相應的高度就會降低 300 米。 等效高度是具有相同靈感 PO 的高度2 就像在富氧房間裡呼吸空氣一樣。 因此,在 4,500 米的高度,將房間的氧氣濃度從 21% 提高到 26% 會使等效高度降低 1,500 米。 結果將是 3,000 米的等效高度,這是很容易容忍的。 氧氣將添加到正常的房間通風中,因此將成為空調的一部分。 我們都希望房間能提供舒適的溫度和濕度。 控制氧氣濃度可視為人類控制環境的進一步合乎邏輯的步驟。

由於引入了用於提供大量近乎純氧的相對便宜的設備,因此富氧變得可行。 最有前途的是使用分子篩的製氧機。 這種裝置優先吸附氮氣,從而從空氣中產生富氧氣體。 用這種類型的濃縮器很難產生純氧,但氮氣中含有大量 90% 的氧氣很容易獲得,這些對這種應用同樣有用。 這些設備可以連續工作。 在實踐中,兩種分子篩以交替方式使用,一種被吹掃,而另一種則積極吸附氮氣。 唯一的要求是電力,現代礦山通常供應充足。 作為富氧成本的粗略指標,可以購買現成的小型商用設備,每小時可生產 300 升 90% 的氧氣。 它的開發目的是產生氧氣,用於在家中治療患有肺部疾病的患者。 該設備的功率要求為 350 瓦,初始成本約為 2,000 美元。 對於一個人來說,這樣一台機器足以在最小但可接受的室內通風水平下將房間內的氧氣濃度提高 3%。 也可以使用非常大的氧氣濃縮器,它們用於紙漿工業。 在某些情況下,液氧也可能是經濟的。

例如,礦井中有幾個區域可能需要考慮富氧。 一個是主管的辦公室或會議室,重要的決策都是在這裡做出的。 例如,如果礦山出現嚴重事故等危機,這樣的設施很可能會比正常的缺氧環境更清醒。 有充分的證據表明,海拔 4,500 米會損害大腦功能(Ward、Milledge 和 West,1995 年)。 另一個有益於富氧的地方是進行質量控制測量的實驗室。 另一種可能性是睡眠區富氧以改善睡眠質量。 在海拔4,500米左右的富氧效果雙盲試驗設計容易,應盡快開展。

應考慮富氧可能引起的並發症。 增加的火災隱患是已經提出的問題之一。 然而,在 5 米的高度將氧氣濃度增加 4,500% 會產生比海平面空氣更易燃的大氣(West 1996)。 應該記住,雖然富氧會增加 PO2,這仍然遠低於海平面值。 大氣的可燃性取決於兩個變量(Roth 1964):

  • 氧氣的分壓,在高海拔的富氧空氣中比在海平面低得多
  • 大氣中惰性成分(即氮氣)的熄滅作用。

 

這種淬火在高海拔地區略有減少,但最終效果仍然是可燃性較低。 純氧或接近純氧當然是危險的,在將氧氣從氧氣濃縮器輸送到通風管道時應採取正常的預防措施。

無法適應高海拔有時被認為是富氧的缺點。 然而,進入富含氧氣的房間和下降到較低的高度之間沒有基本的區別。 如果可能的話,每個人都會在較低的海拔高度睡覺,因此這幾乎不是反對使用富氧的理由。 誠然,在其他條件相同的情況下,經常暴露在較低的海拔高度會導致對較高海拔高度的適應性降低。 然而,最終目標是在礦山的高海拔地區有效工作,這大概可以通過富氧來提高。

有時有人建議,如果出現某種與缺氧相關的疾病,以這種方式改變大氣可能會增加設施的法律責任。 其實,相反的觀點似乎更合理。 比如說,在高海拔地區工作時發生心肌梗塞的工人可能會聲稱海拔高度是一個促成因素。 任何減少缺氧壓力的程序都會降低高原引起的疾病的可能性。

緊急處理

本章前面討論了各種類型的高原反應,包括急性高原反應、高原肺水腫和高原腦水腫。 在高空工作的情況下幾乎不需要添加。

任何患有高原病的人都應該被允許休息。 這對於急性高山病等情況可能就足夠了。 如果可能,應通過面罩給氧。 但是,如果患者沒有改善或惡化,下降是迄今為止最好的治療方法。 通常這在大型商業設施中很容易完成,因為運輸總是可用的。 所有與高海拔有關的疾病通常都會對轉移到低海拔地區迅速做出反應。

商業設施中可能有一個地方可以放置一個小型加壓容器,患者可以放在其中,並通過泵入空氣來降低等效高度。 在野外,這通常使用結實的袋子來完成。 一種設計以其發明者的名字命名為 Gamow 包。 然而,袋子的主要優點是它的便攜性,而且由於這個特性在商業設施中並不是真正重要的,所以最好使用更大的剛性罐。 這應該足夠大,以便護理人員可以和病人一起進入設施。 當然,這種容器的充分通風是必不可少的。 有趣的是,有軼事證據表明,以這種方式提高大氣壓有時比給病人提供高濃度氧氣更能有效治療高原病。 目前尚不清楚為什麼會這樣。

急性高山病

這通常是自限性的,患者在一兩天后感覺好多了。 每天服用一兩片 250 毫克的乙酰唑胺 (Diamox) 可以降低急性高原反應的發生率。 這些可以在到達高海拔之前開始,也可以在出現症狀時服用。 即使是症狀較輕的人也會發現,晚上服用半片通常可以改善睡眠質量。 阿司匹林或撲熱息痛可用於治療頭痛。 嚴重的急性高原反應可以用地塞米松治療,最初 8 毫克,然後每 4 小時 XNUMX 毫克。 然而,如果病情嚴重,下降是迄今為止最好的治療方法。

高原肺水腫

這是高山病的潛在嚴重並發症,必須進行治療。 同樣,最好的療法是下降。 在等待撤離期間,或者如果無法撤離,則給予氧氣或置於高壓艙中。 應給予硝苯地平(一種鈣通道阻滯劑)。 劑量為舌下含服 10 mg,隨後緩釋 20 mg。 這會導致肺動脈壓力下降,而且通常非常有效。 但是,應將患者帶到較低的海拔高度。

高原腦水腫

這可能是一個非常嚴重的並發症,並且是立即下降的指示。 在等待撤離期間,或者如果無法撤離,則給予氧氣或置於增壓環境中。 應給予地塞米松,最初為 8 毫克,隨後每 4 小時給予 XNUMX 毫克。

如前所述,患有嚴重急性高山病、高原肺水腫或高原腦水腫的人,如果返回高原,很可能會復發。 因此,如果工人出現這些情況中的任何一種,應嘗試在低海拔地區找工作。

 

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週二,二月15 2011:20 03

高海拔職業病危害預防

如本章其他地方所述,在高海拔地區工作會引起多種生物反應。 與在海平麵類似條件下工作的人相比,對海拔高度的換氣過度反應會導致職業暴露人員可能吸入的有害物質的總劑量顯著增加。 這意味著用作暴露標準基礎的 8 小時暴露限制應該減少。 例如,在智利,觀察到矽肺病在高海拔礦井中進展得更快,導致允許的暴露水平降低,與工作場所的大氣壓力成正比,以 mg/m 表示3. 雖然這在中等高度可能會矯枉過正,但該錯誤將對暴露在外的工人有利。 然而,以百萬分率 (ppm) 表示的閾限值 (TLV) 無需調整,因為空氣中每摩爾氧氣所含污染物的毫摩爾比例和工人所需的氧氣摩爾數在不同的高度保持大致恆定,即使含有一摩爾氧氣的空氣體積會發生變化。

然而,為了確保這是真的,用於確定 ppm 濃度的測量方法必須是真正的體積法,就像 Orsat 的儀器或 Bacharach Fyrite 儀器的情況一樣。 校準為 ppm 讀數的比色管不是真正的體積測量,因為管上的標記實際上是由空氣污染物和某些試劑之間的化學反應引起的。 在所有化學反應中,物質的結合與存在的摩爾數成比例,而不是與體積成比例。 手動操作的氣泵在任何高度通過管子抽取恆定體積的空氣。 這個體積在更高的高度將包含更小的污染物質量,給出的讀數低於以 ppm 為單位的實際體積濃度(Leichnitz 1977)。 應通過將讀數乘以海平面大氣壓力並將結果除以採樣點的大氣壓力來校正讀數,對兩種壓力使用相同的單位(例如託或毫巴)。

擴散採樣器: 氣體擴散定律表明擴散採樣器的收集效率與氣壓變化無關。 Lindenboom 和 Palmes (1983) 的實驗工作表明,其他尚未確定的因素會影響 NO 的收集2 在減壓下。 誤差在 3.3 米處約為 3,300%,在 8.5 米等效高度處約為 5,400%。 需要對這種變化的原因以及海拔高度對其他氣體和蒸汽的影響進行更多研究。

沒有關於海拔高度對以 ppm 為單位校準的便攜式氣體檢測器的影響的信息,這些檢測器配備有電化學擴散傳感器,但可以合理地預期比色管下提到的相同校正將適用。 顯然,最好的方法是在高空用已知濃度的測試氣體校準它們。

應仔細檢查電子儀器的操作和測量原理,以確定它們在高海拔地區使用時是否需要重新校準。

採樣泵: 這些泵通常是容積式的——也就是說,它們每轉排出一個固定的體積——但它們通常是採樣系統的最後一個組件,吸入的空氣的實際體積受到過濾器、軟管、作為取樣列的一部分的流量計和孔口。 轉子流量計將指示比實際流過採樣列的流量更低的流量。

高海拔採樣問題的最佳解決方案是在採樣點校准採樣系統,避免校正問題。 採樣泵製造商提供公文包大小的氣泡膜校準實驗室。 這很容易攜帶到位,並允許在實際工作條件下進行快速校準。 它甚至包括一台打印機,可提供所做校準的永久記錄。

TLV 和工作時間表

TLV 已指定為正常的 8 小時工作日和 40 小時工作週。 目前在高海拔地區工作的趨勢是連續幾天延長工作時間,然後通勤到最近的城鎮休息一段時間,將平均工作時間保持在法定限度內,智利的法定限度為每週 48 小時.

偏離正常的 8 小時工作時間表,因此有必要檢查由於暴露增加和解毒時間減少而可能在體內積累的有毒物質。

智利職業健康法規最近採用了 Paustenbach(1985 年)描述的“Brief and Scala 模型”,用於在延長工作時間的情況下減少 TLV。 在海拔高度,還應使用大氣壓力校正。 這通常會導致允許的接觸限值大幅降低。

對於不受解毒機制影響的累積危害(例如二氧化矽),延長工作時間的修正應與每年超過通常 2,000 小時的實際工作時間成正比。

物理危害

噪音: 給定振幅的噪聲產生的聲壓級與空氣密度直接相關,傳輸的能量也是如此。 這意味著聲級計獲得的讀數和對內耳的影響以同樣的方式減少,因此不需要校正。

事故: 缺氧對中樞神經系統有顯著影響,會縮短反應時間並擾亂視力。 預計事故發生率會增加。 3,000 米以上,從事重要任務的人員的表現將受益於補充氧氣。


預防說明:空氣採樣 

Kenneth I. Berger 和 William N. Rom

監測和維護工人的職業安全需要特別考慮高海拔環境。 預計高海拔條件會影響已校準用於海平面的採樣和測量儀器的準確性。 例如,主動採樣設備依靠泵將一定體積的空氣抽到收集介質上。 準確測量泵流量對於確定通過採樣器吸入的空氣的確切體積以及污染物的濃度至關重要。 流量校准通常在海平面進行。 然而,空氣密度隨高度的變化而變化可能會改變校準,從而使在高海拔環境中進行的後續測量無效。 其他可能影響高海拔採樣和測量儀器準確性的因素包括不斷變化的溫度和相對濕度。 在評估工人接觸吸入物質時應考慮的另一個因素是適應環境時呼吸通氣量增加。 由於上升到高海拔後通風顯著增加,工人可能會接觸到過量吸入的職業污染物的總劑量,即使污染物的測量濃度低於閾限值。


 

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