Дыхание в условиях пониженного давления
Дыхание при пониженном атмосферном давлении. При подъеме на высоту животные и человек оказываются в условиях пониженного атмосферного давления. При этом развивается гипоксия (недостаток кислорода в организме) в результате низкого парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. На высоте 5 км барометрическое давление составляет около 60 мм рт. ст. и насыщенность крови кислородом снижается до 80% , что способствует развитию горной болезни.
На высоте от 2,5 до 5 км повышается вентиляция легких, что вызвано стимуляцией каротидных хеморецепторов. Одновременно происходит повышение артериального давления и увеличение частоты сердечных сокращений. Эти реакции направлены на усиление снабжения тканей кислородом.
В случае увеличения высоты более 7 км могут наступить опасные для жизни нарушения дыхания, кровообращения и потеря сознания.
Длительное пребывание или обитание животных и людей в горной местности сопровождается акклиматизацией к кислородному голоданию, которая проявляется в следующем:
- • увеличивается концентрация эритроцитов в крови в результате усиления эритропоэза;
- • повышается содержание гемоглобина в крови и увеличивается ее кислородная емкость;
- • активизируется вентиляция легких;
- • повышается плотность кровеносных капилляров в тканях в результате увеличения их длины и извитости.
Дыхание при повышенном атмосферном давлении. При погружении животных и человека под воду возрастает атмосферное давление. Например, на глубине 10 м давление возрастает до 2 атм, на глубине 20 м — до 3 атм. В этом случае парциальное давление газов в альвеолярном воздухе возрастает и в крови растворяется большое количество газов — кислорода, азота. Само пребывание на большой глубине не опасно, но при быстром подъеме и переходе от повышенного давления к обычному растворенные в крови газы вскипают и вызывают газовую эмболию сосудов (кессонная болезнь), что может привести к смерти. Кессонная болезнь характеризуется болями в мышцах, головокружением, одышкой, потерей сознания. При медленном подъеме на поверхность газы постепенно удаляются из организма, что профилактирует развитие кессонной болезни. Особенно важны эти закономерности при проведении водолазных работ. В случае погружения водолазов на большие глубины для дыхания применяют гелиево-кислородные смеси. Водолазы поднимаются с глубины очень медленно, а после подъема проходят постепенную декомпрессию.
У некоторых животные выработались специальные дыхательные приспособительные реакции, позволяющие им нырять на определенную глубину. К таким животным относятся ластоногие, киты, выдра, калан и многие другие. Например, крупные киты могут погружаться на глубину 100-200 м и находиться под водой в течение 50—60 мин, а морские львы могут нырять на глубину до 750 м. Физиологически это обусловлено тем, что их дыхательный центр малочувствителен к накоплению в организме С02, что позволяет длительно задерживать дыхание и более полно использовать 02, содержащийся в крови и легких. Кроме того, их мышцы богаты миоглобином. Миоглобин — красный железосодержащий белок (специализированная разновидность гемоглобина), находящийся в сердечной и скелетной мышцах и активно переносящий 02. Так, в скелетных мышцах лошадей и человека содержится 4—9 мг миог- лобина на 1 г массы мышц, а у морских львов — 55—75 мг/г.
Источник
Дыхание при пониженном атмосферном давлении
При полетах на больших высотах или при подъеме на горные вершины наблюдаются нарушения в жизнедеятельности организма, получившие название высотной, или горной, болезни.
Высота, на которой наступают первые проявления горной болезни, индивидуальна, она колеблется в пределах от 4000 до 5000 м. Наблюдения показывают, что до указанной высоты человек обычно может подниматься, не испытывая заметных нарушений в отправлении жизненно важных функций своего организма.
Нарушения, которые наступают на больших высотах, заключаются в основном в следующем: учащается пульс, появляются слабость мышц и их судороги, дыхание становится учащенным, теряется острота слуха и зрения, появляются головная боль, чувство усталости и иногда нервно-психические расстройства, оканчивающиеся обмороком.
Рис. Искусственное дыхание
Для изучения явлений, наступающих при подъеме на значительные высоты, используются специальные герметически скрываемые камеры, в которых по желанию исследователя при помощи специального приспособления можно создать условия, соответствующие той или другой высоте. Такие камеры называются барокамерами.
При наличии барокамер в значительной мере отпадает необходимость изучать изменения, наступающие в организме на высотах, в естественных условиях, так как их можно исследовать,создав соответствующие условия в барокамере.
Изучение горной оолезни показало, что нарушения, которые наблюдаются на высотах, связаны с недостаточным поступлением кислорода в организм: на высоте 5500 м давление становится равным 380 мм рт. ст., т. е. по сравнению с давлением на поверхности земли падает наполовину. Резко снижается и парциальное давление кислорода. Если при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. парциальное давление кислорода равно 159 мм, то уже на высоте 5500 м оно падает почти до 80мм. Такое понижение парциального давления вызывает от-осительно недостаточное насыщение крови кислородом и следовательно, недостаточное снабжение им нервной ткани,мышц и других органов. Наступает так называемое кислородное голодание, или а н о к с и я тканей и нервной системы.
Большое значение для борьбы с горной болезнью имеет тренировка. Для тренировки очень широко применяются барокамеры. В результате тренировки организм приобретает возможность реагировать на изменение давления рядом физиологических приспособлений.
При подъеме на высоту увеличивается вентиляция легких путем учащения и углубления дыхания; благодаря этому насыщение крови кислородом увеличивается. Возрастает количество эритроцитов в крови за счет их усиленного образования и выбрасывания в кровеносное русло из кровяных депо. Это Является одним из основных защитных приспособлений организма, которое и способствует увеличению количества гемоглобина, а следовательно, и усилению связывания и переноса кислорода. Кроме того, увеличивается минутный объем сердца и повышается стойкость тканей к некоторому недостатку кислорода.
Увеличение устойчивости организма к понижению атмосферного давления, т. е. приспособление хода физиологических процессов к изменившимся внешним условиям, осуществляется нервной системой и ее высшим отделом — корой головного мозга.
После тренировки человек может находиться на высоте 4000—5000 м, не испытывая неприятных проявлений горной болезни. Так, после тренировки экспедиция на Эльбрусе достигла высоты более 5000 м, а на Памире — 7000 м. Экспедиция, поднявшаяся на Эверест, достигла высоты 8400. Подъемы на высоты более 5000 м, как правило, возможны при условии пользования кислородными приборами.
Дыхание при повышенном атмосферном давлении
Работа, которая выполняется в кессонах при постройке тоннелей и мостов и водолазами под водой, протекает под большим давлением. Давление возрастает по мере опускания водолаза в глубинные водные слои. Спуск на глубину 10,3 м увеличивает давление на 1 атмосферу. Водолаз, находясь на глубине 20,6 м, будет испытывать давление слоя воды, равное 2 атмосферам плюс атмосферное давление, т. е. всего 3 атмосферы. Некоторые водолазы спускаются на глубину, где давление достигает 10 атмосфер. Водолазы и лица, работающие в кессонах, подвержены водолазной, или кессонной, болезни.
Кессонная болезнь связана с тем, что в крови человека, находящегося на поверхности земли, в растворенном состоянии находится около 1 л азота. При опускании в глубину человек испытывает большее давление, и количество растворенного в крови азота возрастает.
Быстрый подъем человека из глубины сопровождается понижением давления, а следовательно, и изменением парциального давления азота в альвеолярном воздухе. Азот начинает энергично выделяться, и в крови появляются его пузырьки.
Появление таких пузырьков весьма опасно, так как они могут вызвать закупорку сосудов. Особенно тяжелые последствия наблюдаются при закупорке сосудов мозга, что сопровождается параличом и иногда кончается смертью. При легких формах кессонной болезни больной испытывает кожный зуд, боль в суставах и мышцах, головокружение; бывает рвота, иногда наступает обморочное состояние.
Основной мерой предотвращения кессонной болезни является медленный подъем на поверхность с остановками на разных глубинах. Такой продолжительный подъем с остановками значительно снижает возможность наступления кессонной болезни. Чтобы ускорить выделение азота из крови, применяется вошедшее в последние годы в практику дыхание смесью кислорода и гелия.
Искусственное дыхание
Искусственное дыхание применяется в тех случаях, когда у человека прекращается дыхание, а сердце продолжает работать. Так бывает у утопленников, у людей, пораженных электрическим током, отравленных газами, и т. д. В этих случаях при помощи искусственного дыхания можно возобновить деятельность дыхательного центра и спасти человека от смерти. В практике были случаи, когда нормальное дыхание восстанавливалось через 4—6 часов искусственного дыхания.
Наиболее распространенными являются два способа искусственного дыхания.
Первый способ: дыхание изо рта в рот. На рот пострадавшего набрасывают кусочек марли или тоненький платочек и оказывающий помощь, прижавшись губами к губам пострадавшего, делает сильный выдох ему в рот. Выдохнутый воздух поступает в легкие и раздувает их. В выдохнутом воздухе содержится около 17% кислорода, что достаточно для насыщения гемоглобина кислородом, а высокий процент углекислого газа (3) препятствует выходу из крови углекислоты, в результате ее концентрация в крови спасаемого повышается и возбуждает дыхательный центр.
Второй способ: расширение и сдавливание грудной клетки.
Широко применяются два приема.
Первый прием (рис.): больного кладут на спину с несколько запрокинутой назад головой. Руки его берут ниже локтя и в течение 2 секунд прижимают к грудной клетке, уменьшая тем самым ее объем и изгоняя из нее воздух; так производится выдох, за выдохом следует вдох; его достигают путем отведения рук кверху круговым движением. Продолжительность искусственного вдоха 3 секунды.
Второй прием (рис.2): больного кладут вниз лицом, повернув голову в сторону. Человек, производящий искусственное дыхание, становится на колени так, чтобы туловище больного находилось между ними. Выдох достигается путем сильного надавливания ладонями и всей тяжестью тела на нижнюю часть грудной клетки. Вдох производится пассивно, так как по прекращении надавливания грудная клетка расширяется, возвращаясь к исходному положению.
Статья на тему Дыхание в разных условиях
Источник
Оглавление темы “Дыхательный центр. Дыхательный ритм. Рефлекторная регуляция дыхания.”: Дыхание человека при измененном барометрическом давлении воздуха. Дыхание при пониженном давлении воздуха.Снижение парциального давления кислорода в окружающем воздухе, что в естественных условиях имеет место при восхождении человека на высокие горы, вызывает недостаток 02 в крови, что называется артериальной гипок-семией. Так, на высоте 3000 м над уровнем моря барометрическое давление воздуха уменьшается на 1/3, а на высоте 8500 м — на 2/3. При подъеме человека на высоту до 3—3,5 км над уровнем моря артериальная кровь насыщена кислородом в пределах нормы — на 90—95 % (табл. 10.3). Таблица 10.3. Парциальное давление кислорода во вдыхаемом и альвеолярном воздухе и процент насыщения артериальной крови кислородом на различной высоте над уровнем моря Поскольку насыщение артериальной крови кислородом при подъеме на высоту до 3000 м над уровнем моря составляет не менее 90 %, то в этих условиях незначительное снижение напряжения 02 в артериальной крови человека происходит за счет уменьшения содержания в крови физически растворенного кислорода. Это, тем не менее, обусловливает появление слабо выраженной гипоксемии и сопровождается незначительным увеличением вентиляции легких. Восхождение человека на высокую гору всегда сопряжено с усиленной мышечной деятельностью, повышением температуры тела, увеличением в плазме крови содержания катехоламинов. Эти факторы оказывают комплексное стимулирующее влияние на дыхание человека при восхождении на горную высоту. В результате слабо выраженная артериальная гипоксемия при участии периферических хеморецепторов увеличивает степень гиперпноэ у человека, обусловленное работой мышц. Повышенное содержание катехоламинов в плазме крови повышает чувствительность периферических хеморецепторов к гипоксемии и, усиливая активность периферических хеморецепторов, ведет к росту параметров внешнего дыхания. Наконец, повышение температуры тела человека при восхождении на высокие горы в результате мышечной деятельности также повышает чувствительность периферических хеморецепторов к гипоксемии. Повышение температуры тела при физической работе может стимулировать дыхание через усиление скорости метаболизма в организме, через периферические хеморецепторы и нейроны дыхательного центра. При этом периферические хеморецепторы являются основными источниками стимуляции вентиляции легких у человека при гипоксии. Поэтому при восхождении человека на высокую гору до высоты 3—3,5 км над уровнем моря усиление вентиляции обусловлено активацией механизмов гуморальной и нервной регуляции дыхания в пределах физиологической нормы. – Также рекомендуем “Горная болезнь. Причины ( этиология ) горной болезни. Механизм развития ( патогенез ) горной болезни.” |
Источник
Дыхание при пониженном атмосферном давлении.
Человек оказывается в условиях сниженного атмосферного давления при подъёме на высоту (альпинисты, пилоты при разгерметизации кабины, парашютисты).
Основным следствием понижения атмосферного давления является гипоксия (кислородное голодание), развивающаяся вследствие низкого давления кислорода во вдыхаемом воздухе.
Подъем на высоту до 1,5-2км над уровнем моря не сопровождается значительным снижением снабжения организма кислородом и изменениями дыхания. На высоте 2.5-5км наступает увеличение вентиляции легких, одновременно повышается артериальное давление и увеличивается частота сердечных сокращений. Эти реакции направлены на усиление снабжения тканей кислородом, они частично компенсируют сниженное давление кислорода
Увеличение вентиляции легких на высоте может оказывать и отрицательное действие на дыхание, так как оно ведёт к снижению давления двуокиси углерода в альвеолярном воздухе и удалении его из крови.
При дальнейшем снижении атмосферного давления на высоте 4-5км, развивается высотная (горная) болезнь: слабость, цианоз, снижение частоты сердечных сокращений, артериального давления, головные боли, глубина дыхания уменьшается. На высоте свыше 7 км могут наступить потеря сознания и опасные для жизни нарушения дыхания и кровообращения.
Особенно высокую опасность представляет собой быстрое развитие гипоксии. При этом у человека отсутствует неприятные ощущения, связанные с гипоксии, нет чувства тревоги и опасности. Потеря сознания может наступит внезапно.
Дыхание чистым кислородом через загубник или маску позволяет человеку сохранить нормальную работоспособность на высоте 11-12 км. При подъемах на большие высоты даже при дыхании чистым кислородом его давление в альвеолярном воздухе оказывается значительно ниже чем в норме. Поэтому полеты в стратосферу возможны только в герметизированных кабинах или скафандрах, в которых поддерживается достаточно высокое атмосферное давление.
Дыхание при повышенном атмосферном давлении
Под повышенным давлением воздуха человеку приходится находиться во время водолазных и кессонных работ. При погружении под воду через каждые 10 м давление воды на поверхность тела увеличивается на 1 атм. Это значит, что на глубине 90м на человека действует давление около 10 атм.
При погружении под воду в водолазных костюмах без изоляции от действий гидростатического давления человек может дышать только воздухом под соответствующим погружению повышенным давлением. В этих условиях увеличивается количество газов, растворенных в крови, в том числе кислорода и азота. При высоких давлениях заметно возрастает плотность вдыхаемого воздуха, что увеличивает сопротивление воздухоносных путей. Возрастание давления кислорода может привести к «кислородному отравлению», сопровождающемуся судорогами. Поэтому пребывание человека на глубинах может продолжаться лишь ограниченное время.
При погружении на большие глубины для дыхания применяются гелиево-кислородные смеси. Гелий почти нерастворим в крови, обладает меньшей плотностью, чем азот, при дыхании им снижается сопротивление дыханию. Кислород добавляют к гелию в такой концентрации, чтобы его парциальное давление на глубине, т. е. при повышенном давление, было близким к тому, которое имеется в обычных условиях.
После подобных работ специальное внимание требует переход человека от высокого давления к нормальному. Если человека быстро поднять на поверхность, то возникает явление мгновенного «закипания» крови вследствие бурно выделяющихся ранее растворённых в крови газов. Пузырьки газа, закупоривая сосуды (эмболия), либо приводят к тяжёлым последствиям вследствие нарушения кровообращения в жизненно важных органах и тканях, либо к быстрой гибели организма. Состояние, возникающее при быстрой декомпрессии, называют кессонной болезнью. Это заболевание проявляется болями в мышцах, головокружением, рвотой, одышкой, потерей сознания, в тяжелых случаях возникают параличи. Для лечения кессонной болезни необходимо немедленно вновь подвергнуть пострадавшего действию высокого давления, чтобы вызвать растворение пузырьков азота, а затем снижать давление постепенно. Также разработаны и существуют особые правила подъёма водолазов на поверхность с плавным, постепенным набором высоты и периодически декомпрессионными остановками на определённых глубинах для того, чтобы газы постепенно выделялись из организма, не вызывая эмболии.
Используемые источники: https://images. *****/
Источник