不同程度急性缺氧对皮肤微循环的影响
作者：沈羡云* 余耀荣* 董 颀* 胡素伟*
单位：航天医学工程研究所, 邮政编码 北京100094
关键词：缺氧；微循环, 皮肤
微循环学杂志/990208 观察12名被试者在模拟3 000 m、 4 500 m、 5 500 m高度缺氧时面部和小腿皮肤微循环的变化。 结果表明随着缺氧程度的增加, 面部微循环的流量、 浓度逐渐减少, 流速变化较小。 不同高度缺氧对小腿皮肤微循环的影响较小。 结果提示面部微循环参与缺氧时脑血流的调节。
Effects of Different Degree Acute Anoxia on Skin Microcirculation
, 百拇医药 Shen Xianyun, Yu Yaorong, Dong Qi, et al
Institute of Space Medio-Engineering, Beijing 100094
The changes of microcirculation in cheek and calf of 12 subjects were recorded during simulated 3 000 m, 4 000 m, 5 500 m anoxia. The result showed that the blood volume and cocentration of cheek was decreased gradually with the increased degree of anoxia. The changes of velocity of flow in cheek were less. The effect of different acute anoxia on skin microcirculation of calf was less. The result suggests that the skin microcirculation of face involve in regulate of brain circulation during acute anoxia.
, 百拇医药
Key words:Anoxia; Microcirculation, skin
急性缺氧是航天和航空医学中存在的普遍现象, 也是造成一些事故的主要原因。 因此研究急性缺氧对人体的影响、 耐受限度、 调节机制和防护措施一直是航空-航天医学中的重要课题。 在探讨急性缺氧的机制时, 一般着重于研究呼吸系统和循环系统的作用[1～3], 而对微循环在其中的作用研究很少。 本实验采用激光多普勒微循环动态分析仪, 观察被试者在不同程度缺氧状态下皮肤微循环的变化, 以便为缺氧生理机制的研究提供更多的生理信息。
1 资料与方法
被试者为12名健康男性青年, 年龄19～21岁。 实验时, 被试者取坐位, 在右侧面颊部和小腿踝关节上10 cm处, 分别安放激光探头, 用FT-200激光多普勒微循环动态分析仪(天津津科电子有限公司生产)测此二个部位的皮肤微循环, 取3 min的平均值作为对照值。 之后, 被试者戴面罩, 吸入14.5%的氧/氮混合气(相当于3 000 m高度缺氧), 记录吸气后1、 4、 8、 12、 15 min及去面罩后1、 4、 8、 10 min时的皮肤微循环。 每次记录30 s, 取其平均值作为测量值。 同一名被试者在实验后第二周和第三周分别进行吸11.2%氧/氮混合气(相当于4 500 m高度缺氧)和9.8%氧/氮混合气(相当于5 500 m高度缺氧)的缺氧实验。 在记录微循环指标的同时, 用Marquette公司生产的Eazle型多参数监护仪同时测量心率、 心电、 呼吸、 血压和血氧饱和度, 用CF-2心血管功能检诊仪测心输出量(此部分有另文报导)。
, http://www.100md.com
2 结 果
在模拟3 000 m高度缺氧时, 被试者无明显的不适症状; 模拟4 500 m高度缺氧时, 部分被试者有轻度的头晕反应, 但均完成了15 min的实验; 模拟5 500 m高度缺氧时, 一些被试者出现了头晕、 欲吐、 憋气、 苍白等主客观症状, 2名被试者因血氧饱和度下降明显和出现明显的不适感, 在实验第14 min时终止实验。 图1～3是三种模拟高度缺氧时面颊部微血管血流量、 浓度、 流速的变化。
由图1～3可见, 模拟3 000 m高度缺氧时, 被试者面部微血管的血流量、 浓度明显增加, 流速虽有所加快, 但大多数测量点与对照值相比无明显差别; 去面罩后, 上述指标恢复到对照水平。 模拟4 500 m高度缺氧时, 被试者面部微血管的流量、 流速、 浓度无明显改变, 但去面罩后反而出现了流量和浓度的明显减少。 模拟5 500 m高度缺氧时, 面部皮肤微血管的流量、 浓度明显减少, 流速也有所减慢; 去面罩后, 流速、 流量进一步下降, 流速有回升趋势。
, http://www.100md.com
图 1 三种模拟缺氧高度时面部微血管血流量的变化
与实验前比较: 1) P<0.05, 2) P<0.02, 3) P<0.01, 4) P<0.001
图 2 三种模拟缺氧高度时面部微血管浓度的变化
与实验前比较: 1) P<0.05, 2) P<0.02, 3) P<0.01, 4) P<0.001
图 3 三种模拟缺氧高度时面部微血管流速的变化
, 百拇医药
1) 与实验前比较: P<0.05
用统计学的配对t检验方法, 比较三种缺氧状态下面部皮肤微血管三项指标的差异, 可见与模拟3 000 m高度相比, 4 500 m高度缺氧期间大部分测量时刻的面部微血管内流量和浓度有明显差别(P=0.03～0.01), 恢复期间, 此二项指标无明显差别; 5 500 m缺氧期间和恢复期间, 面部微血管内流量和浓度均有十分明显的差别(P=0.020～0.002)。 三种状态下, 面部皮肤微循环的流速均无明显差别。
12名被试者中有8名在三种模拟缺氧高度时, 面部微循环的变化符合以上规律, 但有二名在模拟5 500 m高度缺氧时, 流量和浓度反而较对照值高, 二名在模拟3 000 m缺氧高度时, 流量和流速已降低。
用相关分析方法比较了缺氧期间面部微循环的三项指标之间的相关性, 流量和浓度的相关系数r=0.886 0(P<0.01), 流量和流速的相关系数r=0.144 3(P>0.05)。 用逐步回归方法, 得出三项指标间的回归方程是:
, http://www.100md.com
流量=-0.15+0.95×浓度+0.19×流速
以上结果表明, 缺氧期间面部皮肤微循环流量的增加主要和缺氧引起的微血管数增多或管径扩张有关。
三种模拟缺氧高度时, 小腿皮肤微循环的变化均无明显差异。 结果表明缺氧对小腿皮肤微循环的影响较小。
3 讨 论
3.1 不同程度缺氧对皮肤微循环的影响
急性缺氧可以引起循环系统的代偿性反应。 在循环系统的代偿性反应中, 血流的重新分布占有十分重要的地位。 实验证明, 对缺氧敏感的三个重要器官(脑、 心、 眼)的血液供应, 主要是通过血液重新分布来实现的。 皮肤微循环的变化是血液重新分布中的一个重要环节。 本实验结果表明随着缺氧程度的加重, 面部微循环也出现了相应的变化: 在缺氧程度较低的模拟3 000 m高度缺氧时, 血液中血氧饱和度仅下降了3%, 被试者循环系统增强反应并不十分明显, 仅出现心率和平均动脉压的增加, 面部皮肤微循环流量、 浓度、 流速的增加可能与心率和血压的增加有关。 去面罩后, 循环系统各指标迅速恢复, 微循环的各指标也迅速恢复, 说明这是一种较好的代偿性反应。 模拟4 500 m高度缺氧时, 12名被试者血氧饱和度平均是86.6%, 相当于氧分压为56 mmHg(7.47 kPa)[4]。 这时, 人体处于代偿性功能障碍的边缘, 为了维持脑功能, 增加脑血流量, 除心输出量出现了明显的增加外(+1.10 L), 面部微血管也开始参与调节, 面部微血管血流量出现了轻度的降低。 去面罩后, 血流量的明显下降可能与恢复期脑血流量的代偿性增高有关。 余耀荣等观察了60名飞行员在5 000 m高度模拟缺氧及10 min恢复期时脑血容量的变化, 证明恢复期内脑血容量的增加甚至高于缺氧时[5], 面部微循环的调节参与了这种调节过程。 模拟5 500 m高度缺氧时, 被试者血氧饱和度下降至81.5%, 相当于血液中的氧分压为48 mmHg(6.40 kPa), 面部微血管收缩, 流量、 浓度、 流速的明显下降, 有利于保证脑血流的供应。 总之, 本实验结果证明面部皮肤微循环参与缺氧时脑血流的调节, 而小腿皮肤微循环的贡献甚少。
, http://www.100md.com
3.2 个体差异
与缺氧时其他指标的变化相似[6], 缺氧时皮肤微循环的变化也有个体差异。 在分析12名被试者随着缺氧程度增加, 面部皮肤微循环的变化时, 发现有不同的反应类型: 2名被试者在模拟3 000 m高度缺氧时, 出现了流量的减少, 随着缺氧程度的加重, 下降更明显; 2名被试者在模拟5 500 m高度缺氧时, 流量反而增加。 个体差异产生的原因是比较复杂的, 与血氧下降的程度和个体心血管调节特点都有关。 一般认为血中氧分压的下降, 可以通过二种途径来调节血管: 一种是低氧刺激主-颈动脉化学感受器, 引起反射性的缩血管作用, 一种是直接刺激局部血管, 引起末梢血管的舒张。 我们认为不同程度缺氧时微循环的变化, 是上述二种反应的综合结果, 不同的微血管反应类型, 反映了某种反应的优势。 有关此方面的问题, 还有待进一步的研究。
参考文献
1.张汝果, 周崇明, 仰庆惠, 等. 高空急性缺氧时的呼吸反应和PA0模型. 应用生理学杂志, 1985, 1(4):250.
, http://www.100md.com
2.曾宪英,潘明达,侯晓玲,等.急性轻、 中度缺氧对左心室壁应力及心功能的影响.中华航空医学杂志,1992, 3(2):65.
3.张立藩. 航空生理学. 西安: 陕西科学技术出版社, 1989. 81～87.
4.贾司光. 航空航天缺氧与供氧. 北京: 人民军医出版社, 1989. 83～88.
5.余尧荣, 毕可绪, 田广庆, 等. 缺氧对飞行员颅内氧饱和度及血容积的影响. 航天医学与医学工程, 1996, 9(5):361.
6.贾司光, 杨天德, 张宝兰. 人体急性缺氧型循环功能代谢障碍. 应用生理学杂志, 1985, 1(3):159.
收稿日期：本文1998-09-07收到,1998-11-12修回, 1999-03-11接受, 百拇医药(沈羡云* 余耀荣* 董 颀* 胡素伟*)
单位：航天医学工程研究所, 邮政编码 北京100094
关键词：缺氧；微循环, 皮肤
微循环学杂志/990208 观察12名被试者在模拟3 000 m、 4 500 m、 5 500 m高度缺氧时面部和小腿皮肤微循环的变化。 结果表明随着缺氧程度的增加, 面部微循环的流量、 浓度逐渐减少, 流速变化较小。 不同高度缺氧对小腿皮肤微循环的影响较小。 结果提示面部微循环参与缺氧时脑血流的调节。
Effects of Different Degree Acute Anoxia on Skin Microcirculation
, 百拇医药 Shen Xianyun, Yu Yaorong, Dong Qi, et al
Institute of Space Medio-Engineering, Beijing 100094
The changes of microcirculation in cheek and calf of 12 subjects were recorded during simulated 3 000 m, 4 000 m, 5 500 m anoxia. The result showed that the blood volume and cocentration of cheek was decreased gradually with the increased degree of anoxia. The changes of velocity of flow in cheek were less. The effect of different acute anoxia on skin microcirculation of calf was less. The result suggests that the skin microcirculation of face involve in regulate of brain circulation during acute anoxia.
, 百拇医药
Key words:Anoxia; Microcirculation, skin
急性缺氧是航天和航空医学中存在的普遍现象, 也是造成一些事故的主要原因。 因此研究急性缺氧对人体的影响、 耐受限度、 调节机制和防护措施一直是航空-航天医学中的重要课题。 在探讨急性缺氧的机制时, 一般着重于研究呼吸系统和循环系统的作用[1～3], 而对微循环在其中的作用研究很少。 本实验采用激光多普勒微循环动态分析仪, 观察被试者在不同程度缺氧状态下皮肤微循环的变化, 以便为缺氧生理机制的研究提供更多的生理信息。
1 资料与方法
被试者为12名健康男性青年, 年龄19～21岁。 实验时, 被试者取坐位, 在右侧面颊部和小腿踝关节上10 cm处, 分别安放激光探头, 用FT-200激光多普勒微循环动态分析仪(天津津科电子有限公司生产)测此二个部位的皮肤微循环, 取3 min的平均值作为对照值。 之后, 被试者戴面罩, 吸入14.5%的氧/氮混合气(相当于3 000 m高度缺氧), 记录吸气后1、 4、 8、 12、 15 min及去面罩后1、 4、 8、 10 min时的皮肤微循环。 每次记录30 s, 取其平均值作为测量值。 同一名被试者在实验后第二周和第三周分别进行吸11.2%氧/氮混合气(相当于4 500 m高度缺氧)和9.8%氧/氮混合气(相当于5 500 m高度缺氧)的缺氧实验。 在记录微循环指标的同时, 用Marquette公司生产的Eazle型多参数监护仪同时测量心率、 心电、 呼吸、 血压和血氧饱和度, 用CF-2心血管功能检诊仪测心输出量(此部分有另文报导)。
, http://www.100md.com
2 结 果
在模拟3 000 m高度缺氧时, 被试者无明显的不适症状; 模拟4 500 m高度缺氧时, 部分被试者有轻度的头晕反应, 但均完成了15 min的实验; 模拟5 500 m高度缺氧时, 一些被试者出现了头晕、 欲吐、 憋气、 苍白等主客观症状, 2名被试者因血氧饱和度下降明显和出现明显的不适感, 在实验第14 min时终止实验。 图1～3是三种模拟高度缺氧时面颊部微血管血流量、 浓度、 流速的变化。
由图1～3可见, 模拟3 000 m高度缺氧时, 被试者面部微血管的血流量、 浓度明显增加, 流速虽有所加快, 但大多数测量点与对照值相比无明显差别; 去面罩后, 上述指标恢复到对照水平。 模拟4 500 m高度缺氧时, 被试者面部微血管的流量、 流速、 浓度无明显改变, 但去面罩后反而出现了流量和浓度的明显减少。 模拟5 500 m高度缺氧时, 面部皮肤微血管的流量、 浓度明显减少, 流速也有所减慢; 去面罩后, 流速、 流量进一步下降, 流速有回升趋势。
, http://www.100md.com
图 1 三种模拟缺氧高度时面部微血管血流量的变化
与实验前比较: 1) P<0.05, 2) P<0.02, 3) P<0.01, 4) P<0.001
图 2 三种模拟缺氧高度时面部微血管浓度的变化
与实验前比较: 1) P<0.05, 2) P<0.02, 3) P<0.01, 4) P<0.001
图 3 三种模拟缺氧高度时面部微血管流速的变化
, 百拇医药
1) 与实验前比较: P<0.05
用统计学的配对t检验方法, 比较三种缺氧状态下面部皮肤微血管三项指标的差异, 可见与模拟3 000 m高度相比, 4 500 m高度缺氧期间大部分测量时刻的面部微血管内流量和浓度有明显差别(P=0.03～0.01), 恢复期间, 此二项指标无明显差别; 5 500 m缺氧期间和恢复期间, 面部微血管内流量和浓度均有十分明显的差别(P=0.020～0.002)。 三种状态下, 面部皮肤微循环的流速均无明显差别。
12名被试者中有8名在三种模拟缺氧高度时, 面部微循环的变化符合以上规律, 但有二名在模拟5 500 m高度缺氧时, 流量和浓度反而较对照值高, 二名在模拟3 000 m缺氧高度时, 流量和流速已降低。
用相关分析方法比较了缺氧期间面部微循环的三项指标之间的相关性, 流量和浓度的相关系数r=0.886 0(P<0.01), 流量和流速的相关系数r=0.144 3(P>0.05)。 用逐步回归方法, 得出三项指标间的回归方程是:
, http://www.100md.com
流量=-0.15+0.95×浓度+0.19×流速
以上结果表明, 缺氧期间面部皮肤微循环流量的增加主要和缺氧引起的微血管数增多或管径扩张有关。
三种模拟缺氧高度时, 小腿皮肤微循环的变化均无明显差异。 结果表明缺氧对小腿皮肤微循环的影响较小。
3 讨 论
3.1 不同程度缺氧对皮肤微循环的影响
急性缺氧可以引起循环系统的代偿性反应。 在循环系统的代偿性反应中, 血流的重新分布占有十分重要的地位。 实验证明, 对缺氧敏感的三个重要器官(脑、 心、 眼)的血液供应, 主要是通过血液重新分布来实现的。 皮肤微循环的变化是血液重新分布中的一个重要环节。 本实验结果表明随着缺氧程度的加重, 面部微循环也出现了相应的变化: 在缺氧程度较低的模拟3 000 m高度缺氧时, 血液中血氧饱和度仅下降了3%, 被试者循环系统增强反应并不十分明显, 仅出现心率和平均动脉压的增加, 面部皮肤微循环流量、 浓度、 流速的增加可能与心率和血压的增加有关。 去面罩后, 循环系统各指标迅速恢复, 微循环的各指标也迅速恢复, 说明这是一种较好的代偿性反应。 模拟4 500 m高度缺氧时, 12名被试者血氧饱和度平均是86.6%, 相当于氧分压为56 mmHg(7.47 kPa)[4]。 这时, 人体处于代偿性功能障碍的边缘, 为了维持脑功能, 增加脑血流量, 除心输出量出现了明显的增加外(+1.10 L), 面部微血管也开始参与调节, 面部微血管血流量出现了轻度的降低。 去面罩后, 血流量的明显下降可能与恢复期脑血流量的代偿性增高有关。 余耀荣等观察了60名飞行员在5 000 m高度模拟缺氧及10 min恢复期时脑血容量的变化, 证明恢复期内脑血容量的增加甚至高于缺氧时[5], 面部微循环的调节参与了这种调节过程。 模拟5 500 m高度缺氧时, 被试者血氧饱和度下降至81.5%, 相当于血液中的氧分压为48 mmHg(6.40 kPa), 面部微血管收缩, 流量、 浓度、 流速的明显下降, 有利于保证脑血流的供应。 总之, 本实验结果证明面部皮肤微循环参与缺氧时脑血流的调节, 而小腿皮肤微循环的贡献甚少。
, http://www.100md.com
3.2 个体差异
与缺氧时其他指标的变化相似[6], 缺氧时皮肤微循环的变化也有个体差异。 在分析12名被试者随着缺氧程度增加, 面部皮肤微循环的变化时, 发现有不同的反应类型: 2名被试者在模拟3 000 m高度缺氧时, 出现了流量的减少, 随着缺氧程度的加重, 下降更明显; 2名被试者在模拟5 500 m高度缺氧时, 流量反而增加。 个体差异产生的原因是比较复杂的, 与血氧下降的程度和个体心血管调节特点都有关。 一般认为血中氧分压的下降, 可以通过二种途径来调节血管: 一种是低氧刺激主-颈动脉化学感受器, 引起反射性的缩血管作用, 一种是直接刺激局部血管, 引起末梢血管的舒张。 我们认为不同程度缺氧时微循环的变化, 是上述二种反应的综合结果, 不同的微血管反应类型, 反映了某种反应的优势。 有关此方面的问题, 还有待进一步的研究。
参考文献
1.张汝果, 周崇明, 仰庆惠, 等. 高空急性缺氧时的呼吸反应和PA0模型. 应用生理学杂志, 1985, 1(4):250.
, http://www.100md.com
2.曾宪英,潘明达,侯晓玲,等.急性轻、 中度缺氧对左心室壁应力及心功能的影响.中华航空医学杂志,1992, 3(2):65.
3.张立藩. 航空生理学. 西安: 陕西科学技术出版社, 1989. 81～87.
4.贾司光. 航空航天缺氧与供氧. 北京: 人民军医出版社, 1989. 83～88.
5.余尧荣, 毕可绪, 田广庆, 等. 缺氧对飞行员颅内氧饱和度及血容积的影响. 航天医学与医学工程, 1996, 9(5):361.
6.贾司光, 杨天德, 张宝兰. 人体急性缺氧型循环功能代谢障碍. 应用生理学杂志, 1985, 1(3):159.
收稿日期：本文1998-09-07收到,1998-11-12修回, 1999-03-11接受, 百拇医药(沈羡云* 余耀荣* 董 颀* 胡素伟*)