Водолазные спуски и их медицинское обеспечение


  К началу
  Водолазные спуски и медицина
  Плавание с аквалангом в пещерах
  Спортивная подводная стрельба
  С крючком, мормышкой и блесной
  Как ловить рыбу удочкой
  Рыболовные любительские снасти






Влияние сжатого воздуха на систему дыхания


Увеличение плотности сжатого воздуха оказывает повышенное сопротивление потоку газа в дыхательных путях.

Перемещение в дыхательных путях необходимого для вентиляции легких количества газа достигается созданием положительных и отрицательных градиентов окружающего барометрического давления и альвеолярного давления. Вентиляция легких может меняться от 6—8 до 120 л/мин при очень тяжелой физической нагрузке. Создаваемый в дыхательных путях конвективный газовый поток имеет сложную структуру, связанную с геометрией дыхательных путей. Вентиляция легких включает 3 разных физических процесса: турбулентный и ламинарный конвективные потоки, а также диффузионный поток. Кроме усилий, затрачиваемых на создание перепадов давления для перемещения молекул газа (т.е. на преодоление не эластического сопротивления), усилия дыхательной мускулатуры идут также на преодоление эластической тяги легких, включающей действие сил поверхностного натяжения альвеолярной жидкости.

В гипербарических условиях эластическое сопротивление работе дыхания не претерпевает значительных сдвигов, однако увеличиваются усилия, требующиеся для перемещения в дыхательных путях газа, который содержит под давлением большее число молекул. Из всех компонентов вентиляционного потока наибольшее значение в повышении сопротивления дыханию имеет турбулентны и поток, тогда как ламинарный и диффузионный потоки мало меняются в гипербарической среде. В результате сопротивление дыханию возрастает пропорционально повышению плотности с тенденцией к превышению сопротивления за счет перехода части потока из ламинарного движения в турбулентное.

В связи с повышением сопротивления дыханию в условиях повышенного давления воздуха в системе внешнего дыхания развиваются приспособительные реакции по следующей схеме: повышение плотности газовой среды -> повышение сопротивления при перемещении газа в дыхательных путях -> уменьшение вентиляции —> задержка СО2 в организме (повышение парциального давления СО2 в альвеолах и напряжения СО2 в артериальной крови) —> возбуждение дыхательного центра —> усиление работы дыхательных мышц —> утомление дыхательной мускулатуры. Приспособительная реакция внешнего дыхания должна быть направлена на поддержание необходимого уровня вентиляции при минимальных затратах работы дыхания.

Практика водолазных спусков, а также многочисленные данные специальных исследований показывают, что при 5-6-кратном повышении сопротивления газовой среды люди переходят на ротовое дыхание, которое становится более редким и глубоким, а дыхательный цикл — более длительным и плавным. Тем самым система дыхания переходит на новый, более экономный режим функционирования. Путем такой адаптации дыхательная система организма получает возможность сохранять необходимую вентиляцию легких в гипербарических условиях при возрастающем сопротивлении дыхательных смесей, затрачивая значительно меньше усилий на перемещение газа, чем это требовалось бы при отсутствии адаптации.

Патологическая реакция системы внешнего дыхания в гипербарической газовой среде возникает в тех случаях, когда сопротивление плотной дыхательной смеси возрастает настолько, что превышает функциональные возможности дыхательной системы даже при запуске всех приспособительных реакций.

Значительные нарушения внешнего дыхания у человека в гипербарической среде были выявлены лишь в тех случаях, когда эффект повышенной плотности суммировался с нагрузкой на дыхательную мускулатуру, вызванную форсированным дыханием при тяжелой физической работе или при искусственной гипервентиляции. Наибольшие изменения при повышенной плотности претерпевает показатель максимальной вентиляции легких.

В исследованиях с применением тяжелой физической нагрузки в гипербарических условиях недостаточность внешнего дыхания проявилась в необычной форме. Превалировали не явления гипоксии и гиперкапнии, а механические обструкционные поражения бронхиального дерева, напоминающие симптоматику астматических явлений у больных при нормальном атмосферном давлении. У здоровых испытуемых в гипербарической среде были установлены феномены «воздушной ловушки» и «динамической компрессии дыхательных путей». Если возросшее в гипербарической среде экспираторное усилие превышало давление внутри мелких бронхов, то выход воздуха из альвеолярных пространств прекращался. В результате этого во время физической работы под давлением 6 кгс/см2 перестает функционировать до 50 % альвеол. Динамическая компрессия дыхательных путей может возникнуть также в нормальных условиях, если вентиляционный поток увеличивается до 6 л/с и возникает внутригрудное давление до 20—40 мм вод.ст. При 4-кратном повышении плотности воздушной среды (спуск на глубину 30 м) динамическая компрессия дыхательных путей возникает в тех случаях, когда вентиляционный поток достигает 2,8 л/с, а внутригрудное давление — 15 см вод.ст. Клиническим выражением процесса обструкции является тяжелое состояние, близкое к обмороку.