Působení vysokého tlaku na lidský organizmus PhDr. Miloslav Klugar UPOL

Krátký náhled do fyziky

Torriceli – atmosféra má vlastní tíhu P 760 mm Hg 760 torr 101356 Pa 1 atm Atmosferický tlak 1 atm

Pascal – atmosférický tlak je ekvivalentní tlaku vodního sloupce o výšce 10msv P = 1 atm 1,01 bar Hydrostatický tlak P = hρg

ponořený zcela nebo částečně do kapaliny je nadlehčován Archimédes –„předmět ponořený zcela nebo částečně do kapaliny je nadlehčován silou, která se rovná tíze kapaliny tělesem vytlačené“ pozitivní neutrální vztlak tělesa (tíha tělesa, objem tělesa, hustota kapaliny) negativní

Boyle & Marriot – „Objem tlaku plynu je nepřímo úměrný absolutnímu tlaku, zatímco hustota je přímo úměrná atmosférickému tlaku při zachování konstantní teploty“ P1V1 = P2V2 1 bar rtuť 4 bar 1/4 objemu rtuť

Charles – různé plyny se roztahují o stejný zlomek objemu při stejném zvýšení teploty Atom kyslíku 0 °C zahřátí 50 °C

P(celkový) = pP1 + pP2 + pP3………..pPn Dalton – každý z plynů ve směsi se podílí na celkovém tlaku takovým dílem, jako je jeho podíl ve směsi Parciální tlak Σxi = 1 P(celkový) = pP1 + pP2 + pP3………..pPn N O2 Ar CO2 78,09% 20,95% 0,93% 0,03% 100% 1

Jak dlouho vydrží pod vodou? Vorvani - 2 hod Delfíni - 20 min Velryby a tuleni - 18 min Bobr, kachna - 15 min Krysa, králík, kočka, pes - 2 - 4 min Člověk - 1 - 3 min Trénované lovkyně perel - ~2 min Martin Štěpánek - 8:06

Kdy se nás týká vysoký tlak: Přístrojové potápění (s potápěčským přístrojem) Nádechové potápění (Free diving) Tunelování (přetlak proti prosakování vody) Hyperbarická oxygenoterapie (barokomora) No a jak je to v ponorce? NE!!!!

Přístrojové potápění Lidské tělo je složeno ze 70 % z tekutin Větší okolní tlak způsobuje podtlak, který musí být vyrovnán. Lidské tělo je složeno ze 70 % z tekutin Dutiny vyplněné vzduchem Nezbytné vyrovnávat tlak! lebeční potápěčská maska středoušní plíce

Základní pravidlo: DÝCHEJTE PRŮBĚŽNĚ A NIKDY NEZADRŽUJTE DECH!!! Pan Boyl 20 l 5 l ve 30m nádech

Dýchání vzduchu pod tlakem Složení vzduchu se nemění Se vzrůstající hloubkou při sestupu se zvětšuje tlak i hustota plynů Procentní obsah plynů se při změnách tlaků nemění Celková hustota plynů (koncentrace) vzrůstá se vzrůstající hloubkou a v důsledku toho dostává potápěč jejich větší dávky

Dusík Dusík je inertní plyn, který lidský organismus nevyužívá, ale ve tkáních se rozpouští. Při sestupu do hloubky se vzrůstajícím tlakem vzrůstá i množství dusíku rozpuštěného ve tkáních (saturace). Když začneme vystupovat, dusík rozpuštěný ve tkáních pod tlakem se začne uvolňovat do krevního oběhu a putuje zpět do plic a je vydechován (desaturace). Proto: Větší hloubky a delší časy ponoru znamenají větší nasycení N2. Opakované ponory znamenají větší nasycení N2. Bezdekompresní limity jsou založeny na saturaci a desaturaci.

Po povrchovém intervalu Saturace dusíkem Po prvním ponoru Po povrchovém intervalu Po druhém ponoru Normální stav

Nejčastější potápěčské nemoci a nehody Utonutí Arteriální plynová embólie - AGE Dekompresní nemoc - DCS Dusíková narkóza Pneumothorax plic Barotrauma masky Barotrauma zubu Barotrauma ucha Alternobarické vertigo Kyslíková toxicita CNS

Alteriální plynová embólie AGE Jedna z nejhorších nehod Zadržení dechu (potápění s Asthma) Při zvýšeném tlaku v plicích se vzduch protlačí přes nejslabší místo v plicní tkáni (jsou to místa přisedlá k plicním vlásečnicím) Bubliny plynu se dostávají přímo do srdce a odtud prochází do tepenného systému Tepenným systémem putují do té doby, než narazí na místo, které je pro ně příliš úzké, uváznou a zabrání přívodu krve k buňkám Tepenný embolismus pohybující se v těle potápěče, se poměrně rychle dostane do mozku. Tím vznikne zranění, které nazýváme mozková plynová embolie CAGE

Dekompresní nemoc DCS Následky: Příčiny: Tvorba mikrobublinek Tvorba „shluků“ Zastavení transportu krve Fatální poškození organismu na buněčné úrovni Příčiny: Nasycení tkání dusíkem Rychlý výstup na hladinu >18 m/min(doporučeno <10 m/min) Nedodržení případných dekompresních zastávek Dehydratace

DCS příznaky DCS II: DCS I: halucinace bolesti kloubů křeče ztráta kontroly svěračů zhoršená rovnováha poruchy vidění a sluchu slabost až bezvědomí rychlé a mělké dýchání suchý kašel bolesti na prsou šok DCS I: bolesti kloubů bolesti svalů svědění a mramorování pokožky bolesti v uzlinách nápadné zduření tkání velká únava

Rekreační potápění Bez dekompresní Používání dekompresního počítače (tabulek) Bez dekompresní ponor: Dekompresní ponor:

Dusíková narkóza Je velmi individuální Není zcela objasněno Popisuje se kolem hloubky 30 m – 4 bar Při technických sestupech – pod 40 m jiné směsi (trimix, heliox, argonox) Hélium má 5x nižší narkotické účinky než dusík Příčiny: Vysoký pPN2 Nasycení dusíkem Zvýšená fyzická námaha Zvýšená hladina pPCO2 Příliš rychlý sestup Následky: Stav euforie Pocit strachu Pocit tísně Dezorientace

První pomoc při potápěčských nehodách V naprosté většině: Podání čistého kyslíku Doplnění tekutin Případně léčba v barokomoře Expozice vysokému tlaku Intervalové dýchání čistého kyslíku Infuze

První pomoc při potápěčských nehodách Barokomora

Kyslíková toxicita CNS Pan Dalton Způsobuje poměrně krátkodobé dýchání kyslíku pod vysokým parciálním tlakem. Nejčastěji k ní dochází v podmínkách, kdy parciální tlak kyslíku převyšuje 1,6 bar. Na hladině pP02 – 0,21 bar pP02 1,6 bar – hloubka? 1,6/0,21= 7,6 bar 66 m – limit pro vzduch!!!

Kyslíková toxicita CNS Rekreační potápění 40 – m Potápění s Nitroxem (EAN) EAN 40 – 40% 02 Rekreační pP02 – 1,4 bar Přichází nečekaně „bez varování“ – křeče Při zvýšení pP02 – nad 1,6 bar Příznaky signalizující nastupující křeče: nevolnost, rozšíření zornic, závratě, zmatenost, zvonění v uších a škubání rtů a obličejového svalstva

Nepotápěj se bez rozmyslu a bez výcviku!!! Potápěj se s rozvahou a bezpečně!!!

Další problém je mrtvý dýchací prostor Potápění s ABC Dýchací trubice – „šnorchl“ Čím delší tím hlouběji se můžu ponořit? Ne!!!! Další problém je mrtvý dýchací prostor 1m okolo 150 ml + Většina lidí nepřekoná rozdíly tlaků „mrtvý prostor“ trubice

Praxe ukázala, že kritické úrovně mrtvého dýchacího prostoru pod kterou dochází k výraznému omezení výměny plynů, se dosahuje při průměru trubice kolem 1,5 cm a délce 38 cm 38 cm

Hyperventilace Snížení pPCO2 Nepatrné zvýšení pPO2 V alveolách a krvi Potopení do hloubky – zvýšení parciálních tlaků plynů Po uplynutí doby t – zvýšení pPCO2 – nutnost nádechu Zahájení výstupu Snížení parciálních tlaků plynů Snížení pPO2 – snížením tlaku a spotřebou O2 Pokles pPO2 na nulu – „black out“

Potápění „na nádech“ free diving Parciální tlak CO2 (Podráždění dýchacího centra) nádech hyperventilace nádech Kritická hranice hypoxie K podráždění dýchacího centra dochází později! Spotřeba O2 tlak Parciální tlak O2

Řízení dýchání Dýchání řízeno CNS Volní změny dýchání – regulace mozkovou kůrou Automatika dýchání – strukturami v oblasti míchy a mostu Eferentní dráhy zprostředkovány páteřní míchou Periferní chemoreceptory (karotické a aortální tělíska) Centrální chemoreceptory (prodloužená mícha) Baroreceptory (plíce) Proprioreceptory (svaly, kl. pouzdra) Heringo-Bauerovy reflexy, prodloužení dechu a klesající frekvence Zrychlení dýchání při horečce Jsou citlivé na vzestup pPCO2 a reagují na pokles pH ECT Zvýší ventilaci při vzestupu pPCO2 a snížení pH krve a snižení pPO2 Hypotalamus, kůra, limbický systém Při emocích, bolesti, kýchání, zívání atd.

Děkuji za pozornost

Seznam literatury: GANONG, W. F. (2005). Přehled lékařské fyziologie. Praha: Galén. KLUGAR, M. (2006). Výuka přístrojového potápění na českých univerzitách. Rigorózní práce, Univerzita Palackého, Fakulta tělesné kultury, Olomouc. PIŠKULA, F., PIŠKULA, M., ŠTĚTINA, J. (1985). Sportovní potápění. Praha: Naše vojsko. SILBERNAGL, S. - DESPOPOULOS, A. (2004). Atlas fyziologie člověka. Praha: Grada. TROJAN, S. (2003). Lékařská fyziologie. Praha: Grada.