最新一期《科学转化医学》发表来自美国哈弗大学医学院波士顿儿童医院医生约翰·海尔的一篇文章，文章的题目为Oxygen Gas–Filled Microparticles Provide Intravenous Oxygen Delivery 全文见205412FPc.pdf。这一研究首次实现了经过紧急情况下通过非呼吸途径摄取氧气的技术，具有历史性开创性意义，有十分巨大的应用价值。下面我根据自己的理解来分析一下该研究的意义。

一、液体溶解氧的能力十分有限

人体需氧量和液体溶解氧的矛盾十分突出。氧气是需氧生物生存最重要的条件，健康成人体内含氧量约850 ml，每分钟的耗氧量约250ml，因此，从理论上讲，供氧停止850/250=3.7分钟，即呼吸停止不到5分钟，体内含氧量即可降到接近0。氧气在血液等液体中的溶解度非常低，例如在呼吸空气时人体每100毫升血浆中只能溶解0.3ml氧气，因此单靠血浆溶解氧气无法解决人体对氧气的巨大需求，人类等许多动物都进化出红细胞这种专门运输氧气的细胞，由于血液中存在大量红细胞，可以在呼吸空气的时候，100毫升血液可溶解19.3毫升氧气。

氧含量是指100毫升血液内所含的氧毫升数，包括实际与血红蛋白结合的氧和溶解在血浆内的氧。正常动脉血氧含量约19.3毫升%，混合静脉血氧含量约12毫升%。因此，血红蛋白是解决氧气运输矛盾的关键。

二、氧气溶解速度十分有限

气体在液体和气体环境之间可以自由扩散，但由于氧气等气体的溶解度有限，从空气到血液之间的扩散速度非常小，另外气体和液体之间的扩散速度和扩散面积成正比，生物进化出肺这种器官就是非常巧妙地通过增加扩散面积解决了气体快速扩散的困难。例如正常人的肺有2-3亿个肺泡，气体交换面积可以达到100个平方米。因此，肺脏是一个非常高级的气体扩散系统。

三、急性肺功能障碍是导致急症患者死亡的重要原因

对慢性肺功能障碍的患者，临床上可以采用肺移植和人工肺的手段进行治疗。但对急性肺功能障碍，唯一可行的手段是尽快恢复呼吸功能。例如发生呼吸道异物导致阻塞这样情况，许多患者无法获得紧急救助而死亡，临床上最可行的手段是尽快恢复呼吸。在ABC急救的措施中，前两个内容就是打开呼吸道和恢复呼吸（ABC初级心肺复苏，是呼吸 循环骤停时的现场急救措施。主要任务是迅速有效地恢复生命器官的血液灌流和供氧。初级复苏的任务和步骤可归纳为ABC A（airway）指保持呼吸顺畅，B（breathing）指进行有效的人工呼吸C（circulation）指建立有效的人工循环。）。可见肺功能在挽救生命中的重要地位。

四、其他代替肺功能的手段

早在100多年前，曾经有人设想通过血管注射纯氧气的方法来作为挽救由于呼吸停止的生命，但是研究发现，这种手段显然不能解决问题，因为血管内注射气体会导致致命的气体栓塞。根本原因是由于注射的气体在血液中属于体积很大的气泡，而这种气泡的比表面积太小，气体扩散或溶解的速度决定于扩散面积，因此这种气泡中的氧气无法顺利快速地溶解到血液中。这种方法从理论到实验均被证明是无效的。

五、海尔技术创造性和局限性

海尔等采用常规的脂质体气体包埋技术，就是用脂质体形成气泡的壁，内部包含氧气的核，利用多种技术制造出微米级别的氧气气泡。采用静脉注射微米级的氧气气泡实现身体摄取氧气的功能，该技术所以有开创性是因为解决了三个关键问题。首先是解决了气体大量溶解的技术关键，作成携带氧气的溶液，这种溶液可以携带体积60%的氧气，这种溶解度相当于血液的3-4倍，效率是非常高的。其次是避免发生气体栓塞。微米级氧气气泡体积为2-4um，本身不会导致血管的栓塞，脂质体壁可以避免气泡融合成大气泡导致在血管内产生气体栓塞。最后是显著提高了气体的扩散介面。微米级的氧气气泡在血液中可以快速溶解扩散到红细胞并结合血红蛋白，使去氧血红蛋白变成含氧血红蛋白，这解决了肺脏摄取氧气的功能。

当然海尔技术也存在局限性，就是这种技术无法解决肺脏排除二氧化碳的功能。这在文章中也有明确的分析，并提出这是下一步研究的关键。如果可以解决二氧化碳的问题，将有可能在停止呼吸的情况下让人体存活几个小时。尽管存在这样的问题，目前该技术仍具有开展临床研究的必要性，在呼吸道无法顺利打开的情况下，静脉给氧气可以延长和挽救生命是非常值得尝试的技术，在理论上具有很大的可行性。正如海尔本人认为，“这项技术有可能成为医生和护理人员处理紧急情况时采用的常规办法。最终，新发明可能会存储在医院、救护车、运输直升机携带的注射器内，以帮助稳定有呼吸困难的病人”。

后记，国内曾经有单位研究高氧液，动物和人体实验研究都显示对解决低氧问题有一定作用，而且现在已经进入功能水市场，但由于液体溶解氧气的能力非常有限，高氧液代替呼吸摄取氧气的技术在理论上存在很大的可疑性。数瓶这样的高氧液，也无法代替一次呼吸运动可以吸收的氧气量。高氧液和海尔的氧气微小气泡绝对无法比拟。

过去本人一直在思考代替呼吸吸收氧气的问题，曾经设想采用腹腔或皮下注射氧气的方式，但并没有想到采用微小气泡的手段。其实，这种溶液其他注射渠道仍应有治疗价值，当然不如静脉注射更理想。

补：似乎别人早就有过类似报道。http://www.dxy.cn/bbs/topic/23375984