8.2. Влияние повышенного атмосферного давления на функциональное состояние организма

Наполненный воздухом шар при погружении в воду быстро сжимается. Даже над поверхностью воды воздух находится под давлением атмосферы (1 атмосфера, или 760 мм рт ст на уровне моря). При погружении на глубину 10 м вода оказывает на тело дополнительное давление, равное 760 мм рт. ст. Поведение газа зависит от трех тесно взаимосвязанных факторов - температуры, давления и объема. При постоянной температуре и массе объем газа обратно пропорционален давлению, оказываемому на этот газ. Соответственно, когда давление удваивается, объем уменьшается наполовину от первоначального. То есть, объем воздуха, который вдохнули на поверхности, сокращается наполовину при погружении на глубину 10 метров. Наряду с этим, объем воздуха, который вы вдохнули на глубине 10 метров, увеличится вдвое в тот момент, когда вы достигнете поверхности воды – легкие растянутся, произойдет разрыв альвеол, легочное кровотечение и коллапс (спонтанный пневмоторакс). Если вследствие этого пузырьки воздуха попадут в систему кровообращения, могут возникнуть эмболия и блокада главных сосудов, смерть. Поэтому необходимо делать выдох при подъеме. Вдыхание воздуха на глубине 10 метров увеличивает и парциальное давление газов вдвое. На уровне моря атмосферное давление - 760 мм рт ст.; парциальное давление кислорода - 159, азота - 600. На глубине 10 метров давление увеличивается в два раза – 1520 мм рт ст. Вдвое возрастает и парциальное давление кислорода и азота.

Кислород при высоком парциальном давлении оказывает серьезное действие на легкие и ЦНС. В результате венозная кровь остается значительно насыщенной кислородом. В свою очередь, углекислый газ хуже связывается с гемоглобином, поэтому выведение его нарушается. При вдыхании воздуха с повышенным парциальным давлением кислорода может произойти сужение кровеносных сосудов мозга. Это приводит к проявлению таких симптомов, как искажение зрения, быстрое и поверхностное дыхание, судороги. Высокое парциальное давление кислорода может приводить к раздражению дыхательных путей, постепенно приводя к пневмонии – воспалению легочной ткани. Состояние, обусловленное вдыханием чрезмерного количества кислорода, называется кислородным отравлением.

Высокое парциальное давление азота способствует попаданию его в кровь и ткани. Если быстро подниматься из глубины, азот не может быть перераспределен или выведен из легких и поэтому остается в системе кровообращения в виде пузырьков, приводя к значительному дискомфорту и боли. Это состояние называется декомпрессионной болезнью. Как правило, боль ощущается в области локтевых, плечевых и коленных суставов, где скапливаются пузырьки азота. При эмболии сосуда пузырьком азота нарушается кровообращение, что может привести к смерти. Для предотвращения необходимо соблюдать скорость подъема.

Азот при погружении на глубину может действовать подобно газонаркотической смеси. Это состояние называют глубинным опьянением или азотным наркозом. Это нарушает способность оценивать ситуацию. Поэтому, погружаясь на большую глубину, используют специальную газовую смесь, содержащую гелий.

Защитные функции в условиях повышенного давления организм осуществляет за счет компенсаторных реакций. Все изменения в организме проявляются двумя типами:

• физиологические сдвиги, обусловленные факторами гипербарии при соблюдении требований к пребыванию под водой;

• патологические изменения, связанные с нарушением режимов безопасности или неисправности дыхательной аппаратуры.

В ЦНС наблюдается снижение силы внутреннего торможения и преобладание процессов возбуждения. Со стороны дыхания - увеличение сопротивления дыханию, уменьшение скорости выдоха и снижение максимальной вентиляции легких (МВЛ). Кровообращение - снижение частота сердечных сокращений и артериального давления. Уменьшается скорость кровотока, количество циркулирующей крови, ударный и минутный объемы крови. Эти изменения рассматривают как приспособительные реакции, направленные на ограничение избыточного поступления кислорода. Изменения в составе периферической крови характеризуются уменьшением количества эритроцитов и гемоглобина, умеренно выраженным лейкоцитозом (увеличение лейкоцитов), при этом снижаются осмотическая стойкость и фагоцитарная активность лейкоцитов.

Угнетается секреторная деятельность пищеварительных желез; моторная функция желудочно-кишечного тракта, усиливается и возрастает диурез, индуцированный снижением антидиуретического гормона. Снижение уровня АДГ в условиях повышенного давления может быть результатом увеличения отрицательного внутригрудного давления. Воздействуя на барорецепторы ЦНС, повышенное внутригрудное давление приводит к снижению АДГ и стимулирует диурез (Тorii et al., 1997). Однако снижение уровня АДГ может быть обусловлено изменениями чувствительности его рецептора, снижением осмотического давления плазмы или прямым воздействием повышенного давления на ЦНС (Matsui et al., 1987). Снижается энергообмен и уменьшается уровень работоспособности. Возникающие изменения носят функционально-приспособительных характер и через несколько часов, как правило, возвращаются к норме.

При нарушении режима безопасности могут возникнуть профессиональные заболевания или патологические состояния. К их числу относят: кислородное голодание, отравление углекислым газом, переохлаждение, утопление, баротравмы и декомпрессионная болезнь.

Контрольные вопросы:

1. Изменение давления при погружении.

2. Защитные функции организма в условиях повышенного давления.

3. Реакции центральной нервной системы, кровообращения, дыхания, периферической крови в условиях повышенного барометрического давления.

4. Изменения уровня антидиуретического гормона в условиях повышенного давления.

5. Профессиональные заболевания при нарушении режима безопасности работы на глубине.