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氙气在医疗上面的应用有哪些?
日期:2021年08月27日    来源:上海隆鑫工业气体有限公司

    氙气(xenon;Xe)被发现具有麻醉作用已逾50年,氙气在医疗上很受重视,氙气能溶于细胞的油脂里,引起细胞麻醉和膨胀,从而神经末梢作用暂时停止。人们曾试用体积分数为80%氙气和20%的氧气组成的混合气体,作为无副作用的麻醉剂。
但由于其在大气中含量稀有,生产造价高而限制了其临床应用。近年来,一系列临床研究均证实氙气吸入麻醉安全有效,其药物动力学优良,镇痛效应可,安全性能高,同时具有良好的心脑血管保护作用,临床应用前景广阔。氙气绝对是目前最理想的麻醉剂。
     用于麻醉时,其血气分配系数为0.14,油气分配系数为1.9,MAC值(人类)为0.71.氙难以得到或失去电子形成共价键,仅在极端非生物学条件下可形成氙气的卤化物,如XeF2,XeF4。综上,氙气具有以下的理化和药理学特点:

 *化学性质高度稳定; 

*不会燃烧或爆炸;

*血液组织中溶解度小;

*不与各种手术材料发生反应; 

*在体内不产生代谢产物;

*组织器官毒性低微。

氙气麻醉特点:

诱导苏醒快: 

氙气吸入麻醉时,其血气分配系数为0.14,低于其他吸入麻醉药物,如地氟烷0.42,异氟烷 1.4,氧化亚氮 0.47.其诱导时间极短,仅为71秒。氙气麻醉恢复时间与相同MAC浓度的氧化亚氮/异氟烷或氧化亚氮/7氟烷相比,时间缩短约2/3。即便应用于长时间手术,其麻醉恢复时间仍不会延长。与丙泊酚处于相同麻醉深度下相比,氙气麻醉恢复时间明显短于丙泊酚。因此,氙气吸入麻醉的快速诱导和苏醒不仅可安全应用于LC等短小手术,亦可应用于门诊手术。同时,由于其有良好的镇痛和器官保护作用,也利于"快通道"心脏手术麻醉和心血管功能的稳定。

心肌保护作用:

氙气对心血管系统影响较小,在吸入麻醉状态下,血流动力学稳定,心电图,心脏指数,血压等未见显著变化。离体豚鼠心脏实验表明,40-80%的氙气改变心率,房室传导时间,左心室压力,冠脉血流量,氧供和氧耗等方面均不显著。 氙气具有心肌保护作用:在兔局部心肌缺血再灌注模型中,氙气可降低再灌注过程中心肌梗死面积。氙气可通过预适应机制产生心肌保护作用(即预先应用刺激物或应急原可对稍候的损伤产生保护作用),缺血预适应可保护心肌组织在短期非致命性缺血阶段不形成梗死灶。实验表明,PKC和p38 MAPK 是氙气预适应作用的关键介质;亦有实验表明,氙气也可产生类似于缺血后延迟适应的延迟心肌保护作用,其分子机制仍未确定,尚需进1步研究。

 具有镇痛作用:

氙气具有镇痛效能,在氙气麻醉下,需要镇痛药芬太尼的用量与笑气麻醉相比大为减少。在脊髓横断损伤大鼠模型,氙气能直接抑制脊髓背侧角伤害性反应。Ohara 等报道,氙气的镇痛作用不依赖阿片或肾上腺素能受体。同时,氙气能激活中脑网状结构系统可能意味着,其可能在脊髓以上水平部位也具有镇痛作用。目前研究表明,氙气的镇痛作用机理与其他吸入麻醉药物不同,可能是通过抑制NMDA受体产生的。

 神经保护作用:

NMDA受体在急性神经损伤的发生发展过程中具有极其重要作用。因此,许多学者认为,NMDA受体拮抗剂可阻断急性神经损伤病理生理过程。1系列体内体外动物模型试验表明,氙气是1种强效的神经保护药物。低于麻醉浓度下,某些动物模型中氙气IC50甚至仅为1个大气压的10-20%,便具有明显的抗损伤保护作用。氙气可减轻外源性神经毒素或氧气-葡萄糖剥夺后神经-胶质细胞联合培养体系发生的急性损伤。氙气可预防缺血(大脑中动脉闭塞法),心肺转流以及神经兴奋性毒素所引起的急性神经损伤的形态学和功能学变化。

 毒副作用低:

氙气作为惰性气体,几乎不参与任何化学反应。在体内不进行生物转化,吸入麻醉后仍以原形式经肺呼出。Froeba G等研究显示,氙气不会触发恶性高热反应。Burov N等报道未发现氙气具有毒性反应的证据;动物实验显示,氙气无致突变性或致癌性。氙气排放到大气后不破坏臭氧层,不产生温室效应,不燃烧或爆炸,对生态环境影响小。

 其他:

氙气对呼吸道无刺激性,麻醉维持可用70%氙气+30%氧气。氙气吸入不影响肺的顺应性,因此可适用于慢性肺部疾患的老年病人。由于氙气能潴留于内脏中空器官,肠腔和脂肪组织中,因此肠梗阻患者应禁用氙气吸入麻醉。

氙气可以删除大脑部分记忆

 据《每日科学》网站报道,麦克莱恩医院研究人员报道最新的科研成果表明,氙气或有可能治疗创伤后应激障碍(PTSD)和其他疾病。
哈佛医学院精神病学助理教授、麦克莱恩医院助理心理学家爱德华·G·海洛尼(Edward G. Meloni)表示:“在研究中,我们发现氙气有减少创伤性事件记忆的能力。这是一个激动人心的突破,因为这有可能成为一种新的治疗创伤后应激障碍的疗法。”
这项研究发表在最新一期《公共科学图书馆·综合》(PLoS One)中。梅洛尼和麦克莱恩医院转化成像实验室主管马克·J·考夫曼(MarcJ. Kaufman)博士一起研究了低浓度氙气是否会干扰“重新整合(reconsolidation)”过程——重新激活记忆,变得容易修改。梅洛尼解释道:”从之前的研究中我们知道,每一次情感回忆被唤起时,大脑实际上会把它当做新记忆进行恢复。根据这些情况,我们决定是否测试,是否可以在恐惧记忆被再次激活后,通过立即引入氙气,从而调整该过程。

 

研究人员利用了一种恐惧状态下的PTSD动物模型,训练老鼠害怕环境因素,同时配以简单的足底电击。然后,老鼠被再次放置在相同的环境因素中,以唤醒恐惧记忆,测量它们的冰冻反馈来度量恐惧程度。

 

梅洛尼博士提到:“我们发现,暴露在氙气中可以阻断NMDA受体参与大脑记忆形成,最高可显著减少两周的记忆,就好像害怕的动物不再记得这些。”梅洛尼指出,氙气一类气体的固有属性是比较理想治疗素材。因为氙气可以快速进出大脑,准确介入大脑唤起回忆的时间,并能够精确控制用量。

 

氙气“点亮”肺部

 

“点亮”肺部的角角落落,不仅“读懂”肺部气体与气体交换的信息,而且能“捕获”气体与血交换的信息,早期发现、全面评价肺部功能。吸氙气穿“马甲”。目前临床上还没有一种能无侵入、无辐射地对肺部气体交换功能进行可视化检测的临床成像设备,这阻碍了肺部疾病的早期诊断治疗。



“亮肺”检测过程很快,患者也会很舒适,无注射、非介入。制备好超极化的氙气(氙—129),密封在一个袋子里。患者只需像喝牛奶一样,把氙气吸进去,然后屏住呼吸。再穿上一个‘小马甲’,经过几秒钟的扫描就可以获得磁共振影像。比X光还快!“马甲”相当于一部手机,帮助接收来自肺部气体的信号。超极化的气体信号很强,大约6秒钟就能获取8幅肺部不同断层的磁共振影像;单幅影像时间则更短。超极化,通俗理解就是增强气体信号的强度。这项技术叫人体肺部超极化气体磁共振技术,通过“两步走”实现磁共振信号增强44000倍,从而“点亮”肺部。这项技术是为了肺病诊断,减轻患者痛苦,气体造影剂必须无毒无害。氙气是一种惰性气体,类似空气中的氮气。人正常呼吸的是氧气和氮气。检测中,相当于用氙气替代了氮气,无毒无害,还无生物背景噪音。

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