Kvėpavimas dideliame gylyje. Kvėpavimas kalnuose ir po vandeniu
Kopiant į kalnus dėl atmosferos slėgio kritimo sumažėja dalinis deguonies slėgis alveolių erdvėje. Kai šis slėgis nukrenta žemiau 50 mmHg . Art. (5 km aukštyje), neprisitaikęs žmogus turi kvėpuoti dujų mišiniu, kuriame yra padidintas deguonies kiekis. 9 km aukštyje dalinis slėgis alveoliniame ore nukrenta iki 30 mm Hg. . Art., o atlaikyti tokią būseną praktiškai neįmanoma. Todėl naudojamas 100% deguonies įkvėpimas. Šiuo atveju, esant tam tikram barometriniam slėgiui, dalinis deguonies slėgis alveoliniame ore yra 140 mm Hg. . Art., kuris sukuria puikias galimybes dujų mainams. 12 km aukštyje, įkvepiant įprastą orą, alveolinis slėgis yra 16 mm Hg. . Art. (mirtis), įkvėpus gryno deguonies – tik 60 mm Hg . Art., t.y., dar galite kvėpuoti, bet tai jau pavojinga. Tokiu atveju galima tiekti gryną deguonį esant slėgiui ir užtikrinti kvėpavimą kylant į 18 km aukštį. Tolesnis pakilimas galimas tik su skafandrais.
Kvėpavimas po vandeniu dideliame gylyje
Nuleidus po vandeniu atmosferos slėgis padidėja. Pavyzdžiui, 10 m gylyje slėgis yra 2 atmosferos, 20 m gylyje - 3 atmosferos ir tt Šiuo atveju dalinis dujų slėgis alveoliniame ore padidėja atitinkamai 2 ir 3 kartus.
Tai gresia dideliu deguonies ištirpimu. Tačiau jo perteklius yra ne mažiau kenksmingas organizmui nei jo trūkumas. Todėl vienas iš būdų sumažinti šį pavojų – naudoti dujų mišinį, kuriame sumažinamas deguonies procentas. Pavyzdžiui, 40 m gylyje jie duoda mišinį, kuriame yra 5% deguonies, 100 m gylyje - 2%.
Antra problema yra azoto įtaka. Kai padidėja dalinis azoto slėgis, tai padidina azoto tirpimą kraujyje ir sukelia narkotinę būseną. Todėl pradedant nuo 60 m gylio , azoto-deguonies mišinys pakeičiamas helio-deguonies mišiniu. Helis yra mažiau toksiškas. Narkotiškai jis pradeda veikti tik 200-300 m gylyje. . Šiuo metu atliekami vandenilio ir deguonies mišinių naudojimo iki 2 km gylyje tyrimai, nes vandenilis yra labai lengvos dujos.
Trečia problema nardymo operacijos – tai dekompresija. Jei greitai kylate iš gilumos, tada kraujyje ištirpusios dujos užverda ir sukelia dujų emboliją – kraujagyslių užsikimšimą. Todėl reikia laipsniško dekompresijos. Pavyzdžiui, kopiant iš 300 m gylio reikia 2 savaičių dekompresijos.
Kopiant į kalnus deguonies slėgis ore nuolat mažėja, todėl šis slėgis alveolėse mažėja ir dėl to sumažėja deguonies įtampa kraujyje. Jei deguonies įtampa nukrenta žemiau 50-60 mmHg, hemoglobino prisotinimas deguonimi pradeda labai greitai mažėti.
Fiziologinių kvėpavimo pokyčių charakteristikos kalnuose
Dauguma žmonių nepatiria nerimo kvėpuodami kalnuose iki 2,5 km aukščio. Tai nereiškia, kad 2 km aukštyje organizmas yra tokios pat būklės kaip ir esant barometriniam slėgiui jūros lygyje. Nors iki 3 km aukštyje kraujas yra prisotintas deguonies ne mažiau kaip 90% savo talpos, čia jau sumažėja ištirpusio deguonies įtampa, ir tai paaiškina daugybę pastebėtų kvėpavimo poslinkių. kalnai. Jie apima:
- gilėja ir šiek tiek padažnėja kvėpavimas;
- padidėjęs širdies susitraukimų dažnis ir minutės apimties padidėjimas;
- tam tikras BCC padidėjimas;
- padidėjęs raudonųjų kraujo kūnelių neoplazmas;
- nedidelis receptorių jaudrumo kritimas, kurį galima nustatyti tik labai subtiliais metodais, išnyksta po dviejų ar trijų dienų buvimo nurodytame aukštyje.
Tačiau visi šie sveiko žmogaus kvėpavimo kalnuose pokyčiai yra būtent reguliavimo procesai, kurių normali eiga užtikrina darbingumą aukštyje. Nieko keisto, kad buvimas 1-2 km aukštyje kartais naudojamas kaip terapinė technika kovojant su tam tikromis ligomis.
Nuo 3 km aukščio, o kai kuriems žmonėms (nesant raumenų darbo) tik nuo 3,5 km aukščio pradedami nustatyti įvairūs sutrikimai, kurie daugiausia priklauso nuo aukštesnių centrų veiklos pokyčių. Kvėpuojant kalnuose sumažėja kraujyje ištirpusio deguonies įtampa, taip pat sumažėja hemoglobino surišto deguonies kiekis. Kvėpavimo takų hipoksijos simptomai atsiranda, kai kraujo prisotinimas deguonimi nukrenta žemiau 85% kraujo deguonies talpos. Jei deguonies prisotinimas kvėpavimo takų hipoksijos metu nukrenta žemiau 50–45% deguonies talpos, tada žmogus miršta.
Kai kylama į didelį aukštį lėtai (pavyzdžiui, lipant), atsiranda hipoksijos simptomai, kurie nėra aptikti greitai besivystančia hipoksija, dėl kurios prarandama sąmonė. Tokiu atveju dėl aukštesnės nervinės veiklos sutrikimo pastebimas nuovargis, mieguistumas, drebulys, dusulys, širdies plakimas, dažnai pykinimas, kartais kraujavimas (aukštuminė ar kalnų liga).
Nervinės veiklos pokytis gali prasidėti dar prieš sumažėjus oksihemoglobino kiekiui kraujyje, priklausomai nuo kraujyje ištirpusio deguonies įtampos sumažėjimo. Šunims kai kurie nervinės veiklos pokyčiai kartais pastebimi jau 1000 m aukštyje, pirmiausia išreiškiant sąlyginių refleksų padidėjimą ir slopinančių procesų susilpnėjimą smegenų žievėje. Didesniame aukštyje sąlyginiai refleksai sumažėja, o vėliau (6-8 km aukštyje) išnyksta. Besąlyginiai refleksai taip pat mažėja. Smegenų žievėje slopinimas sustiprėja. Jei mažame aukštyje (2-4 km) sąlyginių refleksų pokyčiai pastebimi tik pirmą kartą, tai dideliame aukštyje sąlyginio reflekso veiklos sutrikimai nesumažėja, tęsiantis hipoksijai, o gilėja.
Hipoksijos sukeltas kvėpavimo kalnuose, smegenų žievės būklės pokyčiai, žinoma, turi įtakos visų fiziologinių funkcijų eigai. Žievėje besivystantis slopinimas taip pat gali būti perkeltas į subkortikines formacijas, o tai turi įtakos tiek motorinių veiksmų pažeidimui, tiek interoreceptorių impulsų refleksų stiprinimui.
Ūgio riba
Priklausomai nuo individualių savybių, fizinio pasirengimo lygio, kai kalnuose atsiranda kvėpavimo sutrikimų, jis gali būti skirtingas, tačiau šie sutrikimai, nors ir skirtingo aukščio, tikrai pasitaiko kiekvienam.
Sveikiems žmonėms vidutiniškai gali būti nurodyta tokia ūgio skalė, kurioje įvyksta tam tikri funkciniai organizmo pokyčiai:
- iki 2,5 km aukščio dauguma žmonių (o kai kurie asmenys iki 3,5-4 km aukščio) nepatiria didelių sutrikimų. Kraujo prisotinimas deguonimi čia net didesnis nei 85% deguonies talpos, o iš organizmo būklės pokyčių būdingas tik padidėjęs kvėpavimo, širdies ir kraujagyslių sistemų aktyvumas, taip pat padidėjęs raudonųjų kraujo kūnelių navikas. ;
- 4-5 km aukštyje pradedami pastebėti didesnės nervinės veiklos, kvėpavimo reguliavimo, kraujotakos sutrikimai (euforija ar bloga savijauta, lengvas nuovargis, Cheyne-Stokes kvėpavimas, staigus širdies susitraukimų dažnio padidėjimas, kartais kolapsas);
- 6-7 km aukštyje daugumai žmonių, išskyrus specialiai apmokytus asmenis, šie simptomai tampa labai sunkūs;
- kvėpavimas kalnuose 7-8 km aukštyje visada sukelia rimtą būklę ir yra pavojingas daugumai žmonių, o 8,5 km aukštis yra riba, virš kurios žmogus negali pakilti neįkvėpęs deguonies.
Gyvūnams, nuolat gyvenantiems kalnuose, kraujas yra per mažai prisotintas deguonimi. Pavyzdžiui, avims, esančioms 4000 m aukštyje, kraujo prisotinimas deguonimi sudaro tik apie 65% deguonies talpos, tačiau patologinių hipoksemijos simptomų nėra.
Chersono regioninė povandeninės veiklos ir sporto federacijaPovandeninių šaulių mokymas
Pamoka šia tema
Povandeninė fiziologija ir medicina
Povandeninė fiziologija ir medicina.
1. Povandeninė fiziologija.
1.1 Mechaninis vandens slėgio poveikis žmogui.
1.2 Regėjimo ir klausos po vandeniu ypatumai, vestibiuliarinio aparato reakcija.
1.3 Virškinimo po vandeniu ypatumai.
1.4 Žmogaus kvėpavimo sistema, kvėpavimo reguliavimas, dujų mainai.
1.5 Kraujotakos sistema, kraujo sudėtis, dalyvavimas dujų mainuose.
1.6 Šilumos perdavimas organizme.
^ 2. Povandeninė medicina.
2.1 Hiperventiliacija, deguonies badas naruose, priežastys, prevencija. Apnėja.
2.2 Barotrauma. Ausies barotrauma, paranaliniai sinusai. Priežastys, pirmoji pagalba, prevencija. Kaukės siurbimo veiksmas.
2.3 Perkaitimas ir saulės nudegimas. Priežastys, pirmoji pagalba, prevencija.
2.4 Hipotermija, šalčio šokas. Priežastys, prevencija, pirmoji pagalba. Traukuliai, kova su jais.
2.5 Skendimas gėlame ir jūros vandenyje, pirmoji pagalba, prevencija.
Nuskendusiųjų gaivinimo būdai. Dirbtinė plaučių ventiliacija, netiesioginis širdies masažas.
2.6 Kraujavimo po vandeniu ypatybės. Kraujavimo rūšys, jų sustabdymo būdai, pirmoji pagalba.
2.7 Vandens gyvūnų pralaimėjimas, pirmoji pagalba, prevencija.
^ 1. Povandeninė fiziologija.
Vandens aplinka savo fizinėmis savybėmis labai skiriasi nuo oro. Žmogaus kūnas yra priverstas prie jo prisitaikyti, įveikdamas didelius sunkumus, susijusius su neįprastomis sąlygomis ir perkrovomis. Pagrindinės vandens savybės, lemiančios sąlygas žmogui būti po vandeniu, yra didelis jo tankis, praktinis nesuspaudžiamumas, didelė šilumos talpa ir šilumos laidumas, reikšmingas garso laidumas ir stipri šviesos sugertis.
Grįžtame prie vandens aplinkos ypatybių ir jų įtakos nardytojo gyvenimui, sveikatai ir ramybei. Didelis vandens, ypač jūros, tankis sukuria neįprastą aplinką, kurioje žmogus gali pajusti, kas yra nesvarumas. Vandenyje esantis objektas yra daug lengvesnis nei sausumoje, o jo svorio netekimas prilygsta skysčio, kurį jis išstumia, svoriui. Jei pastarasis didesnis už kūno svorį, objektas plūduriuoja vandens paviršiuje; jei mažiau, tai skęsta; jei jų svoriai vienodi, objektas yra pakabinamos būklės, t.y. neutralaus plūdrumo būsenoje. Taigi plaukiką veikia gravitacijos jėga, kuri priklauso nuo kūno masės, ir plūdrumo jėga, kuri priklauso nuo jo tūrio. Jų pusiausvyra lemia žmogaus padėtį vandenyje, vidutiniškai savitasis žmogaus kūno svoris yra apie vieną, t.y. beveik kaip gėlas vanduo: vyrams - šiek tiek daugiau nei vienas, o moterims - šiek tiek mažiau. Gėluose vandenyse vidutinis žmogus turi silpną neigiamą plūdrumą, o jūroje - neutralų. Maždaug 10% žmonių turi neigiamą plūdrumą gėlame vandenyje ir apie 2% jūros vandenyje. Moterų poodinis riebalų sluoksnis yra 25% storesnis nei vyrų, todėl net ploniausios ir liekniausios dailiosios lyties atstovės turi nedidelį teigiamą plūdrumą ne tik jūros, bet ir gėlame vandenyje.
^ 1.1. Mechaninis vandens slėgio poveikis žmogui.
Žmogus, būdamas sausumoje, yra prisitaikęs egzistuoti esant normaliam atmosferos slėgiui. Jūros lygyje jis yra maždaug 760 mmHg. Nedideli šio slėgio svyravimai yra susiję su meteorologinių sąlygų pokyčiais, tačiau į šiuos svyravimus galima neatsižvelgti. Panardinus po vandeniu, slėgis žmogui didėja, pakyla viena atmosfera kas 10 m panardinimo gylio. Vanduo praktiškai nesuspaudžiamas, o oras ir kitos dujos gali būti suspaustos. Sausumoje atmosferos slėgio svyravimai praktiškai nesijaučia, o nardant po vandeniu gana greitai įvyksta staigus slėgio pokytis. Žmogaus minkštieji audiniai elgiasi kaip skysčiai, todėl jie (įskaitant kūno skysčius ir skeletą) yra praktiškai nesuspaudžiami. Skysčių elgseną reguliuojantys dėsniai gali būti taikomi ir į vandenį panirusio žmogaus audiniams. Šie įstatymai skamba taip:
Jei slėgis veikiamas skysčio paviršiuje, jis veikia visomis kryptimis;
3. Vienalyčiame skystyje slėgis visuose tos pačios horizontalios plokštumos taškuose yra vienodas.
Slėgio poveikis žmogaus organizmui negali būti vertinamas atskirai nuo šio slėgio orui, esančiam kūno ertmėse: plaučiuose, vidurinės ausies ertmėse, kaukolėje, vidaus organuose. Kai žmogus būna po vandeniu, oras tarsi izoliuojamas. Didėjant panardinimo gyliui ir didėjant aplinkos slėgiui, praktiškai nesuspaudžiami kūno audiniai visą spaudimą ima patys, nesunaikinami. Tačiau tokia padėtis gali egzistuoti tik tada, kai oro slėgis uždarose kūno ertmėse susilygina su aplinkinių audinių slėgiu. Jei taip neatsitiks, toks slėgio skirtumas gali sukelti sužalojimą ir net mirtį. Griežtai laikantis nardymo taisyklių, barotraumos pavojus gali būti visiškai pašalintas.
^ 1.2.Regėjimo ir klausos ypatumai po vandeniu, vestibiuliarinio aparato reakcija.
Kai žmogus patenka į vandenį, jis yra susijęs su šviesos ir garso bangų poveikiu jam neįprastomis sąlygomis.
Šviesa ir spalva.
Atidarykite akis po vandeniu. Ką tu matei? Tik neaiškūs kontūrai ir šešėliai. Deja, mūsų akys yra mažiau veiksmingos vandenyje nei sausumoje. Norėdami suprasti priežastį, vėl pereikime prie fizikos - į optikos skyrių. Lūžio reiškinys yra šviesos spindulių lūžis ir atspindys dviejų skirtingo tankio terpių ribose. Akies obuolio ragenoje, lęšyje ir stiklakūnyje spinduliai lūžta taip, kad matomo objekto vaizdas sufokusuojamas akies obuolio užpakalinės sienelės tinklainėje. Tinklainė, susidedanti iš jautrių ląstelių – strypų ir kūgių, šviesos signalus paverčia nerviniais signalais, kurie išilgai regos nervo patenka į analizuojantį smegenų centrą. Saulės šviesos lūžio rodiklis vandenyje yra maždaug lygus žmogaus akies lūžio rodikliui. Todėl jie mažiau lūžta ragenoje, o objektų vaizdai sufokusuojami kažkur už tinklainės, todėl joje lieka tik neaiškūs vaizdai. Įsivaizduojamos toliaregystės defektui pašalinti naudojama kaukė, kuri sukuria oro tarpą tarp akies ir supančios vandens aplinkos. Dabar spinduliai praeina per oro sluoksnį prieš pasiekdami akį, o tai grąžina regėjimo efektyvumą. Tačiau pro stiklo kaukę prasiskverbiantys spinduliai lūžta dar prieš refrakciją akies struktūrose, iškreipiant tikrovę: visi objektai atrodo didesni ir arčiau maždaug 25%. Pradedantiesiems narams tenka priprasti prie nuolatinės optinės iliuzijos po vandeniu. Šviesos spinduliai, patenkantys į vandenį, ne tik atsispindi ir sugeria, bet ir dalinai išsisklaido. Kuo daugiau vandenyje yra suspenduotų dalelių, tuo stipresnė šviesos sklaida ir blogesnis matomumas po vandeniu. Taigi didelis skaidrumas atvirame vandenyne atsiranda dėl planktono trūkumo ir organinės dugno suspensijos nebuvimo. Tačiau matomumas upių žiotyse, kurių vandenys į jūrą neša didžiulę suspenduotų organinių medžiagų masę, yra artimas nuliui.
Daugelyje jūrų ir ežerų skaidrumas turi sezoninę dinamiką. Pavyzdžiui, pokalbyje dažnai galite išgirsti posakį „vanduo pražydo“ – tai reiškia, kad jis sušilo iki tam tikros temperatūros, o vienaląsčiai dumbliai pradėjo sparčiai daugintis, sukurdami suspensiją ir sumažindami skaidrumą. Pavyzdžiui, Baikalo ežere pavasarį ir vasaros pradžioje matomumas po vandeniu siekia 40 m, o smulkios vaizdingų povandeninių uolų detalės, staigiai besileidžiančios į kilometro gylį, puikiai matomos nuo motorinės valties lentos. Birželio pabaigoje paviršiuje sušilęs vanduo „pražydo“ – dumblių masė sumažina matomumą iki ištiestos rankos. Tačiau įkaitusios masės lieka 15-20 m aukščio paviršiniame sluoksnyje, o po termoklinu lieka skaidrus ir švarus Baikalo ledinis vanduo. Dėl šviesos spindulių sklaidos laipsniškai mažėja apšvietimas didėjant gyliui. Tamsėjimo greitis priklauso nuo vandens skaidrumo. Atogrąžų jūrose, kuriose geras matomumas, taip šviesu, kad nesilaikant instrumentų galima nepastebėti 40 m gylio. Baltojoje jūroje 20 m temsta, o 40 m jau juoda.
Jūs ir aš gyvename baltos šviesos pasaulyje, kuris iš tikrųjų susideda iš daugybės spalvų komponentų dėl skirtingų bangos ilgių. Vanduo juos sugeria skirtingai, todėl spalvų spektras po vandeniu labai pasikeičia. Taigi skaidriame vandenyno vandenyje raudoni spinduliai sugeriami pirmajame metre, oranžiniai – penktame, o geltoni dingsta 10 m gylyje. Povandeninis pasaulis mums atrodo žaliai mėlynas. Kad jūsų partneris ar stebėtojas jus geriau matytų, rekomenduojama dėvėti hidrokostiumus ir ryškiaspalvę įrangą. Tik atminkite, kad daugelis spalvų, kurios glosto akį nuodingu tonu ant žemės, vandenyje praranda savo ryškumą. Pavyzdžiui, raudona spalva jau po paviršiumi nusidažo sodriai purpurine spalva, o netrukus iš viso pasirodo juoda, todėl daugelis lengvos nardymo įrangos elementų yra nudažyti geltonai: juostelės ant nardymo kostiumų, daug akvalangų, papildomų plaučių aparatų.
^ Garsas po vandeniu.
Garso greitis vandenyje yra 1500 m/s, o ore garsas sklinda 333 m/s greičiu. Žemėje mes dažnai naršome erdvėje pagal garsus, nes jų šaltinio vietą paprastai nėra sunku nustatyti. Narai, deja, negali tuo pasigirti. Jei garso šaltinis yra virš vandens paviršiaus, nuo jo atsispindi garso bangos, neprasiskverbdamos į gelmę.Viskas šaukti ką nors iš viršaus jau panirusiam po vandeniu plaukikui. Bet vandens aplinkoje garso bangos sklinda visomis kryptimis, o jų greitis padidėja 4 kartus. Tai sukelia daug nepatogumų. Pavyzdžiui, naras pagal variklio triukšmą negalės nustatyti, kur ir kokiu atstumu juda valtis. Pametus partnerį dumblėtame vandenyje, netoliese girdisi jo kvėpavimas ir iškvepiamų burbuliukų čiurlenimas iš plaučių automato, bet nerasi, kas juos išleidžia. Spragtelėję ir veriantys delfinų šūksniai užpildo visą aplinkinę erdvę, tačiau patys gyvūnai gali pasirodyti iš pačios netikėčiausios pusės.
^ Vestibuliarinio aparato reakcija.
Žmogui nereikia daug pastangų, kad išliktų vandens paviršiuje. "Plūdrumas". Esant santykiniam nesvarumui vandenyje, žmogus gali prarasti erdvinės orientacijos pojūtį. Neutralizuojamas gravitacijos poveikis žmogui, smarkiai sumažėja vidaus organų jautrumas. Labai greitai žmonės praranda orientacijos erdvėje pojūtį ir dažnai pradeda patirti apvirtimo iliuziją. Daugiausia tai taikoma nardytojams, tačiau kartais tai pasitaiko ir tarp povandeninių žvejų.
^ 1.3. Virškinimo po vandeniu ypatybės.
Esant padidėjusiam slėgiui, šiek tiek sustiprėja virškinamojo trakto funkcija, kuriai būdingas skrandžio ir žarnyno tonuso padidėjimas bei pagreitėjęs jų ištuštinimas. Dėl to, kad žarnyne tam tikru mastu yra oro, tinkama naro mityba yra labai svarbi. Maistas turi būti kaloringas ir ne gausus. Nardymo dieną neturėtumėte valgyti maisto, kuris sukelia padidėjusį troškulį ir gausų dujų susidarymą žarnyne (vidurių pūtimą). Šių taisyklių nesilaikymas gali sukelti stiprų pilvo pūtimą, vėmimą, o tai itin pavojinga nardymo sąlygomis.
^ Dvi dienas prieš nardymą gerti alkoholį griežtai draudžiama! Nardymo metu gerti alkoholį negalima!
^ 1.4. Žmogaus kvėpavimo sistema, kvėpavimo reguliavimas, dujų mainai.
Kiekviena gyva būtybė gyvena iš energijos, kuri leidžia ląstelėms dalytis ir kūnui veikti. Jis išsiskiria dėl oksidacinių deguonies reakcijų audiniuose ir organuose su angliavandenilių junginiais. Vienas iš energetinių reakcijų produktų yra anglies dioksidas, kuris vėliau išsiskiria iš organizmo. Taigi, deguonis yra gyvybiškai svarbus palaikant biocheminius procesus, kurie maitina mus energija.
^ Kvėpavimo sistema ir kvėpavimas.
Kvėpavimo takai prasideda nuo šnervių ir burnos. Juk nosis ne tik puošia žmogaus veidą, bet ir izoliuoja, drėkina, filtruoja įkvepiamą orą. Kai dėl įvairių priežasčių kvėpuojame per burną, įkvepiame šaltesnį, sausesnį ir neišgrynintą orą. Tada oras patenka į gerklę ir gerklas. Jis skleidžia garsus ir neleidžia plaučiams užsikimšti pašalinių dalelių. Kai vanduo patenka į gerklas, garso raumenys (balso stygos) uždaro įėjimą į plaučius. Uodas ar duonos trupiniai išslysta per gerklę, sudirgina vidines kvėpavimo takų sieneles ir sukelia kosulį, kuris išmeta šiukšles. Po gerklų seka trachėja, kuri išsišakoja į bronchus. Jų sienelės yra padengtos blakstienomis, kurios dulkių daleles ir kitas pašalines daleles vejasi gleivių srove atgal į gerklas, kurias mes tada atsikosime arba praryjame. Rūkymas pažeidžia blakstienas ir sumažina gleivių kiekį, todėl plaučiai greitai užteršiami. Bronchai pakartotinai suskirstomi į mažus kvėpavimo vamzdelius – bronchioles. Kvėpavimo takų sienelės turi žiedinę struktūrą, kuri neleidžia joms nukristi. Ploniausios bronchiolės baigiasi mikroskopinėmis pūslelėmis – alveolėmis, tankiai susitelktomis į porinius organus, vadinamus „plaučiais“. Daugelis žmonių klaidingai mano, kad plaučiai yra suporuoti tuščiaviduriai maišeliai, kurie arba prisipildo oro, arba ištuštėja. Tiesą sakant, kiekvienas plautis susideda iš maždaug 150 milijonų alveolių, padengtų bendra plona membrana - pleura. Bendras alveolių tūris laikomas plaučių tūriu, kuris suaugusiems svyruoja nuo trijų iki septynių litrų. Plaučių tūris ir nardymo menas iš esmės nesusiję vienas su kitu.Nebūtina, kad didžiulius plaučius turintis plaukikas po vandeniu jausis geriau nei bendražygis mažais plaučiais.
Vidinį krūtinės paviršių riboja pleuros membrana, identiška plaučių paviršiui. Tarp dviejų pleurų susidaro pleuros ertmė – erdvė, užpildyta pleuros skysčiu, kuris neleidžia plaučiams trintis į krūtinę raumenų kvėpavimo susitraukimų metu. Palyginti su oro slėgiu, jis yra neigiamas, jei vienai iš membranų lūžta, oras užpildo tarppleuros tarpą, plaučiai griūva, o tai yra mirtina. Įkvėpus plaučiai išsiplečia dėl krūtinės tarpšonkaulinių raumenų judesių ir diafragmos – raumenų pertvaros, skiriančios krūtinės ertmę nuo pilvo ertmės – susitraukimo. Vyrų ir moterų dalyvavimo skirtingų raumenų kvėpavimo procese santykis šiek tiek skiriasi: vyrų diafragmos vaidmuo yra daug didesnis nei moterų. Atidžiau pažvelkite į aplinkinius ir nesunkiai atskirsite gražų „krūtinę“ moterų kvėpavimą nuo „pilvo“ vyrų kvėpavimo. Tai yra diafragma, kuriai daromas skrandžio spaudimas, prikimštas maisto. Po sunkaus valgio išsipūtęs skrandis įlenkia diafragmą į krūtinės ertmę ir apsunkina kvėpavimą. Esant tokiai situacijai, plaučiai plečiasi daugiausia anteroposterior ir šonine kryptimis. Diafragma savo ruožtu spaudžia pilną skrandį ir „stumia“ maistą į viršutinį virškinamąjį traktą. Normalaus kvėpavimo procese žmogus sunaudoja tik 10% plaučių tūrio. Ypač giliai kvėpuodamas jis gali įkvėpti apie 1600 cm oro (papildomas tūris) ir tiek pat iškvėpti jėga (rezervinis tūris). Visų trijų tūrių suma yra gyvybinė plaučių talpa. Be to, net ir stipriausiu iškvėpimu plaučiuose lieka apie 1500 cm likutinio oro, kuris neleidžia jiems nukristi.
Dalinis anglies dioksido ir deguonies slėgis kraujyje palaikomas griežtose ribose. CO 2 receptoriai, aptinkantys menkiausius jo koncentracijos pokyčius, yra smegenų kvėpavimo centre. Ramios būsenos žmogus per minutę atlieka 16-18 kvėpavimo judesių. Kvėpavimo reguliavimas vyksta refleksiškai, tačiau žmogus gali jį valdyti ir ribodamas krūtinės raumenų judesius. Nuolatinis kvėpavimo ir valdymo sistemų mokymas yra nardymo sulaikant kvėpavimą esmė.
^ 1.5. Kraujotakos sistema, kraujo sudėtis, dalyvavimas dujų mainuose.
Pirmasis išorinio kvėpavimo etapas baigiasi tuo, kad atmosferos oro sudėtyje esantis deguonis patenka į plaučius iš alveolių į kapiliarus, supainiodamas juos tankiu tinklu. Kapiliarai jungiasi prie plaučių venų, kuriomis deguonies prisotintas kraujas teka į širdį, tiksliau – į kairįjį prieširdį. Iš dešiniojo ir kairiojo prieširdžių kraujas vožtuvais teka į skilvelius, kurie susitraukdami stumia kraują per pusmėnulio vožtuvus į eferentinius kraujagysles. Kairysis skilvelis stumia kraują į aortą – jis išsišakoja į arterijas, kurios aprūpina krauju visas organų ir audinių sistemas. Kraujyje yra deguonies ir maistinių medžiagų, kurios jungiasi ląstelėse, kad susidarytų anglies dioksidas ir išskiriama energija. Audiniuose tarp ląstelių ir kraujo vyksta CO 2 ir O 2 dujų mainai, t.y. ląstelių kvėpavimo procesas. Anglies dioksido prisotintas kraujas surenkamas į venas ir patenka į dešinįjį širdies prieširdį, užsidaro sisteminė kraujotaka. Mažasis ratas prasideda dešiniajame skilvelyje, iš kurio plaučių arterija perneša kraują deguonies tiekimui į plaučius, išsišakoja ir supainioja alveoles kapiliarų tinklu. Žmogaus kraujo sudėtis yra pastovi. Kraujas susideda iš skystos dalies – plazmos ir suformuotų elementų – eritrocitų, leukocitų ir trombocitų. Eritrocitai dalyvauja dujų mainuose, perneša deguonį ir anglies dvideginį, leukocitai atlieka apsaugines funkcijas, palaiko imunitetą, trombocitai – kraujo krešėjimui.
Žmogaus embrionas, būdamas įsčiose, visas reikalingas maistines medžiagas ir deguonį gauna per placentą. Jo plaučiai nefunkcionuoja, o kraujas cirkuliuoja vienu ratu, krisdamas iš dešiniojo prieširdžio į kairę per vienpusį vožtuvą tarpatrialinėje pertvaroje – patentuotą foramen ovale (PFO). Su pirmuoju verksmu atsidaro naujagimio plaučiai, o kraujas plaučių cirkuliacija „pasiveržia“ į naują kanalą. Vožtuvas užsidaro ir daugeliui žmonių su amžiumi užauga, tačiau 15% žmonijos jis, deja, lieka uždarytas, bet ne peraugęs. Kadangi spaudimas kairiajame – arteriniame – prieširdyje dažniausiai būna didesnis nei dešiniajame, veniniame, PFO dažniausiai nepasireiškia. Kraujospūdis kraujagyslėse priklauso nuo širdies stadijos: didžiausias, arba viršutinis, atsiranda susitraukimo metu, t.y. kai kairysis skilvelis jėga stumia dalį kraujo į aortą; apatinė stebima diastolės metu, t.y. tarp pjūvių. Normaliu kraujospūdžiu laikomas viršutinio ir apatinio spaudimo brachialinėje arterijoje santykis, lygus 120/80 mm Hg. Vožtuvai neleidžia kraujui grįžti iš skilvelių į prieširdžius ir iš arterijų į skilvelius. Širdis yra savotiškas kūno variklis. Susitraukimų dažnį ir stiprumą, refleksą ramioje būsenoje reguliuoja centrinė nervų sistema ir hormonai. Kai bijome arba jaučiame laukinės aistros antplūdį, antinksčiai gamina hormoną adrenaliną, kuris skatina širdies veiklą. Tada jaučiame garsius ir dažnus širdies plakimus. Kad širdis būtų kuo geresnė, prieš nardymą geriau susilaikyti nuo širdies streso: nuo kavos, alkoholio ir, jei įmanoma, nuo sunkių fizinių pratimų ir meilės išgyvenimų...
Kūnas reguliuoja ir kontroliuoja įvairių organų ir kūno dalių aprūpinimą krauju, priklausomai nuo konkrečios būklės. Tikriausiai visiems žinomas laikinas apsvaigimas po gausaus valgio, susijęs su kraujo nutekėjimu iš galvos į skrandį arba su tam tikrų raumenų padidėjimu ir patinimu dėl sunkaus fizinio krūvio. Kraujo cirkuliacijos po vandeniu kontrolės ir reguliavimo pažeidimas gali sukelti įvairias ligas.
^ 1.6. Šilumos perdavimas organizme.
Asmuo turi galimybę išlaikyti pastovią kūno temperatūrą su dideliais išorinės aplinkos svyravimais. Esant 36 - 37 0 C kūno temperatūrai gyvybiniai procesai vyksta efektyviausiai. Kūno šiluminį balansą palaiko du procesai – šilumos generavimas ir šilumos perdavimas. Norint palaikyti pastovią vidinės kūno aplinkos temperatūrą, būtina, kad šilumos gamyba atitiktų šilumos perdavimą. Šilumos perdavimas vyksta per odą per šilumos laidumą, konvekciją, spinduliavimą ir prakaito garavimą, taip pat išgarinant drėgmę nuo žmogaus plaučių paviršiaus. Gyvo ir sveiko žmogaus kūno temperatūra, kuri svyruoja apie 36,6 "C, yra aukštesnė už vandens temperatūrą. Todėl panardinus kyla galingas šiluminės energijos srautas iš kūno į aplinkinį vandenį. Beje, vanduo jo šiluminė talpa 4 kartus, o šilumos laidumas 25 kartus didesnis nei oro, be to, natūraliomis sąlygomis vanduo taip pat nuolat kažkur teka ar sukasi. Visa tai lemia kūno šilumos nuostolius ir hipotermiją, dėl kurios gali sąmonės netekimas, ir net mirtis.Žmogaus buvimo šaltame vandenyje metu šilumos susidarymas organizme padidėja 3-9 kartus, tačiau tai negali kompensuoti šilumos nuostolių ilgą laiką.Todėl laikas, kai žmogus būna vandenyje, net atogrąžų - šilta, yra ribota.Hipotermijos laipsnis priklauso nuo vandens temperatūros ir buvimo jame trukmės, taip pat nuo įrangos tipo ir termo aprangos pobūdžio , kūno funkcinės būklės, jo atsparumo ir atsparumas šalčiui taip pat svarbus. kaustiškai dėl to, kad pasirodžius pirmiesiems atšalimo požymiams ne visada pavyksta laiku išlipti iš vandens ir sušilti. Įkritus į šaltą vandenį, įsijungia žmogaus prisitaikymo mechanizmai: pakyla kraujospūdis, pagreitėja kvėpavimas, raumenų tonusas ir medžiagų apykaita, spazmuoja odos kraujagyslės ir kt. Tačiau kuo žemesnė vandens temperatūra, tuo greičiau šie mechanizmai išsenka, palaipsniui mažėja pirmą kartą pasireiškęs raumenų drebulys, o tai yra sunkios hipotermijos požymis. Tarpvalstybinis slopinimas išsivysto aukštesnėse centrinės nervų sistemos dalyse su pagrindinių fiziologinių funkcijų slopinimo apraiškomis. Mirtis nuo hipotermijos įvyksta, kai tiesiosios žarnos temperatūra nukrenta iki 25-22 0 С
Paprastai vandens temperatūra laipsniškai mažėja didėjant gyliui, giliavandenėse zonose pasiekdama maždaug 3-4 0 C, o poliariniuose regionuose nukrenta iki nulio jau 30 m gylyje. Dažnai saulės sušildomas paviršines vandens mases dėl skirtingų savybių nuo šaltų masių skiria aiškiai matoma riba – termoklinas. Termoklinas plono (1-2 m aukščio) drumsto sluoksnio pavidalu yra gana linksmas reiškinys. Kartais nutinka taip, kad naro galva mėgaujasi 10 - 12 0 C karščiu, o kojų pirštai nutirpsta lediniame vandenyje po termoklinu. Sezoninis termoklinas aiškiai išreikštas Baikalo ežere ir šiaurinėse jūrose. Kartais vandens masės pasiskirsto mozaikiškai, o tada pakaitomis keičiasi šalti ir šilti sluoksniai. Kad sumažintų šilumos nuostolius, narai apsauginės aprangos – hidrokostiumo – pagalba sukuria oro arba įkaitinto vandens sluoksnį tarp kūno ir aplinkinio vandens.
^ 2. Povandeninė medicina.
2.1. Hiperventiliacija, deguonies badas narams, priežastys, profilaktika. Apnėja.
Terminas „apnėja“ reiškia kvėpavimo sulaikymą po vandeniu. Medicinoje tai reiškia, kad visiškai nekvėpuoja. Pradėkime nuo įprastos situacijos. Žmogus paima pilną krūtinę oro ir patenka po vandeniu. Kurį laiką – apie minutę – jis jaučiasi gana patogiai, kol atsiranda noras iškvėpti ir įkvėpti gryno oro. Kurį laiką naras kenčia, bet kai noras tampa nepakeliamas, greitai iškyla į paviršių ir godžiai ryja gryną orą. Paprastai jie sako, kad „oras baigėsi“. Tačiau tik nedaugelis įsivaizduoja, kas vyksta kūne ir kodėl mes taip norime kvėpuoti. Nardymo pradžioje mes turime deguonies atsargas trijuose rezervuaruose: plaučiuose, hemoglobino kraujyje ir mioglobino raumenyse. Kai ląstelinio kvėpavimo metu išsenka deguonies atsargos ir padidėja CO 2 kiekis, miego arterijose ir smegenų kvėpavimo centre esantys dujų receptoriai siunčia į smegenis pavojaus signalus, skatinančius refleksinius krūtinės ląstos kvėpavimo judesius. Įkvėpimo refleksas gali būti toks stiprus, kad savo jėgų neapskaičiavęs naras giliai įkvėps prieš pasiekdamas paviršių. Tačiau net jei plaukikas persveria refleksą, deguonies koncentracijai nukritus žemiau slenkstinės reikšmės, smegenys išsijungia ir žmogus praranda sąmonę. Suveikia CO 2 receptoriai ir taip užkertamas kelias koncentracijai mažėti 0 2 iki ribinės vertės. Norėdami pailginti buvimą po vandeniu, galite atidėti šių receptorių signalą sumažindami dalinį slėgį prieš nardymą. C0 2 plaučiuose ir kraujyje: kelis kartus greitai ir giliai įkvėpkite, šiek tiek palaukite, nuramindami širdies ritmą, giliai įkvėpkite ir pasinerkite. Ši technika vadinama hiperventiliacija. Jei persistengsite su įkvėpimais – iškvėpimais, jausite nedidelį galvos svaigimą, iržąsies oda prieš akis. Tai reiškia, kad jūs per daug sumažinote CO 2 slėgį, o kūnas protestuoja. Išvalydami plaučius nuo CO2, laiku atitoliname įkvėpimo refleksą, bet priartiname prie deguonies ribos. Piktnaudžiaudami hiperventiliacija, receptorių signalą galite atidėti ilgam – kol užges sąmonė. Kadangi organizme nėra O 2 koncentracijos receptorių, hipoksija atsiranda iš karto, be įspėjamųjų simptomų. (Kvėpavimo centras smegenyse yra daug jautresnis dalinio anglies dioksido slėgio padidėjimui nei deguonies įtampos sumažėjimui kraujyje.) Didėjant gyliui, noras įkvėpti silpsta, nes išorinis slėgis mažina plaučių tūrį, o dalinis slėgis 0 2 plaučiuose ir kraujyje pakyla, atstumdamas įkvėpimo refleksą ir jo slenkstinę reikšmę. Kylant į paviršių plaučiai plečiasi (žr. pirmąjį dujų dėsnį), o dalinis slėgis 0 2 smarkiai krenta. Kas atsitiks šiuo atveju, nesunku atspėti. Šis reiškinys žinomas kaip pakilimo hipoksija. Daugelis profesionalių sportininkų ir povandeninių žvejų, piktnaudžiavę hiperventiliacija ir neapskaičiavę laiko bei gylio, nardymą baigia nesąmoningai. Todėl prieš nardymą plaučius reikia vėdinti atsargiai. Svarbu išmokti maksimaliai išnaudoti plaučių talpą. Dažniausiai jo sunaudojame vos 10 proc., o vis dėlto „darbo“ plaučių erdvės padidėjimas gerokai pailgintų mūsų plaukimą po vandeniu. Taigi kvėpuokite giliai!
^ Lėtas širdies ritmas.
Deguonies suvartojimo po vandeniu greitis priklauso nuo miokardo darbo. Netreniruota širdis plaka sunkiai ir greitai, greitai išeikvoja deguonį. Širdies ritmo lėtėjimas yra raktas, norint ilgą laiką išbūti po vandeniu. Garsiojo naro Jacques'o Mayolio širdis po vandeniu plaka 20 dūžių per minutę greičiu, t.y. beveik keturis kartus lėčiau nei paviršiuje. Tai leidžia žmogui nusileisti į daugiau nei šimto metrų gylį.
Norėdami sulėtinti širdies darbą, pirmiausia turite turėti sveiką širdį ir gerą fizinę formą. Antra, reikia visiškai atsipalaiduoti ir nedaryti staigių judesių bei galingų pastangų po vandeniu. Norėdami tai padaryti, geriau dėvėti ilgus ir standžius pelekus su dideliu ašmenų plotu. Nepatogu šliaužti dugnu su akvalangu, tačiau vandens stulpelyje jie leidžia sklandyti, lėtai ir sklandžiai judant dideliu nusileidimo greičiu. Lengvą panardinimą galima užtikrinti ir sukuriant nedidelį neigiamą kūno plūdrumą vandens paviršiuje, o tada žmogus laisvai ir be papildomų pastangų nugrimzta į dugną, išlaikydamas oro tiekimą.
^ Deguonis. Hipoksija.
Hipoksija arba deguonies trūkumas organizme sukelia ląstelių – pirmiausia smegenų – žūtį. Kūnas aprūpinamas deguonimi per nuoseklių ir tarpusavyje susijusių procesų grandinę:
išorinis kvėpavimas ir dujų mainai plaučiuose;
ištirpusio deguonies pernešimas krauju;
dujų mainai tarp kraujo ir audinių;
ląstelinis kvėpavimas, t.y. ląstelių deguonies pasisavinimas. Pažeidus vieną iš šios grandinės grandžių, sutrinka ląstelių kvėpavimas ir po to atsiranda anoksija – visiškas deguonies išeikvojimas, po kurio iš karto miršta ląstelės. Yra 4 hipoksijos tipai.
Dažniausias hipoksijos tipas, kurį sukelia alveolėse esantis deguonies trūkumas dujų mainams su krauju. Tai reiškia, kad plaučiai nepajėgia pumpuoti oro dėl jo trūkumo išorinėje aplinkoje, viršutinių kvėpavimo takų užsikimšimo ar pačių plaučių kolapso. Taigi galimos kvėpavimo nepakankamumo priežastys gali būti:
skendimas, t.y. plaučių užpildymas vandeniu;
oro trūkumas nardymo įrangoje;
spazmai arba kvėpavimo takų užsikimšimas vandeniu, vėmalais ir pašalinėmis dalelėmis;
plaučių kolapsas dėl pneumotorakso;
alveolių pažeidimas, kai vanduo patenka į plaučius.
Kraujotakos hipoksija: „sustabdytas“ kraujas, kai nėra arba sulėtėja cirkuliacija, negali tiekti deguonies į audinius.
Širdies nesugebėjimas palaikyti normalios kraujotakos kraujagyslėse sukelia kraujotakos sulėtėjimą ir nepakankamą deguonies tiekimą į ląsteles. Galimos priežastys: širdies priepuolis, dujų embolija, dekompresinė liga ir kt. Dažna vietinės hipoksijos forma. Galūnių nušalimas žemoje temperatūroje yra ne kas kita, kaip periferinės kraujotakos sulėtėjimo pasekmė. Jei jis tęsiasi, vietinė hipoksija gali sukelti negrįžtamą galūnių ląstelių nekrozę – nušalimą. Hipoksinis kraujas yra tamsios spalvos, kuri, beje, aiškiai matoma, kai šaltyje pamėlynuoja pirštai, ausys ir lūpos. Mėlynasis liežuvis reiškia bendros hipoksijos pradžią.
Hemic hipoksija: kraujo nesugebėjimas transportuoti deguonį normalios kraujotakos kraujagyslėse metu. Taip atsitinka sergant kraujo ligomis, turinčiomis įtakos hemoglobino aktyvumui, taip pat po didelio kraujo netekimo traumų ir kraujotakos sistemos pažeidimo metu.
Histotoksinis hipoksija: ląstelių nesugebėjimas įsisavinti deguonies, atnešamo per kraują. Ląstelių kvėpavimo sutrikimas galimas bendrai apsinuodijus kūnu, pavyzdžiui, cianidais ar kai kurių medūzų nuodais.
Prevencija.
Norint išvengti bendros ar vietinės hipoksijos, reikia laikytis šių elgesio taisyklių:
Prieš kiekvieną nardymą patikrinkite savo įrangą.
Nenerkite vienas, o tik poroje ar grupėje.
Nuolat stebėkite oro tiekimą po vandeniu.
Prieš nardydami per daug nehiperventiliuokite.
CO 2 kiekį kraujyje palaiko kvėpavimo procesai tam tikru lygiu, nuo kurio nukrypimas pažeidžia biocheminę pusiausvyrą audiniuose. Pasireiškia hipokapnija, tai taip pat CO2 trūkumas, geriausiu atveju galvos svaigimu, o blogiausiu – sąmonės netekimu. Hipokapnija atsiranda giliai ir dažnai kvėpuojant, kuris automatiškai atsiranda baimės, panikos ar isterijos būsenoje. Dirbtinė hiperventiliacija prieš nardymą sulaikant kvėpavimą yra dažniausia CO 2 trūkumo priežastis.
Hiperkapnija.
Esant CO 2 koncentracijai ore, daugiau nei 1% jo įkvėpimo sukelia organizmo apsinuodijimą rodančius simptomus: galvos skausmą, pykinimą, dažną paviršutinišką kvėpavimą, padidėjusį prakaitavimą, net sąmonės netekimą. Hiperkapnijos atvejai atsiranda naudojant sugedusią regeneravimo įrangą ir blogai vėdinamose slėgio kamerose, kuriose laikoma žmonių grupė. Apsinuodijimas galimas ir plaukiant su labai ilgu kvėpavimo vamzdeliu: iškvepiant tokiame vamzdelyje lieka senas oras su dideliu CO 2 kiekiu, kurį plaukikas įkvepia kitame kvėpavimo cikle. Hiperkapnija taip pat atsiranda sulaikant kvėpavimą po vandeniu. Daugelis narų stengiasi taupyti orą ir sulaikyti kvėpavimą. Tai sukelia apsinuodijimą CO 2, nuo kurio prasideda galvos skausmas. Gydymas atliekamas grynu deguonimi.
Normaliam žmogaus, kaip ir daugumai gyvų organizmų, gyvenimui būtinas deguonis. Dėl metabolizmo deguonis jungiasi su anglies atomais, sudarydamas anglies dioksidą (anglies dioksidą). Kvėpavimu vadinama procesų visuma, užtikrinanti šių dujų mainus tarp kūno ir aplinkos.
Žmogaus kūno aprūpinimas deguonimi o anglies dioksido pašalinimą iš organizmo užtikrina kvėpavimo sistema. Jį sudaro kvėpavimo takai ir plaučiai. Viršutiniai kvėpavimo takai apima nosies kanalus, ryklę ir gerklas. Be to, oras patenka į trachėją, kuri yra padalinta į du pagrindinius bronchus. Nuolat išsišakoję ir plonėjantys bronchai sudaro vadinamąjį plaučių bronchų medį. Kiekviena bronchiolė (ploniausia bronchų šaka) baigiasi alveolėmis, kuriose vyksta dujų mainai tarp oro ir kraujo. Bendras žmonių alveolių skaičius yra apie 700 mln., o bendras jų paviršius – 90-100 m2.
Kvėpavimo sistemos struktūra.
Kvėpavimo takų paviršius, išskyrus alveolių paviršių, yra nepralaidus dujoms, todėl kvėpavimo takų viduje esanti erdvė vadinama negyvąja erdve. Jo tūris vyrams vidutiniškai siekia apie 150 ml, moterims -100 ml.
Oras į plaučius patenka dėl neigiamo slėgio, susidarančio juos tempiant diafragma ir tarpšonkauliniai raumenys įkvėpimo metu. Esant normaliam kvėpavimui, aktyvus tik įkvėpimas, iškvėpimas vyksta pasyviai, dėl įkvėpimą teikiančių raumenų atsipalaidavimo. Tik esant priverstiniam kvėpavimui, iškvėpimo raumenys įtraukiami į darbą, todėl dėl papildomo krūtinės ląstos suspaudimo maksimaliai sumažėja plaučių tūris.
Kvėpavimo procesas
Kvėpavimo dažnis ir gylis priklauso nuo fizinio aktyvumo. Taigi ramybės būsenoje suaugęs žmogus atlieka 12–24 kvėpavimo ciklus, užtikrindamas plaučių ventiliaciją 6–10 l/min. Atliekant sunkų darbą, kvėpavimo dažnis gali padidėti iki 60 ciklų per minutę, o plaučių ventiliacijos kiekis gali siekti 50-100 l/min. Kvėpavimo gylis (arba potvynio tūris) ramaus kvėpavimo metu paprastai sudaro nedidelę viso plaučių talpos dalį. Padidėjus plaučių ventiliacijai, kvėpavimo tūris gali padidėti dėl rezervinio įkvėpimo ir iškvėpimo tūrio. Jei fiksuojame skirtumą tarp giliausio įkvėpimo ir maksimalaus iškvėpimo, tai gauname plaučių gyvybinės talpos (VC) reikšmę, į kurią neįeina tik liekamasis tūris, kuris pašalinamas tik visiškai subliūvus plaučiams.
Kvėpavimo dažnio ir gylio reguliavimas vyksta refleksiškai ir priklauso nuo anglies dvideginio ir deguonies kiekio kraujyje bei nuo kraujo pH. Pagrindinis stimulas, kontroliuojantis kvėpavimo procesą, yra anglies dvideginio kiekis kraujyje (su šiuo parametru siejama ir kraujo pH vertė): kuo didesnė CO2 koncentracija, tuo didesnė plaučių ventiliacija. Deguonies kiekio mažinimas mažiau paveikia plaučių ventiliaciją. Taip yra dėl deguonies prisijungimo prie kraujo hemoglobino specifiškumo. Žymus kompensacinis plaučių ventiliacijos padidėjimas atsiranda tik tada, kai dalinis deguonies slėgis kraujyje sumažėja žemiau 12-10 kPa.
Kaip nardymas po vandeniu veikia kvėpavimo procesą?? Pirmiausia apsvarstykite plaukimo su vamzdeliu situaciją. Kvėpavimas pro vamzdelį tampa daug sunkesnis net ir panardinus kelis centimetrus. Taip yra dėl to, kad didėja kvėpavimo pasipriešinimas: pirma, nardant negyva erdvė padidėja kvėpavimo vamzdelio tūriu, antra, norint atsikvėpti, kvėpavimo raumenys yra priversti įveikti padidėjusį hidrostatinį slėgį. 1 m gylyje žmogus gali kvėpuoti per vamzdelį ne ilgiau kaip 30 s, o dideliame gylyje kvėpuoti beveik neįmanoma, visų pirma dėl to, kad kvėpavimo raumenys negali įveikti vandens stulpelio slėgio. kvėpavimas nuo paviršiaus. Optimaliais laikomi 30-37 cm ilgio kvėpavimo vamzdeliai.Naudojant ilgesnius kvėpavimo vamzdelius, gali kilti širdies ir plaučių problemų.
Kita svarbi charakteristika, kuri turi įtakos kvėpavimui, yra vamzdžio skersmuo. Esant mažam vamzdžio skersmeniui, nepatenka pakankamai oro, ypač jei reikia atlikti kokį nors darbą (pavyzdžiui, greitai plaukti), o esant dideliam skersmeniui, negyvos erdvės tūris žymiai padidėja, todėl labai apsunkinamas kvėpavimas. . Optimalios vamzdžio skersmens vertės yra 18-20 mm. Nestandartinio ilgio ar skersmens vamzdelio naudojimas gali sukelti nevalingą hiperventiliaciją.
Plaukiant autonominiame kvėpavimo aparate pagrindiniai kvėpavimo sunkumai taip pat susiję su padidėjusiu atsparumu įkvėpimui ir iškvėpimui. Atstumas tarp vadinamojo slėgio centro ir kvėpavimo aparato dėžutės turi mažiausiai įtakos kvėpavimo pasipriešinimo padidėjimui. „Slėgio centrą“ 1965 m. įkūrė Jarrett. Jis yra 19 cm žemiau ir 7 cm už jungo ertmės. Kuriant įvairius kvėpavimo aparatų modelius, visada atsižvelgiama į tai ir kvėpavimo aparato dėžė pastatoma kuo arčiau šio taško. Antras veiksnys, turintis įtakos kvėpavimo pasipriešinimo padidėjimui, yra papildomos negyvos erdvės kiekis. Jis ypač didelis aparatuose su storais gofruotais vamzdžiais. Taip pat svarbų vaidmenį atlieka bendras įvairių vožtuvų, membranų ir spyruoklių pasipriešinimas kvėpavimo takų mišinio slėgio mažinimo sistemoje. Ir paskutinis veiksnys yra dujų tankio padidėjimas dėl slėgio padidėjimo didėjant gyliui.
Šiuolaikiniuose reguliatorių modeliuose dizaineriai siekia kuo labiau sumažinti padidėjusio kvėpavimo pasipriešinimo poveikį, sukurdami vadinamuosius subalansuoto kvėpavimo automatus. Tačiau narai mėgėjai vis dar turi nemažai senų modelių prietaisų su padidintu kvėpavimo pasipriešinimu. Tokie įrenginiai visų pirma yra legendiniai AVM-1 ir AVM-1m. Kvėpuojant šiais prietaisais sunaudojama daug energijos, todėl nerekomenduojama dirbti sunkaus fizinio darbo ir ilgai nardyti į didesnį nei 20 m gylį.
Optimalus kvėpavimo būdas plaukiant su autonominiu kvėpavimo aparatu reikia atsižvelgti į lėtą ir gilų kvėpavimą. Rekomenduojamas įkvėpimų dažnis yra 14-17 per minutę. Esant tokiam kvėpavimo pobūdžiui, minimaliai dirbant kvėpavimo raumenims užtikrinama pakankama dujų apykaita, palengvinama širdies ir kraujagyslių sistemos veikla. Greitas kvėpavimas apsunkina širdies darbą ir sukelia jos perkrovą.
Įtakoja kvėpavimo sistemos funkcionavimą ir panardinimo į gylį greitį. Sparčiai didėjant slėgiui (suspaudimui), plaučių gyvybinė talpa mažėja, o esant lėtai – praktiškai nekinta. VC sumažėjo dėl kelių priežasčių. Pirma, panardinus į gylį, į plaučius patenka papildomas kiekis kraujo, kuris kompensuoja išorinį spaudimą, ir, matyt, greito suspaudimo metu kai kuriuos bronchus suspaudžia „ištinusios“ kraujagyslės; šis poveikis derinamas su sparčiu dujų tankio padidėjimu, dėl kurio kai kuriose plaučių vietose užsikemša oras ( atsiranda oro spąstų»). « oro gaudyklės» yra itin pavojingi, nes žymiai padidina plaučių barotraumos riziką tiek toliau nardant, tiek kylant, ypač jei nesilaikoma pakilimo režimo ir greičio. Dažniausiai tokius „spąstus“ formuoja narai, kurie yra po vandeniu vertikalioje padėtyje. Yra dar vienas niuansas, susijęs su vertikalia naro padėtimi. Tai yra dujų mainų nevienalytiškumas vertikalioje padėtyje: veikiamas gravitacijos, kraujas patenka į apatines plaučių dalis, o dujų mišinys kaupiasi viršutiniuose, išeikvotas kraujyje. Jei naras yra po vandeniu horizontalioje padėtyje veidu žemyn, santykinė alveolių ventiliacijos vertė žymiai padidėja, palyginti su jo vertikalia padėtimi, pagerėja dujų mainai ir arterinio kraujo prisotinimas deguonimi.
Dekompresijos metu ir kurį laiką po jos VC taip pat sumažėja dėl padidėjusio kraujo tekėjimo į plaučius.
Neigiamai veikia kvėpavimo sistemą ir tai, kad iš cilindrų sklindantis oras dažniausiai būna šaltas ir jame beveik nėra drėgmės. Įkvėpus šaltų dujų, gali atsirasti kvėpavimo sutrikimų, pasireiškiančių kvėpavimo raumenų drebėjimu, krūtinės skausmu, padidėjusia nosies, trachėjos ir bronchų gleivinės sekrecija, pasunkėjusiu kvėpavimu. Plaukiant šaltame vandenyje ypač paaštrėja gleivių išsiskyrimo problema: apsunkinami rijimo judesiai, būtini slėgiui vidurinės ausies ertmėje išlyginti. O dėl to, kad įeinančiame ore praktiškai nėra drėgmės, gali atsirasti akių, nosies, trachėjos, bronchų gleivinės dirginimas. Sunkinantis veiksnys čia taip pat yra kūno vėsinimas.
Net ir trumpam buvimui po vandeniu reikia ir specialios techninės įrangos, ir atitinkamo žmogaus apmokymo. Didžiausi sunkumai dirbant po vandeniu yra susiję su naro aprūpinimu kvėpavimo mišiniu.
Faktas yra tas, kad dujų mišinys turi patekti į naro plaučius tokiu pat slėgiu, kuris sukuria vandens stulpelį tam tikrame gylyje. Jei šis santykis pažeidžiamas, išorinis spaudimas tiesiog suspaus krūtinę, neleisdamas atsikvėpti. Tokiu kvėpavimu smarkiai padidėja kvėpavimo raumenų darbas. Todėl patyrę narai kvėpuoja giliai, bet lėtai. Kai kurie iš jų įkvepia vos 3-4 kartus per minutę, kiekvieną kartą į plaučius paimdami 2-2,5 litro oro.
Kvėpavimo mišinio sudėtis taip pat turi didelę reikšmę giliavandeniams nardymui. Jei kvėpavimui po vandeniu naudojamas suslėgtas oras, tai dalinis deguonies slėgis nardant padidės ir 90 m gylyje 10 kartų viršys normalų slėgį. 40 m gylyje naras gauna mišinį, kuriame yra 5% deguonies, o 100 metrų gylyje - tik 2% (vietoj įprastų 20,9%). Ilgai įkvėpus tiek gryno deguonies, tiek esant maždaug 3 atm slėgiui. , gali būti nervų sistemos funkcijų pažeidimas traukulių priepuolio forma.
Dalinis azoto slėgis kvėpavimo takų mišinyje taip pat nėra abejingas organizmui. Mums pažįstamoje atmosferoje, kurioje azoto yra beveik 79%, šios dujos yra paprastas deguonies skiediklis ir nedalyvauja jokiuose organizme vykstančiuose procesuose. Tačiau esant aukštam slėgiui azotas tampa klastingu priešu. Tai sukelia narkotinę būseną, panašią į apsinuodijimą alkoholiu. Todėl, pradedant nuo 60 m gylio, narams tiekiamas azotas – deguonies mišinys, kuriame azotas iš dalies arba visiškai pakeičiamas heliu, kuris yra fiziologiškai neaktyvus.