PDF《高气压减压中生理性气泡的形成》

7 0 0万名休闲潜水员活跃参与潜水活 动.而商业、 科学、 军事领域中潜水员的数量也越来 越多.虽然 D C S的总体发病率并不高(

0

0 1 %~

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1 0 %) , 但在某些特殊地域或条件下, 有可能会较 常见[

1

2 ] .D C S风险本质上取决于潜水方案, 尤其 是上升减压方案.通过遵守选择自减压表或生成自 潜水电脑的减压方案, 在不同深度处停留等待组织 气体脱饱和, 通过呼吸系统有效排出体外. 高气压生理学中有关气泡生成和生长及其影响 因素的研究, 对于理解 D C S的病理生理学、 促进其 预防和治疗极其重要.此研究领域很复杂, 和多个 学科有关, 涉及从数学建模到生理学研究的完全不 同的方法学.全面理解不同观点, 有利于理清问题, 探索未来发展方向.

1 气核概念的提出 很久前即推测存在气体微核, 但缺乏直接的在 体实验证据.早在

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1 2年, H i l l [

3 ] 就描述了气泡如 何利用 弱点 在液体中生成.1

9 5 4年Fox等[

4 ] 讨 论了气核对于超声空化诱导气泡形成的必要性, 他 们认为如没有气核, 需要数百个大气压的压差才能 导致产生气泡. 除了 H a r v e y [

5 ] 提出的固体裂隙可以支持形成 自由相气体.G r e e n s p a n等[

6 ] 通过观察非平坦表面 的气泡生长的接触角, 从几何学角度考虑其稳定性, 结果显示经过膜过滤后水的超声空化阈值提高.

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6 8 年, C a m p b e l l [

7 ] 定量评估了这一理论, 即当两个 贴合表面迅速分离时, 发生在压力下降区域的液体 溶液的摩擦成核作用, 讨论了固体表面组成在这种 均相成核过程中的作用;

他发现, 要诱导气泡生长到 宏观尺寸, 溶液中必须要存在气体.

2 0 世纪

7 0 年代末和

8 0年代初, 为了解释 D C S ・

9 ・ 《 转化医学杂志》

2 0

1 4年 2月 第 3卷 第 1期 T r a n s l a t i o n a l Me d i c i n eJ o u r n a l , V o l . 3N o .

1 , F e b2

0 1

4 可以发生在机体任何部位的事实, Y o u n t 等[

8

9 ] 通过 加减压透明明胶研究了气泡的生成过程.结果证明 气泡形成于预先存在的气核, 经脱气处理后空化阈 值明显升高, 这是证明气核存在的特异性实验.类 似方法也用于观察明胶样品在施加静态压力后的空 化阈值, 也显示有升高.从这些现象中, Y o u n t 等[

8 ] 认为气核可能是潜水后气泡形成的起源, 他们进一 步提出了通过短暂压力处理或者药物进行脱核的方 法.他们还提议开发新的减压算法, 直接整合气泡 动力学( 而非仅考虑不同组织的过饱和系数) .他 们建议以潜水后超声检测获得的无症状气泡的生成 情况作为评判减压方案安全性的指标, 因为所有潜 水都会产生一定程度的气泡[

1 0 ] . 早期在体微核的实验证据来自 E v a n s , 他在

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6 9 年发现在减压前将虾加压到

4 05

3 0k P a , 气泡形成数 量明显减少[

1 1 ] , 他推测是由于在减压前 压碎 了这 些微核.类似的结果在大鼠实验中也得到重复[

1 2 ] .

2 气核的形成机制

2 0

0 8 年, G o l d m a n [

1 3 ] 修正了均相成核所需的压 力阈值, 认为在表面张力比较低的特殊组织中, 成核 能量阈值比先前认为的理论值要低, 但模型未考虑 组织的血液灌注, 所以其结论只适用于在成核过程 血液灌流很小以致可以忽略的生理组织.即使均相 成核确实能在生理条件下发生, 它也只占超声观察 到的静脉气栓的很小比例, 非均相成核、 摩擦成核和 从先前稳定存在的微核生成气泡的过程明显比均相 成核过程重要[