Физика и физиология 4 (стр. 26 из 58)

Глава 3.3. Мозаика баротравм

Баротравмы черепа

Гайморовы и лобные пазухи, наполненные воздухом, связаны с носом каналами, через которые происходит автоматическое уравнивание внутриполостного давления с гидростатическим. Проблемы возникают при блокировании каналов в результате аллергии, курения, инфекций дыхательных путей, воспалительных процессов, образования полипов и слизистых пробок в каналах. При погружении на глубину в таких заблокированных полостях объем газа сжимается, и выстилающие ткани распухают, представляя собой прекрасный субстрат для бактериальных инфекций.

Несмотря на чрезвычайную редкость баротравм черепа, лучше все-таки принимать соответствующие меры предосторожности:

тщательно продуваться во время спусков и воздерживаться от погружений при инфекционных заболеваниях верхних дыхательных путей.

Баротравма зубов

Подводник должен иметь здоровые или хорошо залеченные зубы. Наличие полостей и некачественных пломб грозит еще большими неприятностями, чем своевременное лечение у стоматолога.

Во время спуска в зубные полости с кровью попадают микропузырьки воздуха, которые при быстром подъеме расширяются, не успевая выйти из западни. Неумолимо расширяющийся пузырь с силой давит на внутренние стенки зуба и нерв... Для устранения зубной боли нужно снова погрузиться, пока пузырь не станет вновь микроскопическим, немного отдохнуть на глубине, если позволяет запас воздуха в акваланге, "отлежаться" и уже затем медленно всплыть на поверхность.

Баротравма кишечного тракта

Во время продувания, особенно вниз головой, подводник может проглотить некоторый объем воздуха. Газовый пузырь тихо и мирно останется в желудке или кишечнике, но во время всплытия начнет расширяться, вызывая брюшные боли, отрыжку и рвоту. Известны даже случаи прорыва желудочной стенки.

Некоторые романтически настроенные подводники отмечают под водой рождество и Новый Год. Выпитое на глубине шампанское напомнит о себе на всплытии, когда скрытые пузырьки начнут бурно выделяться в кишечнике...

Обжим лица

Во время погружения объем газа в подмасочном пространстве уменьшается, и маска начинает работать как присоска, всасывая мягкие ткани, что вызывает кровоизлияние кожных и глазных капилляров. Предотвращают такую неприятность регулярным выдыханием небольшого количества воздуха носом в подмасочное пространство.

Между прочим, частота баротравм лица среди подводников в последнее время резко увеличилась в связи с переходом от масок с мягким резиновым фланцем к маскам с жестким пластиковым.

Глава 3.4. Декомпрессионная болезнь

Декомпрессионная, или кессонная, болезнь (ДБ) — специфическое заболевание подводников. Его легко приобрести за несколько минут, зато последствия надолго остаются в виде поражений костей и суставов. Причины и механизмы возникновения ДБ многообразны и сложны, поэтому каждый, кто нарушает или близок к нарушению правил безопасности, сознательно подвергает себя опасности подхватить этот подводный грипп, причем невежество увеличивает эту опасность, а знание и осторожность снижают ее до минимума. Тем, кто прочно и надолго связал свою жизнь с аквалангом, мало представлять себе причины возникновения и пусковые механизмы ДБ — их необходимо осознать и прочувствовать.

Физика декомпрессионной болезни

Базовые принципы возникновения ДБ известны каждому подводнику: азот, растворенный в крови, при определенных условиях образует пузырьки, которые блокируют кровообращение.

Вспомним некоторые положения главы 1. Закон Генри описывает взаимоотношения между разделенными газом и жидкостью: количество газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально его парциальному давлению на ее поверхность. При увеличении внешнего давления создается градиент диффузии газа в жидкость до тех пор, пока внешнее давление и давление данного газа в жидкости не уравняются, т.е. до насыщения. При понижении внешнего давления жидкость перенасыщается газом, и тот выходит наружу.

Молекулы воды прочно связаны между собой, и эти связи трудно разорвать. Даже падение внешнего давления на 200 атм. не вызывает появления газовых пузырей в чистой воде. Так почему же они фонтаном бьют из открытой бутылки шампанского, а кровь подводника, стремительно поднимающегося с глубины 40 м, "закипает"? Значит, не только перенасыщение жидкости газом вызывает спонтанное образование его пузырей. Тогда что же? За примером обратимся к такому хорошо знакомому явлению, как дождь. Все мы знаем, что дождевые капли образуются при охлаждении из водяного пара в тучах и облаках. В сердцевине каждой капли находится пылинка, вокруг которой и произошла конденсация пара. Пылевые частицы в этом случае играют роль этаких дождевых семян.

Посторонние частицы, взвешенные в воде, разрывают связи между молекулами воды и служат "семенами" газовых пузырей. Такой же эффект производит и движение. Например, если оставить банку с газированной водой в покое, пузыри вскоре исчезнут, и вода успокоится. Если встряхнуть и повертеть ее, то многочисленные пузыри вихрем закружатся в воде. С течением времени газовая "метель" в банке притихнет, и вода придет в прежнее состояние покоя. Бросим туда щепотку соли или сахара — появится новая гирлянда пузырей, аккумулированных вокруг "семян". Значит, не весь газ вышел из жидкости? Значит, определенные факторы способны вызывать все новые и новые "взрывы" растворенного газа?

Три фактора вызывают образование газовых пузырей в жидкости:

- перенасыщение жидкости газом;

- присутствие в жидкости взвешенных частиц;

- движение жидкости.

Но и это еще не все! Вернемся к банке с газировкой и поставим туда ... обычную свечку. Мы увидим, как ее парафиновая поверхность быстро покрывается пузырьками. Это происходит потому, что образование газовых пузырей на гидрофобной поверхности требует значительно меньше энергии, чем на хорошо смачиваемой. Если в жидкости присутствует тело с гидрофобной поверхностью, пузыри аккумулируются на ней и служат постоянным источником вскипания при возникновении какого-либо движения жидкости. Итак, к вышеперечисленным добавляем еще один фактор:

- присутствие в жидкости тела с гидрофобной поверхностью. Каким же образом эти четыре фактора определяют процесс вскипания газа в человеческой крови при подъеме на поверхность?

Физиология декомпрессионной болезни

Образование пузырей и сосудистая декомпрессионная болезнь

Воздух из альвеол переходит под давлением в капилляры и разносится кровотоком по организму. Поглощенные газы присутствуют в крови не только в растворенном состоянии. В большей мере они путешествуют с кровью в виде микропузырьков, образованных вокруг разнообразных и многочисленных взвешенных частиц. Микропузырьки доставляются с током крови в сердце, а оттуда разносятся по организму. Кислород практически полностью поглощается клетками тканей для окислительных реакций, а "никчемный" азот остается в микропузырьках, постепенно насыщая кровь и ткани. Азотные микропузырьки снова попадают в сердце и затем — в легкие, где освобождаются в полости альвеол (рис. 3.9, 2). Обычно микропузырьки не оказывают неблагоприятного воздействия на кровообращение, и поэтому их еще часто называют "тихими" пузырями. Множество микропузырьков адсорбируется на неровных липидньгх стенках кровеносных сосудов.

Если азота слишком много, или он бурно выделяется из тканей при быстром подъеме, все микропузырьки не успевают выйти из капилляров в альвеолы и остаются в кровеносной системе; их количество в крови стремительно возрастает (рис. 3.9, 1 — 2). Во время подъема по мере падения внешнего давления, ткани перенасыщаются азотом, который начинает из них интенсивно выделяться. Вполне закономерно, что азот вливается в зоны пониженного давления, т.е. в микропузырьки. Последние раздуваются, что увеличивает их поверхность и сопротивление потоку (рис. 3.9, 3). Пузыри блокируют кровоток, препятствуя выходу азота из тканей и его транспорту в легкие. Таким образом, к пузырям присоединяется все больше растворенного азота, и возникает эффект снежного кома, который катится под гору. Затем к пузырям прикрепляются тромбоциты, а следом и другие кровяные тела, формируя локальные сгустки крови, делающие ее неравномерно — вязкой и способные даже закупорить небольшие сосуды (рис. 3.9, 4). Тем временем пузыри, прикрепленные к внутренним стенкам сосудов, частично их разрушают и отрываются вместе с их кусочками, дополняющими "баррикады" в кровеносном русле (рис. 3.9, 4—5). Прорыв стенок сосудов ведет к кровоизлиянию в окружающие ткани; кровоток замедляется, кровоснабжение жизненно важных органов нарушается.

Внесосудистая ДБ

Вокруг частиц—зародышей в тканях, суставах и сухожилиях формируются микропузырьки, притягивающие азот, который при подъеме выделяется из тканей, но не могут попасть в кровь из — за ее блокирования (эффект "бутылочного горлышка") (рис. 3.9, 4—5). Гидрофильные ткани суставов и связок особенно подвержены аккумуляции внесосудистых пузырей азота. Именно этот тип ДБ вызывает боли в суставах — классический симптом ДБ. Растущие пузыри давят на мышечные волокна и нервные окончания, что в туловище ведет к серьезным повреждениям внутренних органов.

Биохимические реакции

К сожалению, механическая блокада кровотока азотными пузырями — не единственный механизм ДБ. Во-первых, присутствие пузырей и их адгезия с кровяными телами приводит к биохимическим реакциям, стимулирующим сворачивание крови прямо в сосудах, выброс в кровь гистаминов и специфических белков. Избирательное изъятие из крови комплиментарных белков устраняет опасность многих разрушительных последствий ДБ. Последние исследования показали, что связывание пузырей с белыми кровяными телами вызывает сильное воспаление сосудов.