зачем делать гипервентиляцию легких перед погружением

Выводы:

Источник

Гипервентиляция легких

Из практики известно, что подводные пловцы и ныряльщики довольно часто имеют дело с гипервентиляцией легких. Однако не все из них знают об опасностях, которые подстерегают теоретически неподготовленных и неопытных пловцов. У взрослого человека в состоянии покоя легочная вентиляция составляет 5-6 л/мин. При плавании, беге и других видах физической нагрузки минутный объем дыхания возрастает до 80 л и более.

Если легочная вентиляция превышает потребности организма, возникает гипервентиляция. По данным С. Майлса (1971), гипервентиляция наступает, если минутный объем дыхания у человека, находящегося в покое, превышает 22, 5 л. Следует различать кратковременную произвольную гипервентиляцию легких, производимую перед нырянием, и длительную, непроизвольную, которая, как правило, сопровождается головокружением, потерей сознания и иногда заканчивается смертью от остановки дыхания.

Произвольная гипервентиляция легких делается перед нырянием с целью дольше пробыть под водой. Такая гипервентиляция выполняется путем учащения и углубления дыхания.

Непроизвольная гипервентиляция может возникнуть у пловцов в ответ на дыхание с некоторым дополнительным сопротивлением. Такое дополнительное сопротивление создает дыхательная трубка, входящая в комплект ╪ 1 легководолазного снаряжения. Особенно подвержены гилервентиляции при таком дополнительном сопротивлении дыханию подростки, а также люди, страдающие неврастенией, и взрослые начинающие спортсмены-подводники.

Таким образом, плавание с трубкой не такое уж безобидное занятие и требует к себе внимательного отношения как со стороны самих пловцов-подводников, так и тренеров. В литературе по подводному спор ту встречаются описания случаев гибели пловцов-подводников, плававших в комплекте ╪ 1. Причем авторы считают единственной причиной несчастья длительную задержку дыхания при нырянии на глубину и связанную с ней потерю сознания от гипоксии, основываясь на том факте, что погибших обнаружили на дне водоема с дыхательной трубкой, зажатой в зубах.

Однако известны случаи, которые нельзя объяснить подобным образом. Например, в 1973 году в Геленджикской бухте на поверхности воды плавал в комплекте ╪ 1 мальчик К. (возраст 15 лет). Он рассматривал обитателей морского дна. Глубина бухты в этом месте едва достигала 1, 5 м. Случайно родители обратили внимание, что сын очень долго, около 20 мин, находится на одном месте не двигаясь. Когда к нему подошли, оказалось, что он уже мертв. В этом случае единственной причиной гибели могла быть только гипервентиляция, которая привела к тяжелой гипоксии и остановке дыхания.

Дж. С. Холдэн и Дж. Г. Пристли (1937) приводят пример того, как английские зубные врачи успешно использовали в своей практике гипервентиляцию легких. Они просили пациента сделать гипервентиляцию, наступала кратковременная потеря сознания, и удаление зубов производилось без боли, Если пловец обнаружен лежащим на дне водоема, это еще не означает, что он потерял сознание при длительной задержке дыхания на глубине. Так, в 1971 году в Алуште спортсмен-подводник 3., 1949 года рождения, плававший в комплекте ╪ 1, был обнаружен в 300 м от берега на глубине Юм. Дыхательная трубка была зажата в зубах, руки плотно прижаты к груди. (Между прочим, два последних признака характерны для кислородного голодания головного мозга.) После извлечения из воды были выявлены признаки присасывающего действия маски (кровоизлияния в склеры и кровотечение из носа), а также симптомы баротравмы уха (кровотечение из ушей).Известно, что любой спортсмен-подводник, даже начинающий, при погружении на глубину выравнивает давление в подмасочном пространстве с наружным. При этом достаточно произвести легкий выдох носом под маску. Наличие признаков обжима и баротравмы уха у опытного спортсмена-подводника подтверждает, что он пошел ко дну, уже находясь в бессознательном состоянии. Значит, потеря сознания произошла на поверхности в результате гипервентиляции и наступившей затем гипоксии.

Указанное положительное влияние произвольной гипервентиляции проявляется лишь при ее правильном выполнении. Если произвольная или непроизвольная гипервентиляция затягивается, то в организме возникает ряд нарушений функций некоторых органов и систем органов, которые могут привести не только к потере сознания, но и к остановке дыхания и смерти.

В ответ на углекислоты из легких и крови происходит рефлекторное сужени е сосудов головного мозга. Это предотвращает избыточное удаление углекислоты из тканей мозга. Через суженные кровеносные сосуды поступление крови к мозгу резко уменьшается, и снабжение последнего кислородом падает, что приводит к гипоксии даже при наличии повышенного количества кислорода в артериальной крови после гипервентиляции.

В опытах С. Шварц и Р. Бреслау (1968) гипервентиляция кислородом под давлением 4 ата (0, 4 МПа) не приводила к возникновению кислородных судорог вследствие резкого спазма сосудов головного мозга и уменьшения доставки кислорода к мозгу. Хотя без гипервентиляции под таким давлением кислорода кислородные судороги обычно возникают через 5-15 мин. Дыхание чистым кислородом под повышенным давлением без гипервентиляции также приводит к сужению сосудов головного мозга, но не в такой степени, как в результате гипокапнии. Состояние кислородного голодания головного мозга при гипервентиляции усугубляется развитием гипоксического коллапса. В этом случае происходит снижение тонуса сосудов, расширение кровеносных сосудов и капилляров и, следовательно, депонирование и уменьшение объема циркулирующей крови, что, в свою очередь, вызывает падение артериального кровяного давления и усиление гипоксии.

Дальнейшие исследования вопроса показали, что сродство гемоглобина к кислороду увеличивается также и при сильном закислении крови и тканей мозга, например в состоянии клинической смерти. Газовый алкалоз при гипервентиляции еще более усиливает гипоксию головного мозга и ухудшает состояние человека. Гипоксия при гипервентиляции воздухом является первопричиной всех патологических нарушений в организме. Но это только начальная причина. Дальнейшие события являются результатом развившейся гипоксии. Гипоксия головного мозга и дыхательного центра при затянувшейся гипервентиляции воздухом может привести к остановке дыхания и трагическому исходу.

При гипервентиляции кислородом под атмосферным давлением гипоксии не наступает, хотя углекислоты и сужение сосудов головного мозга происходит точно так же, как и при гипервентиляции воздухом. Но сознание при этом не теряется. Высокое парциальное давление кислорода в этом случае обеспечивает протекание обменных процессов в мозге. Это подтверждает, что причиной потери сознания и остановки дыхания при гипервентиляции воздухом в конечном счете является гипоксия.

Профилактика потери сознания при гипервентиляции

Источник

Когда в дефиците кислород

Уберечь спортсменов от острой гипоксии очень сложно даже в условиях хорошо организованных соревнований. За период с 1985 по 1987 гг. во время проведения состязаний по военно-прикладному плаванию (нырянию в длину на 50 м) нами было зарегистрировано 79 случаев потери сознания. Частота обмороков во время ныряния в длину составила в среднем за три года 34 промилле (тысячная доля какого-либо числа), т.е. 3,4%.

О регуляции дыхания при нырянии

Что заставляет ныряльщика прекратить задержку дыхания и подняться на поверхность?

Гиперкапния играет более важную роль в прекращении произвольной задержки дыхания, чем гипоксемия. Это объясняется тем, что СО₂ обладает высокой биологической активностью и служит основным возбудителем дыхательного центра.

Недостаточно тренированный в нырянии человек прекращает произвольную задержку дыхания задолго до развития кислородного голодания головного мозга, подчиняясь императивному стимулу дыхания.

Регулярная тренировка снижает чувствительность нервных клеток дыхательного центра к действию СО₂. Установлено, что спортсмены, занимающиеся фридайвингом и подводной охотой менее чувствительны к накоплению углекислого газа. Это помогает им дольше переносить неприятные ощущения удушья. Таким образом, время задержки дыхания возрастает, а запас кислорода в организме расходуется более полно.

Произвольная гипервентиляция и ее опасные последствия

Сущность форсированного дыхания сводится не столько к накоплению запасов кислорода в организме, сколько к выведению возможно большего количества СО₂. Именно благодаря этому эффекту значительно увеличивается время задержки дыхания.

Однако с увеличением продолжительности апноэ происходит и более значительное снижение насыщения крови кислородом, что увеличивает опасность возникновения острой гипоксии.

В момент прекращения апноэ, после ныряния и выхода на поверхность, рО₂ в воздухе легких спортсменов резко снизилось. Одновременно рСО₂ в воздухе легких ныряльщиков возросло, но лишь до физиологической нормы, хотя продолжительность задержки дыхания варьировала в довольно широких пределах.

Результаты исследования показали, что, судя по степени гипоксии, ныряльщики почти исчерпали резервы в увеличении задержки дыхания. У всех рО₂ в воздухе легких было близким к критическому. Как известно, падение pО₂ в воздухе альвеол ниже 33 мм рт. ст. может привести к кислородному голоданию мозга и потере сознания.

Снижение рСО₂ до ныряния предотвращает его увеличение сверх исходных (до спуска) значений. У всех спортсменов рСО₂ после выхода на поверхность не превышала нормальных величин.

Таким образом, гипоксическая стимуляция дыхательного центра, действующая изолированно, а не в сочетании с гиперкапнической, является очень ненадежной и не гарантирует своевременного восстановления дыхания.

Казалось бы, пловцу ничто не угрожает, этого количества вполне достаточно для жизнедеятельности его организма. Но это не так. К моменту всплытия на поверхность объем легких увеличится до 6 л, а парциальное давление кислорода упадет до 30 мм рт. ст., т.е. ниже критической отметки. Ныряльщик потеряет сознание в результате острого кислородного голодания головного мозга. По инерции он всплывет на поверхность, но это не спасет его от гибели. Пловец будет не в состоянии продуть дыхательную трубку и сделать вдох.

Таким образом, чтобы не оказаться в лапах коварной гипоксии, подводному охотнику необходимо уметь рационально планировать величину двигательной нагрузки под водой. Он должен начинать всплытие раньше, чем запас кислорода в его организме снизится до критического уровня. Кроме этого ему нужно учитывать продолжающееся понижение парциального давления в воздухе легких во время всплытия, вызванное понижением давления воды.

Поэтому, получив из центральной нервной системы «сигнал» о необходимости начать дышать, ныряльщик должен не задерживаться под водой.

До недавнего времени считалось общепризнанным, что рСО₂ в воздухе легких спортсменов во время ныряния в ластах на скорость (дистанция 50 м) после гипервентиляции может оказаться недостаточным для возбуждения дыхательного центра. Пловцы в этом случае, не ощущая потребность сделать вдох, теряют сознание в результате острого кислородного голодания головного мозга.

Однако проведенные нами исследования показали, что на финише в воздухе легких ныряльщиков рО₂ снижается, но не доходит до критической отметки, за которой наступает обморок, а рСО₂ повышается значительно выше предела, вызывающего стимуляцию дыхательного центра.

Возникает вопрос, почему, несмотря на слабо выраженную гипоксию и значительную гиперкапнию, некоторые спортсмены все же теряют сознание?

Во время ныряния натуживание у спортсменов может возникать произвольно и непроизвольно.

В первом случае оно появляется, когда ныряльщик, стремясь продлить время пребывания под водой, в конце задержки дыхания делает ложные дыхательные движения (вдох и выдох) при закрытой голосовой щели. За счет этого приема можно несколько понизить порог раздражения дыхательного центра и тем самым отодвинуть желание сделать вдох.

Натуживание приводит к дополнительному повышению внутригрудного давления, вследствие чего уменьшается сердечный выброс. В сочетании с усиливающейся гипоксией во время ныряния оно может вызвать недостаточное снабжение головного мозга кислородом и обморок.
Дальнейшие наши исследования подтвердили правильность предположения. Было установлено, что все спортсмены, потерявшие сознание при нырянии в длину, имели нарушения регуляции сосудистого тонуса.

Широко распространено мнение, что продолжительная гипервентиляция еще до погружения может спровоцировать у ныряльщиков непроизвольное апноэ и потерю сознания. Эти опасные последствия главным образом связывают с быстрым падением напряжения СО₂ в крови. В результате возникают существенные нарушения в регуляции дыхания и кровообращения. Функциональные изменения в центральной нервной системе появляются, как правило, при снижении рСО₂₂ служит не только основным возбудителем дыхательного центра, но является еще и регулятором тонуса кровеносных сосудов. В ответ на удаление углекислого газа из организма происходит рефлекторное сужение сосудов головного мозга, что усиливает гипоксические состояния и предрасположенность к развитию обморока. При дефиците СО₂ также уменьшается количество кислот в крови и затрудняется переход кислорода из крови к тканям мозга.

Мы исследовали влияние продолжительной шестиминутной гипервентиляции на снижение содержания СО₂ в воздухе легких спортсменов. Во время гипервентиляции рСО₂ в легких падало только в течение первых трех минут форсированного дыхания. Затем оно стабилизировалось на более высоком уровне. На шестой минуте рСО₂ в воздухе легких спортсменов было примерно таким же, как и после двухминутной гипервентиляции.

Однако, как ни удивительно, непроизвольная задержка дыхания у ныряльщиков не возникала. Мало того, несмотря на команду («дышите обычно») несколько спортсменов продолжали усиленно вентилировать легкие.

Что заставляло человека дышать при отсутствии стимуляции дыхательного центра?

По-видимому, в коре головного мозга существует программа, при помощи которой дыхание осуществляется полностью автономно.
В эксперименте выяснились и еще два любопытных факта.

В период форсированного дыхания спортсмены не испытывали тягостных ощущений: головокружения, звона в ушах, спутанности сознания и других симптомов гипервентиляции, описанных в литературе. У них субъективно наблюдались лишь некоторые изменения состояния сознания, в виде ощущения нереальности окружающего, кажущейся необычной легкости в голове. Возможно, это объясняется стабилизацией СО₂ в организме ныряльщиков на новом, более высоком уровне.

Не регистрировалось также ни одного случая потери сознания. В условиях продолжительной усиленной вентиляции легких, вероятно, дефицит СО₂ в организме человека не бывает значительным. в воздухе альвеол и крови ниже 25 мм рт.ст. Обладая высокой биологической активностью, СО

Как определить безопасное время гипервентиляции перед погружением?

Однако и трехминутная предварительная гипервентиляция опасна. Чем дольше длится апноэ, тем больше вероятность возникновения в конце его острой гипоксии.

Как же определить временной предел предварительной гипервентиляции, позволяющей увеличить продолжительность задержки дыхания на глубине без риска потери сознания из-за кислородного голодания головного мозга?

Рекомендации, имеющиеся в литературе, утверждают, что с целью профилактики обморока под водой форсированное дыхание перед нырянием должно проводиться в течение 30-60 с, не более. Целесообразность такого режима произвольного усиления вентиляции легких подтверждена, в частности, В.П. Пономаревым и В.И. Ступаком. Они установили, что гипервентиляция продолжительностью более одной минуты оказывает отрицательное влияние на способность спортсменов к самооценке уровня снижения кислородного запаса организма во время апноэ и может привести к судорогам мышц конечностей во время ныряния.

Наши исследования показали, что предварительная гипервентиляция, осуществляемая в течение 60 с, не устраняет возможность потери сознания в результате острой гипоксии при нырянии в длину. При этом наибольшей опасности подвержены люди, не способные оценивать степень снижения количества кислорода в организме.

Возможно ли вообще рассчитать время относительно безопасной усиленной вентиляции легких перед погружением?

Нужно помнить, что проводить данный тест необходимо под наблюдением тренера или врача, находясь в специальном кресле, из которого нельзя выпасть в случае выраженного головокружения.

Наша практика проведения тренировочных занятий показала надежность данного метода и его высокую профилактическую эффективность. Частота случаев потери сознания у ныряльщиков сократилась за год почти в два раза.

Определите свое время относительно безопасной гипервентиляции перед нырянием и старайтесь никогда не превышать его.

В заключение хочется напомнить всем, желающим заниматься свободным нырянием, следующее. Погрузившись под воду, вы оказываетесь в условиях, качественно отличающихся от тех, к которым организм человека приспособился за миллионы лет эволюции. Поэтому, прежде чем сделать первый шаг в «голубую бездну», изучите хорошенько физиологию апноэ. Практика показывает, что мир глубин никому не прощает ошибок, совершенных по незнанию или беспечности.

В заключение заметим, что было бы неверным рассматривать новые представления как ломку и крушение всех прежних воззрений. Академик Б.М. Кедров говорил, что в науке старые научные воззрения на деле утрачивают свое прежнее исключительно господствующее положение и освобождаются от всего, что было в них неверного, что перестало соответствовать действительности. Они, тем не менее, содержат в себе зерно истины, которое сохраняется и органически включается в новые концепции.

Уникумы

Быль расскажу, но она такова,
что покажется сказкой.

А теперь кратко расскажем о феноменальных, пока не поддающихся объяснению случаях длительной произвольной задержки дыхания.

В 1990 году В.М. Забелин в возрасте 70 лет в НИИ физиологии Ленинградского государственного университета в присутствии группы исследователей задержал дыхание на 22 минуты. Следует заметить, что его рекордное время апноэ составляет 40 минут! Убедительного объяснения данному феномену специалисты пока не нашли.

В 1991 году, по сообщению печати, 70-летний индийский гуру Равиндра Мишра шесть суток занимался медитацией на дне озера, задержав дыхание. Он проделал это в присутствии нескольких сотен наблюдателей и группы ученых. После завершения своего ошеломляющего воображение деяния великий мастер всплыл на поверхность в добром здравии и уме.

Сам Равиндра Мишра заявил репортерам, что сделал это с помощью и в честь индийской богини Кали.
— Она дала мне силу выдержки. Это только ее заслуга.

Скептики, как и положено, стали приводить доводы, что якобы гуру всех оболванил: он незаметно всплывал к поверхности, чтобы глотнуть свежего воздуха или дышал через трубку. Однако все эти доводы категорически отверг ученый, психолог и врач из университета в Калькутте доктор Ракош Кафади, который вместе с двумя своими сотрудниками вел постоянное наблюдение за гуру с помощью специального прибора. Доктор Кафади сообщил, что Равиндра Мишра находился под водой 144 часа 16 минут 22 секунды. Все это время он сидел на дне на глубине 19 метров в позе лотоса, удерживаемый на грунте свинцовым балластом.

По мнению исследователей, гуру с помощью медитации сократил до минимума жизнедеятельность всех функций своего организма. Таким образом, от дефицита кислорода не был поврежден ни один орган, хотя спустя несколько суток энцефалограф зарегистрировал некоторые необычные изменения функции головного мозга.

Пока современная наука может строить только гипотезы.

Наконец, филиппинский рыбак из городка Ампари на острове Лусон Хорхе Пакино в 1991 году осуществил феноменальное погружение.

Когда филиппинские газеты сообщили о рекорде, американская ассоциация ныряльщиков выразила письменное недоверие. Еще бы! На глубине 60 м человек пробыл под водой без акваланга 1 час и 2 минуты. Тогда американцев пригласили своими глазами убедиться в правдивости факта. Они прилетели с телекамерой и подводным освещением. Пакино нырнул и побил предыдущий рекорд на 3 минуты. Спесивые янки за это время дважды выбирались на поверхность, чтобы сменить баллоны с воздухом. Рыбак потребовал у них копию видеопленки, зафиксировавшей его успех. Тем пришлось подарить.

Исследователи пока не разгадали загадки филиппинского ихтиандра. По их заключению, Пакино, имеющий рост 165 см и широкую грудную клетку, ничем не отличается от обычного здорового мужчины.

Список использованной литературы к разделу физиология:

Источник

• ← Электронный течеискатель с ручной регулировкой car tool ct m1014
• Как сделать скрутку для окуривания →