氧是維持機(jī)體生命活動(dòng)所需要的物質(zhì)。如組織得不到正常的氧氣供應(yīng)，或者不能充分利用氧來進(jìn)行代謝活動(dòng)，則可引起一系列生理及病理改變，稱缺氧。低氧是指機(jī)體生命活動(dòng)所需要的氧不能得到充足的供給。當(dāng)今，低氧與健康研究受到我國生物學(xué)和醫(yī)學(xué)界的關(guān)注。低壓艙是在地面模擬低氣壓和缺氧等高空環(huán)境的地面實(shí)驗(yàn)設(shè)備，它主要用于飛行員、航天員的選拔、高空生理訓(xùn)練、健康檢查鑒定、航空航天醫(yī)學(xué)體驗(yàn)、基礎(chǔ)研究與醫(yī)學(xué)治療等。隨著科技的進(jìn)步和研究的深入，人們更加注重“天上問題陸地解決，高原問題平原研究，戰(zhàn)時(shí)需要平時(shí)準(zhǔn)備” [1]。

關(guān)于缺氧對(duì)認(rèn)知、感覺、生理及心理等影響的文獻(xiàn)已有很多，缺氧最早出現(xiàn)的生理變化是呼吸、循環(huán)和腦功能的改變，而最早出現(xiàn)的缺氧反應(yīng)是神經(jīng)癥狀，如頭痛、頭昏、惡心、嘔吐、嗜睡或睡眠不良等，這些癥狀的出現(xiàn)可以認(rèn)為是腦功能改變的結(jié)果。

航空活動(dòng)中，現(xiàn)代飛機(jī)如座艙發(fā)生破損，艙內(nèi)乘員會(huì)直接暴露于低氣壓之下，輕者構(gòu)成事故征候，重者可能造成飛行事故。載人航天中，航天員出艙活動(dòng)前處于座艙階梯減壓或艙外活動(dòng)中處于航天服低壓條件時(shí)，也可能發(fā)生低氣壓物理性影響。航空航天中低氣壓的物理性影響主要是高空胃腸脹氣、高空減壓病、體液沸騰、迅速減壓—肺損傷、中耳及鼻竇的氣壓性損傷。在現(xiàn)代航空中，雖然已有各種類型的密封座艙及性能良好的供氧裝備，但據(jù)國內(nèi)、外事故調(diào)查資料，因急性高空缺氧所致航空事故征候仍占有相當(dāng)比例。

在高原缺氧的刺激下，長(zhǎng)期居住在青藏高原的人群在機(jī)體缺氧適應(yīng)過程中常發(fā)生相應(yīng)的病理生理變化，包括高原性心臟病、高原紅細(xì)胞增多癥及血壓異常等。

低壓艙是人工模擬低氣壓和缺氧等高空環(huán)境的地面設(shè)備。

1.低壓艙的由來

人類從熱氣球升空，到高空飛行，再到太空行走，共同的特點(diǎn)是離地面越來越遠(yuǎn)。眾所周知，隨著海拔升高，大氣壓力不斷降低，氧分壓逐漸減小，溫度逐步下降。20000m 高空大氣壓力是地面的5.4%， 氧分壓為地面的42%，溫度低于地面70°以上。這種低氣壓、缺氧、寒冷的環(huán)境對(duì)人的生理功能和工作能力產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。18世紀(jì)末期，隨著航空醫(yī)學(xué)的萌芽，低壓艙橫空出世，進(jìn)入了人們的視野。

2.低壓艙的構(gòu)成

經(jīng)過了200多年的發(fā)展，各種低壓艙應(yīng)運(yùn)而生。它由艙體、抽氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、供氧系統(tǒng)、連接管道、照明及通訊等組成。

3.低壓艙的工作原理

低壓艙是通過調(diào)節(jié)抽氣量與進(jìn)氣量的比例來實(shí)施上升與下降的。上升時(shí)抽氣量大于進(jìn)氣量，停留時(shí)抽氣量等于進(jìn)氣量，下降時(shí)抽氣量小于進(jìn)氣量。原則是在模擬不同低氣壓條件的同時(shí)，保證艙內(nèi)充分的通氣量。

4.國內(nèi)新研制的低壓艙

國內(nèi)新艙群采用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的西門子PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一根屏蔽雙絞線對(duì)艙群各主、副艙間的智能控制和O2、CO2等成分檢測(cè)，安裝了對(duì)設(shè)備狀態(tài)、故障診斷、通訊、供電和現(xiàn)場(chǎng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng) [2]。

低壓艙的用途較多，主要用于航空航天、基礎(chǔ)研究、醫(yī)學(xué)治療、體育訓(xùn)練和高原適應(yīng)等領(lǐng)域。

1.航空航天中的應(yīng)用

（1）飛行員、航天員的選拔

研究表明，人的高空耐力是有個(gè)體差異的。少部分人在1800m 高度、部分人在3000m 高度就可能出現(xiàn)胸悶、氣喘、頭痛、頭暈、惡心、嘔吐等不良反應(yīng)（高原反應(yīng)）。選拔飛行員、航天員，一般用低壓艙上升至5000m 高度，就能排除低氣壓敏感者、缺氧敏感者和耳氣壓功能不良者。

（2）飛行員、航天員的訓(xùn)練

高空缺氧直接影響飛行員、航天員的協(xié)調(diào)動(dòng)作和腦力功能，嚴(yán)重缺氧會(huì)引起意識(shí)障礙，導(dǎo)致飛行事故。飛行員、航天員的高空生理訓(xùn)練包括缺氧耐力訓(xùn)練、加壓供氧訓(xùn)練和迅速減壓訓(xùn)練。按空軍航空醫(yī)學(xué)研究所制定的《低壓艙高空生理訓(xùn)練方案》， 低氧混合儀訓(xùn)練方法按航空生理訓(xùn)練的常規(guī)缺氧訓(xùn)練方法，對(duì)2組受訓(xùn)飛行員共232人模擬高度為7500m 進(jìn)行缺氧訓(xùn)練效果的比較觀察，發(fā)現(xiàn)倒寫錯(cuò)誤，字跡混亂代表缺氧影響到大腦功能，可能發(fā)生意識(shí)障礙。

（3）飛行員、航天員的健康檢查鑒定

健康檢查鑒定是判斷飛行員、航天員身體狀況能否適應(yīng)飛行訓(xùn)練和駕機(jī)戰(zhàn)斗的重要依據(jù)。在航空和航天活動(dòng)中，座艙及壓力服內(nèi)的氣體壓力波動(dòng)可能會(huì)引起人體出現(xiàn)耳脹、耳痛、聽力障礙等，嚴(yán)重可引起耳鼓膜穿孔。低壓艙良好地模擬了飛行實(shí)際，可進(jìn)行飛行人員的耳氣壓機(jī)能檢查、評(píng)定等，為飛行人員停飛、放飛提供科學(xué)依據(jù)。

低壓艙是航空航天醫(yī)學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在航空航天醫(yī)學(xué)的教學(xué)上具有重要意義。只有讓航醫(yī)真正體驗(yàn)低氣壓缺氧的感覺，深刻了解飛行中可能出現(xiàn)的各種生理變化，才能勝任航醫(yī)工作，才能更好地服務(wù)于飛行員、航天員。

2.基礎(chǔ)研究

（1）航空航天

四醫(yī)大航醫(yī)人通過大量的人體實(shí)驗(yàn)，研究制定了低壓艙上升方案；用低壓艙進(jìn)行高空減壓病易感性篩選實(shí)驗(yàn)；低壓艙作為國家重大科技專項(xiàng)平臺(tái)的重要組成部分，還用于疲勞和過度疲勞的研究；“單兵高原增氧呼吸器”，在低壓艙內(nèi)行增氧效果的前期研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；急性低氧暴露對(duì)飛行基本能力要素影響的系列研究等。

（2）心理學(xué)

利用低壓艙模擬3600、4400m高度缺氧暴

露1h，5000m高度缺氧暴露30min，考察16名健康男性青年的注意廣度和黑紅數(shù)字測(cè)驗(yàn)綜合績(jī)效的變化。杜建英等利用低壓艙模擬2800、3600、4400 m 高度缺氧暴露1 h，考察18名健康男性青年的記憶長(zhǎng)廊、記憶掃描、連續(xù)識(shí)別記憶和空間記憶測(cè)驗(yàn)績(jī)效的變化。應(yīng)用低壓艙仿海拔8 000 m 高空缺氧模型，采用免疫組織化學(xué)并結(jié)合圖像分析等技術(shù)， 應(yīng)用人參銀杏復(fù)方制劑對(duì)缺氧復(fù)氧后大鼠學(xué)習(xí)記憶障礙作用的研究。

（3）工效學(xué)

國內(nèi)也有部分學(xué)者對(duì)缺氧工效進(jìn)行了研究，但側(cè)重于生理和心理。采用已往手動(dòng)作業(yè)工效研究工作中篩選出的5種具有工效優(yōu)勢(shì)的手動(dòng)作業(yè)測(cè)試項(xiàng)目（插釘板、擰螺母、形狀感知、握力和主觀感覺），較為全面地探討常見的急性輕、中度低壓缺氧對(duì)手動(dòng)作業(yè)工效的影響。利用低壓艙模擬高空缺氧環(huán)境，設(shè)計(jì)4項(xiàng)目和1種主觀感覺項(xiàng)目（問卷），觀察9名被試者在5種模擬高度（3500、4000、4500、5000、5500 m）缺氧暴露（25±5）min，結(jié)果5 種模擬高度均顯著降低（P<0.01），在5000、5500m高度缺氧反應(yīng)進(jìn)一步加劇（P<0.001）。

3.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

世界上許多國家已利用低壓艙模擬高山作氣候治療、康復(fù)，收到了較好的效果。俄羅斯在低壓缺氧治療方案、治療適應(yīng)證、禁忌證等研究比較深入。

（1）支氣管哮喘

使哮喘患兒每天早8∶00進(jìn)入低壓艙中，以3m/s的速度進(jìn)行減壓，達(dá)到相當(dāng)海拔2500m高度，維持2h，然后再逐漸升壓恢復(fù)到正常狀態(tài)，患兒即可出低壓艙。一個(gè)治療過程為10 d，其臨床癥狀和肺功能改善。

（2）術(shù)前耐受性訓(xùn)練

低壓缺氧環(huán)境可以校正患者的情緒、體力和智力狀態(tài)，提高患者的非特異性抵抗力， 用于開胸等大型手術(shù)的術(shù)前耐受性訓(xùn)練。利用間斷低氧習(xí)服大鼠（3000、5000m各2周，4h/d）和正常大鼠經(jīng)8000m 缺氧4h后，觀察其整體心功能，急性重度缺氧可顯著抑制心功能，動(dòng)物經(jīng)低氧適應(yīng)后，心臟功能明顯改善，可減輕缺氧對(duì)心臟的損傷。

（3）壞死性傷口

利用低壓氧治療壞死性傷口，既提高了治愈率，又降低了治愈成本。

（4）噪聲對(duì)聽器的損傷及防護(hù)

采用低壓艙模擬高原低氣壓缺氧環(huán)境，復(fù)制了低氣壓環(huán)境下噪聲性聽覺損傷的動(dòng)物模型，以聽覺腦干反應(yīng)測(cè)試、血液流變學(xué)檢測(cè)、耳蝸病理形態(tài)、氧自由基水平以及耳蝸谷氨酸免疫組織化學(xué)改變等作為判斷指標(biāo)，研究急性低氣壓環(huán)境下噪聲對(duì)聽器的損傷以及葛根素的防治作用和機(jī)理。

4.體育訓(xùn)練

低壓缺氧環(huán)境可以升高人體紅細(xì)胞數(shù)目，增加血紅蛋白含量，增大紅細(xì)胞壓積，使載氧能力增加，反映出其對(duì)人體健康有利的一面。美國著名馬拉松選手薩拉薩爾仿高原訓(xùn)練，2次創(chuàng)造馬拉松世界最好成績(jī)，多次獲得重大國際馬拉松賽的冠軍。中國“鐵人”張健再度出征我國最大的內(nèi)陸咸水湖—青海湖前曾搬進(jìn)低壓氧艙適應(yīng)。

5.高原適應(yīng)

青藏鐵路的順利通車使西藏“在那遙遠(yuǎn)的地方”已不再遙遠(yuǎn)。旅游出發(fā)之前可以去低壓氧艙進(jìn)行適應(yīng)，如果出現(xiàn)高原反應(yīng)，則吸點(diǎn)純氧。這樣既可以提高耐力，又可以預(yù)防高原反應(yīng)。此外，內(nèi)地人員到高原工作前，也有必要進(jìn)行高原適應(yīng)性體驗(yàn) [3]。

低氣壓缺氧環(huán)境是航空航天醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容，也是平原世居者移遷西部高原地區(qū)所面臨的困難之一，同時(shí)也是登山運(yùn)動(dòng)員和愛好者所需克服的困難之一。隨著我國航空航天事業(yè)的飛速發(fā)展，醫(yī)學(xué)治療的廣泛深入，高原邊陲軍事活動(dòng)的需要，體育競(jìng)技水平的提高等，低壓艙的應(yīng)用前景會(huì)越來越廣泛，發(fā)揮越來越重要的作用 [2]。

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