ОСОБЕННОСТИ ДЫХАНИЯ В НЕОБЫЧНЫХ УСЛОВИЯХ

Человек осваивает в процессе хозяйственной и исследовательской деятельности высокогорные регионы, а также глубины морей и океанов. Все эти ситуации связаны с деятельностью в измененной газовой среде и требуют специфической адаптации функции дыхания и особой подготовки.

Резкие изменения в организме, связанные с нарушением газообмена, наблюдаются при понижении и повышении атмосферного давления. Измененная газовая среда вызывает множественные физиологические изменения в работе внутренних органов, составе крови, а также различные приспособительные реакции. При высокой нагрузке, долгом нахождении или игнорировании правил техники безопасности в условиях повышенного и пониженного барометрического давления возможно развитие осложнений и заболеваний (горная болезнь,  кессонная болезнь).

Проблема дыхания при пониженном барометрическом давлении имеет большое практическое значение при высотных полетах и подъемах на горные вершины. На высоте 4000—6000 м могут возникнуть симптомы горной болезни, которая характеризуется признаками, характерными для тяжелой гипоксии.

Проблема дыхания при повышенном барометрическом давлении связана с погружением на глубины, для людей, выполняющих работы в кессоне, водолазов, операциях в барокамерах, при подводном плавании.

Дыхание в условиях пониженного давления.

На больших высотах наблюдается падение парциального давления кислорода в воздухе (давление отдельно взятого компонента смеси). Так, на высоте 4 км над уровнем моря атмосферное РO2 уменьшается до 98 мм рт. стм альвеолярное PO2 - до 60 мм рт. ст., т.е. более чем в 1,5 раза по сравнению с "земным".

В данном случае у человека могут наступать недостаточность кислородного снабжения организма, особенно мозга, и явления горной (высотной) болезни: одышка, головная боль, тошнота бессонница,, эйфория или угнетенное состояние, ослабление памяти и внимания, падение остроты зрения. Может наблюдаться спазм легочных сосудов, повышение давления в малом круге кровообращения вплоть до отека легких. Bысоту около 7-8 км, где атмосферное и альвеолярное давление кислорода падают примерно втрое, считают предельно переносимой для человека без специального снаряжения [2].

Острая нехватка кислорода запускает компенсаторные физиологические механизмы. Основные физиологические изменения при гипоксии включают:

• рефлекторное увеличение легочной вентиляции, обусловленное стимуляцией хеморецепторов синокаротидной и отчасти аортальной зон
• повышенное выделение диоксида углерода вызывает уменьшение в крови концентрации иона водорода , что приводит к развитию алкалоза (увеличение pH крови (и других тканей организма) за счёт накопления щелочных веществ)
• возрастают частота сердечных сокращений и минутный объем крови
• повышается кислородный транспорт  [1,3].

Данные изменения имеют и обратную сторону:

• вымывание СО2 при гипервентиляции легких
• большие затраты энергии при гипервентиляции
• угнетение деятельности дыхательного центра, что чревато сбоями в дыхании
• недостаток СО2 (гипокапния) вызывает спазм церебральных сосудов, и это еще больше ухудшает снабжение мозга кислородом

В течение нескольких следующих дней пребывания на большой высоте происходит дальнейшее изменение дыхательного процесса, обычно называемое адаптация дыхания.

У жителей горных регионов наблюдаются характерные физиологические изменения: возрастание ЖЕЛ, увеличение количества эритроцитов крови, увеличение содержания миоглобина, повышается активность митохондрий.

Дыхание в условиях повышенного давления.

С данной проблемой сталкиваются все живые организмы, чья деятельность связана с пребыванием на глубине. Главной особенностью является задержка дыхания и прекращение дыхательных движений. Увеличивается объем легких, увеличивается количество альвеол, снижается реакция рецепторов на повышение содержания углекислого газа в крови.         

Некоторые животные способны задерживать дыхание от 15 минут до 2 часов, но тренированный человек не выдержит без воздуха более 5 минут. Такое состояние может вызвать потерю сознания в связи с оксигенацией- избыточным повышением давления кислорода вплоть до гибели.

С гипербарией (повышенным давлением) постоянно сталкиваются водолазы, работники кессонов. Давление сжатого воздуха, который подается через снаряжение, должно соответствовать давлению на данной глубине.

Главная опасность ожидает при подьеме на поверхность, т.к. возникает опасность возникновения кессонной болезни. Впервые это заболевание возникло после изобретения в XIX веке кессона- камеры для подводных работ. Главная причина его возникновения - резкое падение давления вдыхаемого воздуха при переходе от повышенного давления к нормальному (декомпрессия), вследствие чего газы (азот, водород и другие) перестают быть растворенными и образуют пузырьки, которые могут закупорить любой важный кровеносный сосуд [1].

Кессонная болезнь может протекать в острой форме и в хронической.

По тяжести М.И. Якобсон выделил четыре вида декомпрессионной болезни:

1. Легкая форма характеризуется высыпаниями на коже, болью в мышцах и суставах (из-за недостатка кислорода создается давление на нервные окончания), повышение частоты сердечных сокращений и дыхания. Данные явления могут сопровождаться слабостью, недомоганием, зудом.
2. Кессонная болезнь средней тяжести характеризуется поражением органов пищеварения, вестибулярного аппарата, зрительного аппарата и соответствующими симптомами: тошнотой, рвотой, чувством давления в брюшной стенке, образованием газов в кишечнике, резкой головной болью, головокружением, повышенной потливостью. Также типичен спазм артерий глаза [2].
3.  Тяжелая форма характеризуется резкой болью в суставах, мышцах и костях, чувством стеснения и болью в груди, параличом нижних конечностей, нарушением кровообращения и дыхания, потерей сознания. Перепады  давления могут привести к баротравме легких и среднего уха. Часто страдает спинной мозг, в особенности среднегрудной отдел, где наблюдается малая способность к образованию кровеносных сосудов. Может возникнуть паралич обеих нижних конечностей  [2].

Также травмируются легкие (баротравма вплоть до пневмоторакса и шока).

Больные жалуются на боль в грудной клетке, выделение кровавой пены изо рта, кровохарканье, кашель, одышку, сердцебиение, нарушается речь, появляются судороги. Баротравма среднего уха проявляется поражением барабанной перепонки - от гиперемии до разрыва ( при этом возникает ощущение надавливания на уши, заложенность, появляются колющие сильные боли). Данные симптомы могут сохраняться до нескольких часов.

При погружении на глубину свыше 40 метров с использованием для дыхания сжатого воздуха может наступить азотный наркоз (сходный с алкогольным опьянением, характеризуется наркотическим воздействием на ЦНС). Причина азотного наркоза - высокое парциальное давление азота и избыток углекислого газа в организме.

4. Летальная форма кессонной болезни достаточна редка в настоящее время. Она может развиться при полной блокировке легочного кровообращения, острой недостаточности сердца или при блокаде кровообращения в продолговатом мозге. Один из возможных исходов при спасении больного- паралич.

Таким образом, в нашей работе мы рассмотрели особенности дыхания в условиях повышенного и пониженного барометрического давления, определили, кто наиболее часто с ними сталкивается, выявили физиологические механизмы и изменения, происходящие при данных процессах, а также адаптацию к необычным условиям.

 Кроме того, мы рассмотрели патологические процессы, сопутствующие дыханию в аномальных условиях: гипоксию и горную болезнь, декомпрессионную болезнь. Мы обратили внимание на причины их возникновения, различные формы данных патологических изменений.

Список литературы:

1. Литвицкий П.Ф. Патофизиология: учебник - 4-е изд., - 2009. - 496 
2. Орлов Р.С., Ноздрачёв А.Д. Нормальная физиология : Учебник. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. – 688 с
3. Ярош А.А. Нервные болезни. Учебное пособие, 1985