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第十五章窒息性毒剂和刺激剂--第一节窒息性毒剂

来源:核、化学武器损伤 作者: 2006-1-13
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摘要: 第十五章窒息性毒剂和刺激剂 第一节窒息性毒剂 窒息性毒剂又称肺刺激剂(lung irritants)或肺损伤性毒剂(lung injurant agents),是一类损伤呼吸道、引起中毒性肺水肿、导致机体急性缺氧、窒息的致死性毒剂。主要代表有氯气(chlorine)、氯化苦(chlorpicrin)、光气(phosgene)和双光气(diphosgene)。这类毒剂在......


第十五章 窒息性毒剂和刺激剂

第一节 窒息性毒剂

  窒息性毒剂又称肺刺激剂(lung irritants)或肺损伤性毒剂(lung injurant agents),是一类损伤呼吸道、引起中毒性肺水肿、导致机体急性缺氧、窒息的致死性毒剂。主要代表有氯气(chlorine)、氯化苦(chlorpicrin)、光气(phosgene)和双光气(diphosgene)。这类毒剂在WWⅠ中曾被大量使用。氯气现已淘汰。氯化苦是一种训练用毒剂。光气(双光气)具有作用慢、毒性低、急救难、防消易、来源广泛等特点,又是主要的化工原料,平时常因防护不当或意外泄漏发生中毒,是双用途毒剂之一。

  一、理化性质和毒性

  (一)理化性质

  1.物理性质:见表15-1。光气是典型的暂时性毒剂,双光气是半持久性毒剂,有烂苹果或烂干草味,易被发现。因只能通过呼吸道中毒,防毒面具能有效地防护。

表15-1 光气、双光气主要物理性质

毒剂
名称

分子式

化学名

状态

沸点(℃)

液体比重
(d204)

蒸气比重

挥发度(mg/L,20℃)

溶解度

光气

COCl2

二氯
碳酰

无色
气体

8.2

1.37

3.5

6340

难溶于水,易溶于有机溶剂,可作为其它毒剂如芥子气等的溶剂

双光气

ClCOOCCl3

氯甲酸三氯甲酯

无色或微黄色液体

128

1.6

6.9

120

  2.化学性质:光气和双光气的化学性质基本相似;双光气受热分解生成两分子的光气。

  (1)稳定性:干燥光气在常温下很稳定。爆炸时由于时间短,光气分解量很少。双光气受热至沸点时开始分解。

  (2)水解:光气很易水解,不能使水源或含水较多的食物染毒。双光气在冷水中水解慢,完全水解需几小时到一昼夜。加热煮沸可使双光气在几分钟内完全水解。

  (3)与碱作用:光气、双光气与碱作用失去毒性。因此,可用氢氧化钠、氢氧化钙和碳酸钠等碱性溶液或浸以碱性溶液的口罩进行消毒或防毒。

  (4)与氨作用:光气、双光气遇氨生成脲和氯化铵,故氨水可用于消毒。

  (5)与乌洛托品作用:光气和乌托洛品[六次甲基四胺,(CH2)6N4]作用生成无毒的复合物。因此,可用其溶液浸湿口罩预防光气、双光气中毒。

  (二)毒性

  战斗使用时,光气主要呈蒸气态、双光肊为雾态,通过呼吸道吸入使人员中毒,其毒性见表15-2、15-3。

表15-2 光气对人的毒性

浓度(mg/m3

效应

2~4

可闻到气味

19

刺激引起咳嗽

22

暴露30min严重中毒

50

暴露30~60min危及生命

80

暴露1~2min严重肺损伤

100

暴露30~60min50%死亡

5000

暴露5min,2~3h内全部死亡

表15-3 双光气对人的毒性

浓度(mg/m3

效应

0.41

可闻到气味

40

暴露数秒钟引起明显刺激

160

暴露1~2min引起严重损伤

250

暴露30min引起死亡

500~700

暴露15min引起死亡

1100

暴露5min引起死亡

  我国卫生标准规定:生产场所空气中光气的最高允许浓度为0.5mg/m3

  二、毒理作用

  (一)中毒机理

  光气吸入中毒后的主要病变是中毒性肺水肿。肺水肿是肺毛细血管渗透性增强的结果。对于肺水肿产生的原因,学说颇多,诸如酰化作用、直接作用、盐酸作用、神经反射作用、肺血流动力学改变等等,各有实验依据。但任何一种假说都不能完满地解释肺水肿发生与发展过程。

  目前一般认为肺毛细血管壁通透性增强与光气的酰化作用(acylation)有密切关系。光气为酰卤类化合物,活性基团是羰基(O=C),化学性质非常活泼,它与肺组织蛋白中的氨基、巯基、羟基等重要功能基团发生酰化反应,引起肺酶系统的广泛抑制,从而影响细胞正常代谢及其功能,使肺气-血屏障受损,导致肺毛细血管通透性增高,引起肺水肿。此外,光气中毒时,肺泡表面活性物质受损也是重要因素之一。正常时,在肺泡表面覆盖一层由肺泡Ⅱ型上皮细胞分泌出来的表面活性物质,该物质有降低肺泡内液体表面张力的作用,使肺泡在呼气时不致萎陷,并保持肺泡内的干燥。二棕榈酰磷脂酰胆碱(dipalmitoyl phosphatidyl choline,DPPC)是肺表面活性物质的主要成分之一。在其生物合成中需要脂酰辅酶A酯酰转移酶的参与。光气中毒后,该酶活性下降,因而DPPC在肺泡壁的含量减少,使肺泡表面活性物质功能下降,从而肺泡内液体表面张力增大而致肺泡萎陷,肺泡压明显降低,与其相抗衡的肺毛细血管流体静力压就增高,液体由血管内大量外渗,导致肺水肿的产生。

  (二)病理变化

  光气、双光气中毒的病理生理改变主要由肺水肿所引起。

  吸入中毒时,先出现短暂的呼吸变慢,继之呼吸浅而快。在出现早期肺水肿后,由于肺泡呼吸表面积减少,肺泡壁增厚,影响了肺泡内气体交换。加上水肿液充塞呼吸道,支气管痉挛及其粘膜肿胀所引起的支气管狭窄,造成肺通气障碍,结果出现呼吸性血缺氧,导致血氧含量降低,CO2含量增多,皮肤粘膜呈青紫色。此时呼吸循环功能有代偿性变化,如呼吸加快、肋间肌活动增强、心跳快而有力、血压微升等。

  肿水肿晚期,由于①肺泡内含有大量液体,肺内压力增加,使右心负荷增加;②血浆大量渗入肺内使血循环内血容量减少、血液浓缩、粘稠度增加。外周阻力增加,使左心负荷加重;③长时期严重的血缺氧使肌营养不良,因此可出现心收缩力减弱、心律失常、循环减慢、血压逐渐降低等心功能衰竭表现。后者又可加重组织缺氧,体内氧化不全产物增加,发生酸中毒和电解质紊乱。血内CO2含量逐渐降低,内脏毛细血管扩张,外周毛细血管收缩,皮肤粘膜转为苍白,血压急剧下降,出现急性循环衰竭,进入休克状态。此期因肺水肿合并循环衰竭,机体失去代偿能力。

  随着肺水肿的发展,血浆从肺毛细血管大量外渗,造成血浆容量降低,血液浓缩,出现血浆蛋白减少,红、白细胞数及血红蛋白增加,血球比积增高。这些变化与肺水肿程度相一致。由于血液粘稠、血流缓慢,加上组织的破坏,使血液凝固性增加。由此,可形成血栓和栓塞。

  中枢神经系统对缺氧很敏感。缺氧初期大脑皮质兴奋,出现烦躁不安、头痛、头晕等;缺氧严重时,逐渐转入抑制,表情淡漠,乏力等。缺氧进一步发展,大脑皮层抑制加深,并向皮层下扩散,呼吸、循环中枢可由兴奋转为抑制,呼吸、心跳减弱,以至出现中枢麻痹,导致呼吸、心跳停止而死亡。

  病理解剖可见皮肤苍白、胸廓扩大、肋间隙消失、口鼻有粉红色泡沫状分泌物排出,挤压胸腔时流出更多。肺部因肺水肿、肺气肿、肺充血、肺不张及轻度出血等各种病变弥漫相间而呈现“大理石样”。

  三、临床表现

  光气(双光气)中毒,根据中毒程度,临床上可分轻度、中度、重度及闪电型四型。轻度中毒、症状很轻,分期不明显,仅表现为消化不良和支气管炎症状,一周内即可恢复。闪电型中毒极为少见,多发生在吸入毒剂浓度极高时,在中毒后几分钟内,可因反射性呼吸、心跳停止而死亡。中、重度中毒病情发展迅速而严重,典型的临床表现可分为四期:

  (一)刺激期

  吸入光气立即出现刺激症状,主要表现有:眼和呼吸道刺激症状出现早,有眼痛、流泪、咳嗽、胸闷气憋、呼吸率改变、嗅觉异常或久存光气味,咽喉部及胸骨后疼痛等;植物神经和中枢神经系统症状有头痛、头晕、乏力、不安或少言、淡漠、恶心、呕吐、上腹疼痛等。在光气吸入剂量相等的情况下,高浓度短时间中毒,刺激症状重;低浓度长时间中毒刺激症状较轻。但吸入剂量较大时,呼吸道的刺激症状明显,持续时间也较长。

  (二)潜伏期

  刺激症状消失或减轻,自觉症状好转,但病理过程仍在发展,肺水肿在逐渐形成中。潜伏期一般为2~13小时。重度中毒2~4小时,甚至1小时;中度中毒为8~12小时,有时长至24小时。

  (三)肺水肿期

  从潜伏期到肺水肿期可突然发生或缓慢发生,此期一般为1~3天。

  肺水肿(首先出现间质性肺水肿)的早期症状有:全身疲倦、头痛、胸闷、呼吸浅快、脉搏增加、咳嗽、烦躁不安等。听诊呼吸音减弱,肺底部有细湿性啰音或捻发音。胸部影象学检查有肺水肿征象。继之,全身状况恶化、很快出现肺泡性肺水肿。典型的症状和体征为气喘、呼吸困难、频繁咳嗽、咯出大量粉红色泡沫痰液、脉快、恶心、呕吐及上腹部疼痛等。叩诊胸部可听到鼓音及浊音。肺下界降低,心浊音界消失;听诊时全肺满布干性及湿性啰音。血液检查表现为血液浓缩征象,动脉血氧分压、血氧饱和度降低。肺泡性肺水肿进展很快,一般在24小时内达到高峰。肺水肿期以循环系统功能是否良好又可分为两个阶段。

  1.紫绀型缺氧阶段:此阶段血氧含量下降,皮肤粘膜紫绀、但循环功能尚能代偿。血压正常或稍高,脉搏快而有力。神志清楚,体温升高可达38~39℃。由于肺水肿使CO2排出障碍,血中碳酸增高,导致呼吸性酸中毒;也可因过度换气使CO2排出过多,造成呼吸性碱中毒。

  2.苍白(或休克)型缺氧阶段:病情继续恶化,呼吸极度困难。严重时全部呼吸辅助肌均参加运动,逐渐出现循环衰竭:脉细数不规则、血压下降、皮肤粘膜苍白、出冷汗、逐渐陷入昏迷。此时,血氧含量更低,氧化不全产物增加,导致代谢性酸中毒。

  光气(双光气)中毒后的症状和体征24~48小时达到高峰,如不及时救治,可在1~3天内死亡,重度中毒可能在5天内死亡。因此,凡吸入光气者至少需严密观察3~4天。

  (四)恢复期

  中毒较轻或经治疗后肺水肿液可于发病后2~4天内吸收,全身情况好转。咳嗽、气短减轻、痰量减少、体温下降,肺部啰音减少或消失。X线检查,肺功能及血气分析结果逐渐恢复正常。一般在中毒后5~7天基本痊愈,2~3周可恢复健康。但数周内仍有头晕、咽干、食欲不振、呼吸循环功能不稳定等。

  如有继发感染,一般在中毒后第3~4天病情恶化。体温继续升高,肺水肿吸收迟缓,可在中毒后8~15天因支气管肺炎而死亡。此外,还可能发生其它并发症,如胸膜炎、支气管炎,偶见肺栓塞、肺坏疽、肺脓肿以及下肢、脑、心、视网膜等处栓塞。

  后遗症主要有慢性支气管炎、肺气肿、支气管扩张、晚期肺脓肿、结核病体质等。光气中毒的预后取决于吸入的剂量、病情、救治情况及并发症。潜伏期中难以判断预后。出现苍白型窒息者多预后不良。死亡时间大多在中毒后1~2天内。能度过48小时以上者,一般可恢复健康而留后遗症。死亡原因主要是肺水肿引起的严重缺氧及循环衰竭。晚期多半死于支气管肺炎。

  四、诊断

  (一)诊断依据

  根据中毒史、症状特点、X线检查、实验室检查结果及毒剂侦检综合判断。

  (二)诊断标准

  早期诊断是指吸入光气后肺水肿出现前的诊断,它能预测肺水肿出现的时间和严重程度。目前尚缺乏专一准确的指标,只能根据临床表现、肺影象学征象和必要的血气分析变化综合分析判断。国家卫生部1988年颁布的“职业性急性光气中毒诊断标准”如下:

  1.刺激反应:在吸入光气48小时内出现一过性的眼及上呼吸道粘膜刺激症状。肺部无阳性体征,X线胸片无异常改变。

  2.轻度中毒:(1)咳嗽、气短、胸闷或胸痛,肺部有散在干性啰音。

  (2)X线胸片表现纹理增强或伴边缘模糊,符合支气管或支气管周围炎X线所见。

  (3)血气分析:在呼吸空气时,动脉血氧分压正常或低于预计值1.33~2.66kPa(10~20mmHg)。

  3.中度中毒:(1)呛咳、咯少量痰,可有血痰、气短、胸闷或轻度呼吸困难,轻度紫绀。肺部出现干性啰音或局部有湿性啰音。

  (2)X线胸片表现为两肺纹理增强、边缘模糊,并出现网状及粟粒状阴影或局部有散在的点片状模糊阴影。两肺野透亮度降低。符合间质性肺水肿的X线所见。

  (3)血气分析:在吸入小于50%浓度氧时,能维持动脉血氧分压大于7.98kPa(60mmHg)。

  4.重度中毒:(1)出现频繁咳嗽,咯大量白色或粉红色泡沫痰。呼吸窘迫,明显紫绀,两肺有广泛的干、湿性啰音。出现纵隔及皮下气肿、气胸、急性呼吸及循环功能衰竭、心肌损害、昏迷。

  (2)X线胸片表现:两肺弥漫分布大小不等、密度不均和边缘模糊的点片状、云絮状或棉田状阴影,有的相互融合成大片状阴影。符合肺泡性肺水肿的X线所见。

  (3)血气分析:在吸入大于50%浓度氧时,动脉血氧分压仍低于8kPa(60mmHg)。

  必须指出:X线检查是早期发现肺水肿和监护肺水肿发展的最好方法。X线学和形态学比较证明,X线检查可发现光气中毒时的早期轻微肺损伤。在大剂量中毒后2~3小时就可发现改变;在中等剂量中毒后4小时可发现肺气肿,6小时可发现肺水肿。吸入剂量与“X线潜伏期”之间存在一定的关系,即吸入光气剂量越大,“X线潜伏期”越短。吸入中等剂量后,X线征象可在临床潜伏期的约一半的时间发现,即约2~8小时。因此,对中度中毒病人,在光气暴露2小时后,必须摄X线胸片,并在4小时及8小时后再各摄一次,如8小时的胸片正常,则病情可能较轻,发生肺水肿的可能性不大。

  在光气中毒早期出现下列症状之一者,表示中毒程度较重,伤员分类时尤应注意。

  ①面色改变(多为暗白色)、淡漠、少语、有恐惧感;②食欲骤减;③体温升高、呼吸快、呼吸率和心率比例失常、活动时胸闷、气憋;④白细胞总数和中性粒细胞比例明显增高;⑤中毒4小时内X线胸片肺有异常改变。

  诊断光气中毒应与刺激剂、氰类毒剂或糜烂性毒剂中毒相鉴别,同时还应注意以光气作为其它溶剂的混合毒剂中毒的可能性。

  五、预防、急救和治疗

  (一)预防

  防毒面具或防毒口罩在有效防护时间内有良好的防护效果。浸有乌洛托品或碱性溶液的口罩或毛巾覆盖口鼻有一定的防护作用。无防护器材时,应转移至上风方向或高处。服用乌洛托品的预防作用很有限。

  (二)急救

  1.在染毒区内应立即戴上防毒面具,防止继续吸入毒剂。伤员应由他人为之戴上面具。

  2.迅速离开染毒区,脱去面具或口罩和染有光气的衣物。

  3.依中毒轻重分类,中毒较重者,应首先后送治疗。

  4.有中毒史但无任何症状的人员,在战斗情况许可时应注意安静、保温、减少活动、严密观察24小时。

  5.有条件时,应尽早开始间歇给氧,使用激素(强地松5~10mg或地塞米松0.75~1.5mg,一日3~4次)和碱性合剂(4%碳酸氢钠20ml、氨茶碱0.25g、地塞米松5mg、1%普鲁卡因2ml)早期雾化吸入10~15分钟,以减轻炎症和解除平滑肌痉挛。 

  6.呼吸停止时应进行人工呼吸;心跳停止时,行心肺复苏术。

  (三)治疗

  光气中毒无特效疗法。乌洛托品治疗光气中毒无效。目前仍采用综合对症支持疗法。治疗的主要原则是纠正缺氧、防治肺水肿、防治心血管功能障碍、控制感染和对症处理。必须根据上述原则和病情发展的不同阶段灵活采取相应措施。

  1.纠正缺氧:

  (1)减少氧耗量。安静、防止躁动和不必要的活动。慎用镇静剂。

  (2)保持呼吸道通畅:早期可吸入碱性合剂。肺水肿出现后,可吸入消泡净,消除液气泡造成的阻塞,还可采用体位引流。

  (3)给氧:尽早吸氧提高动脉血氧饱和度从而纠正缺氧现象,防止或减轻因缺氧造成的代谢障碍及各种系统功能紊乱,并切断缺氧与肺水肿的恶性循环,限制或减轻肺水肿的发展。

  2.防治肺水肿:根据其形成原理进行防治。在潜伏期,应尽早发现肺水肿和采取防治措施。除纠正缺氧外,早期应用大剂量激素和终末正压呼吸,效果较好。

  (1)激素的应用:肾上腺皮质激素可减低毛细血管通透性和炎症反应,减轻肺水肿。在肺水肿发生之前可尽早口服强地松5~10mg或地塞米松0.75~1.5mg,一日3~4次。在发生肺水肿后,一般用地塞米松5~10mg,一日3~4次;或氢化考地松100~300mg,加入10%葡萄糖溶液中,静脉滴注,一日1~2次。病情好转后停药。

  (2)呼气末正压呼吸:终末正压呼吸(PEEP)使气道经常保持正压,可提高肺泡压,对抗滤过压,减轻肺水肿,并可防止末梢气道闭塞,使闭塞的肺泡张开,使增多的分流减少,以改善充氧及降低心输出量。可间歇(每小时15分钟)或连续进行终末正压呼吸(压力10cmH2O即980.7Pa)。不能进行呼气末正压呼吸时,进行间歇正压通气(IPPV)也有一定的效果。

  (3)使用消泡剂:为了保持呼吸道畅通、改善肺通气及气体交换,提高给氧的疗效和阻断水肿液泡沫引起呼吸道阻塞与缺氧、肺水肿间的恶性循环,在出现肺水肿的早期症状和体征时就应当开始使用消泡剂。1%二甲基硅油消泡气雾剂(“消泡净”)治疗光气中毒性肺水肿可取得良好效果,(亦可用10%硅酮水溶液或70%~90%乙醇溶液,置于氧气湿化瓶内随氧气吸入)。在大量泡沫液充塞呼吸道时,可采用体位引流和吸出上呼吸道的泡沫液。必要时,可行气管切开术,吸出气管内的泡沫液。

  钙剂、阿托品、吗啡、利尿剂、祛痰剂、高渗溶液、放血、睡眠疗法等在治疗光气中毒性肺水肿时应根据病情,权衡利弊,慎用或不用。

  3.防治心血管功能障碍:心血管功能障碍是在肺水肿和缺氧的基础上发生的,因此防治缺氧和肺水肿亦有助于心血管功能的改善。防治心血管功能障碍,改善循环,也有助于纠正缺氧和减轻肺水肿。

  在心血管功能障碍发生前应注意避免引起心血管功能障碍的诱因,过度利尿脱水可造成血容量不足和加重血液浓缩。

  出现心血管功能障碍后,心脏活动减弱、血压下降,甚至发生休克,应当积极进行抢救。

  4.控制感染:光气中毒时容易发生感染并发症,并可成为晚期死亡的重要原因,因此应早期使用广谱抗生素。继发感染时,应全身使用抗生素、磺胺或有抑菌作用的中草药。

  5.对症处理:大量维生素C(加入少量50%葡萄糖中)和适量的654-Ⅱ是治疗光气中毒的常用药物。呼吸衰竭时,可依病情选用呼吸兴奋剂。及时纠正酸中毒和电解质紊乱。

  (四)分度治疗

  下列急性光气中毒的治疗方案可供参考。

  刺激反应:一般无需特殊处理,必要时给予对症治疗。

  轻度中毒:早期吸入碱性合剂;必要时吸氧;病情偏重时口服强地松10mg或肌注地塞米松2ml(5mg),一日3~4次;卧床休息,临床监护24小时。

  中度中毒:卧床休息,限制液体进入量;吸入碱性合剂;鼻导管给氧;地塞米松5~10mg,肌肉注射,一日3次,用至病愈;早期给予安定10~20mg或异丙嗪12.5~25mg;对症治疗,预防感染。

  重度中毒:除按中度中毒处理外,取半卧位;尽早给予地塞米松,一般10~20mg,一日3次,病情好转后减量;保持PaO2>60%;50%葡萄糖溶液10ml加维生素c 1g,静脉注射;早期应用抗菌药物,预防感染;出现肺水肿时,应用二甲基硅油消泡气雾剂;慎用利尿剂和脱水剂;治疗并发症和处理,作好抢救准备。


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