CZYNNIKI FIZYCZNE ODDZIAŁUJĄCE NA USTRÓJ NURKA, LOTNIKA I KOSMONAUTY.

CZYNNIKI FIZYCZNE

1. Przeciążenia grawitacyjne, stan nieważkości.

2. Wpływ zmian ciśnienia organizm ludzki:

-hipobaria,

-hiperbaria,

-eksplozywna dekompresja,

-choroba dekompresyjna (kesonowa).

3. Hipoksja, choroba wysokogórska.

4. Wpływ zmian pCO₂ na organizm ludzki:

-Hiperkapnia,

-Hipokapnia.

Przeciążenia grawitacyjne, stan nieważkości

• Przeciążenie – stan, w którym wypadkowa sił grawitacji i sił bezwładności przewyższa ciężar danego ciała na Ziemi (np. na szybkoobrotowej karuzeli).

• Nieważkość – stan, w którym suma wektorowa sił grawitacji i sił bezwładności równa się zeru. Człowiek doznaje m. in. wrażenia utraty ciężaru ciała.

Przeciążenia grawitacyjne, stan nieważkości

Jednostką przyspieszenia stosowaną w medycynie lotniczej i kosmicznej jest 1g=9,8 m/s² (jeśli mamy przyspieszenie np. 7g tzn. że jego wartość jest 7 razy większa od przyspieszenia ziemskiego).

Wpływ przyspieszeń na organizm w zależności od czasu ich działania:

• Przyspieszenia krótkotrwałe,

• Przyspieszenia o średnim czasie trwania,

• Przyspieszenia o długim czasie trwania.

Przyspieszenia krótkotrwałe

a)   Przyspieszenia rzędu kilku g występujące np. w sporcie, komunikacji – nie wywołują większych zmian w ustroju.

b)  Przyspieszenia (opóźnienia) rzędu dziesiątek i setek g to np. wypadki komunikacyjne, upadki z dużej wysokości.

Powstające wówczas siły bezwładności zmieniają wzajemne położenie narządów z powodu ich różnej budowy i właściwości mechanicznych (człowiek może znieść bez szwanku przyspieszenie 100 g przez Ľ sek.).

Przyspieszenia o średnim czasie trwania

• Występują w lotnictwie i kosmonautyce. Działanie biologiczne zależy od kierunku przyspieszenie w stosunku do długiej osi ciała.

Przyspieszenia o średnim czasie trwania

a) Przyspieszenie podłużne - działające wzdłuż długiej osi ciała:

Dodatnie - skierowane odgłowowo (głowa  nogi).

Siły bezwładności wywołują przemieszczenie krwi i narządów w kierunku od głowy do stóp, powodując:

• spadek ciśnienia w naczyniach krwionośnych głowy,

• znaczny wzrost ciśnienia w naczyniach kończyn dolnych

Przyspieszenie podłużne - dodatnie

Objawy:

• upośledzenie widzenia, aż do tzw. “czarnej zasłony”; długotrwałe działanie może prowadzić do utraty przytomności.

• Człowiek może znosić przyspieszenia dodatnie około 6g przez 10 sekund.

Przyspieszenie podłużne - ujemne

Skierowane w kierunku głowy (nogi  głowa).

Są najbardziej niebezpieczne i najgorzej znoszone przez człowieka.

Następuje przemieszczenie krwi i narządów w kierunku dogłowowym, powodując:

• wzrost ciśnienia w naczyniach głowy,

• spadek ciśnienia w kończynach dolnych.

Przyspieszenie podłużne - ujemne

Objawy:

• silny ból głowy,

• upośledzenie widzenia, aż do tzw. “czerwonej zasłony”,

• pękanie naczyń krwionośnych głowy (wybroczyny, krwawienia)

• zaburzenia czynności serca i układu oddechowego.

• człowiek może znosić przyspieszenia ujemne tylko do około 3g przez 10 sek.

Przyspieszenia o średnim czasie trwania

b) Przyspieszenie poprzeczne – działające prostopadle do osi ciała, a więc i do dużych pni naczyniowych (nie wywołują dużych przemieszczeń krwi).

Przyspieszenie poprzeczne

• Przyspieszenie ujemne poprzeczne-działające w kierunku przód ciała  tył. Jest najlepiej znoszone przez człowieka (przez 10 sek. człowiek może wytrzymać przeciążenie około 14g). Dlatego są wykorzystywane w kosmonautyce.

• Przyspieszenie dodatnie poprzeczne – działające w kierunku tył  przód ciała.

Przyspieszenia o długim czasie trwania

• Widocznym działaniem takiego przyspieszenia są zmiany związane z różnicami ciśnień w naczyniach krwionośnych zależnych od pozycji ciała, występowanie żylaków, omdlenia ortostatyczne związane z pozycją pionową.

Stan nieważkości

Jest to stan, w którym ustaje działanie siły ciążenia na organizm.

• Zaburzenia organizmu w stanie nieważkości:

1. Zaburzenia czynności układu krążenia:

- Ustanie ucisku na tkanki i narządy oraz zanik ciężaru i ciśnienia hydrostatycznego krwi  zmiana rozmieszczenia  przekrwienie skóry twarzy, obrzęk błon śluzowych nosa i gardła, jednocześnie  wypełnienia naczyń i narządów klatki piersiowej – względne zwiększenie objętości krwi  utrata osocza  zmniejszenie objętości krwi krążącej.

Zaburzenia organizmu w stanie nieważkości

2. Zmiana elastyczności naczyń.

3. Zaburzenia ortostatyczne.

Zmniejszenie napięcia mięśni, redukcja obciążenia kości  następują zaburzenia humoralne  pobudzenie osteoklastów  hamowanie syntezy tkanki kostnej i jej resorbcja  demineralizacja kości (odwapnienie) – osteoporoza.

Wpływ zmian ciśnień na organizm ludzki

1. Wpływ obniżonego ciśnienia – hipobarii – na organizm człowieka.

2. Wpływ podwyższonego ciśnienia – hiperbarii – na organizm człowieka.

1. Wpływ obniżonego ciśnienia – hipobarii – na organizm człowieka.

• Spadek ciśnienia w otoczeniu człowieka powoduje rozprężanie gazów zawartych w: uchu środkowym, żołądku, jelitach, niedokładnie wypełnionych ubytkach zębowych.

Występują :

• bóle ucha,

• bóle zębów,

• wzdęcia,

• kolki jelitowe.

1. Wpływ obniżonego ciśnienia – hipobarii – na organizm człowieka cd..

Przy dostatecznie szybkim i dużym (o ponad 50 %) spadku ciśnienia atmosferycznego, rozprężające się nagle w płucach gazy, mogą prowadzić do powstania pęcherzyków gazowych, które czopują małe naczynia krwionośne tworząc embolie - zatory gazowe. Zjawisko tworzenia się embolii gazowych nazywane jest aeroembolizmem.

1. Wpływ obniżonego ciśnienia – hipobarii – na organizm człowieka cd..

Działanie pęcherzyków gazu w organizmie:

• zakłócają wymianę gazową w organizmie,

• przedostają się do krążenia obwodowego,

• zatykają naczynia krwionośne,

• powodują niedotlenienie tkanek i narządów

Wpływ obniżonego ciśnienia – hipobarii – na organizm człowieka cd..

• Najbardziej niebezpieczna jest lokalizacja zatorów powietrznych:

• w krążeniu mózgowym: niedotlenienie tkanki mózgowej  objawy uszkodzenia OUN,

• w sercu: zaleganie dużej ilości gazów w sercu (zator gazowy lewej komory serca)  nagła śmierć sercowa.

Patomechanizm zatorów gazowych

W świetle pęcherzyków płucnych zassanie powietrza do rozerwanych naczyń krwionośnych



powietrze trafia do lewej komory serca



zamknięcie przepływu krwi w naczyniu przez pęcherzyk gazowy



miejscowe niedotlenienie z następowym uszkodzeniem tkanek (zawał)

2. Wpływ podwyższonego ciśnienia – hiperbarii – na organizm człowieka.

• Pobyt człowieka w warunkach podwyższonego ciśnienia powoduje rozpuszczanie się w tkankach obojętnego gazu, będącego składową mieszanki oddechowej np. azotu, helu, wodoru.

2. Wpływ podwyższonego ciśnienia – hiperbarii – na organizm człowieka.

Ilość rozpuszczonego gazu zależy od :

• rodzaju i ciśnienia parcjalnego,

• tkanki organizmu,

• wysiłku fizycznego,

• czasu przebywania pod danym ciśnieniem.

2. Wpływ podwyższonego ciśnienia – hiperbarii – na organizm człowieka.

• Powrót człowieka z warunków podwyższonego ciśnienia do warunków ciśnienia atmosferycznego wymaga wyprowadzenia rozpuszczonego gazu z tkanek organizmu bez utworzenia się w nich pęcherzyków gazu. Proces ten odbywa się przez czas niezbędny do bezpęcherzykowego wyprowadzenia gazu z organizmu.

Proces ten nazywa się DEKOMPRESJĄ.

Eksplozywna dekompresja

Ma miejsce przy gwałtownym i znacznym spadku ciśnienia w otoczeniu np. nurkowanie – nagłe wynurzanie się. Przy dostatecznie szybkim i dużym spadku ciśnienia atmosferycznego występuje zjawisko aeroembolizmu.

HIPOKSJA

• HIPOKSJA - niedobór tlenu w tkankach, któremu przeważnie towarzyszy niedobór tlenu we krwi – hipoksemia.

 

• Anoksja – zupełny brak tlenu w środowisku wewnętrznym ustroju (w komórkach, płynie zewnątrzkomórkowym, we krwi i limfie).

• Anoksemia – zupełny brak tlenu we krwi.

Przyczyny hipoksji:

1. Przebywanie w atmosferze o niskiej prężności tlenu w otaczającym powietrzu .

2. Niewydolność oddechowa i upośledzenie wentylacji płuc np. obrzęk płuc, zator tętnicy płucnej, niewydolność lewej komory serca.

3. Nieprawidłowości w przenoszeniu tlenu przez krew np. hemoglobiny patologiczne o zmniejszonym lub zwiększonym powinowactwie do tlenu, hemoglobiny nietrwałe.

4. Niemożność wykorzystania tlenu przez komórkę np. uszkodzenie metabolizmu komórek przez toksyny bakteryjne.

Podział (czas trwania)

- Ostrą hipoksję - ekspozycja trwa od kilku sekund (nagłe rozhermetyzowanie się kabiny samolotu) do 2 godzin

- Przewlekłą hipoksję – przy narażeniu od kilku dni do wielu lat

- Życie w warunkach obniżonego ciśnienia atmosferycznego (od urodzin do dorosłego życia) – dotyczy mieszkańców gór (Andy, Tybet).

Rodzaj objawów towarzyszących zależy od:

• Wysokości,

• Szybkości osiągania wysokości,

• Czasu pobytu na wysokości,

• Temperatury otoczenia,

• Aktywności fizycznej na wysokości,

• Własności osobniczych (wrodzonej tolerancji hipoksji, wydolności fizycznej, stanu emocjonalnego, aklimatyzacji).

Objawy występujące w hipoksji:

• Duszność

• Zwiększenie liczby i głębokości oddechów

• Ból głowy

• Pocenie się

• Osłabienie

• Bladość skóry

Objawy występujące w hipoksji:

• Zawroty głowy

• Ziewanie

• Nudności

• Sinica

• Pogorszenie ostrości widzenia

OSTRA CHOROBA WYSOKOGÓRSKA - OChW.

• Środowisko wysokogórskie posiada szereg odmienności istotnych dla człowieka w stosunku do obszarów nizinnych. Wraz ze wzrostem wysokości spada:

• ciśnienie atmosferyczne (hipobaria),

• procentowa zawartość tlenu w jednostce objętości powietrza (hipoksja),

• temperatura.

Adaptacja organizmu

1. Strefa naturalna dla organizmu człowieka oscyluje w granicach do 2300 m n.p.m. Organizm zdrowego człowieka nie doświadcza żadnych negatywnych skutków hipoksji.

2. Strefa pełnej kompensacji (od 2000 do 4000 m n.p.m.). Tutaj człowiek jest w stanie całkowicie przystosować się zarówno fizjologicznie jak i biochemicznie do panujących warunków.

Adaptacja organizmu

3. Strefa niedostatecznej kompensacji (od 4000 do 7000 m n.p.m.) te wysokości są niebezpieczne dla człowieka. Tu często występują objawy choroby wysokogórskiej.

4. Strefa krytyczna (powyżej 7000 m n.p.m.). Przebywanie na tych wysokościach bez odpowiedniego osprzętu może zakończyć się śmiercią.

Ostra choroba wysokogórska (OChW)

• Występuje u ludzi bez aklimatyzacji i może ich już dotykać na wysokości 2500 m n.p.m. Pojawia się ona nie wcześniej jak po 6 godzinach przebywania na danej wysokości.

Dodatkowo w ostrej chorobie wysokogórskiej może występować:

• Obrzęk płuc,

• Wysokościowy obrzęk mózgu.

Obrzęk płuc

Przyczyną jest wzrost przepuszczalności ścian naczyń włosowatych w płucach i przesiąkanie osocza krwi do światła pęcherzyków płucnych.

Stan ten grozi przede wszystkim na wysokościach powyżej 3000 m n.p.m. i rozwija się w ciągu kilku godzin lub dni po osiągnięciu takiej wysokości,

Wysokościowy obrzęk mózgu

Kluczową rolę w patogenezie odgrywa wzrost ciśnienia śródczaszkowego, który spowodowany jest wzrostem przepuszczalności bariery naczyniowo – mózgowej.

Objawy: zaburzenia świadomości, ból głowy, nudności, wymioty.

Mechanizmy odpowiedzi organizmu na niedotlenienie

• Układu krążenia i oddechowego,

• Układu wydalniczego

Układ krążenia i oddechowy

• Hipoksjapobudzenie chemoreceptorów tętniczych w okolicy tętnicy szyjnej pobudzenie układu współczulnegozwiększenie we krwi stężenia adrenaliny i noradrenaliny zwiększenie częstości skurczów sercaz następczym zwiększeniem objętości wyrzutowej i pojemności minutowej serca.

• Adrenalina rozszerza naczynia krwionośne w mięśniach szkieletowych, mózgu i sercu.

Układ krążenia i oddechowy

• Hipoksja stymuluje nerki do produkcji erytropoetyny wzrost erytropoezy w szpiku kostnym zwiększona ilość erytrocytów we krwi (poliglobulia):

a) umożliwia transport większej ilości tlenu do tkanek,

b) powoduje zagęszczenie krwiwzrost jej lepkościmoże być przyczyną powstawania zakrzepów i zatorów.

Układ krążenia i oddechowy

Wzrost wentylacji minutowej płuc (hiperwentylacja) jest przyczyną wzrostu wydalania CO₂ i powstania zasadowicy oddechowej.

Układ wydalniczy

• Podczas wspinaczki – wysiłku dłużej trwającego, ma miejsce utrata wody z potem. W następstwie prowadzi to do zagęszczenia krwi.

Układ wydalniczy

Występuje:

- pobudzenie osi renina – angiotensyna II – aldosteron.

- zmiany stężenia jonów Na⁺ i K⁺ we krwi. Działają bezpośrednio na warstwę kłębkowatą kory nadnerczy i zwiększają wydzielanie aldosteronu,

- wzrasta stężenie hormonu antydiuretycznego ADH – wazopresyny.

Wpływ zmian ilości CO₂ na organizm człowieka.

• Hiperkapnia,

• Hipokapnia.

Hiperkapnia

Zwiększenie prężności CO₂ we krwi (ponad 45 mmHg).

Przyczyny:

• upośledzona eliminacja CO₂ przez płuca,

• przebywanie w otoczeniu w którym jest duża prężność CO_2..

Występuje w różnych postaciach niewydolności płuc, kiedy wentylacja pęcherzyków płucnych jest niewystarczająca.

Zaburzenia prowadzące do zmniejszenia wentylacji pęcherzykowej:

• Zmniejszenie pobudliwości ośrodka oddechowego np. przez przedawkowanie środków przeciwbólowych, uspokajających i znieczulających, podczas znieczulenia ogólnego, urazów mózgu,

• Schorzenia nerwów ruchowych unerwiających mięśnie oddechowe np. przez zapalenie wielonerwowe, przedawkowanie kurrary i jej pochodnych.

• Schorzenia mięśni oddechowych np. dystrofia mięśniowa, włosnica, urazy.

Zaburzenia prowadzące do zmniejszenia wentylacji pęcherzykowej:

4. Ograniczenie ruchomości klatki piersiowej np. zniekształcenia, rozedma płuc.

5. Ograniczenie ruchomości płuc np. wysięki i przesięki opłucnowe, odma opłucnej, rozległe zrosty.

Zaburzenia prowadzące do zmniejszenia wentylacji pęcherzykowej:

6. Choroby płuc:

a) związane z ubytkiem czynnej tkanki płucnej (niedodma, zapalenie płuc, gruźlica płuc)

b) z utrata rozprężalności płuc (obrzęk, zastój, zwłóknienie)

c) z upośledzeniem ruchu powietrza w drogach oddechowych tzw. zaburzenia obturacyjne (zapalenie oskrzeli, nowotwory oskrzeli).

Hiperkapnia wywołuje:

• kwasicę oddechową,

• stan dezorientacji (związany z depresją OUN),

• obniżenie wrażliwości czuciowej,

• ostatecznie śpiączkę z niewydolnością oddechową  śmierć.

Hipokapnia

• spadek prężności CO₂ we krwi (poniżej 35 mmHg)

Przyczyny:

• najczęściej jest wynikiem hiperwentylacji, występującej podczas OChW, stanów lękowych, bólu, histerii,

• występuje u chorych neurotycznych z przewlekłą hiperwentylacją,

• powstaje u chorych w wyniku zatrucia salicylanami.

Hipokapnia

Objawy hipokapni:

• zasadowica oddechowa,

• majaczenie, zawroty głowy – bezpośrednie zwężające działanie hipokapni na naczynia mózgowe,

• skurcz mięśni poprzecznie prążkowanych kończyn górnych i dolnych (może dojść do zaburzenia gospodarki wapniowo – fosforanowej np. tężyczka).

CHOROBY NURKÓW

• Skutek działania mechanicznego bezpośrednio na ciało nurka:

a)    uraz ciśnieniowy uszu,

b)    uraz ciśnieniowy zatok przynosowych,

c)    uraz ciśnieniowy płuc,

d)    uraz ciśnieniowy twarzy,

e)    uraz ciśnieniowy przewodu pokarmowego,

f)    zgniecenie nurka.

CHOROBY NURKÓW

2. Skutki biofizyczne i biochemiczne (wynikające z oddziaływania gazów w warunkach zwiększonego ciśnienia otaczającego)

a)    choroba ciśnieniowa (dekompresyjna),

b)   narkoza azotowa,

c)    niedotlenienie,

d)   zatrucie CO2,

e)    zatrucie tlenem.

URAZ CIŚNIENIOWY UCHA

Spowodowany jest niewyrównywaniem ciśnienia.

Przyczyny:

a) niedrożność trąbki słuchowej Eustachiusza (katar, ciała obce, skrzywiona przegroda nosa),

b) niedrożność przewodu słuchowego zewnętrznego (korek woszczynowy, ciało obce)

URAZ CIŚNIENIOWY PŁUC

• Najniebezpieczniejszy wypadek nurkowy.

• Uszkodzenie tkanki płucnej spowodowane jest przez nagły i niekontrolowany wzrost ciśnienia czynnika oddechowego w drogach oddechowych w stosunku do ciśnienia otaczającego.

URAZ CIŚNIENIOWY PŁUC

Przyczyny:

- wynurzanie się z zatrzymanym oddechem,

- szybkie, niekontrolowane wynurzanie się,

- wyrzucenie na powierzchnię wody,

- awaria automatu oddechowego,

- wybuchy podwodne.

URAZ CIŚNIENIOWY PŁUC

• Do urazu dochodzi tylko u nurków nurkujących w aparatach oddechowych.

• Jeżeli w sytuacji awaryjnej nurek zacznie się nagle wynurzać bez wydmuchiwania powietrza z płuc to powietrze rozpręży się i spowoduje rozerwanie pęcherzyków płucnych.

URAZ CIŚNIENIOWY PŁUC

W następstwie rozerwania pęcherzyków płucnych dochodzi do zalania ich krwią z naczyń włosowatych. Krew ponadto może wyciekać do przestrzeni zewnątrzpęcherzykowej powodując upośledzenie funkcji zdrowych pęcherzyków.

URAZ CIŚNIENIOWY PŁUC

NASTĘPSTWA:

• powietrze pod ciśnieniem jest wpychane do naczyń włosowatych żylnych, skąd pęcherzyki powietrza wędrują do obwodu powodując zatory gazowe w narządach niezbędnych do życia.

Inne następstwa:

• odma opłucnej,

• odma śródpiersia,

• odma podskórna.

Objawy zatorów w naczyniach mózgowych

- zaburzenia czuciowo-ruchowe,

- zaburzenia wzroku, słuchu, mowy,

- niedowłady i porażenie mięśni,

- porażenie ośrodków mózgowych (np. krążenia),

- drgawki,

- utrata przytomności,

- zgon.

Objawy zatoru w naczyniach wieńcowych serca

- ból w klatce piersiowej za mostkiem, przemieszcza się do lewej kończyny górnej, szyi, karku, żuchwy,

- szybkie tętno,

- spadek ciśnienia krwi,

- zaburzenia rytmu serca,

- zatrzymanie pracy serca.

CHOROBA DEKOMPRESYJNA (CIŚNIENIOWA)

• Jest następstwem uwalniania się nadmiaru gazów rozpuszczalnych w płynach ustrojowych nurka podczas wynurzania. Jest to zespół objawów wynikających z niewłaściwego stosowania dekompresji.

CHOROBA DEKOMPRESYJNA (CIŚNIENIOWA)

Pęcherzyki gazu:

- powstają w komórkach, przestrzeniach międzykomórkowych, naczyniach,

- uszkadzają mechanicznie tkanki i komórki,

- powodują blokowanie naczyń.

Pęcherzyki powstają w naczyniach żylnych (99%).

KLASYFIKACJA

• postać łagodna (kostno–stawowa)

- silne bóle w stawach,

- osłabienie siły w kończynach dolnych,

• występuje świąd, mrowienie.

KLASYFIKACJA

2. postać ciężka (mózgowa)

- uszkodzenia nerwów czaszkowych,

- niedowłady połowicze,

- zaburzeń widzenia,

- drgawki,

- zawroty głowy,

-utraty przytomności.

Zastosowanie hiperbarii w leczeniu:

• W terapii tlenem hiperbarycznym - HBO – podaje się tlen o podwyższonym ciśnieniu. W mieszaninie oddechowej stosowanej w HBO, znajduje się go 100% (5 x więcej niż w mieszaninie powietrza).

Zastosowanie hiperbarii w leczeniu:

Wskazania bezwzględne:

- zatory gazowe o wszelkiej etiologii,

- zatruciach czadem

- w przypadku zgorzeli gazowych

Zastosowanie hiperbarii w leczeniu:

• Wskazania względne:

• martwica popromienna kości i tkanek miękkich,

• oporne na leczenie zapalenia kości i szpiku,

• zakażenia tkanek miękkich mieszane, z martwicą tkanek i oporne na leczenie przeciwbakteryjne,

Zastosowanie hiperbarii w leczeniu:

• Wskazania względne:

• rany miażdżone z ostrym niedokrwieniem pourazowym,

• zagrożone przeszczepy skórne, przyspieszenie gojenia ran,

• ostre zatrucia cyjankami,

• ostry obrzęk mózgu.