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
• 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 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.