BIOFIZYKA

DR JULIAN SKRZYPIEC

[e-mail]

Tel. [phone] (domowy)

017 8600487 (domowy)

017 872-1925 (służbowy)

017 872-1920 (sekr.Instytutu)

0605953128

BIOFIZYKA

DR JULIAN SKRZYPIEC

[e-mail]

Tel. [phone] (domowy)

017 8600487 (domowy)

017 872-1925 (służbowy)

017 872-1920 (sekr.Instytutu)

0605953128

PODSTAWY

BIO + FIZYKA

PODMIOT BADAŃ

(Co badamy)

METODY:

-doświadczalne

-teoretyczne

METODOLOGIA

(W jaki sposób

badamy)

PODMIOT BADAŃ

PODMIOT BADAŃ:

ORGANIZM ŻYWY

procesy

transporty

sterowanie

oddziaływanie

czynników fizycznych

UWAGA

• Stosowanie aparatury fizycznej

(termometr, ciśnieniomierz itp.) oraz
fizycznych metod pomiarowych

nie

jest biofizyką

Biofizyka = nauka

interdyscyplinarna

Dyscypliny- wkład

Biologia (podmiot badań)

Biochemia (procesy)

Chemia (reakcje chemiczne)

Fizyka (metody + metodologia)

Matematyka (modele + opis teor.)

Cybernetyka (sterowanie)

Informatyka (sieci, zaburzenia)

Elektronika (aparatura)

Technika (implanty)

Cechy podmiotu badań

• Wieloskładnikowość
• Niejednorodność
• Nieciągłość
• Nierównowagowość
• Otwartość
• Specyficzność

Wieloskładnikowość

Różne typy molekuł

(małe, duże)

Różne typy oddziaływań

(silne i

słabe wiązania)

Chaos molekularny cieplnego

ruchu cząstek

Niejednorodność

Różne stężenia molekuł

( np. na

zewnątrz i wewnątrz komórki)

Różne gęstości

(np. płuca, tkanka

kostna, tkanka mięśniowa)

Nieciągłość

Skokowa zmiana rozkładu gęstości i

ciśnień molekuł

A

(p,ρ)

A’

(p’,ρ’)

Błona
półprzepuszczalna
(brak przepływu)

Nierównowagowość

Nierównowaga

termodynamiczna

Transporty

Życie

Entropia
minimalna

Stany
nieuporządkowane

Nierównowagowość (cd)

Równowaga

termodynamiczna

Brak

transportów

Stan

uporządkowany

ŚMIERĆ

Otwartość

Wymiana materii i energii z otoczeniem

Materia:

Oddychanie, odżywianie, wydalanie

Energia:

Przewodnictwo, konwekcja,

promieniowanie

Specyficzność

• Istnienie kanałów transportowych jest

możliwe dzięki wyspecjalizow. białkom

• Zmienne rozkłady ładunków od jonizacji

do obojętności elektrycznej

• Cząsteczka polarna i obojętna

(fosfolipidy- część cząsteczki polarna,
część obojętna

• Układ hierarchiczny o dużej zdolności do

samoorganizacji

Podział biofizyki

BIOFIZYKA

CZYSTA

(modele mat.procesów

Biologicznych)

STOSOWANA

Diagnostyka medyczna

TERAPIA

Wpływ czynników fizycznych

na organizm człowieka (1)

1.Mechaniczne

Drgania

mechaniczne

Fale sprężyste

Przeciążenia,

nieważkość

Niskie i wysokie

ciśnienie

Infradzwięki

Dźwięki

słyszalne

(?)

Ultradzwięki

Wpływ czynników

fizycznych

na organizm człowieka (2)

2.Cieplne

Transport materii

Temperatura

niska i wysoka

Wilgotność

Przewodnictwo

Konwekcja

Promieniowanie

Wpływ czynników

fizycznych

na organizm człowieka (3)

3a. Elektro-

magnetyczne

Prądy stałe

Prądy zmienne

i przemienne

Stałe i wolno-

zmienne

pola elektryczne

i magnetyczne

(?)

Drgania

elektro-

magnetyczne

Wpływ czynników

fizycznych

na organizm człowieka (3)

3b. Elektro-

magnetyczne

Pola elektro-

magnetyczne

wysokiej

częstotliwości

Promieniowanie

jonizujące

Promieniowanie

niejonizujące

(slajd 19)

RTG

α, β, γ

Wpływ czynników fizycznych

na organizm człowieka (3)

Promieniowanie

niejonizujące

Podczerwień

Widzialne

(?)

Ultrafiolet

Laserowe

Wpływ czynników fizycznych

na organizm człowieka (4)

• Wolne rodniki i antyoksydanty

• Promieniowanie kosmiczne (szybkie

neutrina)

• ???????????

Skala badań biofizyki

Skala badań

Mikroskala

(Poziom kwantowy)

Makroskala

(Poziom klasyczny)

Komórka

Makrocząsteczka

Molekuła

Tkanka

Cały organizm

Skala badań -cechy

Skala (cechy badań)

Skala badań

Cechy obiektu

Mikroskala

(Poziom kwantowy)

Makroskala

(Poziom klasyczny)

Nieciągłość i skoki

energii

Brak determinizmu

klasycznego

Zbyt duża liczba

obiektów

Brak możliwości

opisu klasycznego

Możliwy tylko opis

Statystyczny

(klasyczny lub kwantowy)

Czynniki mechaniczne

• Drgania

zmiany typu harmonicznego

(okresowego) wielkości typu: wychylenie, ciśnienie, gęstość

• Fala

rozchodzące się w przestrzeni zaburzenie,

które w każdym punkcie przestrzeni ma taki sam charakter

Drgania sprężyste

INFRADŹWIĘKI

• Fale typu mechanicznego (zmiana

gęstości ośrodka, zmiany ciśnienia)

• Częstotliwość ν = (0 do 20 Hz)
• Długość fali λ rzędu kilkadziesiąt

metrów

• Małe tłumienie = duża przenikalność
• Bardzo trudne do badania – brak

generatorów i detektorów z możliwością
regulacji

INFRADZWIĘKI

ŹRÓDŁA

Naturalne

Sztuczne

Uporządkowany ruch

powietrza i wody

Wyładowania

atmosferyczne

Ruchy tektoniczne

Wiatry wokół

Wysokich obiektów

Piszczałki o L~20m

Wybuchy

artyleryjskie

Ruch drogowy

(w pasie do 200m)

Transport

lotniczy

Infradźwięki – własności,

działanie

• Długość fali rzędu kilkadziesiąt metrów
• Częstotliwość ν od 0 do 20Hz
• Małe tłumienie w cieczach i ciałach stałych
implikuje

dużą przenikalność

Ponieważ narządy wewnętrzne charakteryzują

się

porównywalnymi

z infradzwiękami

częstotliwościami drgań własnych
( kl.piersiowa – 4 do 10Hz, pęcherz moczowy
– 18 do 20Hz, mózg- ok. 10Hz) działanie na
organizm jest prawdopodobnie typu

rezonansowego

( wzrost amplitudy drgań)

Infradźwięki –

działanie

na

organizm człowieka

W zależności od

natężenia i czasu

ekspozycji

następuje eskalacja efektów:

- Ból głowy
- Niepokój
- Mdłości
- Bezsenność
- Omdlenia
- Pękanie naczyń krwionośnych
- Śmierć

Infradźwięki – efekty

działania

Natężenie

Czas
ekspozycji

Efekty

Do 120 dB

Do 5 min
Pow. 5 min

Brak efektów
Brak badań

120dB do 140dB

Do 2 min
Pow. 2 min

Zmęczenie, ból
głowy
Brak badań

140dB do 160dB

Do 2 min

Pow. 2min

Utrata równowagi
mdłości
Trwałe uszkodzenia

Pow. 160dB

??

Brak badań

Ok. 170 dB

Brak danych

Pękanie naczyń

krwionośnych i

szybka śmierć

zwierząt

doświadczalnych

Infradźwieki-

przeciwdziałanie i

zastosowanie

Ochrona –

brak skutecznych

sposobów

Zastosowanie –

brak

Uzasadnienie:

- Nie potrafimy konstruować

regulowanych (ν, I) generatorów

- Zbyt dużo niewiadomych aby

można było rozpocząć badania
kliniczne

Wibracje

• Definicja

: drgania o ν= (10 do 20 Hz)-

bezpośrednio

oddziaływują na organizm

• Źródła

: - młoty pneumatyczne

- maszyny np. silniki okrętowe
- silniki Diesla

Działanie

: podobnie jak infradzwięki

Zapobieganie

: środki ochrony

osobistej

Ultradźwieki

• Definicja

: Fale typu mechanicznego (drgania

cząstek ośrodka w którym rozchodzi się fala

– w gazach i cieczach zmiany okresowe

gęstości (ρ) i ciśnienia (p)

- w ciałach stałych drgania cząstek ośrodka

wokół położenia równowagi

Częstotliwość

: 20 kHz do 200(?)MHz

W gazach-fala

podłużna

W ciałach stałych – fala

poprzeczna

Ultradźwięki są falami

niesłyszalnymi

przez

człowieka

Źródła ultradźwięków

Źródła

Naturalne

Sztuczne

Nietoperz (echolokacja)

Delfin

Pies

Piszczałki

Wysokoobrotowe turbiny

Drgające powierzchnie

kryształu –

-efekt piezoelektryczny

Efekt piezoelektryczny -

prosty

Naprężenia mechaniczne

Zmiana rozkładu ładunków

Niejednorodne pole elektryczne

Efekt jest obserwowany w

wybranej

klasie kryształów np. kwarc, tytanian

baru

Efekt piezoelektryczny -

odwrotny

Zmienne

pole elektryczne

Zmienne w czasie naprężenia w krysztale

Drgania powierzchni kryształu

Zmiany

p

i

ρ

otaczającego ośrodka

Fala akustyczna o

częstotliwości ν

porównywalnej

z częstotliwością

wymuszającego pola elektrycznego

Efekt piezoelektryczny

-optymalizacja

Jeżeli częstotliwość zmian pola jest

porównywalna

z

częstotliwością

drgań własnych kryształu to w wyniku

wzbudzenia rezonansowego

pojawią

się drgania kryształu ze znaczą
amplitudą. Drgania te są źródłem
ultradźwiękowej fali akustycznej o
odpowiednio dużej amplitudzie - fale
transmitują wtedy dużą energię

Własności fal

ultradźwiękowych

• Wszystkie zjawiska falowe (odbicie ,

załamanie, pochłanianie ....)

• Mała długość fali np.: ν=1kHz λ=0,33m

ν=100kHz λ=0,0033m

• Znacznie mniejsza grubość warstwy

połowiącej

• Mniejsze wnikanie znacznie

większa

energia pochłaniana przez ośrodek

• Fala podatna na ogniskowanie i formowanie

Propagacja

ultradźwięków

Pole bliskie (L

B

=D

2

/4λ)

D-średnica
przetwornika

- Wiązka równoległa

Znaczne zmiany

natężenia fali zależne
od

odległości

od

odległości

od

przetwornika

• Pole dalekie (L>L

B

)

• Wiązka rozbieżna
• Stałe natężenie

przy braku
tłumienia ośrodka
wskazanie do
badań
diagnostycznych

Diagnostyka ultradźwiękowa

Wykorzystywane

efekty

Echo

Pochłanianie

Efekt Dopplera

Badamy przestrzenny

rozkład warstw

Badamy rozkład

gęstości

Badamy prędkości

i kierunki przepływu

płynów ustrojowych np.

krwi

Diagnostyka - uwarunkowania

Ponieważ kryształ

nie może

równocześnie generować i odbierać fal
ultradźwiękowych konieczne jest
stosowanie techniki

impulsowej

polegającej na

cyklicznych zmianach

generacji i odbioru fal

Stosowanie dwu przetworników

(generacja , odbiór) jest trudne z uwagi na
różne techniczne parametry przetworników

Analiza sygnału – typy

prezentacji

• PREZENTACJA A

- sygnał odebrany

przez głowicę jest kierowany na
przetwornik

(zamienia

sygnał

akustyczny

na

elektryczny)

a

następnie

na

układ

wejściowy

oscylografu. Na ekranie otrzymujemy
zależność amplitudy echa od czasu a
więc odległości badanych warstw od
generatora

Analiza sygnału – typy

prezentacji

• PREZENTACJA B

- przetworzone sygnały

(mechanizm identyczny jak w prezentacji
A) generują na ekranie oscylografu plamki
świetlne o różnym stopniu jasności co
pozwala na określenie granic obiektów oraz
zmian ich gęstości. Jeżeli zastosujemy
liniowy lub rotacyjny układ głowic to
możemy otrzymać dwuwymiarowy obraz.
Typowym przykładem tego typu prezentacji
jest USG stosowany w ginekologii . W
zestawie rolę oscylografu pełni PC (cd –
następny slajd)

Analiza sygnału – Prezentacja B

cd

• Prowadzone są badania w zakresie

konstrukcji

generatorów

i

przetwarzania

sygnałów

umożliwiające

tworzenie

trójwymiarowego obrazowania ( 3D)

Aparatura przechodzi fazę testów.
Prawdopodobnie znacznie zostanie
ograniczona

możliwość

występowania błędów prezentacji
typu A oraz B (obrazowanie 1D i 2D)

Analiza sygnału – typy

prezentacji

• Efekt Dopplera

– Jeżeli obiekt od którego odbija się

fala porusza się z prędkością v to obserwujemy

przesunięcie częstotliwości Δν fali padającej i odbitej.

v =c Δν / (2ν

0

cosφ)

c – prędkość propagacji fali,
Δν – przesunięcie częstotliwości,
ν

0

- częstotliwość fali padającej,

φ – kąt między kierunkiem rozchodzenia się fali a

kierunkiem przepływu

Pomiar przesunięcia częstotliwości pozwala na

obliczenie

prędkości

przepływu

(dokładne

opracowanie – fizyka LO) Metodę stosuje się do

badania pracy serca, przepływu krwi (lokalizacja

pęknięć naczyń, zmian przekroju itp.)

Ograniczenia diagnostyki

• Brak warstwy sprzęgającej (żel)
• Kości na kierunku propagacji fali
• Ośrodek gazowy na kierunku propagacji fali
• Kąt φ bliski π/2
• Zdolność rozdzielcza (teoretyczna rzędu

0,7mm, praktyczna ok. 4mm)

• Efekt zwierciadła – zależy od krzywizny

badanego kształtu

• Efekt powtórzonego echa (dwie bliskie

siebie odbijające powierzchnie równoległe

TERAPIA

• Oddziaływanie ultradźwięków z

materią:

- pochłanianie fali – zamiana energii
- efekt rezonansowy – wzrost

amplitudy

drgań

- zmiana dynamiki przepływów
- zmiana prędkości przebiegu
reakcji chemicznych

SKUTKI

PROPAGACJI

FALI W ORG.

CZŁOWIEKA

CIEPLNE

MECHANICZNE

CHEMICZNE

MECHANIZM SKUTKÓW CIEPLNYCH

PADAJĄCA FALA

DRGANIA CZĄSTECZEK OŚRODKA

TARCIE WEWNĘTRZNE

ENERGIA TERMICZNA

PODWYŻSZENIE TEMPERATURY OŚRODKA

MECHANIZM SKUTKÓW

MECHANICZNYCH (1)

PADAJĄCA FALA

WZROST AMPLITUDY DRGAŃ CZĄSTECZEK

ROZERWANIE WIĄZAŃ (odległość cząsteczek

rzędu λ/2)

NISZCZENIE STRUKTUR

MECHANIZM SKUTKÓW

MECHANICZNYCH (2)

PADAJĄCA FALA

MIKROPRZEPŁYWY I ZAWIROWANIA

PŁYNÓW

NAPRĘŻENIA WEWNĘTRZNE

ODKSZTAŁCANIE I ROZRYWANIE

KOMÓREK I ORGANELLI

KOMÓRKOWYCH

MECHANIZM SKUTKÓW

MECHANICZNYCH (3)

• PADAJĄCA FALA

(PERIODYCZNE ZMIANY CIŚNIENIA)

LOKALNIE p NIŻSZE OD CIŚNIENIA

PARY NASYCONEJ GWAŁTOWNE

PAROWANIE MIKROPĘCHERZYKI

GAZU ŁĄCZENIE SIĘ

MIKROPĘCHERZYKÓW JEŻELI

2R~λ TO REZONANS ZAPADANIE

PĘCHERZYKA UWALNIA SIĘ

ENERGIA

LOKALNY WZROST

CIŚNIENIA

I

TEMPERATURY

(DO

100AT,10000K)

SKUTKI CHEMICZNE

• ZWIĘKSZENIE SZYBKOŚCI PRZEBIEGU

REAKCJI CHEMICZNYCH

• ZMIANA pH
• DEPOLIMERYZACJA MAKROMOLEKUŁ
• OBNIŻENIE ENERGII WIĄZANIA
• PRODUKCJA TOKSYN (związana jest z

procesem kawitacji

Kawitacja - produkcja

toksyn

• KAWITACJA (zapadanie pęcherzyków)

WZROST TEMPERATURY

DYSOCJACJA H

2

O

WOLNY RODNIK (singletowy tlen)

REAKCJE CHEMICZNE

TOKSYNY

DOPUSZCZALNE DAWKI

TERAPIA

SKUTKI

BIOLOGICZNE

ZALEŻĄ OD

CZĘSTOTLIWOŚCI

(głębokość wnikania)

NATĘŻENIA

(przekazywana energia)

CZAS DZIAŁANIA

(przekazywana energia)

KIERUNEK

ROZCHODZENIA SIĘ

(Przekazywana energia)

TERAPIA ULTRADŹWIĘKOWA

CZYNNE ZASTOSOWANIA

CHOROBY REUMATYCZNE

CHOROBY NARZĄDÓW RUCHU

NISZCZENIE OGNISK

PATOLOGICZNYCH WEWNĄTRZ TKANEK

NISZCZENIE GRZYBÓW, BAKTERII I WIRUSÓW. STERYLIZACJA LEKARSTW

MIKROMASAŻE

NAGRZE

WANIE

TKANEK

INNE ZASTOSOWANIA

MEDYCZNE ULTRADŹWIĘKÓW

• Usuwanie złogów np. kamień na

zębach

• Litotrypsja – mechanizm, przykłady

zastosowań

Zastosowania techniczne

ultradźwięków

• Rozdrabnianie struktur
• Uzyskiwanie jednorodnych mieszanin
• Wzrost prędkości krystalizacji
• Zwiększenie efektywności filtracji
• Wzrost dyfuzji
• Koagulacja aerozoli
• Lutowanie i spawanie ultradźwiękowe

PRZYŚPIESZENIA

Na ciało poruszające się ruchem przyśpieszonym działa siła

bezwładności

F

b

= -ma

Działanie tej siły na organizm człowieka nazywamy

przeciążeniem. Wartości przeciążeń zwykle przewyższają

kilka razy wartości odpowiednich sił ciężkości. Np. podczas

wbiegania po schodach przeciążenie w stawie biodrowym

jest ok. 7 razy większe od całkowitego ciężaru ciała

człowieka natomiast w stawie kolanowym ok. 3 razy

większe. Podczas zderzenia samochodu z twardą

przeszkodą szacuje się przeciążenie rzędu 1g na każde

10km/h. Te właśnie b. duże przeciążenia są główną

przyczyną urazów narządów wewnętrznych.

O siłach bezwładności w układach poruszających się po

torach krzywoliniowych - akademickie podręczniki fizyki

Skutki przyśpieszeń zależą

od:

• Wartości (ile razy większe od g (

a

=n

g

))

• Czasu trwania:

udarowe - t< 0,5s
krótkotrwałe - 0,5 < t < 1s
przewlewkłe - t > 1s

• Kierunku i zwrotu względem osi ciała
• Szybkości zmian
• Wcześniejszego treningu

Przyśpieszenia – wzdłuż

pionowej osi ciała skierowane

w górę

Siła bezwładności skierowana w dół ( przypadek

windy ruszającej do góry).

Narządy wewnętrzne

ulegają przesunięciu w dół. Oddech staje się

płytki (płaski). Krew ulega przesunięciu do

kończyn

(dla a=5g przy ciśnieniu 120mm Hg na

poziomie serca, w stopach i głowie ciśnienia

wynoszą odpowiednio 370mm Hg i ok. 0 mm

Hg (głowa) . Takie zmiany ciśnień powodują

upośledzenie widzenia, utratę równowagi

itp.

Tolerancja:
3g - do 3 tys. sekund
4g - do 1000 s
5g - do 60 s
8g - ok. 5 s

Przyśpieszenia -wzdłuż

pionowej osi ciała skierowane

w dół

• Siła bezwładności skierowana w górę ( przypadek

windy ruszającej w dół).

Narządy wew. ulegają

przesunięciu w górę. Zmniejsza się pojemność

płuc. Wzrasta częstotliwość oddechów. Wzrasta

ciśnienie krwi w mózgu

(przy 1,5g – tętnienie w

skroniach,

3g-

ból

głowy,

powyżej

3g

niebezpieczeństwo wylewu)

• Tolerancja:
3g - 30 s
4g - 5 s
5g - 2 s
10g - poniżej 1 s

Szczególnie niebezpieczne są zmiany

kierunku przyśpieszenia pionowego (góra – dół)

Przyśpieszenia w płaszczyźnie

poprzecznej

• Są znacznie mniej niebezpieczne niż

przyśpieszenia pionowe

• Powodują spłaszczenie klatki

piersiowej- utrudnione oddychanie,
zwolnienie akcji serca

• W wypadkach komunikacyjnych są

przyczyną pęknięć narządów
wewnętrznych (wątroba, trzustka)

NIEWAŻKOŚĆ (1)

• Nieważkość to stan w którym działające

na człowieka siły zewnętrzne się

równoważą – w czasie lotów orbitalnych

siła ciężkości jest równoważona przez

siłę odśrodkową ( lot po orbicie

eliptycznej).

• Praca serca ogranicza się praktycznie

tylko do pokonania sił oporu- brak

pracy przeciwko sile ciężkości

• Stan taki wywołuje następujące skutki:

NIEWAŻKOŚĆ (2)

• Zaburzenia orientacji

• Zmniejszenie wentylacji płuc

• Spadek adaptacji układu krążenia do wysiłku

• Zaburzenia gospodarki wodnej

• Wzrost stężenia wapnia we krwi (o ok. 300%)
- odwapnienie kości
- tendencja do tworzenia kamieni

nerkowych

Brak danych o medycznych zastosowaniach stanu

nieważkości

CIŚNIENIE

• Istotny wpływ na organizm człowieka ma

zewnętrzne ciśnienie odbiegające od normy to

znaczy od tzw ciśnienia normobarycznego

p

N

=

760 mmHg = 1,01 *10

5

N/m

2

• Stan z ciśnieniem p>p

N

nazywamy

hiperbarią

• Stan z ciśnieniem p<p

N

nazywamy

hipobarią

• Do przybliżonej analizy procesów przebiegających

w organiźmie człowieka stosuje się prawa

przemian

gazu

doskonałego

(izotermiczna,

izobaryczna, izochoryczna) oraz prawo ciśnień

cząstkowych Daltona – zakres zgodny z

podstawowym profilem nauczania fizyki w LO

HIPOBARIA (1)

• W warunkach naturalnych wraz ze

wzrostem wysokości zmienia się ciśnienie

p=p

0

e

-αh

W warunkach sztucznych są to komory

niskociśnieniowe –

brak danych o

zastosowaniach medycznych

Uwaga : Ciśnienie gazów w otwartych

przestrzeniach wewnątrz organizmu musi
być równe ciśnieniu na zewnątrz organizmu

HIPOBARIA (2)

• Wraz ze zmianą wysokości zachodzi:
Wzrost procentowego udziału pary

wodnej

Obniżenie ciśnienia cząstkowego

tlenu (zgodnie z prawem Daltona z
uwagi na różnicę wartości mas
cząsteczkowych składników powietrza)
Nie ulega jednak zmianie skład
procentowy powietrza

HIPOBARIA (3)

• Zmniejszenie ciśnienia cząstkowego tlenu

wywołuje tzw niedotlenienie wysokościowe

wywołane

zmniejszoną

ilością

tlenu

wiązanego przez hemoglobinę

• Skutkiem niedotlenienia są efekty typu

mechanicznego, zatory gazowe a w

szczególnym przypadku wrzenie płynów

ustrojowych

, które zachodzi przy warunku

p

pary nasyconej

> p

otoczenia

Jeżeli h=19,2 km to t

wrzenia wody

wynosi

około 37

o

C

HIPOBARIA (4)-DZIAŁANIA

MECHANICZNE

Spadek ciśnienia

na zewnątrz organizmu

Rozprężenie gazów

w otwartych

przestrzeniach wewnątrz organizmu

(pV=const spadek p wzrost

V )

Kolki jelitowe, ból ucha

, w nagłych

zmianach-

uszkodzenie

pęcherzyków

płucnych

HIPOBARIA (5) – ZATORY

GAZOWE

Maleje

ciśnienie zewnętrzne

Zmniejsza się

ciśnienie cząstkowe gazów

rozpuszczonych w organiźmie

(prawo Daltona)

Nadmiar gazu rozpuszczonego w tkankach a zwłaszcza

w krwi (azot) zostaje

uwolniony

w postaci

pęcherzyków

Przy szybkim spadku ciśnienia zewnętrznego następuje

czopowanie kanałów np. azot czopuje naczynia

krwionośne o małym przekroju

zatory gazowe

HIPOBARIA (6) - INNE

• Przy szybkiej zmianie ciśnienia do wartości

p=0,5p

N

np. lot balonem lub samolotem, co

odpowiada wysokości 2500m do 3500m,
może pojawić się tzw.

wysokościowy obrzęk

mózgu

. Towarzyszą mu następujące objawy:

• Widzenie barwne

nieadekwatne do kolorów

otoczenia

• Muzyka

pomimo braku rzeczywistych źródeł

• Błędna ocena wymiarów przestrzennych

HIPERBARIA (1)

• Warunki sztuczne – komory ciśnieniowe
• Warunki naturalne – przebywanie pod wodą

( na każde 10 m głębokości- wzrost ciśnienia

o 1 atm)

• Ponieważ

oddychanie

jest

procesem

zachodzącym

pod

ciśnieniem

równym

ciśnieniu otoczenia to w butli płetwonurka

oraz urządzeniach do prac podwodnych musi

panować ciśnienie równe ciśnieniu otoczenia.

Wynika stąd, że zmianie ulegną ciśnienia

cząstkowe (wzrastają) składników powietrza

HIPERBARIA (2)

Wzrost głębokości wzrost ciśnienia cząstkowego

tlenu zwiększona absorpcja tlenu przez

hemoglobinę

Zatrucie tlenem

- porażenie dróg oddechowych
- szum w uszach
- drgawki
- upośledzenie widzenia (ostrość,barwy)

HIPERBARIA (3)

Wzrost głębokości wzrost ciśnienia

cząstkowego CO

2

wzrost

stężenia CO

2

w tkankach

Ból głowy

Zawroty

Nudności

Zaburzenia psychiczne

HIPERBARIA (3)

Wzrost głębokości wzrost ciśnienia

cząstkowego azotu wnikanie azotu
do krwi i tkanki nerwowej

Zatrucie azotem

Halucynacje wzrokowe i słuchowe

Euforia

Obniżenie zdolności umysłowych i fizycznych

HIPERBARIA (4)

Spadek głębokości (zanurzenie maleje) Spadek

ciśnienia do wartości p atmosferycznego

uwalnianie gazu z krwi i tkanek czopowanie

kanałów i naczyń

Niedotlenienie brak odżywiania kości
Obwodowe (naczynia) (kanały)

Bóle stawów Martwica kości
Niewydolność krążeniowa
Porażenia
Utrata przytomności