Возможные нарушения функции дыхательной и сердечно-сосудистой систем в условиях дайвинга

Хотя ваша сердечно-сосудистая и дыхательная системы на удивление хорошо функционируют в условиях дайвинга, мы не можем ожидать, что физиология организма, приспособленного для наземной жизни, идеально адаптируется к условиям подводного мира. Ваши сердечно-сосудистая и дыхательная системы могут испытывать трудности по причине неполадок в оборудовании, неспособности осуществления произвольных реакций на изменение окружающего давления, а также в случае неверной оценки состояния организма. Эти трудности варьируют от непредусмотренных сбоев оборудования до физиологических эффектов, связанных с избытком или недостатком различных газов.

Каротидный рефлекс. Как мы помним из обзора строения сердечно-сосудистой системы, артериальная кровь течет к мозгу через сонные артерии, которые разделяются на шее, образуя по две артерии с каждой стороны. Поскольку ваш мозг не может обходиться без кислорода дольше нескольких минут, рецепторы каротидных синусов (мест раздвоения сонныхартерий с каждой стороны) постоянно измеряют давление внутри сонных артерий. Эти рецепторы посылают импульсы к кардиоингибирующему центру, контролирующему сердечную деятельность.

Когда каротидные рецепторы определяют снижение кровяного давления, они прекращают стимуляцию кардиоингибирующего центра, который, в свою очередь, перестает посылать сигналы к сердцу. Частота сердечных сокращений возрастает.

Результатом этого явления могут стать проблемы в случае, если вы надеваете слишком узкий сухой или мокрый костюм, либо используете шлем, который слишком сильно сжимает вам шею. Ваши каротидные рецепторы могут принять это сдавливание за повышение кровяного давления и начать стимулировать кардиоингибирующий центр, что вызовет снижение частоты сердечных сокращений.

Ваше сердце замедляется, но рецепторы каротидного синуса продолжают фиксировать повышение давления. Как результат, они продолжают посылать сигналы на замедление частоты сердечных сокращений. Если этот процесс будет продолжаться, вы можете потерять сознание из-за ухудшения кровоснабжения мозга. В большинстве случаев вы можете почувствовать дискомфорт и головокружение прежде, чем сдавливание шеи приведет к серьезным осложнениям. Проблемы могут возникнуть, если вы проигнорируете описанные симптомы.

Гиперкапния. Гиперкапния (также называемая гиперкарбией) представляет собой избыточное накопление углекислого газа в дыхательной и сердечно-сосудистой системах. Как уже обсуждалось, это может произойти под действием нескольких причин, включая наличие мертвых воздушных пространств и погружение на задержке дыхания.

При погружениях с аквалангом наиболее частой причиной гиперкапнии является переутомление и/или невозможность дышать медленно и глубоко. Сочетание маленького рабочего объема легких, большого объема мертвых дыхательных пространств и выделения большого количества углекислого газа может вызвать ситуацию, при которой скорость образования углекислого газа превысит скорость его выведения дыхательной системой. Повышение содержания углекислого газа заставляет рефлекторный дыхательный центр повышать частоту дыхания. Поскольку плотность газа увеличивается на глубине, вашей диафрагме и дыхательным мышцам приходится выполнять еще большую работу для того, чтобы преодолеть сопротивление, вызванное турбулентностью. Это, в свою очередь, повышает продукцию углекислого газа, что стимулирует учащение дыхания. Этот порочный круг продолжается до тех пор, пока вы не прекратите движение и не дадите вашим сердечно-сосудистой и дыхательной системам возможность удовлетворить потребность организма в кислороде.

По мере того, как содержание углекислого газа в альвеолах и кровотоке увеличивается, у вас может появиться головная боль, спутанность сознания, учащенное дыхание, а в случае продолжения этого процесса - чувство нехватки воздуха. Эти симптомы предупреждают вас о том, что вы истощены, и что вам следует остановиться, отдохнуть и дышать медленно и глубоко. Из-за увеличения плотности газов, с увеличением глубины истощение наступает быстрее, а времени на восстановление требуется больше. Углекислый газ, как оказывается, принимает активное участие в возникновении газового наркоза (о чем мы расскажем далее), делая даже небольшую гиперкапнию значимым фактором при совершении глубоких погружений.

Важно понимать, что, несмотря на то, что вы можете избежать возникновения гиперкапнии при повышении нагрузки, увеличив рабочий объем легких, эта адаптация ограничена физиологическими возможностями, возможностями оборудования и другими факторами. При превышении определенного предела, скорость выработки углекислого газа превысит скорость его выведения из организма вне зависимости от того, насколько глубоко вы дышите, что сделает гиперкапнию неизбежной. Поэтому важно прислушиваться к предупреждающим сигналам, и уменьшать активность при первых признаках переутомления.

Другой причиной возникновения гиперкапнии является преднамеренная или непреднамеренная кратковременная задержка дыхания перед каждым выдохом — скачкообразное дыхание. Непреднамеренное скачкообразное дыхание, как правило, возникает из-за привычки задерживать дыхание для контроля плавучести. Хотя контроль дыхания является важным инструментом в регулировании вашей плавучести, задерживать дыхание не следует. Преднамеренное скачкообразное дыхание является следствием ошибочного убеждения в том, что это уменьшает расход воздуха. На самом деле, снижение вентиляции легких вызывает увеличение содержания в СО2 крови, что приводит к учащению дыхания. Поэтому экономии дыхательной смеси таким образом добиться не получится.

Реже гиперкапния возникает в результате использования загрязненного воздуха. Это обычно происходит по причине накопления окиси углерода (угарного газа) в компрессоре. Однако при этом вы не вдыхаете это опасное вещество. Вместо этого, катализаторы фильтрационной системы превращают окись углерода в диоксид углерода, который сравнительно безопасен. (Отравление окисью углерода может возникнуть, если уровень загрязнения превышает фильтрационную способность очистительной системы компрессора и приводит к понижению уровня СО2 в крови, что является отдельной проблемой, которую мы кратко обсудим позже).

Увеличение содержания диоксида углерода может вызвать потерю сознания, хотя на поверхности это остается достаточно редким явлением. Потеря сознания является для вашего организма способом восстановления дыхания в случае, если ничто другое не помогает. Очевидно, что под водой потеря сознания может привести к выпадению загубника регулятора изо рта и утоплению, поэтому важно избегать гиперкапнии и, в случае ее возникновения, немедленно остановиться и восстановить силы. Если вы продолжаете чувствовать симптомы гиперкапнии или они возникают даже при отсутствии нагрузки, немедленно закончите погружение.

Гипокапния. В связи с тем, что рефлекторный дыхательный центр регулирует ваше дыхание, основываясь на показателях содержания углекислого газа в крови, гипокапния (или гипокарбия) — недостаточное количество углекислого газа — также может стать причиной возникновения проблем.

Гипокапния обычно следует за избыточным произвольным или непроизвольным (вызванным стрессом или страхом) перенасыщением крови кислородом (гипервентиляцией). Первым симптомом гипокапнии является головокружение во время непроизвольной гипервентиляции. За этим может следовать потеря сознания. Однако гипокапния при погружении на задержке дыхания может сразу привести к потере сознания на небольшой глубине без предупредительных симптомов.

Потеря сознания на небольшой глубине (shallow-water blackout) может возникать, если дайвер осуществляет излишнюю гипервентиляцию (более чем три-четыре вдоха) перед тем, как начать погружение на задержке дыхания. Излишняя гипервентиляция понижает содержание углекислого газа в дыхательной и кровеносной системах до неестественно низких значений. Проблема заключается в том, что во время такого погружения содержание углекислого газа не успевает возрасти до уровня, при котором происходит стимуляция вдоха, прежде чем ткани поглотят весь доступный кислород. Дайвер не испытывает потребности вдохнуть и остается под водой, тогда как его организм использует намного больше кислорода, чем при обычном погружении на задержке дыхания.

На глубине парциальное давление кислорода (РО2) в альвеолах повышается, что позволяет гемоглобину связывать кислород, даже если его содержание падает ниже минимального значения, допустимого при атмосферном давлении. Когда содержание углекислого газа, наконец, достигает уровня, достаточного для стимуляции вдоха, дайвер всплывает, и РО2 внезапно опускается ниже уровня, при котором гемоглобин способен соединяться с кислородом. Это становится причиной возникновения гипоксии (недостатка кислорода), и дайвер внезапно теряет сознание, что может привести к утоплению. Кроме того, при гипоксии также происходит повреждение тканей (в особенности нервной ткани). Наиболее тяжелая форма гипоксии носит название аноксии (полное отсутствие кислорода).