主题：190-Rohin Francis：人体的极限在哪里 -- 万年看客

https://www.youtube.com/watch?v=OBr6TgVeb-s

……我相信大家都读到过神奇的幸存故事，看过顶级运动员实现伟大的人力奇迹，不过这些故事你在哪里都可以读到。我今天想强调的是这些故事在生理学层面的原理。有些故事已经得到了医学专业人士的关注，我们也很有幸地收集到了围绕这些案例的数据。实际上医生们相互讲述以及遇到的许多此类故事都很了不起。故事主人公都是普通人，要么经历了非同寻常的环境，要么做到了非同寻常的事情。我想以此展示人类人体多么神奇，医学科技起到了怎样的支持作用。

大多数医生都喜欢在备忘录当中收集病人的故事，其中充满了人性与情绪。我只喜欢分门别类地收藏高度反常的测试结果，凡是与常规值的标准偏差达到3的数据都会被我记在心里。别指望我能记住你女儿的名字，但是我会记得她的血钾指标不同寻常。医生会觉得这些人根本不可能还活着，但他们还是活下来了。我不是进化生理学家，但是适者生存是驱动进化的力量，其根本原则就在于适应与生存，除非我们的前辈突破极限，否则今天的人类种族就不可能存在。所以我才想检查这些案例。

我所谓的生理极限是什么意思？为了表达我接下来要说的内容有多么极限，我想简单讲一下人体生理的基本知识，我先警告一下，我要展示三张内容很难懂的幻灯片。我决定将它们保留在讲座当中，因为我想让你们看看医学科学多么复杂，只有非常聪明的医生才可以理解这一切。因此我为下面几张幻灯道歉。第一张幻灯可谓是我们今天这场讲座的大纲。有很多远不如我这么兴奋的科学家——也就是所谓的天文物理学家——喜欢讨论宜居带。我们生理学也有宜居带，也就是两个极端中间一条细细的带子。这个所谓宜居带的上下两端糟糕区，可以是体温、pH值、血压等等所有这一切参数。人体非常擅长保持在中间的一小条宜居带，这个过程被称为体内平衡。你肯定听说过此类例子，例如通过出汗或者发抖来调节体温。此外还有很多更复杂的机制，例如你的肾与肺如何维持你体内高度敏感的pH值。一旦我们偏离了宜居带走向过高或者过低的极端之后，体内平衡机制会将你拉回中心。但是如果走的太远，那你就回不来了。尽管如此，确实有些人似乎走的非常非常远，然后依然成功地走了回来。

下一张幻灯片也非常复杂，我先道个歉，不过还是要展示一下。考虑到讲座的结构，我需要这张幻灯来展示讲座背后的逻辑。你可能还记得其中生理学当中涉及很多复杂的通路，例如克雷布斯循环之类。想要将所有这些通路总结在一张幻灯片上有些可笑，不过接下来我就要把六年的医学教育总结在一张幻灯上。这张幻灯也非常复杂，但是你要能看懂这张图，就能理解这次演讲的背景。所以最后一张复杂的幻灯片就是这张正态分布图，底部的轴可以代表任何人体机能参数。无论是心肺功能、力量还是速度。我们要关注那些身处曲线两端的人们。

你兴许能猜到我要从最重要的人类器官开始，也就是心脏。你现在坐在这里，你的心脏往外输血。那么你的心脏一分钟可以往外输出多少血？大约是五升，相当于一个人体内的总血量。这是静止状态下的心脏输出。在锻炼的时候，如果你的身体足够健康，心脏的输出可以达到15或者20升。不过还有一些非同一般的人物可以输出得更多。他们是耐力运动员，将有氧耐力与负载耐力结合起来，例如划船运动员与自行车运动员，他们都具有极端的心脏输出值，可以达到每分钟45升，远远高于一般人的极限。如果再用一点兴奋剂——显然这是最近这几年的发展——那么他们还可以达到近乎超人的水平。二十世纪八九十年代的时候兴奋剂使用基本无人监管，自行车领域尤其不受限。当年有些运动员——例如米盖尔.安杜兰、马尔科.潘塔尼以及塞巴斯蒂安.科——以及布拉德利.威金斯与 莫.法拉这样的当代运动员都具有异于常人的心脏输出数值。

可以看到，几位运动员右边的数字是他们的静态心率。我们姑且不考虑使用兴奋剂的情况——我并没有说这些人都在使用兴奋剂，不过有些人肯定用过——一般人的正常的心率大约是每分钟60到100次，静坐时的典型心率是60到80次。做一点有氧锻炼的话可以压低到50次。但是你一旦降低到每分钟30次就会加入这张精英表单。你可以看到表单上的第六位是大象，它的心脏比人类重60倍。这五位运动员以及其他很多超级健康的运动员都能让自己的心率降到大象的程度。他们的心脏变得更大且更有效率，各种身体组织也变得更有效率，所以他们的心脏不需要跳太快也依然能够提供足够的血液来供应身体。

但是就像兰博基尼引擎更适合在赛道上飞驰一样，这些超功率心脏在休息时也会带来问题。运动员往往患有运动员心脏病。例如并不会影响普通人的心律失常。他们会突然晕倒，他们的血压会降低到危险的程度。如果再加上兴奋剂的话——例如促红素，它可以提升体内红细胞的数量并且让血液变稠——那么在休息尤其是睡眠的时候，非常慢的心率与非常稠的血液可能导致要命的血栓。马尔科.潘塔尼每天晚上都必须醒过来蹬健身自行车，以免心率太低。还有一些很健康的年轻运动员者——至少我们以为他们很健康——都是在睡眠的时候去世的。

在另一个极端是心脏几乎不动的人们。这里的核磁共振影像展示了两个不同病人的心脏。与我们之前看到的情况相比，他们的心跳要弱的多。这些人是我在工作中见到的病例，尤其是我在剑桥派普沃斯医院的心脏移植病房工作的时候。在这里我遇到过两个将会陪伴我度过整个职业生涯的病例。第一个人的心脏在一次严重心脏病之后衰竭了，因此必须要植入一个心室辅助装置，基本上就是一个小泵，其设计功能不是取代心脏能，而是提供辅助。此外这人需要两个泵，因为他的左右心室都衰竭了。做完手术之后这人出了院，但是很快又回来复诊，表示自己感觉不太舒服。他回到诊所，我们做了扫描，发现他的心脏已经完全停跳了。我这话并不是泛泛而言，他的心脏真的完全停下了，一动都不动，就靠这么两个小泵来维持生命——这可不是它们原本的用途。对我来说这一幕非常吓人，也令我非常惊讶，甚至更胜于某人自愿放弃自己的心脏并且接受移植，或者干脆改用人工心脏。他待在家里，他的心脏停跳了，他在复诊之前却一无所知。这个病例实在令我眼界大开，也提出了很多有趣的哲学讨论——所谓的死亡是什么？在大部分人类历史时期都是心跳停止，但现在这条标准已经不适用了。

第二个案例也是我在同一个工作岗位上见识到的。我观看了一场心肺移植，这是非常少见的移植，既两片肺和心脏一起被移植。这种事并不经常发生，我很有幸观看。我在等待捐献者的心肺送达，而受捐赠者的心肺已经被取了出来。有几分钟我一直在想这一幕多么难以置信，简直是将医学与人类科技结合在一起的奇迹。这里有一名女性躺在手术台上，已经失去意识但依然活着，她的胸腔空空荡荡，没有心没有肺。我还记得这巨大的空腔多么难以令人难忘，甚至就连大多数外科医生都没见过这一幕。这两位病人都做到了在历史上几乎没人做到过的事情：他们活着，但是胸腔里却没有可用的心脏。心脏移植的历史已经超过了50年，但是在我看来依然非常神奇。目前还没有足以取代心脏移植的其他技术，但是机械人工心脏的性能正在不断改进，这一前沿肯定正在不断向前推进。

在短期内我们不仅能取代心脏的功能，还能取代肺的功能，靠得就是所谓的体外膜肺氧合技术或者说ECMO。今年你们肯定听说过这项技术。由于新冠疫情，这项技术得到了史无前例的的需求。显然英国的ECMO能力并不足够。ECMO其实就是一根大管子，吸出体内血液，移除其中的二氧化碳并且输入氧气，再将血液输回体内，以极高高压输到各个器官，于是我们就同时取代了心与肺的功能。目前这是人体生理在医院里所能够挺过的最严重的情况。

再回来看看我们的正态分布曲线。我刚才说过x轴可以代表任何生理参数。比方说我们可以规定x轴代表有氧功能，那么我们怎么知道心脏病人位于一端，精英自行车运动员位于另一端？你可以做一个锻炼测试，衡量最大摄氧量，也就是你的组织可以吸收多少氧气。最大摄氧量越高你就越接近运动员。最大摄氧量不仅是心功能的反映，而是心肺功能与肌肉功能的结合数据。一般人的最大摄氧量大约是每分钟每千克体重30毫克，需要接受心脏移植的心脏病病人大约是10到12，最健康的自行车运动员——无论用没用兴奋剂，这个留给陪审团来决定吧——大约在80左右，甚至可以达到90。再将我们人类与动物世界的成员们做对比，例如哈士奇与赛马可以达到150乃至200。

这些精英运动员与晚期心脏病人都是不同方式的异常值。不过我们再来仔细看看最大摄氧量。这个数值不仅关系到心率以及心脏功能，还关系到心脏泵出的血液以及含铁的血红蛋白。从这个意义上可以说，就算你在做有氧运动也依然是在撸铁。血液有很多功能，但首先是输送血细胞。你们大概听说过血液的成分可以改变，不仅能通过兴奋剂来改变，还可以通过爬山并且在山上待一阵子来改变。因为越往上爬空气越稀薄，氧气越少，而身体对于氧气降低的反应是合成更多的血细胞。于是回到海平面海拔之后你的血液输氧能力就会增强。如果你像我一样或者说像99.99%的人口一样并不是喜马拉雅山的土著，那么你可以在山脚营地待几天，然后你的血红蛋白水平就会显著上升，回到海平面之后输氧能力也会提升。但是过几周你的输氧能力就会令人尴尬地恢复到常规值。

但是夏尔巴人是喜马拉雅山的当地人，已经在这里居住了将近一万年左右，适应了这种极端环境。这里的选择压力使得他们已经在基因层面上适应了高海拔生活。多少代人以来曾有无数故事声称夏尔巴人不仅可以在氧气水平极低的环境生存，还能做到其他登山者做不到的事情。但是自从我们开始收集数据进行正式研究以来，才发现夏尔巴人可以在血氧饱和度降低到40%的情况下活动无碍。这些专门研究揭示了夏尔巴人体内引人入胜的生理机制。例如他们的肺活量相对更大，毛细血管相对更粗，而且更重要的是他们并不会经历你我在高海拔经历的不良反应。在高海拔环境下，我们的身体发生一系列反应，最终要么出现致死的状况，要么导致不同形式的高山病。

有趣的是，夏尔巴人的血红蛋白与肌肉当中的线粒体密度实际上要比适应了高海拔的低地登山者更低，因为他们的适应不是对于低氧气含量的暂时性适应。从本质上来说，他们的肌肉产生能量的方式就不同于我们。他们的肌肉首先更多地分解碳水化合物而不是脂肪，因此他们需要更少的氧气就能提供能量，也更不容易受到氧气不足的影响。顺便说一句，这样的故事会让很多人相信种族之间存在明显的基因差异。但是此类显著的功能性基因变异其实极其少见，因为绝大多数人类都并不居住在如此极端的环境里，绝大多数人的生活环境都不至于让他们的基因产生如此明显的转变。我们相信导致夏尔巴人适应性的许多基因突变同样也被汉族人的祖先继承了，但是因为他们并不生活在高海拔地区，没有选择压力，所以这些基因并没有凸显出来。因此我们只是偶尔才会发现这些偏好特定基因变异的角落。接下来我们还会遇到其他的例子。

并非只有夏尔巴人才能在高海拔完成这样的医学奇迹。曾有医生在珠穆朗玛峰附近采集登山者的血样，发现含氧量比任何人预期的都低。正常的血液含氧量——这里指的不是用百分比来衡量、最高可以达到100的血氧饱和度，而是血氧分压，一般人在海平面的正常值应该是12千帕。如果你进到医院时降到10千帕，那我就会很担心，建议你赶紧吸氧；如果低于8千帕，那我会非常担心，你大概会被挂上呼吸机；如果低于6千帕，那你麻烦就大了，因为这一回你很有可能活不下来。但是有一群九男一女、年龄在二十岁到五十岁之间的英国攀登者几年前完成了一项神奇的研究。他们在距离珠穆朗玛峰峰顶不远处提取了自己的动脉血样，结果显示——别忘了我刚刚说过8千帕就意味着血氧极低，即便对于住院病人来说也是这样，但是他们的平均血氧分压只有3千帕。这些人并不是躺在病床上犯病的病人，他们正在攀爬世界最高峰。所以你可以通过训练让你的身体适应高海拔。哪怕你来自低地背景，并不具备针对高海拔的基因适应力，也可以通过训练在原本的死亡区存活下来。所谓死亡区就是海拔八千米的高处，这里的气压只有海平面的三分之一，氧气含量自然也只有三分之一。这项研究让我感到非常惊讶，因为我从没在医院之外见过血氧分压只有3千帕的人。

正如先前所说，心肺功能的最终目的就是输送氧气。我们谈到了提升心脏泵血量，也谈到了心脏泵血能力不足甚至缺失的案例；我们也谈到了提升血液的输氧能力，那么在这一点上的反面情况又会怎样？正常的血红蛋白含量是每升血液14克，男女有别，但是平均来说大约如此。贫血标准也男女有别，但如果低到10克或者11克的话就够得上显著贫血，如果更低的话就很有详细诊断的必要；如果到了8克，那你就需要输血，因为这是严重贫血。大量出血会导致血红蛋白含量降到5克，这是非常严重的状况。但是我在南非的某家乡村诊所工作时曾经见到一位年轻的病人，饮食缺乏与疾病导致他患上了极其严重的贫血。他看病的时候看起来没什么问题，也并没有抱怨什么。就是有点疲劳。但是他的血红蛋白含量只有2克。我在伦敦以及西方从业时从没见过这种病例。但是因为病情发展的很慢而且病人很年轻，他的身体居然适应了这种情况。

但是我见过的最极端的病例发生在伦敦。当时我在圣乔治医院的重症监护病房工作，一位年轻的母亲刚刚生过孩子，分娩创伤导致大量出血。她的血红蛋白含量——我们不得不反复核查了好几遍，唯恐出错——一直停留在0.9克左右。我在医学文献里能找到的最低值也只有0.6克，我这个病例也差不多了。我说的更具体一点，如果说正常人维持生命所必需的输氧血红蛋白数值是100，那么这位病人只有9。这大概是因为她先前就有未经诊断的贫血，所以身体已经适应了。我可以保证，如果现在将我体内91%的血红蛋白去除掉，等不到讲座结束我就得死。实际上她此前已经长期贫血大概意味着她的身体已经锻炼出了自行复苏的能力。她的血浆量增大了。她的输氧细胞依然很少，但是血压提升了。实际上她的血就像水一样稀，但是却依然还活着，实在了不起。

我们往往认为怀孕本身没什么了不起，但实际上这是人体能经历的最艰难的活动。母亲经历了非常剧烈的转变，即便在怀孕早期也是如此，并且随着孕期加深而愈发显著。她们的心脏会改变形状，身体耗氧量会增加，心脏的泵血能力会增强，提升到平时的50%，血压会降低，总血量或者血浆量会增加，血红蛋白含量会增加，分娩期间的血压可以飙升到平时的三倍，此类血压只有奥运会举重运动员可能达到。既然我们已经谈到了怀孕期间的人体极限，一个常见话题是早产胎儿能够在体外生存的时间极限究竟多么早。实际上我见过一项三十年没被打破的纪录，也就是22周。母体与胎儿的联系似乎会在这个时间点上开始切断。我们目前的技术要想维持比这更早的早产儿的生命，哪怕不算彻底不可能，至少也是困难重重，因为他们的肺还没有发展起来，插不上呼吸机。你或许会说，22周的孩子在子宫里也不会用肺呼吸，而是通过脐带来吸收氧分。不过脐带其实就像我刚才提到的ECMO一样是一进一出的两根管子，让血液在胎儿与母体之间流动，这实际上这正是ECMO的工作原理。下面的说法已经超出了我的专业领域，但是根据我的理解，我们之所以无法突破22周的极限是因为我们还不理解胎盘的原理。因此22周似乎就是生命开端的第一个极限。

心脏停搏是我们用来形容病人的心脏完全停跳的术语。发生在医院之外的话只有10%的人能够幸存下来，平安离开医院。根据统计数据来源的不同，幸存人数甚至还要更少。换句话说心脏停搏的致死率至少也是90%。所有器官都会因为缺氧而遭受破坏，但是最敏感的器官显然是大脑。一旦被剥夺氧气，大脑不出几分钟就会遭受不可修复的损害。具体情况取决于人本身的体质。随着年龄增长，脑血管系统也会发生变化，脑中的细小血管或许存在原本就有的损坏，因此对于老年人来说，只要血液供应停止三到五分钟就会导致不可逆的破坏。年轻健康的病人或许能坚持十分钟，超过这个期限那就很糟糕了。当然我们可以有所作为。最重要的救命技能是心肺复苏，有效的心肺复苏可以显著提升停搏病人的存活率，所以我恳请大家一定要学会。我举一个心肺复苏出奇迹的例子：职业足球运动员法布莱斯.姆安巴曾经在英超联赛赛场上发病，他的心脏停跳了78分钟。因为有效的心肺复苏，再加上他是一位非常健康的运动员，事后他完全恢复了过来。这个时长已经完全超出了我们的预期，但是确实证明了他本人的健康以及心肺复苏的效力。

除了心肺复苏这样的常规手段之外，还有些因素也可以改变心脏停搏的结果，其中一个令人惊讶的答案是寒冷。文献当中纪录了很多病例，当事人没有心跳也活了很久，因为他们待在很冷的环境里，例如泡在冰水里，致使身体迅速降温——这一点非常重要。急救人员当中有一句话：只有暖和过来的死人才是真正的死人。换句话说，如果一名溺水者处于失温状态，那么直到他们体温回升之前都不能认定他们已经死亡，除非等他们暖和过来还没反应。我在伦敦治疗过一位在冬天溺水的年轻人，他的心脏停跳了至少十分钟，兴许还更长，然后才被送进医院。然后又过了二十多分钟我们才发现他有任何生命迹象。这短时间里他的心脏完全停跳。过了几个小时他才完全温暖过来，但是两周之后他就出院了，没有什么后遗症。他的心脏完全停跳了将近30分钟。这些病人看上去完全就是死人，没有任何常规手段能证明他们还活着。你感觉不到他们的脉搏，就算扫描他们的心脏也发现不了生命体征。所以我们会转而采用某些特定技术，例如衡量他们的肺排出的二氧化碳。假如你向死人的肺部输入氧气，只会排出氧气；如果病人排出了二氧化碳，那就说明体内还在进行呼吸。

但是区区二三十分钟的病例其实不值一提，越来越多的病例已经汇总在了医学文献当中。我能找到的心脏停跳时间最长且当事人完全康复的纪录是九个小时，前四个小时病人一直在接受心肺复苏——所以他苏醒之后肯定会胸口极痛——然后又在ECMO上面挂了五个小时。皇家医学院的一位演讲人Kevin Fong曾讲过Anna Bagenholm的故事。她在医学文献当中留下了最低体温幸存者的纪录。Bagenholm在出事时是一位初级医生，当时她掉进冰水溺水昏迷，被送到医院时的核心体温只有13.7℃，她的心脏停跳了将近两个小时。此后还有一个两岁男孩打破了她的记录，降到了11.8℃，最后依然完全康复。就在几个月之前还有人发表了一篇论文，我直到最近才读到。每次我打算在演讲当中提到失温的时候都要更新资料，因为总有新的病例出现。但是这篇论文却回顾了二十世纪六十年代的案例，这些事件原本已经遭到了历史的遗忘。论文包括了九起案例，其中五个人完全康复，这五个人当中最低的体温降到了4.2℃。我从没听说过有这种事。这意味着或许我们依然没有接触到低温幸存的极限。这九人当中好几个是孩子，但是那个4.2℃的当事人却已经39岁了。这意味着许多当前科幻小说设想的低温维生技术——目前我依然认为这项技术属于非常遥远的未来——或许比我们想象的更切近。

在继续讨论高温之前，我想再谈一下低温问题，因为许多有趣的病例教给了我们，可以怎样低温用来治病。现在我们经常使用低温手段来处理心脏病人。这一做法正在不断得到改进。现在我们还可以在心脏病发之后冷却当事人的大脑，从而减轻低氧造成的伤害。我们认为这一做法的原理在于通过低温来降低大脑的基本新陈代谢以及减少其他器官的耗氧。其他实例包括用冰冷藏捐赠器官，从而减轻器官被切断血液供应之后与植入受体之前受到的伤害。

现在我们从一个极端来到另一个极端。高温是一个我未曾深入研究的话题，因为我们一般不会像利用低温那样利用高温来治病。此外我在英国工作，因此中暑的病人并不常见。我们都知道正常体温是35到37℃，要注意到这个范围很窄。pH值、核心体温或者一切与我们体内动态有关的范围都非常窄，因为我们体内的酶只有在如此有限的范围内才能正常运作。我们的身高各不相同，但是我们身体所需的体温与pH值却紧紧挤在同一个区间内。一旦体温上升到40℃，再加上各种神经症状，我们就可以诊断一个人中暑了。中暑对于老年人来说尤其致命。42℃体温对于绝大多数病人来说都足以致命。我在从业期间从没见过这么高的体温。我在文献当中见过的高温记录表明曾经有人挺过了44℃的核心体温。

但是我们所有人都能在短时间内忍耐极其高温的环境——例如桑拿浴室的温度可以高达100℃——前提是我们的人体体温调节系统运行良好，例如排汗系统。这就是我们之前提到的稳态的一个良好例证。我们还有其他的调节体温机制，例如皮肤血管扩张加快排热。但是如果外界气温比你的体温更高，这一机制就不灵了。所以排汗才是关键。画面上是日本的松乃温泉。你要是全身泡在热水里，那么排汗机制也要失灵。这样一来人体能够耐受的高温就很有限了。松乃温泉的水温高到46到47℃，一般人在里边泡上一两分钟就非得出来不可，但是积年的澡客却可以在里边待上一两个小时不动弹。换句话说我们同样可以通过训练来提高对于极端高温的耐受力。

我找到了一篇关于出汗速度的研究。一名网球运动员在受控环境蹬自行车，一个小时能出汗5.6升——别问我为什么要让网球运动员蹬自行车，问就是科学研究——由此可见出汗是降低体温的重要方式。这也就是为什么日本的温泉如此不同寻常。即便在30℃的水中，我们也可以观察到人的核心心体温会在很短时间内上升两度。由此可见，即便是在温水当中排遣体热的能力对于人体来说也至关重要。

你们可能听说过莫罗.普罗斯佩里的故事。此人在参加著名的撒哈拉沙漠马拉松时迷路了。从我个人观点来看，所有的越野马拉松都是在没事找事，但是这场赛事是其中最疯狂的一项，因为赛事全程都在摩洛哥的骄阳炙烤之下。此人因为一场沙尘暴而迷失方向，偏离赛道上百公里。当时的气温在40到46℃之间，当他迷路时身上只带了一瓶水，他就这样在沙漠里整整幸存了九天。获救后他声称自己喝过自己的尿，捕捉蝙蝠与蜥蜴来喝血，还在一座陵墓里边躲避太阳。有人怀疑他没说实话，但是如果看看他住院之后的医生陈述，医生向他体内输入了整整16升液体才让他苏醒过来。别忘了人体的循环血液总量一般只有五升。至于人体的体液总量平均也只有42升。他的肾脏脏与肌肉都严重受损，整整休养了两年才彻底康复。尽管如此，这依然是一个非凡的求生故事。

我们谈了心，我们谈了肺，我们谈了氧气，我们向人体组织提供了氧气，现在我们需要排出二氧化碳。一般正常的二氧化碳分压是4.5到6千帕。之所以你的身体会想起应该呼吸——你一般大概想不起这件事，但是一听我说你就想起来了——是由你血液内的二氧化碳含量而不是氧气含量决定的。这再一次表明了人体稳态多么敏感。一旦二氧化碳含量上升——比方说你开始憋气——那么很快你就会感到无法遏制的呼吸冲动，因为二氧化碳呈弱酸性。一旦血液内二氧化碳含量升高，则你的血液也会变成弱酸性。人体一旦侦测到这一点就会提醒你马上呼吸。相比之下，氧气含量的变化则不会引起同样激烈的反应。

自由潜水员憋一口气就可以潜到极其扯淡的深度。与一般潜水员不同，他们随身不带氧气瓶。世界最长的憋气记录是24分钟，当然这位潜水员在憋气之前曾经吸过氧。但是就算事先不吸氧，仅仅呼吸普通空气的世界自由潜水纪录也达到了12分钟。自由潜水员在潜水之前要过度呼吸。任何人都可以通过过度呼吸来延长憋气的时间——当然我并不建议在无人看护的情况下这样做——因为通过过度呼吸可以排除体内多余的二氧化碳。我们经常看到焦虑症发作的病人会大口呼吸。他们血液的二氧化碳含量会非常低，这会让你的手脚趾感到有些刺痛，让你感到有一点点眩晕，同时也能让你憋气更久，因为你的二氧化碳要花更长的时间才能恢复到足以让你的身体急需呼吸的程度。如果你能克服二氧化碳含量升高导致的不适感，那么你的憋气时间还能进一步延长，在自由潜水圈里将其称作静态呼吸暂停。

如果维持时间较短的话，那么较高的二氧化碳含量也未必就有害。我在医院里经常看到身体不适前来就诊的病人，他们的二氧化碳分压达到了10或者12千帕，但是事后总能完全痊愈，这种病例我们见得多了，当然在住院期间他们可能需要连上呼吸器。但是二氧化碳本身却未必有多少危害，高分压只是反映了他们肺功能欠佳而已。但是我本人从来没有见过类似于接下来这个案例。一名十六岁少年掉进了卡车车斗，车里装的是小麦。很不幸的是小麦颗粒很快就填满了他的肺。他掉进去之后过了七分钟才被拉出来。此时他已经失去了意识，无法自主呼吸。人们竭尽所能地清理了他的咽喉与口腔，然后插进去一根呼吸管。但是由于他的肺已经装满小麦，人们无法对他进行人工呼吸。他的呼吸道同样堵满了小麦。过了好几个小时他们才清空了他的肺。我知道这些数字大多数人看来都没有意义，但是我还是要重点标明几个数字。这是美国医学期刊列出的数据，采用的都是文明国家全都不会使用的单位，因此我必须首先将其换算成公制。一开始我还以为自己换算错了，因为我本人从没见过这样的数据。首先这位少年的血氧分压一直保持相当正常，在整个事故期间都没有低于正常限度。即便呼吸道塞满小麦的情况下他依然设法吸入了足量的氧气。但是他血液的二氧化碳分压却达到了501毫米汞柱。刚才我说过正常的二氧化碳分压是4.5到6千帕，这里则达到了67千帕，简直令人不敢相信。这一病例再次说明二氧化碳本身其实没有多大危害。

最后人们终于清理了他的呼吸道——具体做法就是把他头朝下倒提起来，不停拍他的背部，让小麦颗粒自行脱落出来，着实是非常高科技的医疗手段。如果看看他的血液pH值——我想用不着我告诉大家pH值是用对数表示的，人体的正常pH值值是7.35到7.45之间——他体内的pH值最低点达到了6.59。如果我发现我的病人的体液pH值接近了7——这其中大部分病人都是中老年人——那就情况不妙了。如果pH值低于7，那么绝大多数病人都活不成。6.59这样的数字我从来没见过，更不用说病人还活了下来。医学界有一条不成文的说法：青少年的身体极其抗折腾。我主要诊治成年患者，偶尔才会接诊青少年。我们经常看到青少年在经历了极其离谱的体征指数之后还能幸存下来。万幸的是，刚才这位少年活了下来。毫无疑问，第二天他就会在抖音上吹嘘自己的经历。但是文献指出，接下来的一个礼拜他都会不断的咳出小麦。

关于生理学与潜水，可说的东西很多。我认为潜水生理学是最复杂的研究领域，远比高海拔或者航空医学更加引人入胜。因为在巨大压力之下人体的表现会变得非常奇怪。自由潜水的世界纪录——这次我依然需要反复核对以免换算出错，因为这个数字听上去简直就是发疯。任何尝试过氧气瓶潜水的人——我本人也算个初级水准的潜水员——都会觉得18米实在太深了，新手就只许潜到这么深的程度。但是自由潜水的深度记录是214米，期间没有使用任何辅助呼吸装置。当然潜水员要利用重物加速下沉，又利用浮标加速上浮。你或许认为这是在作弊，尽管如此这样做依然非常危险。不借助任何重物的下潜记录是120米，这意味着十三倍的海平面大气压。

潜水的最大威胁在于氮气在血液中溶解，并且在潜水员上浮的时候形成气泡。我们在开启汽水的时候如果动作很快就会冒出气泡，如果慢慢开启，气体就会以更加受控的方式释放出来。所以潜水员必须缓慢上浮。自由潜水员不用担心深潜病，因为他们在水下待的时间太短，氮气还来不及溶解在他们的组织内部。但是如果有了辅助的氧气或者空气，潜水员确实可以在水下待上长得多的时间。这样一来氮气就会融入体内。自由潜水员如果过于频繁地下潜也会遭遇潜水病。亚洲及太平洋沿岸的传统采集珍珠社区都曾口口相传类似于潜水病的症状，这些人都知道假如潜水员在两次潜水之间留不出足够的时间就会发病。

但是一旦我们开始使用辅助气体，就会发现这些气体对于人体有着各种奇怪的影响。氮气可以浸透你的人体组织。雅克.库斯托这样描述在深水之下氮气对人体的影响：“就像在深水之下感到了天启召唤。”感觉就像喝醉一样，但是确实会导致麻醉昏迷。我们固然需要氧气来生存，但是在高压环境下氧气也会具有毒性，导致抽搐甚至致命。为了抵消这一点可以将其他气体与氧气混合，例如氦气。人们可以在几百米水深之处生活很长时间，因为深潜之后的减压过程耗时很久。于是人们发明了所谓饱和式潜水的技术。潜水员会在高压环境下一连工作几周，然后花费好几天的时间来减压，用十到十五天的时间逐步适应海平面的气压。这意味着他们只有一次患上潜水病的机会。这当然要比反复减压安全的多。但是这一做法同样也有经济上的考量，因为很多公司都会雇佣潜水员进行深水作业，维修水下采油设施之类。即便在减压期间公司依然要向潜水员支付工资，所以他们当然想要尽量延长潜水沿的水下作业事件，仅仅为一次减压时段付钱。有趣的是，由于氦气非常利于导热，潜水员在水下居住的加压仓是必须加热到30℃，以免潜水员觉得冷。此外他们开口说话时的声音非常尖细。1988年的九头蛇八号任务让潜水员在53个大气压的环境下生活，加压过程耗费了超过四天。然后这些潜水员就穿着非加压的潜水服开始工作。他们在五百三十米的深水处工作，工作结束后他们花了十八天时间来减压。他们呼吸的气体由49%的氮气，50%的氦气与1%的氧气构成。这样一来氮气就被完全排出了他们的体外。如今绝大多数饱和潜水员都不会在这样的深度工作。目前有模拟潜水，在加压舱室而不是水当中进行。模拟的压力相当于700米水深。这是目前的饱和潜水深度记录。

在潜水这个主题的最后，我想谈一下了不起的巴瑶人。这些人分布在马来西亚、印度尼西亚与菲律宾等地，他们传统的谋生方式是潜水捕鱼，这种生活方式持续了没有上千年也有几百年。一名巴瑶人从生到死都完全可以不必踏上陆地。他们的村庄由修建在高脚桩上的房屋构成。可以想见的是，这种生活方式在现代社会正在变得越发少见。但是巴瑶人的一项遗产却很有可能继续存续下去。巴瑶人素来以擅长潜水著称。他们所在之处都流传着关于他们潜水能力的传说。据说巴瑶渔夫一口气能在水下待十分钟。但这是否只是文化传统？巴瑶人是否仅仅因为从小学习潜水才如此擅长？还是说有更深层的理由？

几年前有人试图研究其中的奥秘。他们发现巴瑶人的脾脏比起印度尼西亚其他地区类似族裔的人群尺寸更大。脾脏于身体左侧，之所以对于潜水如此重要是因为人体具有所谓的潜水反射。我们认为这是所有呼吸空气的动物的本能，但是对于哺乳动物来说尤其显著，所以通常被称为哺乳动物潜水反应。正是因为这种反应，海豹与鲸鱼之类的海洋哺乳动物才能一口气潜水一个小时甚至两个小时。人类也具有同样的反应，只要将脸泡在冷水里就会激发这种反应。此时心跳速度会变慢——蓝鲸的心跳甚至会降低到每分钟只跳两次——血液会从你的四肢回流向身体核心，流向重要器官，主要包括心脏与大脑。此外潜水时的压力也会挤压你的腿，将血液挤回躯干部位。顺便说一句，正因为如此搜救海上落水人员时要将他们以平躺姿势从水中吊起。此前人们发现泡在冷水中看似没事的人们一旦脱离冷水往往会突然发作心脏病。因为出水之后腿部受到的水压就会消失，血液会突然流向双腿，而双腿的温度又非常低，导致流经双腿的血液温度也随之降低。低温血液流回心脏，导致心脏骤停。为了避免这一点才要让人以平躺姿势离开水面。

话说回来，在潜水反射当中人的脾脏会收缩。脾脏就像一个血包，一旦收缩会挤出一点额外的血液。在创伤案例当中也可以见到这种情况。一旦人们开始大出血，他们的脾脏就会收缩，挤出一点额外的血量，大约在500毫升左右。这么多血量不容忽视。巴瑶人的脾脏相对较大，就好像海洋哺乳动物的脾脏比陆地的近亲动物更大一样。有趣的是，就算那些已经脱离了潜水习俗的巴瑶人或者日常不会经常潜水的女性的脾脏也依然更大。选择压力能够在一千年的时间内造成如此显著的影响吗？这是非常有可能的。

每一位医生，尤其是负责重症监护的医生,都能讲述许多病人们克服万难存活下来的故事。但是我必须说句老实话，没能活下来的病人们的故事要远远更多。更多的病人一旦身体越过极限之后就再也没能恢复过来。去年大家都经历了很多，你们听到的医学知识或许全都与新冠疫情有关。我想借此机会让大家的思绪暂时远离新冠疫情一个小时，略微歌颂一下现代医学的奇迹。但是有时很多人依然拒绝相信我们取得了怎样的进步，这些人正在威胁我们的医学成就。我这里只是举几个简单例子来表明为什么我们应当且有必要为医学科学辩护。我今天刚刚接诊了一个病人，毫不夸张地说他已经濒临了死亡门前。他遭受了一次严重心脏病发作，他的身体状况早已掉到了适宜生存状态之外，他的血压低的吓人。要是没有得到抢救，他就死定了。凭借着专业团队以及重复过无数次的操作流程，我们阻止了心脏病，切开了他的动脉，让他的身体状态重新返回了这一道狭窄的宜居带。对于我们这样的团队来说这种事情早已司空见惯了。类似这样的急救每一天都会在世界各地发生。我们现在有能力将病人从极端状态拉回来，并且不以为是什么了不起的大事，这是因为我们确实都站在巨人的肩膀上。