Токсическое воздействие кислорода на центральную нервную систему

В условиях дайвинга наиболее значимое токсическое действие кислород оказывает на центральную нервную систему (ЦНС). Причиной этого является возможность возникновения токсичной для ЦНС концентрации кислорода при бездекомпрессионных погружениях на EANx, также как и при технических погружениях на EANx и чистом кислороде. В то время как легочная форма кислородного отравления чаще всего не представляет серьезной опасности, токсическое воздействие кислорода на ЦНС может вызвать утопление. Возникновение токсического воздействия на ЦНС, в отличие от легочной формы отравления, не имеет такой зависимости от значения РО2 и длительности воздействия (экспозиции).

Симптомы токсического поражения ЦНС включают: нарушения зрения (туннельное зрение, неспособность сфокусироваться), нарушение слуха (звон в ушах, появление посторонних звуков), тошноту, судорожные сокращения (особенно мышц лица), повышенную чувствительность к внешним раздражителям и головокружение.

Наиболее тревожным симптомом является появление конвульсий или гипероксических судорог. Такие судороги представляют собой потерю сознания с возникновением повторяющихся сильных сокращений практически всех мышц тела в течение минуты. Длительность судорог может уменьшаться при снижении уровня РО2. Это состояние сменяется глубоким учащенным дыханием и постепенным возвращением сознания в течение получаса. Тесты в контролируемых условиях показывают, что сами по себе гипероксические судороги безвредны (хотя и неприятны), но, находясь под водой, дайвер, скорее всего, потеряет регулятор и стонет. Очевидно, что полнолицевые маски и шлемы несколько снижают риск утопления.

Эксперименты, проведенные еще в 1940-х годах, показали, что чем выше значение РО2, тем раньше проявляется токсическое воздействие кислорода на ЦНС. К сожалению, вероятность возникновения отравления ЦНС значительно меняется не только от человека к человеку, но и у одного и того же дайвера в разные дни, что осложняет планирование погружений. К примеру, в 1947 году доктор Кен Дональд (Королевский морской флот) в течение 90 дней 20 раз подвергал одного и того же добровольца воздействию РО2 равного 3.0 бар/аtа. Время, необходимое для проявления симптомов отравления ЦНС варьировало от 20 минут до 2,5 часов без видимой закономерности.

На восприимчивость человека к токсическому действию О2 влияет несколько факторов. Хотя тесты и отчеты во многом не сходятся, физическая нагрузка, похоже, снижает вашу устойчивость к токсическому воздействию кислорода на ЦНС. Возможно, так происходит потому, что при физической нагрузке во время погружения повышается содержание СО2, что вызывает расширение сосудов и увеличение поступления кислорода к мозгу. Некоторые исследователи сообщают, что, помимо физической нагрузки, многие лекарства, стимулирующие нервную систему, могут вызывать предрасположенность к отравлению ЦНС кислородом.

Расчеты безопасных пределов воздействия кислорода. Изменения восприимчивости к токсическому воздействию кислорода на ЦНС не позволяют выработать ограничений по экспозиции и величине РО2, но фактически это упрощает ситуацию. Вы можете избежать токсического воздействия кислорода на ЦНС, поддерживая уровень РО2 на таком низком уровне, чтобы отравление не могло возникнуть никогда. В условиях рекреационного и технического дайвинга таким уровнем считается РО2, равное 1,4 бар/ata - для активной части погружения. В техническом дайвинге во время декомпрессионных остановок допустимым значением РО2 является 1,6 бар/ata, поскольку при этом дайвер находится в состоянии покоя.

С другой стороны, легочная форма отравления относительно предсказуема. Она рассчитывается в зависимости от парциальною давления и длительности его воздействия. Самым простым решением для рекреационных погружений большинство дайверов считают соблюдение единых пределов безопасного воздействия кислорода, разработанных в США Национальной администрацией по океану и атмосфере (NOAA):

Для повышения удобства расчетов при планировании последовательных или многоуровневых погружений, пределы, разработанные NOAA, могут быть представлены в виде процентов от максимально допустимых значений экспозиции. Этот принцип лежит в основе Таблицы насыщения кислородом, разработанной DSAT и распространяемой PADI, а также «часов ЦНС», широко используемых дайверами. (Пределы NOAA в большей мере направлены на предотвращение легочной формы кислородного отравления, нежели отравления ЦНС).

Пределы безопасного воздействия кислорода, разработанные NOAA, были созданы для использования дайверами-исследователями, которым приходится совершать многочисленные погружения в течение нескольких дней подряд. Тем не менее, несмотря на легкость в использовании, эта методика оказалась недостаточно гибкой для применения в коммерческом и техническом дайвинге, сопряженном с длительными декомпрессиями в условиях высокого РО2. В таких случаях дайверы пользуются методом Репекса, созданным доктором Р. В. Гамильтоном для расчета предельных значений, при которых возникает токсическое воздействие О, на легкие.

Метод Репекса позволяет представить токсическое воздействие кислорода в единицах, названных единицами легочной токсичности (OTU):

Допустимое количество OTU в день зависит от совокупного воздействия кислорода за несколько дней. Например, за один день вы можете набрать 850 OTU, но если вы планируете совершать ежедневные погружения в течение 10 дней, максимальное допустимое количество OTU в день сократится примерно до 300. Если вы сравните пределы NOAA с методом Репекса, вы увидите, что по стандартам NOAA допускается накопление 300 OTU в день - лимит по методу Репекса для погружений в течение нескольких дней. Обе системы состоятельны, но метод Репекса более гибкий, поскольку позволяет вам увеличивать экспозицию в случае, если вы не собираетесь постоянно погружаться в течение многих дней. Нормальной практикой в техническом дайвинге является одновременное соблюдение ограничений, рассчитываемых по методу Репекса и NOAA/«часов ЦНС».

Вдыхание 100%-ного кислорода при атмосферном давлении не вызывает риска поражения ЦНС, поскольку РО2 при этом составляет всего 1.0 бар/ata. Появление серьезных симптомов легочной формы кислородного отравления в этом случае возможно только после 12 часов постоянной экспозиции. Поэтому спасатели в чрезвычайной ситуации могут давать кислород пациентам (даже дайверам), не опасаясь вызвать кислородное отравление. В больницах, в случае, если пациенту необходимо длительное применение кислорода, его концентрацию обычно снижают.

Другой процедурой, важной для контроля токсического действия кислорода в техническом дайвинге, является осуществление воздушных пауз, или, проще говоря, переключение на воздух или другой газ с низким содержанием кислорода для того, чтобы на несколько минут уменьшить РО2. Для этого технические дайверы в процессе проведения декомпрессионной остановки на чистом кислороде на глубине б метров, переключаются на воздух или самый низкий по содержанию О2 газ. Такие паузы производятся через каждые 20 минут, при этом их длительность составляет 5 минут. При совершении погружений, требующих более длительной декомпрессии, технические дайверы могут осуществлять воздушные паузы на каждой декомпрессионной остановке, при которой РО2 достигает 1,6 бар/ata. Некоторые исследования показывают, что более частые и короткие паузы дают лучший эффект (например, трехминутная пауза каждые 10-12 минут). Обычно длительность пауз не учитывается при подсчете общего времени декомпрессии.

Основаниями для проведения воздушных пауз являются научные опыты, которые доказывают, что они в заметно увеличивают стойкость к повышению концентрации О2 и способны отсрочить проявление отравления ЦНС. Физиологи утверждают, что за эти несколько минут происходит частичное восстановление многих процессов, изменяющихся под воздействием токсических концентраций О2, хотя полное восстановление требует многих часов. Проведение воздушных пауз позволяет в полной мере использовать преимущества этого механизма восстановления и, таким образом, ведет к уменьшению риска кислородного отравления.