Физиология декомпрессии
-
Физиология декомпрессии
- Влияние перепадов давления на физиологию
- Взаимодействие растворимости газа, парциальных давлений и диффузии
-
Поглощение газов
- Газ растворяется в крови и тканях
- Равновесие достигается при снижении давления
-
Перфузия и диффузия
- Перфузия: кровь циркулирует по телу
- Диффузия: газ распространяется в ткани
-
Растворимость газов
- Зависит от природы растворителя и газа
- Температура и давление влияют на растворимость
-
Дегазация и пузырьки
- Дегазация: возврат газа из тканей в дыхательный газ
- Пузырьки образуются при перенасыщении тканей
-
Математические модели
- Используются для прогнозирования декомпрессионной болезни
- Важны для безопасной декомпрессии
-
Факторы, влияющие на растворимость
- Природа растворителя и газа
- Температура
- Давление
- Присутствие других растворенных веществ
-
Диффузия и градиент парциального давления
- Диффузия обусловлена кинетической энергией молекул
- Градиент парциального давления определяет скорость диффузии
-
Поглощение инертного газа
- Инертные газы не метаболически активны
- Парциальное давление азота в легких составляет 0,758 бар
-
Перфузия и насыщение
- Перфузия ускоряет распределение газа
- Насыщение достигается при равновесии
-
Перенасыщение и пузырьки
- Перенасыщение необходимо для роста пузырьков
- Пузырьки образуются при подходящих условиях
-
Моделирование декомпрессии
- Используются экспоненциальные модели
- Период полураспада ткани зависит от модели
-
Дегазация тканей
- Газ остается растворенным в тканях до снижения парциального давления в легких.
- Пониженное давление в легких приводит к диффузии газа из крови в легочный газ.
- Перенасыщение тканей газом может привести к образованию пузырьков.
-
Врожденная ненасыщенность
- Метаболическое снижение общего давления газов в тканях.
- Парциальное давление кислорода в альвеолах снижается, заменяясь углекислым газом.
- Дефицит насыщения обеспечивает защиту от перенасыщения.
-
Загрузка ткани остаточным инертным газом
- После декомпрессии в тканях остается остаточный инертный газ.
- Дыхание кислородом или нитроксом ускоряет выведение инертных газов.
-
Факторы, влияющие на поглощение и удаление газов
- Обмен газами контролируется перфузией и диффузией.
- Распределение кровотока зависит от среднего артериального давления и сосудистого сопротивления.
-
Газовая нагрузка на ткани
- Газовая нагрузка влияет на скорость и направление диффузии.
- Состав дыхательного газа важен для поглощения и выведения инертного газа.
-
Состав дыхательного газа
- Дыхательные газовые смеси содержат азотную фракцию и гелий.
- Гелий менее растворим, но быстрее диффундирует.
- Состав газа поддается измерению и используется в алгоритмах декомпрессии.
-
Температура тела и физические нагрузки
- Приток крови зависит от температуры кожи и мышц.
- Физические нагрузки увеличивают перфузию и скорость диффузии газов.
- Физические упражнения могут сократить время декомпрессии, но увеличивают риск при наличии пузырьков.
-
Инертный газообмен
- Наименее благоприятен для теплого и активного дайвера на глубине, наиболее благоприятен для прохладного и расслабленного дайвера на глубине.
- Во время декомпрессии может возникнуть изобарическая противодиффузия (ICD).
-
Изобарическая противодиффузия
- ICD — диффузия газов в противоположных направлениях при изменении состава внешнего газа или дыхательного газа без изменения давления.
- Может привести к образованию пузырьков без изменения давления.
-
Формы ICD
- Поверхностная ICD: инертный газ, вдыхаемый дайвером, диффундирует медленнее, чем окружающий газ.
- Глубокая ICD: разные инертные газы вдыхаются последовательно, что приводит к временному увеличению давления.
-
Модель внутреннего уха
- Doolette и Mitchell предполагают, что переход от гелия к азоту может вызвать временное увеличение давления в ухе.
- Рекомендуется избегать таких переходов или делать их с учетом кислородного парциального давления.
-
Гипотезы о IEDCS
- Burton предполагает, что переход от тримикс к нитрокс может вызвать временное увеличение давления.
- Рекомендуется ограничивать увеличение доли азота в нитроксе до 1/5 от уменьшения доли гелия.
-
Формирование и рост пузырьков
- Механизм образования пузырьков неизвестен, но наиболее вероятны гетерогенная и трибонуклеация.
- Для существования пузырька необходимо равновесие сил на его поверхности.
-
Факторы, влияющие на образование пузырьков
- Снижение поверхностного натяжения, адсорбция молекул газа, локальное снижение растворимости газа могут вызвать образование пузырьков.
- Липиды и гидрофобные поверхности могут снижать поверхностное натяжение.
- Дегидратация может снижать растворимость газа в тканях.
-
Теории о пузырьках
- Микроскопические пузырьковые ядра могут существовать в водных средах, включая живые ткани.
- Эти ядра устойчивы благодаря поверхностному слою из поверхностно-активных молекул.
-
Формирование и рост пузырьков
- Пузырьки могут расти, если ткани остаются перенасыщенными.
- Рост пузырька может деформировать ткани, вызывать боль и блокировать сосуды.
- Пузырьки растут, если внутреннее давление превышает поверхностное натяжение и внешнее давление.
-
Распределение пузырьков
- Пузырьки образуются в капиллярах, где концентрация газа выше.
- Они не образуются в артериях при медленном снижении давления.
- Пузырьки могут перемещаться через вены и вызывать симптомы декомпрессионной болезни.
-
Устранение пузырьков
- Пузырьки, возвращающиеся к сердцу, проходят через легкие и могут быть растворены.
- Пузырьки в тканях устраняются диффузией.
-
Режимы декомпрессии
- Декомпрессия может быть медленной, быстрой или взрывной.
- Декомпрессия может быть контролируемой или неконтролируемой.
-
Декомпрессионный стресс
- Декомпрессионный стресс — это реакция организма на физические и физиологические факторы декомпрессии.
- Пузырьки могут быть индикатором декомпрессионного стресса.
- Декомпрессионный стресс не всегда приводит к декомпрессионной болезни, но является необходимым условием.
-
Факторы, влияющие на декомпрессионный стресс
- История давления и дыхательные смеси влияют на уровень декомпрессионного стресса.
- Другие факторы включают концентрацию кислорода, уровень углекислого газа, температуру тела и другие.
-
Индивидуальный риск
- Риск декомпрессионной болезни зависит от возраста, ожирения и уровня липидов.
- Некоторые люди более подвержены образованию пузырьков, чем другие.
-
Профиль погружения
- Профиль погружения является основным фактором, влияющим на уровень декомпрессионного стресса.
- Глубина, плотность среды и внешнее давление влияют на насыщение тканей газами.
- Скорость подъема и атмосферное давление также важны для декомпрессии.
-
Влияние упражнений на декомпрессию
- Упражнения увеличивают циркуляцию и температуру тела, что ускоряет поглощение инертного газа.
- Упражнения на стадии декомпрессии ускоряют выведение газа, но могут вызвать локальное напряжение тканей.
- Интенсивность упражнений трудно измерить, и их влияние на декомпрессию плохо изучено.
-
Тепловой статус
- Тепловой статус влияет на декомпрессию через перфузию.
- Теплота тела во время декомпрессии снижает риск, а во время декомпрессии увеличивает.
- Использование горячих костюмов может увеличить риск декомпрессионной болезни.
-
Предрасположенность к декомпрессионной болезни
- Факторы, влияющие на предрасположенность, включают обезвоживание, физическую форму, возраст и историю декомпрессионной болезни.
- Физическая форма и возраст могут влиять на риск, но механизмы не до конца понятны.
- История декомпрессионной болезни может указывать на предрасположенность, но не всегда.
-
Биологические факторы
- Биологические факторы, такие как питание и уровень холестерина, могут влиять на риск.
- Влияние лекарств на риск декомпрессии не изучено, но возможно.
- Генетическая предрасположенность и эпигенетическая экспрессия также могут влиять на риск.
-
Адаптация и поведение
- Адаптация к декомпрессии может влиять на риск, но данные противоречивы.
- Поведение на поверхности может влиять на риск, например, внезапное изменение давления.
-
Изменения при выходе из воды
- Резкое изменение уровня нагрузки от расслабления к тяжелой работе
- Эффект выхода из воды на распределение крови
-
Декомпрессионные расстройства и травмы
- Декомпрессионная болезнь, баротравмы и эбуллизм
- Декомпрессионная болезнь вызвана образованием пузырьков в тканях
- Баротравмы возникают при быстрой декомпрессии
- Эбуллизм происходит при очень низком атмосферном давлении
-
Декомпрессионная болезнь
- Пузырьки в крови вызывают сгущение крови и активацию лейкоцитов
- Пузырьки могут блокировать капилляры в легких, вызывая удушье
- Пузырьки могут проходить через овальное отверстие и попадать в артериальную кровь
-
Экстраваскулярные пузырьки
- Пузырьки могут образовываться в других тканях, вызывая их повреждение
- Пузырьки могут сжимать нервы, вызывая боль
-
Баротравмы
- Баротравма возникает из-за разницы давления между газом внутри тела и окружающей средой
- Баротравма может проявляться как синусит, травмы легких и расширение газов в ЖКТ
-
Эбуллизм
- Эбуллизм возникает при снижении атмосферного давления
- Эбуллизм может вызывать предсказуемые травмы, но часто сопровождается другими осложнениями
-
Декомпрессия от насыщения
- Декомпрессия от насыщения происходит при полном насыщении тканей инертным газом
- Декомпрессия контролируется медленной скоростью, зависящей от глубины и газовой смеси
- Декомпрессия должна начинаться с медленной скоростью, чтобы избежать образования пузырьков
-
Моделирование и исследования
- В 1985 году была разработана модель для моделирования различных видов декомпрессии
- В 2015 году была предложена модель Extended Oxygen Window для ускорения декомпрессии
- Цель — безопасное сокращение времени декомпрессии для заданной глубины и газовой смеси
-
Декомпрессия и её виды
- Декомпрессия — это снижение атмосферного давления ниже нормального уровня.
- Декомпрессия может быть естественной (при подъёме на высоту) или искусственной (при разгерметизации).
- Декомпрессия может быть контролируемой или неконтролируемой.
-
Последствия декомпрессии
- Резкие подъёмы на высоту выше 15,000 футов без кислородной подготовки могут вызвать венозные газовые пузыри.
- Гипобарическая декомпрессия может привести к кипению жидкостей при давлении ниже давления пара.
- Кипение внутренних жидкостей организма (эбуллизм) может привести к увеличению объёма тела и замедлению кровообращения.
-
Ультразвуковое обнаружение пузырьков
- Ультразвуковое обнаружение пузырьков использует доплеровские сигналы для идентификации и количественной оценки газовых пузырьков в венозной крови.
- Метод был разработан доктором Мерриллом Спенсером и используется для оценки риска декомпрессионной болезни.
- Ультразвуковое обнаружение пузырьков стало важным инструментом в исследованиях декомпрессии.
-
Методы и протоколы
- Ультразвуковое обнаружение пузырьков может быть выполнено в различных местах, включая предсердную область.
- Протоколы для ультразвукового исследования декомпрессионных пузырьков всё ещё разрабатываются.
- Другие методы неинвазивного обнаружения пузырьков включают двухмерную эхокардиографию.
-
Применение и ограничения
- Ультразвуковое обнаружение пузырьков не является специфическим предиктором декомпрессионной болезни.
- Корреляция между пузырьками и декомпрессионной болезнью низкая, и даже высокие уровни пузырьков могут не вызывать симптомов.
- Ультразвуковое обнаружение пузырьков полезно для оценки относительного декомпрессионного стресса и может использоваться для оценки приемлемого уровня декомпрессии.