Атм.давление и организм человека

Лекция 2. Атмосферное давление

Учебные вопросы:

1. Природа атмосферного давления

2. Атм.давление и организм человека.

3. Центры действия атмосферы

4. Течения, формирующие Азорский максимум и Исландский минимум

Горная болезнь - болезненное состояние, связанное с кислородным голоданием вследствие понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе,а также уменьшением содержания СО₂ в организме, которое возникает высоко в горах, а также при полетах на летательных аппаратах, не оснащённых герметичной кабиной (напр. парапланах, дельтапланах, воздушных шарах), начиная примерно с 2000 метров и выше.

В ее возникновении которой наряду с недостатком кислорода играют также роль такие добавочные факторы, как физическое утомление, охлаждение, обезвоживание организма, ультрафиолетовое излучение, тяжелые погодные условия (ураганные ветры и т. п.), резкие перепады температур в течение дня (от +30 днем до −20 ночью [1]) и т. д.

Промежуточные высоты (1500—2500 м):

Эйфория. Заметны физиологические изменения. Насыщение (сатурация) крови кислородом > 90 % (норма). Вероятность горной болезни невелика.

Большие высоты (2500—3500 м):

Пересыщение. Горная болезнь развивается при быстром подъёме.

Очень большие высоты (3500—5800):

Полная потеря работоспособности. Горная болезнь развивается часто. Насыщение (сатурация) крови кислородом < 90 %. Значительная гипоксемия (снижение концентрации кислорода в крови) при нагрузке.

Экстремальные высоты (> 5800 м):

Зона вероятной смерти. Выраженная гипоксемия в покое. Прогрессирующее ухудшение, несмотря на максимальную акклиматизацию. Постоянное нахождение на таких высотах невозможно.

Высота, на которой развивается горная болезнь, варьирует вследствие влияния многочисленных факторов, как индивидуальных, так и климатических.

На развитие горной болезни влияют следующие индивидуальные факторы.

• индивидуальной устойчивости людей к недостатку кислорода (например, у жителей гор);

• пол (женщины лучше переносят гипоксию);

• возраст (молодые люди плохо переносят гипоксию);

• физическое, психическое и моральное состояние;

• уровень тренированности;

• быстрота набора высоты;

• степень и продолжительность кислородного голодания;

• интенсивность мышечных усилий;

• прошлый «высотный» опыт.

Следующие факторы провоцируют развитие горной болезни и снижают переносимость больших высот:

• наличие алкоголя или кофеина в крови;

• бессонница, переутомление;

• психоэмоциональное напряжение;

• переохлаждение;

• некачественное и нерациональное питание;

• нарушение водно-солевого режима, обезвоживание;

• избыточная масса тела;

• респираторные и другие хронические заболевания (например ангина, бронхит, пневмония, хронические гнойные стоматологические заболевания);

• кровопотери.

Следующие климатические факторы способствуют развитию и более быстрому прогрессированию горной болезни

• Низкие температуры — с увеличением высоты среднегодовая температура воздуха постепенно снижается на 0,5 °C на каждые 100 м (зимой 0.4 °C, летом 0.6 °C). Зимой на равных высотах заболеваемость более частая, чем летом (причины см. патогенез). Резкий перепад температур тоже оказывает неблагоприятное влияние.

• Влажность — на больших высотах из за низких температур парциальное давление водяного пара низкое. На высоте 2000 м влажность воздуха в два раза меньше, чем на уровне моря, а на больших горных высотах воздух становится практически сухим. С одной стороны это приводит к усилению потери жидкости организмом через кожу и лёгкие и следовательно к обезвоживанию организма. С другой стороны более влажный воздух обладает более высокой теплопроводностью, следовательно, способствует вредному влиянию низких температур. Так, проявления горной болезни в горах влажного климата наступают на более низкой высоте (Альпы — 2500 м, Кавказ — 3000 м), чем в горах сухого климата (Тянь-Шань — 3500 м, Гималаи — 4500 м).[3]

• Ветер — высоко в горах ветер может достигать ураганной силы (свыше 200 км/ч), что переохлаждает организм, изматывает физически и морально, затрудняет дыхание.

Сочетание вышеперечисленных факторов приводит к тому, что высота развития горной болезни для разных людей и разных условий бывает весьма вариабельной. Некоторые начинают страдать от кислородной недостаточности уже на высоте 2000 м, другие же не чувствуют её эффекта даже на 4000 м.

Большинство здоровых неакклиматизированных жителей равнин начинают ощущать действие высоты в районе 2500—3000 м, а при напряжённой физической работе и на меньших высотах. На высоте около 4000 м даже у абсолютно здоровых людей появляется лёгкое недомогание, а острая горная болезнь регистрируется у 15—20% участников подъёма. На высоте 6500—7000 м полная акклиматизация, по всей видимости, вообще невозможна, в связи с чем участники экспедиций на восьмитысячники мира отмечают многочисленные функциональные расстройства и прогрессирующие признаки горной болезни[2]. В высотном альпинизме существует термин «летальная зона», или «зона смерти».

На высоте значительно изменяется аппетит, уменьшается всасывание воды и питательных веществ, выделение желудочного сока, что приводит к нарушению процессов пищеварения и усвоения пищи, особенно жиров. В результате человек резко теряет вес (до 15—22 кг за 6—7 недель на высоте 6000 м). На высоте человек может ощутить мнимое чувство полноты желудка, распирание в подложечной области, тошноту, поносы, не поддающиеся медикаментозному лечению.

На высотах порядка 4500 м нормальная острота зрения возможна только при яркости в 2.5 раза больше обычной для равнинных условий. На этих высотах происходит сужение периферического поля зрения и заметное «затуманивание» зрения в целом. На больших высотах снижается также точность фиксации взгляда и правильность определения расстояния. Даже в условиях среднегорья зрение ночью слабеет, а срок адаптации к темноте удлиняется.

Выделение воды из организма, как известно, осуществляется в основном почками (1.5 л воды в сутки), кожей (1 л), лёгкими (около 0.4 л) и кишечником (0.2—0.3 л), всего около 3 л воды в сутки. При усиленной мышечной деятельности, особенно в условиях жары, резко возрастает выделение воды через кожу (иногда до 4—5 л). Напряжённая мышечная работа, совершаемая в условиях высокогорья, в связи с недостатком кислорода и сухостью воздуха, резко усиливает лёгочную вентиляцию и тем самым увеличивает также количество воды, выделяемой через лёгкие. Все это приводит к тому, что общая потеря воды у участников сложных высокогорных путешествий может достигнуть 7—10 л в сутки.

Болевая чувствительность по мере нарастания гипоксии снижается вплоть до полной её потери.

Острая форма горной болезни возникает при быстром перемещении (в течение нескольких часов) неакклиматизированных людей в высокогорье, обычно на высоту более 3500 м. Клинические симптомы её развиваются стремительно. При подострой форме горной болезни они развиваются не так быстро и сохраняются дольше (до 10 дней). Клинические проявления обеих форм горной болезни в общем совпадают.

Симптомы лёгкой степени горной болезни появляются в течение 6—12 часов (а иногда и раньше) после подъёма на новую высоту. На большей высоте её симптомы обнаруживаются раньше. У многих они проявляются вначале в ухудшении самочувствия, некоторой вялости. Новичок ощущает первое время в горах недомогание, учащённое сердцебиение, лёгкое головокружение, небольшую одышку при физических нагрузках, сонливость и вместе с тем плохо засыпает. Через 3—4 дня эти явления, если не подниматься выше, как правило исчезают. Чётких объективных клинико-неврологических симптомов этой формы горной болезни не существует.

Все вышеперечисленные симптомы не являются специфическими и могут быть следствием многих других заболеваний. Тем не менее считается правильным предполагать острую горную болезнь, если у не акклиматизированного человека, поднявшегося на высоту более 2500 м, начинает болеть голова и появляется ещё хотя бы один из вышеперечисленных симптомов. Если вышеописанные симптомы появляются после 36 часов хорошего состояния, то надо исключить наличие другого заболевания.

На высотах 2500—3500 м у некоторых людей может наблюдаться признаки пересыщения при эйфории: приподнятое настроение, излишняя жестикуляция и говорливость, ускоренный темп речи, беспричинное веселье и смех, беззаботное, легковесное отношение к окружающей среде. В дальнейшем эйфорическое состояние сменяется упадком настроения, апатией, меланхоличностью, притупляется интерес к окружающему.

На высотах 4000—5000 м резко ухудшается самочувствие и снижается работоспособность. Развивается умеренная и даже сильная головная боль. Сон делается беспокойным, тревожным, с неприятными сновидениями, некоторые засыпают с трудом и часто просыпаются от чувства удушья (периодическое дыхание). При физических усилиях сразу учащаются дыхание и сердцебиение, появляется головокружение. Аппетит понижается, возникает тошнота, которая бывает интенсивной и может перейти в рвоту. Изменяется вкус: хочется преимущественно кислой, острой или солёной пищи (что отчасти объясняется обезвоживанием и нарушением водно-солевого баланса). Сухость в горле вызывает жажду. Возможны кровотечения из носа.

На высотах 5000—7000 м и выше самочувствие редко бывает хорошим, чаще оно неудовлетворительное. Ощущается общая слабость, усталость, тяжесть во всем теле. Не прекращается умеренная, а подчас и сильная боль в висках, лобной, затылочной части головы. При резких движениях и наклонах или после работы возникает головокружение. Человек засыпает с большим трудом, часто пробуждается, некоторые мучаются от бессонницы. Заболевший горной болезнью не способен длительно выполнять физическую нагрузку из-за одышки («дыхание загнанной собаки»), и сердцебиения, работоспособность падает, например на высоте 8000 м остаётся 15—16 % работоспособности от произведённой на высоте уровня моря[7].

Сухость в горле нарастает, все время хочется пить. Язык обложен. Многих беспокоит сухой кашель. Аппетит, как правило, понижен или отсутствует. Число случаев тошноты и рвоты при приёме пищи увеличивается. Часто отмечаются боли в области живота и желудочно-кишечные расстройства, вздутие живота. Ритм дыхания во время ночного сна нарушается (дыхание Чейна-Стокса). Кожные покровы лица, особенно губ, приобретают бледный, чаще синюшный, оттенок в результате недостаточного насыщения кислородом артериальной крови, которая теряет свой алый цвет. Температура повышается на 1—2°C, возникает озноб. Учащаются случаи кровотечений из носа, рта, лёгких (кровохарканье), иногда желудочные.

При определённых условиях, начиная с 4000 м могут возникнуть опасные формы горной болезни, обусловленные срывом адаптационных механизмов и развития более серьёзных патологий: отёк лёгких и отёк головного мозга.

На фоне тяжёлых форм острой горной болезни, а иногда внезапно, могут развиться застойные явления крови в малом круге кровообращения и отёк лёгких, а также острая сердечная недостаточность.

Симптомы высокогорного отёка легких, как правило, появляются на 2—3 день пребывания на большой высоте. Из капилляров лёгких выходит жидкость, которая, попадая в просвет альвеол, мешает газообмену, в результате гипоксия усиливается и заболевание прогрессирует. Если не принять меры, от первого появления симптомов до смерти от удушья могут пройти считанные часы. Его развитию способствуют перенесенные ранее заболевания органов дыхания и кровообращения, хроническая или острая инфекция дыхательных путей (например ангина, бронхит, пневмония, хронические гнойные стоматологические заболевания), чрезмерные физические нагрузки, выполняемые прежде, чем наступила устойчивая адаптация.

Высотный отёк лёгких из всех специфических для гор заболеваний является наиболее частой причиной смерти. На высоте 2700 м частота высокогорного отёка лёгких составляет 0,0001 % и увеличивается до 2 % на 4000 м[1].

Высотный отёк мозга можно рассматривать как крайнее проявление острой горной болезни. Из капилляров головного мозга выходит жидкость, он увеличивается в объёме. При этом ткани мозжечка вклиниваются в ствол спинного мозга, происходит разрушение находящихся в нём жизненно важных центров и наступает смерть.

Профилактика

1. За 3 месяца до восхождения начать пробежки (беговая дорожка., шейпинг, фитнес, кардиотренажеры) 3 раза в неделю, не меньше, чем по 30-40 минут, для подготовки сердца, сосудов и дыхательной системы.

2. За 2 месяца до восхождения прием препаратов, повышающих гемоглобин крови, адаптогенов и капилляропротекторов (таблетки капилар, по 3-4 шт.натощак, разжевать)

3. Метеочувствительным, склонным к головным болям, и людям, имеющим остеохондроз шейного отдела, - за месяц до восхождения прием кавинтона, или Гинко Билоба для улучшения мозгового кровообращения.

4. Прием за месяц до подъема в горы поливитаминов (с обязательным содержанием всех микроэлементов) и продолжать ежедневный прием поливитаминов в горах (можно использовать витаминные комплексы для спортсменов или беременных, с повышенным содержанием минералов).

5. Рекомендуется в горах ежедневный прием ацетилсалициловой кислоты (аспирин, тромбо АСС) для разжижения крови и улучшения транспорта кислорода, и дополнительный прием витамина С (лучше брать растворимую форму по 500 или 1000мг).

6. Иметь в личной аптечке все ниже перечисленные препараты: Ацетазоламид (диакарб, диамокс), Дексаметазон (в т.ч. и ампульную форму препарата) аспаркам или панангин (они принимаются совместно с диакарбом), ибупрофен или солпадеин (хорошо снимает головную боль при начальных симптомах горной болезни). Противопростудные препараты, иммуномодуляторы (оциллококцинум, анаферон) их следует начинать принимать сразу же при переохлаждении, ознобах, насморке или при возникновении в группе любых аденовирусных инфекций. Средства для разжижения мокроты (например, АЦЦ, прием которого начинать при любых формах кашля, для ранней профилактики отека легких), церукал (противорвотное).

Три золотых правила профилактики горной болезни:

1. Никогда не подниматься с симптомами горной болезни.

2. Если симптомы горной болезни усиливаются, то обязательно надо спускаться.

3. Если альпинист на высоте чувствует себя плохо, то в отсутствии явных признаков других заболеваний надо считать, что у него острая горная болезнь и проводить соответствующее лечение[8].

Основа профилактики острой горной болезни — это проведение активной ступенчатой акклиматизации. Немаловажное значение имеют также и рациональный отбор людей, их физическая и психологическая подготовка, наличие предыдущего высотного опыта, фармакологическая профилактика.

Кессонная (декомпрессионная) болезнь — патологическое состояние организма, которое может развиться у лиц, работающих в условиях повышенного атмосферного давления, в период перехода к нормальному давлению без соблюдения соответствующих санитарно-технических правил.

Целый ряд работ по сооружению мостов, портов, гидроэлектростанций, фундаментов для тяжелого оборудования в водонасыщенных грунтах, по разработке новых угольных и рудных месторождений проводится под сжатым воздухом в кессонах. По мере опускания кессона давление в нем увеличивается для того, чтобы уравновешивать давление возрастающего столба воды или водонасыщенного грунта над рабочим местом. На каждые 10 м глубины давление увеличивается на 1 атм.

Согласно трудовому законодательству, давление сжатого воздуха в кессонах не должно превышать 4 дополнительные атмосферы, что соответствует глубине воды или грунта примерно 40 м. Пребывание под повышенным давлением состоит из трех периодов:

1) период повышения давления (шлюзование, или компрессия);

2) период нахождения под наибольшим давлением (период работы в кессоне);

3) период снижения давления (вышлюзование, или декомпрессия).

С точки зрения профпатологии наиболее опасными являются 1-й и 3-й периоды. В 1-м периоде может развиться патологический процесс во внутреннем и среднем ухе, в 3-м — кессонная болезнь.

Патогенез. Как только человек переходит к дыханию сжатым воздухом, в крови и тканях его организма происходит растворение азота, содержащегося в альвеолярном воздухе, до тех пор, пока в тканях и крови уровень азота не достигнет того давления, под которым этот газ находится во вдыхаемом воздухе.

Установлено, что человеческое тело массой 70 кг способно растворить 1 л азота на каждую дополнительную атмосферу.

В период декомпрессии, т. е. в период перехода из зоны повышенного давления к нормальному, по мере снижения давления азота во вдыхаемом воздухе происходит выделение азота, растворенного в тканях организма, через кровь и легкие.

Через легочные альвеолы в 1 мин может диффундировать около 150 мл азота. Для беспрепятственного удаления из организма освобождающегося газа необходимо переход от повышенного давления к нормальному производить постепенно. Если же переход осуществляется быстро, создается резкая разница между нормальным давлением азота в окружающей среде и парциальным напряжением азота, растворенного в тканях организма.

Вследствие этого происходит бурное выделение растворенного азота в кровь и жидкости тканей с образованием пузырьков. В легких азот не успевает выделяться в альвеолы, и через малый круг кровообращения пузырьки этого газа проникают в артерии большого круга. Газовая эмболия сопровождается преходящим спазмом артерий, престазом и стазом. Таким образом, нарушается питание тканей и органов, создается гипоксия, к которой наиболее чувствительна нервная система.

На дистальных частях аэроэмбола могут выпадать клетки крови и фибрин. Это может впоследствии привести к образованию аэротромба. Поэтому кессонная болезнь может протекать остро и хронически, в первом случае обусловливаясь аэроэмболией, во втором — аэротромбозом.

Клиника. М. И. Якобсон по тяжести клинической картины все случаи кессонной болезни делит на 4 формы: легкую, средней тяжести, тяжелую и летальную.

Легкая форма характеризуется наличием боли в костях, мышцах, суставах, нервах, развитие которой связано с явлением асфиксии эмболизированного участка ткани, что приводит к раздражению чувствительных нервных окончаний, а также к давлению пузырьков газа на нервные окончания в тканях. Остеалгии, миал-гии, артралгии и невралгии могут сопровождаться кожным зудом вследствие закупорки газовыми пузырьками потовых и сальных желез и марморисценцией кожи вследствие аэроэмболии кожных вен.

Кессонная болезнь средней тяжести характеризуется поражением вестибулярного аппарата, органов пищеварения и зрения.

В клиническую картину этой формы входят следующие симптомы:

головная боль, головокружение, тошнота, рвота, резкая бледность, гипергидроз. Все они составляют синдром Меньераи развиваются вследствие аэроэмболий лабиринтных сосудов с образованием периваскулярных геморрагии.

Расстройства пищевого канала в виде боли в животе, напряжения передней брюшной стенки, рвоты, поноса возникают вследствие скопления газа в кишках и сосудах брыжейки.

Глазные симптомы проявляются преходящими спазмами ретинальных артерий. В момент спазма диск зрительного нерва становится белым.

Тяжелая форма кессонной болезни характеризуется быстрым развитием признаков поражения белого вещества спинного мозга, чаще всего на уровне среднегрудного отдела.

Белое вещество спинного мозга растворяет большое количество азота благодаря богатому содержанию миелина, в состав которого входит значительное количество жироподобных веществ, лучше" других поглощающих азот. На уровне среднегрудных сегментов спинной мозг хуже всего васкуляризирован (критическая зона), что объясняет наибольшую ранимость этого отдела спинного мозга при кессонной болезни. После короткого скрытого периода развивается спастическая нижняя параплегия, проводниковый тип чувствительных расстройств, нарушение функции тазовых органов.

Поражение головного мозга наблюдается редко благодаря хорошо развитой сосудистой сети. Иногда наблюдаются головная боль, рвота, гемиплегия, гемианестезия, афазия, психозы. Церебральные симптомы носят обычно преходящий характер.

Летальная форма кессонной болезни может развиться на почве тотальной блокады легочного кровообращения, острой недостаточности сердца или на почве блокады кровообращения в жизненно важных центрах продолговатого мозга.

Лечение. Основным видом лечения кессонной болезни является возвращение больного в условия повышенного давления с тем, чтобы газовые пузырьки в крови вновь растворились, и назначение средств, улучшающих сердечную деятельность. Лечебная ре-компрессия производится в специальной рекомпрессионной камере или лечебном шлюзе. В связи с переходом газа в раствор просвет сосудов освобождается для нормального кровообращения в пострадавших участках ткани, что ведет к исчезновению патологических симптомов. Рекомпрессию следует проводить при исходном давлении в течение 1—1,5 ч. Дерекомпрессия должна проводиться медленно (на каждую 0,1 атм 10 мин).

Назначаются физиотерапевтические методы: водяные или суховоздушные ванны, соллюкс, диатермия. Среди лекарственных средств — обезболивающие, эуфиллин, папаверин, дибазол, платифиллин, фенобарбитал, глюкоза, сердечные.

Профилактика кессонной болезни заключается в соблюдении норм рабочего времени в кессонах и правильной организации декомпрессии.

Центры действия атмосферы, это области высокого или низкого атмосферного давления на картах распределения давления по земному шару; статистический результат преобладания в том или ином районе антициклонов или циклонов.

Различают постоянные и сезонные Ц. д. а. Постоянные (перманентные) Ц. д. а. — экваториальная депрессия, субтропические антициклоны, депрессии субполярных широт, полярные антициклоны; сезонные — зимние антициклоны и летние депрессии над материками в средних широтах. Размещение Ц. д. а. (см. карты).

В Северном полушарии расположены такие ЦДА,:

Атлантика – Исландский мингимум и Азорский максимум

Тихий океан – Алеутский минимум и Гавайский максимум.

В Южном полушарии находятся:

В Атлантике:

Антициклон Острова Св. Елены;

Южноатлантический минимум.

В Тихом океане:

Антициклон о. Пасхи;

Южнотихоокеанский максимум.

Такое расположение ЦДА наблюдается в послединие 5 млн лет, после образования Панамского перешейка, преградившего путь водам из Тихого океана в Атлантический по экватору. Это период называется Плейстоцен. Стало гораздо холоднее и начались всемирные оледенения.

Наибольшее влияние на климата и погоду Европы оказывают Азорский максимум и Исландский минимум.

Эти неоднородности поля атмосферного давлениявозникли из за того что над областью Азорского максимума постоянно происходит охлаждение атмосферы, а над областью Исландского минимума – ее охлаждение.

Атм. давление в Азорском максимуме тем больше, чем больше холодной воды приносит в эту область течение. Атм. давление в Исландском минимуме тем меньше, чем больше туда приходит теплой воды.

Схемы расположения ЦДА в январе и июле приведены на рисунке 1.

Дата добавления: 2015-07-02