在模拟雪崩掩埋过程中，使用单向阀门装置对系统二氧化碳水平的变化进行的研究：一项随机、双盲、交叉试验

《Respiratory Physiology & Neurobiology》：Changes in systemic carbon dioxide levels during simulated avalanche burial using a one-way valve device: a randomized, double-blind, crossover trial

　　

Fabian Schaerli|Sarah Buse|Franziska Farquharson|Benjamin Weiss|Hannes Klenze|Richard Allen|Stephan Walterspacher|Markus Gruber|Philipp Schuetz|Christina M. Spengler|Hans-Joachim Kabitz

瑞士阿劳州立医院呼吸与睡眠医学科

摘要

引言

完全被雪崩掩埋后的死亡率仍然很高，主要原因是窒息。与呼吸相关的二氧化碳（CO?）在空气囊和周围积雪中的积累以及氧气耗尽被认为是导致窒息的关键机制。人工空气囊装置（AAPD）可以通过分离呼出的空气和吸入的空气来减轻这种影响。本试验旨在使用连续经皮二氧化碳监测技术在模拟雪崩掩埋环境中评估这种效果。

方法

在这项随机、双盲、交叉试验中，11名健康参与者（3名女性）经历了两次模拟雪崩掩埋；一次使用功能性AAPD，另一次不使用。连续监测指标包括：经皮二氧化碳分压（PtCO?）、血氧饱和度（SpO?）、呼吸频率、心率和呼气末二氧化碳/氧气比值（end-tidal CO?/O?）。试验在以下情况下终止：i) 根据协议规定的最长时间45分钟后；ii) 当预设的安全标准被突破时；iii) 参与者要求终止时。

结果

在掩埋过程中，PtCO?水平稳步上升，但未达到致命水平。与对照组相比，使用功能性AAPD可以减缓二氧化碳的上升速度（+0.10 mmHg/min vs +1.13 mmHg/min）。此外，使用AAPD显著延长了掩埋时间（44.3分钟 vs 6.4分钟），并防止了血液氧饱和度下降（96% vs 75%）。

结论

在这项模拟雪崩掩埋试验中，使用AAPD显著减少了二氧化碳的积累，并显著延长了可忍受的掩埋时间。这项研究表明，雪层中的低氧含量本身并不会导致死亡，二氧化碳的积累和周围雪层中氧气的逐渐耗尽才是导致窒息的原因。

引言

雪崩对户外爱好者来说仍然是一个严重的风险。仅在瑞士，每年就有平均21起致命的雪崩掩埋事故——这一致命性仍然高得不可接受（Langj?hrige Statistiken, 2025）。尽管过去四十年来总体雪崩生存率有所提高，但相对于关键掩埋时间的生存概率在过去40年里并没有显著变化（Rauch et al., 2024）。虽然救援时间的中位数显著缩短，但生存曲线的拐点也从15分钟缩短到了10分钟（Rauch et al., 2024）。这可能是因为气候变化导致的温度升高使得在较重（即更湿/更密集）的雪中窒息发生得更早（Rauch et al., 2024）。这些因素强调了雪崩救援的紧迫性。

窒息仍然是主要的死亡原因（约占75%的死亡案例），其次是受伤和/或体温过低（Boyd et al., 2009）。雪中含有大量的空气：实际上，雪崩中的空气含有足够的氧气，即使在长时间内也能防止缺氧（Radwin et al., 2001）。然而，在雪崩掩埋过程中，呼出的二氧化碳会积累，取代吸入的氧气，最终导致窒息（Radwin et al., 2001）。先前的研究表明，在雪崩掩埋过程中，吸入气体混合物中的二氧化碳浓度会迅速上升（Radwin et al., 2001, Grissom, 2000, Strapazzon et al., 2023, Strapazzon et al., 2021, Brugger et al., 2003, Margid et al., 1998, Grissom et al., 2004）。进一步的研究表明，通过将呼出的空气引导远离面部或空气入口可以防止这种增加（Radwin et al., 2001, Grissom, 2000, Strapazzon et al., 2023, Margid et al., 1998, Grissom et al., 2004, Windsor et al., 2009）。

这是首次通过连续经皮监测，在使用和不使用功能性人工空气囊装置（AAPD）的情况下，研究模拟雪崩掩埋过程中二氧化碳积累的实时变化。

章节摘录

方法

这是一项随机、双盲、交叉试验，参与者经历了两次模拟雪崩掩埋，一次使用功能性AAPD，另一次不使用。实验设计得到了国家伦理委员会（西北和中部瑞士伦理委员会，BASEC-ID编号2024-02335）的批准，并在Clinicaltrials.gov上注册（标识符：NCT06802744）。该研究遵循了世界医学协会的《赫尔辛基宣言》及相关标准。

参与者

所有11名参与者都完成了两次实验。其中一名参与者因PtCO?监测/设备连接的技术问题而被排除在进一步分析之外。表1显示了研究人群的基线特征。

主要终点

在干预过程中（使用功能性AAPD），平均基线PtCO?为32.8 mmHg（标准差±5.2 mmHg），到掩埋结束时上升到37.0 mmHg（标准差±4.6 mmHg）。而在对照组（不使用AAPD）中，平均基线PtCO?为33.7 mmHg（标准差±3.7 mmHg）。

讨论

这项研究首次评估了在模拟雪崩掩埋过程中（无空气囊）经皮测量的二氧化碳的实时变化。主要发现是：i) 未使用功能性AAPD时，动脉二氧化碳水平稳步上升，但未达到致命水平；ii) 与对照组相比，使用功能性AAPD可以减缓二氧化碳的上升速度；iii) 掩埋时间显著延长，且功能性AAPD几乎消除了导致掩埋终止的血液氧饱和度下降。

结论

这项研究首次通过连续经皮监测评估了模拟雪崩掩埋过程中二氧化碳的实时变化。研究表明，动脉二氧化碳水平稳步上升，但未达到致命水平。与对照组相比，单向阀再呼吸系统可以减缓二氧化碳的上升速度。此外，掩埋时间显著延长，且功能性AAPD避免了血液氧饱和度下降导致掩埋终止的情况。

CRediT作者贡献声明

Sarah Buse：撰写 – 审稿与编辑、方法学、研究。Fabian Schaerli：撰写 – 原稿撰写、可视化、软件使用、资源管理、方法学、研究、资金获取、数据分析、概念构思。Benjamin Weiss：撰写 – 审稿与编辑、概念构思。Franziska Farquharson：撰写 – 审稿与编辑、概念构思。Hans-Joachim Kabitz：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、资源管理、项目管理。

利益冲突

本研究的作者不存在利益冲突。研究结果清晰、诚实地呈现，没有数据伪造或不当操作。

本研究的结果不代表美国运动医学学院的认可。

致谢

本研究项目得到了KSA研究委员会的研究资助。资助者未参与研究设计、方案撰写或决定提交手稿发表。

我们感谢所有参与者为这项研究项目付出的努力和时间。同时，我们也感谢阿劳州立医院呼吸与睡眠医学科的肺功能实验室团队成员提供的技术和后勤支持，以及Dr.