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 pCO

2

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/s

2

(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 ¼ 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

• Hipoksjapobudzenie

chemoreceptorów

tętniczych

w

okolicy

tętnicy

szyjnej

pobudzenie

układu

współczulnegozwiększenie we krwi stężenia

adrenaliny i noradrenaliny zwiększenie

częstości

skurczów

sercaz 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 krwiwzrost jej

lepkościmoże

być

przyczyną

powstawania zakrzepów i zatorów.

Układ krążenia i oddechowy

Wzrost wentylacji minutowej płuc
(hiperwentylacja) jest przyczyną wzrostu
wydalania CO

2

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 CO

2

na

organizm człowieka.

• Hiperkapnia,
• Hipokapnia.

Hiperkapnia

Zwiększenie prężności CO

2

we krwi (ponad

45 mmHg).
Przyczyny:

• upośledzona eliminacja CO

2

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:

1. Zmniejszenie

pobudliwości

ośrodka

oddechowego

np. przez przedawkowanie

środków przeciwbólowych, uspokajających i
znieczulających,

podczas

znieczulenia

ogólnego, urazów mózgu,

2. Schorzenia

nerwów

ruchowych

unerwiających mięśnie oddechowe np.
przez

zapalenie

wielonerwowe,

przedawkowanie kurrary i jej pochodnych.

3. 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 CO

2

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

1. 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

1. 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.