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人體與氧氣的關係

1.    人體與氧氣

•頭腦是人體最大的氧氣消耗者


氧氣經由呼吸進入體內,再由血液循環運送全身各器官,作為腦部活動及運動能量的來源。

和肌肉比較,腦部氧氣的消耗量最大且是全身所有臟器、組織器官中最大的氧氣消費者,它只有1.4公斤,為體重的2%左右,然而氧氣的消耗量卻占全身總消耗量的25%。相對的,供給肌肉使用的氧氣,除和有某些貯藏能力的肌紅素結合外,剩下的供給肌肉使用,這些量在瞬間就被消耗殆盡。如果心臟停止,血液停止流動,腦部機能瞬間停止,人體立即陷入意識不清的昏厥狀態;此外,如果我們所呼吸的空氣中沒有含任何氧氣,當我們吸入這種空氣後,由於血液內無法保有氧分壓供應體內細胞,將招致喪失意識的危險。

肌肉的氧氣消耗量和腦部相比,相對的少很多,然而全身肌肉的總量相當大,對於在活動增加時,氧氣消耗大量增加的情況也不可忽視。。因為全身性的運動量增加,氧氣消耗量隨之大量增大,因此再最大活動時,身體的氧氣會供應不足,這也是為什麼在運動時心跳會加快,呼吸會急促且加深,甚至持續到運動結束後好一段時間仍未恢復。   

2.        能量  

•食物燃料在氧氣的作用下產生能量


人類的第一能量來源是什麼?不用說,大家都會說當然是食物了。當食物經由消化器官將其分解為細小的營養份,再經由血液運送至體內所有的細胞來運用,這些【食物燃料】必須在經過氧化作用才能生成化學性的能量,而氧化作用所需的氧氣,係由我們的左右肺臟收集,再經由所謂的人體運河-即血管網路將氧氣運送至體內各個角落,而營養份在由細胞傳給細胞,組織傳給組織,系統傳給系統的過程中起化學反應轉換成能量,轉換過程中所產生的代謝廢物,其管理問題如何解決?當然還是經由血液從細胞處運送至肝臟及肺部來排出體外。

• 沒有氧氣數分鐘就無法活命


•氧氣是能量的根源


人類數週間沒有食物吃、數日間沒有水喝,仍可活命。然而只要區區數分鐘沒有氧氣將無法生存,因此『氧氣』可說是人類真正能量的來源。

3.        腦和氧氣

• 腦的氧氣消耗量占全身的25%


•頭腦遲鈍的原因之一是腦部缺乏氧氣


腦是支配生命的控制中樞。約有145個腦細胞需要消耗氧氣,腦部不論在活動和靜止時所消耗的氧氣相差不大,這和肌肉耗氧的方式截然不同。通常經由血液供給腦部使用的必要氧氣量所需的血液循環量一天約需2000公升,約有10桶石油桶的量,也是約人體人體血液總量的400倍。假使氧氣不足的情況發生,立即引起腦部機能重大障害,如果供給中斷,腦部活動立即停止,如此如果持續30秒,腦細胞開始破壞,經過2~3分鐘腦細胞將嚴重壞死,所謂的『植物人』是人類的腦細胞只在皮質部壞死而已,如果進行至髓質也壞死的話,就是所謂的『腦死』。

動脈血的氧飽和度如果下降至85%時(正常值為90~95%)思考性集中力下降、細微的肌肉協調運動減退。一氧化碳中毒的原因是由於一氧化碳對血紅素的親和力是氧的200~300倍,一氧化碳和血紅素緊緊的結合,導致喪失氧氣的搬運作用,引起血液中嚴重缺乏氧氣而引起中毒。空氣中一氧化碳的含量如達0.1%的量時即可致人於死地,在一小時內意識喪失,四小時內致命。

4.        肺與氧氣

• 肺是空氣(氧氣)的貯藏庫(機能性的殘器量為3,000毫升)


•肺是血液濾清器


•經由交換氣體來消除疲勞


正常人在安靜時的呼吸量,一次為450~500毫升,其中氧氣的攝取量為20%。肺中時常保持有300毫升的空氣在呼吸時不會變動(機能性殘氣量),這是身體為應付週遭環境激烈變動時所設計的一種自我安全防禦機制。身體的血液經由心臟的抽唧2~3分鐘即能將每個肺泡周圍微細血管的血液在體內循環一次。

當成暗黑色精疲力竭的血液回到肺工廠時,和大量新鮮的氧氣接觸,血液將攜帶的二氧化碳排出取而代之的是全新的氧氣,此時血液轉成鮮紅色。如此身體中的細胞將再一次獲得必要的能量而活化其機能。

我們所吃的食物在細胞小器官(葡萄糖及脂肪經氧化作用形成能量的地方)和氧氣結合產生能量後,供所有從事肉體機能的必要肌肉使用。當身體內的能源經燃燒後所產生的代謝廢物如二氧化碳對腦部和心臟或是其他的臟器的功能有不良影響,為了防止此種情形,肺部連續供給新鮮的氧氣,將心臟及其他器官所產生的二氧化碳交換並排泄出體外來防止血液酸性化。這種經由氣體交換使疲勞消除,是提供身體活力的要素。  

5.        心肺機能與氧氣

l            血管在肺臟取得氧氣再由心臟的抽唧作用循環全身

l            冠狀動脈的氧氣是心臟跳動的唯一的能量來源

l            心肺機能降低是生活習慣病的原因之一

人體所有的細胞都必須持續獲得氧氣的供應才能生存。而擔任此重大任務的器官為心臟和肺臟。左右兩葉的肺共含有約7億個肺泡,由肺泡進入血管內的氧氣,經由心臟的抽唧作用,運送至全身各處。

心臟終其一生不停的跳動,每分鐘跳70下,一天約10萬次,80年間約為30億次,甚至在睡眠時也不停的將血液運送至體內各處。然而,令人驚訝的是,心臟跳動的唯一能量來源居然只是冠狀動脈所提供的『氧氣』而已。如何將血液有效率的送出去,牽涉到死活的問題,這就關係到心肺機能的功能。

可是,大部分現代人的血液,由於運動不足及飲食不當而呈酸性化的趨向,逐漸黏綢化,膽固醇附著在血管壁,血液流動性變差,這就成為成人病的根源。然而,如果充分的補充氧氣,將能使衰弱的心肺機能有效的回復到健康的狀態。  

6.        血液與氧氣

•血液是體內氧氣運輸系統的貨車。


•血液中氧氣增加時紅血球(血紅素)也會增加,進而達到血液淨化的效果。


譬如說,血管如為鐵路的軌道,那血液相當於貨車。所輸送的物質有,氧氣、營養份、荷爾蒙、免疫體的產物、中間代謝產物、代謝廢物等等,其黏綢度約為水的五倍。血液的重量約為全身體重的1/13。而紅血球呈圓盤狀,直經約為7.7微米(百萬分之一公尺),男性的血液一立方公分約有500萬個紅血球,而女性則為450萬,紅血球的壽命約為100~120天。而白血球每立方公分約有6,000個,壽命約為10天,一天之中中午過後的數量比較多,在肌肉疲勞、餐後、細菌感染、妊娠分娩等白血球也會增加。白血球擔負著防衛身體的任務,有消滅細菌的作用。

血液中的氧氣增多時,為了搬運這些氧氣,紅血球(血紅素)也跟者增加,血液量增加後,在血管的流量也會增加,此時,血管內所附著得膽固醇等一些不純物一起隨者血流被沖洗出,而達到血液淨化的效果,使身體更為清淨爽。
腦中風的患者,吸氧對他們是有益還是有害?
2018-02-02 由 藥療君 發表于健康

文章丨藥療君 編輯丨吳鵬藥師

很多家裏有腦中風患者的家屬都會覺得:既然腦中風是由於大腦缺血缺氧造成的,那麼給患者吸點氧,是不是能夠幫助他們恢復腦供氧,促進患者的恢復呢?




乍一看這個問題似乎是非常合理的,也符合「缺啥補啥」的邏輯。但是,最近一項發表於《美國醫學會雜誌》(JAMA)的大型臨床研究卻得出了完全相反的結論。研究者通過大量腦卒中患者的數據分析發現,給腦卒中急性期患者吸氧,不僅無益,反而有害。

該項研究一共分析了8000多名急性腦卒中的患者,將他們分為不吸氧組、夜間吸氧組和全天吸氧組。發現90天後,各組的死亡率和致殘率都沒有非常明顯的差異。近年來,越來越多的臨床研究發現,吸氧對心肌梗死患者或者腦梗死患者並沒有帶來好處。

專家們分析其中的原因時,發現腦梗死或者心肌梗死雖然都是一種缺氧性疾病,但其缺氧的關鍵在於供血動脈的堵塞和狹窄造成的血液供應不足引起的。只要沒有低氧血症或者血氧飽和度在94%以上,我們血液就不會處於缺氧狀態,向組織和器官供氧也不會存在問題。

此時供氧反而是有害的,當我們的血氧飽和度在正常範圍時,血液攜帶的氧氣是飽和的,再吸氧也不會增加血液向組織和器官的供氧量。此時過度供氧,還會誘發血管的痙攣現象,並且加重組織和器官的氧化反應,反而有損於大腦和心臟。



我們可以得出結論,吸氧並不是一項保健措施,而是一項急救措施。只有當我們出現了明顯的缺氧狀態,或者血氧飽和度低於正常範圍(小於94%)時,才需要吸氧。氧氣過載也會帶來健康問題,這一點對正常人和患者都是一樣的。

因此只要您不缺氧,是沒必要去「氧吧」做保健了。
氧濃度越高越好?警惕氧過量和氧中毒!
2016-05-27 由 醫學界呼吸頻道 發表于健康


氧對細胞的生物學效應具有雙重作用,在氧療時,要規範吸氧,警惕吸氧過量甚至是氧中毒。



作者:吉林大學第一醫院 孫姣

來源:醫學界呼吸頻道

氧氣是人體生命活動不可缺少的重要物質,人體組織細胞需要充足的氧氣進行有氧代謝,產生足夠的能量維持正常的生理活動。缺氧會使人體的生命活動受到嚴重損害,體內各器官、組織出現一系列的生理功能紊亂,出現呼吸困難,心跳加快,甚至會發生昏迷、死亡。

氧療的雙重作用,規範吸氧至關重要

1、掌握氧療濃度和吸氧量

氧對細胞的生物學效應具有雙重作用,氧分壓過高同樣會損傷細胞,發生氧中毒。一般來說,健康人在常壓下氧療:① 氧濃度 ≤ 40%,人體可長期耐受,不會出現肺的損傷;② 40% ≤ 氧濃度 ≤ 60%,可出現肺損傷;③ 氧濃度>60%,出現肺損傷的機率會增加。④ 吸入氧濃度60%的氧,1~2日便可出現肺損傷;⑤ 吸入純氧,6 h 左右可能就會出現肺損傷。

另外,吸氧過量還會加速生命衰老的進程。進入人體的氧與細胞中的氧化酶發生反應,可生成過氧化氫,進而變成脂褐素。這種脂褐素可以促進細胞衰老的過程,例如:該類物質會使心肌細胞老化,心功能減退,血管老化和硬化,肝功能受損,智力下降,記憶力減退以及形成老年斑。尤其要注意氧中毒。



2、氧中毒需要特別警惕

從以下幾方面對氧中毒進行介紹:

(1) 氧中毒的機制:目前主要以氧自由基學說來解釋。在正常情況下彌散到細胞內的氧分子,絕大部分經細胞線粒體內細胞色素氧化酶催化作用還原成水,在氧耗量中大約有1%~5%的氧分子會在還原過程中形成自由基,如氧陰離子自由基(O₂¯)、過氧化氫(H₂O₂)、和羥自由基(•OH)。這些氧自由基會引起生物體不良的氧化反應,包括細胞膜脂質的過氧化反應,蛋白質硫基德氧化和交聯,以及DNA和RNA交聯反應等。若造成生物膜、細胞內的酶以及線粒體受損,影響氧化磷酸化的過程,導致三羧酸循環障礙,造成細胞呼吸功能喪失。

但正常情況下組織內有抗氧化系統可以清除氧自由基,如過氧化物歧化酶(SOD)清除O₂¯,過氧化氫清除H₂O₂,同時也阻止了•OH的產生。此外,谷胱甘肽過氧化酶、還原型谷胱甘肽酶、維生素E、維生素C、胡蘿蔔素等也可以減少氧自由基的產生。

在吸入高濃度氧後,高濃度氧會刺激巨噬細胞生成並釋放趨化因子,使中性粒細胞粘附到內皮細胞上,造成中性粒細胞和巨噬細胞的細胞膜還原輔酶Ⅱ氧化酶活性增強,產生大量氧自由基和單線態氧。由於肺泡氧分壓和動脈血氧分壓(PaO2)過高,會造成氧自由基生成速度加快及產生量增多,超過組織抗氧化系統的清除能力,從而損傷組織細胞,發生病理改變,組織細胞的損傷程度與吸入氧濃度和持續時間有關。



(2)氧中毒的毒性作用:主要表現為以下幾點:

1)對氣管、支氣管的毒性作用:高濃度的氧可使氣管、支氣管的纖毛-粘液活動抑制,造成氣道排除分泌物能力降低、肺泡巨噬細胞的吞噬能力減弱,使呼吸道感染好發。

2)對肺的毒性作用:① 高濃度氧在早期使肺泡毛細血管通透性增加,導致肺間質和肺泡水腫;之後會造成毛細血管內皮細胞以及肺泡上皮細胞的損傷和破壞,使肺表面活性物質的喪失和失活,甚至引起肺泡萎陷、肺不張;最終引起急性呼吸窘迫綜合徵。② 過高的動脈血氧分壓使交感神經-腎上腺系統功能亢進,使肺對血管活性胺類物質的清除作用下降,可加重肺的損傷。③ 長期、慢性氧中毒可導致細胞、纖維組織增生,發生肺纖維化。

3)對視網膜的毒性作用:高濃度氧若引起PaO2顯著升高,則會使視網膜的毛細血管受損,導致毛細血管阻塞,纖維增生,最後造成不可逆的失明,該作用主要見於新生兒,特別是早產兒。

4)對其他任何器官和組織的毒性作用:高濃度氧在其他器官和組織也可以發生氧自由基損傷,但程度較輕。



(3)氧中毒的防治:氧中毒主要以預防為主,無特殊治療方法。一旦發生氧中毒,首先要降低吸入氧濃度。

在氧療過程中應該注意以下幾點:

① 正確選擇並控制吸入氧濃度。氧濃度的大小以解除組織缺氧,保持機體最低需動脈血氧分壓為原則,只要動脈血氧分壓達到55mmHg以上,足以保證組織代謝所需即可。

② 控制吸入時間。若患者病情需要吸入高濃度氧,一定要注意控制吸氧時間。

③ 在氧療的過程中,特別是高氧濃度的患者,應對生命體徵密切觀察,並進行動脈血氣監護,一旦出現病情惡化,應注意鑑別是原發病情變化,還是氧中毒的表現。

④ 需要吸入高氧濃度的患者應儘早給予機械通氣,一方面可以改善換氣,降低對高氧濃度的需求,另一方面適當呼氣末正壓(PEEP)有保護肺組織、減輕氧中毒的作用。

⑤ 一旦確診為氧中毒,即降低吸入氧濃度,並採取對症治療措施,若氧中毒持續時間較長則很可能造成不可逆的病理變化,治療成功的機會極小。
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