Me gustaría resumir la información sobre los principios del buceo en términos de respiración de gases en formato de conferencias magistrales, es decir cuando la comprensión de unos pocos principios elimina la necesidad de recordar muchos hechos.

Entonces, respirar bajo el agua requiere gas. Como opción más simple, suministro de aire, que es una mezcla de oxígeno (∼21 %), nitrógeno (∼78 %) y otros gases (∼1 %).

La presión es el factor principal. ambiente. De todas las unidades de presión posibles, utilizaremos "atmósfera técnica absoluta" o ATA. La presión en la superficie es de ∼1 ATA, cada 10 metros de inmersión en agua se le agrega ∼1 ATA.

Para un análisis más detallado, es importante comprender qué es la presión parcial, es decir, presión de un solo componente de la mezcla de gases. La presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones parciales de sus componentes. La presión parcial y la disolución de gases en líquidos están descritas por las leyes de Dalton y están más directamente relacionadas con el buceo, porque una persona es principalmente líquida. Aunque la presión parcial es proporcional a la relación molar de los gases en la mezcla, para el aire, la presión parcial se puede leer por concentración de volumen o peso, el error será menor al 10%.

Al bucear, la presión nos afecta de forma global. El regulador mantiene la presión del aire en el sistema de respiración, aproximadamente igual a la presión ambiental, menos exactamente lo necesario para la "inhalación". Entonces, a una profundidad de 10 metros, el aire inhalado por el globo tiene una presión de alrededor de 2 ATA. Una presión absoluta similar se observará en todo nuestro cuerpo. Por lo tanto, la presión parcial de oxígeno a esta profundidad será ~0,42 ATA, nitrógeno ~1,56 ATA

El impacto de la presión en el cuerpo es los siguientes factores clave.

1. Impacto mecánico en órganos y sistemas.

En resumen, no lo consideraremos en detalle: el cuerpo humano tiene una serie de cavidades llenas de aire y un cambio brusco de presión en cualquier dirección provoca una carga en los tejidos, membranas y órganos hasta daños mecánicos: barotrauma.

2. Saturación de tejidos con gases.

Al bucear (aumento de la presión), la presión parcial de los gases en las vías respiratorias es mayor que en los tejidos. Por lo tanto, los gases saturan la sangre y, a través del torrente sanguíneo, todos los tejidos del cuerpo se saturan. La tasa de saturación es diferente para diferentes tejidos y se caracteriza por un "período de saturación media", es decir, el tiempo durante el cual, a una presión de gas constante, la diferencia entre las presiones parciales del gas y los tejidos se reduce a la mitad. El proceso inverso se llama "desaturación", se produce durante el ascenso (disminución de la presión). En este caso, la presión parcial de los gases en los tejidos es más alta que la presión de los gases en los pulmones, ocurre el proceso inverso: se libera gas de la sangre en los pulmones, la sangre con una presión parcial ya más baja circula a través del cuerpo, los gases pasan de los tejidos a la sangre y nuevamente en un círculo. El gas siempre se está alejando de más presión parcial al más pequeño.

Es fundamentalmente importante que diferentes gases tengan diferentes tasas de saturación/desaturación debido a sus propiedades físicas.

La solubilidad de los gases en los líquidos es mayor cuanto mayor es la presión. Si la cantidad de gas disuelto es mayor que el límite de solubilidad a una presión dada, se libera gas, incluso concentrado en forma de burbujas. Vemos esto cada vez que abrimos una botella de agua con gas. Dado que la tasa de eliminación de gas (desaturación de los tejidos) está limitada por las leyes físicas y el intercambio de gases a través de la sangre, una caída de presión demasiado rápida (ascenso rápido) puede provocar la formación de burbujas de gas directamente en los tejidos, vasos y cavidades del cuerpo. , interrumpiendo su trabajo hasta la muerte. Si la presión cae lentamente, entonces el cuerpo tiene tiempo para eliminar el gas "extra" debido a la diferencia de presiones parciales.

Para calcular estos procesos se utilizan modelos matemáticos de tejidos corporales, el más popular es el modelo de Albert Buhlmann, que tiene en cuenta 16 tipos de tejidos (compartimentos) con un tiempo de semisaturación/media saturación de 4 a 635 minutos.

El mayor peligro es el gas inerte, que tiene la presión absoluta más alta, la mayoría de las veces es nitrógeno, que forma la base del aire y no participa en el metabolismo. Por este motivo, los principales cálculos en buceo masivo se realizan sobre nitrógeno, ya que. el efecto del oxígeno en términos de saturación es de órdenes de magnitud menor, mientras que se utiliza el concepto de "carga de nitrógeno", es decir la cantidad residual de nitrógeno disuelto en los tejidos.

Por lo tanto, la saturación del tejido depende de la composición de la mezcla de gases, la presión y la duración de su exposición. Para los niveles iniciales de buceo, existen restricciones en cuanto a la profundidad, la duración de la inmersión y el tiempo mínimo entre inmersiones, que obviamente no permiten bajo ninguna condición la saturación de los tejidos a niveles peligrosos, es decir, inmersiones sin descompresión, e incluso entonces es habitual realizar "paradas de seguridad".

Los buzos "avanzados" usan computadoras de buceo que calculan dinámicamente la saturación a partir de modelos según el gas y la presión, incluido el cálculo de un "techo de compresión", la profundidad por encima de la cual es potencialmente peligroso ascender según la saturación actual. Durante las inmersiones difíciles, las computadoras se duplican, sin mencionar el hecho de que generalmente no se practican inmersiones individuales.

3. Efectos bioquímicos de los gases

Nuestro cuerpo está adaptado al máximo al aire a presión atmosférica. Con el aumento de la presión, los gases que ni siquiera están involucrados en el metabolismo afectan al cuerpo de diversas formas, mientras que el efecto depende de la presión parcial de un gas en particular. Cada gas tiene sus propios límites de seguridad.

Oxígeno

Como participante clave en nuestro metabolismo, el oxígeno es el único gas que tiene un límite de seguridad no solo superior sino también inferior.

La presión parcial normal de oxígeno es ~0,21 ATA. La necesidad de oxígeno depende fuertemente del estado del cuerpo y de la actividad física, el nivel mínimo teórico requerido para mantener la actividad vital de un organismo sano en estado de completo reposo se estima en ∼0.08 ATA, el práctico es de ∼0.14 ATA . Una disminución en los niveles de oxígeno de "nominal" en primer lugar afecta la capacidad de actividad física y puede causar hipoxia o falta de oxígeno.

Al mismo tiempo, una alta presión parcial de oxígeno provoca una amplia gama de consecuencias negativas: envenenamiento por oxígeno o hiperoxia. De particular peligro en el buceo es su forma convulsiva, que se expresa en daños al sistema nervioso, convulsiones, lo que conlleva el riesgo de ahogamiento.

A efectos prácticos, el buceo se considera un límite de seguridad de ∼1,4 ATA, un límite de riesgo moderado es de ∼1,6 ATA. A una presión superior a ~2,4 ATA durante mucho tiempo, la probabilidad de intoxicación por oxígeno tiende a la unidad.

Así, simplemente dividiendo el nivel de oxígeno límite de 1.4 ATA por la presión parcial de oxígeno en la mezcla, se puede determinar la presión máxima segura del ambiente y establecer que es absolutamente seguro respirar oxígeno puro (100%, 1 ATA) a profundidades de hasta ∼4 metros (!! !), aire comprimido (21 %, 0,21 ATA) - hasta ∼57 metros, estándar "Nitrox-32" con un contenido de oxígeno del 32 % (0,32 ATA) - hasta ∼ 34 metros Del mismo modo, puede calcular los límites para riesgo moderado.

Dicen que es este fenómeno el que debe su nombre a "nitrox", ya que inicialmente esta palabra denotaba gases respiratorios con bajado contenido de oxígeno para trabajar a grandes profundidades, "enriquecido en nitrógeno", y solo entonces comenzó a descifrarse como "nitrógeno-oxígeno" y designar mezclas con elevado Contenido de oxígeno.

Hay que tener en cuenta que un aumento de la presión parcial de oxígeno en cualquier caso tiene un efecto sobre el sistema nervioso y los pulmones, y esto diferentes tipos impacto. Además, el efecto tiende a acumularse en una serie de inmersiones. Para tener en cuenta el impacto en el sistema nervioso central, el concepto de "límite de oxígeno" se utiliza como unidad de cuenta, con la ayuda de la cual se determinan los límites de seguridad para una exposición única y diaria. Se pueden encontrar tablas y cálculos detallados.

Además, el aumento de la presión de oxígeno afecta negativamente a los pulmones, para dar cuenta de este fenómeno, se utilizan "unidades de resistencia de oxígeno", que se calculan de acuerdo con tablas especiales que correlacionan la presión parcial de oxígeno y el número de "unidades por minuto". Por ejemplo, 1,2 ATA nos da 1,32 OTU por minuto. El límite de seguridad reconocido es de 1425 unidades por día.

De lo anterior, en particular, debe quedar claro que una estancia segura a grandes profundidades requiere una mezcla con un contenido de oxígeno reducido, que es irrespirable a una presión más baja. Por ejemplo, a una profundidad de 100 metros (11 ATA), la concentración de oxígeno en la mezcla no debe exceder el 12% y, en la práctica, será aún menor. Es imposible respirar tal mezcla en la superficie.

Nitrógeno

El nitrógeno no es metabolizado por el cuerpo y no tiene límite inferior. Con el aumento de la presión, el nitrógeno tiene un efecto tóxico sobre el sistema nervioso, similar al narcótico o Intoxicación alcohólica conocida como "narcosis nitrogenada".

Los mecanismos de acción no están exactamente aclarados, los límites del efecto son puramente individuales y dependen tanto de las características del organismo como de su condición. Así, se sabe que potencia el efecto del cansancio, la resaca, todo tipo de estados depresivos del cuerpo como resfriados, etc.

Las manifestaciones menores en forma de un estado comparable a una intoxicación leve son posibles a cualquier profundidad, se aplica la "regla de martini" empírica, según la cual la exposición al nitrógeno es comparable a un vaso de martini seco con el estómago vacío por cada 10 metros de profundidad. que no es peligroso y añade buen humor. El nitrógeno acumulado durante el buceo habitual también afecta a la psique de forma similar a las drogas blandas y el alcohol, de lo que el propio autor es testigo y participante. Se manifiesta en sueños vívidos y "narcóticos", en particular, actúa en unas pocas horas. Y sí, los buzos son un poco drogadictos. Nitrógeno.

El peligro está representado por fuertes manifestaciones, que se caracterizan por un rápido aumento hasta una pérdida completa de adecuación, orientación en el espacio y el tiempo, alucinaciones, que pueden conducir a la muerte. Una persona puede precipitarse fácilmente a las profundidades, porque hace frío allí o supuestamente vio algo allí, olvida que está bajo el agua y "respira". pecho lleno”, escupir la boquilla, etc. En sí misma, la exposición al nitrógeno no es letal ni dañina, pero las consecuencias en condiciones de buceo pueden ser trágicas. Es característico que con una disminución de la presión, estas manifestaciones pasan con la misma rapidez, a veces es suficiente elevarse solo 2..3 metros para "sobrar bruscamente".

Probabilidad de manifestación grave en las profundidades del buceo recreativo Nivel Básico(hasta 18 m, ∼2,2 ATA) se clasifica como muy bajo. De acuerdo con las estadísticas disponibles, los casos de envenenamiento grave se vuelven bastante probables a partir de los 30 metros de profundidad (∼3,2 ATA), y luego la probabilidad aumenta a medida que aumenta la presión. Al mismo tiempo, las personas con estabilidad individual pueden no experimentar problemas de mucha mayor profundidad.

La única forma de contrarrestar es el autocontrol constante y el control de un compañero con una disminución inmediata de la profundidad en caso de sospecha de intoxicación por nitrógeno. El uso de "nitrox" reduce la probabilidad de envenenamiento por nitrógeno, por supuesto, dentro de los límites de profundidad debido al oxígeno.

Helio y otros gases

En el buceo técnico y profesional también se utilizan otros gases, en particular, el helio. Se conocen ejemplos del uso de hidrógeno e incluso neón en mezclas profundas. Estos gases se caracterizan por una alta tasa de saturación/desaturación, los efectos de envenenamiento del helio se observan a presiones superiores a 12 ATA y pueden ser, paradójicamente, compensados ​​por nitrógeno. Sin embargo aplicación amplia no tienen debido al alto costo, por lo que es prácticamente imposible que un buzo promedio los encuentre, y si el lector está realmente interesado en tales preguntas, entonces ya necesita usar literatura profesional, y no esta modesta revisión.

Al usar cualquier mezcla, la lógica de cálculo sigue siendo la misma que se describe anteriormente, solo se usan límites y parámetros específicos de gas, y para inmersiones técnicas profundas, generalmente se usan varias composiciones diferentes: para respirar en el descenso, trabajar en el fondo y De manera escalonada con la descompresión, las composiciones de estos gases se optimizan en función de la lógica de su movimiento en el cuerpo descrita anteriormente.

Conclusión práctica

La comprensión de estas tesis permite dar sentido a muchas de las restricciones y reglas dadas en los cursos, lo cual es absolutamente necesario tanto para su posterior desarrollo como para su correcta violación.

Se recomienda el uso de Nitrox en el buceo normal porque reduce la carga de nitrógeno en el cuerpo incluso si te mantienes completamente dentro de los límites del buceo recreativo, esto es una mejor sensación, más diversión, menos consecuencias. Sin embargo, si va a bucear profundo y con frecuencia, debe recordar no solo sus beneficios, sino también la posible intoxicación por oxígeno. Siempre verifique personalmente los niveles de oxígeno y determine sus límites.

El envenenamiento por nitrógeno es el problema más probable que puede encontrar, siempre sea considerado con usted y su pareja.

Por separado, me gustaría llamar la atención sobre el hecho de que la lectura de este texto no significa que el lector haya dominado el conjunto completo de información para comprender el trabajo con gases durante inmersiones difíciles. Para aplicación práctica esto es completamente insuficiente. Esto es solo un punto de partida y una comprensión básica, nada más.

PaO2, junto con otras dos cantidades (paCO2 y pH), forman un concepto como "gases en sangre" (Gases en sangre arterial - ABG (s)). El valor de paO2 depende de muchos parámetros, los principales de los cuales son la edad y la altura del paciente (presión parcial de O2 en el aire atmosférico). Por lo tanto, la pO2 debe interpretarse individualmente para cada paciente.
Los resultados precisos de los ABG dependen de la recolección, el procesamiento y el análisis real de la muestra. Pueden ocurrir errores clínicamente importantes en cualquiera de estos pasos, pero las mediciones de gases en sangre son particularmente vulnerables a los errores que ocurren antes del análisis. Los problemas más comunes incluyen
- muestreo de sangre no arterial (mixta o venosa);
- la presencia de burbujas de aire en la muestra;
- cantidad insuficiente o excesiva de anticoagulante en la muestra;
- retrasar el análisis y mantener la muestra sin enfriar todo este tiempo.

Una muestra de sangre adecuada para el análisis de ABG normalmente contiene 1-3 ml de sangre arterial extraída anaeróbicamente de una arteria periférica en un recipiente de plástico especial utilizando una aguja de diámetro pequeño. Las burbujas de aire que puedan entrar durante el muestreo deben eliminarse inmediatamente. El aire de la habitación tiene una paO2 de unos 150 mmHg. (al nivel del mar) y la paCO2 es prácticamente igual a cero. Por lo tanto, las burbujas de aire que se mezclan con la sangre arterial cambian (aumentan) la paO2 a 150 mm Hg. y reducir (disminuir) la paCO2.

Si se utiliza heparina como anticoagulante y la toma de muestra se realiza con jeringa y no con un recipiente especial, se debe tener en cuenta el pH de la heparina, que es de aproximadamente 7,0. Por lo tanto, un exceso de heparina puede cambiar los tres valores de ABG (paO2, paCO2, pH). Se necesita una cantidad muy pequeña de heparina para evitar la coagulación; 0,05 - 0,10 ml de una solución diluida de heparina (1000 UI/ml) contrarrestarán la coagulación de aproximadamente 1 ml de sangre sin afectar el pH, la paO2, la paCO2. Después de enjuagar la jeringa con heparina, normalmente queda una cantidad suficiente de heparina en el espacio muerto de la jeringa y la aguja, suficiente para anticoagular sin distorsionar los valores de ABG.

Después de la recolección, la muestra debe analizarse lo antes posible. Si se produce un retraso de más de 10 minutos, la muestra debe sumergirse en un recipiente con hielo. Los leucocitos y las plaquetas continúan consumiendo oxígeno en la muestra después de la recolección y pueden causar una caída significativa en la paO2 cuando se almacenan durante períodos prolongados a temperatura ambiente, especialmente en condiciones de leucocitosis o trombocitosis. El enfriamiento evitará cualquier síntoma clínico. cambios importantes, durante al menos 1 hora, al reducir la actividad metabólica de estas células.

La presión parcial o tensión de dióxido de carbono (pCO2) es la presión de CO2 en una mezcla gaseosa en equilibrio con el plasma sanguíneo arterial a una temperatura de 38°C. El indicador es un criterio para la concentración de dióxido de carbono en la sangre.

El cambio en pCO2 juega un papel principal en los trastornos respiratorios del estado ácido-base (acidosis respiratoria y alcalosis respiratoria)

En la acidosis respiratoria, la pCO2 aumenta debido a una violación de la ventilación pulmonar, lo que provoca la acumulación de ácido carbónico,

En la alcalosis respiratoria, la pCO2 disminuye como resultado de la hiperventilación de los pulmones, lo que conduce a una mayor excreción de dióxido de carbono del cuerpo y alcalinización de la sangre.

Con azidosis / alcalosis no respiratorias (metabólicas), el indicador de pCO2 no cambia.
Si hay tales cambios en el pH y el índice de pCO2 no es normal, entonces hay cambios secundarios (o compensatorios).
Al evaluar clínicamente un cambio en pCO2, es importante establecer si los cambios son causales o compensatorios.

Así, se produce un aumento de la pCO2 con la acidosis respiratoria y la alcalosis metabólica compensada, y se produce una disminución con la alcalosis respiratoria y la compensación de la acidosis metabólica.

Las fluctuaciones en el valor de pCO2 en condiciones patológicas están en el rango de 10 a 130 mm Hg.

Con los trastornos respiratorios, la dirección del cambio en el valor del pH de la sangre es opuesta al cambio de pCO2, con los trastornos metabólicos, los cambios son unidireccionales.

Concentración de iones bicarbonato

La concentración de bicarbonatos (iones HCO3-) en el plasma sanguíneo es el tercer indicador principal del estado ácido-base.

En la práctica, hay indicadores de bicarbonatos reales (verdaderos) y bicarbonatos estándar.

El bicarbonato real (AB, AB) es la concentración de iones HCO3– en la sangre analizada a 38 °C y los valores reales de pH y pCO2.

Los bicarbonatos estándar (SB, SB) son la concentración de iones HCO3– en la sangre de prueba cuando se lleva a condiciones estándar: saturación total de oxígeno en sangre, equilibrada a 38 °C con una mezcla de gases en la que la pCO2 es de 40 mmHg.

En personas sanas, la concentración de bicarbonatos tópicos y estándar es casi la misma.

El valor diagnóstico de la concentración de bicarbonatos en la sangre es, en primer lugar, determinar la naturaleza de las violaciones del estado ácido-base (metabólico o respiratorio).

El indicador cambia principalmente con trastornos metabólicos:

Con la acidosis metabólica, el índice HCO3– disminuye porque. gastado en la neutralización de sustancias ácidas (sistema tampón)

Con alcalosis metabólica - aumento

Dado que el ácido carbónico se disocia muy mal y su acumulación en la sangre prácticamente no afecta la concentración de HCO3–, el cambio de bicarbonatos es pequeño en los trastornos respiratorios primarios.

Cuando se compensa la alcalosis metabólica, se acumulan bicarbonatos por disminución de la respiración, y cuando se compensa la acidosis metabólica, por aumento de la reabsorción renal.

Concentración de base tampón

Otro indicador que caracteriza el estado del estado ácido-base es la concentración de bases amortiguadoras (bases amortiguadoras, BB), que refleja la suma de todos los aniones en la sangre entera, principalmente aniones de bicarbonato y cloro, otros aniones incluyen iones de proteínas, sulfatos, fosfatos , lactato, cuerpo cetónico, etc.

Este parámetro es casi independiente de los cambios en la presión parcial de dióxido de carbono en la sangre, pero refleja la producción de ácidos por los tejidos y en parte la función de los riñones.

Por el valor de las bases amortiguadoras, se pueden juzgar los cambios en el estado ácido-base asociados con un aumento o disminución en el contenido de ácidos no volátiles en la sangre (es decir, todos menos el ácido carbónico).

En la práctica, el parámetro utilizado para la concentración de bases tampón es el parámetro "aniones residuales" o "aniones indetectables" o "desajuste de aniones" o "diferencia de aniones".

El uso del índice de diferencia de aniones se basa en el postulado de neutralidad eléctrica, es decir el número de negativos (aniones) y positivos (cationes) en el plasma sanguíneo debe ser el mismo.
Si determinamos experimentalmente la cantidad de iones Na+, K+, Cl–, HCO3– más representados en el plasma sanguíneo, entonces la diferencia entre cationes y aniones es de aproximadamente 12 mmol/l.

Un aumento en la brecha aniónica indica la acumulación de aniones no medidos (lactato, cuerpos cetónicos) o cationes, que se especifica por el cuadro clínico o por la historia.

Los indicadores de las bases amortiguadoras totales y la brecha aniónica son especialmente informativos en caso de cambios metabólicos en el estado ácido-base, mientras que en el caso de trastornos respiratorios, sus fluctuaciones son insignificantes.

Exceso de bases amortiguadoras

Exceso de base (BE, IO): la diferencia entre los valores reales y vencidos de las bases del búfer.
Por valor, el indicador puede ser positivo (exceso de bases) o negativo (déficit de bases, exceso de ácidos).

El indicador de valor diagnóstico es más alto que las concentraciones de bicarbonatos tópicos y estándar. El exceso de base refleja cambios en el número de bases en los sistemas de amortiguación de la sangre, mientras que los bicarbonatos reales solo reflejan la concentración.

Los mayores cambios en el indicador se observan en trastornos metabólicos: en acidosis, se detecta una falta de bases sanguíneas (déficit de bases, valores negativos), en alcalosis, un exceso de bases (valores positivos).
Límite de carencia compatible con la vida, 30 mmol/l.

Con cambios respiratorios, el indicador cambia ligeramente.

El valor de pH forma la actividad de las células.

El equilibrio ácido-base es un estado proporcionado por procesos fisiológicos y físico-químicos que conforman un sistema funcionalmente unificado para estabilizar la concentración de iones H+.
La concentración normal de iones H+ es de unos 40 nmol/l, que es 106 veces menor que la concentración de muchas otras sustancias (glucosa, lípidos, minerales).

Las fluctuaciones de concentración de iones H+ compatibles con la vida oscilan entre 16 y 160 nmol/l.

Dado que las reacciones metabólicas a menudo se asocian con la oxidación y reducción de moléculas, estas reacciones necesariamente involucran compuestos que actúan como aceptores o donantes de iones de hidrógeno. La participación de otros compuestos se reduce a asegurar la constancia de la concentración de iones de hidrógeno en los fluidos biológicos.

La estabilidad de la concentración intracelular de H+ es necesaria para:

Actividad óptima de enzimas en membranas, citoplasma y orgánulos intracelulares

Formación del gradiente electroquímico de la membrana mitocondrial al nivel adecuado y suficiente producción de ATP en la célula.

Los cambios en la concentración de iones H+ conducen a un cambio en la actividad de las enzimas intracelulares, incluso dentro de los límites de los valores fisiológicos.
Por ejemplo, las enzimas de la gluconeogénesis en el hígado son más activas cuando el citoplasma está acidificado, lo cual es importante durante la inanición o el ejercicio muscular, las enzimas de la glucólisis son más activas a un pH normal.

La estabilidad de la concentración extracelular de iones H+ proporciona:

Actividad funcional óptima de las proteínas del plasma sanguíneo y el espacio intercelular (enzimas, proteínas de transporte),

Solubilidad de moléculas inorgánicas y orgánicas,

Protección inespecífica del epitelio de la piel,

Carga negativa en la superficie exterior de la membrana del eritrocito.

Cuando cambia la concentración de iones H+ en la sangre, se activa la actividad compensatoria de dos sistemas corporales principales:

1. Sistema de compensación química

La acción de los sistemas amortiguadores extracelulares e intracelulares,

Intensidad de la formación intracelular de iones H+ y HCO3–.

2. Sistema de compensación fisiológica

Ventilación pulmonar y eliminación de CO2,

Excreción renal de iones H+ (acidogénesis, amoniogénesis), reabsorción y síntesis de HCO3–.

Una disminución en la presión parcial de oxígeno en el aire inhalado conduce a un nivel aún más bajo en los alvéolos y la sangre que sale. Si los habitantes de las llanuras suben a las montañas, la hipoxia aumenta su ventilación pulmonar al estimular los quimiorreceptores arteriales. El cuerpo reacciona con reacciones adaptativas, cuyo propósito es mejorar el suministro de O 2 a los tejidos. Cambios en la respiración durante la hipoxia a gran altitud en Gente diferente diferente. Las reacciones de la respiración externa que surgen en todos los casos están determinadas por una serie de factores: 1) la velocidad a la que se desarrolla la hipoxia; 2) el grado de consumo de O 2 (descanso o actividad física); 3) la duración de la exposición hipóxica.

La respuesta compensatoria más importante a la hipoxia es la hiperventilación. La estimulación hipóxica inicial de la respiración, que se produce al ascender a una altura, conduce a la lixiviación de CO 2 de la sangre y al desarrollo de alcalosis respiratoria. Esto a su vez provoca un aumento en el pH del líquido extracelular del cerebro. Los quimiorreceptores centrales responden a tal cambio de pH en el líquido cefalorraquídeo con una fuerte disminución de su actividad, lo que inhibe las neuronas del centro respiratorio hasta tal punto que se vuelve insensible a los estímulos que emanan de los quimiorreceptores periféricos. Muy rápidamente, la hiperpnea es reemplazada por hipoventilación involuntaria, a pesar de la hipoxemia persistente. Tal disminución en la función del centro respiratorio aumenta el grado de estado hipóxico del cuerpo, lo cual es extremadamente peligroso, principalmente para las neuronas de la corteza cerebral.

Con la aclimatación a las condiciones de gran altitud, se produce la adaptación. mecanismos fisiológicos a la hipoxia. Después de permanecer varios días o semanas en la altura, por lo general, la alcalosis respiratoria se compensa con la excreción de HCO 3 por los riñones, por lo que parte del efecto inhibidor de la hiperventilación alveolar desaparece y la hiperventilación se intensifica. La aclimatación también provoca un aumento en la concentración de hemoglobina debido al aumento de la estimulación hipóxica de las eritropoyetinas por parte de los riñones. Entonces, entre los habitantes de los Andes, que viven constantemente a una altitud de 5000 m, la concentración de hemoglobina en la sangre es de 200 g / l. Los principales medios de adaptación a la hipoxia son: 1) un aumento significativo de la ventilación pulmonar; 2) un aumento en el número de glóbulos rojos; 3) un aumento en la capacidad de difusión de los pulmones; 4) aumento de la vascularización de los tejidos periféricos; 5) un aumento en la capacidad de las células de los tejidos para usar oxígeno, a pesar de la baja pO 2 .

Algunas personas desarrollan una condición patológica aguda cuando se elevan rápidamente a gran altura ( mal agudo de montaña y edema pulmonar de altura). Dado que de todos los órganos del sistema nervioso central tiene la mayor sensibilidad a la hipoxia, cuando se asciende a grandes alturas se producen principalmente trastornos neurológicos. Al subir a una altura, síntomas como dolor de cabeza, fatiga, náuseas. A menudo se produce edema pulmonar. Por debajo de los 4500 m, tales perturbaciones severas ocurren con menos frecuencia, aunque ocurren anomalías funcionales menores. Dependiendo de las características individuales del organismo y su capacidad de aclimatación, una persona puede alcanzar grandes alturas.

preguntas de examen

1. ¿Cómo cambian los parámetros de presión barométrica y presión parcial de oxígeno al aumentar la altitud?

2. ¿Qué reacciones adaptativas ocurren al subir a una altura?

3. ¿Cómo es la aclimatación a las condiciones de la sierra?

4. ¿Cómo se manifiesta el mal agudo de montaña?

Respirar mientras bucea

Durante el trabajo bajo el agua, el buceador respira a una presión superior a la presión atmosférica en 1 atm. por cada 10 m de inmersión. Alrededor de 4/5 del aire es nitrógeno. A nivel del mar, el nitrógeno no tiene un efecto significativo en el cuerpo, pero a alta presión puede causar diversos grados de narcosis. Los primeros signos de anestesia moderada aparecen a una profundidad de unos 37 m si el buceador permanece en la profundidad durante una hora o más y respira aire comprimido. Con una estadía prolongada a una profundidad de más de 76 m (8,5 atm de presión), generalmente se desarrolla narcosis por nitrógeno, cuyas manifestaciones son similares a la intoxicación por alcohol. Si una persona inhala el aire de la composición habitual, el nitrógeno se disuelve en el tejido adiposo. La difusión del nitrógeno desde los tejidos es lenta, por lo que la subida del buceador a la superficie debe realizarse muy lentamente. De lo contrario, es posible la formación intravascular de burbujas de nitrógeno (la sangre "hierve") con daño severo al sistema nervioso central, los órganos de la vista, la audición y el dolor severo en las articulaciones. Hay un llamado malestar de descompresión. Para el tratamiento, la víctima debe ser reubicada en un ambiente con alta presión. La descompresión gradual puede durar varias horas o días.

La probabilidad de enfermedad por descompresión se puede reducir significativamente al respirar mezclas de gases especiales, como una mezcla de oxígeno y helio. Esto se debe a que la solubilidad del helio es menor que la del nitrógeno y se difunde más rápido desde los tejidos, ya que su peso molecular es 7 veces menor que el del nitrógeno. Además, esta mezcla tiene una menor densidad, por lo que se reduce el trabajo de respiración externa.

preguntas de examen

5. ¿Cómo cambian los parámetros de presión barométrica y presión parcial de oxígeno al aumentar la altitud sobre el nivel del mar?

6. ¿Qué reacciones adaptativas ocurren al subir a una altura?

7. ¿Cómo es la aclimatación a las condiciones de la sierra?

8. ¿Cómo se manifiesta el mal agudo de montaña?

7.3 Tareas de prueba y tarea situacional

Elija una respuesta correcta.

41. SI UNA PERSONA BUCEA SIN EQUIPO ESPECIAL CON HIPERVENTILACIÓN PRELIMINAR LA CAUSA DE LA CONCIENCIA REPENTINA PUEDE SER PROGRESIVA

1) asfixia

2) hipoxia

3) hiperoxia

4) hipercapnia

42. AL BUCEAR BAJO EL AGUA CON MÁSCARA Y SNORKEL, NO SE PUEDE AUMENTAR LA LONGITUD DEL TUBO ESTÁNDAR (30-35 cm) DEBIDO A

1) la aparición de un gradiente de presión entre la presión del aire en los alvéolos y la presión del agua en el tórax

2) el peligro de la hipercapnia

3) el peligro de la hipoxia

4) aumento en el volumen del espacio muerto

Estudio de caso 8

Los campeones de buceo se sumergen a una profundidad de hasta 100 m sin equipo de buceo y regresan a la superficie en 4-5 minutos. ¿Por qué no les da la enfermedad de descompresión?

8. Ejemplos de respuestas a tareas de prueba y tareas situacionales

Ejemplos de respuestas a las tareas de prueba:

Ejemplos de respuestas a tareas situacionales:

Solución del problema situacional No. 1:

Si estamos hablando de respiración natural, entonces la primera es la correcta. El mecanismo de la respiración es la succión. Pero, si nos referimos a la respiración artificial, entonces la segunda tiene razón, ya que aquí el mecanismo es forzado.

Solución del problema situacional No. 2:

Para un intercambio de gases efectivo, es necesaria una cierta relación entre la ventilación y el flujo sanguíneo en los vasos de los pulmones. Por lo tanto, estas personas tenían diferencias en los valores del flujo sanguíneo.

Solución del problema situacional No. 3:

En la sangre, el oxígeno existe en dos estados: físicamente disuelto y unido a la hemoglobina. Si la hemoglobina no funciona bien, solo queda oxígeno disuelto. Pero hay muy poco de eso. Por eso es necesario aumentar su cantidad. Esto se logra mediante la oxigenoterapia hiperbárica (el paciente se coloca en una cámara con alta presión de oxígeno).

Solución del problema situacional No. 4:

El malato es oxidado por la enzima malato deshidrogenasa dependiente de NAD (fracción mitocondrial). Además, cuando se oxida una molécula de malato, se forma una molécula de NADH H+, que entra en cadena completa transferencia de electrones para formar tres moléculas de ATP a partir de tres moléculas de ADP. Como saben, el ADP es un activador de la cadena respiratoria y el ATP es un inhibidor. El ADP en relación con el malato se toma obviamente en escasez. Esto lleva a que el activador (ADP) desaparezca del sistema y aparezca el inhibidor (ATP), lo que, a su vez, conduce a la parada de la cadena respiratoria y la absorción de oxígeno. La hexocinasa cataliza la transferencia de un grupo fosfato del ATP a la glucosa para formar glucosa-6-fosfato y ADP. Así, durante el trabajo de esta enzima, el inhibidor (ATP) se consume en el sistema y aparece el activador (ADP), por lo que la cadena respiratoria reanuda su trabajo.

Solución del problema situacional No. 5:

La enzima succinato deshidrogenasa, que cataliza la oxidación del succinato, pertenece a las deshidrogenasas dependientes de FAD. Como es sabido, FADH 2 asegura la entrada de hidrógeno en una cadena de transporte de electrones acortada, durante la cual se forman 2 moléculas de ATP. El amobarbital bloquea la cadena respiratoria a nivel de la 1ra conjugación de respiración y fosforilación y no afecta la oxidación del succinato.

Solución del problema situacional No. 6:

Con un pinzamiento muy lento del cordón umbilical, en consecuencia, el contenido de dióxido de carbono en la sangre aumentará muy lentamente y las neuronas del centro respiratorio no podrán excitarse. La primera respiración nunca sucede.

Solución del problema situacional No. 7:

El papel principal en la excitación de las neuronas del centro respiratorio lo desempeña el dióxido de carbono. En el estado agónico, la excitabilidad de las neuronas del centro respiratorio se reduce drásticamente y, por lo tanto, no pueden ser excitadas por la acción de cantidades ordinarias de dióxido de carbono. Después de varios ciclos respiratorios, hay una pausa durante la cual se acumulan cantidades significativas de dióxido de carbono. Ahora ya pueden excitar el centro respiratorio. Hay varias respiraciones, la cantidad de dióxido de carbono disminuye, vuelve a haber una pausa, y así sucesivamente. Si no es posible mejorar la condición del paciente, el desenlace fatal es inevitable.

Solución del problema situacional No. 8:

Un buzo a grandes profundidades respira aire a alta presión. Por lo tanto, la solubilidad de los gases en la sangre aumenta significativamente. El nitrógeno en el cuerpo no se consume. Por lo tanto, con un aumento rápido, su presión aumentada disminuye rápidamente y se libera rápidamente de la sangre en forma de burbujas, lo que conduce a una embolia. El buzo no respira nada durante la inmersión. Con un aumento rápido, no pasa nada malo.

Anexo 1

tabla 1

Nombre de indicadores de ventilación pulmonar en ruso e inglés.

Nombre del indicador en ruso	Abreviatura aceptada	El nombre del indicador de idioma en Inglés	Abreviatura aceptada
Capacidad vital de los pulmones	CV	Capacidad vital	CV
Volumen corriente	ANTES DE	Volumen corriente	TELEVISOR
Volumen de reserva inspiratorio	ROVD	volumen de reserva inspiratoria	IRV
volumen de reserva espiratorio	rovyd	Volumen de reserva espiratorio	ERV
Ventilación máxima	MVL	Ventilación voluntaria máxima	megavatios
capacidad vital forzada	FZhEL	capacidad vital forzada	CVF
Volumen espiratorio forzado en el primer segundo	FEV1	Volumen de espiración forzada 1 segundo	FEV1
índice tiffno	IT, o FEV1/VC %		FEV1% = FEV1/VC%
Tasa de flujo espiratorio máximo 25% FVC restante en los pulmones	MOS25	Flujo espiratorio máximo 25% FVC	MEF25
	Flujo espiratorio forzado 75% FVC	FEF75
Tasa de flujo espiratorio máximo 50% de FVC restante en los pulmones	MOS50	Flujo espiratorio máximo 50% FVC	MEF50
	Flujo espiratorio forzado 50% FVC	FEF50
Tasa de flujo espiratorio máximo 75% de FVC restante en los pulmones	MOS75	Flujo espiratorio máximo 75% FVC	MEF75
	Flujo espiratorio forzado 25% FVC	FEF25
Tasa de flujo espiratorio promedio en el rango de 25% a 75% FVC	SOS25-75	Flujo espiratorio máximo 25-75% FVC	MEF25-75
	Flujo espiratorio forzado 25-75% FVC	FEF25-75

Anexo 2

PARÁMETROS RESPIRATORIOS BÁSICOS

VC (VC = Capacidad Vital) - capacidad vital de los pulmones(el volumen de aire que sale de los pulmones durante la exhalación más profunda después de la respiración más profunda)

Rovd (IRV = volumen de reserva inspiratorio) - volumen de reserva inspiratorio(aire adicional) es el volumen de aire que se puede inhalar en la inhalación máxima después de una inhalación normal

ROvyd (ERV = volumen de reserva espiratorio) - volumen de reserva espiratorio(aire de reserva) es el volumen de aire que se puede exhalar en la exhalación máxima después de una exhalación normal

EB (IC = capacidad inspiratoria) - capacidad inspiratoria- la suma real del volumen corriente y el volumen de reserva inspiratoria (EV = DO + RVD)

FOEL (FRC = capacidad residual funcional) - capacidad pulmonar residual funcional. Este es el volumen de aire en los pulmones de un paciente en reposo, en una posición en la que se completa la exhalación normal y la glotis está abierta. FOEL es la suma del volumen de reserva espiratorio y el aire residual (FOEL = ROvyd + RH). Este parámetro se puede medir usando uno de dos métodos: dilución de helio o pletismografía corporal. La espirometría no mide FOEL, por lo que el valor de este parámetro debe introducirse manualmente.

RH (RV = volumen residual) - aire residual(otro nombre - OOL, volumen residual de los pulmones) es el volumen de aire que permanece en los pulmones después de la exhalación máxima. El volumen residual no se puede determinar solo con la espirometría; esto requiere mediciones adicionales del volumen pulmonar (utilizando el método de dilución con helio o la pletismografía corporal).

TLC (TLC = capacidad pulmonar total) - capacidad pulmonar total(el volumen de aire en los pulmones después de la respiración más profunda posible). FC = VC + OB

Si hay una mezcla de gases por encima del líquido, entonces cada gas se disuelve en ella según su presión parcial, en la mezcla, es decir, a la presión que cae sobre su parte. Presión parcial de cualquier gas en una mezcla de gases se puede calcular conociendo la presión total de la mezcla de gases y su composición porcentual. Entonces, a una presión de aire atmosférica de 700 mm Hg. la presión parcial de oxígeno es aproximadamente 21% de 760 mm, es decir, 159 mm, nitrógeno - 79% de 700 mm, es decir, 601 mm.

Al calcular presión parcial de gases en el aire alveolar, se debe tener en cuenta que está saturado de vapor de agua, cuya presión parcial a la temperatura corporal es de 47 mm Hg. Arte. Por lo tanto, la proporción de otros gases (nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono) ya no es de 700 mm, sino de 700-47 - 713 mm. Con un contenido de oxígeno en el aire alveolar igual a 14,3%, su presión parcial será de sólo 102 mm; con un contenido de dióxido de carbono del 5,6%, su presión parcial es de 40 mm.

Si un líquido saturado con un gas a cierta presión parcial entra en contacto con el mismo gas, pero que tiene una presión más baja, parte del gas saldrá de la solución y la cantidad de gas disuelto disminuirá. Si la presión del gas es mayor, se disolverá más gas en el líquido.

La disolución de los gases depende de la presión parcial, es decir, la presión de un gas en particular, y no la presión total de la mezcla de gases. Por lo tanto, por ejemplo, el oxígeno disuelto en un líquido escapará a una atmósfera de nitrógeno de la misma manera que al vacío, incluso cuando el nitrógeno se encuentra a una presión muy alta.

Cuando un líquido entra en contacto con una mezcla de gases de cierta composición, la cantidad de gas que entra o sale del líquido depende no solo de la relación de presiones de gas en el líquido y en la mezcla de gases, sino también de sus volúmenes. Si un gran volumen de líquido entra en contacto con un gran volumen de una mezcla de gases cuya presión difiere mucho de la presión de los gases en el líquido, entonces grandes cantidades de gas pueden escapar o entrar en este último. Por el contrario, si un volumen suficientemente grande de líquido está en contacto con una burbuja de gas de pequeño volumen, entonces una cantidad muy pequeña de gas saldrá o entrará en el líquido, y la composición del gas del líquido prácticamente no cambiará.

Para gases disueltos en un líquido, el término " Voltaje”, correspondiente al término “presión parcial” para gases libres. El voltaje se expresa en las mismas unidades que la presión, es decir, en atmósferas o en milímetros de mercurio o columna de agua. Si la presión del gas es de 1,00 mm Hg. Art., esto significa que el gas disuelto en el líquido está en equilibrio con el gas libre bajo una presión de 100 mm.

Si la tensión del gas disuelto no es igual a la presión parcial del gas libre, entonces se altera el equilibrio. Se restaura cuando estas dos cantidades vuelven a ser iguales entre sí. Por ejemplo, si la presión de oxígeno en el líquido de un recipiente cerrado es de 100 mm y la presión de oxígeno en el aire de este recipiente es de 150 mm, el oxígeno entrará en el líquido.

En este caso, la tensión del oxígeno en el líquido se descartará y su presión fuera del líquido disminuirá hasta que se establezca un nuevo equilibrio dinámico y ambos valores sean iguales, habiendo recibido algún nuevo valor entre 150 y 100 mm. . La forma en que cambian la presión y el estrés en un estudio dado depende de los volúmenes relativos de gas y líquido.