**篇 氧疗基础
**章 概述
早期大气中氧气的出现是地球有机生命形成和发展的重要因素。地球上生物物种的丰富和有机生命的维持均离不开氧气参与。随着自然科学的发展，人们逐渐认识氧气，并将氧气运用至医学领域。
一、氧气来源
地球上氧气的来源可追溯到地球形成初期的火山活动，这些活动释放了大量的氧气，使得地球的大气中逐渐形成了以氮气和氧气为主的气体组成。
（一）大气层中的氧气来源
大气层是地球氧气的重要储存站，绿色植物的光合作用是大气氧气的主要来源。此外，大气层中的化学反应也可生成氧气，并且对地球中氧元素的另一种分子组成——臭氧的生成起至关重要的作用。
1.绿色植物的光合作用光合作用是绿色植物、藻类等生物体利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质，同时释放氧气的过程。随着地球生态系统的不断运转，植物通过光合作用释放的氧气不断补充到大气中，成为大气中氧气的主要来源。在光合作用中，植物利用光能将水分子分解为氢和氧，然后利用氢和二氧化碳合成有机物质，同时释放出氧气。这一过程作为地球上氧气的主要来源，为地球上的生物提供了维持生命的能量和营养物质，保证了地球生命的持续和繁衍。
2.大气层中的化学反应大气层中的化学反应也是氧气的重要来源。在紫外线、雷电等能量的作用下，大气中的气体分子能够发生化学反应，释放出氧气。此外，大气层中的化学反应还可使氧元素形成不同的分子组成方式。在太阳紫外线的照射下，氧分子吸收能量转化为臭氧（O3），进而与其他氧分子结合形成臭氧层。臭氧层能够吸收紫外线，保护地球生物免受紫外线的伤害。
（二）水中的氧气来源地球水体中的氧气包括淡水中的氧气和海洋中的氧气，其中海洋是地球中*主要的水体。海洋中的氧气主要来源于浮游植物的光合作用、微生物的分解作用及大气中的传输。
这些过程共同维持了海洋中氧气的供应，为地球生态系统的平衡和稳定做出了重要贡献。
1.海洋中的氧气来源海洋中的氧气主要来源于浮游植物，如藻类通过光合作用产生氧气。这些生物通过吸收太阳光能，将二氧化碳和水转化为有机物和氧气。这个过程被称为光合作用，是海洋中氧气的主要来源。
除了浮游植物之外，海洋中的一些细菌和真菌也可产生氧气。这些微生物通过分解有机物等化学反应释放氧气，虽然氧气的产生量相对较少，但仍然对海洋中的氧气供应做出了贡献。
此外，海洋中的氧气还来源于大气中的氧气向海洋的传输。大气中的氧气通过空气与水的接触面不断向海洋传输。这个过程虽然比较缓慢，但对于维持海洋中的氧气平衡起到了重要作用。
2.深海中的氧气来源在深海环境中，由于光线无法穿透到深层水域，因此无法进行光合作用。然而，深海中的生物却可通过另一种方式产生氧气，即通过生物光合作用。一些微生物可以利用海底的热液喷口等深海热源中的化学物质，将二氧化碳转化为有机物并释放出氧气。虽然这个过程与陆地上的光合作用有所不同，却为深海生态系统提供了必要的氧气。
（三）地球内部的氧气来源地球内部的氧气主要来源于矿物质和地下水的缓慢氧化，并通过地壳的裂缝和断层逐渐向上渗透，或以火山喷发的形式，*终进入大气层。
1.地壳中的矿物质氧化 地壳中的矿物质氧化和地下水的氧化作用是地球内部氧气的主要来源。地壳中含有许多含氧矿物，如铁、锰、铜等金属离子等氧化物和硅酸盐矿物，这些矿物在受到水、热和压力的作用时会逐渐分解，释放出氧气。另外，地下水在流经这些含氧矿物时，也会发生氧化反应，从而释放出氧气。这些释放出的氧气通过地壳的裂缝和断层等通道逐渐向上渗透，*终进入大气层。地球内部的氧气含量其实是非常有限的，与大气层中的氧气含量相比，简直是微不足道。
2.火山喷发 火山喷发时，会释放出大量的气体，其中就包括氧气。这种氧气主要来源于地壳中的矿物质氧化和火山岩中的化学反应。在火山喷发的过程中，高温高压的环境会促使矿物质发生化学反应，从而释放出氧气。这些氧气随着火山喷发的气流一起喷出，当它们到达大气层时，会与大气中的其他气体发生反应，形**的化合物，这也是氧气的一种来源。
（四）氧气的循环与生态系统在地球的生态系统内，氧气的产生和消耗形成了一个紧密的循环过程。然而，这个循环并非简单的供需关系，各种生物在生态系统中以不同的方式相互影响，共同维系着这个循环的平衡。如，在森林的生态系统中，植物通过光合作用产生氧气，而动物的呼吸则消耗了一部分氧气。同时，动物的排泄物为植物提供了生长所需的营养物质，这种相互作用确保了生态系统的稳定运行。
人类的活动对地球的氧气循环产生了显著的影响。一方面，人类在生产和生活过程中对氧气有巨大的需求。如，钢铁、化工和建筑等领域都离不开大量的氧气作为生产原料。另一方面，人类的活动严重干扰了氧气的产生和消耗平衡。如，森林砍伐和环境污染等破坏了植物的生长环境，导致氧气产生量减少。同时，工业废气和汽车尾气等也增加了大气中的二氧化碳含量，使得氧气含量降低。这些行为不仅对地球的生态系统造成了严重破坏，也给人类的生存环境带来了严重的威胁。
二、氧疗的发展
人类使用氧气治疗疾病的历史悠久，使用方式众多，疾病治疗范围广。根据目前氧疗的临床运用，可总结出氧疗的定义——“氧疗是指使用氧元素或氧气治疗疾病的方法”。*常用的氧疗方式为氧气吸入法，临床上常将氧疗称为氧气疗法，但是实际上其他形式的氧元素（如超氧）和循环系统直接给氧均在氧疗的范畴内。广义的氧疗指通过各种辅助手段增加全身和（或）局部组织器官的氧气含量而达到治疗目的的方法。狭义的氧疗指通过吸氧升高动脉血氧分压（arterial partial pressure of oxygen，PaO2），提高动脉血氧饱和度（arterial oxygen saturation，SaO2），增加动脉血氧含量（arterial oxygen content，CaO2），从而纠正各种原因造成的机体缺氧，促进细胞组织新陈代谢，维持人体生命活动及治疗疾病的一种方法。
（一）气体吸入治疗研究所
当氧气被发现后，其对于呼吸系统疾病患者治疗的潜在价值立刻被英国的贝多斯认识到。为了探索氧气对于治疗疾病的功效，1798年他联手许多才华横溢的年轻学者，包括发明了蒸汽机的詹姆斯 瓦特，他们在布里斯托尔开设了气体吸入治疗研究所，为一些用普通疗法无法治愈的肺结核、哮喘、积水等患者提供免费的氧气治疗。在这个过程中获得了许多“副产品”，如发明了氧气吸入面罩、螺纹管、口含嘴及许多制造气体的方法。然而，1800年的秋天，这所机构被改造成为一所普通的医院，以应对当时斑疹伤寒的大规模暴发。这也使得关于氧气疗法的科学研究不得不暂时中断。
（二）氧气疗法的黑暗时代
在气体吸入治疗研究所终止运营之后，人们采取了各种手段来为身体补充氧气。19世纪时，氧气被宣传为一种万能药，导致各种“复合氧”广告充斥于市井之间。然而，这种所谓的“复合氧”几乎不含任何游离氧（O2），因此几乎没有人得到真正的氧气治疗。大多数情况下，这种复合氧其实是稀释的****，与碳酸铁或氯酸钾相结合，呈现出颜色，从而让患者误以为他们正在接受氧气治疗并能够从中受益。
（三）持续供氧
在1890年，Albert Blodget报道了一例通过持续吸氧成功治疗濒死肺炎患者的案例，此后人们开始尝试使用持续供氧的方法来治疗某些呼吸系统疾病。随着医学技术的不断进步，持续供氧已经成为现代医疗中常用的治疗手段之一，对于多种呼吸系统疾病和其他需要氧气支持的疾病都起到了重要的作用。
（四）氧气在**次世界大战中的应用
在**次世界大战期间，光气作为一种具有窒息性的毒气被广泛使用。光气的作用机制是其在肺部与水结合后形成一种化合物，从而造成肺泡损伤。在低剂量的情况下，可引起轻度咳嗽和运动性呼吸困难；而在高剂量的情况下，接触光气后的6～10小时，可出现肺水肿，进而导致急性呼吸窘迫综合征。
为了治疗光气中毒，氧气被广泛应用于治疗过程中。许多毒气中毒的士兵和弹药工人都接受了氧气治疗。通过治疗伤员的过程，医生们逐渐掌握了更有效使用氧气的方法。这一事件加速了氧疗的发展和应用。
（五）高压氧舱的发明和进步
在20世纪中叶，高压氧舱被发明出来，这使得医生能够以更高的压力向患者提供氧气。*初的高压氧舱是用于治疗某些特殊疾病，如减压病和一氧化碳中毒。在高压氧舱中，患者被置于一个加压的环境中，吸入纯氧，以帮助身体更好地吸收和利用氧气。随着技术的不断发展，高压氧舱逐渐应用于更多的治疗领域，如促进伤口、骨折的愈合和治疗神经系统疾病等。
（六）氧疗的普及
在医疗领域，氧疗已经成为一种常规的治疗方法。无论是急症患者还是慢性病患者，医生都会根据病情需要建议使用氧疗。
氧疗在院前和医院创伤护理、临床实践等场合发挥着重要的作用，也被当作常规的治疗手段。其适用于急诊患者、呼吸科呼吸衰竭患者、气道检查患者、心脏术后患者、耳鼻喉科阻塞型睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSAHS）患者等，在机械通气拔管后、麻醉和插管前的应用等方面发挥着越来越重要的作用。
发展到今天，氧疗方法已经比较丰富。根据患者的年龄、氧气需求/治疗目标、耐受性及加湿等需求，可选择低流量系统［如普通面罩、鼻管（低流量）］或高流量系统（如文丘里面罩、高流量鼻套管）等氧疗装置。
氧疗的发展历程是一个不断探索和进步的过程。由发现氧气到用氧气来治病救人，再到各种氧疗方法的出现和完善，得益于医学家们在前人基础上的努力钻研和实践改进。（彭争荣柏素芬吴峰静）
第二章呼吸生理和氧化代谢
呼吸是指机体与外界环境之间进行气体交换的过程。呼吸过程具有五个重要环节，包括肺与外界的气体交换（肺通气）、肺泡与血液间的气体交换（肺换气）、气体在血液中的运输、血液与组织细胞间的气体交换（组织换气）及组织呼吸。其主要功能是为组织细胞的氧化磷酸化产能提供足够的O2，并将生成的CO2排出体外。
**节肺通气肺通气
是指气体在肺与外界之间交换的过程，包括外界O2的吸入和肺部CO2的排出。
一、肺通气的功能结构
气体经呼吸道进出肺的过程称为肺通气。实现肺通气的器官包括呼吸道、肺泡、膈、胸膜腔及胸廓等。呼吸道由鼻道、咽、喉、气管及其各级分支直至终末细支气管所组成，是气体进出肺的通道。呼吸道的功能依赖于其结构的完整性，除了作为传送气体进入肺的通道外，还具有调节吸入气体的温度与湿度、净化吸入气体的作用，以及防御与保护功能。在传送气体的各级气管上，细支气管上具有更多的平滑肌，结缔组织中弹性纤维的含量更多，软骨及腺体消失，气道支撑力降低，使得其口径易受气道内外压力差和外力牵张、平滑肌舒缩的影响，更加容易发生塌陷。呼吸道平滑肌受迷走神经与交感神经的双重支配。迷走神经末梢释放的乙酰胆碱作用于呼吸道平滑肌细胞M型胆碱受体，引起平滑肌收缩，使得气道口径缩小、阻力增大；交感神经末梢释放去甲肾上腺素，作用于气道平滑肌细胞β2受体，引起平滑肌舒张，使气道口径增大，阻力减小。终末细支气管可再分为呼吸性细支气管（第17～19级）、肺泡管（第20～22级）与肺泡囊（第23级），发挥气体交换作用。
胸廓由肋骨、胸骨、胸椎形成的骨架结构、附着的软组织构成的四壁及底部的膈肌组成，发挥对肺的支撑与保护作用。膈肌与附着于胸廓上的呼气肌与吸气肌形成呼吸的动力组织。以膈肌舒缩为主伴有腹壁起伏的呼吸运动，称为腹式呼吸；而由呼气与吸气的肋间肌舒缩使肋骨和胸骨运动产生的呼吸运动，称为胸式呼吸。正常状态下，成人的呼吸运动常为腹胸式混合呼吸，在平静呼吸时，以腹式呼吸为主，只有在胸部或腹部活动受限时，才出现某种单一形式的呼吸运动。
胸膜腔是指存在于肺表面的脏胸膜和衬于胸廓内壁的壁胸膜之间密闭的、潜在的、无气体和仅有少量浆液的腔隙，是连接肺和胸廓
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