高原健康房對機體睡眠前后血氧飽和度的影響

朱銀華

(軍事體育進修學院,廣東廣州510500)

高原低氧、低氣壓環境對睡眠質量的影響已成為威脅高原官兵身心健康的重要因素,也是導致高原建設者腦-體工作效率下降的主要原因。在高原增加1%的氧濃度,相當于使海拔高度下降300 m;富氧室已被證明可改善高原睡眠質量和認知功能而且火災的發生率低于平原。“高原健康房”,是根據不同實際海拔高度和設定的預期 “室內海拔高度”,向室內循環注入經過特殊配制、具有特定氧、氮氣含量比例的 “高原生態環境混合氣”,整體改變室內空氣的氧、氮含量比例,達到空氣新鮮、相對富氧、接近海拔高度在1 500～2 000 m地區的自然常態室內空氣環境。我們在海拔3 700 m建立 “高原健康房”,觀察受試者睡眠前后血氧飽和度 (SaO2)的變化以及出健康房后4 h內SaO2的改變,旨在初步評估 “高原健康房”在改善睡眠質量中的應用價值。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

受試者系自平原移居海拔3 700 m高原1年半的某大隊10名漢族男性士兵,年齡18～20歲,均為平原出生,上高原前經體檢確認健康。

1.2 研究方法

1.2.1 樣板房的改建

對一間容積為92.8 m3(長6.5 m×寬4.2 m×高3.4 m)的房間的門窗密閉性進行改造;安裝“高原生態氧空調機”;O2、CO2濃度探頭;O2、CO2濃度監測面板及CO2清除器,維持室內氧分壓在165 mbar,維持室內CO2濃度≤0.3%。

1.2.2 “高原生態氧空調機”的工作原理

“高原生態氧空調機”由壓縮機、吸附器、消音器、氧氣儲存罐幾部分構成。環境空氣經空氣過濾器進入壓縮機,經壓縮機加壓后通過切換閥進入再生完畢處于工作狀態的吸附器,在吸附器內空氣中的N2、CO2、H2O等被制氧分子篩吸附,氧氣從吸附器的上部出來后進入氧氣貯罐,即為產品氣。為了連續生產氧氣,設置了兩只吸附器交替工作。一只吸附器吸附,產出氧氣時,另一只吸附器再生。再生時排出的廢氣通過消音器排向大氣。

1.2.3 SaO2監測

10名受試者于21∶00入健康房正常休息和睡眠至次日7∶00,用美國Nonin 2500脈搏血氧儀監測睡眠前和晨起安靜時的SaO2,并記錄出健康房后1 h、2 h、3 h、4 h的SaO2變化。對照組 (普通房間組)受試者為同一組青年士兵,試驗方法同健康房組,但室內氧分壓為137 mbar,與室外相同。

1.2.4 統計學處理

采用IBM SPSS19.0統計軟件進行 t檢驗,P＜0.05為差別有顯著性。

2 研究結果

2.1 睡眠前后SaO2的變化

受試者入健康房睡眠,第二日晨起安靜時的SaO2較睡眠前增高 5.7%,差異有顯著性 (P＜0.01)。普通房間組睡眠后晨起安靜時的SaO2較睡眠前增高1.7%,差異無顯著性 (P＞0.05)。與普通房間組比較,健康房組睡眠前后及出健康房后第1 h、2 h的SaO2均顯著增高 (見表1)。

2.2 出健康房后SaO2的維持

健康房組出健康房后 1h、2h的SaO2依次為(94.00±1.25)% 、(93.40±0.70)%,與睡眠前安靜時比較差別均有顯著性 (見表1)。

表1 高原健康房對機體睡眠前后SaO2的影響 (%)

3 研究分析

血氧飽和度是反映機體供氧程度的重要指標。高原睡眠時普遍存在低氧血癥,并且隨著海拔高度的增高,SaO2進一步下降[1,2]。血氧飽和度與睡眠呈正相關關系,低的血氧飽和度會導致總體睡眠質量下降,潛伏期延長,習慣性睡眠效率下降[3]。有研究表明 “高處工作低處睡”的辦法可以改善高原移居者的睡眠質量,提高工作效率[4]。

國內外研發的各類高原富氧裝備,大致可分為三個階段。第一個階段是依托各種移動式儲氧容器(如氧氣瓶)進行供氧;第二個階段是建立富氧室,借助大型制氧設備對各個房間進行彌散式充氧,增加空氣中的氧含量。這兩個階段由于技術和設備的制約,既不能作為常態化應用;又不能精確、自動控制室內氧濃度。第三個階段就是研發 “生態氧空調機”對房間里的氧氮比例和空氣質量進行精確控制,營造一個模擬低海拔的自然生態空氣環境,稱為 “高原健康房”。

本研究在海拔3 700 m構建 “高原健康房”,模擬海拔高度在1 500～2 000 m地區的自然常態室內空氣環境,將健康房內氧濃度增高到165 mbar,研究發現受試者睡眠后的SaO2明顯升高。其原因除吸入氣氧分壓增高之外,健康房環境下睡眠結構和呼吸模式的改善也可能是很重要的因素。并且這種較高的SaO2在出健康房后仍能維持一段時間。此外,監測系統記錄24 h內健康房CO2濃度為 (0.25±0.05)%,受試者未訴有任何不適。

4 結論與建議

在高原低氧、低氣壓、寒冷等特殊自然環境條件下,機體的神經、呼吸調節機能和晝夜生理節律均發生變化。隨著海拔的升高,將會引起人體睡眠模式的紊亂,這嚴重降低高原建設者的體能,影響其工作效率。在高海拔地區建立 “高原健康房”可明顯提高人體睡眠后的SaO2,改善睡眠質量。然而在研究過程中我們也發現,“高原健康房”系統仍存在一些問題有待解決,例如:對壓縮機隔音效果的改進;對室內CO2濃度自動調控的優化,以及對房門結構的改造以減小因人員出入而造成室內氧氣的損失等。但我們可以預見,經過改進,“高原健康房”這一科技成果的應用將對恢復高原官兵的體能,提高高原官兵的作業效率具有重要的意義。

[1]Sutton.Effect of acetazolamide on hypoxemia during sleep at high altitude.N Engl J Med,1979,13,301(24):1329～1331

[2]Wada K,Mizuguchi Y,Wada Y.Hyperlipidaemia lack of sleep and smoking as risk factors for proteinuria among high altitude mountain trekkers.Nephrology(Carlton),2006,l1(2):131～136

[3]萬興松.慢性高原缺氧對來自低海拔工作人員睡眠及精神狀態的影響[D].安徽醫科大學碩士學位論文,2005

[4]West,John B.Commuting to high altitude:Value of oxygen enrichment of room air.High Alt Med Biol,2002,3:223～235