化学事故与应急救援（五）医院救治5.2窒息性气体中毒
第五章 医院救治
第二节 窒息性气体中毒
窒息性气体是指那些可以直接对氧的供给、摄取、运输、利用任一环节造成障碍的气态化合物。窒息性气体过量吸入可造成机体以缺氧为主要环节的疾病状态，称之为窒息性气体中毒。
一、窒息性气体
窒息性气体中毒是最常见的急性中毒，据1988年的全国职业病发病统计资料，窒息性气体中毒高居急性中毒之首；据化工部40年急性职业中毒死亡情况分析，高居首位的仍是窒息性 气体中毒，由其造成的死亡人数竟占急性职业中毒总死亡数的65％，可见此类毒物的重要性。根据这些窒息性气体毒作用的不同，可将其大致分为三类。
(1)单纯窒息性气体 这类气体本身的毒性很低，或属惰性气体，但若在空气中大量存在可使吸入气中氧含量明显降低，导致机体缺氧。正常情况下，空气中氧含量约为20.96％，若氧含量＜16％，即可造成呼吸困难；氧含量＜10％，则可引起昏迷甚至死亡。属于这一类的常见窒息性气体有：氮气、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、二氧化碳、水蒸气及氩、氖等惰性气体。
(2)血液窒息性气体 血液以化学结合方式携带氧气，正常情况下每克血红蛋白约可携带1.4ml氧气，若每100ml血液以15g血红蛋白计算，约可携带21ml氧血；肺血流量约5L/min，故血液每分钟约从肺中携出1000ml氧气。血液窒息性气体的毒性在于它们能明显降低血红蛋白对氧气的化学结合能力，并妨碍血红蛋白向组织释放已携带的氧气，从而造成组织供氧障碍，故此类毒物亦称化学窒息性气体。常见的有：一氧化碳、一氧化氮、苯的硝基或氨基化合物蒸气等。
(3)细胞窒息性气体 这类毒物主要作用于细胞内的呼吸酶，使之失活，从而阻碍细胞对氧的利用，造成生物氧化过程中断，形成细胞缺氧样效应。由于此种缺氧实质上是一种“细胞窒息”或“内窒息”，故此类毒物也称细胞窒息性毒物，常见的为氰化氢和硫化氢。
二、毒性作用
窒息性气体的主要毒性在于它们可在体内造成细胞及组织缺氧。从亚细胞乃至分子层面研究缺氧的损伤机制发现主要有二个致病环节：①缺氧状态下由于细胞无氧代谢增强，故使细 胞内酸性代谢物明显增加，导致代谢性酸中毒。细胞内H+积累反应性激活H+-Na+交换机制，以排出过多的H+，但细胞内过量的Na+又反应性地激活细胞Na+-Ca2+交换机制，促使Ca2+大量进入细胞内以排出过量的Na+，此时由于缺氧已造成细胞ATP生成不足并逐渐耗竭，故无法将细胞内多余的Ca2+泵出，导致细胞内钙稳态失调。细胞内钙超载的严重后果之一，是激活黄嘌呤脱氢酶转化酶，使黄嘌呤脱氢酶转化为黄嘌呤氧化酶。正常情况下，AMP的降解产物次黄嘌呤无需加氧，即可在黄嘌呤脱氢酶催化下逐次氧化为尿酸从尿排出；缺氧情况下，ATP大量耗竭，其降解产物AMP大量增加，从而为从脱氢酶转化而来的黄嘌呤氧化酶提供大量基质，当组织再灌注时，即可在O2的参与下代谢为尿酸，同时生成大量超氧阴离子(O2-)，引发脂质过氧化反应，损伤局部组织。需要注意的是，窒息性气体中毒时常投用高浓度氧治疗，而较长时间投用高浓度氧会激活巨噬细胞和中性粒细胞，使之发生“呼吸爆发”，从而产生大量活性氧损伤组织；此外，缺氧以及体内有过量自由基生成时，均可能使Fe3+从蛋白上脱位释出，此种铁离子可通过Fenton反应生成大量羟基阴离子自由基(·OH)；血红蛋白转化为高铁血红蛋白时亦会生成活性氧，如O2-。这些活性氧通过脂质过氧化作用，破坏生物结构，使蛋白变性、酶失活、核酸结构异常，从而造成组织细胞严重受损，构成了窒息性气体中毒损伤机制的分子基础。②前述缺氧引起的细胞内钙超载的另一严重后果是激活了细胞内的磷酸酯酶A2，造成生物膜的磷酯成分被大量分解，生成大量游离脂肪酸，其中的花生四烯酸可被进一步转化为血栓素(TXA2)、前列腺素(PG)、白三烯(LT)等。血栓素是目前已知可引起微血管痉挛作用最强的内源性活性物质，并可激活血小板形成微血栓，故微量血栓素生成即可引起局部 组织明显缺氧缺血；花生四烯酸本身亦可激活血小板，引起微血栓形成，加重缺血缺氧；其他代谢产物也均为趋炎物质，可加重炎症反应及活性氧生成，强化前述过程；缺血缺氧又进而引起更严重的细胞钙超载，导致更多的活性氧生成，形成恶性循环。
以上述分子损伤机制为基础，窒息性气体中毒通过缺氧这一主要环节引起的机体最突出的病理改变即是脑水肿。脑是机体耗氧量最大的组织，尽管它只占体重的2％～3％，但耗氧量可占全身总耗氧量的20％～25％，故对缺氧最为敏感。研究表明，大部分神经细胞在缺氧之初只发生功能性障碍，经适当治疗多能恢复；若供氧进一步受限，损伤则变为不可恢复，甚至造成细胞死亡。换言之，大部分神经细胞致命性损伤多非急性缺氧直接造成，而是缺氧引发的种种恶果引起，最严重的恶果即是脑水肿。脑水肿的分子损伤机制是活性氧大量生成及细胞内钙超载，脑水肿的后果即是使脑组织缺血缺氧情况更为严重，并由此启动缺氧性损伤的恶性循环。脑水肿形成的具体环节大致有如下几点：除脑血管因缺氧产生反射性扩张，引起血流淤滞导致脑肿胀外，缺氧引起细胞ATP生成障碍及缺氧引起的分子损伤机制造成的细胞通透障碍可导致细胞内水钠大量潴留，形成广泛的细胞内水肿；缺氧性损伤亦使血管内皮通透性异常，使血管内液体渗入细胞外间隙，进而造成脑细胞间隙水肿；脑血管内皮细胞还可因缺氧性损伤而发生肿胀，造成局部血管狭窄或堵塞。这些变化均会进一步减少脑组织的血液灌流，加重脑缺氧；另由于颅内容积固定，故脑体积少许增加，即会引起颅内压明显增加，而在临床上表现出严重症状。
三、临床表现
1.缺氧表现
缺氧是窒息性气体中毒的共同致病环节，故缺氧症状是各种窒息性气体中毒的共有表现。轻度缺氧时主要表现为注意力不集中、智力减退、定向力障碍、头痛、头晕、乏力；缺氧较重时可有耳鸣、呕吐、嗜睡、烦躁、惊厥或抽搐，甚至昏迷。但上述症状往往为不同窒息性气体的独特毒性所干扰或掩盖，故并非不同病原引起的相近程度的缺氧都有相同的临床表现。及时地治疗处理，使脑缺氧尽早改善，常可避免发生严重的脑水肿，否则将会导致明显的急性颅压升高表现。
2.急性颅压升高表现
①头痛。是早期的主要症状，为全头痛，前额尤甚，程度甚剧，任何可增加颅内压的因素如咳嗽、喷嚏、排便，甚至突然转头均可使头痛明显加重；②呕吐。是颅内压增高的常见症状，主要因延髓的呕吐中枢受压所致，但窒息性气体中毒所致脑水肿以细胞内水肿为主，颅压升高程度多不重，故喷射性呕吐并不多见；③抽搐。常为频繁的癫痫样抽搐发作，主要因大脑皮层运动区缺血缺氧或水肿压迫所致；若脑干网状结构也受累，则可出现阵发性或持续性肢体强直；④视乳头水肿。窒息性气体中毒以细胞内水肿为主，颅内压升高速度较缓，程度相对较轻，故早期难以检出视乳头水肿，一般在2～3天后才逐渐显现，故中毒早期未能检见视乳头水肿并不能排除脑水肿存在；⑤心血管系统变化。早期可见血压升高、脉搏缓慢，乃延髓心血管运动中枢对水肿压迫及缺血缺氧代偿作用所致；若延髓功能衰竭，则可见血压急剧下降，脉搏亦微弱、快速；⑥呼吸变化。早期表现为呼吸深慢，亦为延髓的代偿性反应；呼吸中枢若有衰竭，则呼吸转为浅慢、不规则，或有叹息样呼吸，严重时可发生呼吸骤停；⑦其他表现。颅内高压刺激迷路和前庭，可引起耳鸣、眩晕；外展神经受压可引起外展神经麻痹；延髓交 感神经中枢刺激，可导致外周血管过度收缩，肺内血流瘀滞，发生所谓脑性肺水肿；⑧脑疝。窒息性气体中毒引起脑疝者不多，若发现颅内压增高症状突然加重、昏迷、体温升高、两侧瞳孔不等大、肢体瘫痪、去大脑强直等表现，应警惕沟回疝(也称天幕疝)可能；若见有瞳孔先缩小再散大、固定，呼吸抑制甚至突然停止，血压下降，颈强直呈强迫头位，双侧锥体征阳性，肌张力及深反射消失等表现，则应考虑小脑扁桃体疝之可能。电子计算机体层摄影(CT)、核磁共振显像(NMR)有助于发现早期脑水肿，有条件可及时使用。
3.不同窒息性气体中毒的特殊表现
①氮气大量吸入引起的症状与前述缺氧表现最为相似，但浓度稍高时常可引起极度兴奋、神情恍惚、步态不稳，如酒醉状，称为“氮酩酊”。极高浓度氮气吸入可使患者迅速昏迷、死亡，称为“氮窒息”。
②二氧化碳也属单纯窒息性气体，但因同时伴有CO2潴留、呼吸性酸中毒、高血钾症，故其脑水肿表现常明显而持久。高浓度吸入时可在几秒钟内迅速昏迷、死亡。
③一氧化碳为血液窒息性气体，吸入后可迅速与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白(HbCO)，故血中HbCO测定为诊断CO中毒重要依据，血中HbCO＞10％即有引起急性CO中毒的可能。由于 HbCO为鲜红色，而使患者皮肤粘膜在中毒之初呈樱红色，与一般缺氧病人有明显不同，是其临床特点之一；此外，全身乏力十分明显，以至中毒后虽仍清醒，但已难行动，不能自救。其余症状与一般缺氧相近。
④苯的氨基或硝基化合物(如苯胺、硝基苯胺、硝基苯等)蒸气也属血液窒息性气体，其中毒引起的缺氧症状主要因正常的Hb被转化为高铁血红蛋白(MtHb)而失去携氧能力所 引起。MtHb为蓝紫色，其量若超过Hb总量15％，则可引起紫绀，成为变性血红蛋白血症的特征表现，MtHb也是此类化合物中毒的重要佐证。持续未得纠正的高铁血红蛋白血症可因红细胞内Heinz小体形成而发生溶血性贫血；此外，中毒性肝、肾损害也是此类化合物中毒的常见表现。
⑤氰化氢属细胞窒息性气体，它的中毒临床特点为缺氧症状十分明显，稍高浓度吸入即可引起极度呼吸困难，严重时可出现全身性强直痉挛；极高浓度HCN可在数分钟内引起呼吸心跳停止，死亡。由于HCN对细胞呼吸酶的强烈抑制作用，细胞几乎丧失利用氧的能力，致使静脉血中仍饱含充足氧气而呈现氧合血红蛋白(HbO2)之鲜红色，故早期中毒病人之粘膜皮肤颜色较红，成为氰化氢中毒的另一临床特点。
⑥硫化氢也属细胞窒息性气体，但也具刺激作用，应予注意。其临床特点有三：①高浓度吸入可在吸入一口后，呼吸心跳立即停止，发生所谓“闪电型”死亡；②由于 H2S可在血中形成蓝紫色硫化变性血红蛋白，少量(4％～5％)即能引起紫绀，故H2S中毒病人肤色多呈蓝灰色；③呼出气及衣物带强烈臭蛋样气味；呼吸道及肺部可发生化学性炎症甚至肺水肿。
常见窒息性气体临床表现特点归纳在表5-1中，以便参考。
四、治疗处理
1.治疗原则
急性窒息性气体群体中毒抢救处理的运作可参考刺激性气体中毒节，但窒息性气体中毒病情更为急重，故各项措施尤其是解毒、给氧等治疗尤应尽快进行，具体细节如下。
2.病原治疗
窒息性气体中毒有明显剂量-效应关系，侵入体内的毒物数 量越多，危害越大，且由于病情也更为急重，故特别强调尽快中断毒物侵入，解除体内毒物毒性。抢救措施开始得越早，机体的损伤越小，合并症及后遗症也越少。
(1)中断毒物继续侵入 送入医院的病人虽已移离现场，但应注意清除衣物及皮肤污染源。如硫化氢中毒病人应脱去污染工作服；若有氢氰酸、苯胺、硝基苯等液体溅在身上，还应彻底清洗被污染的皮肤，不可大意。
危重病人易发生中枢性呼吸循环衰竭，应高度警惕，遇有此类情况，应立即进行心肺复苏。
(2)解毒措施 单纯窒息性气体如氮气，并无特殊解毒剂，但CO2吸入可投用呼吸兴奋剂，严重者用机械过度通气，以排出体内过量CO2，视此为“解毒”措施，亦无不可。
血液窒息性气体中，对CO无特殊解毒药物，但可给高浓度氧吸入，以加速HbCO解离，也可视为解毒措施。苯的氨基或硝基化合物中毒所形成的变性血红蛋白，目前仍以亚甲蓝还原为最佳的解毒治疗。
细胞窒息性气体中，HCN常用亚硝酸钠-硫代硫酸钠疗法进行驱排；近年国内还使用4-二甲基氨基苯酚(4-DMAP)等代替亚硝酸钠，也有较好效果；亚甲蓝也可代替亚硝酸钠，但剂量应大。H2S中毒从理论上也可投用HCN解毒剂，但H2S在体内转化速率甚快，且上述措施会生成相当量MtHb而降低血液携氧能力，故除非在中毒后立即投用，否则可能弊大于利。
3.病因治疗
如上所述，窒息性气体所致的机体缺氧乃至引起损伤的“病因”，在进行病原治疗的同时，应及早实施抗缺氧特别是抗脑缺氧措施。
(1)氧疗法 研究表明，提高氧张力不仅可提高组织细胞
表5-1 常见窒息性气体
临床特征性表现
对氧的摄取能力，而且对中毒的呼吸酶亦具激活作用，故氧疗法已成为急性窒息性气体中毒解救的主要常规措施之一。应在中毒后迅速给入高浓度(＞55％)氧，临床常用面罩、口罩、活瓣气囊加压或氧帐、呼吸机等方法给氧，有条件还可使用高压氧治疗；紧急情况下可使用“内给氧”方式，静脉缓注0.3％双氧水(参阅解毒及特殊治疗节)。
(2)人工低温冬眠(参阅解毒和特殊治疗节)为避免护理、复温过程过多困难，温度不必过低，肛温维持34℃左右即可；时间亦不必过长，一般维持2～3天即可逐渐复温。
(3)改善脑组织灌流 其主要措施如下所述。
①维持充足的脑灌注压。其要点是使血压维持于正常或稍高水平，故任何原因的低血压均应及时纠正，但也应防止血压突然增加过多，以免造成颅内压骤增。紧急情况下可用4～10℃生理盐水或低分子右旋糖酐(300～500ml/0.5h)经颈动脉直接快速灌注，以达降温、再通微循环目的。
②纠正颅内“盗血”。可采用中度机械过度换气法进行纠正。因PaCO2降低后，可使受缺氧影响较小的区域血管反射性收缩，血液得以重新向严重缺氧区灌注，达到改善脑内分流，纠正“盗血”的目的。一般将PaCO2维持在4kPa(30mmHg)即可，PaCO2过低可能导致脑血管过度收缩，反有加重脑缺氧之虞。
③改善微循环状况。可投用低分子(MW2～4万)右旋糖酐，有助于提高血浆胶体渗透压、回收细胞外水分、降低血液粘稠度、预防和消除微血栓，且可很快经肾小球排出而具利尿作用；一般可在24h内投用 1000～1500ml。
(4)缺氧性损伤的细胞干预措施 缺氧性损伤的分子机制主要有二个：即活性氧生成及细胞内钙超载，故目前的细胞干 预措施主要针对这两点，目的在于将损伤阻遏于亚细胞层面，不使其进展为细胞及组织损伤。
①抗氧化剂。对活性氧包括氧自由基及其损伤作用具有明显抵御清除效果(参阅解毒及特殊治疗节)。
②钙通道阻滞剂。因可阻止Ca2+向细胞内转移，并可直接阻断血栓素的损伤作用，已广泛用于各种缺血缺氧性疾患(参阅解毒及特殊治疗节)。
4.脑水肿的防治
脑水肿是缺氧引起的最严重后果，也是引起窒息性气体中毒死亡最重要原因，故为成功抢救急性窒息性中毒的关键；其要点是早期防治，务使脑水肿不发生或使发生之程度较轻。以上所述，是防治缺氧性脑水肿的基础措施，另外，还有其他措施，如下所述。
(1)投用ATP或能量合剂以改善脑细胞离子泵功能，减轻细胞内水钠潴留；ATP尚有扩张微血管的功能，并可促进细胞代谢，有利于脑细胞恢复。一般可20～40mg ATP肌注或静点，也可配成能量合剂静点。
(2)利尿脱水 由于缺氧性脑水肿也存在细胞外水肿，故也有利尿脱水之必要，只是需把握好分寸，因利尿脱水并不能解决细胞内水肿问题，反有引起血容量降低、血压下降之虞。一般用速尿(20～40mg，肌注或静注)或利尿酸钠(20～50mg静滴)2次/日，后者尚可抑制脑脊液分泌，减轻脑水肿；醋唑磺胺也有利尿及减少脑脊液分泌作用，可0.25～0.5g口服，2～3次/日。高渗性脱水剂有引起脑水肿“反跳”现象，持续较久的脑水肿尤显，应予注意。常用药物为20％甘露醇或25％山梨醇，每次250ml，25min内静脉注入，每4～6h一次，也可与利尿药交替使用。
(3)糖皮质激素 宜尽早投用，且首日应有较大之冲击剂量；如地塞米松每日剂量不小于80mg，两天后逐日减少1/4，肌注或静滴皆可。
(4)脑代谢赋活剂 应用目的在于改善代谢，促进康复。常用药物有细胞色素C(30mg静点，需皮试)、辅酶A(50U肌注或静点)、肌苷(0.4～0.6g肌注或静点)、谷氨酸钠(18～23g静点)、乙酰谷氨酰胺(0.6～0.9g静点)等。
(5)纳洛酮的应用 一般可先用0.4～1.2mg肌注后，以4mg加入1000ml葡萄糖液中滴注维持(参阅解毒及特殊治疗节)。
(6)苏醒药的应用 在窒息性气体中毒时，昏迷一则表明病情重笃，另一方面也是机体的一种保护性反应，故在病情尚未控制之前，单纯追求清醒是不恰当的。但在病因基本解除，机体开始修复之际，投用一些清醒剂，帮助神经系统恢复功能，以调动克服损伤的主观能动作用则是有利的。常用苏醒剂有克脑迷(抗利痛)、氯酯醒(遗尿丁)、胞二磷胆碱、脑复康等，配合其他脑代谢赋活药物，常可收到较好效果。