Действие резких изменений атмосферного давления

Содержание

Введение

     Актуальность  выбранной темы обусловлена тем, что при значительном повышении или понижении барометрического давления у человека возникают отклонения в работе органов и систем, которые могут привести к нарушению здоровья или смерти. Изменения давления, способные привести к травме, чаще всего встречаются во время разного рода деятельности человека в особых условиях, осуществляемой с применением разного рода специальных устройств или без них, например при водолазных, высотных и тому подобных работах.

       Иногда при проведении такого  рода работ случаются аварийные  ситуации, в результате которых люди получают травмы или погибают. При этом возникает необходимость расследования обстоятельств случившегося, включая вопросы о причинах и механизме получения травмы или наступления смерти. Эти вопросы могут быть решены с помощью судебной медицины.

     Значительные  изменения общего давления атмосферного воздуха, окружающей среды (вода)  и  парциальных давлений  газов  сопряжены  с  особыми  условиями  человеческой  деятельности (водолазные и кессонные работы, высокогорные подъемы, авиация, космонавтика), а также с использованием действия измененного барометрического давления и состава газовой среды в барокамерах для лечебных и научных целей. При некоторых обстоятельствах, требующих расследования (аварии, нарушения правил техники безопасности и др.), у органов правосудия возникает необходимость в назначении судебно-медицинской экспертизы для установления характера повреждений или причины смерти, вызванной резкими изменениями барометрического давления.

     Нормальное  атмосферное давление воздуха на уровне моря составляет 760 мм. рт. ст. (1 атм. - атмосфера физическая). В международной системе СИ давление измеряется в паскалях (Па), 1 атм = 1,013 х 10**6 Па. Для удобства записи используют мегапаскали (МПа), 0,1 МПа=1 атм (приблизительно). Колебания атмосферного давления в пределах 5% практически не вызывают у человека каких-либо негативных ощущений.

     Цель  написания данной работы заключается  в исследовании действия барометрического давления на организм человека.

     Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд следующих задач:

1. рассмотреть действие на организм человека повышенного давления;
2. проанализировать влияние пониженного давления на организм человека;
3. исследовать причины возникновения баротравм.

     Практическое  значение данной темы заключается в том, что знание  особенностей влияния на организм человека барометрического давления является основой безопасности для работ, связанных с давлением, для правильного определения нагрузок для спортсменов, а так же для простых обывателей, увлекающихся экстремальными видами спорта.

     Теоретической основой при написании данной работы явились учебники по судебной и медицинской экспертизе/

1. Действие повышенного давления

     В отличие от местной компрессии устойчивость организма  к  общему  равномерному  барометрическому  давлению  очень  велика.  Организм  человека может  переносить давление более 6 МПа.

     С влиянием повышенных барометрических  давлений человек  встречается чаще всего при глубоких подводных  погружениях. При погружении в воду дополнительно к атмосферному прежде всего действует гидростатическое давление, которое увеличивается по мере погружения. Установлено, что гидростатическое давление по сравнению с атмосферным на глубине 10 м удваивается, 20 м — утраивается и т.д. Повышенное гидростатическое давление снижает чувствительность кожных рецепторов к травмирующим воздействиям.

     Ранения под водой нередко оказываются незамеченными и обнаруживаются при всплытии на  поверхность.  Потеря  чувствительности  при  сильных  ранениях  с  повреждением  кровеносных сосудов может привести к большой потере крови. Наибольшему сжатию подвергаются ткани, ограничивающие полости и содержащие воздух (легкие, желудочно-кишечный тракт, среднее ухо и др.). Вследствие значительной разницы между внешним и внутренним (в тканях и полостях организма) давлением возникает так называемая баротравма, характеризующаяся повреждением слухового  аппарата  и  дыхательной  системы (гиперемия,  кровоизлияния  в  барабанную  перепонку, разрыв  легочной  ткани,  кровотечения).  Резкие  перепады  давления  появляются  при  быстром  погружении  в  воду  или  всплытии,  особенно  при  неисправности  газовых  дыхательных  аппаратов.

     Отмечено,  что  причиной  смерти  при  использовании  аквалангов  в  80 %  случаев является  баротравма легких и в 20 % — утопление¹.

     Целесообразно подчеркнуть, что при всплытии более  опасно прохождение малых глубин, так  как  именно  на  них  может  наблюдаться  резкое  относительное  увеличение  внутрилегочного давления. У ныряльщиков и спортсменов, использующих подводную маску и дыхательную трубку, баротравмы легких никогда не бывает, так как при нырянии объем воздуха в легких уменьшается, а при всплытии на поверхность снова достигает исходной величины. При всплытии, например, с аквалангом опасна задержка на глубине 10 м от поверхности. Это приводит к резкому повышению давления вследствие увеличения объема воздуха в легких, которое сопровождается различными по масштабам разрывами тканей дыхательных путей (бронхов и альвеол), приводящими к возникновению кровоизлияний, пневмотораксу,  газовой  эмболии, интерстициальной и подкожной эмфиземе.

     Наибольшую  опасность  для  жизни  пострадавшего  представляют  поступление  воздуха  в просвет разорвавшихся кровеносных  сосудов малого круга кровообращения и  возникновение артериальной  газовой  эмболии. Пузырьки  воздуха (в основном  азота)  закупоривают многие  кровеносные  сосуды  легких,  головного  мозга,  сердца  и  других  органов,  приводя  к  общему  кислородному голоданию организма. Наиболее частыми признаками баротравмы легких бывают потеря  сознания,  расстройства  дыхания  и  кровообращения.  Баротравмы  легких  возможны  также  у больных при даче интратрахеального  наркоза  и проведении  искусственной  вентиляции легких  с использованием различных аппаратов. Баротравму следует отличать от декомпрессионной болезни, в патогенезе которой образование газовых пузырьков в крови и других тканях происходит без повреждения легких и сосудов.

     При  исследовании трупов  лиц,  погибших  от  баротравмы  легких, необходимо  извлечь  из грудной клетки легкие и сердце с перевязанными артериями  и венами, входящими и выходящими из  сердца, надуть легкие под водой и определить места разрывов легочной ткани по  выходящим пузырькам воздуха; вскрыть под водой левое предсердие, а затем левый желудочек сердца: наличие газа в полостях левого сердца — типичный признак баротравмы легких; в правом сердце при этом, как правило, не обнаруживается скоплений газа. Подтверждением диагноза баротравмы легких является обнаружение газовых эмболов в сосудах легких, сердца и головного мозга. Концевой характер  коронарных  сосудов  способствует  эмболизации  и  появлению  нарушений  деятельности сердца вплоть до инфаркта и остановки сердца.

     Организм  человека  весьма чувствителен  к  повышенным  концентрациям  углекислого  газа во вдыхаемом воздухе². Отравление углекислым газом у водолазов и рабочих кессонов обусловлено в основном повышением его парциального давления во вдыхаемом воздухе или в искусственной дыхательной газовой  смеси. Увеличение давления  углекислого газа может  возникнуть также при  нарушении  правил  эксплуатации  средств регенерации и  вентиляции  в  отсеках рекомпрессионных камер и барооперационных, в кессонах, водолазных скафандрах или при аварийных ситуациях.

     При водолазных и кессонных работах, исследовании морских глубин, а также  в медицине широко используется кислород под повышенным давлением. Применение его с лечебными целями (гипербарическая оксигенация) оказалось  весьма  эффективным  средством лечения различных  заболеваний. Однако  использование  повышенного  давления  кислорода,  как  правило,  имеет  строго ограниченные  биологические  пределы  воздействия  на живой  организм. При  перенасыщении  кислородом могут возникнуть ряд побочных реакций и даже отравление. Принято различать две основные формы кислородной интоксикации — острую и хроническую (подострую).

     Острая интоксикация возникает при сравнительно кратковременной экспозиции кислорода под давлением 2,8—3 атм и более. Более  всего поражается центральная нервная  система, поэтому такую форму обозначают  как нейротоксическую, мозговую или  судорожную (кислородная  эпилепсия, острый  оксидоз и др.). Дети более резистентны к действию сжатого кислорода, для детей менее характерна судорожная форма отравления. Хроническая интоксикация возможна при длительном (более 2 ч), нередко при повторном воздействии небольшого (1—1,3 атм) давления кислорода. Ведущим признаком при этом являются изменения легких — легочная форма (кислородная пневмония, легочный ожог, подострый оксидоз).

     Ранними  функционально-морфологическими  проявлениями  действия  кислорода  под  повышенным давлением на органы и ткани являются снижение  содержания гликогена и изменение активности  окислительно-восстановительных ферментов в паренхиматозных клетках.  В сердце (миокард), печени, легких, почках — под действием гипербарической оксигенации возникают определенные морфофункциональные изменения  со  стороны паренхимы,  стромы и  сосудов. В первую очередь поражаются стенки  сосудов, особенно капилляров, что приводит к повышению проницаемости и нарушению микроциркуляции в органах; развивается межклеточный отек и как результат его — нарушение питания паренхиматозных клеток. Наблюдается застойное полнокровие вен и капилляров.

     При  резком  переходе  от  повышенного  давления  к  нормальному  из-за  создающегося  при этом перенасыщения  организма инертными газами возникают декомпрессионные нарушения. Газы, растворимые в крови и жидкостях организма, выделяясь из них, образуют свободные газовые пузырьки — газовые эмболы. Закупорка сосудов пузырьками газов приводит к появлению различных  болезненных  симптомов,  что  получило  название  декомпрессионной  болезни  (кессонная  болезнь).

     При  декомпрессионной  болезни  газовые  пузырьки  в  свободном  состоянии могут  образовываться не только в кровеносных и лимфатических сосудах, но и суставных полостях, желчи, цереброспинальной жидкости, очень часто и в огромном количестве в жировой ткани и др. Растворимость  азота  в жире  организма  в 5  раз выше,  чем в крови,  поэтому жировые вещества  служат специфическими  резервуарами  для растворенного индифферентного газа. Миелиновая  оболочка нервных волокон также является резервуаром для растворенного азота.

     При исследовании трупов лиц, погибших от кессонной (декомпрессионной) болезни, обнаруживают признаки газовой эмболии, выявляемой с помощью соответствующей пробы. В правой половине сердца и венах находят кровяные свертки с мелкими пузырьками газов. Их скопление в подкожной  клетчатке  приводит  к образованию подкожной эмфиземы. Наличие газа может быть диагностировано рентгенографически; этим же методом выявляют пузырьки газов в сонных артериях. Экспертизу кессонной болезни всегда необходимо проводить комплексно, с участием технических  специалистов  для  выяснения  характера  аварийной ситуации,  нарушений мер профилактики, химического  состава  вдыхаемых  газовых  смесей,  для выявления  неисправности  оборудования и т.д.

2. Действие пониженного давления

     С влиянием пониженного барометрического давления человек встречается при работе в высогорных районах, полетах на самолетах, других летательных аппаратах и космических кораблях. Неблагоприятное влияние пониженного давления газовой среды  заключается  в  уменьшении  парциального давления  кислорода (гипоксия), декомпрессионных расстройствах и «закипании» жидкостных сред организма.

     При недостатке кислорода в случае возникновения  высотной (горной) болезни в организме  нарушаются функции дыхания и  кровообращения, нервной, мышечной, выделительной и пищеварительной систем. Быстрота развития высотной болезни зависит от скорости подъема и состояния организма.

     По  мере снижения барометрического давления (например, при подъеме на высоту 5000—7000  м  над  уровнем  моря)  появляются  признаки  некомпенсируемого  кислородного  голодания, развиваются тяжелые патологические явления сердечной деятельности; на горных высотах иногда возникает  отек  легких. При  тяжелой  гипоксии  наблюдаются  эйфория,  галлюцинации,  судороги, помрачение и потеря сознания, что может привести к смерти.

     При исследовании трупов лиц, погибших от острой гипоксии, обнаруживают лишь общие  признаки асфиксической или быстро наступившей смерти. Обычно наблюдаются  цианоз кожных покровов,  обильные  трупные  пятна,  кровоизлияния  в  кожу  век  и  конъюнктивы, жидкая  темная кровь, полнокровие внутренних органов, переполнение кровью правой половины сердца и синусов мозговых  оболочек, малокровие  селезенки,  кровоизлияния под  висцеральную  плевру,  эпикард  и т.д.³

     Помимо  кислородного голодания, отмечаются декомпрессионные нарушения, первые признаки которых появляются начиная с высоты 6000— 8000 м. Декомпрессионные расстройства связаны прежде всего с механическим действием изменившегося барометрического давления на воздухосодержащие  полости (среднее  ухо,  придаточные  пазухи  костей  черепа,  кишечник,  легкие).

     При быстром снижении атмосферного давления появляются боли в придаточных полостях носа и среднего уха, кровоизлияния  в эти полости, разрывы барабанных перепонок. Расширение газов в кишечнике и внутрилегочного воздуха приводит к разрыву кишечника и легких.

     При разрежении воздуха, превосходящем 45 мм рт.ст. (подъем на высоту более 18—19 км), тканевые жидкости организма «закипают», что выражается в накоплении паров  воды в подкожной клетчатке, отслоении «податливых» участков кожи от подлежщих тканей. В образующиеся полости  устремляются  растворенные  в  тканевых жидкостях  газы (в  основном  углекислый  газ  и  азот), давая  выраженную  картину  подкожной  эмфиземы.  При  мгновенном  падении  барометрического давления (взрывная декомпрессия) признаки декомпрессии проявляются наиболее остро и отчетливо.