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概述
深海和配备水下呼吸器的潜水员可因高压而发生医学问题,在隧道或沉箱(加压工作区)内的建筑工人也可发生类似问题.一个人在高压或暴露于高压后所发生的几乎任何障碍,可能系减压病(动脉气体栓塞或减压病)而需紧急加压.遇到这类病人的医生必须警惕这些问题,并可在任何时候从Duke大学医学中心协调的潜水员报警网络(DAN)获取咨询.
深水区的高压来自其上面水的重量,正如陆地上的大气压来自其上面空气的重量.潜水时的压力常以深度单位或绝对大气压(atmabs)表示.一名潜水员在10m深海水受到的压力为10.3g/mm2
,高于水面的大气压.在10m深的总压力是2个绝对大气压,这是水的重量加水面的大气压之和.每增加10m深度就增加1个大气压.在沉箱或隧道内的压力(为排除工作区域的水而使用压缩空气所产生)反映外面水的压力.高原地区的绝对大气压是低的,在高原湖泊潜水时要考虑到这一重要因素.
增压的病理生理学
局部压力差("挤压") 随着深度的增加,作用于人体的外部压力也随之增加.在肺和气道的压力也如此.若咽鼓管正常开放(如吞咽或打哈欠),则中耳的压力可与增加的外部压力保持平衡.若结构异常,变态反应,血管运动性鼻炎或上呼吸道感染,则可阻止这种平衡,过高的外部压力可直接作用于鼓膜.外部压力也可全部传到人体的血管.若中耳区的压力低于外部压力,粘膜的毛细血管就会扩张,外渗和破裂.若水肿的液体和外漏的血液所占据的空间还不足以与外部压力保持平衡,鼓膜就可能破裂(参见第84节气压损伤性中耳炎).这种损伤后常发生中耳感染.挤压还可引起副鼻窦损伤,表现为局部疼痛；或蝶窦损伤,表现为枕部,头顶部或前额部疼痛.粘膜充血可阻碍耳或鼻窦内压力的平衡,局部或全身应用去充血剂可缓解充血.但若继续潜水而得不到这种平衡,则常可产生一定的损伤.
当硬的或半硬的空气腔隙紧贴于身体时,也可发生局部挤压.面罩的压力是与来自鼻腔的空气平衡的,但护目镜和某些潜水附件的压力是不等的,有时可引起不适,局部出血和组织损伤.耳塞使外耳道形成一个封闭的腔隙,阻碍了压力的平衡,潜水时禁用.
中耳的气体容量及压力变化可引起眩晕,出现这种眩晕至少有3种不同的机制：(1)若头部赤露的潜水员在冷水中鼓膜穿破,其结果与热卡试验的结果相同(参见第82节前庭器官的临床评估),可出现严重而有潜在灾难性的眩晕,定向障碍,恶心和呕吐.(2)中耳压力失衡可通过圆窗累及内耳,引起气压改变性眩晕,这有时可引起潜水员开始上升时所经受的失平衡.(3)外淋巴瘘,通过圆窗或卵圆窗的外淋巴漏是眩晕的少见而严重的原因,需迅速外科修复.若眩晕发生在潜水后,可能与前庭减压病相混淆.
气体的压缩和膨胀 Boyle定律指出,一定质量气体的容积变化与绝对压力呈反比；例如在水平面的1L空气(1atmabs)在10m深(2atmabs)时被压缩到1/2L.在下潜过程中,人体空气腔隙内的压力必须与这种压缩取得代偿性的平衡.由潜水防护帽或水下呼吸调节器控制的呼吸可代偿呼吸系统的气体压缩.
气体密度随绝对大气压成比例地增加,但在深水处配备水下呼吸器的潜水员的呼吸率和潮气量与在水面类似工作时十分接近.因此在深水中潜水员每分钟呼吸的气体分子数量与压力成正比地增加,例如在2atmabs时呼吸气体分子的数量是水面的2倍.因此潜水员空气供应的时间相应地减少,在深水处的呼吸困难加重,因为潜水员的气道和呼吸器内的气流阻力增加.这种变化使潜水员的呼吸力度加强,呼吸耗竭和全身乏力.即使在理想条件下,也可给潜水带来严重的问题.
上升过程中肺部气体的膨胀可能引起威胁生命的并发症.若潜水员在深水处即使吸入一次呼吸的空气或其他气体,而在上升过程中没有让其大量地逸出,则膨胀的气体可导致肺的过度膨胀.可能的后果包括气胸,纵隔或皮下气肿,动脉气体(空气)栓塞；气体栓塞是十分紧急的,是配备水下呼吸器的潜水员死亡的主要原因(见下文及表285-1).
分压效应 气体的分压取决于气体的浓度及周围的压力；如氧在空气中的浓度约为21%,在水面(1atmabs)的氧分压(PO2
)约为0.21atm.在深水处,空气中氧的浓度仍相同,但氧分压增加,反映出压力增加和气体压缩.在2atmabs时,单位容积的氧分子数量(密度)和氧分压为水面时的2倍.
惰性气体(如氮,氦)的分压增高时可被血液或组织摄取.潜水员上升时周围压力降低,气泡形成,引起各种问题(见下文减压病).
气体的生理效应是与它们的分压相关的,随着深度而变化.长期暴露于＞0.5atm氧分压(相当于水面50%的氧浓度或10m深时25%的氧浓度)可引起肺部氧中毒.中枢神经系统氧中毒主要发生于工作性潜水过程,若氧分压达到或超过2atm(如10m深时100%的氧浓度或30m深时的50%氧浓度---4atmabs)或甚至低至1.6atm(6m深时100%的氧浓度),可引起抽搐.
氮分压增加时可发生与酒精中毒相似的氮麻醉.在用压缩空气呼吸的潜水员中,在30m或不到30m深时可显示其作用,一般到达90m或10atmabs时,其麻醉作用与在水面时30%的一氧化氮的麻醉作用相似.因为氦无麻醉作用,故用于替代氮作为深潜水时氧的稀释气体.
在屏气潜水和水下游泳而又不用呼吸器时,肺泡内气体中的氧和二氧化碳分压可有变化.促使回到水面恢复呼吸的刺激很大程度上取决于体内二氧化碳的增加而不是氧的不足.屏气潜水前有过度换气者可延长在水下的时间,因为驱走了二氧化碳,但几乎没有增加氧的贮存.因此可在动脉二氧化碳分压尚未上升到可有效刺激呼吸时,就可出现因缺氧所致的意识丧失.潜至深处的屏气呼吸可提高肺泡内的氧分压,使在深水时氧的摄取增加.因此扩大限止的潜水员当在上升时肺泡氧分压降至低水平时可发生神志丧失.这种现象可能就是鱼叉捕鱼竞争者和其他过长时间屏气潜水者溺水的原因.有时用浅水知觉缺失这一名称,但最好保留其原来的意思：通过水下呼吸器的重复呼吸使二氧化碳增加所致的神志丧失,在呼吸器中二氧化碳的迁移有赖于主动的化学性吸收.
静水压 高压神经综合征归因于静水压,而与气体压缩或分压无关,其特征为神经肌肉或大脑异常,这种异常在下潜到约180m时发生.而在较浅的深度无明显的医学严重性.
其他问题
若在重复呼吸装置中的氧被过量的氮或其他气体替代,可引起低氧症.重复呼吸气体混合体(如氮-氧混合而不是空气)需要特别注意.
二氧化碳中毒 在地面上吸入气体中二氧化碳增多的明显警告是呼吸过度或屏息.这种反应在水下,特别是当动脉氧分压高和体力活动时,不一定发生.某些人因在体力活动时没有相应增加肺换气而发生自发性二氧化碳潴留.不论什么原因,在深水处异常高的动脉二氧化碳分压可引起神志丧失或损伤(浅水意识缺失),增加发生氧抽搐的可能性和加重氮麻醉.经常有潜水相关头痛或得益于低气体使用率的潜水员应被怀疑有二氧化碳潴留倾向.
一氧化碳中毒 若呼吸器内的空气混有一氧化碳,潜水员可能发生不能动弹或死亡(参见第292节).若潜水员诉有恶心或头痛或显得虚弱无力,手脚笨拙或精神改变,都应被怀疑为一氧化碳中毒.樱红色皮肤不是可靠的体征.潜水员空气中一氧化碳的通常来源是压缩器的入口过于接近发动机的排气口和润滑油"注入"有故障的压缩器.应定期检测潜水员空气中的一氧化碳和其他污染气体.
不利因素 能见度差,需要消耗大量体力的水流和寒冷均可引起或加重潜水时的医学问题.在水中很快可发生体温过低,早期的影响可能为判断力及灵活性丧失.冷水还能促发易感者发生致命的心律紊乱.
患有胰岛素依赖型糖尿病的潜水员发生低血糖者十分危险,过量饮酒而忽视足量进食的潜水员也可能很危险.药品(包括处方药和违禁药)及酒精对深水潜水者可能会产生意外的不良后果.
对潜水适合性的评估
医生常被要求对某人的潜水适合性或相关的后续问题进行评估.如果可能,最好听从于公认的专家.一般情况下,医生不能取消任何人进行潜水活动,其主要职能仅是劝告者.他们应该解释那些不愿见到的发现及有关的问题.把这类发现作为有案可查的依据并经有关人员签字承认,是慎重的.对职业潜水员和有某些病史的潜水者的评估应作特殊检查(如肺功能试验,应激心电图检查,听力测定,骨X线检查).
现代知识表明,除少数可能的例外,适合而健康的妇女能像男人一样安全地潜水.但某些研究提示,妇女对减压病比较易感,因此应比男人小心.有证据表明,潜水可增多分娩缺陷和死胎.因为暴露的安全界限不能确定,因此已怀孕或可能怀孕的妇女最好不要潜水.
在潜水手册或教科书中讨论的对潜水的体能和精神适合性有某些基本的要求：
潜水者必须能在广泛变化的范围内照料自己.潜水涉及重体力活动,甚至有预想不到的强力活动.空气圆筒很重,水流可能需要作意想不到的强力游泳.因此潜水者应该无明显的心肺疾病并有平均以上的需氧代谢能力.要注意家族史和冠心病危险因素.某些心律失常,包括其他职业允许的心律失常,应禁忌潜水.卵圆孔未闭可使减压产生的气泡漏逸至肺而致某些脑减压病或明显的气体栓塞,在再次潜水前应将其排除.严重肥胖常伴有对体力活动的耐受不良,对减压病的易感性增加.严格的年龄限止是不合理的,但老年潜水员要特别注意安全.对体能残疾的评估要看其帮助潜水同伴及自我照料的能力.
潜水者必须具有易于平衡身体各部空域压力的能力.涉及封存空气的肺部疾病可引起在潜水员上升时的气体栓塞.绝对禁忌潜水的有肺囊肿,肺气肿,急性哮喘和有气胸病史者.哮喘病史要特别注意,因为在水下有发作的危险.慢性鼻充血,鼓膜穿孔和某些耳外科手术也属潜水禁忌证.呼吸道感染和严重的血管运动性或变态反应性鼻炎时应避免潜水.有习惯性吞咽空气和反胃倾向的人,潜水时可能会发生问题.
潜水员不应是知觉,警觉性或判断力容易受损害的人.即使是一时的疏忽也可导致危及潜水员及同伴的水下灾难.癫痫,晕厥,酒精中毒和滥用药物与潜水是不相容的.胰岛素依赖型糖尿病是一个特别担心的问题,因为体力活动可引起低血糖.潜水员不应服可引起瞌睡或降低警觉性的药,这种药物还可加重氮麻醉.精神不稳定对潜水员及他们的同伙是危险的.对潜水者应进行足够的潜水安全训练,国立潜水组织广泛开设有关课程.
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