Vazduhoplovna medicina/Sadržaj/Dejstvo ubrzanja na organizam

Ubrzanje (G) je jedan od glavnih fizičkih stresova povezanih sa borbenim letovima vazduhoplova. Više od 10% pilota borbenih avionima obaveštavalo je svoje lekare o nastanku neočekivanog gubitaka svesti („loss of consciousness (LOC) “), dok su leteli razne akrobatske manevre (prava učestalost takvih događaja je sigurno znatno veća, ali zbog česte amnezije koja prati ovu pojavu, mnogi piloti ne prijavljuju povremene gubitke svesti, jer nisu bili u stanju da registruju njegovu pojavu).

Iako takav gubitak svesti obično liči na sinkopu, posledice mogu biti kobne. U izveštajim Američkog ratnog vazduhoplovstva, navodi se da je 18 katstrofa u periodu 1982.do 1990. izazvano gubitkom svesti.^[1]

„Neočekivan gubitak svesti (LOC)“, tokom strmog zaokreta aviona prvi put je prijavljen 1918.kao “fainting in the air” i postaje problem u vreme rane vazduhoplovne utrke brojnih zemalja.^[2].

Dejstvo ubrzanja na organizam pilota, astronauta, padobranaca ili putnika brojnih aviokompanija može ispoljiti različite uticaje pa su i podele ubrzanja u Vazduhoplovnoj medicini različite. U našoj knjizi služićemo se sledećim podelama ubrzanja;

Ubrzanja prema pravcu delovanja

Pravci delovanja ubrzanja

Prema pravcu delovanja sile ubrzanja u odnosu na osu tela, ubrzanja se dele na;

Pravolinijska ili linearna ubrzanja
Radijalna ili transverzalna ubrzanja
Ugaona ubrzanja

Linearna ubrzanja

Kod ovih ubrzanja dolazi samo do promene dužine puta u jedinici vremena ili promene brzine. Posebnao su značajna kratkotrajna linearna ubrzanja visokog intenziteta (koja se najčešće sreću kod avionskih katastrofa). U toku njihovog dejstva nastaju enormno visoke vrednosti G-opterćenja koje prelazi i 30G.

Linearna ubrzanja na osnovu njihovog dejstva na pravac kretanja tela dele se na;

pozitivna (ubrzanje) - ako sila ubrzanja deluje u smeru kretanja tela
negativna (usporenje) - ako sila ubrzanja deluje suprotno od smera kretanja tela

Linearna ubrzanja nastaju u sledećim situacijama;

kod poletanja aviona ili rakete,
kod naglog davanja gasa (forsaž) motorima aviona ili nakon aktiviranja dodatnih raketnih punjanja,
dinamički udar u toku otvaranja padobran i pri doskoku padobranca na čvrstu podlogu,
kod sletanja sa naglim kočenjem aviona,
u toku katpultiranja, izbacivog sedišta ili pri obuci na poligonu,
prilikom prinudnog napuštanja vazduhoplova,
u toku udesa vazduhoplova ili otkaza padobrana.

Radijalna ubrzanja

Dijagram radijalnog (centripetalnog) ubrzanja

Radijalne ili centripetalna ubrzanja nastaju kad se za vreme ma kog od linearnih ubrzanja ili u toku konstantnih linearnih kretanja promeni pravca kretanja. Kod ovih ubrzanja menja se pravac kretanja dok brzina ostaje nepromenjena.

Ova vrsta ubrzanja deluje prema osi okretanja duž prečnika kruga okretanja, stvarajući silu inverzije u suprotnom pravcu. Sreću se u toku letenja avionom kod:

zaokreta i viraža
normalne i obrnute petlje
valjka
naglih uspona
vađenja iz obrušavanja

Ugaona ubrzanja

Ugaoni ubrazanja nastaju kod kretanja po kružnoj liniji, ako dođe do stalnog menjanja ugla skretanja (naginjanje i klaćenje aviona) što dovodi do promena brzine i pravca kretanja tela. Ova vrsta ubrzanja u toku letenja sreću se kod;

prelaza iz leđnog u obični kovit
zaokreta aviona sa malim poluprečnikom putanje
letenja kroz slojeve vazduha nejednake gustine
tumbanja u toku prinudnog napuštanja aviona

Ubrzanja prema dužini trajanja

Prema dužini trajanja sile ubrzanja, ubrzanja se mogu razvrstati na;

Kratkotrajna ubrzanja kod ove vrste ubrzanja sila ubrzanja deluje manje od 1 sec.(obično oko 0,5 sec.)
Dugotrajna ubrzanja kod ove vrste ubrzanja sila ubrzanja deluje 2,3.... sec.
Naizmenična (intermitentna) ubrzanja ova vrsta ubrzanja je promenjljivog intenziteta i vremana trajanja dejstva.

Dejstvo ubrzanja na tkiva i organe

Kada je organizam izložen silama ubrzanja njegove posledice se odražavaju na sledeće četri strukture organizma;

meka i potporna tkiva,
koštano tkivo,
organe i telesne šupljine,
telesne tečnosti.

**Manifestacije ubrzanja na srcu i očnim jabučicama**
Pravac dejstva sile ubrzanja	Položaj srca	Položaj očiju
Grudu-leđa (+Gx)	Prema kičmi	Uvlače se
Leđa grudi (-Gx)	Prema sternumu	Ispupčuju se
Glava-noge (+Gz)	Prema nogama	Nadole
Noge-glava (-Gz)	Prema glavi	Nagore
Desno-levo (+Gy)	Ulevo	Ulevo
Levo-desno (-Gy)	Udesno	Ulevo

Veritkalna ubrzanja (ubrzanja po "z" osi)

Preraspodela krvi u telu pilota za vreme dejstva +Gz

Pad pritiska dovodi do stimulacije receptore u karotidi što ima za posledicu vazokonstrikciju arteriola

Avioni obično imaju snažna ubrzanja koja deluju po vretikalnoj osi aviona u smeru gore - dole ili obrnuto, izazivajući velike oscilacije u krvnom pritisku, što ograničava maksimalnu toleranciju organizma na dejstvo ove vrsta ubrzanja.

Ubrzanja koja deluju vertikalno na avion (u odnosu na pravac njegovog leta) nazivaju se „Gz“ ubrzanja i ona mogu biti pozitivna (+Gz) i negativna (-Gz) ubrzanja;

+Gz ili pozitivna ubrzanja

U vertikalnom usponu, uvećanje "Gz" ubrzanja (nazivamo pozitivno "+G" ubrzanje jer centrifugalna sila deluje prema donjem delu tela u pravcu glava sedište pilota) i dovodi do poremećaja isporuke arterijske krvi u mozak uz istovremeni porasat pritiska u venama stopala i do 5 puta . Zbog elastičnosti vena dolazi do njihovog širenja i preraspodele veće količine krvi iz gornjih ka donjim delovima tela. Kako da srce ne može da izbaci krv, koja se u njega ne vraća, nastaje gubitak oksigenisane krvi u mozgu, što kod pilota prvo dovodi do poremećaja perifernog vida. Dalji porast ubrzanja dovodi do crne koprene "blackouts " (privremeni poremećaj vida), a nešto kasnije i poremećaj funkcija mozga sve do gubitka svesti.

Subjektivni simptomi Ova vrsta ubrzanja deluje od sedišta prema prema glavi, ali su efekti njegovog dejstva od glave prema sedištu;

Na +2Gz javlja se osećaj povećanja pritiska tela na sedište i težina u rukama i nogama
Na +3 do +4Gz pilot pokrete obavlja sa velikim teškoćama, skeletna muskulaturu postaje napeta, telo se vertikalno ugiba, koordinacija pokreta sve više slabi, a izostaje i kontrola većih mišića. Pilot postaje sve više bespomoćan, a u grudnom košu oseća rastezanje zbog povlačenja potkožnih vena. Javlja se povlačenje donjeg dela lica. Krvni pritisak pada, a nastaje i poremećaj vida-izmaglica-siva koprene-tunelski vid-gubitak perifernog vida i na kraju crna koprene sa potpunim gubitkom vida. Disanje je sve otežanije, naročito udisaj, zbog spuštanja dijafragme, koju nadole povlači jetra.
na +5Gz I više, dolazi do promene psihe pilota i gubitka svesti.

Objektivni simptomi;

Disanje. U početku je ubrzano do vrednosi +4Gz, da bi na ubrzanju od +5Gz postalo nepravilno, sa usporenim i otežanim udisajem
Poremećaj u radu srca i krvotoka; ogleda se u porastu srčane frekvencije koja progresivno raste sa opterećenjem. Zatim dolazi do pada krvnog pritiska, zbog prersapodele krvi u donje delove tela i sprečenog povratak venske krvi prema srcu što u krajnjem ishodu dovodi da srce radi na prazno bez krvi u njemu, izazivajući pojavu hemoragičnih krvarenja na visceralnim organima.
Krvni pritisak. Pad krvnog pritiska ne nastaje odmah, već nakon izvesnog perioda (oko 5 sec) zbog uravnoteženje pritiska na najnižem nivou. Krvni pritisak iznad srca se smanjuje a progresivno raste ispod njegovog nivoa. Količina krvi u donjim udovi se sve više povećava i nekada je priliv krvi toliko veliki da dovodi do petehijalnih krvarenja.

Pad pritiska dovodi do stimulacije receptora u karotidi što ima za posledicu vazokonstrikciju arteriola, sa tendencijom da se smanji krvotok u nižim partijama tela. Pored ovih, na istezanje se aktiviraju i drugi receptori kako bi smanjili učinak nepravilne preraspodele krvi. Kako u najvećem broju slučajeva u toku letenja, trajanje ubrzanja obično ne prelazi 0,1 do 5 sec posledice u promeni krvnog pritiska su u stvarnosti značajno manje. Krajnji učinak ipak zavisi od stanja tonusa i elastičnosti vaskularne mreže. Osoba sa lošim tonusum kardiovaskularnog sistema, teško podnosi ubrzanje a gubitak svesti nastaje znatno ranije.

-GZ, ili negativna ubrzanja, U toku spuštanja (sletanja), na telo deluje sila ubrzanja naviše prema gornjim delovima tela, u smeru sedište glava pilota, (ovo ubrzanje se naziva negativno "G" ubrzanje), koje povećava pritisak krvi u arterijskoj cirkulacije vrata, glave i moždanom tkivu. U toku dejstva ove vrtse ubrzanja pilot doživljava poremećaj vida poznat kao crvena koprene ili "rideouts", a zbog povećanog arterijskog pritisaka u mozgu može doći i do moždanog udara. -Gz ubrzanje, trajno, možda više oštećuje organizam od +Gz ubrzanja.

Subjektivni simptomi;

Ova vrsta ubrzanja deluje od glave prema sedištu a pilot ima osećaj kao da je glavom okrenut nadole;

od -1 Gz do -2 Gz, trbušni I grudni organi pomera se nagore javla se kongestija lica, sa rastućim bolom u glavi
od -3 Gz do -4,5 Gz čovek ima osećaj kao da će lobanje de mu pukne a oči da iskoce iz očnih duplji. U očima se javlja osećaj peckanja, a kasnije i crvenilo pred očima - crvena koprene.
> na -4,5 Gz, javlja se psihička konfuziju i gubitak svesti. -4,5 Gz je najveći nivo ubrzanja do koga je očuvana svest., Dalji porast obavezno izaziva gubitak svesti.

Objektivni simptomi

Od-2 Gz do -3 Gz dolazi do pojave kongestije kože lica, sa izraženim crvenilu, a krvni sudovi nosa i obraza postaju izrazito uočljivi. Na glavi se javljaju brojna sitna petehijalna krvarenja (naročito na konjuktivi oka), oči su hiperemične.
Krvni pritsak raste i to tako što se sumira dejstvo hidrostatske sile koja deluje u karotidnim arterija i pritisak koji stvara snaga srca (dejstvuju u istom pravcu)
Pritisak u lobanje raste. Međutim i pored porasta pritiska nisu pronađena krvarenja u mozgu, jer lobanje predstavlja idelnu zaštitu krvnim sudovima. Takođe nije uočen i porast pritiska moždane tečnosti (likvora)
Sve do -3 Gz disanje postaje sve dublje i otprilike nadalje ostaje na dostignutoj brzini.

Podnošljivost +Gz i -Gz ubrzanja

+Gz (pozitivna) ubrzanja se laše podnose od -Gz (negativna) zbog;

Prepunjenost zatvorenih prostora krvlju, kao što je lobanja, što ne može da se kompenzira zaštitnim sredstvima (kao što je npr. primena naožnih i trbuššnih presa i zaštitnih prsluka, kod +Gz)
Kompenzatorni regulacioni sinokarotidni mehanizmi nisu dovoljno razvijeni da se suprotstave velikom prilivu krvi i stvaranju njihovih depoa u glavi.

Transverzalna ubrzanja

Kod transverzaln ubrza sila ubrzanja deluje kroz anterioposteriornu osu tela (u smeru grudna kost kičmene stub ili obrnuto) i mogu biti pozizivna (+Gx) ili negativna (-Gx). Zbog znatno manje izražene preraspodele krvi u organizmu, ova vrsta ubrzanja se znatno bolje podnosi.

Subjektivni simptomi

transverzalna ubrzanja do +6Gx ili-6Gx gotovo da ne dovode do nikakvih tegoba, zato što je dejstvo opterećenja raspoređeno na celu površinu tela, što ne dovodi do nastanka većih poremećaja u pritisku kao što je to slučaj kod drugih ubrzanja.
od +6Gx do +8Gx nastaje pomeranje dijafragme nagore, a pluća se sabijaju uz grudni koš
na +12Gx dolazi do poremećaja disanja i rada čula vida, a krvni pritisak stepenasto raste,
negativna ubrzanja iz ove grupe teže se podnose jer se pritisak prenosi na prednji trbušni zid koji nije zaštićen koštanim delom kao što je to slučaj sa grudnim košom, te ovaj deo tela trpi velika opterećenja.

Objektivni simptomi

Disanje i puls; disanje je poremećeno tek nakon +12Gx, a frekvenca pulsa raste ali obično do 100 otkucaja u min.
Krvni pritisak: postepeno raste zbog pritiska u stomaku i grudnom košu, koji dovodi potiskivanja izvesne količine krvi iz trbuha u opšti krvotok. Pritisak u cirkulacije raste stepenasto a ne kontinuirano, što je posledica naizmeničnog povećanja i pada pritiska u unutrašnjosti grudnog koša, što dovodi do toga da se krv naizmenično zaustavlja i povlači iz trbušnih vena u grudni koš a odatle u srce.

Bočna ubrzanja

Bočna ubrzanja nastaju kada sila ubrzanja dejstvuje po "y" osi ili od leve prema desnoj ruci (-Gy) i od desne prema levoj ruci (+Gy). Ova ubrzanja su vrlo retka i imaju samo teoretski značaj.

Poremećaji kod ove vrste ubrzanja slični su transverzalnim ubrzanjima. Bočna ubrzanja se vrlo dobro podnose, zato što je stomak sa obe bočne strane zaštićen koštane zidom, koji sprečava da se rebra, svojim oblikom, u lateralnom položaju opiru stešnjavanju grudnog koša.

Otpornost ljudskog organizma na ubrzanje

Otpornost organizma na ubrzanje zavisi od;

Snage ili početne brzine (brzine promena u jedinici vremena), gravitacione sile (G) opterećenja.
Trajanje ubrzanja, ili dužina puta koje telo pređe za vreme dejstva sile ubrzanja.
Smera / pravca u kome deluje sila ubrzanja.
Lokacije njenog dejstva na telu (površina i strana tela na kome dejstvuje)
Položaja tela za vreme dejstva ubrzanja.
Istovremenog dejstva ubrzanja sa ostalim nepovoljnim činiocima (hipoksija, temperatura. dekompresija).
Individualne reakcije organizma na ubrzanje (mišićna masa (utreniranost), bolesti, psihofizičko stanje organizma itd.).

↑ Lyons TJ, Harding R, Freeman J, Oakley C. G-induced loss of consciousness accidents: USAF experience, 1982–1990. Aviat Space Environ Med. 1992;63;60–66.
↑ Burton RR, Whinnery JE. Operational G-induced loss of consciousness: Something old, something new. Aviat Space Environ Med. 1985; 56:812–817

[1] Lyons TJ, Harding R, Freeman J, Oakley C. G-induced loss of consciousness accidents: USAF experience, 1982–1990. Aviat Space Environ Med. 1992;63;60–66.

[2] Burton RR, Whinnery JE. Operational G-induced loss of consciousness: Something old, something new. Aviat Space Environ Med. 1985; 56:812–817

[1]

[2]