氧參與生物氧化,是正常生命活動不可缺少的物質。成人在靜息狀態(tài)下,每分鐘耗氧量約250毫升;活動時,耗氧量增加。但人體內(nèi)氧儲量極少,有賴于外界環(huán)境氧的供給和通過呼吸、血液、血液循環(huán)不斷地完成氧的攝取和運輸,以保證細胞生物氧化的地需要。
當組織得不到充足的氧,或不能充分利用氧時,組織的代謝、機能、甚至形態(tài)結構都可能發(fā)生異常變化,這一病理過程稱為缺氧(hypoxia)。
缺氧是許多疾病所共有的一個基本病理過程。例如休克、呼吸功能不全、心功能不全、貧血等,都可以引起缺氧。缺氧在軍事醫(yī)學中也是個非常重要的課題,例如高原適應不全癥主要是個缺氧的問題;高空飛行、潛水作業(yè)、密閉艙或坑道內(nèi)作業(yè),如果處理不當或發(fā)生意外,都可發(fā)生缺氧。所以研究缺氧發(fā)生和發(fā)展的規(guī)律以及缺氧所引起的病理生理變化,對缺氧的防治,保障部隊戰(zhàn)斗力,具有重要的意義。
氧的獲得和利用是個復雜的過程。組織的供氧量=動脈血氧含量×血流量;組織的耗氧量=(動脈血氧含量-靜脈血氧含量)×血流量。故血氧是反映組織的供氧與耗氧的重要指標。
常用的血氧指標及其意義
氧分壓(PO2)是指以物理狀態(tài)溶解在血漿內(nèi)的氧分子所產(chǎn)生的張力(故又稱氧張力)。在100毫升37℃的血液內(nèi)、以物理狀態(tài)溶解的氧,每0.003毫升可產(chǎn)生0.133kPa(1mmHg)的氧分壓。正常人在靜息狀態(tài),呼吸海平面空氣,以物理狀態(tài)溶解在動脈血內(nèi)的氧約0.3毫升%,動脈血氧分壓(PaO2)約13.3kPa(100mmHg);靜脈血氧分壓(PvO2)正常約5.32kPa(40mmHg)。
PaO2主要取決于肺泡氧分壓(PAO2)的高低、氧通過肺泡膜彌散入血的量、肺泡通氣量與肺血流量的比例。如果外界空氣氧分壓低或肺泡通氣減少,使肺泡氧分壓降低,或彌散障礙、通氣/血流比例失調(diào),使肺動-靜脈血功能性或解剖性分流增加,都可使PaO2降低。
氧含量 是指100毫升血液內(nèi)所含的氧毫升數(shù),包括實際與血紅蛋白結合的氧和溶解在血漿內(nèi)的氧。正常動脈血氧含量約19.3毫升%,混合靜脈血氧含量約12毫升%。
血液氧含量主要取決于PaO2與血紅蛋白的質和量。PaO2明顯降低或血紅蛋白結合氧的能力降低,使血紅蛋白飽和度降低,或單位容積血液內(nèi)血紅蛋白量減少,都可使氧含量減少。
氧容量 指氧分壓為19.95kPa(150mmHg),二氧化碳分壓為5.32kPa(40mmHg),濕度38℃,在體外100毫升血液內(nèi)血紅蛋白所結合的氧量。正常血紅蛋白在上述條件下,每克能結合氧1.34~1.36毫升。若按每100毫升血液含量含血紅蛋白15克計算,動脈血和靜脈血氧容量約20毫升%。
氧含量取決于單位容積血液內(nèi)血紅蛋白的量和血紅蛋白結合氧的能力。如果血紅蛋白含量減少(貧血)或血紅蛋結合氧的能力降低(如高鐵血紅蛋白、碳氧血紅蛋白),則氧容量減少,氧含量也隨之減少。如果單位容積血液內(nèi)血紅蛋白的量和性質正常,只是由于氧分壓降低使血紅蛋白氧飽和度降低。此時氧含量減少,但氧容量是正常的。
氧飽和度 是指血紅蛋白與氧結合達到飽和程度的百分數(shù)。1克血紅蛋白最多能與1.36毫升的氧結合,氧飽和度達到100%。氧飽和度可以下列公式表示:
氧飽和度(%)=實際1克血紅蛋白結合的氧(毫升)/1.36(毫升)×100
正常動脈血氧飽和度約95~97%,混合靜脈血氧飽和度約75%。
氧飽和度高低主要取決于氧分壓的高低,氧分壓與氧飽和度之間的關系,可用氧離曲線來表示(圖3-1)。由于血紅蛋白的生理特點,氧離曲線呈S形,PO27.98kPa(60www.med126.commmHg)以下,才會使氧飽和度明顯降低,氧含量明顯減少,從而引起缺氧。
圖3-1 氧離曲線
中間曲線為標準狀態(tài)下(38℃、PCO2 5.32kPa(40mmIIg)、pH7.4)的氧離曲線,P50約3.59kPa (27mmHg)
動脈血氧分壓和氧飽和度
混合靜脈血氧分壓和氧飽和度
kPa: 千帕斯卡(Kilo-Pascal),1mmHg=0.133kPa
血紅蛋白與氧親和力高低,常用P50表示。P50是指血液在38℃,pH7.4,PCO2 5.32kPa(400Hg)的條件下,使氧飽和度達到50%時的氧分壓。正常成人P50約為3.59kPa(27mmHg)。血液PCO2升高、pH降低、濕度升高或紅細胞內(nèi)2,3-DPG含量繒加,都可使血紅蛋白氧親和力降低,氧離曲線右移,P50增大(圖3-1);反之,使血紅蛋白與氧親和力升高,氧離曲線左移,P50變小。血紅蛋白的結構與功能異常,不易與氧結合或不易解離氧,對P50也有影響。
動靜脈血氧差 即動脈血氧含量減去靜脈血氧含量所得的毫升,說明組織對氧消耗量。由于各組織器官耗氧量不同,各器官動靜脈血氧差很不一樣。正常動脈血與混合靜脈血氧bhskgw.cn/zhuyuan/差約6~8毫升%。
動靜脈血氧差變化取決于組織從單位容積血液內(nèi)攝取氧的多少。PaO2明顯降低,動脈血與組織氧分壓梯差變。晃⒀h(huán)動靜脈吻合支開放,使流經(jīng)真毛血管的血量減少;紅細胞變形能力降低或紅細胞聚集,使血液流變性發(fā)生改變;細胞受損,利用氧的能力降低,都可使組織細胞從血液中的攝取的減少,動靜脈血氧減少變小。淤血,血流緩慢,雖然單位時間動脈血灌流減少,但由于血流緩慢和氧離曲線右移,組織從單位容積血液內(nèi)攝取的氧增多,動靜脈血氧差加大。各型缺氧時動靜脈血氧差的變化,要對具體情況作具體的分析。