 |
цКЮБМЮЪ яКСВЮИМЮЪ ЯРПЮМХЖЮ йНМРЮЙРШ | лШ ОНЛНФЕЛ Б МЮОХЯЮМХХ БЮЬЕИ ПЮАНРШ! | |
эТИОЛОГИЯ
|
|
Причиной острой декомпрессионной болезни является пересыщение тканей, возникающее в результате их насыщения метаболически индифферентным газом (прежде всего азотом при дыхании сжатым воздухом) в процессе компрессии и изопрессии, и последующим неадекватным снижением давления. Так как практически всегда пересыщение возникает при всплытии (декомпрессии), эту патологию и называют декомпрессионной болезнью («болезнью снижения давления»). Ранее использовались термины – «кессонная болезнь», «десатурационная аэропатия», «болезнь сжатого воздуха», «водолазная болезнь».
Во время декомпрессии возникает ситуация, когда парциальное давление азота в тканях становится большим, чем общее давление: рN2тк>Р. Это соотношение и называют пересыщением. В результате пересыщения создаются условия для формирования в тканях газовых пузырьков, которые в зависимости от места образования и размеров вызывают те или иные нарушения. Состоят газовые пузырьки преимущественно из индифферентных газов, т.е. газов, которые не участвуют в обменных процессах в условиях организма. К ним относят азот, гелий, водород, аргон и др.
Важным вопросом теории декомпрессии является определение величины пересыщения тканей, при которой могут сформироваться патогенные газовые пузырьки. В настоящее время преобладающей является точка зрения, что для образования газовых пузырьков в кровотоке у людей необходимо пересыщение тканей азотом на 20-40 кПа.
Рассмотрим пример с водолазом, погрузившимся в вентилируемом снаряжении на глубину 40 м (общее давление составляет 500 кПа (0,5 МПа)) и проработавшим на этой глубине 45 минут. К исходному насыщению тканей азотом (приблизительно эта величина составляет 80 кПа) добавится азот, поступающий в результате градиента концентраций между его парциальным давлением во вдыхаемом воздухе и величиной исходного напряжения в тканях: 400 – 80 = 320 кПа. Доля азота в воздухе около 80% (известно, что эта величина несколько меньше из-за наличия других индифферентных газов и паров влаги, но для практики подводных погружений допустимо такое округление). Умножив 500 на 0,8 получаем 400 кПа.
Однако ткани насыщаются индифферентным газом с разной скоростью. Скорость насыщения (и рассыщения) зависит от двух процессов: перфузии и диффузии. Первый процесс описывается следующей закономерностью:
Q · αкр.
Sперф. = --------------, где
αтк.
см3 крови
Q - величина перфузии данной ткани, ------------- · мин-1;
см3 ткани
αкр. – коэффициент растворимости газа в крови;
αтк. – коэффициент растворимость газа в ткани.
Скорость диффузии зависит от расстояния диффузии (х, см) и коэффициента диффузии газа в ткани (D):
х2
Sдиф. = ln2---------
D
Массоперенос газа в организме прежде всего определяется скоростью кровотока и функциональным состоянием микроциркуляции (разветвленность капиллярной сети, наличие плазматических капилляров, возможность включения коллатерального кровотока, спазмированное или расширенное состояние микрососудов, их форма), т.е. перфузией. Диффузия вносит свой вклад в распространение в организме азота. Кроме очевидных процессов проникновения молекул газа через альвеолярную, капиллярную стенки и клеточную мембрану, величина диффузии газов зависит от неравномерности кровоснабжения тканей. В организме имеется ряд тканей с малой перфузией или перфузией, имеющей нерегулярный характер, а также области, совершенно лишенные сосудов (стекловидное тело глаза, хрусталик, роговица, хрящевая ткань и др.) Следовательно, если богатая сосудами ткань быстро поглощает растворенный газ, а вторая - медленно, то в месте контакта этих тканей «быстрая» ткань начинает действовать как источник растворенного газа по отношению к «медленной». Единственным способом, посредством которого молекулы газа могут перейти из «быстрой» в «медленную» ткань является диффузия.
Одной из нерешенных проблем безопасной декомпрессии является сложность количественного описания этих процессов, что в свою очередь не позволяет создать физиологически адекватные режимы декомпрессии, являющиеся основой профилактики декомпрессионной болезни.
Отметим, что деление на «медленные» (период полунасыщения более 40 минут) и «быстрые» группы тканей является условным и не соответствует анатомическим структурам. К «быстрым» относят жидкие среды организма – кровь и лимфу, к «медленным» – жировую ткань, связки и кости. Насыщение мышц зависит от их функционального состояния: покоящиеся мышцы насыщаются медленно, а работающие – быстро.
Итак, через 45 минут пребывания водолаза на глубине 40 м быстрые ткани насытятся более чем на 50% от возможного, а медленные - только на четверть. Но в целом организм будет через 45 минут нахождения под давлением 500 кПа более насыщен, чем был в исходном состоянии. В нашем примере рN2тк будет в быстрых тканях не менее 300 кПа, а Р на поверхности равно 100 кПа.
Если теперь быстро всплыть на поверхность, рN2тк станет больше общего давления.Возникшее пересыщение тканей азотом, приведет к уменьшению растворимости газов, и молекулы азота будут выходить из тканей в свободном состоянии, т.е. создадутся предпосылки для образования газовых пузырьков. Если декомпрессия происходит медленно, избыток газа в растворенном состоянии выносится кровью к альвеолам легких, путем диффузии попадает в альвеолы, а оттуда с выдыхаемым воздухом в атмосферу. При быстром снижении давления избыток газа не успевает выводиться кровью и легкими и выделяется в виде газовых пузырьков.
Для образования газовых пузырьков необходимо затратить энергию для отрыва молекулы азота от растворителя и для преодоления сил поверхностного натяжения. Этим можно объяснить отсутствие газообразования в дистиллированной воде при перепаде давления в сотни (!) атмосфер.Однако в живом организме существуют условия, облегчающие образование газовых пузырьков. К ним относятся явления, способствующие формированию в организме свободных пространств (микропустот):
1. кавитация (механические возмущения, приводящие к локальным разрывам в жидких средах организма. Например, изменение ламинарного тока крови на турбулентный. Встречается в местах бифуркации сосудов, при наличии неровностей сосудистой стенки);
2. гидрофобные (водоотталкивающие) свойства поверхностей (характерны для жировой и соединительной ткани), рис. 2.1 (в, г).
Рисунок 2.1
А - давление в пузырьке превышает окружающее давление и газ диффундирует в жидкость, способствуя растворению газового зародыша; Б - газовый зародыш стабилизирован наружной оболочкой из поверхностно-активных молекул; В - газовый зародыш в виде трещины в твердой гидрофобной поверхности; Г - образование пузырька из газового зародыша в трещине твердого тела. Во время декомпрессии поверхность соприкосновенна газа с жидкостью увеличивается, радиус кривизны (R), уменьшается, а давление, обусловленное поверхностным натяжением (γ), повышается. Это давление достигает максимальных значений при полусферической поверхности. Дальнейшее увеличение поверхности вызывает увеличение радиуса ее кривизны, снижение давления, обусловленного поверхностным натяжением, что ведет к формированию пузырька (по Беннетту и Эллиотту, 1988)
3. трибонуклеация (смыкание и размыкание твердых поверхностей в жидкости, имеющая место при работе клапанов сердца);
4. области локального понижения давления, возникающие в кровеносных сосудах и сухожильных влагалищах функционирующих мышц;
5. «газовые зародыши»: вода представляет из себя структуру, в которой около 50 молекул очень плотно соединены между собой (капля), а вот в местах стыка этих капель есть мельчайшие пустоты.
Другое мнение состоит в том, что газовые зародыши это неисчезнувшие газовые пузырьки, стабилизированные белково-липидными и поверхостно-активными веществами (рис. 1(б)). Косвенным подтверждением существования в организме газовых зародышей служат результаты опыта, в котором отмечено уменьшение гибели крыс от декомпрессионной болезни при кратковременном увеличении давления во время нахождения на «грунте», за счет схлопывания газовых зародышей под действием высокого давления (рис.2.2).
Рисунок 2.2 Смертность животных от декомпрессионной болезни на втором графике меньше 50%, хотя ткани крыс насыщены азотом больше, так как часть времени эти животные находились под большим давлением (выделено черным цветом)
У человека патогенные (вызывающие симптомы острой декомпрессионной болезни) газовые пузырьки зарегистрированы при безостановочном быстром всплытии после многочасовой экспозицией на глубине 10-12 метров, а бессимптомные газовые пузырьки обнаружены с помощью ультразвуковой локации, основанной на эффекте Допплера, при подъеме с 7-8 и даже 4 метров.
Дальнейшая судьба газового пузырька в организме зависит от величины пересыщения тканей. Если давление в пузырьке больше окружающего давления, но меньше рN2тк, то газовый пузырек будет увеличиваться и станет устойчивым. Если величина пересыщения будет меньше давления, создаваемого поверхностным натяжением, газ будет диффундировать из пузырька в раствор и пузырек схлопнется (рис.2.1 (а)).
Что касается состава газового пузырька, то при дыхании воздухом около 90% приходится на долю азота, а оставшиеся 10 % составляют кислород и диоксид углерода.
дЮРЮ ОСАКХЙНБЮМХЪ: 2014-10-30; оПНВХРЮМН: 308 | мЮПСЬЕМХЕ ЮБРНПЯЙНЦН ОПЮБЮ ЯРПЮМХЖШ | лШ ОНЛНФЕЛ Б МЮОХЯЮМХХ БЮЬЕИ ПЮАНРШ!
