ILoveDiving.ru

Декомпрессия

До сих пор нами не рассматривался элемент времени в его связи с восстановлением газового равновесия. Время, однако, является одним из наиболее важных параметров применительно к физиологии организма, находящегося в гипербарической среде. Газ быстро диффундирует через альвеолярные пленки. Попав в кровь, он разносится по тканям организма, где происходит его поглощение. Количество газа, поглощенного тканью, зависит от градиента давления, типа ткани и времени.

Каждая ткань благодаря особенностям своего строения имеет характерную для нее скорость поглощения (абсорбции) газа. Ткани, быстро поглощающие газ, так же быстро высвобождают его. При понижении давления в процессе всплытия водолаза необходимо принять все меры для того, чтобы газ высвобождался из тканей со скоростью, исключающей образование газовых пузырьков. Градиент давления, вызывающий их появление, зависит от физических свойств газа и ткани, поэтому техника и способы погружения водолаза под воду должны быть приведены в соответствие с особенностями компонентов дыхательной смеси.

Процесс снижения парциального давления в режиме, исключающем образование в тканях организма пузырьков инертного газа, называется декомпрессией. Глубина, на которую водолаз может опуститься, и время, в течение которого он может пребывать на этой глубине без последующей декомпрессии, очень ограничены. Заштрихованная часть графика (рис. 8) показывает безопасные по времени и глубине пределы погружения, когда не требуется декомпрессия.

За исключением тех случаев, когда происходит чрезвычайно быстрое всплытие, или «взрывная» декомпрессия, кислород в дыхательной смеси не влияет на образование газовых пузырьков. Кислород в безопасных для организма пределах парциального давления попадает в ткани организма, где за счет обмена веществ его содержание уменьшается. Инертный газ, выполняющий роль разбавителя кислорода, попадает в ткани и высвобождается из них в неизменном виде; этим он и опасен.

Принципы декомпрессии были известны еще в середине прошлого века, когда стали использовать кессоны для возведения мостовых опор. Фактически декомпрессия применялась и раньше, но лишь в середине XIX в. терапевтическое действие декомпрессии попало в поле зрения такого исследователя, как Поль Берт, который внес большой вклад в дело ее изучения. Его работы и сейчас являются основой для современных исследований. Несмотря на то что на протяжении последних полутора веков в этой области была проведена большая исследовательская работа, до сих пор не решен ряд проблем, касающихся основных вопросов физиологии и патологии водолазов. В частности, так и не найдено единое решение всех проблем, связанных с различными стадиями погружения под воду. Тем не менее за последние 10 лет был достигнут значительный научный и технический прогресс в области декомпрессии. Примером новейших достижений в этой области служит палубный декомпресси-онный комплекс, в котором восемь водолазов могут проходить декомпрессию одновременно.

Насыщение ткани. Ткани организма представляют собой основной резервуар для хранения избыточного газа, поглощаемого организмом в результате повышенного парциального давления. Кровь, на долю которой приходится менее 7% веса человеческого тела, выполняет в организме роль газопровода. Капитан медицинской службы Роберт Уоркман считает, что если бы человеческое тело состояло из однородной ткани, в одинаковой и достаточной степени обеспечиваемой притоком крови из системы кровообращения, то за каждый цикл кровообращения организмом поглощалась бы Чм ча^ть избыточного азота. За 20 циклов (или в течение 10 мин) организм поглощал бы 50% избытка азота. В этом случае было бы легко вычислить время установления равновесия для азота в организме и совсем просто определить напряжение азота в тканях. К сожалению, ткани организма неоднородны и по-разному снабжаются кровью. Организм — это система разнородных элементов, часть которых почти не обеспечивается кровотоком и очень медленно поглощает газ.

Независимо от скорости поглощения газа все ткани (рано или поздно) становятся насыщенными или превращаются в ненасыщенные в соответствии с одними и теми же математическими зависимостями. На рис. 9 приведен график насыщения любой ткани организма при постоянном давлении. Из графика видно, что ткань, в которой равновесие парциального давления инертного газа устанавливается за 6 ч, насыщается на 50% этим газом менее чем за полтора часа. Аналогичным образом при снижении избыточного парциального давления ткань освобождает 50% поглощенного ею инертного газа менее чем за четверть времени, необходимого для ее насыщения.

Рис. 8. Предельная глубина погружения и время, в течение которого водолаз может находиться на данной глубине, не подвергаясь затем декомпрессии. Время исчисляется с момента ухода водолаза под воду и до начала всплытия.

Когда инертным газом является азот, время насыщения им организма составляет 24 ч. Если же инертным газом служит гелий, то время насыщения сокращается до 12 ч. График на рис. 9, разумеется, не является декомпрессионной таблицей, поскольку он строился на основе допущения о мгновенном приложении и снятии давления. Такое мгновенное действие давления на организм на практике оказалось бы губительным для человека. Тем не менее с помощью такого графика можно определить процент инертного газа, поглощенного организмом на данной глубине.

В тканях организма может возникнуть избыток инертного газа, не приводящий, однако, к образованию газовых пузырьков. В таких случаях считается, что ткань перенасыщена для данной глубины. Допустимое значение подобного внутреннего перепада давлений — одна из наиболее сложных и спорных проблем декомпрессии.

Режимы декомпрессии. Первые декомпрессионные таблицы были разработаны Дж. С. Холдейном для ВМС Великобритании в 1908 г. В основу таблиц была положена теория перенасыщения. Таблицами предусматривалась ступенчатая декомпрессия водолаза во время подъема на поверхность, при которой отношение между парциальным давлением инертного газа в тканях организма и давлением окружающей среды не должно было быть больше 2:1.

Эти таблицы были вполне пригодны для использования при сравнительно кратковременном пребывании водолазов на рабочих глубинах до 50 м, но ими нельзя пользоваться при расчете декомпрессионных режимов для водолазов, пребывающих под водой в течение более продолжительного периода времени или на большей глубине. Впоследствии другие исследователи, пользуясь различными теориями перенасыщения, разрабатывали новые водолазные таблицы, в которых были зафиксированы соответствующие режимы декомпрессии. Обычно это эмпирические таблицы, основанные на статистике появления симптомов кессонной болезни.

Рис. 9. Скорость насыщения и высвобождения тканей человеческого тела зависит- от свойств данной ткани и инертного газа.

Таблицы для ряда последовательных погружений. Повсеместное использование в военном деле автономных водолазных дыхательных аппаратов заставило разработать новые водолазные таблицы и режимы. В обычном «вентилируемом» снаряжении водолаз, как правило, работает на грунте в течение определенного времени, а затем проходит декомпрессию. При работе с дыхательным аппаратом время пребывания водолаза под водой ограничено запасом воздуха, который он носит в своем снаряжении, и для выполнения более или менее сложной подводной работы аквалангист вынужден совершать несколько последовательных погружений. Существовавшие водолазные таблицы не удовлетворяли новым требованиям, поскольку в соответствии с зафиксированными в них режимами водолаз тратил чрезвычайно много времени на декомпрессию. Поэтому были разработаны водолазные таблицы для ряда последовательных погружений.

Использование гелия вместо азота также потребовало переработки прежних таблиц и пересмотра режимов. Поскольку гелий абсорбируется и высвобождается тканями значительно быстрее, чем азот, водолазные таблицы, составленные для азотной декомпрессии, оказались непригодными для гелиевой. При гелиевой декомпрессии необходимо ориентироваться на ткани, которые высвобождают этот газ быстрее, чем остальные. Однако разница во времени, затрачиваемом при безопасном возвращении на поверхность после погружений с использованием гелия или азота в дыхательной смеси, незначительна.

«Насыщенные» погружения. Нужда в продолжительном пребывании водолаза на больших глубинах послужила причиной разработки нового способа погружения, называемого «насыщенным». Вернемся снова к рис. 9. Из него видно, что на любой данной глубине спустя определенное время достигается определенный уровень содержания в тканях растворенного газа; этот уровень изменяется затем в пренебрежимо малых пределах, оставаясь практически постоянным независимо от продолжительности пребывания на данной глубине. Когда ткань достигает насыщения, предельного для данной глубины, время декомпрессии больше не зависит от продолжительности пребывания водолаза на этой глубине в гипербарических условиях при данном давлении. При осуществлении исследовательских программ с использованием «насыщенного» погружения (например, программ Силаб-1 и Силаб-2) во время подъема акванавтов на поверхность была применена продолжительная декомпрессия. В ходе работ по программе Силаб-2, проводившихся на глубине 62 м, имел место всего один случай заболевания «кессонкой», да и то в легкой форме; скорость декомпрессии при этом составляла 10 мин на каждые 0,3 м глубины.

Новые методы декомпрессии. Благодаря использованию новых методов декомпрессии последняя становится все более безопасной для водолазов и занимает меньше вромени. Чистый кислород, применявшийся раньше для декомпрессии при подъеме водолазов с малых глубин, теперь используется во всех режимах декомпрессии при подъеме водолазов с больших глубин. Замена вдыхаемых газов новыми ускоряет процесс десатурации тканей (выделения растворенного в них газа) за счет снижения парциального давления инертного газа в крови и ускорения процесса газообмена. Было даже разработано несколько режимов, предусматривающих изменение дыхательной смеси в ходе рабочего цикла погружения. Доктор Альберт Бюльман и Ганс Келлер применяли сложные, многокомпонентные газовые смеси во всех своих экспериментах по погружению на большие глубины, что в конце концов позволило Келлеру достичь 300-метрового рубежа.

Очевидно, организм человека обладает способностью вырабатывать более оптимальную восприимчивость к высокому парциальному давлению газа. Анализ статистики случаев заболевания кессонной болезнью людей, чья работа связана с пребыванием в гипербарических условиях, показывает, что систематическое воздействие компрессии и декомпрессии на человека уменьшает вероятность возникновения у него кессонной болезни. Такая повышенная адаптация к гипербарическим условиям некоторыми исследователями объясняется разрушением в организме зародышей газовых пузырьков. Была выдвинута гипотеза о том, что указанные зародыши пузырьков газа фактически способствуют образованию самих пузырьков аналогично тому, как частицы вещества в атмосфере вызывают образование водяных капель.

Согласно статистике, у пожилых людей, особенно в возрасте свыше 50 лет, «кессонка» возникает чаще. Это объясняется недостаточностью физического тонуса этих людей. Несколько лет назад ни у кого не вызывало сомнений, что тучность способствует возникновению кессонного заболевания. Новейшие исследования, однако, показывают, что декомпрессионная болезнь лишь косвенно связана с тучностью, поскольку наличие избыточного количества жировых тканей находится в непосредственной зависимости от плохого физического состояния.

Техника освоения морских глубин. Пер. с англ. Л., “Судостроение”
Дж.Кенни.

Опубликовано:
11.10.12

Категория - Техника освоения морских глубин