高空飞行的特点
1.座舱高度(cabin altitude) 具有与舱内压等同大气压的海拔高度。由于燃耗和大气层因素,商务飞机一般在9 000~12 000 m 的高空飞行。在此高度的大气压和氧分压都显著降低,会对人体造成严重损伤。为消除高空异常环境因素对人体的影响,现代飞机都采用了增压座舱(pressurized cabin),可使舱内压和氧分压明显恢复。如此处理后,在海拔高度12 000 m 的商务飞机,其座舱高度最高不超过2 400 m。
(1)增压方式:增压座舱内的气压由飞机环境控制系统控制,使之高于环境气压并根据飞行高度自动调节,以保证乘员在高空飞行时具有相对舒适的环境和工作条件。增压座舱有大气通风式和再生式两种,大气通风式增压座舱的原理是将环境大气压缩、提高压力后,由飞机环境控制系统对座舱增压和通风,然后经座舱压力调节器排回至大气,该方式一般限于海拔24 000 m 以下地区使用。在更高海拔的地区,如飞行高度>24 000 m 的飞机和载人航天器,由于空气极其稀薄,需使用再生式增压座舱,其特点是座舱空气与大气隔绝,用机载压缩气源对座舱增压并补偿少量的座舱漏气,用过的空气经再生后在舱内循环使用。既往飞机多使用大气通风式增压座舱,目前更多应用两种方式混合的飞机供气方式。
舱内压随海拔升高而平行性降低,故飞机升高时舱内外压力差增大,下降时压力差降低;通过增压,舱内压降低的速度和程度远低于舱外气压,这样商务飞机舱内压相当于海拔1 800~2 400 m 的高度。现代飞机应用的大气通风式增压座舱,通过压缩器提供压力、通风和空调等措施,这些措施的机械能力均取决于座舱压力与外界压力的比值(增压比)。当飞行海拔升高时,增压比增大,压缩器需进行更高倍数的压缩以维持座舱处于适当的座舱高度。
(2)不同飞行方式的座舱高度差异:超音速飞机需要更高的飞行海拔以降低空气阻力,曾经的协和式飞机的巡航高度为18 300 m,在该海拔下为维持适宜的座舱高度就需要强大的压缩器。军用飞机常在海拔为22 400 m 的地区执行侦查任务,其座舱高度常为9 000 m,飞行员必须通过面罩吸入纯氧使PiO2相当于海平面水平,以防发生精神异常;在该海拔下,空军飞行员仍有发生高纬度减压病的风险(见第十八章)。
(3)常规座舱高度的氧分压:现代商务飞机飞行时的舱内压相当于1 800~2 400 m 海拔高度的大气压,其PO2为16~18 kPa(120~135 mm Hg),而一般海平面PO2为21.2 kPa(159 mm Hg)。增压处理后,理论上健康乘客在机舱内的PaO2为55~75 mm Hg、SaO2为87%~95%,对机体是安全的,但最终对机体的影响取决于舱内压、年龄、基础肺疾病及对缺氧的代偿能力等因素。对一组健康机组成员的检测发现,正常飞行时,超过1/2者的SaO2降至90%以下。虽然处于座舱高度2 400 m 时的低氧可能会出现视力和色觉受损,但总体影响不大。若有基础肺疾病或低氧血症,需医生开出证明,飞行时吸氧(详见下述)。
2.降压 在高空时,无论是设备问题还是事故原因,座舱内压降低都非常罕见。在座舱内压慢慢下降时,O2常被作为一种暂时的急救物资提供给乘客,直至客机下降至安全高度。吸入纯氧可以在高达12 000 m 的海拔时防止意识丧失。偶有报道偷渡者在飞机轮舱内(不像座舱进行增压)进行长距离飞行,在缺乏对于寒冷和缺氧的保护条件下,在远高于珠峰的地区度过了大部分旅行时间,竟有半数人幸存,高海拔时严重低温被认为缺氧的主要保护机制。
3.肺疾病患者的航空旅行 由于座舱内氧分压低、空气干燥,而乘客需长时间保持坐姿,因此机舱对乘客而言是一种不良环境。对于正常乘客,这种情况虽导致PaO2下降,但没有明显健康风险;对一些肺功能较差的乘客而言,PaO2会明显下降,甚至会出现缺氧性损伤和病情恶化,主要表现有呼吸困难和急性缺氧血性心脏病发作。在长途飞行中,心脏病患者可由于低氧血症导致心功能进一步恶化,甚至出现肺水肿,对患者的生命造成极大威胁。
(1)病情评估:对于有肺疾病的患者而言,需考虑以下因素:①基础PaO2,可参考英国胸科协会推荐的辅助吸氧的评估标准(表17-2);②疾病对肺功能的影响程度;③疾病的可逆程度;④肺功能储备。对这些因素的评估有助于医生决定哪些患者能安全飞行,哪些患者需应用药物,哪些患者需辅助吸氧,哪些患者不应该乘坐飞机。因此为保证飞机旅行安全,建议所有患有或曾经患过心、肺、血液疾病的乘机者均应接受健康体检;60岁以上没有接受过健康体检者也应该接受健康体检。(https://www.daowen.com)
表17-2 英国胸科协会推荐呼吸系统疾病患者乘飞机旅行时辅助吸氧的评估标准

筛选试验中SaO2是在一个标准大气压、呼吸空气条下的测定值。低氧激发试验的PaO2是FO215%的混合气吸入20 min后的测定值,该氧浓度是模拟常规商业飞行时的低氧环境,吸入气PO2相当于座舱高度为2 400 m的PO2。危险因素是指有高碳酸血症、FEV1%pred<50%、累及肺实质的限制性肺疾病、胸廓(如脊柱后侧凸)和呼吸肌疾病、需要通气支持、脑血管或心脏疾病、急性加重期肺部疾病或心脏疾病治疗出院后6周内
(2)机体气容积的变化及处理对策:从高空生理的角度,随着飞行高度增加,大气压降低,根据玻意耳定律,温度恒定时气体体积与其压力成反比,也就是说压力越小气体体积越大。从理论上讲,飞机飞行至相当于1 500 m 的海拔高度时空间气体(如肺内气体、胃和肠道内气体)体积将增加20%;飞行至2 400 m 时体积增加近40%。正常情况下,增加的肺内气体会迅速呼出,而胃、肠内气体有限,变化不大,故气体体积变化对健康人的影响有限,但会对一些特殊人群造成严重后果,如气胸和肺大疱内的气体不会呼出,体积会增加,导致气胸加重或肺大疱破裂。活动性气胸是航空旅行的绝对禁忌证,建议患者有气胸、胸腔积液引流或胸腔手术之后至少6周内不能乘坐飞机;近期有气胸病史者乘机前最好行胸部X线片检查,以排除气胸复发和气体残留的可能性;乘飞机前(包括到高原)也应避免进食过多或出现胃肠胀气。
(3)肺动脉高压及处理对策:原发性或继发性肺动脉高压患者在商务飞行中发生并发症的危险性较高;即使轻度缺氧,也可能导致PVR和肺动脉压进一步增高;后者又可能导致CO降低,危及生命。根据美英航空医学会指南,严重肺动脉高压或低氧血症性肺动脉高压是航空旅行的绝对禁忌证。考虑肺泡内低氧在不同人群都能导致肺动脉收缩,建议轻至中度肺动脉高压患者在飞行中接受2~4 L/min氧流量的辅助治疗;飞行途中继续服用所有已处方的药物(包括抗凝药)是必要的。还应备用急救药物(如伊洛前列素),且旅途中尽量减少体力活动。
(4)气道-肺实质疾病的处理对策:慢性阻塞性肺疾病、支气管哮喘和间质性肺疾病患者可根据临床表现、肺功能检查、动脉血气,并结合表17-2,综合评价能否乘坐飞机或是否需要吸氧?除常规药物治疗外,还应考虑是否加强治疗。
(5)感染病或传染病的处理:商务飞机都有高效的空气滤过器,但不能预防传染病以空气传播的方式扩散,因此对呼吸道感染患者应充分重视,加强预防,主要是禁止麻疹、流感、活动性肺结核等患者乘机。肺结核在商务飞机机舱中的传播是引起国际范围公共卫生关注的问题之一。