Ваздухопловна медицина/Садржај/Основи физиологије дисања на великим висинама

Функција дисања са променом висине

Количина кисеоника и угљен диоксида размењена преко алвеоло-капиларне мембране и крви зависи пре свега од разлике парцијалног притиска кисеоника и угљен диоксида у алвеоларном ваздуху и њиховог парцијалног притиска у венском делу капилара.

Притисак кисеоника, и његова диференцијална разлика битна је за правилно засићење крви кисеоником, у току краћег боравка људи на висини, или код посада ваздухоплова у току висинских летова, јер са висином пада засићење крви кисеоником, због снижавања барометарског притиска ваздуха, oвај пад у засићењу крви кисеоником може да наруши нормалан процес дисања, доведе до хипоксије, и животно угрози особу изложену сниженом барометарском притиску ваздуха.

**Корелација висине и засићења крви кисеоником**
Висина(m)	Атмосферски притисак (mmHg)	pАО2(mmHg)	pVO2(mmHg)	Разлика притиска(mmHg)	Засићење крви кисеоником(%)
на нивоу мора	760 (664-803)	100	40	60	98
3.000	523	61	31	29	87
5.500	380	38	26	12	72
7.000	282	7	4	3	9
11.000	179	0	0	0	0

Функционална подела атмосфере у односу на висину

Према физиолошком учинку достигнуте висине на процесе дисања у организму човека извршена је следећа подела атмосфере;

Индиферентна зона (до 1780 м)- до ове висине атмосфере у организму човека не догађају се никакве промене са висином, без обзира да ли се ради о здравом или болесном организму.

Зона потпуне компензације (до 3000 м)-у овој зони код потпуно здравих људи не дешавају се никакве промене, али код болесника у овој зони се могу јавити први поремећаји изазвани недостатка кисеоника (хипоксија). Потпуно здрава особа до висине од 3000 метара може удисати само обичан ваздух јер компензаторни физиолошки механизми организма (хипервентилација, пораст пулса итд.) могу надокнадити снижену вредност pО2 до ове висине.

Зона непотпуне компензације (од 3000 до 5000 м)-у овој зони настају први психофизиолошки поремећаји у организму. Брзина настанка промена у организму човека у многоме зависи од утренираности (аклиматизације), физичке кондиције, начина исхране и здравственог стања.

Смрта зона (изнад 5500 м)- у којој настају тешки психофизиолошки поремећаји до смртног исхода.

На мањим висинама (до 3.000 метара) алвеоларни парцијални притисак кисеоника (pО2) се не смањује у толикој мери као pО2 у атмосфери, јер смањен притиска кисеоника донекле надокнађује повећана вентилација плућа и веће напрезање кардиоваскуларног система. Међутим на већим висинама pО2 се далеко више смањује у алвеолама плућа него у атмосферском ваздуху, због разређења кисеоник у удахнутом ваздуху. Разлог за ово смањења је;

На великим висинама угљен диоксид се стално одстрањује из крви плућних капилара у алвеоле и врши разређење ваздуха, (мада се на већим висинама због убрзаног дисања смањује парцијални притиска угљен диоксида са 5,3 kPa и снижава на приближно 3,2 kPa).
Вода са дисајних површина исправа у удахнути ваздух и такође врши разређење алвеоларног ваздуха. На нормалној телесној температури водена пара задржава свој стални парцијални притисак од 6,3 kPa без обзира на висину.

Утицај акутног излагања ниском атмосферском притиску ваздуха на концентрацију гасова у алвеолама и засићење артериске крви кисеоником
Висина(m)	Атмосферски притисак (kPa)	pО2 у ваздуху(kPa)	pCO2 у алвеолама (kPa)	рО2 у алвеолама(kPa)	Артеријско засићење крви кисеоником
на нивоу мора	101,3	21,2	5,3	13,9	0,97
3.000	69,7	14,7	4,8	8,9	0,90
6.000	46,5	9,7	3,2	5,3	0,73
9.000	30,1	6,3	3,2	2,8	0,30
12.000	18,8	3,9	3,2	1,6	0,15
15.000	11,6	2,4	3,2	0,3	0,02

Ако претпоставимо да барометарски притисак падне на 13,3 kPa, од те вредности на парцијални притисак водене паре (pH2О) отпада 6,3 kPa, за све остале гасове остаје 7 kPa. (13,3-6,3= 7). На великим висинама од 7 kPa, мора се одузети притисак CО2 тако да у ваздуху остаје свега 3,8 kPa (7-3,2=3,8) гаса. Под условом да се кисеоник не троши од 3,8 kPa треба одузети 4/5 колико заузима азот, тако да на рО2 отпада 0,8 kPa. Имајући у виду да су до тог момента ткива изузетно аноксична, значајну количину кисеоника апсорбује крв, тако да у плућима остаје свега 0,26 kPa притиска кисеоника., што је недовољно за нормалан процес дисања. На основу овога закључујемо да човек на атмосферском притиску од 13,3 kPa, не би могао преживети ако би удисао само атмосферски ваздух.

Од висине 3000 метара до висине од 12.200 метара, да не би дошло до поремећаја у организму због хипоксије, потребно је започети са допунским удисањем 100% кисеоника.
Од висине од 12.200 метара удисање кисеоника обавезно мора бити са допунским притиском (натпритиском). Притисак од 18,8 kPa узима се као доња граница дисања 100% кисеоника без натпритиска.

Пример: на висини од 15.500 метара барометарски притисак ваздуха је 11,6 kPa, што је недовољно за нормалан процес дисања, зато је потребно удисање 100% кисеоника појачати и натпритиском. Вредност натпритиска можемо израчунати ако од доње границе притиска на којој се обавља процес дисања 100% кисеоника (18,8 kPa) одузмемо вредност притиска на задатој висини (18,8-11,6=7,2 kPa). Са овим натпритиском, од 7,2 kPa, постиже се вредност парцијалног притиска кисеоника на висини од 15.500 метара која обезбеђује засићење хемоглобина у крви око 90%.

Режими дисања на висини

Први режим

* употреба кисеоничке маске без заштитног одела

* максималан натпритисак је до 30 mmHg

* плафон лета у овом режиму је до 14.500 метара

* притисак у плућима је 124 mmHg

* алвеоларни притисак кисеоника је 50 mmHg

Други режим

* кисеоничка маска

* примена прслук са натпритиском

* максималан натпритисак је до 41 mmHg

* плафон лета у овом режиму је до 16.000 метара

* притисак у плућима је 126 ммХг

* алвеоларни притисак кисеоника је 52-58 mmHg

Трећи режим

* употреба висинског одела (ВКК) и заштитне кациге (шлема)

* максималан натшпритисак је до 70 mmHg

* плафон лета до 40.000 метара

Четврти режим рада

* одело са потпуном компензацијом које је идеална заштита за све висине лета.

Са дисањем кисеоника под натпритиском почиње се онда када се притисак ваздуха, његове мешавине са кисеоником и кисеоника који се удише повећа изнад атмосферског барометарског притиска који влада у кабини ваздухоплова.

Дисање 100% кисеоника под натпритиском од 90 ммХг обезбедило би трајну успешну заштиту од хипоксије на било којој висини. Међутим овако велики натпритисак је неостварљив јер доводи до; декомпресионе болести и физиолошких поремећаја у раду респираторног система.

Без контрапритиска
Притисак до 60 mmHg могу поднети само добро утрениране лица највише до једног минута након чега губе свест.
Притисак од 24 mmHg може се поднети до око 2 минута
Притисак од 10-15 mmHg може се поднети до око 15 мин
Притисак од 8 mmHg може се поднети више од 1 часа
До висине од 13.000 метар пилот може издржати до 1 часа

Са контрапритиском
За летове до 16.000 метарa у нехерметизованим кабинама
Обавезно за летове на висинама изнад 16.000 метара у непропусним кабинама опрема за дисање под натпритисаком користи се као заштита од евентуалне декомпресије.

Дисање под натпритиском

Висинско одело са заштитном кацигом обезеђује дисање пилоту на великим висинам

Дисање под натпритиском је вештачки повећање смањеног парцијалног притиска кисеоника у удахнути ваздуху, као једна од основних мера у борби против смањеног барометарског притиска атмосферског ваздуха и појаве хипоксије у телу пилота за време летења на већим висинама.

Притисак гаса остварује се само за време удисања, док у току издисања притиска нема. На овај начин је измењен нормални респираторни циклус јер је сада удах пасивна фаза а издах активна фаза. У току издисања потребно је извшити одређени рад да би се створио повећан негативан притисак у грудном косшу, који ће истиснути ваздух како би притисак изједначио са спољашњим. Док дисање доводи у плућа позитивни притисак остали делови тела су изложени околним притиску ваздуха.

Дисање 100% кисеоника под натпритиском од 11,7 kpa обезбедило би трајну успешну заштиту од хипоксије на било којој висини. Међутим овако велики натпритисак је неостварљива јер доводи до; декомпресионе болести и физиолошких поремећаја у раду респираторног система.

Могућности дисања кисеоника под натпритиском нису неограничене, те након преласка вредности од 7,8 kPa, долази до значајних поремећаја у раду кардиоваскуларног и респираторног система, а на већим притисцима могло би да дође и до руптуре плућа.

Да би се ово спречило уведена су специјална одела са натпритиском која стварају притисак са спољне стране тела пилота, са циљем да се спољни притисак изједначи са унутрашњим притиском. Само са оваквим оделом добро се подноси дисање под натпритиском и до 20,7 kPa

Како је дисање кисеоника под натпритиском веома напорно, његова примена није препоручљива дужи временски период, а и сама опрема која се користи за ту намену знатно отежава рад пилота. Зато су савремени авиони тако конструисани да су њихове кабине под натпритиском, што омогућава нормалан рад пилота, а одело се користи само у случају настанка ванредне ситуације (расхерметизација кабине не великим висинама).

Промене у организму

Венски прилив крви је отежан интраторакалним повећаним притиском и волумен циркулишуће крви се прераспоређује скупљајући се у великим венама трбуха и екстремитета, док се волумен крви у плућима смањује.
Срчани минутном волумен се смањује, а периферне отпор се рефлексно повећава да би се очувао крвни притисак. Скупљање крви на периферији може смањити потребну количину

циркулишуће крви до вредности на којима се јавља краћи губитак свести (синкопа). Ова ситуација је слична раном шоку због губитка крви после трауме.

Јавља се ширење врата и депресија дна усне празнине, јер се са порастом притиска у усној и ждрелној шупљина увећава њихов промер због истезање орофарингеалних мишића И горњег дела једњака, што је често праћено налагодношћу и болом.
Крвни судови коњуктиве су без подршке што може довести до њиховог истезање тако да се изнад 30 ммХг може јавити суфузија коњуктиве.
Нелагодност у уху је такође пропратна појава због затварања ждрелног ушћа еустахијеве тубе, што има за последицу раст притиска у средњем уву.

Субјективни симптоми

стални осећај Надувеност, напунити очију И притисак у ушима
отежан говор због истезање усно ждрелног пролаза
пецкање у очима
повремено давати притиска у еустахијевој туби

Режими рада кисеоничке опреме остварује дисање кисеоника под натпритиском.

Дисање под натпритиском се може постићи

1. Обогаћењем удахнутог ваздуха, довођењем кисеоника помоћу кисеоничке маске или пилотске шлемови

2.Повећањем целокупног барометарског притиска,

херметизацијом кабине ваздухоплова,
стварањем услова хипероксигенације, додавањем кисеоника у херметизовану кабину ваздухоплова, са или без повећања барометарског притиска

3. Употребом специјалног висинског одела са заштитном шлемови, уз помоћ кога се остварује дисање кисеоника под натпритиском.

Заштита функције дисања на висини

Како би човек обезедио нормалан процес дисања на висини он мора дисања допунити низом заштитних мера;

Аклиматизација: дужим боравком на висини изнад 3000 метара организам се привикава смањеном притиску кисеоника покретањем читавог низа физиолошких процеса у организму
Бављењем спортом ; уз правилну исхрану и повремени боравак на висини повећава се дисајни капацитет организма што га чини отпорнијим на смањени парцијални притисак кисеоника.
Правилно дозиран повећан унос угљених хидрата и беланчевина; смањује толеранцију организма и повећава његову издржљивост на ниским парцијалним притисцима кисеоника
Удисање кисеоника ; преко заштитне маске, боравкак у херметизованим кабинама ваздухоплова са или без употребе специјалног висинског одела.

Значај кабина са повећаним притиском

Искључују сталну употребу дисања кисеоника,
Дисање под натпритиском није потребно
Изостаје активирање одела под натпритиском, што пилоту даје већи комфор и боље маневарске способности
Омогућавају колективну меру заштите код транспортних и путничких авиона а пилотима олакшавају пилотирање