Fizjologia nurkowania.docx

Fizjologia nurkowania

1) Wstęp

Nurek funkcjonuje w środowisku wodnym będąc bezpośrednio poddanym jego oddziaływaniom. Technika natomiast wykorzystuje wiedzę o fizjologii człowieka, pozwalając mu dostosować się i przetrwać w wodzie. Fizjologia nurkowania bada zachowanie organizmu i jego funkcjonowanie pod wodą. Ciało ludzkie bowiem składa się z milionów komórek, które - mimo iż każda z komórek jest niezależna - tworzą tkanki. Zarówno do komórek jak i do tkanek stosują się proste prawa natury, które miliony jednoczesnych zdarzeń sumują w jedną całość - żywy organizm.

Człowiek jako organizm porusza się, samoczynnie naprawia, reprodukuje oraz wykonuje inne skomplikowane czynności dzięki wyspecjalizowanym tkankom i organom. Wiele układów funkcjonuje niezależnie, realizując własne funkcje, a jednak tworzą w całości jeden organizm. Ciało funkcjonuje więc jako całość, złożona z wielu układów. Jedne z nich mogą zostać uszkodzone bez większych konsekwencji dla reszty organizmu, w innych zaś przypadkach małe uszkodzenie może się skończyć śmiercią (np. uszkodzenie mięśnia sercowego).

2) Układ oddechowy i krwionośny

System oddechowy i krwionośny funkcjonują wspólnie, dostarczając tlen i pożywienie do komórek, jednocześnie odbierając produkty przemiany materii. Ich działanie zmienia się pod wpływem ciśnienia otoczenia. Prawidłowe funkcjonowanie całego ciała zależy od nieprzerwanego działania obu układów, wszelkie zaś wahania pracy tych systemów oddziałują na każdą komórkę ciała.

a) Układ Krążenia

Układ krążenia transportuje substancje odżywcze oraz tlen z systemu oddechowego do tkanek oraz usuwa stamtąd produkty przemiany materii. Choć wszystkie funkcje układu krążenia są istotne to najważniejszy z punktu widzenia nurkowania jest transport gazów.

- Zapotrzebowanie na tlen

Każda komórka organizmu zaangażowana jest w proces metabolizmu, w którym przetwarzana jest energia chemiczna niezbędna do życia. Niektóre tkanki potrafią spowolnić czy "zamrozić" swoje czynności życiowe nawet na kilka godzin w sytuacji zmniejszonej ilości dostarczanego tlenu, inne natomiast gwałtownie umierają. Mózg i system nerwowy wymagają nieprzerwanego dostarczania tlenu, wymagają go znacznie więcej od innych tkanek. System nerwowy zużywa ok. 1/5 całego tlenu w organizmie.

- Krew

By dostarczyć niezbędną ilość tlenu i substancji odżywczych oraz odprowadzić szkodliwe produkty przemiany materii, układ krwionośny funkcjonuje nieprzerwanie, jako tkanka wieloczynnościowa. Plazma przechowuje składniki odżywcze, chemiczne oraz inne komponenty krwi. Posiada zdolność akumulowania (rozpuszczania) gazów, włączając CO 2 będący produktem przemiany materii, oraz azot (N 2 ) którego poziom waha się w zależności od ciśnienia parcjalnego we wdychanym powietrzu. Chociaż plazma to połowa całej masy krwi, jej udział w transporcie tlenu jest znikomy. Czerwone krwinki (erytrocyty) przenoszą niemal cały tlen dzięki hemoglobinie. Hemoglobina to cząsteczki mające zdolność do przyłączania i uwalniania tlenu. Bez hemoglobiny krew musiałaby krążyć 20 razy szybciej, ażeby dostarczyć wystarczająca ilość tlenu do tkanek. Czerwone krwinki zawierające hemoglobinę stanowią ok. 45% całej masy krwi.

Hemoglobina sprawnie przenosi i uwalnia tlen, ponieważ zmiany w ciśnieniu parcjalnym wpływają na jej zdolność do wiązania tlenu. Krew przechodzi przez płuca, gdzie panuje wysokie ciśnienie parcjalne tlenu. Większe ciśnienie parcjalne tlenu zwiększa zdolność hemoglobiny do przyłączenia cząsteczek tlenu. Kiedy krew dociera do tkanek gdzie tlen jest zużywany, jego ciśnienie parcjalne maleje. Hemoglobina uwalnia wówczas związany wcześniej tlen. Z powrotem krew transportuje CO 2 głównie pod postacią kwaśnych węglanów częściowo w hemoglobinie oraz w plazmie krwi. Krew wraca do płuc, gdzie wobec wysokiego stężenia tlenu łączy się on łatwo z hemoglobiną i z krwi uwalniany jest CO 2 w wyniku reakcji rozkładającej kwaśne węglany. Transport w postaci kwaśnych węglanów jest znacznie bardziej wydajny od zwykłego rozpuszczania gazów w cieczach. Rozpuszczalność w plazmie stanowi ok. 5% transportu CO 2 krwi, udział hemoglobiny daje 20%, zaś kwaśne węglany - w formie wodorowęglanu - transportują aż 75%.

- Układ sercowo-naczyniowy

Serce, tętnice, żyły oraz naczynia włosowate składają się na system krwionośny. Serce wprawia w ruch krew, która poprzez tętnice dostarczana jest do tkanek w całym organizmie. Tętnice rozgałęziają się na cienkie naczynia włosowate, w których następuje wymiana gazowa między krwią i tkankami. Naczynia włosowate prowadzą do żył, którymi krew płynie do serca a potem do płuc. Z płuc wraca do serca i cały cykl trwa od nowa. Rzut oka na oba te układy dadzą podstawy do zrozumienia ich funkcjonowania podczas nurkowania.

Serce ludzkie jest czteroczęściowa pompą, podzieloną wzdłuż, skonstruowaną z tkanki mięśniowej. Górna część każdej ze stron nazywana jest przedsionkiem. Przedsionek przyjmuje krew wpływającą do serca i przekazuje do komory poniżej. Komora pompuje krew i wyrzuca ja z serca.

Bogata w tlen krew, wpływająca do serca z płuc wpada do lewej części serca, skąd pompowana jest do aorty - największej arterii w całym ciele. Ponieważ lewa jej część zaopatruje w krew całe ciało, jest większa i silniejsza od prawej. Tętnica szyjna jest odgałęzieniem aorty i dostarcza krew do mózgu. Śledząc układ, w części położonej dalej od serca widzimy, iż tętnice rozgałęziają się coraz bardziej, aż w końcu przyjmują postać naczyń włosowatych, które uczestniczą w wymianie na poziomie tkanek. Naczynia włosowate maja tak małą średnicę, że krwinki przemieszczają się pojedynczo, zaś ściany mają tak cienkie, że gaz i rozpuszczone składniki mogą przez nie dyfundować. Naczynia włosowate łączą się w żyły, które transportują krew ubogą w tlen do prawej części serca. Prawa komora pompuje krew do arterii płucnej, która dostarcza ją do naczyń włosowatych w płucach, gdzie następuje wymiana gazowa. Wzbogacona w tlen krew wraca przez żyłę płucną do lewego przedsionka serca i cały cykl zaczyna się na nowo.

- Ciśnienie krwi.

Z każdym uderzeniem serca krew napływa do tętnic, wywołując impuls ciśnienia krwi, czyli tzw. puls. Średnia częstotliwości pulsu u dorosłego człowieka to ok. 60-80 uderzeń na minutę. Choć serce nigdy się nie zatrzymuje (za wyjątkiem krytycznych stanów chorobowych, jak np. zawał serca) to jednak odpoczywa - miedzy kolejnymi skurczami.

Odróżniamy dwie wartości mierzonego ciśnienia - skurczowe i rozkurczowe. Krew przepływa przez układ krwionośny pod falującym ciśnieniem - w takt skurczów mięśnia sercowego.

Ciśnienie i puls wzrastają podczas wysiłku, stresu i strachu, wracając szybko do normy, gdy minie czynnik powodujący przyspieszenie pulsu. Puls i ciśnienie wzrastają najczęściej podczas wysiłku, co spowodowane jest wzrostem zapotrzebowania tkanek na tlen. To, w jaki sposób ciało monitoruje zapotrzebowanie na tlen, będzie omówione w rozdziale omawiającym funkcjonowanie systemu oddechowego.

W wyniku stresu gruczoł adrenaliny wydziela ją do systemu krwionośnego, co stanowi część systemu obronnego organizmu. Adrenalina stymuluje serce do mocniejszych i częstszych skurczów, zwiększając zdolność całego organizmu do wysiłku (np. ucieczki). Dzieje się to odruchowo, np. w wyniku spostrzeżenia grożącego niebezpieczeństwa. Może się zdarzyć, że system zadziała, mimo iż nie ma rzeczywistego zagrożenia

Zalecenie:

Zarówno stres jak i zwiększony wysiłek mogą wystąpić podczas rekreacyjnego nurkowania. Tak więc osoby, mające problemy ze zbyt wysokim ciśnieniem lub układem krwionośnym powinny skonsultować się z wykwalifikowanym fizjologiem przed podjęciem decyzji o nurkowaniu.

b) Układ oddechowy

Układ oddechowy funkcjonuje wspólnie z układem krążenia. Umożliwia wymianę gazową. Dostarcza do krwi tlen, a odbiera dwutlenek węgla. Transportuje również do tkanek azot, co - jak wykażemy - powoduje ważne konsekwencje dla nurków.

- Funkcje systemu oddechowego

Śledząc sekwencję zdarzeń zachodzących w układzie oddechowym łatwiej zrozumieć fizjologię oddychania. Oddech zaczyna się, gdy ciało odbiera sygnał o zwiększającym się stężeniu CO 2 . Odruch "centrum oddechowego" w mózgu inicjuje oddech. Kiedy stężenie CO 2 przekroczy pewien specyficzny próg zaczyna się wdech. Chemoreceptory monitorują poziom tlenu i sygnalizują centrum oddechowemu obniżenie poziomu tlenu. Ten sygnał niskiego poziomu O 2 , wraz z sygnałem wysokiego poziomu CO 2 wywołują odruch oddechowy.

Jednak to poziom CO 2 a nie O 2 wpływa głównie na oddech. Jeżeli chemoreceptory rejestrują niski poziom tlenu, zaś centrum oddechowe rejestruje właściwy poziom CO 2 , może to nie wystarczać do stymulacji oddechu. Z drugiej zaś strony, przy normalnym poziomie tlenu, zaś zbyt wysokim CO 2 system może zareagować niepotrzebnie zwiększając częstotliwość oddechu.

Po zdiagnozowaniu zbyt wysokiego poziomu CO 2 układ stymuluje przeponę - duży mięsień oddzielający klatkę piersiową od jamy brzusznej - do obniżenia się, zwiększającego pojemność klatki piersiowej. Objętość się zwiększa, a ciśnienie zmniejsza, co powoduje wdech. Powietrze przechodzi przez usta, nos i zatoki, które zwilżają i filtrują powietrze. Potem przechodzi przez nagłośnię w gardle i następnie do tchawicy. Nagłośnia działa jak zawór między tchawicą a przełykiem (prowadzącym do żołądka), chroniąc wdech przed jedzeniem i płynami. Tchawica rozdziela się na lewe i prawe oskrzela, które prowadzą do płuc.

Płuca podobne są do dwóch balonów o strukturze gąbki, a chronione są przez żebra. Wewnątrz płuc oskrzela rozdzielają się na coraz mniejsze kanaliki, zwane oskrzelikami. Przechodzą one później w pęcherzyki, otoczone naczyniami krwionośnymi. Właśnie tu dochodzi do wymiany gazowej. Gazy dyfundują przez cienką ściankę i rozpuszczają w krwi, która biegnie tu przez sieć naczyń włosowatych. Gazy przechodzą z krwi do pęcherzyków na zasadzie zwykłej dyfuzji. Jest to tendencja do przechodzenia ze środowiska o większym stężeniu, do środowiska o mniejszym stężeniu (mówimy, że zgodnie z gradientem stężenia). W celu zapewnienia maksymalnej powierzchni kontaktu, co zwiększa szybkość dyfuzji, kapilary oplatają pęcherzyki płucne. Pomimo tych mechanizmów, podczas oddechu normalnego zużywamy ok. 10% tlenu. Dlatego możliwe jest oddychanie usta-usta podczas reanimacji. W wydychanym powietrzu wciąż jest jeszcze 90% normalnej zawartości tlenu. Taka ilość wystarcza do podtrzymania życia.

Zmiany szybkości oddechu zależą od ilości produkowanego CO 2 . Człowiek przeciętnie oddycha ok. 10-20 razy na minutę, ale podczas wysiłku szybkość się zwiększa gdyż mięśnie zużywają znacznie więcej tlenu i produkują więcej dwutlenku węgla. Centrum oddechowe przywraca normalne tempo oddechu, gdy poziom CO 2 wraca do normy.

Objętość wdychanego powietrza zwiększa się w wyniku sygnału zapotrzebowania tlenowego / nadmiaru CO 2 .

W fizjologii spotykamy się z pojęciami: objętość wdechowa i wydechowa; podstawowa oddechowa objętość życiowa - to maksymalna ilość wydychanego powietrza, zaś zalegająca objętość, to objętość powietrza zostającego w płucach po maksymalnym wydechu.

3) Reakcja układów oddechowego i krwionośnego na nurkowanie

Zajmiemy się teraz reakcjami układu oddechowo-krwionośnego na warunki wysokiego ciśnienia, z jakim mamy do czynienie podczas nurkowania.

a) Reakcje na oddychanie w sprzęcie

Oddychanie przez automat lub fajkę wpływa na układ oddechowy poprzez zwiększenie ilości CO 2 w wyniku zwiększonych oporów oddechowych.

Martwa objętość to porcja gazu, która bezpośrednio nie uczestniczy w wymianie gazowej. Bez ekwipunku, martwa objętość wypełnia zatoki, gardło i oskrzela. W przypadku sprzętu dochodzi do tego dodatkowa objętość fajki lub automatu.

Podczas wdechu pierwsze powietrze, które dociera do pęcherzyków jest pozostałością poprzedniego wydechu. Jest ono bogatsze w CO 2 i miesza się ze świeżym wdychanym powietrzem. Dodatkowo całkowita pojemność płuc jest mniejsza o ok. 15-20%, ze względu na ściskanie klatki piersiowej przez wodę (np. przy oddychaniu przez fajkę).

W wyniku pomniejszenia objętości płuc i zwiększenia objętości martwej odpowiednio wzrasta udział CO 2 w pęcherzykach płuc. Zwiększa się wtedy poziom CO2 we krwi, natomiast poziom tlenu zmniejsza się w sposób nieistotny. Odruch centrum oddechowego stymuluje wówczas szybszy oddech w celu eliminacji nadmiaru CO 2 . W niektórych indywidualnych przypadkach wydaje się, że centrum oddechowe staje się z czasem bardziej tolerancyjne na lekko podwyższony poziom CO­ 2 . Często występuje taki efekt u nurków, którzy nurkują dużo na bezdechu.

Świadomą reakcją - jedyną, którą nurek może kontrolować - jest głęboki wdech, zwiększający objętość oddechową. Wykorzystanie maksymalnie głębokiego wdechu, do jakiego nurek jest zdolny, redukuje proporcję między zalegającą objętością w płucach, a świeżym powietrzem.

Podczas używania automatu nurkowego, głębokie oddychanie wymaga dodatkowej adaptacji z powodu większej gęstości (ciężaru właściwego) powietrza, wdychanego pod ciśnieniem. Gęstsze powietrze stwarza większe opory oddechowe.

Powietrze przechodząc przez gładkie kanały opływa je laminarnie (bezwirowo). W przypadku szorstkich powierzchni, jak sprzęt nurkowy, tchawica, czy oskrzela, przepływ powietrza jest turbulentny (wirowy), co stwarza większe opory. Dodatkowo, tendencja do turbulencji wzrasta przy większych szybkościach przepływu.

Ten opór ma pewną pozytywną cechę - zwiększa nieznacznie ciśnienie w oskrzelikach i pęcherzykach podczas wydychania. Chroni to kanały powietrzne przed zapadaniem się (w wyniku efektu Venturiego), choć pewna ich część zapada się i tak (efekty są omówione w rozdziale "Fizjologiczne efekty zmian ciśnienia w przestrzeniach powietrznych organizmu").

Opory stwarzają jednak więcej problemów niż korzyści. Szybkie oddychanie pod zwiększonym ciśnieniem wzmaga zużycie energii na samo oddychanie. Z tych przyczyn nurek powinien być zrelaksowany, oddychać powoli i spokojnie, aby te opory zminimalizować.

Zalecenie: nurek - jeśli używa automatu oddechowego - powinien oddychać spokojnie i głęboko, w celu zmniejszenia oporów oddechowych.

b) Reakcje na nurkowanie bezdechowe

Układy oddechowy i krążenia reagują specyficznie zarówno na nurkowanie bez automatu, jak z automatem nurkowym. Podczas nurkowania na bezdechu jak i nurkowania z fajką, ciało reaguje, aby zapewnić przetrwanie podczas wstrzymywania oddechu (tzw. bezdech) i wznowić proces ponownego oddechu.

Podczas bezdechu układ krążenia wykorzystuje tlen zgromadzony w płucach, mięśniach i krwi, by wypełnić zapotrzebowanie tkanek na tlen.

Z braku odprowadzenia w układzie krążenia gromadzi się dwutlenek węgla, przymuszając odruch centrum oddechowego do stymulacji przepony. Nurek odczuwa ową stymulację jako potrzebę oddechu. Początkowo potrzeba ta jest słaba, lecz sukcesywnie nasila się, podczas gdy ciało zużywa tlen i produkuje dwutlenek węgla - do tego momentu, kiedy nurek wynurzy się dla nabrania powietrza. To, jak długo nurek potrafi pozostać na bezdechu, zależy od ważnych reakcji fizjologicznych. Zasięg tych reakcji różni się znacząco u poszczególnych osób; tak samo jak będzie się różnił czas świadomego bezdechu. Mimowolną reakcją spotykana przy nurkowaniu bezechowym jest bradykardia, czyli spowolnienie serca. Jest to podobna reakcja do zachodzącej u niektórych ssaków, lecz choć bradykardia redukuje krążenie, wydaje się, że nie redukuje tak znacząco zużycia tlenu, jak to się dzieje w przypadku ssaków nurkujących. Lekarze wiedzą, że bezdechowa bradykardia może być wywoływana przez kontakt twarzy z zimną wodą, lecz nie jest do końca zrozumiałe, co powoduje spowolnienie pracy serca.

Bradykardia spowodowana bezdechem czasami jest nazywana odruchem ssaków nurkujących, ponieważ występuje w nurkowaniu wielorybów, fok i morświnów. Odruch nurkowy u ludzi uważa się za czynnik, pomagający zapobiegać śmierci w wypadkach w wodzie o temperaturze poniżej 10 0 C . W niektórych przypadkach potencjalne ofiary dochodziły do siebie po reanimacji, nawet jeżeli nie oddychały 20 minut, a nawet więcej.

Lekarze sądzą, że ów odruch nurkowy gromadzi krew w mózgu i sercu, przydzielając zapasy tlenu tylko krytycznym arteriom. Zimna woda na twarzy wydaje się wyzwalać tą reakcję, co tłumaczy dlaczego odruch nurkowy notowany był rzadziej w wypadkach przytrafiających się w ciepłych wodach. Niektórzy eksperci uważają, że ochłodzenie mózgu wyjaśnia przyczynę zjawiska. Świadome działanie może zwiększyć czas bezdechu. Jednym z nich jest rozluźnienie. Poruszając się wydajnie i spokojnie nurek zużywa mniej tlenu i produkuje mniej dwutlenku węgla.

Celowa hiperwentylacja przyczynia się do znaczącego wzrostu czasu bezdechu. Poprzez nabranie 3-4 głębokich, gwałtownych oddechów przed rozpoczęciem bezdechu, nurek obniża zawartość dwutlenku węgla poniżej normalnego poziomu. Tkanki muszą więc wyprodukować więcej dwutlenku węgla, zanim osiągną poziom, który stymuluje oddychanie.

Zalecenie:

Gdy osoby poszkodowane zostały wydobyte nawet po stosunkowo długim okresie zanurzenia, powinny być poddawane reanimacji aż do przybycia kwalifikowanego personelu medycznego, nawet, jeśli nie przynosi to żadnych widocznych skutków.

4) Fizjologiczne uzasadnienie pierwszej pomocy i pomocy lekarskiej dla podtopionych.

Stosownie do większości badań, utopienie jest najczęstsza przyczyną śmierci w wypadkach nurkowych. Chociaż ostateczny skutek (utopienie) jest podobny w prawie wszystkich wypadkach, rzeczywisty przebieg zdarzenia, które do tego doprowadziło, może znacząco się różnić. Na przykład, utonąć może nurek wyczerpany na powierzchni (przed lub po nurkowaniu) lub nurek, któremu skończyło się powietrze i wpadł w panikę (lub uległ komplikacjom po urazie barotraumy). Inne problemy, które mogą powodować utratę przytomności, takie jak cukrzyca, epilepsja, hipotermia lub arytmia serca, mogą również prowadzić do wypadków utonięcia. Dlatego też ludzie z podobnymi dolegliwościami nie powinni nurkować.

Przed rozważaniem fizjologii tego zjawiska warto zdefiniować pojęcia utonięcia i podtopienia. Mówiąc najprościej, w wypadku utonięcia, ofiara umiera. W wypadku podtopienia ofiara przeżywa, przynajmniej czasowo.

W niektórych okolicznościach ofiara może (lub nie) zachłysnąć się wodą. Około 15 % ofiar utonięcia i podtopienia nie zachłystuje się wodą, możliwe więc, że podczas wypadku odruchowo zamykają krtań. Zasadniczo, takie osoby duszą się. Jeśli oddech zostanie przywrócony wcześniej niż zajdą nieodwracalne zmiany w krążeniu i neurologii, osoba przeważnie szybko wraca do zdrowia. W przypadku pozostałych 85 % przebieg wypadków bywa różny. Ofiary zachłystują się różną ilością wody, która, z kolei, powoduje urazy płuc, trwające długo po wyciagnięciu z wody. Z rzadkimi wyjątkami, małą różnicę tworzy to, czy ofiara zachłysnęła się słodką czy słoną wodą, gdyż ostateczne konsekwencje są takie same, choć mechanizmy nieco się różnią.

Najważniejszym efektem zachłyśnięcia się słodką lub słoną woda jest hypoxemia. Nazwą to określa się nienormalnie niski poziom tlenu w krwi, który powoduje nieadekwatne nasycenie tlenem tkanek ciała (hipoksja).

Mózg jest najbardziej wrażliwy na brak tlenu, stąd utrata przytomności jest niemal powszechna w przypadkach podtopienia.

Równie ważnym zjawiskiem, występującym u ofiar wypadków podwodnych jest wciągnięcie wody, powodujące uraz płuc - uraz ten może nie dawać objawów przez wiele godzin. Uratowany od podtopienia może zdawać się w pełni sprawny, aż do wystąpienia objawów hypoxemii nawet po upływie kilku godzin (lub czasem dni) po wypadku. Nazywa się to wtórnym utonięciem. Bez specjalistycznego leczenia uraz ten może doprowadzić do śmierci.

Przyjmując, że hypoxemia podczas i po wypadku powoduje uraz tkanek, najważniejszym ratunkiem dla ofiary podtopienia jest natychmiastowe wykonanie sztucznego oddychania i masażu serca, a jeśli konieczne - podanie tlenu. Wiele ofiar podtopienia doświadczyło zatrzymania akcji serca i odzyskiwało ją bez zauważalnych efektów.

Generalnie nie warto próbować opróżniać płuc z wody, lecz ratownik powinien udrożnić górne drogi oddechowe (ust, nos i gardło) i zabezpieczyć przed ponownym wlewaniem się wody. Ofiara może wymiotować, jeśli połknęła dużo wody - należy wówczas ustrzec ją przed zachłyśnięciem. Ponieważ uraz płuc i hypoxemia spowodowane podtopieniem mogą utrzymywać się przez godziny i dni po wypadku, bardzo ważna jest właściwa opieka medyczna.

Niekiedy lekarze sądzą, że mechanizm urazu podtopienia zależy od tego, czy ofiara zachłysnęła się słona czy słodka wodą. Dziś ma to bardzo mały wpływ na przebieg leczenia, z wyjątkiem wyjątkowo niezwykłych okoliczności, choć słodka i słona woda inaczej uszkadzają płuca. Dostające się do płuc wraz z wodą morską, piasek, okrzemki, algi i inne mikroskopijne materiały podrażniają ścianki oskrzelików i pęcherzyków płucnych utrudniając transfer tlenu. W kontakcie ze słodką wodą płuco traci związki chemiczne, co też wpływa na transfer tlenu. W obu przypadkach mniej tlenu przechodzi wraz z krwią do tkanek i dlatego też podstawą leczenia jest zawsze dostarczenie tlenu.

W wypadkach nurkowania z aparatem przyczyny wypadku mogą nie być jasne. Nurek może doznać embolii powietrznej, stracić przytomność, a w następstwie tego doznać podtopienia. W pierwszych momentach akcji ratowniczej, trudne może być dokładne określenie, co się przydarzyło, lecz nie gra to istotnej roli w pierwszej pomocy. Na szczęście dla nurka podtopionego, mającego barotraumę czy chorobę dekompresyjną stosuje się podobną pierwszą pomoc: sztuczne oddychanie i masaż serca (jeżeli potrzeba) oraz podanie tlenu. Pacjent winien otrzymać fachową pomoc medyczną najszybciej jak to możliwe.

5) Problemy nurkowe z układami: krążenia i oddechowym.

Choć układy krążenia i oddechowy podczas nurkowania funkcjonują niezwykle skutecznie, nie można oczekiwać od fizjologii lądowego stworzenia, by przejście do środowiska podwodnego przebiegało perfekcyjnie. Ludzkie układy krążenia i oddechowy mogą mieć trudności w związku z komplikacjami wynikającymi z wpływu sprzętu, zaniedbaniem świadomej reakcji na zmianę ciśnienia, bądź ignorancją, dotyczącą zachowania się ciała podczas nurkowania.

a) Odruch zatoki szyjnej (Carotid-Sinus Reflex)

Krew tętnicza dociera do mózgu przez arterie tętnicze, rozgałęzione po obu stronach szyi. Receptory w tętnicach szyjnych monitorują ciśnienie krwi wewnątrz arterii szyjnych i wysyłają impulsy do mózgu w celu regulacji pracy serca. Gdy receptor w tętnicach wyczują wysokie ciśnienie krwi, stymulują spowolnienie pracy serca. Gdy receptory wyczują niskie ciśnienie krwi, tempo bicia serca znów wzrasta.

Jeśli nurek ubierze zbyt ciasny kombinezon, zarówno suchy jak i mokry, kaptur czy jakikolwiek inny element ekwipunku, który uciśnie szyję, receptory odruchy zatoki szyjnej mogą nieprawidłowo zinterpretować miejscowe ciśnienie jako wysokie ciśnienie krwi, stymulując centrum w mózgu do spowolnienia pracy serca.

Zredukowane tempo bicia serca spowolni krew płynącą do mózgu, lecz utrzymujące się ciśnienie w szyi będzie nadal stymulować ośrodek w mózgu, jakby przepływ krwi był ciągle wysoki. W końcu nurek może stracić przytomność, w rezultacie zbyt małej ilości krwi dostarczanej do mózgu. W wielu przypadkach nurek odczuwa dyskomfort i oszołomienie zanim ucisk doprowadzi do poważniejszych problemów.

b) Hiperkapnia

Hiperkapnia - nadmiar dwutlenku węgla może powstać w wyniku wielu przyczyn. Najczęściej pojawia się, jeśli nurek przestanie oddychać powoli i głęboko, co spowoduje małą objętość przepływu i zbyt wysoka proporcję wydychanego do wdychanego powietrza w pęcherzykach. Poziom dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym i krwiobiegu wzrasta, powodując ból głowy, chaotyczne i przyspieszone oddychanie, które minie dopiero wówczas, gdy nurek zacznie ponownie głęboko oddychać. Niekontrolowany, wysoki poziom dwutlenku węgla może prowadzić do utraty przytomności. Niektóre typy aparatów nurkowych, takich jak aparaty o obiegu zamkniętym i pół-zamkniętym oraz maski pełnotwarzowe łączone są z problemami z hiperkapnią ze względu na możliwość wdychania zbyt dużej ilości zużytego powietrza. W konwencjonalnych aparatach nurkowych z obiegiem otwartym, najczęściej wykorzystywanych w nurkowaniu rekreacyjnym, hiperkapnia spowodowana objętością martwą wydychanego powietrza jest rzadka, wręcz nie słyszy się o jej przypadkach.

Jeśli nurek wykonuje ciężką prace pod wodą, tkanka mięśniowa może produkować dwutlenek węgla szybciej, niż układ oddechowy potrafi go eliminować. Podniesiony poziom dwutlenku węgla powoduje odruch centrum oddechowego do stymulacji szybkiego tempa oddechu, co, z uwagi na gęstsze powietrze wdychane na głębokości, wymaga znacznego wysiłku przepony i innych mięśni oddechowych, by pokonać opory przepływu zwiększone przez turbulencje.

Dodatkowy wysiłek oddechowy dalej podnosi produkcje dwutlenku węgla, powodując jeszcze wyższe wymagania oddechowe. To niebezpieczne sprzężenie zwrotne ustaje, gdy nurek wstrzymuje całą działalność, a układ oddechowy opanowuje zapotrzebowanie ciała na wymianę gazów.

Nieprawidłowa technika oddychania - zatrzymywanie oddechu podczas nurkowania z aparatem w celu wydłużenia czasu korzystania z zapasu powietrza - również może spowodować hypercapnię. W rzeczywistości technika ta powoduje, że wzrasta ilość dwutlenku węgla, który stymuluje szybszy oddech i szybsze zużywanie powietrza. Wysoki poziom dwutlenku węgla, spowodowany zanieczyszczeniem powietrza w butli również wymieniany jest jako przyczyna hypercapnii, lecz - szczęśliwie - zanieczyszczone powietrze występuje rzadko w nurkowaniu rekreacyjnym. Hiperkapnia spowodowana skażonym powietrzem prowadzi do takich samych symptomów jak spowodowana niewłaściwym oddychaniem.

c) Hipokapnia

Ponieważ odruch centrum oddechowego reguluje oddychanie bazując przede wszystkim na poziomie dwutlenku węgla we krwi, Hipokapnia może również powodować problemy fizjologiczne. Generalnie, Hipokapnia jest rezultatem nadmiernej świadomej lub nieświadomej hiperwentylacji spowodowanej np. stresem. Początkowym symptomem hypocapnii są zawroty głowy spowodowane hyperwentylacją, potem może nastąpić omdlenie. Jednakże Hipokapnia podczas pływania na zatrzymanym oddechu może prowadzić bezpośrednio to tzw. "mroczków płytkiej wody" bez zauważalnyych symptomów.

"Mroczki płytkiej wody" mogą zdarzyć się, jeśli nurek nadmiernie wentyluje się przed nurkowaniem bezechowym i usunie większość dwutlenku węgla z układu oddechowego i krążenia. Podczas takiego nurkowania dwutlenek węgla może nie zgromadzić się należycie szybko, by stymulować oddychanie w momencie gdy tkanki zużyją tlen dostępny w ciele. To powoduje hipoksję, lub inaczej mówiąc niewystarczający poziom tlenu, który gwałtownie uszkadza tkanki - szczególnie nerwowe.

"Mroczki płytkiej wody" otrzymały taką nazwę, gdyż mogą również się zdarzyć podczas wynurzania, gdy nurek zbliża się do powierzchni. Z powodu niskiego ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla oddech nie jest stymulowany. Bez tej stymulacji nurek pozostając pod wodą o wiele dłużej zużywa o wiele więcej tlenu. Ciało nurka zużywa zapas tlenu, lecz wzrastające ciśnienie parcjalne tlenu na głębokości w komórkach pozwala hemoglobinie kontynuować transport tlenu, nawet po obniżeniu stężenia poniżej tego, który spowodowałby utratę przytomności na powierzchni. Gdy nurek się wynurza, ciśnienie parcjalne tlenu w płucach gwałtownie opada, więc hemoglobina nie może dłużej wiązać tlenu i zaopatrywać ciała. W rezultacie hipoksja następuje natychmiast i nurek traci przytomność.

d) Zatrucie tlenkiem węgla

Choć zatrucie tlenkiem węgla zdarza się najczęściej nie w wypadkach nurkowych, tlenek węgla w środowisku podwodnym jest o wiele groźniejszy ze względu na wzrastające ciśnienie.

W nurkowaniu zatrucie tlenkiem węgla przeważnie rozpoczyna się wskutek zanieczyszczenia powietrza - niezauważonego, gdyż tlenek węgla jest gazem bez zapachu i smaku (na szczęście zanieczyszczenie to występuje najczęściej wraz z innymi węglowodorami o silnym smaku i zapachu).

Hemoglobina łączy się z tlenkiem węgla 200 razy łatwiej niż z tlenem i pozbywa się go bardzo trudno. Od momentu gdy tlenek węgla wniknie do krwiobiegu, minie 8-12 godzin zanim układ krążenia go wyeliminuje. Co gorsza, tlenek węgla łączy się w krwi również z enzymami. Jeśli powietrze, którym oddycha nurek jest zanieczyszczone tlenkiem węgla, hemoglobina krwi docierająca do tętnic połączy się z tlenkiem węgla, tworząc karboksyhemoglobinę, a tym samym uniemożliwiając transport tlenu. Silne łączenie między tlenkiem węgla i hemoglobiną powoduje zatrzymanie transportu tlenu do tkanek mimo cyrkulacji krwi. Jeśli nurek w dalszym ciągu wdycha tlenek węgla, coraz więcej i więcej hemoglobiny się z nim wiąże, a wraz z tokiem cyrkulacji coraz mniej nie zanieczyszczonych czerwonych ciałek krwi może transportować tlen. Kontynuowane, w nie kontrolowany sposób powoduje hipoksję mimo nieprzerwanego krążenia i oddychania, ponieważ krew nie może dostarczać tkankom tlenu.

Na głębokości warunki te będą bardziej komplikowane przez wzrastające ciśnienie, które rozpuszcza tlen w plazmie krwi. Mimo, że na powierzchni plazma krwi nie dostarcza wystarczająco rozpuszczonego tlenu by zaopatrzyć tkanki, wyższe ciśnienia parcjalne tlenu podczas oddychania na głębokości powoduje znaczący wzrost ilości rozpuszczonego tlenu w plazmie. Działanie to wychodzi naprzeciw zapotrzebowaniu tkanek na tlen i opóźnia początek pojawienia się symptomów ostrzegających nurka. Gdy pojawiają się symptomy zatrucia tlenkiem węgla - ból głowy, zamęt, ograniczona widoczność - nurek zacznie się wynurzać, tracąc z powodu hipoksji przytomność, gdyż spadające ciśnienie, nie zapewnia już odpowiednio wysokiej ilości tlenu w plazmie. Jeśli wszyscy nurkowie otrzymywali powietrze z tego samego źródła, sytuacja może się dalej komplikować, przez fakt, że wszyscy równocześnie mogą doznać zatrucia tlenkiem węgla.

Zatrucie tlenkiem węgla może powodować, iż wargi i paznokcie ofiary staną się ciemnoczerwone. Hemoglobina związana z tlenem wydaje się czerwona, lecz hemoglobina związana z tlenkiem węgla staje się ciemno czerwona, co najlepiej widać w miejscach gdzie krew przepływa najbliżej powierzchni. Jednakże nie zawsze jest to widoczne, zwłaszcza pod wodą, gdzie absorpcja koloru i ekwipunek nurkowy mogą ukryć te oznaki.

Mimo, że tlenek węgla rzadko zanieczyszcza powietrze w sprężarce, to warto pamiętać również palenie papierosów jest innym jego źródłem. Lekarze twierdzą, że palenie podnosi normalny poziom tlenku węgla we krwi 3 do 12 razy, co osłabia transport tlenu i eliminacje dwutlenku węgla. Wzrasta szybkość krążenia odpowiadając na zapotrzebowanie gazowe tkanek, wzrasta ciśnienie krwi i tempo bicia serca. To jest przyczyną, dlaczego palenie stymuluje serce. Pełna wymiana gazowa po paleniu wraca do normy dopiero po upływie 10 do 12 godzin.

e) Toksyczność tlenowa

Ze względu na limity, w nurkowaniu rekreacyjnym, toksyczność tlenowa jest niemal niemożliwa. Jednakże nurkowanie komercyjne, techniczne, jak również rekreacyjne - ze "wzbogaconą" mieszanką (nitrox - powietrze z dodanym tlenem, w celu zredukowania zawartości azotu) potencjalnie może spowodować toksyczność tlenową. Leczenie rekompresyjne, gdy potrzebne, przeważnie opiera się również na oddychaniu czystym tlenem pod ciśnieniem i może wywoływać toksyczne skutki wysokiej koncentracji tlenu. W rzeczywistości istnieją dwa typy toksyczności tlenowej: jeden dotyczy symptomów w układzie oddechowym, drugi w układzie nerwowym. Płucna toksyczność tlenowa lub efekt Lorain Smith powstaje wskutek długiego ekspozycji na ciśnienie parcjalne tlenu powyżej ciśnienia parcjalnego 0.5 atm.

Toksyczność tlenowa centralnego systemu nerwowego (CSN) nie jest bezpośrednio związana z problemami układów oddechowego bądź krążenia, omawiana w tym miejscu jest w celu ogólnej orientacji. Toksyczność CSN bywa przeważnie nieprzewidywalna, wiadomo natomiast, że występuje przy wysokim ciśnieniu parcjalnym tlenu. Ciśnienie parcjalne tlenu od 1.4 do 1.6 atmosfer jest zakresem rosnącego ryzyka, a przy wartości ponad 1.6 atmosfer ryzyko jest bardzo wysokie. Płucna toksyczność tlenowa występuje, gdy nadmiar tlenu powoduje szeroki zakres symptomów. Podrażnienie płuc wydaje się być najbardziej bezpośrednim i zauważalnym symptomem, choć lekarze są niepewni, co do tego, jak dokładnie podwyższone ciśnienie parcjalne tlenu oddziałuje na płuca. Teorie sugerują, że rozległe wystawienie przyczynia się do zapaści pęcherzyków lub zmian w płucach, spowodowanych przez [wysokie] ciśnienie tlenu w enzymach. Płucna toksyczność tlenowa redukuje funkcje życiowe i, jeśli nadal trwa, pozbawia płuca zdolności transferu tlenu do krwi. To, jak szybko toksyczność tlenowa się rozwija, zależy od ciśnienia parcjalnego tlenu, długości oddziaływania i indywidualnej podatności. Zapobiegając, nurkowie wykorzystują wiele metod, bazujących na ciśnieniu parcjalnym tlenu i czasie oddychania by być nastawionym na oddziaływanie tlenu w ramach akceptowalnego poziomu. Nurkowanie rekreacyjne, wykorzystując powietrze (ok. 21 % tlenu) w ramach głębokości rekreacyjnej nie dotyka problemu wystawienia na takie oddziaływanie tlenu, które spowodowałoby możliwość narażenia na toksyczność tlenową. Na głębokości ok. 15 m ciśnienie parcjalne tlenu wynosi ok. 0.53 atmosfer, ewentualne problemy z tlenem mogłyby wystąpić dopiero po 94 godzinach. Na 40 metrach ciśnienie parcjalne wynosi ok. 1.04 atm., problemy z płucną toksycznością tlenową mogłyby wystąpić dopiero po 12 godzinach przebywania na tej głębokości. Wykorzystując jednak wzbogaconą mieszankę, należy się ba...