Роль кислорода для человечества, равно как и для всего живого на планете, сложно переоценить. Благодаря его наличию в атмосфере мы живем. Всего лишь пять минут без кислорода человеку достаточно, чтобы умереть. Именно потому кислород в медицине очень популярен. Этот простой газ, который химики обозначают как О 2 , принимает участие в процессах синтеза энергии, за счет которой наши клетки могут функционировать.

О кислороде стало известно только во второй половине 18 века, когда Джозеф Пристли сумел выделить его в чистом виде. Его значения в жизни человека стало исследовано несколько позже, но с этого момента его использования стало настолько широко, что без него сейчас никак не обойтись.

Впервые кислород в медицине использовали в 1810 году. С того времени, его действия на организм было досконально исследовано, ним научились правильно и рационально пользоваться и тем самым – спасать жизни больных.

На сегодняшний день кислород используют практически во всех областях медицины. Он имеет свое место в лечении как острых, так и хронических состояний. Кислород является краеугольным камнем в лечении реанимационных больных. Особенно он важен при проведении сердечно-легочной реанимации, искусственной вентиляции легких и у тяжелых больных.

Недостаточное количество кислорода в крови врачи обозначают как гипоксемия. Одним из легкодоступных параметров для ее оценки является показатель сатурации крови – величина насыщения кислородом гемоглобина, белка эритроцитов, который отвечает за перенос кислорода от легких к тканям. При всех состояниях, когда сатурация крови падает, назначения ингаляции кислородом - обязательно.

Вдыхания чистого кислорода приводит к увеличению его содержания в дыхательных путях, что повышает концентрацию кислорода в крови. Все эти процессы улучшают доставку кислорода к тканям, и, соответственно, улучшается обмен веществ организма.

Кислород в медицине применяется очень при сердечной и легочной патологии, когда нарушено его поступления в организм или доставка к тканям. Тогда ингаляции кислорода, а точнее воздушной смеси с повышенным содержанием кислорода может значительно облегчить состояния больного.

Кислород в медицине, а особенно в отделениях интенсивной терапии, используется в больших количествах. В палаты он подается от центральной кислородной станции, или из громоздких баллонов.

Но использования кислорода не ограничивается только палатой в больнице, ингаляции полезны более длительное время, нежели человек пребывает на лечении.

В настоящее время кислород выпускается в портативных баллончиках, которыми можно пользоваться и дома. Кроме того, размер и вес баллона позволяет носить его с собой в сумочке. Подобное приспособление будет полезно как для больных, которых выписали из больницы, так и для условно здоровых людей, ведь вдыхание чистого кислорода вызывает сужение сосудов головного мозга, что имеет значение при лечении так называемых кластерных головных болей, мигрени. Использование портативных кислородных баллонов полностью безопасно.

Медицина на сегодня научилась очень грамотно и правильно использовать кислород там, где он может принести пользу. И если это стало доступным, то почему б и нет?

Главное, не забывайте дышать.

Показания и противопоказания.

Показания к применению кислород многообразны. Основными являются общая и местная гипоксия различного генеза, а также напряжение компенсаторных реакций организма на падение рО 2 в окружающей газовой среде (например, низкое барометрическое давление на больших высотах, снижение рО 2 в атмосфере искусственной среды обитания). В клинической практике наиболее частыми показаниями для применения кислорода служат дыхательная недостаточность при болезнях системы дыхания и гипоксия , обусловленная нарушениями кровообращения при сердечно-сосудистых заболеваниях (циркуляторная гипоксия). Клинические признаки, определяющие целесообразность применения ингаляционной кислородной терапии в этих случаях, - цианоз, тахипноэ, метаболический ацидоз; лабораторные показатели - снижение рО 2 в крови до 70 мм рт. ст. и менее, насыщение гемоглобина кислородом меньше 80%. Кислородная терапия показана при многих отравлениях, особенно угарным газом .

Эффективность применения кислорода неодинакова при различных механизмах гипоксии. Наилучшее действие она оказывает при низком содержании кислорода в атмосфере, например в условиях высокогорья, и при нарушении альвеолокапиллярной диффузии кислорода в легких. Меньший эффект наблюдается при гемических формах гипоксии (например, при анемии). Практически неэффективна кислородная терапия при гистотоксической гипоксии, а также при гипоксемии и гипоксии, обусловленных веноартериальным шунтированием крови (например, при врожденных дефектах перегородок сердца).

Кислородную терапию часто назначают больным с сердечной и дыхательной недостаточностью с целью восстановления терапевтического действия ряда лекарств, снижающегося в условиях гипоксии (кардиотонического действия сердечных гликозидов, мочегонного эффекта диуретиков). Ее применяют также для улучшения функции печени и почек при поражениях этих органов , для усиления эффекта цитостатической и радиационной терапии при злокачественных новообразованиях. Показаниями к местному применению кислорода кроме локальной гипоксии являются локальные трофические расстройства на фоне сосудистых поражений , вяло текущие воспалительные процессы, раны, зараженные анаэробной флорой.

Абсолютных противопоказаний для применения кислорода нет , однако выбор способа и техника ее проведения должны соответствовать индивидуальным особенностям больного (возрасту, характеру патологического процесса) во избежание осложнений.

Виды и способы кислородной терапии.

В зависимости от пути введения кислорода кислородную терапию разделяют на два основных вида: ингаляционную (легочную) и неингаляционную.

Ингаляционная кислородная терапия включает все способы введения кислорода в легкие через дыхательные пути.

Неингаляционная кислородная терапия объединяет все внелегочные способы введения кислорода - энтеральный, внутрисосудистый (в т.ч. с помощью мембранного оксигенатора), подкожный, внутриполостной, внутрисуставной, субконъюнктивальный, накожный (общие и местные кислородные ванны).

Отдельный вид применения кислороад - гипербарическая оксигенация , объединяющая особенности ингаляционных и неингаляционных способов и являющаяся по существу самостоятельным методом лечения.

Ингаляция кислорода и кислородных смесей - самый распространенный метод кислородной терапии, применяемый как при естественной, так и при искусственной вентиляции легких. Ингаляции осуществляются с помощью различной кислородно-дыхательной аппаратуры через носовые и ротовые маски, носовые катетеры, интубационные и трахеостомические трубки; один из распространенных способов ингаляции кислорода - через носовые канюли, введенные в ноздри больного. В педиатрической практике применяют кислородные тенты-палатки.

В зависимости от характера заболевания, а также от условий проведения и длительности кислородной терапии для ингаляции используют либо чистый кислород, либо газовые смеси, содержащие 30-80% кислорода. Ингаляция чистого кислорода или его 93-95% смеси с углекислым газом (карбогена) показана при отравлениях окисью углерода.

Обычно для кислородной терапии применяют кислород из баллонов, в которых он хранится в сжатом состоянии, или из системы централизованной подачи кислорода в больничные палаты, что позволяет подводить кислород непосредственно к дыхательным аппаратам, с помощью которых подбирают оптимальные по концентрации кислорода газовые смеси. Медицинские генераторы кислорода CANGAS серии MHC позволяют не зависеть от поставок кислорода. Теперь есть возможность производить свой собственный кислород непосредственно в медицинских учреждениях.

Сейчас редко для кислородной терапии используют (в порядке неотложной помощи на дому) кислородные подушки. Наиболее безопасна и эффективна ингаляция газовых смесей с концентрацией кислорода 40-60%. В связи с этим многие современные ингаляторы для кислородной терапии имеют инжекционные устройства, подсасывающие воздух, и дозиметры, позволяющие применять обогащенную кислородную смесь, а не чистый кислород.

Ингаляцию кислородных смесей проводят непрерывно или сеансами по 20-60 мин. Непрерывный режим кислородной терапии предпочтительнее при обязательном обеспечении достаточного объема вентиляции, а также согревании и увлажнении вдыхаемой смеси, т.к. нормальные дренажная и защитная функции дыхательных путей протекают лишь в условиях почти 100% влажности. Если вдыхание кислорода осуществляется под тентом-палаткой или через носоротовую маску, т.е. газ проходит через рот, нос и носоглотку, то дополнительного его увлажнения не требуется, т.к. он в достаточной мере увлажняется в дыхательных путях.

При длительной кислородной терапии, особенно если кислород подается через глубоко введенные носовые катетеры либо интубационную трубку или трахеостомическую канюлю, а также при обезвоживании больного требуется специальное увлажнение дыхательной смеси. Для этого желательно использовать аэрозольные ингаляторы, создающие в газовой смеси взвесь мелких капель воды (размером около 1 мкм), испарение которых в дыхательных путях насыщает газ парами воды до 100%. Пропускание кислорода через сосуд с водой менее эффективно, т.к. крупные пузыри кислорода не успевают насытиться парами воды.

Объективными критериями адекватности ингаляционной кислородной терапии, проводимой больным с дыхательной и сердечной недостаточностью, являются исчезновение цианоза, нормализация гемодинамики, кислотно-щелочного состояния и газового состава артериальной крови. Эффективность применения кислорода у этих больных может быть повышена одновременным применением средств патогенетической терапии. При гипоксии и гипоксемии, обусловленных гиповентиляцией легочных альвеол, кислородную теапию сочетают (в зависимости от природы гиповентиляции) с приемом бронхолитиков, отхаркивающих средств, специальными режимами произвольной и искусственной вентиляции легких.

При циркуляторной гипоксии кислородную терапию проводят на фоне применения средств, нормализующих гемодинамику; при отеке легких кислород ингалируют вместе с парами спирта и аэрозолей других пеногасителей.

Кислородная терапия хронической гипоксии, особенно у пожилых лиц, более эффективна при одновременном введении витаминов и коферментов (витамины В2, B6, В15, кокарбоксилаза), улучшающих использование кислорода тканями.

Энтеральная оксигенация, т.е. введение кислорода в желудочно-кишечный тракт через зонд, осуществляют с помощью дозиметров или подбирают режим введения по количеству пузырьков кислорода, проходящего через банку аппарата Боброва в 1 мин. Всасывающийся в желудочно-кишечном тракте кислород оксигенирует его стенки, а также кровь воротной вены, поступающую в печень. Последним определяются показания к применению энтеральной оксигенации в комплексной терапии острой печеночной недостаточности. Иногда применяют так называемую беззондовую энтеральную оксигенацию - проглатывание больным кислорода в виде пены или специального мусса. Эффективность этого способа применения кислорода, использовавшегося для лечения токсикозов беременных, гастрита, профилактики старения и др., пока недостаточно подтверждена.

Экстракорпоральная мембранная оксигенация - метод кислородной терапии, близкий к искусственному кровообращению. Разрабатывается для применения при временной неспособности легких обеспечить адекватный газообмен, например при респираторном дистресс-синдроме, постперфузионном легочном синдроме, жировой эмболии, тотальной пневмонии. Принципиальное его отличие от метода экстракорпорального искусственного кровообращения состоит в том, что мембранный генератор кислорода с прокачиванием крови используется лишь для ее оксигенации, но не для обеспечения кровообращения. Через мембранный генератор кислорода проходит лишь часть объема циркулирующей крови, что позволяет использовать его в течение нескольких дней и даже недель без значительной травмы клеток крови.

Осложнения и их предупреждение.

Ингаляция чистого кислорода менее 1 сут. или многосуточная ингаляция 60% кислородной смеси не вызывает таких резких нарушений в организме, которые были бы опаснее самой гипоксии. Однако при использовании высоких концентраций кислорода, а также при длительной кислородной терапии, особенно у пожилых лиц, могут наблюдаться некоторые патофизиологические эффекты, приводящие к осложнениям. Остановка дыхания или значительная гиповентиляция с гиперкапнией может наступить уже в начале кислородной терапии у больных со снижением чувствительности дыхательного центра к повышению концентрации СО 2 в крови. В этих случаях дыхание стимулируется с каротидных хеморецепторов гипоксемией, которая в процессе кислородной терапии ликвидируется.

Развитию гиперкапнии при использовании высококонцентрированных кислородных смесей способствует и значительное снижение в крови уровня восстановленного гемоглобина, с которым в норме из организма удаляется значительное количество СО 2 . Для предупреждения этого осложнения рекомендуется при состояниях с наличием или угрозой угнетения дыхательного центра (особенно при наличии дыхательной аритмии) начинать кислородную терапию 25% кислородной смесью и постепенно повышать концентрацию в ней кислорода до 60% на фоне применения средств патогенетической терапии центральных нарушений дыхания.

При гиповентиляции, не устраняемой фармакологическими средствами, кислородная терапия во избежание развития гиперкапнии должна проводиться только при условии искусственной вентиляции легких.

При длительной ингаляции смесей с высокой концентрацией кислорода или чистого кислорода может развиться кислородная интоксикация. Избыточный кислород нарушает нормальные цепи биологического окисления, прерывая их и оставляя большое количество свободных радикалов, оказывающих раздражающее действие на ткани. В дыхательных путях гипероксия вызывает раздражение и воспаление слизистых оболочек, повреждается реснитчатый эпителий, нарушается дренажная функция бронхов, растет их сопротивление газовому потоку. В легких разрушается сурфактант, возрастает поверхностное натяжение альвеол, развиваются микро-, а затем и макроателектазы, пневмониты. Уменьшается жизненная емкость и снижается диффузная способность легких, возрастает неравномерность вентиляции и кровотока.

Развитию нарушений, связанных с гипероксией, способствуют недостаточное увлажнение ингалируемых смесей и эффекты денитрогенации - вымывания азота из организма. Денитрогенация ведет к отеку и полнокровию слизистых оболочек в различных полостях (лобных пазухах и др.), возникновению абсорбционных микроателектазов в легких. Ведущими проявлениями кислородной интоксикации являются признаки поражения органов дыхания и ц.н.с. Вначале у больных появляются сухость во рту, сухой кашель, жжение за грудиной, боли в грудной клетке. Затем возникают спазмы периферических сосудов, акропарестезии. Гипероксическое поражение ц.н.с. чаще всего проявляется судорожным синдромом и нарушениями терморегуляции, возможны также психические расстройства, иногда развивается коматозное состояние.

С целью предупреждения кислородной интоксикации необходимо применять хорошо увлажненные смеси с низкой концентрацией кислорода и при длительной кислородной терапии периодически переходить на ингаляцию воздуха.

При бронхиальной обструкции и у больных с ателектазом легких, пневмонией, отеком подсвязочного пространства (стенозы II-III степени) используют кислородно-гелиевую смесь с содержанием кислорода от 25 до 50%, которую при необходимости подают в дыхательные пути под повышенным давлением в барокамерах.

Неингаляционные внелегочные методы оксигенотерапии у детей применяют ограниченно, в основном при лечении глистных инвазий. В желудок и тонкую кишку кислород вводят при аскаридозе, в прямую кишку - при энтеробиозе, трихоцефалезе, а также при экссудативно-катаральном диатезе, ночном недержании мочи, хроническом колите.

Гипербарическая оксигенация особенно показана новорожденным, родившимся в асфиксии с признаками нарушения мозгового кровообращения, а также с явлениями дыхательной недостаточности, обусловленной ателектазом легких, гиалиновыми мембранами и диффузными нарушениями другой природы. Методы проведения оксигенобаротерапии различны.

У детей раннего возраста проведение кислородной терапии нередко вызывает отрицательную реакцию, что проявляется беспокойством ребенка (вследствие раздражения и сухости дыхательных путей, рефлекторно возникающих нарушений сердечной деятельности, ритма и частоты дыхания). Нередко при длительной кислородной терапии у детей отмечаются слабость, головокружение, иногда головная боль. В основном осложнения кислородной терапии у детей обусловлены длительными ингаляциями кислорода в концентрации выше 60%. К ним относятся ретролентальная фиброплазия, фиброз легочной ткани, угнетение внешнего дыхания, снижение систолического давления, нарушение тканевого дыхания из-за блокады некоторых ферментов. Эти осложнения могут быть предупреждены использованием невысоких концентраций кислорода и прерывистостью кислородной терапии - проведением ее в форме сеансов (от 20 мин до 2 ч) с перерывами различной длительности, определяемой состоянием ребенка.

Применение кислорода основано на его химических свойствах.

Кислород воздуха имеет чрезвычайно важное значение для процессов горения. Сжигая различные виды топлива, получают тепло, которое используют для удовлетворения самых различных потребностей, в том числе для преобразования его в механическую и электрическую энергию. При участии кислорода воздуха сгорает топливо на теплоэлектростанциях, топливо в двигателях автомобилей, выжигают металлические руды на заводах цветной металлургии.

Сварка и резка металлов

Чистый кислород с ацетиленом широко используют для так называемой автогенной сварки стальных труб и других металлических конструкций и их резки. Для этого служит специальная горелка, который состоит из двух металлических трубок, вставленных друг в друга. В пространство между трубками пропускают ацетилен и зажигают, а затем по внутренней трубке пропускают кислород. Оба газа, подаются из баллонов под давлением. Температура в кислородно-ацетиленовом пламени - до 2000 ° C, при такой температуре плавится большинство металлов.

В медицине

Кислород - важнейший биогенный химический элемент, обеспечивающий дыхание большинства живых организмов на Земле. Физиологическое действие кислорода разностороннее, но решающее значение в его лечебном эффекте имеет способность возмещать дефицит кислорода в тканях организма при гипоксии (недостаточного снабжения тканей кислородом или нарушения его усвоения).

Ингаляцией (вдыханием) кислорода широко пользуются при различных заболеваниях, сопровождающихся гипоксией (нехваткой кислорода): при заболеваниях органов дыхания (пневмония, отек легких и т. д.), сердечно-сосудистой системы (сердечная недостаточность, коронарная недостаточность, резкое падение артериального давления и т. п.), отравлениях угарным газом, синильной кислотой, удушающими веществами (хлор, фосген и др.), а также при других заболеваниях с нарушением функции дыхания и окислительных процессов.

В анестезиологической практике кислород широко применяется в смеси с ингаляционными наркотическими анальгетиками. Чистым кислородом и смесью его с углекислотой пользуются при ослаблении дыхания в послеоперационном периоде, при интоксикациях и т. д.

Широко пользуются кислородом для так называемой гипербарической оксигенации - применения кислорода под повышенным давлением. Установлена ​​высокая эффективность этого метода в хирургии, интенсивной терапии тяжелых заболеваний, особенно в кардиологии, реаниматологии, неврологии и других областях медицины.

Применяют также энтеральную оксигенотерапию (введение кислорода в кишечник или желудок) путем введения в желудок кислородной пены, применяемой в виде так называемого кислородного коктейля. Используется для общего улучшения обменных процессов в комплексной терапии сердечно-сосудистых заболеваний, нарушений обмена веществ и других патологических состояний, связанных с кислородной недостаточностью организма.

Чистым кислородом пользуются для дыхания также летчики при высоких полетах, водолазы, на подводных лодках и т. п.

Кислородные подушки применяют при некоторых заболеваниях для облегчения дыхания.

В металлургии

Кислород широко применяется для интенсификации химических и металлургических процессов. Чистый кислород используют, в частности при производстве серной и азотной кислот, синтетического метилового спирта CH 3 OH и других химических продуктов.

При вдувании в доменную печь обогащенного кислородом воздуха значительно повышается температура печи, ускоряется процесс выплавки чугуна, увеличивается производительность доменов и экономится кокс.

Идея о целесообразности обогащения дутья кислородом была высказана еще в XIX веке. Однако, широкое использование обогащенного кислородом воздуха в доменном производстве и в металлургии вообще задержалось на долгое время. Это было обусловлено высокой стоимостью кислорода, а также нарушениями в технологическом процессе, возникавшие при выплавке перерабатывающих чугунов.

После многих промышленных исследований была отработана теория и технология доменной плавки с использованием обогащенного кислородом дутья.

В сельском хозяйстве

В тепличном хозяйстве, для увеличения массы животных, для обогащения кислородом водной среды в рыбоводстве.

В пищевой промышленности выступает в роли пропеллента (для распыления других веществ), в качестве упаковочного газа и даже как пищевая добавка (Е 948).

Ракетное топливо

Смесь жидкого кислорода и жидкого озона - один из самых мощных окислителей ракетного топлива (удельный импульс смеси водород-озон превышает удельный импульс для пары водород - фтор и водород - фторид кислорода).

Взрывчатые вещества

Для изготовления взрывчатых смесей - так называемых оксиликвиты используют жидкий кислород. Это смеси древесных опилок, сухого торфа, порошка угля и других горючих веществ, спрессованных в специальных патронах и пропитанных перед употреблением жидким кислородом. При воспалении такой смеси электрической искрой она взрывается с большой силой. Оксиликвиты применяют при разработке рудных залежей взрывным способом, при прокладке тоннелей в горах, рытье каналов и др.

Кислород – химический элемент VI группы периодической системы Менделеева и самый распространенный элемент в земной коре (47% от ее массы). Кислород является жизненно важным элементом почти всех живых организмов. Более подробно о функциях и применении кислорода в этой статье.

Общие сведения

Кислород представляет собой бесцветный газ без вкуса и запаха, который плохо растворяется в воде. Он входит в состав воды, минералов, горных пород. Свободный кислород образуется благодаря процессам фотосинтеза. Кислород играет наиважнейшую роль в жизни человека. Прежде всего кислород необходим для дыхания живых организмов. Также он принимает участие в процессах разложения погибших животных и растений.

Воздух содержит около 20,95% по объему кислорода. В гидросфере содержится почти 86% по массе кислорода.

Кислород был получен одновременно двумя учеными, но сделали они это независимо друг от друга. Швед К. Шееле получил кислород при прокаливании селитры и других веществ, а англичанин Дж. Пристли – при нагревании оксида ртути.

Рис. 1. Получение кислорода из оксида ртути

Применение кислорода в промышленности

Области применения кислорода обширны.

В металлургии он необходим для производства стали, которую получают из металлолома и чугуна. Во многих металлургических агрегатах для лучшего сжигания топлива используют воздух, обогащенный кислородом.

В авиации кислород используется как окислитель топлива в ракетных двигателях. Также он необходим для полетов в космос и в условиях, где нет атмосферы.

В области машиностроения кислород очень важен для резки и сварки металлов. Чтобы расплавить металл нужна специальная горелка, состоящая из металлических труб. Эти две трубы вставляются друг в друга. Свободное пространство между ними заполняют ацетиленом и зажигают. Кислород же в это время пускают по внутренней трубке. И кислород и ацетилен подаются из баллона под давлением. Образуется пламя, температура в котором достигает 2000 градусов. При такой температуре плавится практически любой металл.

Рис. 2. Ацетиленовая горелка

Применение кислорода в целлюлозно-бумажной промышленности очень важно. Он используется для отбеливания бумаги, при спиртовании, при вымывании лишних компонентов из целлюлозы (делигнификация).

В химической промышленности кислород используется в качестве реагента.

Для создания взрывчатых веществ необходим жидкий кислород. Жидкий кислород производится путем сжижения воздуха и последующего отделения кислорода от азота.

Применение кислорода в природе и жизни человека

Кислород играет наиважнейшую роль в жизни человека и животных. Свободный кислород существует на нашей планете благодаря фотосинтезу. Фотосинтез – это процесс образования органического вещества на свету с помощью углекислого газа и воды. В результате этого процесса образуется кислород, который необходим для жизнедеятельности животных и человека. Животные и человек потребляют кислород постоянно, растения же расходуют кислород только ночью, а днем производят его.

Применение кислорода в медицине

Кислород находит применение и в медицине. Особенно актуально его использование при затрудненном дыхании во время некоторых заболеваний. Он применяется для обогащения дыхательных путей при туберкулезе легких, а также используется в наркозной аппаратуре. Кислород в медицине используется для лечения бронхиальной астмы, болезней желудочно-кишечного тракта. Для этих целей используют кислородные коктейли.

Также большое значение имеют кислородные подушки – прорезиненная емкость, заполненная кислородом. Она служит для индивидуального применения медицинского кислорода.