Кислородное окно
Физиологическое влияние метаболизма кислорода на общую концентрацию растворенных газов в венозной крови

При погружениях и декомпрессии кислородное окно представляет собой разницу между парциальным давлением кислорода (P O 2 ) в артериальной крови и P O 2 в тканях организма. Оно вызвано метаболическим потреблением кислорода. [1 ]

Описание

Термин «кислородное окно» впервые был использован Альбертом Р. Бенке в 1967 году. [2] Бенке ссылается на раннюю работу Момсена по «вакансии парциального давления» (PPV), где он использовал парциальное давление кислорода и гелия до 2–3  АТА для создания максимального PPV. [3] [4] Затем Бенке переходит к описанию «изобарического переноса инертного газа» или «внутренней ненасыщенности», как ее называли Лемесюрье и Хиллс , а также отдельно Хиллс, [5] [6] [7] [8], которые проводили свои независимые наблюдения в одно и то же время. Ван Лью и др. также сделали похожее наблюдение, которое они не назвали в то время. [9] Клиническое значение их работы было позже показано Сассом. [10]

Эффект кислородного окна при декомпрессии описан в медицинских текстах по дайвингу, а его пределы были рассмотрены Ван Лью и др. в 1993 году. [1] [11]

Когда живые животные находятся в устойчивом состоянии, сумма парциальных давлений растворенных газов в тканях обычно меньше атмосферного давления, явление, известное как «кислородное окно», «вакансия парциального давления» или «внутренняя ненасыщенность». [2] [7] [10] [12] Это происходит потому, что метаболизм снижает парциальное давление O 2 в тканях ниже значения в артериальной крови, а связывание O 2 гемоглобином вызывает относительно большую разницу P O 2 между тканями и артериальной кровью. Производство CO 2 обычно примерно такое же, как и потребление O 2 на моль-молярной основе, но наблюдается небольшой рост P CO 2 из-за его высокой эффективной растворимости. Уровни O 2 и CO 2 в тканях могут влиять на кровоток и, таким образом, влиять на вымывание растворенного инертного газа, но величина кислородного окна не имеет прямого влияния на вымывание инертного газа. Кислородное окно обеспечивает тенденцию к поглощению газовых количеств в организме, таких как пневмоторакс или пузырьки декомпрессионной болезни (ДКБ). [9] В случае с пузырьками ДКБ окно является основным фактором скорости сжатия пузырьков, когда субъект находится в устойчивом состоянии, изменяет динамику пузырьков, когда инертный газ поглощается или выделяется тканями, и иногда может предотвратить преобразование зародышей пузырьков в стабильные пузырьки. [13]

—  Этот отрывок цитируется из технической заметки Ван Лью: [11]

Ван Лью и др. описывают измерения, важные для оценки кислородного окна, а также упрощают «допущения, доступные для существующей сложной анатомической и физиологической ситуации, чтобы обеспечить расчеты кислородного окна в широком диапазоне воздействий» [11] .

Фон

Кислород используется для сокращения времени, необходимого для безопасной декомпрессии при погружении , но практические последствия и преимущества требуют дальнейшего изучения. Декомпрессия все еще далека от точной науки, и дайверы при глубоких погружениях должны принимать многие решения, основанные на личном опыте, а не на научных знаниях.

В техническом дайвинге применение эффекта кислородного окна с использованием декомпрессионных газов с высоким P O2 повышает эффективность декомпрессии и позволяет сократить декомпрессионные остановки. Сокращение времени декомпрессии может быть важным для сокращения времени, проведенного на небольшой глубине в открытой воде (избегая таких опасностей, как течения и движение лодок), а также для снижения физического стресса, которому подвергается дайвер.

Механизм

Кислородное окно не увеличивает скорость дегазации для заданного градиента концентрации инертного газа, но снижает риск образования и роста пузырьков, который зависит от общего натяжения растворенного газа. Увеличение скорости дегазации достигается за счет обеспечения большего градиента. Меньший риск образования пузырьков при заданном градиенте позволяет увеличить градиент без чрезмерного риска образования пузырьков. Другими словами, большее кислородное окно из-за более высокого парциального давления кислорода может позволить дайверу быстрее декомпрессироваться на более мелкой остановке при том же риске, или с той же скоростью на той же глубине при меньшем риске, или с промежуточной скоростью на промежуточной глубине при промежуточном риске. [14]

Приложение

Использование 100% кислорода ограничено токсичностью кислорода на больших глубинах. Судороги более вероятны, когда P O2 превышает 1,6  бар (160 кПа). Технические дайверы используют газовые смеси с высоким P O2 в некоторых секторах графика декомпрессии. Например, популярным декомпрессионным газом является 50% нитрокс на декомпрессионных остановках, начиная с 21 метра (69 футов).

Где добавлять газ с высоким P O 2 в график, зависит от того, какие пределы P O 2 считаются безопасными, и от мнения дайвера об уровне добавленной эффективности. Многие технические дайверы решили удлинить декомпрессионные остановки, где P O 2 высок, и увеличить градиент на более мелких декомпрессионных остановках. [ необходима цитата ]

Тем не менее, многое еще неизвестно о том, насколько длительным должно быть это расширение и насколько эффективным будет уровень декомпрессии. По крайней мере четыре переменные декомпрессии имеют значение при обсуждении того, насколько длительными должны быть остановки декомпрессии с высоким P O 2 :

  • Время, необходимое для циркуляции и выведения газа через легкие ;
  • Сосудосуживающее действие (уменьшение размера кровеносных сосудов) кислорода, снижающее эффективность декомпрессии, когда кровеносные сосуды начинают сокращаться;
  • Пороговая глубина, при которой критические отделы тканей начинают выделять газ, а не накапливать его.
  • Кумулятивный эффект острого отравления кислородом.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Tikuisis, Peter; Gerth, Wayne A (2003). «Теория декомпрессии». В Brubakk, Alf O ; Neuman, Tom S (ред.). Bennett and Elliott’s Physiology and Medicine of Diving (5-е изд.). Филадельфия, США: Saunders. стр.  425–7 . ISBN 978-0-7020-2571-6.
  2. ^ ab Behnke, Albert R (1967). "Изобарический (кислородное окно) принцип декомпрессии". Trans. Third Marine Technology Society Conference, San Diego . The New Thrust Seaward. Washington DC: Marine Technology Society. Архивировано из оригинала 20 августа 2008 года . Получено 19 июня 2010 года .
  3. ^ Момсен, Чарльз (1942). «Отчет об использовании гелий-кислородных смесей для дайвинга». Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США ( 42–02 ). Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года . Получено 19 июня 2010 года .
  4. ^ Behnke, Albert R (1969). "Ранние исследования декомпрессии". В Bennett, Peter B; Elliott, David H (ред.). Физиология и медицина дайвинга . Балтимор, США: The Williams & Wilkins Company. стр. 234. ISBN 978-0-7020-0274-8.
  5. ^ LeMessurier, DH; Hills, Brian A (1965). «Декомпрессионная болезнь. Термодинамический подход, вытекающий из исследования методов погружения в проливе Торреса». Hvalradets Skrifter . 48 : 54–84 .
  6. ^ Хиллс, Брайан А. (1966). «Термодинамический и кинетический подход к декомпрессионной болезни». Кандидатская диссертация . Аделаида, Австралия: Библиотечный совет Южной Австралии.
  7. ^ ab Hills, Brian A (1977). Декомпрессионная болезнь: биофизическая основа профилактики и лечения . Том 1. Нью-Йорк, США: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-99457-2.
  8. ^ Хиллз, Брайан А. (1978). «Фундаментальный подход к профилактике декомпрессионной болезни». Журнал Южнотихоокеанского общества подводной медицины . 8 (4). ISSN  0813-1988. OCLC  16986801. Архивировано из оригинала 7 октября 2008 г. Получено 19 июня 2010 г.
  9. ^ ab Van Liew, Hugh D; Bishop, B; Walder, P; Rahn, H (1965). «Влияние сжатия на состав и абсорбцию тканевых газовых карманов». Журнал прикладной физиологии . 20 (5): 927– 33. doi :10.1152/jappl.1965.20.5.927. ISSN  0021-8987. OCLC  11603017. PMID  5837620.
  10. ^ ab Sass, DJ (1976). "Минимальное <дельта>P для образования пузырьков в легочной сосудистой системе". Undersea Biomedical Research . 3 (Приложение). ISSN  0093-5387. OCLC  2068005. Архивировано из оригинала 13 января 2013 года . Получено 19 июня 2010 года .
  11. ^ abc Van Liew, Hugh D; Conkin, J; Burkard, ME (1993). «Кислородное окно и декомпрессионные пузыри: оценки и значение». Авиация, космос и экологическая медицина . 64 (9): 859– 65. ISSN  0095-6562. PMID  8216150.
  12. ^ Ванн, Ричард Д. (1982). «Теория декомпрессии и ее применение». В Беннетт, Питер Б.; Эллиотт, Дэвид Х. (ред.). Физиология и медицина дайвинга (3-е изд.). Лондон: Bailliere Tindall. стр.  52–82 . ISBN 978-0-941332-02-6.
  13. ^ Ван Лью, Хью Д. (1991). «Моделирование динамики пузырьков декомпрессионной болезни и генерация новых пузырьков». Undersea Biomedical Research . 18 (4): 333– 45. ISSN  0093-5387. OCLC  2068005. PMID  1887520. Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 г. Получено 19 июня 2010 г.
  14. ^ Пауэлл, Марк (2008). Deco для дайверов . Саутенд-он-Си: Aquapress. ISBN 978-1-905492-07-7.

Дальнейшее чтение

  • Хиллз, BA ; ЛеМессюрье, DH (1969). «Ненасыщенность в живой ткани относительно давления и состава вдыхаемого газа и ее значение в теории декомпрессии». Клиническая наука . 36 (2): 185–95 . PMID  5772098.
  • Van Liew, HD (1976). "Изменчивость парциального давления инертного газа в пузырьках и тканях". Undersea Biomedical Research . 3 (Приложение). ISSN  0093-5387. OCLC  2068005. Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 г. Получено 23 апреля 2008 г.
  • Yount, DE; Lally, DA (1980). «Об использовании кислорода для облегчения декомпрессии». Авиация, космос и экологическая медицина . 51 (6): 544–50 . ISSN  0095-6562. PMID  6774706.
  • Reinertsen, RE; Flook, V; Koteng, S; Brubakk, Alf O (1998). «Влияние напряжения кислорода и скорости снижения давления во время декомпрессии на центральные газовые пузырьки». Journal of Applied Physiology . 84 (1): 351– 356. doi :10.1152/jappl.1998.84.1.351. ISSN  0021-8987. OCLC  11603017. PMID  9451656.
  • Blatteau, Jean-Eric; Souraud, Jean-Baptiste; Gempp, Emmanuel; Boussuges, Alain (2006). «Газовые ядра, их происхождение и роль в образовании пузырьков». Авиация, космос и экологическая медицина . 77 (10): 1068– 76. ISSN  0095-6562. PMID  17042253. Получено 23 апреля 2008 г.
  • "The Divers Alert Network (DAN)" . Получено 15 июня 2007 г. .
  • Брайан, Эдди. «Кислородное окно». Global Underwater Explorers. Архивировано из оригинала 30 ноября 2007 г. Получено 17 декабря 2008 г.хорошая глубокая статья
  • Репозиторий исследований Рубикона [узурпирован]


Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Oxygen_window&oldid=1198244351"