在人体中模拟缺氧通常通过吸入低氧气体混合物来实现。本研究则利用屏气潜水者在人体中模拟动态缺氧。此外，还采用近红外光谱法（NIRS）和外周血氧饱和度（SpO2）等无创工具评估了去饱和和再饱和动力学过程中的生理变化。
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摘要
摘要
发生呼吸暂停时，动脉血氧分压（pO2）下降，而二氧化碳分压（pCO2）升高。为避免脑等对缺氧敏感的器官受损，机体通过代偿性循环机制来维持充足的氧气供应，主要表现为脑血流量增加。间歇性缺氧是阻塞性睡眠呼吸暂停患者中常见的现象。急性气道阻塞也可导致缺氧和高碳酸血症。迄今为止，尚无合适的模型能够有效模拟人体内此类生理动态变化。以往针对人类缺氧的研究多采用吸入低氧气体混合物的方法，但由此产生的缺氧常伴随过度通气，因此更接近高原环境下的状态，而非呼吸暂停的真实情况。此外，既往动物实验的结果向人体的外推性有限，且呼吸暂停所引发生理变化的病理生理机制仍不明确。本研究利用健康的屏气潜水者，模拟临床上具有重要意义的呼吸暂停期间的缺氧与高碳酸血症状态。同时，采用脉搏血氧测定法和近红外光谱技术（NIRS）评估屏气前后及屏气过程中脑部与外周组织氧饱和度的变化。
引言
临床上相关的急性低氧血症及伴随的高碳酸血症主要见于阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（OSAS）患者、急性气道阻塞患者或心肺复苏期间。在OSAS及其他低氧血症相关领域的研究中，主要局限性包括：从动物实验中获得的关于病理生理学的知识可转化性有限，且目前尚无可用的人体模型1。为在人体中模拟低氧状态，以往通常使用低氧气体混合物2-7。然而，这些条件更接近于高海拔环境，而非临床上低氧通常伴随高碳酸血症的情况。为监测心脏骤停及复苏期间的组织氧合状态，已有研究通过动物实验8来探究生理代偿机制。
屏息潜水者是健康的运动员，能够抑制由动脉血氧饱和度降低所引发的呼吸冲动。 9 且pCO₂升高2 10,11我们研究了屏气潜水者，以模拟急性低氧和伴随高碳酸血症的临床情况 12该模型可用于评估临床设置，加深对阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（OSAS）或病理性呼吸障碍患者病理生理机制的理解，并揭示研究呼吸暂停情况下潜在代偿机制的新途径。此外，还可利用该模型在紧急情况下存在的动态低氧环境中，对人体低氧检测技术的可行性和准确性进行测试。即气道阻塞、喉痉挛或无法插管、无法通气的情况）或用于模拟阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（OSAS）患者的间歇性低氧。
目前，用....
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方案
伦理声明
所有涉及人类受试者的研究操作均符合1964年《赫尔辛基宣言》及其后续修订版所规定的伦理标准。本研究的设计已获得德国波恩大学医院当地伦理委员会的批准。
注意：确保受试者处于良好健康状态，未服用任何降压药物，并且至少在24小时内未接触过诱导儿茶酚胺的物质，如咖啡因或其他类似物质。
1. 受试对象的准备
- 使用70%酒精清洁前额皮肤，以在近红外光谱（NIRS）电极放置前去除皮肤油脂。
- 将NIRS电极置于右侧前额眉毛上方、矢状缝右侧（额极区2位点，locus frontopolar 2），用于测量脑组织（即中枢）氧合水平。
- 评估信号稳定性。rSO2信号应在至少5分钟内保持恒定（±3%）。
- 为使用NIRS测量外周组织氧合（NIRStissue-电极），将一个电极置于股四头肌中部上方（或可选置于前臂）。切勿将电极置于静脉丛或动脉上方。
- 将心电图（ECG）电极置于无毛发的胸部。ECG导联标有不同字母：将"R"置于右侧胸大肌胸肋部起点，"L"置于左侧胸大肌胸肋部起点，"C"置于锁骨中线第五肋间隙中部，"F"置于左下肋缘，"N"置于右下肋缘。
- 在同一肢体和同侧手指上测量外周脉搏血氧饱和度（SpO2），即....
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结果
图1 显示了一名患者在呼吸暂停期间 SpO2 与 NIRS 值（NIRScerebral 和 NIRStissue）的同步记录。总呼吸暂停时间为 363 秒。呼吸暂停后，NIRS 和 SpO2 值在约 140 秒内保持稳定。外周 SpO2 在 204 秒后检测到 SpO2 下降，而 NIRScerebral 的下降则在 238 秒后被检测到。呼吸暂停后测得的最低 SpO2 为 58%，最低 NIRScerebral 为 46%。在呼吸暂停结束时，NIRScerebral 在延迟 12 秒后开始上升，而 SpO2 在延迟 30 秒后开始上升。
在一项针对十名屏气潜水者的近期研究中，我.......
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讨论
总窒息时间主要由肺容量和每分钟耗氧量决定，并受到个体对因pCO2升高或pO2降低所引发的呼吸反射耐受能力的影响。屏气潜水者经过训练以最大限度延长屏气时间，且通常在最大吸气状态下进行屏气。因此，缺氧可被检测到的时间因人而异，取决于受试者的身体状况和训练水平，甚至可能因其当日状态以及对呼吸反射的耐受意愿而有所不同。通过详细讲解实验流程步骤并提供安静的周围环境，可降低受试者的应激水平。
影响总呼吸暂停时间的因素有很多，因此应标准化测试环境，以获得可靠且可重复的结果。如果研究人员希望研究儿茶酚胺升高或交感神经活动，应考虑影响这两者的物质即， 咖啡因、尼古丁、香蕉或坚果类食物，以及单胺氧化酶（MAO）抑制剂等任何药物物质， 等等。应避免上述情况。此外，静脉输液通道应在屏气前至少20分钟建立。受试者的应激水平主要影响儿茶酚胺水平，可能导致研究人员的血液分析结果出现偏差。鉴于个体间存在较大差异，研究人员通常应为每位受试者建立基线水平，以对结果进行标准化处理。
近.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
特别感谢所有参与原始研究的志愿者。L. Eichhorn 的工作得到了 Else-Kröner-Fresenius 基金会奖学金的支持。作者感谢 Springer（Springer Science+Business Media 的一部分）提供的版权许可（许可编号 3894660871180）以及允许重复使用已发表数据的慷慨授权。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| SpO2 | Dräger Medical AG&CO.KG | SHP ACC MCABLE-Masimo Set | 外周 SpO2 监测 |
| 无创血压 (NIBP) | Dräger Medical AG&CO.KG | NIBP 袖带 M+， MP00916 | |
| 心电图 (ECG) | Dräger Medical AG&CO.KG | Infinity M540 监护仪 | 心电图监测 |
| 对接站 | Dräger Medical AG&CO.KG | M500 对接站 | M540 与笔记本电脑的连接 |
| NIRS | NONIN Medical’s EQUANOX | Model 7600 区域血氧仪系统 | 脑组织和 组织氧合的测量 |
| NIRS 探头 | EQUANOX Advance Sensor | Model 8004CA | 适用于脑组织和体表氧饱和度的测量 |
| 笔记本电脑 | |||
| DataGrabber | Dräger Medical AG&CO.KG | DataGrabber v2005.10.16 | 用于同步 M540 与笔记本电脑的软件 |
| eVision | Nonin Medical. Inc. | Version 1.3.0.0 | 用于同步 NONIN 与笔记本电脑的软件 |
参考文献
- Drager, L. F., Polotsky, V. Y., O'Donnell, C. P., Cravo, S. L., Lorenzi-Filho, G., Machado, B. H. Translational approaches to understanding metabolic dysfunction and cardiovascular consequences of obstructive sleep apnea. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 309 (7), 1101-1111 (2015).
- Shah, N., Trivedi, N. K., Clack, S. L., Shah, M., Shah, P. P., Barker, S.
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重印与许可
