Дишане на голяма дълбочина. Дишане в планината и под водата
При изкачване на планини, поради спад на атмосферното налягане, парциалното налягане на кислорода в алвеоларното пространство намалява. Когато това налягане падне под 50 mmHg . Изкуство. (5 km надморска височина), неадаптиран човек трябва да диша газова смес с повишено съдържание на кислород. На надморска височина от 9 km парциалното налягане в алвеоларния въздух пада до 30 mm Hg. . чл., и е практически невъзможно да се издържи такова състояние. Затова се използва инхалация на 100% кислород. В този случай при дадено барометрично налягане парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух е 140 mm Hg. . чл., което създава големи възможности за обмен на газ. На височина 12 km, когато се вдишва обикновен въздух, алвеоларното налягане е 16 mm Hg. . Изкуство. (смърт), при вдишване на чист кислород - само 60 mm Hg . чл., т.е. все още можете да дишате, но вече е опасно. В този случай е възможно подаване на чист кислород под налягане и осигуряване на дишане при изкачване на височина от 18 км. По-нататъшното изкачване е възможно само в скафандри.
Дишане под вода на голяма дълбочина
При спускане под вода атмосферното налягане се повишава. Например на дълбочина 10 m налягането е 2 атмосфери, на дълбочина 20 m - 3 атмосфери и т.н. В този случай парциалното налягане на газовете в алвеоларния въздух се увеличава съответно 2 и 3 пъти.
Това заплашва с високо разтваряне на кислород. Но излишъкът му е не по-малко вреден за организма от недостига му. Следователно, един от начините за намаляване на тази опасност е използването на газова смес, в която процентното съдържание на кислород е намалено. Например, на дълбочина 40 m те дават смес, съдържаща 5% кислород, на дълбочина 100 m - 2%.
Втори проблеме влиянието на азота. Когато се повиши парциалното налягане на азота, това води до повишено разтваряне на азота в кръвта и причинява наркотично състояние. Следователно, започвайки от дълбочина 60 m , сместа азот-кислород се заменя с хелио-кислородна смес. Хелият е по-малко токсичен. Започва да има наркотично действие едва на дълбочина 200-300 m. . В момента се провеждат изследвания за използването на водородно-кислородни смеси за работа на дълбочина до 2 км, тъй като водородът е много лек газ.
Трети проблемводолазни операции - това е декомпресията. Ако бързо се издигнете от дълбочина, тогава разтворените в кръвта газове кипят и причиняват газова емболия - запушване на кръвоносните съдове. Следователно е необходима постепенна декомпресия. Например изкачването от дълбочина 300 м изисква 2 седмици декомпресия.
Докато изкачвате планини, налягането на кислорода във въздуха непрекъснато намалява, което води до спад в това налягане в алвеолите и в резултат на това до спад на напрежението на кислорода в кръвта. Ако напрежението на кислорода падне под 50-60 mmHg, насищането на хемоглобина с кислород започва да намалява много бързо.
Характеристики на физиологичните промени в дишането в планината
Повечето хора не изпитват дистрес при дишане в планината до височина 2,5 км. Това не означава, че на надморска височина от 2 км организмът е в същото състояние, както при барометрично налягане на морското равнище. Въпреки че на височина до 3 km кръвта е наситена с кислород с не по-малко от 90% от капацитета си, напрежението на разтворения в кръвта кислород вече е намалено тук и това обяснява редица наблюдавани промени в дишането планините. Те включват:
- задълбочаване и леко учестяване на дишането;
- повишен сърдечен ритъм и увеличаване на минутния обем;
- известно увеличение на BCC;
- повишена неоплазма на червените кръвни клетки;
- малък спад на възбудимостта на рецепторите, който може да бъде открит само с много фини методи, изчезващ след два или три дни престой на посочената височина.
Всички тези промени при дишането в планината при здрав човек обаче са именно регулаторни процеси, чието нормално протичане осигурява работоспособност на височина. Нищо чудно, че престоят на надморска височина от 1-2 км понякога се използва като терапевтична техника в борбата с определени заболявания.
От височина 3 км, а при редица хора (при липса на мускулна работа) само от височина 3,5 км започват да се откриват различни нарушения, което зависи главно от промените в дейността на висшите центрове. При дишане в планината намалява напрежението на разтворения в кръвта кислород, намалява и количеството кислород, свързан с хемоглобина. Симптомите на респираторна хипоксия се появяват, когато насищането на кръвта с кислород падне под 85% от кислородния капацитет на кръвта. Ако насищането с кислород по време на респираторна хипоксия падне под 50-45% от кислородния капацитет, тогава настъпва смърт при човек.
Когато издигането до значителна височина се извършва бавно (например при катерене), тогава се развиват симптоми на хипоксия, които не се откриват при бързо развиваща се хипоксия, което води до загуба на съзнание. В този случай, поради нарушение на висшата нервна дейност, се отбелязват умора, сънливост, треперене, задух, сърцебиене, често гадене и понякога кървене (височинна болест или планинска болест).
Промяната в нервната активност може да започне дори преди намаляването на количеството оксихемоглобин в кръвта, в зависимост от намаляването на напрежението на разтворения в кръвта кислород. При кучета някои промени в нервната активност понякога се отбелязват още на 1000 m, изразяващи се първо в повишаване на условните рефлекси и отслабване на инхибиторните процеси в кората на главния мозък. На по-висока надморска височина условните рефлекси намаляват и след това (на височина 6-8 км) изчезват. Намаляват и безусловните рефлекси. В кората на главния мозък се засилва инхибирането. Ако на ниска надморска височина (2-4 km) промените в условните рефлекси се отбелязват само за първи път, тогава на голяма надморска височина нарушенията в условната рефлекторна активност не намаляват с продължителна хипоксия, а по-скоро се задълбочават.
Причинени от хипоксия от дишането в планината, промените в състоянието на мозъчната кора, разбира се, засягат хода на всички физиологични функции. Инхибирането, развиващо се в кората, може да се прехвърли и в субкортикалните образувания, което засяга както нарушаването на двигателните актове, така и укрепването на рефлексите към импулсите от интерорецепторите.
Ограничение на височината
В зависимост от индивидуалните особености, степента на физическа подготовка, когато се появят нарушения в дишането в планината, може да е различно, но тези нарушения, макар и на различна височина, със сигурност се срещат при всеки.
За здрави хора може да се посочи средно следната скала на височината, при която настъпват определени функционални промени в тялото:
- до надморска височина от 2,5 km повечето хора (и някои индивиди до надморска височина от 3,5-4 km) не изпитват значителни разстройства. Насищането на кръвта с кислород тук е дори по-високо от 85% от кислородния капацитет, а от промените в състоянието на тялото е характерна само повишена активност на дихателната, сърдечно-съдовата система, както и повишена неоплазма на червените кръвни клетки ;
- на надморска височина 4-5 km започват да се отбелязват нарушения на висшата нервна дейност, регулиране на дишането, кръвообращението (еуфория или неразположение, лесна умора, дишане на Cheyne-Stokes, рязко учестяване на сърдечната честота, понякога колапс);
- на надморска височина от 6-7 км тези симптоми стават много сериозни за повечето хора, с изключение на специално обучени лица;
- дишането в планината на височина 7-8 км винаги води до тежко състояние и е опасно за повечето хора, а височина от 8,5 км е границата, над която човек не може да се издигне, без да вдиша кислород.
При животните, които постоянно живеят в планините, има значително ненасищане на кръвта с кислород. Например при овцете на надморска височина 4000 m насищането на кръвта с кислород е само около 65% от кислородния капацитет, но няма патологични симптоми на хипоксемия.
Херсонска регионална федерация по подводни дейности и спортОбучение на подводни стрелци
Урок по темата
Подводна физиология и медицина
Подводна физиология и медицина.
1. Подводна физиология.
1.1 Механично въздействие на водното налягане върху човек.
1.2 Характеристики на зрението и слуха под вода, реакцията на вестибуларния апарат.
1.3 Характеристики на храносмилането под вода.
1.4 Човешка дихателна система, регулиране на дишането, газообмен.
1.5 Кръвоносна система, състав на кръвта, участие в газообмена.
1.6 Пренос на топлина в тялото.
^ 2. Подводна медицина.
2.1 Хипервентилация, кислороден глад при водолази, причини, профилактика. апнея.
2.2 Баротравма. Баротравма на ухото, параназалните синуси. Причини, първа помощ, профилактика. Засмукващото действие на маската.
2.3 Прегряване и слънчево изгаряне. Причини, първа помощ, профилактика.
2.4 Хипотермия, студен шок. Причини, профилактика, първа помощ. Конвулсии, борба с тях.
2.5 Удавяне в прясна и морска вода, първа помощ, профилактика.
Методи за реанимация на удавени. Изкуствена вентилация на белите дробове, индиректен сърдечен масаж.
2.6 Характеристики на кървене под вода. Видове кървене, начини за спирането им, първа помощ.
2.7 Поражение от водни животни, първа помощ, профилактика.
^ 1. Подводна физиология.
Водната среда се различава значително от въздуха по своите физични свойства. Човешкото тяло е принудено да се адаптира към него, преодолявайки значителни трудности, свързани с необичайни условия и претоварвания. Основните свойства на водата, които определят условията за престой на човек под вода, включват нейната висока плътност, практическа несвиваемост, висок топлинен капацитет и топлопроводимост, значителна звукопроводимост и силно поглъщане на светлина.
Връщаме се към характеристиките на водната среда и тяхното влияние върху живота, здравето и спокойствието на водолаза. Значителната плътност на водата, особено на морската вода, създава необичайна среда, в която човек може да усети какво е безтегловност. Един обект във вода е много по-лек, отколкото на сушата и загубата на тегло е равна на теглото на течността, която измества. Ако последното е по-голямо от теглото на тялото, обектът плува по повърхността на водата; ако е по-малко, потъва; ако теглата им са еднакви, предметът е във висящо състояние, т.е. в състояние на неутрална плаваемост. Така плувецът се влияе от силата на гравитацията, която зависи от масата на тялото, и силата на плаваемостта, която зависи от неговия обем. Техният баланс определя позицията на човек във водата, средно специфичното тегло на човешкото тяло е около едно, т.е. почти като прясна вода: за мъжете - малко повече от една, а за жените - малко по-малко. В сладките води средният човек има слаба отрицателна плаваемост, а в морето - неутрална. Около 10% от хората имат отрицателна плаваемост в прясна вода и около 2% в морска вода. Подкожният мастен слой при жените е с 25% по-дебел, отколкото при мъжете, поради което дори най-тънките и стройни представителки на нежния пол имат лека положителна плаваемост не само в морска, но и в прясна вода.
^ 1.1. Механично въздействие на налягането на водата върху човек.
Човек, който е на сушата, е адаптиран към съществуване при нормално атмосферно налягане. На морското равнище то е приблизително 760 mmHg. Незначителните колебания в това налягане са свързани с промени в метеорологичните условия, но тези колебания могат да бъдат пренебрегнати. При потапяне под вода налягането върху човек се увеличава, като се повишава с една атмосфера на всеки 10 m дълбочина на потапяне. Водата е практически несвиваема, докато въздухът и другите газове могат да бъдат компресирани. На сушата колебанията в атмосферното налягане практически не се усещат, докато при гмуркане под вода рязката промяна на налягането настъпва доста бързо. Човешките меки тъкани се държат като течности, така че те (включително телесните течности и скелета) са практически несвиваеми. Законите, управляващи поведението на течностите, могат да се приложат и към тъканите на човек, потопен във вода. Тези закони гласят следното:
Ако се приложи натиск върху повърхността на течност, тогава той действа във всички посоки;
3. В хомогенна течност налягането във всички точки на една и съща хоризонтална равнина е еднакво.
Ефектът от налягането върху човешкото тяло не може да се разглежда отделно от това налягане върху въздуха, съдържащ се в кухините на тялото: белите дробове, кухините на средното ухо, черепа, вътрешните органи. Когато човек остане под вода, въздухът е като че ли изолиран. С увеличаване на дълбочината на потапяне и увеличаване на околното налягане, практически несвиваемите тъкани на тялото поемат целия натиск върху себе си, без да бъдат унищожени. Но такава позиция може да съществува само когато налягането на въздуха в затворените телесни кухини се изравни с налягането на околните тъкани. Ако това не се случи, такава разлика в налягането може да доведе до нараняване и дори смърт. При стриктно спазване на правилата за гмуркане, опасността от баротравма може да бъде напълно елиминирана.
^ 1.2.Особености на зрението и слуха под вода, реакцията на вестибуларния апарат.
Когато човек влезе във водата, той се намира във връзка с въздействието върху него на светлинни и звукови вълни в необичайни условия.
Светлина и цвят.
Отворете очите си под водата. Какво видя? Само неясни очертания и сенки. За съжаление очите ни са по-малко ефективни във водата, отколкото на сушата. За да разберем причината, нека отново се обърнем към физиката - към раздела на оптиката. Явлението пречупване се състои в пречупване и отразяване на светлинните лъчи на границата на две среди с различна плътност. В роговицата, лещата и стъкловидното тяло на очната ябълка лъчите се пречупват по такъв начин, че изображението на видимия обект се фокусира върху ретината на задната стена на очната ябълка. Ретината, която се състои от чувствителни клетки - пръчици и колбички, трансформира светлинните сигнали в нервни сигнали, които преминават по зрителния нерв до анализиращия център на мозъка. Коефициентът на пречупване на слънчевата светлина във водата е приблизително равен на този в човешкото око. Поради това те се пречупват по-малко в роговицата и образите на обектите се фокусират някъде зад ретината, оставяйки върху нея само неясни изображения. За отстраняване на дефекта на въображаемото далекогледство се използва маска, която създава въздушна междина между окото и околната водна среда. Сега лъчите преминават през слой въздух, преди да достигнат окото, което връща ефективността на зрението. Въпреки това, лъчите, преминаващи през стъклената маска, се пречупват дори преди пречупването в структурите на окото, изкривявайки реалността: всички обекти изглеждат по-големи и по-близо с приблизително 25%. Начинаещите водолази трябва да свикнат с постоянната оптична илюзия под водата. Светлинните лъчи, влизащи във водата, не само се отразяват и поглъщат, но и частично се разсейват. Колкото повече суспендирани частици има във водата, толкова по-силно е разсейването на светлината и толкова по-лоша е видимостта под водата. По този начин високата прозрачност в открития океан се дължи на недостига на планктон и липсата на органична дънна суспензия. Но видимостта в устията на реките, чиито води носят огромна маса от суспендирани органични вещества в морето, е близо до нула.
В много морета и езера прозрачността има сезонна динамика. Например, често можете да чуете израза „водата цъфти“ в разговор - това означава, че се затопля до определена температура и едноклетъчните водорасли започват да се размножават бързо, създавайки суспензия и намалявайки прозрачността. Например в езерото Байкал през пролетта и началото на лятото видимостта под водата достига 40 м, а малки детайли от живописни подводни скали, стръмно спускащи се до километър дълбочина, се виждат перфектно от борда на моторна лодка. В края на юни водата, затоплена на повърхността, "цъфти" - маса от водорасли намалява видимостта до една ръка разстояние. Нагрятите маси обаче остават в повърхностния слой с височина 15-20 м, а байкалската ледена вода, кристално чиста и чиста, остава под термоклина. Разсейването на светлинните лъчи води до постепенно намаляване на осветеността с дълбочина. Скоростта на потъмняване зависи от прозрачността на водата. В тропическите морета с добра видимост е толкова светло, че може да се пропусне дълбочина от 40 м, ако не следвате инструментите. В Бяло море се свечерява на 20 м, а на 40 м вече е черно.
Ти и аз живеем в свят на бяла светлина, който всъщност се състои от много цветни компоненти поради различни дължини на вълните. Водата ги абсорбира по различен начин, така че цветовият спектър под водата се променя значително. И така, в чистата океанска вода червените лъчи се абсорбират на първия метър, оранжевите - на петия, а жълтите изчезват на дълбочина 10 метра. Подводният свят ни изглежда зелено-син. За да ви вижда по-добре вашият партньор или наблюдател, е препоръчително да използвате неопренови костюми и екипировка в ярки цветове. Само не забравяйте, че много цветове, които галят окото с отровен тон на земята, губят яркостта си във водата. Например червеното се превръща в тъмно лилаво още под повърхността и скоро изглежда напълно черно, така че много елементи от лекото водолазно оборудване са боядисани в жълто: ивици на водолазни костюми, много резервоари за гмуркане, допълнителни белодробни машини.
^ Звук под вода.
Скоростта на звука във вода е 1500 m/s, докато във въздуха звукът се разпространява със скорост 333 m/s. На сушата често се ориентираме в пространството чрез звуци, тъй като местоположението на техния източник обикновено не е трудно да се определи. Гмуркачите, уви, не могат да се похвалят с това. Ако източникът на звук е над повърхността на водата, звуковите вълни се отразяват от него, без да проникват в дълбочина.Безполезно е да крещите нещо отгоре на плувец, който вече е потънал под водата. Но във водната среда звуковите вълни се разпространяват във всички посоки и скоростта им се увеличава 4 пъти. Това създава много неудобства. Например, водолазът няма да може да определи по шума на двигателя къде и на какво разстояние се движи лодката. След като загубите партньор от поглед в кална вода, можете да чуете дишането му и бълбукането на издишани мехурчета от белодробния автомат наблизо, но не можете да намерите този, който ги пуска. Щракащи и пронизителни викове на делфини изпълват цялото околно пространство, но самите животни могат да се появят от най-неочакваната страна.
^ Реакцията на вестибуларния апарат.
Човек не се нуждае от много усилия, за да се задържи на повърхността на водата. „Плаваемост“. При относителна безтегловност във водата човек може да загуби чувството си за пространствена ориентация. Ефектът на гравитацията върху човек се неутрализира, чувствителността на вътрешните органи рязко намалява. Много скоро хората губят чувството си за пространствена ориентация и често започват да изпитват илюзията, че се преобръщат. В по-голяма степен това се отнася за водолазите, но понякога се среща и сред подводните ловци.
^ 1.3. Характеристики на храносмилането под вода.
При условия на повишено налягане функцията на стомашно-чревния тракт се подобрява донякъде, което се характеризира с повишаване на тонуса на стомаха и червата и тяхното ускорено изпразване. Поради факта, че червата съдържат въздух до известна степен, правилното хранене на водолаза е от голямо значение. Храната трябва да е висококалорична и не изобилна. В деня на гмуркането не трябва да ядете храни, които предизвикват повишена жажда и обилно образуване на газове в червата (метеоризъм). Неспазването на тези правила може да доведе до силно подуване на корема, повръщане, което е изключително опасно в условията на гмуркане.
^ Строго е забранено да се пие алкохол в рамките на два дни преди гмуркане! Пиенето на алкохол по време на гмуркане е изключено!
^ 1.4. Човешка дихателна система, регулация на дишането, газообмен.
Всяко живо същество живее с енергия, която позволява на клетките да се делят и тялото да функционира. Той се отделя в резултат на окислителните реакции на кислорода в тъканите и органите с въглеводородни съединения. Един от продуктите на енергийните реакции е въглеродният диоксид, който след това се отделя от тялото. Следователно кислородът е жизненоважен за поддържането на биохимичните процеси, които ни захранват с енергия.
^ Дихателна система и дишане.
Дихателният тракт започва с ноздрите и устата. В крайна сметка носът не само украсява лицето на човек, но и изолира, овлажнява и филтрира вдишвания въздух. Когато дишаме през устата по различни причини, ние вдишваме по-студен, сух и непречистен въздух. След това въздухът преминава в гърлото и ларинкса. Той произвежда звуци и предпазва белите дробове от запушване с чужди частици. Когато водата навлезе в ларинкса, звуковите мускули (гласните струни) затварят входа на белите дробове. Комар или троха от хляб се промъква през гърлото, дразни вътрешните стени на дихателните пътища и предизвиква кашлица, която изхвърля остатъци. Ларинксът е последван от трахеята, която се разклонява в бронхите. Стените им са покрити с реснички, които преследват частиците прах и други чужди частици с поток от слуз обратно в ларинкса, който след това изкашляме или поглъщаме. Пушенето уврежда ресничките и намалява слузта, което води до бързо замърсяване на белите дробове. Бронхите са многократно разделени на малки дихателни тръби - бронхиоли. Стените на дихателните пътища имат пръстеновидна структура, което ги предпазва от падане. Най-тънките бронхиоли завършват с микроскопични везикули - алвеоли, плътно опаковани в чифтни гъбести органи, известни като "бели дробове". Много хора погрешно вярват, че белите дробове са сдвоени кухи торбички, които или се пълнят с въздух, или се изпускат. Всъщност всеки бял дроб се състои от около 150 милиона алвеоли, покрити с обща тънка мембрана - плеврата. Общият обем на алвеолите се счита за обем на белите дробове, който варира при възрастни от три до седем литра. Обемът на белите дробове и изкуството на гмуркането са фундаментално несвързани помежду си.Не е необходимо плувец с огромни бели дробове да се чувства по-добре под вода, отколкото другар с малки дробове.
Вътрешната повърхност на гръдния кош е ограничена от плеврата, мембрана, идентична с тази на повърхността на белите дробове. Между двете плеври се създава плеврална кухина - пространство, изпълнено с плеврална течност, което не позволява на белите дробове да се трият в гръдния кош по време на мускулни респираторни контракции. В сравнение с въздушното налягане, то е отрицателно, ако една от мембраните се счупи, въздухът изпълва интерплевралното пространство и белите дробове колабират, което е фатално. Белите дробове се разширяват при вдъхновение поради движенията на гръдните междуребрени мускули и свиването на диафрагмата - мускулната преграда, която разделя гръдната кухина от коремната кухина. При мъжете и жените съотношението на участие в процеса на дишане на различни мускули е малко по-различно: при мъжете ролята на диафрагмата е много по-висока, отколкото при жените. Погледнете по-внимателно околните и лесно ще различите красивото „гръдно“ дишане на жените от „коремното“ дишане на мъжете. Именно диафрагмата е подложена на натиск от стомаха, пълен с храна. След обилно хранене подутият стомах огъва диафрагмата в гръдната кухина и затруднява дишането. В тази ситуация белите дробове се разширяват главно в предно-задната и страничната посока. Диафрагмата от своя страна притиска пълния стомах и „избутва“ храната в горния храносмилателен тракт. Човек използва само 10% от обема на белите дробове в процеса на нормално дишане. При особено дълбоко вдишване той може да вдиша около 1600 cm въздух (допълнителен обем) и да издиша със сила същото количество (резервен обем). Сумата от трите обема е жизненият капацитет на белите дробове. Освен това дори при най-силното издишване в белите дробове остават около 1500 см остатъчен въздух, което ги предпазва от изпадане.
Парциалните налягания на въглеродния диоксид и кислорода в кръвта се поддържат в строги граници. В дихателния център на мозъка се намират CO 2 рецептори, които отчитат и най-малките промени в концентрацията му. В спокойно състояние човек прави 16-18 дихателни движения в минута. Регулирането на дишането става рефлексивно, но човек също може да го контролира, като ограничава движенията на гръдните мускули. Постоянното обучение на дихателната и контролната система е в основата на изкуството на гмуркането на задържане на дъха.
^ 1.5. Кръвоносна система, състав на кръвта, участие в газообмена.
Първият етап на външното дишане завършва с факта, че кислородът в състава на атмосферния въздух преминава в белите дробове от алвеолите в капиляри, заплитайки ги с гъста мрежа. Капилярите се свързват с белодробните вени, които пренасят наситена с кислород кръв към сърцето или по-скоро към лявото му предсърдие. От дясното и лявото предсърдие кръвта тече през клапите във вентрикулите, които, свивайки се, изтласкват кръвта през полулунните клапи в еферентните съдове. Лявата камера изтласква кръвта в аортата - тя се разклонява на артерии, които доставят кръв на всички системи от органи и тъкани. Кръвта съдържа кислород и хранителни вещества, които се свързват в клетките, за да образуват въглероден диоксид и освобождават енергия. В тъканите обменът на CO 2 и O 2 газ се осъществява между клетките и кръвта, т.е. процес на клетъчно дишане. Кръвта, наситена с въглероден диоксид, се събира във вените и навлиза в дясното предсърдие на сърцето, а системното кръвообращение се затваря. Малкият кръг започва в дясната камера, откъдето белодробната артерия носи кръв за оксигенация към белите дробове, разклонявайки се и оплитайки алвеолите с капилярна мрежа. Съставът на човешката кръв е постоянен. Кръвта се състои от течна част - плазма и формени елементи - еритроцити, левкоцити и тромбоцити. Еритроцитите участват в газообмена, пренасяйки кислород и въглероден диоксид, левкоцитите изпълняват защитни функции, поддържайки имунитета, а тромбоцитите участват в съсирването на кръвта.
Човешкият ембрион, който е в утробата, получава всички необходими хранителни вещества и кислород през плацентата. Белите му дробове не функционират и кръвта циркулира в един кръг, попадайки от дясното предсърдие в ляво през еднопосочна клапа в междупредсърдната преграда - отворен овале (PFO). С първия плач белите дробове на новороденото се отварят и кръвта се "втурва" в нов канал през белодробното кръвообращение. Клапата се затваря и при много хора нараства с възрастта, но при 15% от човечеството тя остава, уви, в затворено, но не надраснало състояние. Тъй като налягането в лявото - артериално - предсърдие обикновено е по-високо, отколкото в дясното, венозно, PFO обикновено не се проявява. Кръвното налягане в съдовете зависи от етапа на сърцето: максималното или горното се получава по време на свиване, т.е. когато лявата камера силно избутва част от кръвта в аортата; долната се наблюдава по време на диастола, т.е. между разрезите. За нормално кръвно налягане се счита съотношението на горното и долното налягане в брахиалната артерия, равно на 120/80 mm Hg. Обратният поток на кръвта от вентрикулите към предсърдията и от артериите към вентрикулите се предотвратява от клапи. Сърцето е един вид двигател на тялото. Честотата и силата на контракциите, рефлекс в спокойно състояние, се регулира от централната нервна система и хормони. Когато се страхуваме или изпитваме прилив на дива страст, надбъбречните жлези произвеждат хормона адреналин, който стимулира сърдечната дейност. Тогава усещаме силни и чести сърдечни удари. За да поддържате сърцето във възможно най-добро състояние, по-добре е да се въздържате от стрес върху сърцето преди гмуркане: от кафе, алкохол и, ако е възможно, от тежки физически упражнения и любовни преживявания ...
Тялото регулира и контролира кръвоснабдяването на различни органи и части на тялото в зависимост от конкретното състояние. Вероятно всеки е запознат с временното замаяност след обилно хранене, свързано с изтичане на кръв от главата към стомаха или с уголемяване и подуване на определени мускули в резултат на тежко физическо натоварване. Нарушаването на контрола и регулирането на кръвообращението под вода може да доведе до различни заболявания.
^ 1.6. Пренос на топлина в тялото.
Човек има способността да поддържа постоянна телесна температура със значителни колебания във външната среда. При телесна температура 36 - 37 0 С жизнените процеси протичат най-ефективно. Топлинният баланс на тялото се поддържа от два процеса - генериране на топлина и пренос на топлина. За да се поддържа постоянна температура на вътрешната среда на тялото, е необходимо производството на топлина да съответства на преноса на топлина. Преносът на топлина става през кожата чрез провеждане на топлина, конвекция, радиация и изпаряване на потта, както и изпаряване на влагата от повърхността на човешките бели дробове. Телесната температура на жив и здрав човек, която варира около 36,6 "C, е по-висока от температурата на водата. Следователно, когато се потапя, възниква мощен поток от топлинна енергия от тялото в околната вода. Между другото, водата има топлинен капацитет 4 пъти, а топлопроводимостта е 25 пъти по-висока от въздуха, а освен това при естествени условия водата постоянно тече или се върти някъде. Всичко това води до загуба на топлина на тялото и хипотермия, което може да доведе до загуба на съзнание и дори смърт.По време на престоя на човек в студена вода, генерирането на топлина в тялото се увеличава 3-9 пъти, но не може да компенсира загубата на топлина за дълго време.Следователно времето, през което човек остава във вода, дори тропически - топло, е ограничено Степента на хипотермия зависи от температурата на водата и продължителността на престоя в нея, както и от вида на оборудването и естеството на термичното облекло, функционалното състояние на тялото, неговата издръжливост и устойчивостта на студ също са важни. каустично поради факта, че когато се появят първите признаци на охлаждане, не винаги е възможно да се излезе от водата навреме и да се затопли. При падане в студена вода се включват адаптивните механизми на човека: повишава се кръвното налягане, учестява се дишането, повишава се мускулният тонус и метаболизмът, спазъм на кръвоносните съдове на кожата и др. Но колкото по-ниска е температурата на водата, толкова по-бързо се изчерпват тези механизми, мускулното треперене, което се появи за първи път, постепенно намалява, което е признак на тежка хипотермия. Трансграничното инхибиране се развива в по-високите части на централната нервна система с прояви на инхибиране на основните физиологични функции. Смъртта от хипотермия настъпва, когато ректалната температура спадне до 25-22 0 С
По правило температурата на водата постепенно намалява с дълбочината, достигайки приблизително 3-4 0 C в дълбоководните зони и пада до нула вече на дълбочина 30 m в полярните райони. Често повърхностните водни маси, затоплени от слънцето, поради различни свойства, са отделени от студените маси чрез ясна видима граница - термоклин. Термоклин под формата на тънък (висок 1-2 м), мътен слой е доста забавно явление. Понякога се случва главата на гмуркача да се наслаждава на жегата от 10 - 12 0 С, а пръстите на краката да изтръпват в ледената вода под термоклина. Сезонният термоклин е ясно изразен в езерото Байкал и северните морета. Понякога водните маси имат мозаечно разпределение и тогава се редуват студени и топли слоеве. За да намалят загубата на топлина, водолазите създават слой въздух или нагрята вода между тялото и околната вода с помощта на защитно облекло - неопренов костюм.
^ 2. Подводна медицина.
2.1. Хипервентилация, кислороден глад при водолази, причини, профилактика. апнея.
Терминът "апнея" означава задържане на дъха под вода. В медицината това означава никакво дишане. Да започнем с обичайната ситуация. Човек поема пълни гърди въздух и отива под водата. За известно време - около минута - той се чувства доста комфортно, докато не се появи желание за издишване и вдишване на чист въздух. Известно време гмуркачът страда, но когато желанието стане непоносимо, той бързо се издига на повърхността и лакомо поглъща чист въздух. Обикновено казват, че "въздухът свърши". Но само малцина си представят какво се случва в тялото и защо искаме да дишаме толкова много. В началото на гмуркането имаме запас от кислород в три резервоара: в белите дробове, в хемоглобина в кръвта и в миоглобина в мускулите. Когато кислородните резерви са изчерпани по време на клетъчното дишане и съдържанието на CO 2 се повиши, газовите рецептори, разположени в каротидните артерии и дихателния център на мозъка, изпращат алармени сигнали към мозъка, стимулирайки рефлексни дихателни движения на гръдния кош. Рефлексът на вдишване може да бъде толкова силен, че водолаз, който не е изчислил собствената си сила, ще поеме дълбоко въздух, преди да достигне повърхността. Но дори ако плувецът надвие рефлекса, когато концентрацията на кислород падне под праговата стойност, мозъкът се изключва и човекът губи съзнание. CO 2 рецепторите се задействат и по този начин предотвратяват спад в концентрацията 0 2 до граничната стойност. За да удължите престоя си под вода, можете да забавите сигнала на тези рецептори, като намалите парциалното налягане преди гмуркане. C0 2 в белите дробове и в кръвта: поемете няколко пъти бързо и дълбоко въздух, изчакайте малко, успокоявайки сърдечната честота, поемете дълбоко въздух и се гмурнете. Тази техника се нарича хипервентилация. Ако прекалявате с вдишвания - издишвания, ще почувствате леко замайване, инастръхвам пред очите. Те означават, че сте намалили твърде много налягането на CO 2 и тялото протестира. Изчиствайки белите дробове от CO2, ние забавяме рефлекса на вдишване във времето, но го доближаваме до границата на кислорода. Чрез злоупотреба с хипервентилация можете да забавите рецепторния сигнал за дълго време - докато съзнанието изчезне. Тъй като в тялото няма рецептори за концентрация на O 2, хипоксията настъпва незабавно, без предупредителни симптоми. (Дихателният център в мозъка е много по-чувствителен към повишаване на парциалното налягане на въглеродния диоксид, отколкото към намаляване на напрежението на кислорода в кръвта.) С увеличаване на дълбочината желанието за вдишване отслабва, тъй като външното налягане намалява обема на белите дробове и парциалното налягане 0 2 в белите дробове и кръвта се повишава, изтласквайки рефлекса на вдишване и неговата прагова стойност. По време на издигането на повърхността белите дробове се разширяват (вижте първия газов закон) и парциалното налягане 0 2 рязко пада. Какво се случва в този случай не е трудно да се досетите. Това явление е известно като хипоксия на изкачване. Много професионални спортисти и подводни ловци, злоупотребявайки с хипервентилация и не изчислявайки времето и дълбочината, завършват гмуркането в безсъзнание. Следователно вентилацията на белите дробове преди гмуркане трябва да се извършва внимателно. Важно е да научите как да използвате максимално капацитета на белите дробове. Обикновено използваме едва 10% от него, но все пак увеличаването на „работното“ пространство на белите дробове би удължило значително плуването ни под вода. Така че дишай дълбоко!
^ Бавен пулс.
Скоростта на консумация на кислород под вода зависи от работата на миокарда. Нетренираното сърце бие силно и бързо, бързо изчерпвайки кислорода. Забавянето на сърдечната честота е ключът към оставането под вода за дълги периоди от време. Сърцето на известния гмуркач Жак Майол бие под вода с честота 20 удара в минута, т.е. почти четири пъти по-бавно, отколкото на повърхността. Това позволява на човек да се спусне на дълбочина над сто метра.
За да забавите работата на сърцето, първо трябва да имате здраво сърце и добра физическа форма. Второ, трябва да се отпуснете напълно и да не правите внезапни движения и мощни усилия под водата. За да направите това, по-добре е да носите дълги и твърди перки с голяма площ на острието. Неудобно е да пълзите по дъното с водолазно оборудване в тях, но във водния стълб те ви позволяват да се реете, правейки бавни и плавни удари с висока скорост на спускане. Лесното потапяне може да се осигури и чрез създаване на лека отрицателна плаваемост на тялото върху повърхността на водата, след което човекът свободно и без допълнителни усилия потъва на дъното, запазвайки подаването на въздух.
^ Кислород. хипоксия.
Хипоксията или липсата на кислород в тялото причинява клетъчна смърт - предимно мозъчни клетки. Тялото се снабдява с кислород чрез верига от последователни и взаимосвързани процеси:
външно дишане и газообмен в белите дробове;
транспортиране на разтворен кислород чрез кръвния поток;
обмен на газ между кръвта и тъканите;
клетъчно дишане, т.е. усвояване на кислород от клетките. Увреждането на едно от звената на тази верига води до нарушаване на клетъчното дишане и последваща аноксия - пълно изчерпване на кислорода, последвано незабавно от клетъчна смърт. Има 4 вида хипоксия.
Най-често срещаният тип хипоксия, причинена от липсата на кислород в алвеолите за обмен на газ с кръвта. Това означава, че белите дробове не могат да изпомпват въздух поради липсата му във външната среда, блокиране на горните дихателни пътища или колапс на самите бели дробове. По този начин възможните причини за дихателна недостатъчност могат да бъдат:
удавяне, т.е. пълнене на белите дробове с вода;
липса на въздух в екипировката за гмуркане;
спазми или запушване на дихателните пътища с вода, повръщано и чужди частици;
колапс на белите дробове в резултат на пневмоторакс;
увреждане на алвеолите, когато водата навлезе в белите дробове.
Кръвообращениетохипоксия: "застоялата" кръв при липса или забавяне на циркулацията не може да достави кислород до тъканите.
Неспособността на сърцето да поддържа нормална циркулация на кръвта в съдовете води до забавяне на притока на кръв и недостатъчно снабдяване на клетките с кислород. Възможни причини: инфаркт, газова емболия, декомпресионна болест и др. Често срещана форма на локална хипоксия. Измръзването на крайниците при ниски температури не е нищо повече от последствие от забавяне на периферното кръвообращение. Ако продължи, локалната хипоксия може да причини необратима некроза на клетките на крайниците - замръзване. Хипоксичната кръв е тъмна на цвят, която между другото се вижда ясно, когато пръстите, ушите и устните посиняват на студа. Син език означава началото на обща хипоксия.
хемиченхипоксия: неспособността на кръвта да транспортира кислород при нормална циркулация в съдовете. Това се случва при заболявания на кръвта, които засягат активността на хемоглобина, както и след значителна загуба на кръв по време на наранявания и увреждане на кръвоносната система.
Хистотоксиченхипоксия: неспособността на клетките да приемат кислород, донесен от кръвта. Нарушение на клетъчното дишане е възможно при общо отравяне на тялото - например цианиди или отровата на някои медузи.
Предотвратяване.
За да се избегне обща или локална хипоксия, трябва да се спазват следните правила на поведение:
Проверявайте оборудването си преди всяко гмуркане.
Не се гмуркайте сами, а само по двойка или група.
Постоянно наблюдавайте подаването на въздух под вода.
Не прекалявайте с хипервентилацията преди гмуркане.
Съдържанието на CO 2 в кръвта се поддържа от дихателните процеси на определено ниво, отклонението от което води до нарушаване на биохимичния баланс в тъканите. Проявява се хипокапния, също дефицит на CO2, в най-добрия случай под формата на световъртеж, а в най-лошия завършва със загуба на съзнание. Хипокапнията възниква при дълбоко и учестено дишане, което автоматично възниква при състояние на страх, паника или истерия. Изкуствената хипервентилация преди гмуркане със задържане на дъха е най-честата причина за дефицит на CO 2 .
Хиперкапния.
При концентрация на CO2 във въздуха повече от 1% от вдишването му причинява симптоми, показващи отравяне на тялото: главоболие, гадене, често повърхностно дишане, повишено изпотяване и дори загуба на съзнание. Случаи на хиперкапния възникват при използване на дефектно оборудване за регенерация и в лошо вентилирани барокамери, където се държат група хора. Отравяне е възможно и при плуване с много дълга дихателна тръба: при издишване в такава тръба остава стар въздух с високо съдържание на CO 2 и плувецът го вдишва в следващия дихателен цикъл. Хиперкапния възниква и при задържане на дишането под вода. Много водолази се опитват да спестят въздух и да задържат дъха си. Това води до отравяне с CO 2, от което започва главоболие. Лечението се извършва с чист кислород.
За нормалния живот на човека, както и на по-голямата част от живите организми, е необходим кислород. В резултат на метаболизма кислородът се свързва с въглеродните атоми, образувайки въглероден диоксид (въглероден диоксид). Съвкупността от процеси, които осигуряват обмена на тези газове между тялото и околната среда, се нарича дишане.
Снабдяването на човешкото тяло с кислороди отстраняването на въглеродния диоксид от тялото се осигурява от дихателната система. Състои се от дихателни пътища и бели дробове. Горните дихателни пътища включват носните проходи, фаринкса и ларинкса. Освен това въздухът навлиза в трахеята, която е разделена на два основни бронха. Бронхите, непрекъснато бифуркиращи и изтъняващи, образуват така нареченото бронхиално дърво на белите дробове. Всяка бронхиола (най-тънкото разклонение на бронхите) завършва с алвеоли, в които се извършва газообмен между въздух и кръв. Общият брой на алвеолите при човека е приблизително 700 милиона, а общата им повърхност е 90-100 m2.
Структурата на дихателната система.
Повърхността на дихателните пътища, с изключение на повърхността на алвеолите, е непропусклива за газове, така че пространството вътре в дихателните пътища се нарича мъртво пространство. Обемът му при мъжете е средно около 150 ml, при жените -100 ml.
Въздухът навлиза в белите дробове поради отрицателното налягане, което се създава, когато те се разтягат от диафрагмата и междуребрените мускули по време на вдишване. При нормално дишане само вдишването е активно, издишването става пасивно, поради отпускането на мускулите, които осигуряват вдъхновение. Само при принудително дишане експираторните мускули се включват в работата, осигурявайки в резултат на допълнително компресиране на гръдния кош максимално намаляване на обема на белите дробове.
Процес на дишане
Честотата и дълбочината на дишането зависят от физическата активност. Така че, в покой, възрастен извършва 12-24 дихателни цикъла, осигурявайки вентилация на белите дробове в диапазона от 6-10 l / min. При извършване на тежка работа честотата на дишането може да се увеличи до 60 цикъла в минута, а обемът на белодробната вентилация може да достигне 50-100 l / min. Дълбочината на дишане (или дихателен обем) по време на тихо дишане обикновено е малка част от общия белодробен капацитет. С увеличаване на белодробната вентилация дихателният обем може да се увеличи поради резервните обеми на вдишване и издишване. Ако фиксираме разликата между най-дълбокото вдишване и максималното издишване, тогава получаваме стойността на жизнения капацитет на белите дробове (VC), която не включва само остатъчния обем, който се отстранява само когато белите дробове напълно се свият.
Регулирането на честотата и дълбочината на дишането става рефлекторно и зависи от количеството въглероден диоксид и кислород в кръвта и от pH на кръвта. Основният стимул, който контролира процеса на дишане, е нивото на въглероден диоксид в кръвта (стойността на pH на кръвта също е свързана с този параметър): колкото по-висока е концентрацията на CO2, толкова по-голяма е белодробната вентилация. Намаляването на количеството кислород влияе в по-малка степен на вентилацията на белите дробове. Това се дължи на специфичното свързване на кислорода с кръвния хемоглобин. Значително компенсаторно увеличение на белодробната вентилация настъпва само след спадане на парциалното налягане на кислорода в кръвта под 12-10 kPa.
Как гмуркането под вода влияе върху процеса на дишане?? Обмислете първо ситуацията на плуване с шнорхел. Дишането през тръба става много по-трудно дори когато е потопен на няколко сантиметра. Това се дължи на факта, че съпротивлението при дишане се увеличава: първо, при гмуркане мъртвото пространство се увеличава с обема на дихателната тръба, и второ, за да си поемат въздух, дихателните мускули са принудени да преодолеят повишеното хидростатично налягане. На дълбочина 1 m човек може да диша през тръба за не повече от 30 s, а на големи дълбочини дишането е почти невъзможно, главно поради факта, че дихателните мускули не могат да преодолеят налягането на водния стълб, за да поемат дъх от повърхността. За оптимални се считат дихателни тръби с дължина 30-37 см. Използването на по-дълги дихателни тръби може да доведе до проблеми със сърцето и белите дробове.
Друга важна характеристика, която влияе върху дишането, е диаметърът на тръбата. При малък диаметър на тръбата не влиза достатъчно въздух, особено ако е необходимо да се извърши някаква работа (например плуване бързо), а при голям диаметър обемът на мъртвото пространство се увеличава значително, което също затруднява дишането . Оптималните стойности за диаметъра на тръбата са 18-20 mm. Използването на тръба с нестандартна дължина или диаметър може да доведе до неволна хипервентилация.
При плуване в автономен дихателен апаратосновните затруднения в дишането също са свързани с повишено съпротивление при вдишване и издишване. Разстоянието между така наречения център на налягане и кутията на дихателния апарат има най-малко влияние върху увеличаването на съпротивлението при дишане. „Центърът на налягане“ е установен от Jarrett през 1965 г. Той е 19 cm под и 7 cm зад югуларната кухина. При разработването на различни модели дихателни апарати винаги се взема предвид и кутията на дихателния апарат се поставя възможно най-близо до тази точка. Вторият фактор, влияещ върху увеличаването на съпротивлението при дишане, е количеството допълнително мъртво пространство. Той е особено голям в апарати с дебели гофрирани тръби. Важна роля играе и общото съпротивление на различни клапани, мембрани и пружини в системата за намаляване на налягането на дихателната смес. И последният фактор е увеличаването на плътността на газа поради увеличаване на налягането с увеличаване на дълбочината.
В съвременните модели регулатори дизайнерите се стремят да сведат до минимум ефектите от повишеното съпротивление при дишане, като създават така наречените автомати за балансирано дишане. Но водолазите любители все още имат доста стари модели устройства с повишено съпротивление при дишане. Такива устройства, по-специално, са легендарните AVM-1 и AVM-1m. Дишането в тези устройства води до висока консумация на енергия, така че не се препоръчва да извършват тежка физическа работа и да правят дълги гмуркания на дълбочина над 20 m.
Оптимален тип дишане при плуване с автономен дихателен апараттрябва да се има предвид бавното и дълбоко дишане. Препоръчителната честота е 14-17 вдишвания в минута. При този характер на дишане се осигурява достатъчен газообмен с минимална работа на дихателната мускулатура и се улеснява дейността на сърдечно-съдовата система. Учестеното дишане затруднява работата на сърцето и води до неговото претоварване.
Влияе върху функционирането на дихателната система и скоростта на потапяне в дълбочина. При бързо повишаване на налягането (компресия) жизненият капацитет на белите дробове намалява, при бавно - практически не се променя. Намаляването на VC се дължи на няколко причини. Първо, когато се потопи в дълбочина, допълнителен обем кръв се втурва в белите дробове, за да компенсира външното налягане и, очевидно, по време на бързо компресиране някои бронхиоли се затягат от "подути" кръвоносни съдове; този ефект се комбинира с бързо увеличаване на плътността на газа, което води до блокиране на въздуха в някои области на белите дробове ( възникват въздушни капани»). « въздушни капани» са изключително опасни, тъй като значително увеличават риска от белодробна баротравма както при продължително гмуркане, така и при изплуване, особено при неспазване на режима и скоростта на изплуване. Най-често такива "капани" се образуват от водолази, които са под водата във вертикално положение. Има още един нюанс, свързан с вертикалното положение на водолаза. Това е хетерогенността на газообмена във вертикално положение: под въздействието на гравитацията кръвта навлиза в долните части на белите дробове, а газовата смес се натрупва в горната, обеднена в кръвта. Ако водолазът е под вода в хоризонтално положение с лицето надолу, относителната стойност на алвеоларната вентилация се увеличава значително в сравнение с вертикалното му положение, подобрява се обменът на газ и насищането на артериалната кръв с кислород.
По време на декомпресията и известно време след нея, VC също се намалява поради увеличения кръвен поток към белите дробове.
Влияе негативно на дихателната системаи фактът, че въздухът, идващ от цилиндрите, обикновено е студен и почти не съдържа влага. Вдишването на студен газ може да причини респираторни нарушения, изразяващи се в треперене на дихателната мускулатура, болка в гърдите, повишена секреция на лигавицата на носа, трахеята и бронхите и затруднено дишане. При плуване в студена вода проблемът с отделянето на слуз е особено влошен: преглъщащите движения, необходими за изравняване на налягането в кухината на средното ухо, са затруднени. И поради факта, че входящият въздух практически не съдържа влага, може да се развие дразнене на лигавиците на очите, носа, трахеята и бронхите. Утежняващ фактор тук е и охлаждането на тялото.
Дори кратък престой под вода изисква както специално техническо оборудване, така и подходящо обучение на човек. Най-големите трудности при подводната работа са свързани с осигуряването на водолаза с дихателна смес.
Факт е, че газовата смес трябва да влезе в белите дробове на водолаза под същото налягане, което създава воден стълб на дадена дълбочина. Ако това съотношение е нарушено, външното налягане просто ще притисне гръдния кош, което ще ви попречи да си поемете въздух. При такова дишане рязко се увеличава работата на дихателните мускули. Затова опитните водолази дишат дълбоко, но бавно. Някои от тях правят само 3-4 вдишвания в минута, като всеки път поемат 2-2,5 литра въздух в белите дробове.
Съставът на дихателната смес също е от голямо значение за дълбоководното гмуркане. Ако се използва сгъстен въздух за дишане под вода, тогава парциалното налягане на кислорода ще се увеличи, докато се гмуркате и на дълбочина 90 m ще надвиши нормалното налягане 10 пъти. На дълбочина 40 м водолазът получава смес, съдържаща 5% кислород, а на дълбочина 100 метра - само 2% (вместо обичайните 20,9%). При продължително вдишване както на чист кислород, така и под налягане около 3 атм. , може да има нарушение на функциите на нервната система под формата на конвулсивен припадък.
Парциалното налягане на азота в дихателната смес също не е безразлично за тялото. В познатата ни атмосфера, където азотът е почти 79%, този газ е прост разредител на кислород и не участва в никакви процеси, протичащи в тялото. При високо налягане обаче азотът се превръща в коварен враг. Предизвиква наркотично състояние, подобно на алкохолното опиянение. Следователно, започвайки от дълбочина 60 m, водолазите се захранват с азот - кислородна смес, където азотът е частично или напълно заменен от хелий, който е физиологично неактивен.