17 | 08 | 2017  
 

Июль 2017 Август 2017 Сентябрь 2017
По Вт Ср Че Пя Су Во
1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30 31


Дайвинг - рейтинг DIVEtop
Rambler's Top100
Поддержать сайт на DIVEtop.ru :
Дизайн.Разработка.Поддержка сайтов.Заказать можно через раздел  КОНТАКТЫ
diveinstructor.com.ua Статьи Кислородное Окно

Кислородное Окно PDF Печать E-mail

Ю.Батаев

В этой статье объясняется влияние кислородного окна на процессы рассыщения и представлено возможное воздействие кислородного окна  на физической и физиологической основе, происходящей в организме. Кислородное окно ведет к тому, что общее газовое напряжение в венозном кровообращении больше чем давление, окружающее альвеолы. Предполагают, что это низкое давление или это не полное насыщение ведет к растворению и предотвращению микро пузырей.


Физические предпосылки

•    Диффузия - это процесс переноса газообразных или растворённых веществ из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.  
•    Парциальное давление газа пропорционально к растворенной массе газа в   жидкости. Парциальное давление газа в растворе определено как то парциальное давление, которое создает этот газ, если газ находится в состоянии равновесия в растворе. В состоянии равновесия в растворе,  растворённая газовая масса остается постоянной, т.е. следующий газ  не диффундирует внутри раствора.
•    Разница парциальных давлений возникает за счет диффузии. Каждый газ диффундирует независимо от других присутствующих газов. Сумма парциальных давлений в газовой форме идентична к давлению окружающей среды. В растворенной форме сумма может отличаться от давления окружающей среды.

Транспорт газов в крови
•    Растворимость кислорода в плазме крови относительно низкая и при нормоксическом давлении не достаточна  для снабжения тканей.
•    При нормальном давлении (в 1 бар) большая часть кислорода транспортируется связанной с гемоглобином.
•    10%  двуокиси углерода транспортируется в крови в растворенном состоянии. Примерно 30% молекул CO2 присоединено к  свободному от молекул O2 гемоглобину. Остальные 60% превращаются посредством воды в углекислоту. Разведённая углекислота (HCO3) - транспортируется в плазме крови к легким и там будет снова превращена в CO2.
•    В связи с кислородным окном важно, что парциальное давление кислорода выше, чем вытекающее парциальное давление двуокиси углерода после сгорания кислорода, т.е. растворимость двуокиси углерода в крови, примерно в 20 раз больше чем растворимость кислорода.

Физиология: транспорт газа в организме
Мы рассматриваем состав воздуха как 21% кислорода и 79% азота, т.е. мы вдыхаем на поверхности 790mbar азота и 210mbar кислорода. Вдыхаемый воздух увлажняется, т.е. 100% влажности воздуха при 37 °C. Также мы должны учитывать двуокись углерода (около 4-5 %), которая не выдыхается и примешивается сюда же. Таким образом, в альвеолах измеряются следующие парциальные давления: азота 750mbar, кислорода 135mbar, давление водяного пара 62mbar и парциальное давление двуокиси углерода 53mbar.
В артериях парциальные давления идентичны, за исключением парциального давления кислорода. Парциальное давление кислорода снижается до 125mbar.
Различие возникает из-за ограниченного времени диффузии. Кровь находится только несколько секунд поблизости от альвеолярной мембраны. Кислород вместе с питательными веществами превращается обменом веществ в двуокись углерода, энергию и воду. В капиллярах часть кислорода заменяется, таким образом, на двуокись углерода. В венах парциальное давление кислорода снижается до 58mbar. Парциальное давление двуокиси углерода поднимается соответственно до 59mbar. Сумма парциальных давлений дает в итоге в венах 929mbar. Так существует не полное насыщение в 71mbar по сравнению с окружающим давлением (в 1000mbar). Отношения показаны в рисунке 1.

Рисунок 1: парциальные давления при дыхании воздухом с давлением 1 бар

Не полное насыщение в венозном кровообращении (кислородное окно) определяется механизмами транспорта кислорода и двуокиси углерода. При нормальных условиях к 1 грамму гемоглобина привязывается 1,39ml O2. Принимается концентрация 15 граммов гемоглобина на децилитр крови, транспортируемая масса кислорода на децилитр крови может рассчитываться в зависимости от парциального давления кислорода (рисунок 2).

Рисунок 2: насыщение кислородом гемоглобина в зависимости от парциального давления кислорода

При парциальном давлении кислорода 125mbar (125mbar ? 0.004ml/mbar) транспортируется 0,5ml. Это соответствует 2,5% транспортируемого кислорода. Масса  транспортируемого кислорода на децилитр крови указана как вторая ось на рисунке 2.  58mbar парциальное давление кислорода в венах соответствует массе кислорода 15g/dl ? 0,75bar ? 1,39ml/g = 15,6ml. Таким образом, наш организм расходует 4,5ml кислорода (на децилитр транспортируемой крови). Потребление 4,5ml кислорода на децилитр крови ведет к подъему парциального давления двуокиси углерода около 6mbar.

Дыхание чистым кислородом

Рисунок 3: парциальные давления при дыхании чистым  кислородом при 1 бар

Рисунок 3 показывает соотношение при дыхании чистым кислородом на поверхности, а рисунок 4 при дыхании чистым кислородом на 6 м (принимаем: полное рассыщение организма). Независимо от вдыхаемого газа будет одинаковое количество кислорода (4,5 мл / децилитр) превращаться в двуокись углерода. Преобразование ведет к подъему парциального давления двуокиси углерода 6mbar. Падение парциального давления кислорода можно определить с помощью рисунка 2. Так как весь кислород не достигает артерий (ограниченное время диффузии), парциальное давление кислорода в артериях составляет 657mbar (в артериях происходит не полное насыщение на 228mbar) при дыхании чистым кислородом на поверхности (в 1000mbar). При 657mbar парциального давления кислорода, транспортируется 15g/dl ? 1bar ? 1,39ml/g + 657mbar ? 0,004ml/mbar = 23,5ml кислорода. На венозную сторону попадает 23,5ml - 4,5ml = 19,0ml кислорода, т.е. венозное парциальное давление кислорода, составляет примерно 75mbar. Кислородное окно получается, таким образом, в  804mbar. Аналогичные вычисления при дыхании чистым кислородом на 6м ведут к значениям в рисунке 4. Кислородное окно составляет в этом случае 1402mbar.

Рисунок 4: парциальные давления при вдыхании кислорода при 1,6бар или  6м.

В следующей таблице кислородное окно или присущая разница венозного кровообращения показаны для дыхания воздухом, кислородом на поверхности и для дыхания кислородом на 3м и 6м.

 

Воздух0м

(1,0 bar)

Кислород 0м (1,0 bar)

Кислород 3м (1,3 bar)

Кислород 6м (1,6 bar)

Кислородное

Окно

71 mbar

804 mbar

1110 mbar

1402 mbar

 

Воздействие на декомпрессию
Если мы рассматриваем газовые напряжения при теоретическом погружении на Heliox (в смеси нет азота) на 6м. Напряжение ткани гелием в венозном кровообращении должно составлять в 1000mbar. Наличие других газов на скорость диффузии  одного газа не влияет, т.е. в нашем примере парциальное давление гелия составляет в венозном кровообращении всегда в 1000mbar. Как выглядят отношения, если мы дышим воздухом (a) или кислородом (b)?
a) При воздушном дыхании сумма венозных газовых напряжений на 6м составляет 1500mbar. Дополнительно транспортируется теперь 1000mbar гелия. Сумма парциальных давлений составляет  2500mbar. Венозное газовое напряжение больше на 900mbar чем окружающее давление.
b) При дыхании чистым кислородом на 6м венозное газовое напряжение составляет 198mbar. Вместе с гелием получаем газовое напряжение 1198mbar в венозном кровообращении. Газовое напряжение меньше на 400mbar чем давление окружающей среды.

Могут встречаться 3 различные ситуации:
1.Газовое напряжение венозного кровообращения выше, чем давление окружающей среды.
2.Газовое напряжение равно  давлению окружающей среды.
3.Газовое напряжение ниже, чем окружающее давление.
Целью во время декомпрессии является ситуация 3, которая должна продолжаться как можно дольше, т.е. венозное газовое напряжение будет посредством высокого вдыхаемого парциального давления кислорода (вдыхается высокое парциальное давление кислорода) содержатся ниже, чем давление окружающей среды. Первая рекомендация к декомпрессии звучит: остановка минимум 5 мин. на ступени газообмена.
Предполагают, что ситуация 1 стимулирует  рост  микро-пузыря газа, и что ситуация 3 позволяет микро-пузырю газа уменьшаться. Ситуация 3 выгодна тем, что маленькие и редкие микро-пузыри газа  уменьшают риск декомпрессионной болезни.

Фрагмент из утверждения Van Liew's
(Отдел физиологии университета в Буффало, США.)
«Когда живой организм находится в устойчивом состоянии, то сумма парциальных давлений растворенных газов в тканях, как правило, меньше, чем атмосферное давление, явление, известное как "кислородное окно", "вакансия парциального давления" или  "врожденная не насыщенность".  Это происходит потому, что метаболизм (обмен веществ) снижает парциальное давление О2 в тканях и оно становится ниже чем в артериальной крови и связывание O2 гемоглобином приводит к сравнительно большой разницы между PO2 ткани и артериальной крови. Производство СО2 примерно такое же, как потребление О2, но есть небольшой подъем PCO2 из-за его высокой эффективной растворимости. Уровни O2 и CO2 в тканях могут влиять на кровообращение и тем самым влиять на вымывание растворенного  инертного газа, но величина кислородного окна не оказывает прямого влияния на вымывание/выведение инертных газов. Кислородное окно обеспечивает тенденцию поглощения определенного количества газовых пузырьков в организме, образовавшихся из-за пневмоторакса или декомпрессионной болезни (ДКБ).  Для пузырьков  ДКБ, кислородное окно является основным фактором в процессе сжатия пузырька. Когда пузырек находится в устойчивом состоянии, кислородное окно изменяет динамику пузырька, а когда инертный газ  выделяется из ткани, может иногда предотвращать преобразование ядер пузырька в стабильные пузыри.»
http://en.wikipedia.org/wiki/Oxygen_window_in_technical_diving

Т.е. из утверждения Van Liew напрашивается вывод, что Кислородное окно не является «ускорителем» декомпрессии, оно просто помогает быстрее удалить уже существующие (если не дай бог, они есть) пузыри. Скорость же декомпрессии остаётся неизменной. Но в любом случае кислородное окно повышает консерватизм и уменьшает риск возникновения декомпрессионной болезни.

©2007 U.Anliker / W.Ciscato и TDI Германия
Перевод: Д.Батаева, Ю.Батаев.
Редакция и дополнения - Ю.Батаев. 2010г.

Обсуждение данной темы на http://forum.tetis.ru здесь

 
     
   
© 2017 Diveinstructor