115年:呼治儀器(2)

在潛水意外治療中,高壓氧艙運用道爾頓定律的目的之一是:

A減少氮氣分壓,加速氮氣排除
B增加氮氣分壓
C減少氧氣分壓
D減少肺容量

詳細解析

本題觀念

本題要把道爾頓定律(Dalton’s law)和高壓氧治療潛水減壓病的實際目的連起來。道爾頓定律指出,混合氣體的總壓力等於各成分氣體分壓的總和;當高壓氧艙讓病人吸入接近百分之百的氧氣時,吸入氣中的氮氣比例與分壓會大幅下降。肺泡內氮氣分壓降低後,血液、組織與氣泡中的氮氣便有較大的擴散梯度往肺部移動,再由呼氣排出,這就是氮氣洗出的核心概念。

選項分析

A 正確。高壓氧治療使用高濃度氧氣,降低吸入氮氣分壓,使體內累積的氮氣更容易向肺泡氣體擴散並排出。這個效果可減少組織中的惰性氣體負荷,對潛水後出現的減壓病具有治療意義。選項所說的「減少氮氣分壓」是指吸入氣與肺泡氣中的氮氣分壓下降,並非把病人血液或組織中的氮氣立刻變成零;它是建立排氮梯度的第一步。

B 錯誤。增加氮氣分壓會讓肺泡與體內氮氣之間的分壓差變小,甚至增加惰性氣體繼續進入組織的可能性,無法加速氮氣排除。潛水時因周圍壓力升高而吸收較多氮氣,快速上升或減壓不當後,溶解氣體可能形成氣泡;治療方向是讓氮氣離開體內,而不是再增加吸入氮氣。

C 錯誤。高壓氧治療的氣體選擇是提高氧氣供應與組織氧合,不是降低氧氣分壓。道爾頓定律可以用來說明提高總壓力和改變氣體組成後,各成分分壓如何變化;在本情境中,治療性變化是氧氣分壓上升、氮氣分壓下降,C 把方向完全說反。

D 錯誤。氣體或氣泡受到周圍壓力改變而產生體積變化,主要是波以耳定律(Boyle’s law)的應用。高壓環境確實可壓縮減壓病相關氣泡,這是高壓氧的另一個物理作用,但不是道爾頓定律直接處理的分壓目的;而「減少肺容量」也不是本題所問的主要治療目標。

答案解析

正確選項為 A。把治療步驟拆成兩個不同的物理概念最容易判斷:第一,道爾頓定律用氣體分壓解釋高濃度氧氣如何讓吸入氮氣分壓下降,形成氮氣由組織、血液與氣泡向肺泡移動的梯度;第二,波以耳定律解釋艙內壓力升高如何使氣泡體積縮小。兩者都和高壓氧有關,但題目明確問道爾頓定律,所以應選擇「減少氮氣分壓,加速氮氣排除」。

臨床上,高壓氧治療並不是單純把壓力調高就完成,還要依病人的減壓病表現、神經學狀態、氧氣暴露時間與壓力階段監測治療反應。吸入高濃度氧氣會降低肺泡氮氣分壓,增加惰性氣體洗出;艙內升壓則同時影響氣泡體積與氣體溶解狀態。將每個作用對應到正確氣體定律,可避免把氮氣洗出、氣泡壓縮與氧合改善混成同一個機轉。

核心知識點

  1. 道爾頓定律:混合氣體總壓力等於各成分分壓相加,分壓取決於總壓力與該氣體在混合物中的比例。
  2. 高壓氧時吸入氮氣分壓下降,建立由組織與血液向肺部的氮氣擴散梯度,加速氮氣洗出。
  3. 波以耳定律:在溫度等條件相近時,氣體壓力增加,氣泡體積縮小;這是高壓環境壓縮氣泡的主要解釋。
  4. 潛水減壓病的高壓氧治療同時涉及氮氣洗出、氣泡壓縮與組織氧合,但不同作用要分別配對到相關定律。
  5. 判斷分壓題時,先確認總壓力,再確認混合氣體組成,最後判斷分壓改變會使氣體往哪個方向擴散。

參考資料

  1. OSHA commercial diving guidance on gas partial pressures: https://www.osha.gov/commercial-diving/more
  2. Hyperbaric physics and decompression illness: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK448104/
  3. Physiological model of nitrogen saturation and desaturation(PMID:39589899): https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39589899/
  4. Nitrogen elimination after simulated scuba dives(PMID:2089615): https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/2089615/
  5. Decompression sickness: https://en.wikipedia.org/wiki/Decompression_sickness