Глава 27

ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ

Х.–Ф. Ульмер


Экологические факторы, способные оказывать влияние на людей, многочисленны и разнообразны. В результате их влияния активируются регуляторные механизмы, обеспечивающие быстрые приспособительные реакции в течение минут или часов либо долгосрочную адаптацию, длящуюся днями и неделями. Благодаря этим сдвигам люди могут жить и(или) работать на больших высотах и под водой–от полярных районов до экватора.

Влияние факторов окружающей среды, которые могут быть по своей природе физическими или химическими, введено в схему нагрузка–напряжение, представленную на рис. 26.1, как экологическая нагрузка. Организм реагирует на нее разными путями в соответствии с многообразием нагрузок. В число научных дисциплин, занимающихся подобными реакциями, входят токсикология, травматология, аллергология и физиология. Воздействие физических факторов первоначально вызывает реакцию физиологических регуляторных механизмов, но может также служить причиной заболевания или нарушения. В последующих разделах рассмотрен ряд основных физических экологических нагрузок, их значение для человека в процессе труда и отдыха и физиологические– а в некоторых случаях патологические – эффекты.

27.1. Высота; низкое давление

Три основных фактора создают нагрузку для людей на больших высотах: 1) пониженное парциальное давление кислорода, 2) повышенная солнечная радиация, 3) холод. Наиболее важный из них–постепенное падение парциального давления кислорода с увеличением высоты.

Кислородная недостаточность

Острая и хроническая гипоксия. По мере увеличения высоты атмосферное давление падает, тогда как концентрация кислорода остается постоянной до больших высот. Парциальное давление кислорода падает пропорционально снижению атмосферного давления; например, оно снижается до половины на высоте 5500 м над уровнем моря (табл. 27.1). Реакция организма на кислородную недостаточность зависит не только от выраженности последней, но также и от длительности нагрузки [10]. В зависимости от длительности воздействия различают острую гипоксию (например, при резкой потере давления внутри самолета или при неполадках в дыхательной аппаратуре), быстро развивающуюся гипоксию (например, при подъеме в фуникулере) и хроническую гипоксию (например, при длительном пребывании на больших высотах). Переносимость высоты зависит также от характера подъема; большие высоты легче переносятся, если человек достигает их активно (пешком), а не пассивно (на машине или самолете).

Высотная болезнь. Этот термин означает ряд физиологических расстройств, вызванных кислородной недостаточностью. Главные их симптомы – снижение умственной и физической работоспособности, быстрая утомляемость и ощущение дискомфорта.

 

Таблица 27.1. Атмосферное давление, парциальное давление вдыхаемого O2 (увлажненный вдыхаемый воздух) и парциальное давление O2 в альвеолярном воздухе на различных высотах над уровнем моря. В последнем столбце приведено содержание O2, по которому можно воспроизвести соответствующее парциальное давление на уровне моря (100 мм рт. ст.; 13,3 кПа)

 

Высота, м

Давление воздуха, мм рт. ст.

Парциальное давление O2  во выдыхаемом воздухе, мм рт. ст.

Парциальное давление O2 в альвеолярном воздухе, мм рт. ст.

Эквивалентная фракция O2

0

760

149

105

0,2095

2000

596

115

76

0,164

3000

526

100

61

0,145

4000

462

87

50

0,127

5000

405

75

42

0,112

6000

354

64

38

0,098

7000

308

55

35

0,085

8000

267

46

32

0,074

10000

199

32

 

 

0,055

14000

106

12

 

 

0,029

19000

49

0,4

 

 

0,014

 


Характерными признаками кислородной недостаточности на большой высоте являются: снижение волевого начала, сонливость, потеря аппетита, одышка, тахикардия, головокружение, рвота, головная боль и апатия (хотя может отмечаться и эйфория). В зависимости от предрасположенности данного человека и от конкретной обстановки эти симптомы могут выявляться по одному или в различных комбинациях. Их значение как сигналов опасности часто не осознается или недооценивается. Особенно опасна медленно развивающаяся кислородная недостаточность, в частности для человека в состоянии покоя, так как она может привести к потере сознания до появления каких–либо симптомов, служащих сигналом опасности.

Высотные пороги эффектов. Все эффекты кислородной недостаточности можно разделить по 4 зонам высоты, разграниченным порогами эффектов [10] (рис. 27.1). Это подразделение, конечно, не жесткое, так как имеются различные переходные эффекты, а пороги могут сдвигаться за счет акклиматизации  и предрасположенности.

Нейтральная зона. До высоты 2000 м физиологические функции, такие, например, как максимальная скорость динамической работы, страдают мало или вовсе не подвергаются влиянию.

Зона полной компенсации. На высотах между 2000 и 4000 м даже в покое становится заметной реакция на пониженное снабжение кислородом: несколько возрастают частота сокращений сердца, сердечный выброс и минутный объем дыхания. Увеличение этих показателей во время

 

Рис. 27.1. Влияние кислородной недостаточности при подъеме на высоту. Числа, набранные красным,–парциальное давление O2  в альвеолярном воздухе на соответствующей высоте; цифры, набранные черным,–содержание кислорода в газовых смесях, которое дает тот же эффект на уровне моря (ср. табл. 27.1). Данные представляют собой приблизительные величины для неакклиматизированных лиц (100 мм рт.ст.13,3 кПа) (по [10])

 

работы на таких высотах происходит в большей степени, чем на уровне моря, так что и физическая, и умственная работоспособность значительно снижаются.

Зона неполной компенсации (зона опасности). На высотах от 4000 до 7000 м у неакклиматизированного человека развиваются различные расстройства. По достижении порога нарушений (предел безопасности) на высоте 4000 м сильно падает физическая работоспособность, а также ослабевает способность к реакции и принятию решений. Возникают мышечные подергивания, снижается артериальное давление, постепенно затуманивается сознание. Эти изменения обратимы.

Критическая зона. Начиная с 7000 м и выше, парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе становится ниже критического порога–30–35 мм рт. ст. (4,0–4,7 кПа). Наступают потенциально летальные расстройства центральной нервной системы, сопровождающиеся бессознательным состоянием и судорогами; эти нарушения обратимы при условии быстрого повышения рО2 во вдыхаемом воздухе. В критической зоне решающее значение имеет длительность кислородной недостаточности. Если гипоксия продолжается слишком долго, происходят нарушения в регулирующих звеньях ЦНС и наступает смерть.

Интоксикация, связанная с пребыванием на большой высоте. В зависимости от чувствительности человека это состояние может развиваться в отсутствие каких–либо других нарушений, начиная с высот 3000 м или более [7, 10]. Типичные его признаки, как и алкогольной интоксикации,–это эйфория, неспособность осознавать опасность и неадекватная оценка происходящего.

Полезное время пребывания в сознании. Когда на высотах, превышающих 7000 м, внезапно развивается кислородная недостаточность (например, при потере давления в кабине самолета), у человека в течение короткого промежутка времени («периода милосердия») сохраняются нормальные функции (табл. 27.2). В Конце этого периода сознание нарушается, а затем следуют необратимые нарушения, приводящие к гибели.

Таблица 27.2. Время от прекращения подачи кислорода до момента потери сознания (полезное время пребывания в сознании) на высотах, превышающих 7000 м (по [10])

 

Высота, км  

7

8    

9  

10   

11   

12   

15

Время, мин  

5

3     

1,5    

1    

2/3   

1/2   

1/6

 

 

 

Дыхание чистым кислородом на высоте. Вдыхание кислорода сдвигает высотные пороги реакций в сторону возрастания, но не устраняет этих реакций. При дыхании чистым кислородом на высоте 14 км РО2 во вдыхаемом газе составляет 106 мм рт. ст. (14,1 кПа). В мертвом пространстве при 37 °С H20 составляет 47 мм рт. ст. (6,3 кПа), так что на PO2 во вдыхаемой газовой смеси остается 60 мм рт. ст. (8,1) кПа). В альвеолярном пространстве все еще содержится диоксид углерода, парциальное давление которого составляет около 30 мм рт. ст. (4,0 кПа, с колебаниями в зависимости от степени гипервентиляции), из–за чего еще более снижено РO2 . Все, что остается,–это 30 мм рт. ст. (4,0 кПа), т.е. уровень ниже критического порога гипоксии. Если человек дышит чистым кислородом, этот предел достигается на высотах между 13 и 14 км, поэтому, чтобы подняться на большую высоту, требуются специальные костюмы или кабины с высоким давлением.

 

Кратковременная адаптация к большой высоте

Гипоксия, обусловленная большой высотой (или другими обстоятельствами, например сердечной недостаточностью), вызывает развитие адаптивных реакций малой, промежуточной или большой длительности. Для кратковременных реакций требуется лишь несколько часов, тогда как истинная акклиматизация к большим высотам происходит за период от нескольких дней до месяцев (см. ниже).

Циркуляторные адаптивные сдвиги. На высоте 2000 и более метров частота сокращений сердца в покое возрастает и на высоте 6000 м достигает приблизительно 120/мин. Ее увеличение, вызываемое нагрузкой, значительно больше, чем на уровне моря. Ударный объем меняется незначительно; наблюдается как его увеличение, так и снижение. Поэтому сердечный выброс в покое увеличивается несущественно, но значительно более отчетливо –при нагрузке.

Артериальное давление при нагрузке не меняется заметно с высотой. Однако в легочной артерии, особенно в покое, может происходить нарастание давления, связанное с отеком легких.

Респираторные адаптивные сдвиги. В условиях покоя артериальная гипоксия вызывает слабую активацию дыхательной системы; минутный объем дыхания на высоте 5000 м лишь приблизительно на 10% превышает сравнимую величину на уровне моря, хотя на высоте 6500 м он в 2 раза выше. При нагрузке минутный объем значительно возрастает. Гипервентиляция приводит к увеличению дыхательного коэффициента более чем до 1,0. Несмотря на гипервентиляцию, количество вдыхаемого кислорода (выражаемого как VO2 стдс) снижено, потому что минутный объем не увеличивается в той же степени, в какой происходит снижение РO2.

Адаптивные сдвиги в транспорте кислорода. Поскольку PO2 в альвеолярном воздухе снижается по мере увеличения высоты (рис. 27.1), РO2 в артериальной крови также падает. На высоте 2000 м в условиях покоя рО2 в альвеолярном воздухе составляет 76 мм рт. ст. (10,1 кПа), а в артериальной крови–73 мм рт. ст. (9,7 кПа); тем не менее насыщение кислородом гемоглобина в артериальной крови все еще составляет 93%. Два дополнительных фактора нарушают транспорт кислорода. Во–первых, гипервентиляция приводит к респираторному алкалозу, который вызывает сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина влево. Этот сдвиг способствует связыванию кислорода в легких, но мешает его выделению в тканях. Во–вторых, во время нагрузки разность величин парциального давления O2  в альвеолярном воздухе и артериальной крови в легких увеличивается по мере нарастания потребления кислорода. При тяжелой работе она может достигать 15 мм рт. ст. (2,0 кПа). При условии что РO2 в альвеолярном воздухе на высоте 2000 м равно 76 мм рт. ст. (10,1 кПа), любое увеличение PaO2 вызовет заметное падение насыщения артериальной крови кислородом в связи со сдвигом к участку с более крутым наклоном кривой диссоциации оксигемоглобина. Во время тяжелой работы на высоте 2000 м насыщение кислородом составляет менее 90%, что соответствует РO2, в артериальной крови ниже 65 мм рт. ст. (8,6 кПа); в результате этого максимальная работоспособность на высоте 2000 м снижается почти на 10% (и приблизительно на 20% на высоте 3500 м).

Адаптивные сдвиги кислотно–щелочного равновесия. Гипервентиляция при адаптации к большой высоте вызывает усиленное выделение диоксида углерода. Парциальное давление СO2  в крови падает, и развивается респираторный алкалоз. На высоте 4000 м РCO2, в артериальной крови составляет около 30 мм рт. ст. (4,0 кПа); на высоте 6500 м оно равно лишь 20 мм рт. ст. (2,7 кПа), а рН артериальной крови становится выше 7,5. Избыток оснований (BE) не меняется при остром стрессе, обусловленном подъемом на большие высоты.

Акклиматизация к большой высоте

Жизнь в условиях высокогорья в течение более или менее длительных периодов времени приводит к адаптивным изменениям в сердечно–сосудистой, дыхательной, мышечной и кровеносной системах. Эти изменения представляют собой в основном реакции на артериальную гипоксию и респираторный алкалоз. Отмечены существенные индивидуальные различия в величине и динамике этих изменений, которые могут проходить через фазу избыточных сдвигов (например, в эритропоэзе). Для полной акклиматизации необходимо от нескольких месяцев до нескольких лет. Однако, как показывают экспедиции, даже за несколько недель можно достаточно акклиматизироваться и, следовательно, приобрести толерантность к высоте. В общем, благодаря акклиматизации люди могут находиться в течение короткого времени без специального оборудования на высотах, где в противном случае их ждала бы гибель. Акклиматизированные альпинисты способны проводить некоторое время на высотах, превышающих 8000 м, без кислородного аппарата, а некоторые люди могут подниматься до высоты почти 8900 м; однако предельная высота, на которой можно пребывать в течение длительного времени, значительно меньше.

Наиболее высокогорные поселения людей находятся в Андах на высоте приблизительно 5300 м. Это, по–видимому, наибольшая высота, которую способен постоянно выдерживать человек. Однако к регулярной работе на больших высотах организм, очевидно, приспосабливается легче, чем к постоянному проживанию, ведь существуют шахты, действующие на высоте 6200 м. Вероятно, регуляция дыхания (с участием мышечных рецепторов) может обеспечивать состояние физиологической устойчивости к высоте во время работы, но не в условиях покоя [11]. Среди жителей высокогорных селений в течение столетий происходил естественный отбор; уровень их акклиматизации, вероятно, можно считать максимально достижимым в результате адаптации. Для изучения сопровождающих акклиматизацию физиологических изменений обследовали жителей города Морокоча, расположенного в Андах на высоте 4540 м [5]. Результаты представлены в табл. 27.3 в сравнении с данными для жителей низменной местности (Лима).

Акклиматизация сердечно–сосудистой системы. В начальной фазе акклиматизации увеличивается частота сокращений сердца в покое; затем она снижается и на высотах до 5000 м может

Таблица 27.3. Различные параметры крови, дыхания и кровообращения у жителей высокогорного селения (Морокоча) и города, расположенного на низменности (Лима); все данные получены для состояния покоя (100 мм рт. ст. ≈ 13,3 кПа) (по [5])

 

Параметры

 

 

Высота

 

4540м

0  м

Кровь:

 

 

 

 

Эритроциты, млн/мкл

6,44

5,11

Ретикулоциты, тыс/мкл

46

18

Тромбоциты, тыс/мкл

419

401

Лейкоциты, тыс/мкл

7,0

6,7

Гематокрит, %

60

47

Содержание гемоглобина, г/л

201

156

Объем крови, мл/кг

101

80

Объем плазмы, мл/кг

39

42

рН артериальной крови

7,39

7,41

Буферные основания, ммоль/л

45,6

49,2

Минутный объем дыхания TDOH     

·/мин •кг)

0,19

0,13

PO2  в альвеолярном воздухе, мм рт. ст.

51

104

PCO2  в альвеолярном воздухе, мм рт.ст.

       

 

29,1

38,6

Насыщение артериальной крови O2 %

81

98

Частота сокращений сердца, мин–1   

72

72

Кровяное давление, мм рт.ст.        

93/63

116/79

стабилизироваться на уровнях ниже исходного. Ударный объем существенно не меняется, соответственно сердечный выброс в покое изменяется мало, а максимальный сердечный выброс уменьшается.

Респираторная акклиматизация. Поскольку акклиматизация длится неделями, система регуляции дыхания становится все более чувствительной к кислородной недостаточности в артериальной крови и повышенному РCO2. Это изменение заметно по тому, что становится невозможным задерживать дыхание на столь же длительное время, как в условиях равнины, и кривая СO2 –реакция изменяет свой вид (сдвигается влево и имеет более крутой наклон. Однако у людей, постоянно живущих на больших высотах, дыхательные реакции на недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе менее значительны, чем у тех, кто находится на промежуточных стадиях адаптации.

Транспорт кислорода при акклиматизации. В начале периода пребывания на большой высоте число эритроцитов в крови иногда падает из–за более быстрого их разрушения, однако через несколько дней появляются все признаки усиленного эритропоэза. Ретикулоцитов становится существенно больше, содержание эритроцитов увеличивается, а концентрация гемоглобина возрастает при некотором падении среднего количества гемоглобина на клетку  относительно нормального уровня (31 пг/эритроцит). Чем значительнее кислородная недостаточность из–за высоты, тем более выражена стимуляция эритропоэза, хотя скорость образования других клеток крови не изменяется. Опыты показали, что через 2 суток пребывания на высоте 4500 м число эритроцитов и концентрация гемоглобина увеличиваются более чем на 10%. Приблизительно через 10 суток быстрая фаза нарастания числа эритроцитов и концентрации гемоглобина завершается. Следующее за ней медленное увеличение, длящееся месяцами (максимальные величины: гемоглобин – 270 г/л крови; гематокрит–70%), завершается небольшим снижением до стабильного высокого уровня (см. табл. 27.3). Другим изменением в первые 2 суток является рост содержания 2,3–дифосфоглицерата в эритроцитах приблизительно от 85 до 140 мкг/мл крови, что сопровождается сдвигом кривой диссоциации оксигемоглобина вправо.

Поскольку содержание гемоглобина в крови возрастает, его кислородтранспортная способность остается почти неизменной при увеличении высоты до 5000 м, несмотря на снижение насыщения кислородом. 100 мл крови, содержащие 15,5 г гемоглобина, связывают 20 мл кислорода при 97%–ном насыщении; 100 мл крови, содержащие 20 г гемоглобина, связывают то же количество кислорода при насыщении около 75% (что соответствует приблизительно высоте 5000 м).


Но, так как повышение гематокрита вызывает существенное нарастание вязкости крови, кровоток в капиллярах снижается ;в результате на промежуточных стадиях акклиматизации максимальный сердечный выброс уменьшается. Поэтому при тяжелой работе максимальная скорость транспорта кислорода не увеличивается, даже если человек возвращается на высоту уровня моря после акклиматизации к большим высотам. Такая акклиматизация, следовательно, не дает существенного повышения работоспособности при выполнении тяжелых работ на уровне моря. Сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина влево, возникающий вследствие респираторного алкалоза, сначала компенсируется увеличением содержания 2,3–дифосфоглицерата; после более длительной адаптации сверхкомпснсация приводит к сдвигу кривой вправо, в результате чего усиливается отдача кислорода в тканях.

Кислотно–щелочное равновесие при акклиматизации. В ходе акклиматизации почки выделяют больше бикарбоната. Эта почечная компенсация респираторного алкалоза возвращает рН крови к норме. Кроме того, поскольку количество гемоглобина увеличивается, возрастает и буферная емкость крови. Однако буферная емкость тканей снижается из–за компенсаторной потери бикарбоната. Таким образом, происходит перераспределение электролитов между внутри– и внеклеточным пространствами.

Мышцы при акклиматизации. По мере акклиматизации плотность капилляров в мышцах увеличивается; диффузионные расстояния между капиллярами и внутренними участками мышцы сокращаются. Внутри мышечной клетки различные ферментные системы, особенно митохондриальные, адаптируются к кислородной недостаточности, что благоприятствует аэробному метаболизму, несмотря на пониженное значение РO2.

Авиа– и космические полеты

При полетах на большой высоте человек сталкивается с описанными выше проблемами острой кислородной недостаточности. Кроме того, в кабине, где давление поддерживается приблизительно равным таковому на высоте 2300 м, происходят его кратковременные изменения во время взлета и посадки; эти перепады давления оказывают влияние в основном на заполненные воздухом пазухи черепа (ср. баротравма).

С увеличением высоты необходимо также предпринимать меры против действия повышенной радиации и пониженной температуры окружающей среды. О нагрузках, обусловленных силами ускорения см. далее.

«Прыжки» из одной временной зоны в другую. Полет с пересечением нескольких часовых поясов вызывает расхождение между эндогенными ритмами и внешними времязадателями (см. далее), а также между фазами суточного ритма работоспособности приезжих и местных жителей. Например, при «прыжке» через 6 часовых поясов к востоку и приземлении в 9 часов по местному времени путешественник находится на минимальном уровне своей работоспособности (в 3 часа по его «внутренним часам»). Прибывая в 9 часов после такого же полета в противоположном направлении, он оказывается на послеобеденном пике работоспособности (15 часов по его «внутренним часам»). Вот почему полеты в восточном направлении часто вызывают большие затруднения с адаптацией, чем полеты в западном направлении. Этот вывод основан на статистических данных, однако имеются большие различия между отдельными людьми.

Биологические ритмы приспосабливаются к новым условиям с различной скоростью. Среди тех, что перестраиваются быстро,–ритмы сон–бодрствование и работоспособности; для восстановления их синхронизации при сдвиге на каждые 2 ч требуется около суток.

Для космического полета необходимы кабины или костюмы, находящиеся под давлением; без них кровь при 37 °С закипит на высотах, равных или превышающих 19 км (вскипание). Кабина под давлением обеспечивает также адекватное парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе  и защищает от холода, а также, хотя и не полностью, от облучения в открытом космосе.

Отсутствие гравитационного притяжения (невесомость) обсуждается ниже. В целом способность человека к адаптации и техника могут обеспечить жизнь в космосе в течение недель и месяцев–ценой новых трудностей реадаптации после возвращения на Землю.

27.2. Подводное погружение; высокое давление

Водолаз передвигается в чуждой для организма человека среде; если время нахождения под водой превышает длительность ныряния с задержкой дыхания, он должен получать воздух для дыхания и приспособиться к повышенному давлению [3, 11]. Погружение в воду сказывается на поддержании теплового равновесия, так как тепло теряется быстрее. Таким образом, условия обычно лежат вне термонейтральной зоны. Наконец, затрудняется ориентировка по визуальным и слуховым сигналам.

Подводное погружение без специального снаряжения

Погружение самым простым способом–без всякого снаряжения – ограничено сравнительно небольшими глубинами. Предварительная гипервентиляция опасна по двум причинам: 1) головокружение или даже судороги могут развиться еще до ныряния из–за респираторного алкалоза  и 2) в конце ныряния может произойти неправильная оценка кислородного резерва, так как общая дыхательная активность  снижается в связи с уменьшением парциального давления СO2 и респираторным алкалозом. Кислородная недостаточность, которая наступает в этом случае при нырянии, сама по себе служит лишь слабым стимулятором, отчего дыхание может задерживаться дольше, чем при нырянии без предварительной гипервентиляции. Поэтому возникает риск, что возрастающая кислородная недостаточность вызовет внезапную потерю сознания. Насыщение артериальной крови кислородом не повышается в результате гипервентиляции, но фракция O2  в легких может возрасти приблизительно на 0,05 в результате нескольких глубоких вдохов.

Ныряние с маской или очками и трубкой дает возможность непрерывно наблюдать за подводным миром; нередко в результате этого занятия возникают солнечные ожоги плеч и шеи, а также переохлаждение. Стандартную трубку длиной от 30 до 35 см ни в коем случае не следует удлинять. Хотя такое увеличение мертвого пространства вряд ли окажет существенное влияние на дыхание, последствия для кровеносной системы при более глубоком погружении очень значительны. Поскольку давление альвеолярного воздуха соответствует атмосферному у поверхности воды, дополнительное давление воды на остальную часть тела вызывает градиент давления между внутри– и внеторакальными частями в системе низкого давления. Поэтому на больших глубинах грудная клетка будет все больше и больше наполняться кровью при все более глубоких вдохах, и в результате этого может возникнуть потенциально смертельное перерастяжение легочных сосудов и сердца [18]. Другая опасность заключается в попадании в холодные течения; особенно в ваготонической фазе после еды кожно–висцеральные рефлексы могут вызвать так называемый вазовагальный коллапс с резким (критическим) падением артериального давления.

При глубоком нырянии с задержкой дыхания необходимо учитывать следующие физические газовые законы. 1) Закон Бойля–Мариотта: произведение давления и объема есть величина постоянная. 2) Закон Дальтона: общее давление равно сумме парциальных давлений. 3) Закон Генри–Дальтона: количество растворенного газа пропорционально его парциальному давлению и коэффициенту растворимости. Эти законы, конечно же, строго справедливы только для идеальных газов, однако опыт показал, что они полностью применимы к проблемам, возникающим при глубоком нырянии.

Баротравма (повреждение, вызванное давлением). Закон Бойля–Мариотта выполняется для полостей тела, заполненных воздухом (т.е. легких, полостей в черепе, пустот в зубах и пустого желудка). При спуске увеличивающееся давление окружающей среды может привести к нарушениям, которые в конечном итоге вызовут повреждение

Рис. 27.2. Объем легких (ОЛ) и парциальное давление при глубоком погружении с задержкой дыхания. На глубине 0 м грудная клетка находится в состоянии максимального вдоха, на глубине 40 м–в состоянии максимального выдоха (наибольшее смещение диафрагмы). Для PO2 в альвеолярном воздухе потреблением кислорода пренебрегают; давление внутри грудной клетки (интраторакальное) 1 бар = 100 кПа

тканей. Например, в начале погружения объем грудной клетки и, следовательно, объем легких уменьшаются без затруднения, достигая минимума на глубине 30–40 м (рис. 27.2). Поскольку легкое больше сдавить нельзя, на более значительных глубинах давление внутри грудной клетки остается постоянным, несмотря на непрерывно нарастающее давление вне грудной клетки (окружающей среды) по мере увеличения глубины. Возникающая разность давлений вызывает значительный приток крови к органам грудной полости (ср. ныряние с маской и трубкой); объем воздуха внутри грудной клетки далее снижается по мере перерастяжения легочных сосудов и сердца, что приводит в конечном итоге к их повреждению. Давление в заполненных воздухом полостях черепа должно через нос и горло выравниваться с давлением внутри грудной клетки–либо самопроизвольно, либо специальным приемом (ср. проба Вальсальвы с закрытым носом). Если каналы, посредством которых среднее ухо и придаточные пазухи носа сообщаются с глоткой, непроходимы (например, в случае отечности слизистой при простуде), то выровнять эти давления трудно или невозможно. В таких случаях выравнивание давления достигается только при выбухании кнаружи барабанной перепонки (вплоть до ее разрыва) и/или дальнейшем кровенаполнении слизистых оболочек с их болезненным отеком и разрывом.

Нехватка кислорода во время подъема. Если ныряльщик, задерживая дыхание, находится под водой столько времени, сколько, как ему кажется, может сопротивляться необходимости сделать вдох, он обязательно потеряет сознание во время подъема к поверхности. Нарастание давления окружающей среды во время спуска вызывает увеличение PO2 в альвеолярном воздухе (рис. 27.2), однако это преимущество иллюзорно, так как во время подъема к поверхности происходит обратное явление. Когда ныряльщик поднимается к поверхности, РO2 в легких быстро падает, вскоре достигая и минуя предел критического порога гипоксии, равного 30–35 мм рт. ст. (4,0—4,7 кПа). Это падение особенно резко выражено около поверхности воды, так как на протяжении последних 10 м подъема давление среды уменьшается наполовину (см. рис. 27.2).

Погружение на глубину с аппаратами

Существуют три типа дыхательных аппаратов: со сжатым воздухом, кислородом и газовыми смесями.

Аппараты со сжатым воздухом. К ним относятся переносные дыхательные аппараты, системы подачи воздуха с поверхности (со шлангом и насосом) и кессоны. Во всех случаях давление вдыхаемого воздуха выравнивается с давлением окружающей среды, а выдыхаемый воздух выделяется в воду (открытая система). Действительный минутный объем (ТДОН) приблизительно соответствует таковому во время эквивалентной нагрузки на суше, однако минутный объем в условиях СТДС существенно увеличивается по мере нарастания глубины погружения (а следовательно, давления), выявляя усиленную потребность в воздухе. Работа, совершаемая при дыхании, увеличивается в связи с большей вязкостью сжатого воздуха.

Глубинный наркоз. Чем больше глубина и длительнее погружение, тем больше азота растворяется в тканях. При нормальном атмосферном давлении азот, растворенный в организме, является инертным, однако на глубинах, равных или превышающих 40 м, концентрации азота, имеющиеся в тканях, могут в зависимости от ситуации и предрасположенности водолаза вызвать симптомы интоксикации (эйфорию, но также и беспокойство), сопровождающиеся значительными ошибками при выполнении заданий и даже потерей сознания. По этой причине никогда не следует опускаться глубже 50 м, используя аппарат со сжатым воздухом.

Декомпрессия. Чтобы избежать баротравмы, необходимо по мере снижения окружающего давления во время подъема к поверхности следить за выравниванием давления в полостях тела, заполняемых сжатым воздухом. Например, если водолаз, пользующийся снаряжением со сжатым воздухом, поднимается к поверхности с глубины 50 м при закрытой голосовой щели, легкое растягивается, а затем разрывается, причем воздух попадает в сосудистую систему (воздушная эмболия). Кроме того, инертные газы (например, азот), накопившиеся в тканях, должны медленно из них удаляться, а потом выдыхаться; если декомпрессия происходит слишком быстро, они образуют пузырьки в крови и тканях, подобно тому как образуются пузырьки, когда открывают бутылку с газированной водой. Подъем и выход на поверхность должны производиться систематически и медленно, поэтапно (см. таблицы декомпрессии [3]). Немедленный выход на поверхность можно осуществлять, только если погружение производилось на время, в пределах которого критические тканевые концентрации газов, необходимые для образования пузырьков, еще не были достигнуты (нулевое время); такова ситуация почти при всех видах погружения с задержкой дыхания и при всех погружениях на глубину, не превышающую 10 м. Декомпрессионная травма может произойти также в тех случаях, когда за длительным погружением следует быстрый подъем над землей (например, в самолете).

Кислородные аппараты. Автономный дыхательный аппарат может обеспечивать также дыхание чистым кислородом. В закрытой системе (по принципу приборов с рециркуляцией) выдыхаемым воздухом, обогащенным кислородом, можно дышать повторно, если диоксид углерода, который он содержит, удаляют с помощью поглощающего материала. Такой аппарат делает возможным длительное погружение, но непригоден для спорта, потому что на глубинах, превышающих 7 м, чистый кислород (PО2 =172 кПа или 1292 мм рт. ст.) оказывает токсическое действие на центральную нервную систему. Симптомы острого кислородного отравления  включают тошноту, судороги и потерю сознания. Из–за того что приборы с рециркуляцией кислорода столь опасны, они используются только в специальных целях (например, подводными разведчиками). При вдыхании сжатого воздуха нарушения, связанные с гипероксией, могут развиваться на глубине около 74 м и более. Аппараты замкнутого типа с газовой смесью пригодны для использования на больших глубинах; в них чистый кислород смешивается со сжатым воздухом либо гелием. При использовании сжатого воздуха погружения можно осуществлять на глубину, превышающую 7 м, так как смесь с гелием защищает от азотного наркоза. Однако для погружения на 70 м и глубже смесь должна содержать меньше, чем в норме, кислорода, чтобы избежать гипероксических повреждений.

Ориентация под водой

Зрение. По мере нарастания глубины интенсивность освещения под водой падает; даже при благоприятных условиях на глубине 100 м царит постоянная ночь. Если не надеты защитные очки, роговица вместо воздуха соприкасается с водой, которая обладает иными преломляющими свойствами. В результате этого только объекты, расположенные близко к глазу, оказываются в фокусе. Очки для ныряния устраняют этот эффект, однако благодаря множественным преломлениям лучей света, падающих под острым углом, предметы кажутся мельче и отдаленнее. Кроме того, предметы, расположенные латеральное зрительной оси, искажаются, однако водолазы быстро к этому привыкают.

Слух. Звук распространяется в воде быстрее, чем в воздухе (1450 вместо 330 м/с). Поэтому под водой источники звуков кажутся ближе, чем в действительности. Кроме того, из–за короткой межушной задержки обнаружение источника звука становится практически невозможным.

Вестибулярная система. Если целостность барабанной перепонки нарушена, вода может попасть в среднее ухо и вызвать тепловую стимуляцию горизонтального полукружного канала, что нарушит ориентировку в пространстве. Водолаз, поддающийся в этой ситуации панике, ставит свою жизнь под угрозу.

Правила погружения под воду. Под водой многие безопасные в иных условиях события и ситуации могут представлять опасность. В особенности следует помнить о двух из 10 наиболее важных правил погружения под воду [17]–как всем водолазам, так даже и не претендующим на высокие результаты любителям:

1. Никогда не погружайтесь в одиночку!

2. Никогда не погружайтесь, если вы простужены (опасность баротравмы)!

27.3. Климат и вентиляция помещений

Климат

Климат представляет интерес для врачей как с точки зрения лечебного эффекта (действие солнечных лучей, чистого воздуха и пониженного атмосферного давления), так и в связи с применением кондиционеров воздуха (приборов, регулирующих температуру и влажность воздуха в помещениях). Кондиционирование воздуха–это пример прикладной физиологии, поскольку климат в помещении создается на основании того, что известно о терморегуляции у человека, с учетом потребности в свежем воздухе в замкнутом помещении.

Условия комфорта. Основными определяющими факторами терморегуляции у людей, находящихся вне помещении, служат температура окружающей среды, относительная влажность, скорость ветра и солнечная радиация. В зависимости от одежды, уровня физической активности и индивидуальной предрасположенности субъективные реакции человека на эти факторы могут варьировать от ощущения «комфорта» до состояния «дискомфорта». Психологически определяемая зона комфорта–это область физиологически определяемой нейтральной температуры. Существуют четкие различия между условиями комфорта в зависимости от того, находится ли человек на воздухе или погружен в воду, а также от одежды (табл. 27.4). Процессы адаптации к жаре и холоду описаны далее.

Воздействие холода. Действие очень низких температур может вызвать повреждения двух видов–либо по отдельности, либо вместе.

Локальное холодовое повреждение. При температурах ниже +4°С периферические кровеносные сосуды резко сужаются; вследствие этого такие участки тела, как нос, уши и пальцы на руках и ногах, не снабжаются адекватно питательными веществами. Отмирание ткани (некроз) в этих условиях не вызывает болевых ощущений, так как при таких низких температурах проведение нервных импульсов нарушено (холодовая анестезия). В качестве лечения рекомендуется быстрое согревание; массажа следует избегать из–за опасности повреждения тканей.

Общая гипотермия. В результате терморегуляторной периферической вазоконстрикции при низких температурах нормальное кровоснабжение сохраняется только в центральных органах, таких, как сердце и ЦНС, а кровоснабжение конечностей и периферических органов снижается все более и более значительно. Несмотря на эту прогрессирующую централизацию кровотока, мозг и сердце в конечном итоге также охлаждаются; при падении температуры во внутренних частях тела ниже 30 °С человек теряет сознание, а при температуре ниже 28 °С


Таблица 27.4. Приблизительные нейтральные температуры (ощущаемые как комфортные) для взрослого человека в различных условиях (по [13] с изменениями)

Окружающая среда

 

Другие условия

 

Одежда

Пределы температуры

 

Воздух

Безветрие 40–50%–ная  влажность, физический покой, нейтральные условия радиации

Нормальная для улицы

 

20–22 °С

 

Без одежды, купальный костюм

28–30°С

Вода

Покой (ванна)

Без одежды, купальный костюм

 

35,5–36°С

Плавание, 0,4 м/с

Без одежды, купальный костюм

 

28 °С

 

возникает фибрилляция желудочков. С человеком в состоянии гипотермии не следует делать ничего, что может вызвать расширение сосудов или эффект мышечного насоса и вследствие этого слишком быстрое восстановление периферического кровотока. Кровь на периферии тела в этом случае не только слишком холодная, но и сильно изменена в результате замедления тока (например, в ней повышена концентрация лактата), поэтому ее быстрое возвращение в центральный кровоток вызовет нарушение деятельности сердца и мозга. Противопоказаны массаж и активные движения–человеку в состоянии гипотермии не следует бегать, чтобы согреться; даже ходьба в таких случаях может привести к смерти. Самая простая и безопасная форма оказания помощи – обернуть больного отражающей тепло фольгой и одеялами, чтобы выработка тепла самим организмом обеспечила медленное, мягкое согревание.

Последствия общей гипотермии иллюстрирует график длительности выживания людей, оказавшихся за бортом судна, в зависимости от температуры воды (рис. 27.3). Вода с температурой ниже + 20 °С очень быстро охлаждает организм, так как теплопроводность воды приблизительно в 24 раза выше, чем воздуха. Данные о длительности выживания, аналогичные представленным на рис. 27.3, применимы также к тем случаям, когда человек попадает в грозу, так как испарение от мокрой одежды на ветру лишает организм значительного количества тепла.

 

Рис. 27.3. Длительность выживания человека в воде. Каждая точка соответствует случаю выживания человека, находившегося в течение данного времени в воде указанной температуры. Кривая отмечает предельные сроки выживания в зависимости от температуры воды (по [15])

Воздействие жары. Сильная жара может стать причиной циркуляторного коллапса и теплового или солнечного удара. Расширение сосудов кожи способно привести к тепловому обмороку, особенно в состоянии покоя, если ректальная температура поднимается всего лишь до 38,0–38,3 °С. Физическая активность противодействует тенденции к обмороку, несмотря на усиленную теплопродукцию, благодаря сопровождающему ее сужению кожных сосудов (ср. рис. 26.12) и повышению кровяного давления (рис. 26.6). Таким образом, во время работы на жаре существует большая опасность теплового удара – нарушения центральной нервной регуляции при температуре мозга выше 40 °С. В случае теплового обморока нужно поднять пострадавшему ноги, снизить температуру тела путем внешнего охлаждения и предупредить дальнейшее нагревание. Однако резкое охлаждение кожи малоэффективно, так как кровоток в коже становится настолько слабым, что охлаждение не затрагивает должным образом внутренних частей организма.

Местное нагревание может вызвать ожог кожи. Особая осторожность требуется в случае больных в состоянии анестезии и больных с повреждением периферических нервов (например, страдающих параплегией), у которых повреждения могут возникнуть при действии даже столь низких температур, как 37 °С.

Климатология. Медицинская климатология изучает целебное действие разнообразных климатических факторов–таких, как чистота, температура и влажность воздуха, а также влияние осадков, облачности, ветра и солнечного излучения, особенно его ультрафиолетового компонента. Для высокогорного климата характерны интенсивная солнечная радиация, сухой воздух и низкое содержание кислорода; важная особенность морского климата– присутствие аэрозолей в воздухе. Влияние климата на кожу разделяется на тепловое и лучевое; последнее связано с действием солнечной радиации, и особенно УФ–лучей.

Действие этих климатических факторов двояко. С одной стороны, они вызывают специфические вегетативные и эндокринные, а также неспецифические приспособительные сдвиги в организме. С другой стороны, чистый воздух–это среда с низким содержанием аллергенов. Наконец, определенную роль может играть психологический эффект, например, во время отдыха на курорте.

Вдыхаемый воздух и вентиляция помещений

Газовый состав вдыхаемого воздуха в закрытых помещениях. Обычно считают, что, когда много людей находится в закрытом помещении, развивается кислородная недостаточность, вызывающая утрату внимания и усталость. Однако это не так; достаточное количество кислорода обеспечивается за счет воздухообмена через щели в дверях и окнах, а еще больше, если работает механическая вентиляция. Кислородная недостаточность может возникнуть только в герметически закрытых помещениях, да и то лишь по прошествии нескольких часов.

Пример: в герметически закрытой комнате объемом 400 м3, где находятся 100 человек, начальное содержание кислорода составляет 85 м3, а скорость его потребления людьми – приблизительно 1800 л/ч. Следовательно, содержание O2  снижается на 0,45 ·10–2 за 1 ч, и через 9ч фракция О2 в комнате все еще будет равна приблизительно 0,17. Это снижение на 0,04 не очень существенно для регуляции дыхания и физиологической работоспособности; сравнимые парциальные давления O2  обнаруживают на высоте 1700 м над уровнем моря.

Вместе с тем количество СO2  в воздухе заметно увеличится. При дыхательном коэффициенте, равном 0,83, через 9 ч содержание СО2 достигнет 3,3·10–2, а скорость вентиляции легких удвоится по сравнению с исходной (см. табл. 27.5). Повышенное содержание СО2 во вдыхаемом воздухе вызывает не только увеличение вентиляции легких, но и нарушение умственной работоспособности. Хотя при уровнях СО2 около 3–10–2 отмечаются лишь незначительные отрицательные эффекты и лишь в отношении некоторых задач, при содержании углекислоты во вдыхаемом воздухе более 5–10–2 наступает явное нарушение умственной работоспособности, особенно в отношении обучения [16].

Таблица 27.5. Повышение легочной вентиляции VE с увеличением содержания СO2  во вдыхаемом воздухе (Fи СО2) и соответствующее парциальное давление СО2, в альвеолярном воздухе (РaCО2) (средние значения из [14])

Fи CО2

(·10–2)

0,03

2

4

6

VE

(л/мин)

6,6

9,2

15,5

30,5

Pa CО2

(мм рт. ст.)

38

41

44

50

 

Загрязнение воздуха. Когда во вдыхаемом воздухе содержатся загрязнители–газы, пары, пыль и т.п., люди субъективно воспринимают его как неприятный; у них могут также развиться патофизиологические или токсикологические реакции и даже заболевания. Медицинские исследования в этой области охраны здоровья привели к установлению «предельно допустимых концентраций» (ПДК) для самых разнообразных веществ.

ПДК – это наибольшая концентрация данного вещества в воздухе рабочих помещений, в которой (насколько известно в настоящее время) это вещество не вредит здоровью работающих и не вызывает у них нежелательных реакций даже при повторном и длительном воздействии (как правило, в течение 8 ч в день при средней 40–часовой рабочей неделе) [I].

Например, принятые в Германии ПДК равны: для СO2 –0,5–10–2 м3 СО23 воздуха, или 5000 частей на млн., или мл/м3; для СО–30 частей на млн., для растворителя тетрахлорэтилена–50 частей на млн., для нитробензола–1 часть на млн., для ртути 0,01 части на млн. [I]. Примером частиц, загрязняющих воздух и способных вызвать заболевание, служит кварцевая пыль; она достигает альвеол только при диаметре частиц меньше 5 мкм, однако, если воздействие достаточно продолжительно, способна вызвать тяжелое заболевание легких.

Вентиляция помещений и кондиционирование воздуха [8]. Многие рабочие помещения и комнаты отдыха оборудованы приборами для вентиляции и кондиционирования воздуха. Цель этих приборов – избавить людей от неприятного субъективного ощущения, что воздух «плохой».

Понятие «плохой воздух» не означает воздух с низким содержанием кислорода. Это воздух, содержащий ощутимые количества летучих веществ, выделяемых людьми и их одеждой, и/или сигаретного дыма, выхлопных газов от автомашин и т.д. Напротив, «хороший воздух» характеризуется не повышенным содержанием кислорода, а очень низкой концентрацией указанных веществ. Даже в лесу содержание кислорода в воздухе не очень высоко; количество в воздухе СO2 , необходимого для фотосинтеза, и скорость последнего слишком малы для того, чтобы обеспечить заметное повышение содержания O2 .

Поглотительные фильтры используют для регенерации воздуха редко. Обычно она достигается за счет поступления свежего воздуха извне в количествах, достаточных, чтобы концентрация нежелательных веществ поддерживалась на низком уровне. Содержание СO2  в воздухе помещений служит полезным индикатором того, сколько свежего воздуха необходимо добавить. Концентрации ниже 0,15 ·10–2 (число Петтенкофера) в обычных условиях не вызывают ни раздражения, ни нарушений. Если состав воздуха в помещениях регулируется на основании этого показателя, можно сэкономить значительное количество энергии на кондиционировании воздуха (за счет оптимизации количества добавляемого свежего воздуха).

Системы кондиционирования воздуха. Небольшие кондиционеры просто охлаждают и высушивают воздух (так как водяной пар конденсируется в холодильной установке), что обеспечивает освежающий эффект и тем самым помогает переносить высокие температуры окружающей среды. Более сложные приборы регулируют температуру и влажность воздуха в соответствии с заданными параметрами. В некоторых помещениях, например в операционных и на участках сборки микросхем, воздух должен быть, кроме того, очищен от микробов и пыли; в таких случаях следует принять меры, чтобы воздушные фильтры и увлажнители не стали субстратами для размножения бактерий. Чтобы создать температурный комфорт в помещениях с вентиляцией и кондиционированием воздуха, важно предотвратить сквозняки– потоки воздуха со скоростью более 0,1 м/с.

 

27.4. Шум, вибрация и ускорение

Шум

Шумом считаются нежелательные звуки, вызывающие нарушения и повреждения слуховой системы. Действие шума можно разделить на ушное и внеушное. Первое вызывает обратимое оглушение (временное повышение слухового порога или снижение кривой аудиограммы) либо стабильное повреждение. Среди внеушных эффектов шума можно назвать нарушения слуховой связи, снижение работоспособности и других психологических показателей, а также нарушение сна, влияющее на многие физиологические функции. Шум – это типичный компонент нагрузки на многих производствах. Его интенсивность можно измерить приборами, регистрирующими уровни громкости, обычно в дБ (А) . При оценке шума следует принимать во внимание длительность воздействия. Уровень длительно действующего шума (средний уровень) рассчитывают для 8–часового периода работы или, в случае экологических шумов, для 16 дневных или 8 ночных часов. Примеры воздействия шума на человека приведены в табл. 27.6.

Таблица 27.6. Классификация шумовых нагрузок и их воздействие на человека (по [6] с изменениями)

 

Уровень шума

Уровень звука, дБ (А)

Результаты воздействия  

I 

30–65

   Психологические реакции, иногда психические расстройства

II

65–90

    Те же, что при уровне I плюс физиологические реакции, особенно вегетативных регуляторных систем (повышение частоты сокращений сердца и кровяного давления, сужение периферических сосудов, рефлекторное повышение мышечного тонуса, нарушение сна)

 

III

90–120

Те же, что при уровнях I и II плюс обратимое оглушение, стабильное снижение слуха после воздействия в течение многих лет

IV

    > 120

Те же, что при уровнях IIII плюс повреждение нервных клеток

Действие шума сначала ощущается психологически; в зависимости от ситуации и характера шума даже его низкие интенсивности могут восприниматься как утомляющие или раздражающие. Люди становятся особенно чувствительными, когда приходит время ночного отдыха,–например, ему мешает шум автомобилей, поезда или самолета. Желательным верхним пределом шума в ночное время суток считают уровень 35 дБ (А) (табл. 27.7).

Таблица 27.7, Величины предельно допустимых уровней шума в различных зонах в соответствии со стандартами, принятыми в Германии (норма VDI 2058, раздел 1), дБ (А)

  

 

 

День

Ночь

Курорты

45

35

Чисто жилые зоны

 

 

50

35

Смешанные зоны (например в центре города)

60

45

 

Кроме психологических и эмоциональных реакций шум вызывает также различные физиологические ответы, которые в экстремальной ситуации могут привести к явным нарушениям органа слуха и к психосоматическим расстройствам. Степень повреждения определяется индивидуальной предрасположенностью, а также интенсивностью, характером и длительностью шума. Из людей, подвергающихся воздействию шума интенсивностью 90 дБ (А) (в отсутствие внезапных, взрывных звуков) в течение 8 ч в сутки, через 10 лет около 5% предположительно начнут страдать тугоухостью. При шуме интенсивностью 85 дБ (А) и выше следует носить наушники (ушные заглушки) или другие звукоподавляющие приспособления; тем, кто подвергается действию шума с уровнем 90 дБ (А) и выше, следует регулярно проходить медицинские осмотры.

Вибрация

Колебания (например, машин) передаются на туловище и голову через ноги, ягодицы или руки. Колебаниям подвергается все тело и, в зависимости от их резонансных частот (fo), отдельные органы. Для всего тела сидящего человека fo = 4–7 Гц; резонансные частоты некоторых органов и частей тела приведены в табл. 27.8.

Таблица 27.8. Резонансные частоты (fo) колебаний различных частей тела и органов человека; колебания –вдоль длинной оси тела (по [2])

 

Часть тела

(положение лежа)

 Fo,Гц

 

 

Часть тела

(положение сидя)

Fo,Гц

 

 

Голова

1–4

Позвоночник

3–5

Живот

1,5–6

Желудок

4–5

Ступни

1–3

Глаз

20–25

 

Вибрационные нагрузки воздействуют в основном на водителей различных транспортных средств. Эти нагрузки могут вызвать острое падение работоспособности, общее недомогание или характерные боли; они влияют также на регуляцию тонких движений и (вследствие колебаний глазных яблок) на остроту зрения. Хронические повреждения происходят преимущественно в суставах, особенно локтевых, и сочленениях позвоночника. Лица, работающие с мощными электропилами или другими инструментами с аналогичными рабочими частотами, часто страдают сосудистыми расстройствами в пальцах и кистях.

Ускорение

Современные транспортные средства генерируют как положительные, так и отрицательные силы, вызывающие ускорения, которые могут действовать по всем трем осям человеческого тела. Ускорение вдоль линии, проходящей через центр Земли, называется g–нагрузкой. Ускорения, с которыми приходится сталкиваться при пользовании транспортом, могут вызвать заболевания, известные как кинетозы или под более распространенными названиями болезней движения (морская, воздушная, космическая болезни и т. д.).


Езда на автомобиле может вызывать автомобильную болезнь (укачивание), особенно если скорость часто меняется. Поскольку ускорение при торможении обычно выше, чем в тех случаях, когда автомобиль набирает скорость, при перевозке больных в положении лежа голова должна находиться впереди по направлению движения. В противном случае значительный объем крови будет при торможении смещаться в нижнюю часть внеторакальной системы с низким давлением; последствия этого сходны с таковыми при ортостатическом обмороке.

При полете организм подвергается воздействию особенно больших сил ускорения. Они действуют на сидящего пассажира в лобно–затылочном направлении, когда меняется скорость полета вперед, в различных направлениях — при полете по сложной траектории и вдоль длинной оси тела–при полете по кривой. Во время полетов на реактивных истребителях зарегистрированы перегрузки величиной до 10 g, что в 10 раз больше земного притяжения. Эти изменения ускорения обычно бывают внезапными и кратковременными; они вызывают несколько эффектов: 1) воздушную болезнь, 2) сенсорные иллюзии с нарушением визуальной и вестибулярной ориентации в пространстве; 3) критическое падение артериального давления, когда под действием ускорения, направленного по длинной оси тела, кровь перемещается в нижние конечности в ущерб интраторакальной системе с низким давлением (ср. ортостатический обморок).

В космическом полете почти полное отсутствие притяжения (микрогравитация)служит причиной разнообразных физиологических реакций: 1) космической болезни, сопровождающейся тошнотой, а иногда рвотой, особенно в течение первых 3 дней; 2) снижения объема крови, вызванного регуляторными механизмами, которые противодействуют начальному переполнению интраторакальной части системы с низким давлением (обратный ортостатизм); 3) атрофии мышц, особенно постуральных, и 4) потери кальция из костей и нарушения баланса электролитов. Передвижение и работа требуют существенного изменения стереотипов движений, которое усваивается лишь со временем.

27. 5. Литература

Учебники и руководства

1. Deutsche Forschungsgemeinschaf (DFG), ed. Maximale Arbeitsplatzkonzentrationen und biologische Arbeitsstolftoleranzwerte, 1985. Weinheim: VCH–Verlagsgesellschaft, 1985.

2. Dupuis H., Zerlett G. Beanspruchung des Menschen durch mechanische Schwingungen – Forschungsbericht Ganz–Korper–Schwingungen. Schriftenreihe des Hauptverbandes der gewerblichen Berufsgenossenschaften e. V. (ed.). Bonn: im Eigenverlag, 1984.

3. EhmO.F. Tauchennoch sicherer. Ruschlikon – Zurich–Stuttgart–Wien. A. Miiller, 1984.

4. Grossmann К. Flugmedizin—Leitfaden fur die Praxis. Koln. Deutscher Artze–Verlag, 1985.

5. Hurtado A. Animals in high altitudes: resident man. In: In: Dill D. В., ed. Handbook of Physiology. Sect. 4. Adaptation on the environment. Washington. Amer. Physiol. Soc., 1964.

6. Lehmann G. Praktische Arbeitsphysiologie. Stuttgart. Thieme, 1962.

7. Loewy A. Physiologic des Hohenklimas. Berlin. Springer, 1932.

8. Recknagel H., Sprenger E., Honmann W. Taschenbuch fur Heizung und Klimatechnik. Munchen–Wien. Oldenbourg, 1985.

9. Rachel G., Bolt H. M„ Hettinger Th., Selenka F.,VImer H.–V., Ulmer W.T., eds. Grundlagen der Arbeitsmedizin. Stuttgart–Berlin–Koln–Meinz. Kohlhammer, 1985.

10. RuffS., Strughold H. Grundriss der Luftfahrtmedizin. Munchen. Barth, 1957.

11. Stegemann J. Leistungsphysiologie. Stuttgart–New York. Thieme, 1984.

12. Valentm H., Klosterkotter W., Lehnert G., Petry H., Rutenfranz J., Weber G„ Wenzel H. G., Wittgens H., Arbeitsmedizin, Bd. 1 und 2, Stuttgart, Thieme, 1979.

13. Wenzel H.G., Piekarski C. Klima und Arbeit. Bayerisches Staatsministerium fur Arbeit und Sozialordnung (ed.). Munchen: im Eigenverlag, 1982.

Оригинальные статьи и обзоры

14. Lambertsen C.J. Carbon dioxide and respiration in acid–base homeostasis. Anesthesiology, 21, 642 (1960).

15. Molnar G. W. Survival of hypothermia by men immersed in the ocean. J. Amer, Med. Ass., 131 1046 (1946).

16. Schaad G., Kleinhanss G., Piekarski C., Seebass M., Gorges W. Ergonomische Aspekte zur Optimierung der Versorgung von Schutzraumen mit Atemluft in Notsituationen. Wehrmed. Mschr., 30, 13 (1986).

17. Seemann K. Sporttauchen–Hinweise und Ratschlage eines Taucherarztes. Dt. Arztebl., 75, 1701 (1978).

18. Stigler R. Die Kraft unserer Inspirationsmuskulatur. Pfliigers Arch., 139, 234 (1911).