Выводы:

1. Биофизические возможности человека позволяют ему дышать

различными газовыми смесями, что говорит о высокой организации и чрезвычайной сложности физических функций.

2. При использовании той или иной дыхательной смеси необходимо учитывать индивидуальные особенности организма.

3. Необходимо постоянно вести медицинский контроль за состоянием

организма человека после погружения на определенную глубину.

4. Условия проведения декомпрессии должны соответствовать установленным стандартом.

5. Не смотря на сложность осуществления погружений, необходимо сохранить здоровье водолазов.

Проблема защиты человека в экстремальных условиях гипербарической среды обитания

На пути освоения больших глубин перед человеком стоят преграды, которые по мере развития науки в области физиологии, экологии и техники постепенно преодолеваются. В настоящее время человек в морских условиях может опускаться и эффективно работать на глубинах до 500 м, а в специальных гипербарических береговых комплексах – до 700 м с пребыванием на глубине до нескольких суток с использованием кислородно-гелиевых (КГС), кислородно-азотно-гелиевых (КАГС), кислородно-азотно-водородно-гелиевых (КАВГС) дыхательных газовых смесей (ДГС). Очевидно, что это не предел.

За этими достижениями водолазной практики стоят огромные исследования на протяжении ряда десятилетий множества ученых из разных стран, заложивших основы изучения физиологических, медицинских и экологических проблем подводных погружений.

1. Индифферентные газы

Таким образом, предметом изучения гипербарической физиологии является исследование действия высокого гидростатического давления и повышенного парциального давления индифферентных газов, кислорода и их смесей на организм. Понятие индифферентные газы ввел в 1941 году Н.В.Лазарев. В эту группу входят инертные газы: криптон (скрытый), ксенон (чуждый), неон (новый), аргон (недеятельный), гелий (солнечный), а также водород (образующий воду) и азот. Гипербарическая физиология является частью эволюционной и разделом экстремальной физиологии. Официальной датой рождения гипербарической физиологии, как науки, считается 1878 год когда П.Бер опубликовал книгу «Барометрическое давление». В одной публикации невозможно дать глубокий анализ современному состоянию всех проблем связанных с воздействием факторов повышенного давления на организм, поэтому нами предпринята попытка в сжатой форме выделить, по нашему мнению, самые значимые результаты полученные в исследованиях по гипербарической физиологии за последние более чем 100 лет. Далее по тексту перечислены такие научные достижения:

Повышенное гидростатическое давление сначала стимулирует, а затем угнетает двигательную активность и физиологические функции. При этом, чем более сложны по строению живые существа, тем они менее устойчивы к действию давления.

Высокое гидростатическое давление угнетает биохимические реакции идущие с увеличением объема конечных продуктов и стимулирует реакции протекающие с уменьшением их объема.

Гидростатическое давление, свыше 500-700 МПа, вызывает изменения в белке сходные с действием высокой температуры, при снижении давления «коагуляция белка» обратима. Таким эффектом из всех известных физических факторов обладает только высокое гидростатическое давление.

Явления, вызываемые высоким гидростатическим давлением у простейших и холоднокровных называются «механонаркозом» и характеризуются возрастанием возбудимости, ее снижением, появлением ритмических, спазматических движений затем обратимым и при больших давлениях необратимым параличом.

Эффекты, вызываемые высоким гидростатическим давлением у теплокровных носят название «нервного синдрома высоких давлений» НСВД и последовательно начинаются с общего возбуждения, вслед за чем возникают мелко и крупноамплитудный тремор, затем отдельные миоклонии, клонические, клонико-тонические судороги, параличи и гибель. Последние 4 симптома изучены только на животных.

Индифферентные газы обладают биологическим действием, которое проявляется в их наркотическом воздействии на организм и по силе этого воздействия располагаются: Кс-Кr-Ar-N2-H2-Ne-He. При этом ксенон и криптон наркотический эффект проявляют при нормальном барометрическом давлении, аргон свыше 0,2 МПа, азот 0,6 МПа, водород 2,0 МПа, а наркотическое действие неона и гелия в опытах не регистрируются, так как под давлением раньше возникают симптомы НСВД.

Э. Томпсон в 1919 году предложил использовать кислородно-гелиевую смесь для дыхания водолазов при глубоководных погружениях. К. Майером и Г. Гопфом в 1923 году в опытах на животных было доказано наркотическое действие азота при повышенном давлении. Кислородно-азотно-гелиевая смесь препятствует по сравнению с кислородно-гелиевой появлению тремора и судорог, причем оптимальное соотношение гелия и азота составляет девять к одному.

А. Барач впервые в 1934 году успешно применил в клинической практике кислородно-гелиевую смесь для лечения бронхиальной астмы и обструкций гортани.

Особый интерес представляет гелий – основной газ-разбавитель кислорода в искусственных дыхательных газовых смесях. Его особые физические свойства в сравнении с азотом (почти в 7 раз меньшая плотность, в 5,8 раз более высокая теплопроводность, в 4,5 раза меньшая растворимость в жирах при нормальном барометрическом давлении) формируют при дыхании отличные от воздуха физиологические эффекты кислородно-гелиевых смесей (КГС). Впервые теоретически обосновал терапевтический эффект гелия и практически доказал его эффективность американский врач А.Барач и, учитывая высокую теплопроводность гелия, провел первые опыты с подогревом кислородно-гелиевой смеси. На протяжении последующих 60 лет кислородно-гелиевые смеси в лечебных целях применялись только комнатной температуры.

Научно обосновано применение кислородно-гелиевых смесей, подогретых до температур 70-80 С, значительно превышающих термонейтральный диапазон, а также разработаны средства применения этих смесей в медицинских целях. (Таблица 2).

Кислород, газ без которого невозможна жизнь, при дыхании в чистом виде и при повышенном давлении более 0,2-0,4 МПа становится токсичным. Клинически проявляясь при этом соответственно в хронической «Эффект Лоррэна Смита» и судорожной форме «Эффект Поля Бера».

Кислород в диапазоне давлений 0,3-0,4 МПа без гемоглобина и эритроцитов обеспечивает основные жизненные функции за счет физического растворения в жидких средах и тканях организма.

Физраствор, в котором растворен кислород при давлении 0,8 МПа длительно, до нескольких часов, обеспечивает жидкостное дыхание млекопитающих. Такими же физиологическими возможностями обладают перфторуглероды.

Резкие перепады давления в 0,03 и более МПа между внешней средой и воздухоносными полостями организма человека могут привести к различным баротравмам. Термин «Баротравма легких с артериальной газовой эмболией» ввел в 1946 г. Н.К.Кривошеенко, а существующий ныне « Баротравма легких» в 1955 г. Е.Э.Герман и В.А.Алексеенко.

Китообразные при нырянии на большие глубины эволюционно выработали целый ряд физиологических механизмов: в 3-5 раз большее содержание миоглобина в мышцах, большее количество альвеол и капилляров, перераспределение крови в органах и т.д., что позволяет кашалоту нырять до 2000 м вод.ст., с задержкой дыхания до 1,5 часов.

Повышение и снижение парциального давления индифферентных газов сопровождается процессами сатурации и десатурации их в тканях организма. При этом разные ткани с различной скоростью как насыщаются, так и рассыщаются. Организм способен при этом удерживать газ в состоянии пересыщения, увеличение скорости снижения давления приводит к свободному газообразованию в крови, лимфе и тканях. Клинически этот процесс носит название «Декомпрессионная болезнь». Для ее профилактики впервые предложил увеличивать время декомпрессии П.Бер в 1878 г. Научно обосновал и составил рабочие таблицы декомпрессии, обеспечивающие безопасный подъем водолазов на поверхность Дж.С.Холдейн в 1906 г.

Полное насыщение тканей организма индифферентными газами вызывает сложный комплекс приспособительных реакций и при определенных давлениях адаптированный организм может долго находиться под этим давлением, этот процесс напрямую связан с психофизиологическими резервами организма. На этом принципе разработан метод насыщенных водолазных погружений в 1959 году Дж.Бондом. В нашей стране этот метод получил название ДП (длительных погружений). Дальнейшее повышение давления газовых смесей вызывает патологические реакции: последние стадии наркоза или угрожающие жизни симптомы НСВД. Для профилактики НСВД применяется ступенчатая компрессия, изменение газового состава.

Дыхательные газовые смеси и среды, используемые в гипербарических исследованиях имеют отличные от воздуха физико-химические свойства, которые приводят к значимым изменениям деятельности анализаторов и механизмов регуляции гомеостаза.

Физиологический предел возможности пребывания человека под давлением сегодня обосновывается до глубин 800-1000 м в. ст. С использованием кислородно-азотно-гелиевых смесей достигнута глубина 686 метров в университете Дьюка П. Беннеттом (1981). В барокомплексе фирмы «Комекс» при пребывании в кислородно-азотно-водородно-гелиевой среде испытателями достигнута глубина 701 метр (Гардетт Б. 1993).

Несмотря на, казалось бы, значительный прогресс в исследованиях по гипербарической физиологии и освоению человеком глубин Мирового океана, в настоящее время имеется большое количество проблем, без решения которых дальнейшее безопасное проникновение человека в подводный мир невозможно. Большое количество вопросов связано с длительным пребыванием человека в условиях повышенного давления.