Газовете, които съставляват въздуха за дишане, влияят на човешкото тяло в зависимост от стойността на тяхното парциално (частично) налягане:
където Pg е парциалното налягане на газа, kgf / cm², mm Hg. st или kPa;
Pa - абсолютно атмосферно налягане, kgf/cm², mm Hg. Изкуство. или kPa.
Пример 1.2.Атмосферният въздух съдържа 78% азот по обем. 21% кислород и 0,03% въглероден диоксид. Определете парциалното налягане на тези газове на повърхността и на дълбочина 40 м. Вземете атмосферното налягане на въздуха равно на 1 kgf / cm².
Решение: 1) абсолютно налягане на сгъстен въздух на дълбочина 40 m съгласно (1.2)
2) парциално налягане на азота съгласно (1.3) върху повърхността
на дълбочина 40м
3) парциално налягане на кислорода върху повърхността
на дълбочина 40м
4) парциално налягане на въглеродния диоксид върху повърхността
на дълбочина 40м
В резултат на това парциалното налягане на газовете, които съставляват въздуха за дишане на дълбочина 40 m, се увеличава 5 пъти.
Пример 1.3.Като използвате данните от пример 1.2, определете какъв процент газове трябва да има на дълбочина 40 m, така че парциалното им налягане да съответства на нормалните условия на повърхността.
Решение: 1) съдържанието на азот във въздуха на дълбочина 40 m, съответстващо на парциалното налягане на повърхността, съгласно (1.3)
2) съдържание на кислород при същите условия
3) съдържание на въглероден диоксид при същите условия
Следователно физиологичният ефект върху тялото на газовете, които съставляват въздуха за дишане на дълбочина 40 m, ще бъде същият като на повърхността, при условие че процентът им намалее 5 пъти.
Азотвъздухът започва да има токсичен ефект почти при парциално налягане от 5,5 kgf / cm² (550 kPa). Тъй като атмосферният въздух съдържа приблизително 78% азот, съгласно (1.3), посоченото парциално налягане на азота съответства на абсолютно налягане на въздуха от 7 kgf / cm² (дълбочина на потапяне - 60 m). На тази дълбочина плувецът става възбуден, работоспособността и вниманието намаляват, ориентацията става трудна, понякога се наблюдава замайване. На голяма дълбочина (80 ... 100 m) често се развиват зрителни и слухови халюцинации. Практически на дълбочини от 80 ... 90 m плувецът става инвалид и спускането до тези дълбочини при дишане на въздух е възможно само за кратко време.
Кислородвъв високи концентрации, дори при условия на атмосферно налягане, има токсичен ефект върху тялото. И така, при парциално налягане на кислорода от 1 kgf / cm² (дишане с чист кислород при атмосферни условия), възпалението се развива в белите дробове след 72 часа дишане. При парциално налягане на кислорода над 3 kgf / cm², след 15 ... 30 минути се появяват конвулсии и човекът губи съзнание. Фактори, предразполагащи към появата на кислородно отравяне: съдържанието на примеси на въглероден диоксид във вдишания въздух, тежка физическа работа, хипотермия или прегряване.
При ниско парциално налягане на кислорода във вдишания въздух (под 0,16 kgf / cm²), кръвта, протичаща през белите дробове, не е напълно наситена с кислород, което води до намаляване на ефективността, а в случаите на остър кислороден глад - до загуба на съзнанието.
Въглероден двуокис.Поддържането на нормални нива на въглероден диоксид в тялото се регулира от централната нервна система, която е много чувствителна към неговата концентрация. Повишеното съдържание на въглероден диоксид в организма води до отравяне, по-ниското - до намаляване на честотата на дишането и неговото спиране (апнея). При нормални условия парциалното налягане на въглеродния диоксид в атмосферния въздух е 0,0003 kgf / cm² (~ 30 Pa). Ако парциалното налягане на въглеродния диоксид във вдишания въздух се повиши повече от 0,03 kgf / cm² (-3 kPa), тялото вече няма да може да се справи с отстраняването на този газ чрез усилено дишане и кръвообращение и могат да възникнат тежки нарушения възникне.
Трябва да се има предвид, че съгласно (1.3), парциално налягане от 0,03 kgf / cm² на повърхността съответства на концентрация на въглероден диоксид от 3%, а на дълбочина 40 m (абсолютно налягане 5 kgf / cm²) - 0,6%. Повишеното съдържание на въглероден диоксид във вдишания въздух засилва токсичния ефект на азота, който може да се прояви още на дълбочина 45 м. Ето защо е необходимо стриктно да се следи съдържанието на въглероден диоксид във вдишания въздух.
Насищане на тялото с газове.Остани под високо кръвно наляганеводи до насищане на тялото с газове, които се разтварят в тъканите и органите. При атмосферно наляганеоколо 1 литър азот е разтворен на повърхността в човешко тяло с тегло 70 кг. С увеличаване на налягането способността на телесните тъкани да разтварят газове се увеличава пропорционално на абсолютното налягане на въздуха. И така, на дълбочина 10 m (абсолютно налягане на въздуха за дишане 2 kgf / cm²) 2 литра азот вече могат да бъдат разтворени в тялото, на дълбочина 20 m (3 kgf / cm²) - 3 литра азот, и т.н.
Степента на насищане на тялото с газове зависи от тяхното парциално налягане, времето, прекарано под налягане, както и от скоростта на кръвния поток и белодробната вентилация.
По време на физическа работа честотата и дълбочината на дишането, както и скоростта на кръвния поток се увеличават, следователно насищането на тялото с газове зависи пряко от интензивността на физическата активност на водолаза-подводничар. При същото физическо натоварване скоростта на кръвния поток и белодробната вентилация при трениран човек се увеличават в по-малка степен, отколкото при нетрениран човек, и насищането на тялото с газове ще бъде различно. Ето защо е необходимо да се обърне внимание на повишаване на нивото на физическа годност, стабилно функционално състояние на сърдечно-съдовата и дихателната система.
Намаляването на налягането (декомпресия) кара тялото да се десатурира от индиферентен газ (азот). В този случай излишъкът от разтворен газ навлиза в кръвния поток от тъканите и се пренася от кръвния поток в белите дробове, откъдето се отстранява чрез дифузия в околната среда. Ако изкачването е твърде бързо, разтвореният в тъканите газ образува мехурчета с различни размери. Те могат да бъдат пренесени от кръвния поток в цялото тяло и да причинят запушване на кръвоносните съдове, което води до декомпресионна (кесонна) болест.
Газовете, образувани в червата на водолаз-подводничар по време на престоя му под налягане, се разширяват по време на изкачване, което може да доведе до болка в корема (метеоризъм). Ето защо е необходимо да се издигнете от дълбочина до повърхността бавно, а при продължителен престой на дълбочина - със спирания в съответствие с таблиците за декомпресия (Приложение 11.8).
Значението на дъха
Дишането е жизненоважен процес на постоянен обмен на газове между тялото и външната му среда. В процеса на дишане човек абсорбира кислород от околната среда и отделя въглероден диоксид.
Почти всички сложни реакции на трансформация на вещества в тялото протичат със задължителното участие на кислород. Без кислород метаболизмът е невъзможен и постоянното снабдяване с кислород е необходимо за поддържане на живота. В резултат на метаболизма в клетките и тъканите се образува въглероден диоксид, който трябва да бъде отстранен от тялото. Натрупването на значително количество въглероден диоксид в тялото е опасно. Въглеродният диоксид се пренася от кръвта до дихателните органи и се издишва. Кислородът, влизащ в дихателните органи по време на вдишване, дифундира в кръвта и се доставя от кръвта до органи и тъкани.
В човешкото и животинското тяло няма резерви от кислород, поради което непрекъснатото му снабдяване е жизненоважна необходимост. Ако човек в необходимите случаи може да живее без храна повече от месец, без вода до 10 дни, тогава при липса на кислород в рамките на 5-7 минути настъпват необратими промени.
Състав на вдишвания, издишван и алвеоларен въздух
Чрез последователно вдишване и издишване човек вентилира белите дробове, поддържайки относително постоянен газов състав в белодробните везикули (алвеоли). Човек диша атмосферен въздух с високо съдържание на кислород (20,9%) и ниско съдържание на въглероден диоксид (0,03%) и издишва въздух, в който кислородът е 16,3%, въглеродният диоксид е 4% (Таблица 8).
Съставът на алвеоларния въздух е значително различен от състава на атмосферния, вдишван въздух. Има по-малко кислород (14,2%) и голямо количество въглероден диоксид (5,2%).
Азотът и инертните газове, които са част от въздуха, не участват в дишането и съдържанието им във вдишвания, издишван и алвеоларен въздух е почти еднакво.
Защо в издишания въздух има повече кислород, отколкото в алвеоларния? Това се обяснява с факта, че по време на издишване въздухът, който се намира в дихателните органи, в дихателните пътища, се смесва с алвеоларния въздух.
Парциално налягане и напрежение на газовете
В белите дробове кислородът от алвеоларния въздух преминава в кръвта, а въглеродният диоксид от кръвта навлиза в белите дробове. Преходът на газове от въздух към течност и от течност към въздух се дължи на разликата в парциалното налягане на тези газове във въздуха и течността. Парциалното налягане е частта от общото налягане, която пада върху дела на даден газ в газова смес. Колкото по-висок е процентът газ в сместа, толкова по-високо е нейното парциално налягане. Атмосферният въздух, както знаете, е смес от газове. Атмосферно налягане 760 mm Hg. Изкуство. Парциалното налягане на кислорода в атмосферния въздух е 20,94% от 760 mm, т.е. 159 mm; азот - 79,03% от 760 mm, т.е. около 600 mm; в атмосферния въздух има малко въглероден диоксид - 0,03%, поради което парциалното му налягане е 0,03% от 760 mm - 0,2 mm Hg. Изкуство.
За газове, разтворени в течност, се използва терминът "напрежение", съответстващ на термина "парциално налягане", използван за свободните газове. Газовото напрежение се изразява в същите единици като налягането (в mmHg). Ако парциалното налягане на газа в околен святпо-високо от напрежението на този газ в течността, тогава газът се разтваря в течността.
Парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух е 100-105 mm Hg. Чл., а в кръвта, която тече към белите дробове, напрежението на кислорода е средно 60 mm Hg. Чл., Следователно в белите дробове кислородът от алвеоларния въздух преминава в кръвта.
Движението на газовете се извършва съгласно законите на дифузията, според които газът се разпространява от среда с високо парциално налягане към среда с по-ниско налягане.
Газообмен в белите дробове
Преходът в белите дробове на кислород от алвеоларния въздух в кръвта и потокът на въглероден диоксид от кръвта в белите дробове се подчиняват на законите, описани по-горе.
Благодарение на работата на великия руски физиолог Иван Михайлович Сеченов стана възможно да се изследва газовият състав на кръвта и условията на газообмен в белите дробове и тъканите.
Газообменът в белите дробове се осъществява чрез дифузия между алвеоларния въздух и кръвта. Алвеолите на белите дробове са заобиколени от гъста мрежа от капиляри. Стените на алвеолите и капилярите са много тънки, което допринася за проникването на газове от белите дробове в кръвта и обратно. Газообменът зависи от размера на повърхността, през която се извършва дифузията на газовете, и разликата в парциалното налягане (напрежение) на дифундиращите газове. При дълбоко вдишване алвеолите се разтягат и повърхността им достига 100-105 m 2. Повърхността на капилярите в белите дробове също е голяма. Има достатъчна разлика между парциалното налягане на газовете в алвеоларния въздух и напрежението на тези газове във венозната кръв (Таблица 9).
От таблица 9 следва, че разликата между напрежението на газовете във венозната кръв и парциалното им налягане в алвеоларния въздух е 110 - 40 = 70 mm Hg за кислород. чл., а за въглероден диоксид 47 - 40 = 7 mm Hg. Изкуство.
Емпирично беше възможно да се установи, че при разлика в напрежението на кислорода от 1 mm Hg. Изкуство. при възрастен човек в покой за 1 минута в кръвта може да попадне 25-60 ml кислород. Човек в покой се нуждае от около 25-30 мл кислород на минута. Следователно разликата в налягането на кислорода от 70 mm Hg. ст, достатъчни за осигуряване на тялото с кислород при различни условиянеговите дейности: по време на физическа работа, спортни упражнения и др.
Скоростта на дифузия на въглеродния диоксид от кръвта е 25 пъти по-голяма от тази на кислорода, следователно с разлика в налягането от 7 mm Hg. Чл., въглеродният диоксид има време да се отдели от кръвта.
Пренасяне на газове в кръвта
Кръвта пренася кислород и въглероден диоксид. В кръвта, както във всяка течност, газовете могат да бъдат в две състояния: физически разтворени и химически свързани. И кислородът, и въглеродният диоксид се разтварят в много малки количества в кръвната плазма. Повечето от кислорода и въглеродния диоксид се транспортират в химически свързана форма.
Основният носител на кислород е хемоглобинът в кръвта. 1 g хемоглобин свързва 1,34 ml кислород. Хемоглобинът има способността да се свързва с кислорода, за да образува оксихемоглобин. Колкото по-високо е парциалното налягане на кислорода, толкова повече оксихемоглобин се образува. В алвеоларния въздух парциалното налягане на кислорода е 100-110 mm Hg. Изкуство. При тези условия 97% от хемоглобина в кръвта се свързва с кислорода. Кръвта пренася кислород до тъканите под формата на оксихемоглобин. Тук парциалното налягане на кислорода е ниско и оксихемоглобинът - крехко съединение - освобождава кислород, който се използва от тъканите. Свързването на кислорода от хемоглобина също се влияе от напрежението на въглеродния диоксид. Въглеродният диоксид намалява способността на хемоглобина да свързва кислорода и насърчава дисоциацията на оксихемоглобина. Повишаването на температурата също намалява способността на хемоглобина да свързва кислорода. Известно е, че температурата в тъканите е по-висока от тази в белите дробове. Всички тези състояния подпомагат дисоциацията на оксихемоглобина, в резултат на което кръвта освобождава отделения от химичното съединение кислород в тъканната течност.
Способността на хемоглобина да свързва кислорода е жизненоважна за организма. Понякога хората умират от липса на кислород в тялото, заобиколени от най-чистия въздух. Това може да се случи на човек, който се намира в среда с ниско налягане (на голяма надморска височина), където разредената атмосфера има много ниско парциално налягане на кислорода. На 15 април 1875 г. балонът Зенит, превозващ трима аеронавти, достига височина 8000 м. Когато балонът се приземява, само един човек оцелява. Причината за смъртта е рязко намаляване на парциалното налягане на кислорода голяма надморска височина. На голяма надморска височина (7-8 км) артериалната кръв по своя газов състав се доближава до венозна кръв; всички тъкани на тялото започват да изпитват остър недостиг на кислород, което води до сериозни последствия. Изкачването над 5000 м обикновено изисква използването на специални кислородни устройства.
Със специално обучение тялото може да се адаптира към намаленото съдържание на кислород в атмосферния въздух. При трениран човек дишането се задълбочава, броят на еритроцитите в кръвта се увеличава поради повишеното им образуване в кръвотворните органи и от кръвното депо. В допълнение, сърдечните контракции се увеличават, което води до увеличаване на минутния обем на кръвта.
Барокамерите се използват широко за обучение.
Въглеродният диоксид се пренася в кръвта под формата на химични съединения - натриев и калиев бикарбонат. Свързването на въглеродния диоксид и освобождаването му от кръвта зависи от напрежението му в тъканите и кръвта.
В допълнение, кръвният хемоглобин участва в преноса на въглероден диоксид. В тъканните капиляри хемоглобинът влиза в химична комбинация с въглероден диоксид. В белите дробове това съединение се разгражда с отделянето на въглероден диоксид. Около 25-30% от въглеродния диоксид, отделен в белите дробове, се пренася от хемоглобина.
Когато си правих косата, те ме посъветваха да купя Rinfoltil в салона, намерих го от тези момчета. vitamins.com.ua
Дори хората, които са далеч от алпинизма и гмуркането, знаят, че при определени условия на човек му става трудно да диша. Това явление е свързано с промяна в парциалното налягане на кислорода в околната среда, в резултат на това в кръвта на самия човек.
планинска болест
Когато жител на равнинния район дойде на почивка в планината, изглежда, че въздухът там е особено чист и е просто невъзможно да се диша.
Всъщност такива рефлексни пориви за често и дълбоко дишане са причинени от хипоксия. За да може човек да изравни парциалното налягане на кислорода в алвеоларния въздух, първо трябва да вентилира собствените си дробове възможно най-добре. Разбира се, оставайки в планината няколко дни или седмици, тялото започва да свиква с новите условия, като коригира работата вътрешни органи. Така ситуацията се спасява от бъбреците, които започват да отделят бикарбонат, за да подобрят белодробната вентилация и да увеличат броя на червените кръвни клетки в кръвта, които могат да пренасят повече кислород.
Така в планинските райони нивото на хемоглобина винаги е по-високо, отколкото в равнините.
остра форма
В зависимост от характеристиките на организма нормата на парциалното налягане на кислорода може да се различава за всеки човек на определена възраст, здравословно състояние или просто от способността за аклиматизация. Ето защо не всеки е предопределен да покорява върховете, защото дори и с голямо желание човек не е в състояние напълно да подчини тялото си и да го накара да работи по различен начин.
Много често неподготвени катерачи с високоскоростно изкачване могат да развият различни симптоми на хипоксия. На надморска височина под 4,5 км те се проявяват с главоболие, гадене, умора и рязка промяна в настроението, тъй като липсата на кислород в кръвта силно влияе върху работата нервна система. Ако такива симптоми се игнорират, тогава се образува подуване на мозъка или белите дробове, всеки от които може да доведе до смърт.
По този начин е строго забранено да се игнорира промяната в парциалното налягане на кислорода в околната среда, тъй като тя винаги влияе върху работата на цялото човешко тяло.
Потапяне под вода
Когато водолазът се гмурка в условия, при които атмосферното налягане е под обичайното ниво, тялото му също е изправено пред вид аклиматизация. Парциалното налягане на кислорода на морското равнище е средна стойност и също се променя при потапяне, но азотът е особена опасност за хората в този случай. На повърхността на земята в равнинен терен не засяга хората, но след всеки 10 метра потапяне постепенно се свива и провокира различна степен на анестезия в тялото на водолаза. Първите признаци на такова нарушение могат да се появят след 37 метра под вода, особено ако човек прекарва дълго време на дълбочина.
Когато атмосферното налягане надвишава 8 атмосфери и тази цифра се достига след 70 метра под вода, водолазите започват да изпитват азотна наркоза. Това явление се проявява чрез чувство на опиянение, което нарушава координацията и вниманието на подводничаря.
За да избегнете последствията
В случай, че парциалното налягане на кислорода и другите газове в кръвта е ненормално и водолазът започва да усеща признаци на интоксикация, много е важно да го извършвате възможно най-бавно. Това се дължи на факта, че при рязка промяна на налягането, дифузията на азот провокира появата на мехурчета с това вещество в кръвта. на разбираем език, кръвта сякаш кипи и човек започва да усеща силна болка в ставите. В бъдеще той може да развие увреждане на зрението, слуха и функционирането на нервната система, което се нарича декомпресионна болест. За да се избегне това явление, водолазът трябва да се повдига много бавно или да се замени с хелий в дихателната му смес. Този газ е по-малко разтворим, има по-ниска маса и плътност, така че разходите са намалени.
Ако е възникнала такава ситуация, тогава човекът трябва спешно да бъде върнат в околната среда високо наляганеи изчакайте постепенна декомпресия, която може да продължи до няколко дни.
За да промените газовия състав на кръвта, не е необходимо да покорявате върхове или да слизате на морското дъно. Различни патологии на сърдечно-съдовата, пикочната и дихателната системи също могат да повлияят на промяната в налягането на газа в основната течност на човешкото тяло.
За точна диагноза се вземат подходящи тестове от пациентите. Най-често лекарите се интересуват от парциалното налягане на кислорода и въглеродния диоксид, тъй като те осигуряват пълно дишане на всички човешки органи.
Налягането в този случай е процес на разтваряне на газовете, който показва колко ефективно работи кислородът в тялото и дали работата му е в съответствие с нормите.
Най-малките отклонения показват, че пациентът има отклонения, които засягат способността да се използват максимално постъпващите в тялото газове.
Стандарти за налягане
Нормата на парциалното налягане на кислорода в кръвта е относителна концепция, тъй като може да варира в зависимост от много фактори. За да определите правилно диагнозата си и да получите лечение, е необходимо да се свържете с резултатите от изследванията на специалист, който може да вземе предвид всички индивидуални характеристики на пациента. Разбира се, има референтни норми, които се считат за идеални за здрав възрастен. И така, в кръвта на пациента без отклонения има:
- въглероден диоксид в количество 44,5-52,5%;
- налягането му е 35-45 mm Hg. Изкуство.;
- насищане на течността с кислород 95-100%;
- Около 2 в размер на 10,5-14,5%;
- парциално налягане на кислорода в кръвта 80-110 mm Hg. Изкуство.
За да бъдат резултатите верни по време на анализа, е необходимо да се вземат предвид редица фактори, които могат да повлияят на тяхната коректност.
Причини за отклонение от нормата, в зависимост от пациента
Парциалното налягане на кислорода в артериалната кръв може да се промени много бързо в зависимост от различни обстоятелства, следователно, за да бъде резултатът от анализа възможно най-точен, трябва да се вземат предвид следните характеристики:
- скоростта на налягането винаги намалява с увеличаване на възрастта на пациента;
- при преохлаждане налягането на кислорода и налягането на въглеродния диоксид намаляват и нивото на pH се повишава;
- при прегряване ситуацията е обратна;
- действителният индикатор за парциалното налягане на газовете ще бъде видим само когато се вземе кръв от пациент с телесна температура в нормалните граници (36,6-37 градуса).
Причини за отклонение от нормата в зависимост от здравните работници
В допълнение към отчитането на такива характеристики на тялото на пациента, специалистите трябва да спазват и определени норми за коректност на резултатите. На първо място, наличието на въздушни мехурчета в спринцовката влияе върху парциалното налягане на кислорода. По принцип всеки контакт на анализа с околния въздух може да промени резултатите. Също така е важно внимателно да се смеси кръвта в контейнера след вземане на кръвта, така че еритроцитите да не се утаяват на дъното на епруветката, което също може да повлияе на резултатите от анализа, показвайки нивото на хемоглобина.
Много е важно да се спазват нормите на времето, определено за анализа. Според правилата всички действия трябва да се извършат в рамките на четвърт час след вземането на пробата и ако това време не е достатъчно, тогава контейнерът с кръв трябва да се постави в ледена вода. Това е единственият начин да спрете процеса на консумация на кислород от кръвните клетки.
Специалистите също трябва да калибрират анализатора своевременно и да вземат проби само със сухи хепаринови спринцовки, които са електролитно балансирани и не влияят на киселинността на пробата.
Резултати от тестовете
Както вече стана ясно, парциалното налягане на кислорода във въздуха може да има забележим ефект върху човешкото тяло, но нивото на газовото налягане в кръвта може да бъде нарушено по други причини. За да ги определите правилно, декодирането трябва да се доверява само на опитен специалист, който е в състояние да вземе предвид всички характеристики на всеки пациент.
Във всеки случай хипоксията ще бъде показана чрез намаляване на нивото на налягането на кислорода. Промяната в рН на кръвта, както и налягането на въглеродния диоксид или промяната в нивата на бикарбонат може да означава ацидоза или алкалоза.
Ацидозата е процес на подкисляване на кръвта и се характеризира с повишаване на налягането на въглеродния диоксид, намаляване на pH на кръвта и бикарбонатите. В последния случай диагнозата ще бъде обявена като метаболитна ацидоза.
Алкалозата е повишаване на алкалността на кръвта. Това ще бъде показано чрез повишено налягане на въглеродния диоксид, увеличаване на броя на бикарбонатите и следователно промяна в нивото на рН на кръвта.
Заключение
Работата на тялото се влияе не само от висококачественото хранене и физическата активност. Всеки човек свиква с определени климатични условия на живот, в които се чувства възможно най-удобно. Тяхната промяна провокира не само лошо здраве, но и пълна промяна в определени кръвни параметри. За да определите диагнозата от тях, трябва внимателно да изберете специалист и да наблюдавате спазването на всички норми за вземане на тестове.
От пристанището на Ливърпул, винаги в четвъртък, корабите тръгват към далечни брегове.
Ръдиард Киплинг
На 2 декември 1848 г., в петък, а не в четвъртък (според Р. Киплинг), параходът Londoideri тръгва от Ливърпул за Слайго с двеста пътници, предимно емигранти.
По време на пътуването имаше буря и капитанът нареди на всички пътници да слязат от палубата. Общата кабина за пътниците в трета класа беше дълга 18 фута, широка 11 и висока 7. Пътниците се тълпяха в това тясно пространство; биха били много тесни само ако люковете останат отворени; но капитанът заповяда да ги затворят и по някаква неизвестна причина заповяда да затегнат входа на кабината плътно с мушама. Така нещастните пътници трябваше да дишат същия, невъзобновим въздух. Скоро стана непоносимо. Последва ужасна сцена на насилие и лудост, със стенанията на умиращите и ругатните на по-силните: тя спря едва след като един от пътниците успя насила да избяга на палубата и да извика лейтенанта, пред когото се разкри ужасна гледка: седемдесет и двама от пътниците вече бяха умрели и много умираха; крайниците им се гърчеха конвулсивно, а от очите, ноздрите и ушите им течеше кръв. След 152 години историята се повтаря и на 19 юни 2000 г. в друго английско пристанище - Дувър, митническата служба открива в задната част на холандски камион в плътно затворен контейнер, предназначен за превоз на домати, 58 трупа и двама живи нелегални емигранти от страната.
Разбира се, цитираните случаи са фрапиращи, нестандартни. Въпреки това, същата причина причинява бледостта на хората, напускащи църква, пълна с хора; умора след няколко часа, прекарани в театъра, в концертна зала, лекционна зала, във всяка лошо вентилирана стая. В същото време чистият въздух води до изчезване на всички неблагоприятни прояви.
Древните не са си представяли тази причина; а учените от шестнадесети и седемнадесети век не са били добре запознати с него. Импулсът за неговото декодиране е работата на Престъл, който открива, че кислородът, съдържащ се в атмосферния въздух, има тенденция да превръща венозната кръв в артериална. Лавоазие завърши това откритие и основа химическа теориядишане. Гудуин (1788) прилага нови възгледи за асфиксията (задушаване) и доказва чрез редица експерименти, че когато атмосферата остане непроменена, смъртта неизбежно настъпва. Биша заключава от много поразителни експерименти, че има тясна връзка между дишането, кръвообращението и нервната дейност; той показа, че приливът на венозна кръв към мозъка спира неговата дейност, а след това и дейността на сърцето. Легалоа разширява тези наблюдения и върху гръбначния мозък. Клод Бернар доказа, че венозната кръв не е отровна, въпреки че й липсва способността да поддържа живота.
ХИПОКСИЯ (хипоксия; гръцки хипо - под, под, малко + лат. oxygenium - кислород) или "кислородно гладуване", "кислороден дефицит" е типичен патологичен процес, който причинява недостатъчно снабдяване на тъканите и клетките на тялото с кислород или нарушения в неговата използване по време на биологично окисление.
Наред с хипоксията се разграничава "аноксия" - т.е. пълната липса на кислород или пълното спиране на окислителните процеси (в действителност това състояние не се случва) и "хипоксемия" - намалено напрежение и съдържание на кислород в кръвта.
Поради причините за хипоксия, тя може да бъде екзогенна, причинена от външни фактори (това е преди всичко липса на кислород във вдишвания въздух - хипоксична хипоксия и обратно, излишък на кислород във вдишания въздух - хипероксична хипоксия) и ендогенна, поради към патологията на тялото.
Екзогенната хипоксична хипоксия от своя страна може да бъде нормобарна, т.е. развива се при нормално барометрично налягане, но намалено парциално налягане на кислорода във вдишания въздух (например при престой в затворени помещения с малък обем, какъвто беше случаят, описан по-горе, работа в мини, кладенци с дефектни системи за подаване на кислород, в кабините на самолети, подводни лодки, в медицинската практика с неизправности на анестезия и дихателно оборудване) и хипобарично, поради общо намаляване на барометричното налягане (при изкачване на планини - „планинска болест“ или при нехерметизирано самолетбез индивидуални кислородни системи – „височинна болест”).
Ендогенната хипоксия може да бъде разделена на
Дихателна (вариант на хипоксична хипоксия): затруднено снабдяване на тялото с кислород, нарушение на алвеоларната венозна хилация;
Хемия в резултат на патология на кислородния носител - хемоглобин, водеща до намаляване на кислородния капацитет на кръвта: а - дефицит на хемоглобин по време на кръвозагуба, хемолиза на еритроцитите, нарушена хемопоеза, б - нарушено свързване на 0 2 с хемоглобина (въглеродният оксид или въглеродният оксид CO има афинитет към хемоглобина 240 пъти повече от кислорода и когато се отрови от този газ, той блокира временната връзка на кислорода с хемоглобина, образувайки стабилно съединение - карбоксихемоглобин (със съдържание на CO във въздуха от порядъка на 0,005 до 30% от хемоглобина се превръща в HbCO, а при 0,1% CO около 70% HbCO, което е смъртоносно за организма); когато хемоглобинът е изложен на силни окислители (нитрати, нитрити, азотни оксиди) , анилинови производни, бензен, някои инфекциозни токсини, лекарствени вещества: фенацитин, амидопирин, сулфонамиди - метхемоглобин-образуващи агенти, които превръщат хем двувалентното желязо в тривалентна форма) образува се метхемоглобин; c- заместване на нормалното хемо глобин при патологични форми - хемоглобинопатии; г - разреждане на кръвта - хемодилуция;
Циркулаторни: а - конгестивен тип - намаляване на сърдечния дебит, б - исхемичен тип - нарушение на микроциркулацията;
Тъкан (хистотоксичен - в резултат на нарушено използване на кислород от тъканите): блокада на окислителните ензими (а - специфично свързване на активни центрове - калиев цианид; б - свързване на функционални групи на протеиновата част на молекулата - соли на тежки метали, алкилиращи агенти;d - конкурентно инхибиране - инхибиране на сукцинат дехидрогеназа малонова и други дикарбоксилни киселини), бери-бери (група "В"), разпадане на биологични мембрани, хормонални нарушения;
Свързано с намаляване на пропускливостта на хематопаренхимните бариери: ограничаване на дифузията на 0 2 през капилярната мембрана, ограничаване на дифузията на 0 2 през междуклетъчните пространства, ограничаване на дифузията на 0 2 през клетъчната мембрана.
Смесен тип хипоксия.
Според разпространението на хипоксията се разграничават а) локални (често с локални хемодинамични нарушения) и б) общи.
Според скоростта на развитие: а) фулминантен (развива се до тежка и дори фатална степен за няколко секунди, б) остър (в рамките на минути или десетки минути, в) подостър (няколко часа или десетки часа), г) хроничен (трае седмици, месеци, години).
По тежест: а) лека, б) умерена, в) тежка, г) критична (фатална).
В патогенезата на хипоксията могат да се разграничат няколко основни механизма: развитие на енергиен дефицит, нарушение на обновяването на протеиновите структури, нарушение на структурата на клетъчните и органоидните мембрани, активиране на протеолизата и развитие на ацидоза.
Метаболитните нарушения се развиват преди всичко в енергийния и въглехидратния метаболизъм, в резултат на което съдържанието на ΛΤΦ в клетките намалява с едновременно увеличаване на продуктите на неговата хидролиза - ADP и AMP. В допълнение, NAD H 2 се натрупва в цитоплазмата (Of-
излишък на "собствен" интрамитохондриален NAD*H? , който се образува при изключване на дихателната верига, затруднява работата на совалковите механизми и цитоплазменият NADH 2 губи способността да пренася хидридни йони към дихателната верига на митохондриите). В цитоплазмата NAD-H 2 може да се окисли, редуцирайки пирувата до лактат и този процес започва при липса на кислород. Неговата последица е прекомерното образуване на млечна киселина в тъканите. Увеличаването на съдържанието на ADP в резултат на недостатъчно аеробно окисление активира гликолизата, което също води до увеличаване на количеството млечна киселина в тъканите. Недостатъчността на окислителните процеси също води до нарушаване на други видове метаболизъм: метаболизъм на липиди, протеини, електролити, невротрансмитери.
В същото време развитието на ацидоза води до хипервентилация на белите дробове, образуване на хипокапния и в резултат на това газова алкалоза.
Въз основа на данни от електронна микроскопия, основната роля в развитието на необратимо увреждане на клетките по време на хипоксия се приписва на промените в клетъчните и митохондриалните мембрани и вероятно най-напред страдат митохондриалните мембрани.
Блокирането на енергозависимите механизми за поддържане на йонния баланс и нарушената пропускливост на клетъчната мембрана при условия на недостатъчен синтез на АТФ променя концентрацията на K\Na + и Ca 2+, докато митохондриите губят способността да натрупват Ca~ + йони и концентрацията му в цитоплазмата се увеличава. Неабсорбиран от митохондриите и намиращ се в цитоплазмата, Ca~ + от своя страна е активатор на деструктивните процеси в митохондриалните мембрани, действайки индиректно чрез стимулиране на ензима фосфолипаза А 3, който катализира хидролизата на митохондриалните фосфолипиди.
Метаболитните промени в клетките и тъканите водят до нарушени функции на органите и телесните системи.
Нервна система. На първо място страдат сложните аналитико-синтетични процеси. Често първоначално има вид еуфория, загуба на способността за адекватна оценка на ситуацията. С увеличаване на хипоксията се развиват груби нарушения на БНД, до загуба на способността за просто броене, зашеметяване и пълна загуба на съзнание. Още в ранните етапи се наблюдават нарушения на координацията отначало сложни (не могат да вденат игла), а след това най-простите движения, а след това се отбелязва адинамия.
Сърдечно-съдовата система. При нарастваща хипоксия се откриват тахикардия, отслабване на контрактилитета на сърцето, аритмия до предсърдно и камерно мъждене. Кръвното налягане след първоначалното покачване прогресивно спада до развитието на колапс. Изразени са и нарушения на микроциркулацията.
Дихателната система. Етапът на активиране на дишането се заменя с диспнотични явления с различни нарушения в ритъма и амплитудата на дихателните движения (дишане на Cheyne-Sgoks, Kussmaul). След често
стъпково краткотрайно спиране, терминално (агонално) дишане се появява под формата на редки дълбоки конвулсивни "въздишки", постепенно отслабващи до пълно спиране. В крайна сметка смъртта настъпва от парализа на дихателния център.
Механизмите на адаптиране на тялото към хипоксия могат да бъдат разделени, първо, на механизми на пасивна и второ, активна адаптация. Според продължителността на ефекта се разделят на спешни (аварийни) и продължителни.
Пасивната адаптация обикновено означава ограничаване на подвижността на тялото, което означава намаляване на нуждата на тялото от кислород.
Активната адаптация включва реакции от четири реда:
Реакции от първи ред - реакции, насочени към подобряване на доставката на кислород до клетките: повишаване на алвеоларната вентилация поради увеличаване и задълбочаване на дихателните движения - тахипнея (недостиг на въздух), както и мобилизиране на резервни алвеоли, тахикардия, увеличаване в белодробния кръвен поток, намаляване на радиуса на тъканния цилиндър, увеличаване на масата на циркулиращата кръв поради освобождаването й от депото, централизация на кръвообращението, активиране на еритропоезата, промяна в скоростта на връщане на 0 2 хемоглобин.
Реакции от втори ред - реакции на тъканно, клетъчно и субклетъчно ниво, насочени към повишаване на способността на клетките да използват кислород: активиране на работата на дихателните ензими, активиране на митохондриалната биогенеза (по време на хипоксия функцията на отделните митохондрии пада с 20%, което се компенсира от увеличаване на техния брой в клетката), намаляване на критичното ниво p0 2 (т.е. нивото, под което скоростта на дишане зависи от количеството кислород в клетката).
Реакции от III ред - промяна в типа на метаболизма в клетката: делът на гликолизата в енергийното снабдяване на клетката се увеличава (гликолизата е 13-18 пъти по-ниска от дишането).
Реакции от IV ред - повишаване на устойчивостта на тъканите към хипоксия поради мощността на енергийните системи, активиране на гликолизата и намаляване на критичното ниво на p0 2.
Дългосрочната адаптация се характеризира с постоянно увеличаване на дифузионната повърхност на белодробните алвеоли, по-добра корелация на вентилацията и кръвния поток, компенсаторна хипертрофия на миокарда, повишаване на хемоглобина в кръвта, активиране на еритропоезата и повишаване на брой митохондрии на единица клетъчна маса.
ПЛАНИНСКАТА БОЛЕСТ е вариант на екзогенна хипобарна хипоксична хипоксия. Отдавна е известно, че изкачването на големи височини причинява болестно състояние, чиито типични симптоми са гадене, повръщане, стомашно-чревни смущения, физическа и психическа депресия. Индивидуалната устойчивост на кислороден глад има широк диапазон от колебания, което е отбелязано от много изследователи при изучаването на планинската болест. Някои хора страдат от височинна болест вече на относително ниска надморска височина (2130-
2400 m надморска височина), докато други са относително устойчиви на голяма надморска височина. Беше отбелязано, че изкачването до 3050 m може да накара някои хора да изпитат симптоми на височинна болест, докато други могат да достигнат надморска височина от 4270 m без никакви прояви на височинна болест. Много малко хора обаче могат да изкачат 5790 м без да проявят забележими симптоми на височинна болест.
Редица автори, наред с планинската болест, разграничават и височинната болест, която възниква при бързо (за няколко минути) изкачване на голяма надморска височина, което често протича без никакви симптоми. дискомфорт- субективно безсимптомно. И това е нейният трик. Получава се при полет на голяма надморска височина без използване на кислород.
Систематични експерименти за дешифриране на патогенезата на планинската (височинна) болест са проведени от Paul Baer, който стига до извода, че намаляването на налягането на атмосферата около животното действа само дотолкова, доколкото намалява напрежението на кислорода. в тази атмосфера, т.е. наблюдаваните промени в организма на животното по време на разреждането на атмосферата се оказват във всички отношения напълно идентични с тези, наблюдавани при намаляване на количеството кислород във вдишвания въздух. Има паралелизъм между едното и другото състояние, не само качествен, но и количествен, само ако сравнението се основава не на процентното съдържание на кислород във вдишаната смес, а само на напрежението на този газ в нея. Така че, намаляване на количеството кислород във въздуха, когато напрежението му е от 160 mm Hg. Изкуство. спада до 80 mm Hg. Чл., може да бъде доста сравнимо с разреждането на въздуха наполовина, когато налягането падне от 760 mm Hg. Изкуство. (нормално атмосферно налягане) до 380 mm Hg. Изкуство.
Пол Берт постави животно (мишка, плъх) под стъклена камбана и изпомпва въздух от него. При намаляване на налягането на въздуха с 1/3 (когато налягането спадне до 500 mm Hg или когато напрежението на кислорода падне до приблизително 105 mm Hg), не са отбелязани необичайни явления от страна на животното; когато налягането беше намалено с 1/2 (при налягане от 380 mm Hg, т.е. при напрежение на кислорода от около 80 mm Hg), животните показаха само донякъде апатично състояние и желание да останат неподвижни; накрая, с по-нататъшно намаляване на налягането, се развиват всички явления, свързани с липсата на кислород. Началото на смъртта обикновено се наблюдава при намаляване на напрежението на кислорода до 20-30 mm Hg. Изкуство.
В друга версия на експериментите Пол Берт постави животното вече в атмосфера на чист кислород и след това го изхвърли. Както може да се очаква a priori, вакуумът може да се доведе до много по-високи степени от въздуха. И така, първите признаци на влиянието на разреждането под формата на леко учестяване на дишането се появяват при налягане от 80 mm Hg. Изкуство. - при въздух 380 mm Hg. Изкуство. По този начин, за да се получат същите явления в разредения кислород, както във въздуха, степента на разреждане на кислорода трябва да бъде 5 пъти по-голяма от степента на разреждане в атмосферата.
въздух. Като се има предвид, че атмосферният въздух съдържа 1/5 от кислорода по обем, т.е. кислородът представлява само една пета от общото налягане, ясно се вижда, че наблюдаваните явления зависят само от напрежението на кислорода, а не от налягането на околната атмосфера.
Развитието на планинската болест също се влияе значително от двигателната активност, което е блестящо доказано от Regnard'oM (1884) с помощта на следния демонстративен експеримент. Под стъклена камбана били поставени две морски свинчета – на едното била предоставена пълна свобода на поведение, а другото било в колело тип „катерица“, задвижвано от електродвигател, в резултат на което животното било принудено постоянно да тича. Докато въздухът в камбаната оставаше при обичайното атмосферно налягане, прасето бягаше съвсем безпрепятствено и не изглеждаше да изпитва особена умора. Ако налягането беше наполовина атмосферно или малко по-ниско, тогава прасето, без да бъде подтикнато да се движи, оставаше неподвижно, без да показва никакви признаци на страдание, докато животното в колелото на "катеричката" показваше очевидни затруднения при бягане, постоянно се спъваше и , накрая, в изтощение, падна по гръб и остана без никакви активни движения, оставяйки се да бъде отнесен и хвърлен от място на място от въртящите се стени на клетката. По този начин същото намаляване на налягането, което все още се понася много лесно от животно в състояние на пълна почивка, се оказва фатално за животно, принудено да произвежда увеличени мускулни движения.
Лечение на планинската болест: патогенетично - слизане от планината, даване на кислород или карбоген, даване на киселинни продукти; симптоматично - ефектът върху симптомите на заболяването.
Профилактика - кислородна профилактика, киселинни храни и стимуланти.
Повишеното снабдяване на тялото с кислород се нарича ХИПЕРОКСИЯ. За разлика от хипоксията, хипероксията винаги е екзогенна. Може да се получи: а) чрез увеличаване на съдържанието на кислород във вдишаната газова смес, б) чрез повишаване на налягането (барометрично, атмосферно) на газовата смес. За разлика от хипоксията, хипероксията е до голяма степен природни условияне възниква и животинският организъм не е могъл да се приспособи към него в процеса на еволюцията. Въпреки това, адаптирането към хипероксия все още съществува и в повечето случаи се проявява чрез намаляване на белодробната вентилация, намаляване на кръвообращението (намален пулс), намаляване на количеството хемоглобин и еритроцити (пример: декомпресионна анемия). Човек може да диша смес от газове с високо съдържание на кислород за достатъчно дълъг период от време. Първите полети на американски астронавти са извършени на превозни средства, в кабините на които е създадена атмосфера с излишък на кислород.
При вдишване на кислород под високо налягане се развива ХИПЕРОКСИЧНА ХИПОКСИЯ, което трябва да се подчертае.
Животът е невъзможен без кислород, но самият кислород е способен да упражнява токсичен ефект, сравним със стрихнина.
По време на хипероксична хипоксия високото кислородно напрежение в тъканите води до окислително разрушаване (разрушаване) на митохондриалните структури, инактивиране на много ензими (ензими), особено тези, съдържащи сулфхидрилни групи. Има образуване на свободни кислородни радикали, които нарушават образуването на ДНК и по този начин извращават протеиновия синтез. Последствието от системния ензимен дефицит е спад в съдържанието на γ-аминобутират в мозъка, основният инхибиторен медиатор на сивото вещество, което причинява конвулсивен синдром от кортикален произход.
Токсичният ефект на кислорода може да се прояви при продължително дишане със смес от газове с парциално налягане на кислорода от 200 mm Hg. Изкуство. При парциално налягане по-малко от 736 mm Hg. Изкуство. хистотоксичният ефект се изразява главно в белите дробове и се проявява или във възпалителния процес (високото парциално налягане на кислорода в алвеолите, артериалната кръв и тъканите е патогенен дразнител, водещ до рефлекторен спазъм на микросъдовете на белите дробове и нарушена микроциркулация и в резултат на увреждане на клетките, което предразполага към възпаление), или при дифузна микроателектаза на белите дробове поради разрушаване на сърфактантната система чрез свободнорадикално окисление. Тежка белодробна ателектаза се наблюдава при пилоти, които започват да дишат кислород много преди изкачване, което изисква допълнително подаване на газ.
При 2500 mm Hg. Изкуство. не само артериалната и венозната кръв е наситена с кислород, поради което последната не е в състояние да отстрани CO 2 от тъканите.
Дишане с газова смес, парциалното налягане на кислорода в която е по-високо от 4416 mm Hg. Чл., Води до тонично-клонични конвулсии и загуба на съзнание в рамките на няколко минути.
Тялото се адаптира към излишък на кислород, включително в първата двойка същите механизми като при хипоксия, но с обратна посока (намаляване на дишането и неговата дълбочина, намаляване на пулса, намаляване на масата на циркулиращата кръв, броя на еритроцити), но с развитието на хипероксична хипоксия, адаптацията протича както при други видове хипоксия.
ОСТРОТО КИСЛОРОДНО ОТРАВЯНЕ клинично протича в три етапа:
I стадий - учестено дишане и пулс, повишени кръвно налягане, разширени зеници, повишена активност с отделни мускулни потрепвания.
Ако има смес от газове над течността, тогава всеки газ се разтваря в нея според парциалното си налягане в сместа, т.е. до налягането, което пада върху неговия дял. Парциално наляганена всеки газ в газова смес може да се изчисли, като се знае общото налягане на газовата смес и нейния процентен състав. И така, при атмосферно налягане от 700 mm Hg. парциалното налягане на кислорода е приблизително 21% от 760 mm, т.е. 159 mm, на азота - 79% от 700 mm, т.е. 601 mm.
При изчисляване парциално налягане на газоветев алвеоларния въздух трябва да се има предвид, че той е наситен с водни пари, чието парциално налягане при телесна температура е 47 mm Hg. Изкуство. Следователно делът на другите газове (азот, кислород, въглероден диоксид) вече не е 700 mm, а 700-47 - 713 mm. При съдържание на кислород в алвеоларния въздух, равно на 14,3%, парциалното му налягане ще бъде само 102 mm; със съдържание на въглероден диоксид 5,6%, неговото парциално налягане е 40 mm.
Ако течност, наситена с газ при определено парциално налягане, влезе в контакт със същия газ, но с по-ниско налягане, тогава част от газа ще излезе от разтвора и количеството на разтворения газ ще намалее. Ако налягането на газа е по-високо, тогава повече газ ще се разтвори в течността.
Разтварянето на газовете зависи от парциалното налягане, т.е. налягането на конкретен газ, а не от общото налягане на газовата смес. Следователно, например, кислородът, разтворен в течност, ще излезе в азотна атмосфера по същия начин, както в празнота, дори когато азотът е под много високо налягане.
Когато течност влезе в контакт с газова смес с определен състав, количеството газ, което влиза или излиза от течността, зависи не само от съотношението на газовите налягания в течността и в газовата смес, но и от техните обеми. Ако голям обем течност е в контакт с голям обем газова смес, чието налягане се различава рязко от налягането на газовете в течността, тогава големи количества газ могат да излязат или да навлязат в последната. Напротив, ако достатъчно голям обем течност влезе в контакт с газов мехур с малък обем, тогава много малко количество газ ще напусне или ще влезе в течността и газовият състав на течността практически няма да се промени.
За газове, разтворени в течност, терминът " волтаж”, съответстващ на термина „парциално налягане” за свободни газове. Напрежението се изразява в същите единици като налягането, т.е. в атмосфери или в милиметри живачен стълб или воден стълб. Ако налягането на газа е 1,00 mm Hg. чл., това означава, че газът, разтворен в течността, е в равновесие със свободния газ под налягане от 100 mm.
Ако напрежението на разтворения газ не е равно на парциалното налягане на свободния газ, тогава равновесието е нарушено. Възстановява се, когато тези две количества отново станат равни едно на друго. Например, ако налягането на кислорода в течността на затворен съд е 100 mm, а налягането на кислорода във въздуха на този съд е 150 mm, тогава кислородът ще влезе в течността.
В този случай напрежението на кислорода в течността ще бъде отхвърлено и налягането му извън течността ще намалее, докато се установи ново динамично равновесие и двете стойности са равни, като са получили някаква нова стойност между 150 и 100 mm . Как се променят налягането и напрежението в дадено изследване зависи от относителните обеми газ и течност.
