高原健康房对机体睡眠前后血氧饱和度的影响

朱银华

(军事体育进修学院,广东广州510500)

高原低氧、低气压环境对睡眠质量的影响已成为威胁高原官兵身心健康的重要因素,也是导致高原建设者脑-体工作效率下降的主要原因。在高原增加1%的氧浓度,相当于使海拔高度下降300 m;富氧室已被证明可改善高原睡眠质量和认知功能而且火灾的发生率低于平原。“高原健康房”,是根据不同实际海拔高度和设定的预期 “室内海拔高度”,向室内循环注入经过特殊配制、具有特定氧、氮气含量比例的 “高原生态环境混合气”,整体改变室内空气的氧、氮含量比例,达到空气新鲜、相对富氧、接近海拔高度在1 500～2 000 m地区的自然常态室内空气环境。我们在海拔3 700 m建立 “高原健康房”,观察受试者睡眠前后血氧饱和度 (SaO2)的变化以及出健康房后4 h内SaO2的改变,旨在初步评估 “高原健康房”在改善睡眠质量中的应用价值。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

受试者系自平原移居海拔3 700 m高原1年半的某大队10名汉族男性士兵,年龄18～20岁,均为平原出生,上高原前经体检确认健康。

1.2 研究方法

1.2.1 样板房的改建

对一间容积为92.8 m3(长6.5 m×宽4.2 m×高3.4 m)的房间的门窗密闭性进行改造;安装“高原生态氧空调机”;O2、CO2浓度探头;O2、CO2浓度监测面板及CO2清除器,维持室内氧分压在165 mbar,维持室内CO2浓度≤0.3%。

1.2.2 “高原生态氧空调机”的工作原理

“高原生态氧空调机”由压缩机、吸附器、消音器、氧气储存罐几部分构成。环境空气经空气过滤器进入压缩机,经压缩机加压后通过切换阀进入再生完毕处于工作状态的吸附器,在吸附器内空气中的N2、CO2、H2O等被制氧分子筛吸附,氧气从吸附器的上部出来后进入氧气贮罐,即为产品气。为了连续生产氧气,设置了两只吸附器交替工作。一只吸附器吸附,产出氧气时,另一只吸附器再生。再生时排出的废气通过消音器排向大气。

1.2.3 SaO2监测

10名受试者于21∶00入健康房正常休息和睡眠至次日7∶00,用美国Nonin 2500脉搏血氧仪监测睡眠前和晨起安静时的SaO2,并记录出健康房后1 h、2 h、3 h、4 h的SaO2变化。对照组 (普通房间组)受试者为同一组青年士兵,试验方法同健康房组,但室内氧分压为137 mbar,与室外相同。

1.2.4 统计学处理

采用IBM SPSS19.0统计软件进行 t检验,P＜0.05为差别有显著性。

2 研究结果

2.1 睡眠前后SaO2的变化

受试者入健康房睡眠,第二日晨起安静时的SaO2较睡眠前增高 5.7%,差异有显著性 (P＜0.01)。普通房间组睡眠后晨起安静时的SaO2较睡眠前增高1.7%,差异无显著性 (P＞0.05)。与普通房间组比较,健康房组睡眠前后及出健康房后第1 h、2 h的SaO2均显著增高 (见表1)。

2.2 出健康房后SaO2的维持

健康房组出健康房后 1h、2h的SaO2依次为(94.00±1.25)% 、(93.40±0.70)%,与睡眠前安静时比较差别均有显著性 (见表1)。

表1 高原健康房对机体睡眠前后SaO2的影响 (%)

3 研究分析

血氧饱和度是反映机体供氧程度的重要指标。高原睡眠时普遍存在低氧血症,并且随着海拔高度的增高,SaO2进一步下降[1,2]。血氧饱和度与睡眠呈正相关关系,低的血氧饱和度会导致总体睡眠质量下降,潜伏期延长,习惯性睡眠效率下降[3]。有研究表明 “高处工作低处睡”的办法可以改善高原移居者的睡眠质量,提高工作效率[4]。

国内外研发的各类高原富氧装备,大致可分为三个阶段。第一个阶段是依托各种移动式储氧容器(如氧气瓶)进行供氧;第二个阶段是建立富氧室,借助大型制氧设备对各个房间进行弥散式充氧,增加空气中的氧含量。这两个阶段由于技术和设备的制约,既不能作为常态化应用;又不能精确、自动控制室内氧浓度。第三个阶段就是研发 “生态氧空调机”对房间里的氧氮比例和空气质量进行精确控制,营造一个模拟低海拔的自然生态空气环境,称为 “高原健康房”。

本研究在海拔3 700 m构建 “高原健康房”,模拟海拔高度在1 500～2 000 m地区的自然常态室内空气环境,将健康房内氧浓度增高到165 mbar,研究发现受试者睡眠后的SaO2明显升高。其原因除吸入气氧分压增高之外,健康房环境下睡眠结构和呼吸模式的改善也可能是很重要的因素。并且这种较高的SaO2在出健康房后仍能维持一段时间。此外,监测系统记录24 h内健康房CO2浓度为 (0.25±0.05)%,受试者未诉有任何不适。

4 结论与建议

在高原低氧、低气压、寒冷等特殊自然环境条件下,机体的神经、呼吸调节机能和昼夜生理节律均发生变化。随着海拔的升高,将会引起人体睡眠模式的紊乱,这严重降低高原建设者的体能,影响其工作效率。在高海拔地区建立 “高原健康房”可明显提高人体睡眠后的SaO2,改善睡眠质量。然而在研究过程中我们也发现,“高原健康房”系统仍存在一些问题有待解决,例如:对压缩机隔音效果的改进;对室内CO2浓度自动调控的优化,以及对房门结构的改造以减小因人员出入而造成室内氧气的损失等。但我们可以预见,经过改进,“高原健康房”这一科技成果的应用将对恢复高原官兵的体能,提高高原官兵的作业效率具有重要的意义。

[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]万兴松.慢性高原缺氧对来自低海拔工作人员睡眠及精神状态的影响[D].安徽医科大学硕士学位论文,2005

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