Причинами гипоксии может быть загрязнение воздуха подъем на высоту
Содержание статьи
Горная болезнь (Высотная болезнь)
Горная болезнь — это патологическое состояние, обусловленное снижением насыщения крови кислородом, развивающееся при пребывании на значительной высоте. Клинические проявления складываются из признаков дыхательной недостаточности, поражения головного мозга, системы кровообращения и желудочно-кишечного тракта. Диагноз выставляется на основании клинических симптомов, связанных с подъёмом на существенную высоту. Лёгкие проявления могут купироваться самостоятельно. В тяжёлых случаях показана посиндромная патогенетическая терапия с последующим экстренным спуском пострадавшего.
Общие сведения
Горная (высотная) болезнь развивается из-за снижения парциального давления атмосферных газов во вдыхаемом воздухе. При подъёме на высоту от 3000-4000 метров острая горная болезнь возникает у 10-20% поднявшихся, свыше 4500-5000 м — у 100%. Её тяжёлые проявления встречаются у 1-4% находящихся на высоте. 8000 метров над уровнем моря считается смертельной зоной. Пребывание в таких условиях без специального снаряжения ограничивается 1-2 сутками. Заболеванию больше подвержены жители равнинной местности, низин. У части коренного населения высокогорья, постоянно проживающего от 3000 м выше уровня моря, развивается хроническая высотная болезнь.
Горная болезнь
Причины
Основной причиной развития патологического состояния является кислородное голодание. Снижение парциального давления кислорода в разрежённом горном воздухе вызывает гипоксемию. Благодаря компенсаторным возможностям человеческий организм в течение определённого временного периода способен адаптироваться к высотным условиям. Возникновение и тяжесть болезни обусловлены следующими факторами:
- Высота подъёма. На промежуточных и больших высотах (от 1500 до 3500 метров) заболевание возникает при быстром подъёме. Практически каждый, поднявшийся на очень большую высоту (3500-5800 м), страдает от последствий гипоксемии. Период акклиматизации составляет 2-6 дней. Длительное нахождение на экстремальных (выше 5800 м) высотах невозможно, полная адаптация не происходит.
- Климат и погодные условия. Заболеваемость выше в условиях влажного и холодного климата. Горная болезнь чаще встречается в зимнее время года. Дополнительное неблагоприятное воздействие на организм оказывают перепады дневной и ночной температуры воздуха и сильный порывистый ветер.
- Индивидуальные качества. На частоту возникновения и тяжесть течения высотной болезни влияют уровень тренированности, физическое и психоэмоциональное состояние, устойчивость к гипоксии. Мужчины хуже переносят кислородное голодание. Молодые люди больше подвержены отрицательному воздействию разрежённой атмосферы.
Физическое перенапряжение, обезвоживание и неправильное питание, избыточный вес, нарушения сна провоцируют развитие заболевания на сравнительно низких высотах. Кровопотеря, простуды, обострение хронических болезней, употребление алкоголя и кофе усугубляют кислородную недостаточность и способствуют возникновению отёка лёгких и (или) головного мозга.
Патогенез
Механизм развития обусловленного пребыванием на высоте патологического состояния недостаточно изучен. Кислородная недостаточность приводит к тканевой гипоксемии. Организм стремится компенсировать это состояние, включаются механизмы адаптации. Усиливается вентиляция — дыхание учащается, становится глубже. Увеличивается сердечный выброс, ускоряется ритм. В кровоток выбрасываются депонированные в печени, селезёнке и красном костном мозге эритроциты и другие клетки крови. Организм привыкает к дефициту кислорода, происходит акклиматизация.
Если гипоксия нарастает, резервы человеческого тела истощаются. Органы и системы повреждаются на клеточном уровне. Развиваются необратимые изменения. Повышается проницаемость клеточных мембран. Происходит активация апоптоза — запрограммированной гибели клеток. Наиболее уязвимыми органами являются головной мозг и альвеолярная лёгочная ткань. Недостаток кислорода наряду с развивающейся на фоне гипервентиляции гипокапнией оказывают повреждающее действие на нервную систему. Появляется неврологическая симптоматика. Увеличение проницаемости сосудистой стенки приводит к отёку мозга. Нарушение газообмена, застой в малом круге кровообращения способствуют развитию отёка лёгких.
Классификация
По степени тяжести горная болезнь бывает лёгкой, среднетяжёлой и тяжёлой. Выраженность клинической симптоматики зависит не только от высоты и компенсаторных возможностей организма. Большое значение имеет скорость подъёма. При быстром восхождении организм не успевает акклиматизироваться. Происходит повреждение органов и тканей. В зависимости от скорости развития и тяжести проявлений заболевания выделяют следующие формы болезненного состояния, возникающего на высоте:
- Острейшую. Развивается в течение нескольких минут после подъёма. Возникает при попадании на большую высоту с помощью авиатранспорта, разгерметизации кабины самолёта, быстром восхождении. Протекает крайне тяжело.
- Острую. Признаки недомогания появляются в течение 6-12 часов. Возникает из-за быстрого подъёма, а также на очень больших и экстремальных высотах. Тяжесть течения зависит от адаптационных способностей организма.
- Подострую. Развивается постепенно в течение недели при правильном медленном восхождении. Клиническая картина схожа с проявлениями острого состояния.
- Хроническую. Такая форма болезни характерна для постоянно или длительно проживающих в высокогорье. Заболевание протекает медленно и относительно благоприятно.
Симптомы горной болезни
Признаки патологического состояния, возникающего в разрежённой горной атмосфере, разнообразны. Они зависят от того, какая система человеческого организма пострадала больше. К частым проявлениям высотной патологии относится интенсивная головная боль, усиливающаяся при физической нагрузке и в горизонтальном положении. Её сопровождают головокружение, мелькание «мушек» перед глазами. Присутствует ощущение выраженной слабости и усталости. Привычные нагрузки даются с трудом. Сон становится беспокойным, прерывистым с тревожными сновидениями. Появляется одышка, учащение сердечных сокращений, ощущение сердцебиения. Нередко присутствуют давящие загрудинные боли. Снижается аппетит, присоединяются тошнота с рвотой или без, метеоризм. Мочеиспускание становится редким, порции мочи — малыми.
Горная болезнь лёгкой степени проявляется головной болью, одышкой, сердцебиением при физическом и психоэмоциональном напряжении, переохлаждении. Для среднетяжёлого течения характерно наличие признаков болезни в состоянии покоя. Присоединяются нарушения зрения и слуха. Меняется характер, появляются раздражительность, признаки депрессии. Иногда, наоборот, присутствуют эйфория, возбуждение. Симптомы заболевания в лёгкой и среднетяжёлой форме постепенно ослабевают или усиливаются за несколько дней-недель.
Тяжёлое течение высотной патологии проявляется резким нарастанием одышки, кашля, нередко осложняющегося кровохарканьем или лёгочным кровотечением. Постоянная мучительная головная боль усиливается при малейшем движении. Значительно нарастает общая слабость. Больной становится вялым, апатичным, заторможенным. Нарушаются мыслительные процессы. Появляются галлюцинации и судороги. При дальнейшем прогрессировании процесса наступает кома.
Осложнения
При правильном оказании медицинской помощи и неотложном спуске вниз горная болезнь обычно регрессирует, и наступает выздоровление. К осложнениям заболевания относятся высокогорный отёк лёгких и высокогорный отёк головного мозга. Реже развивается острая почечная и печёночная недостаточность, миокардиодистрофия. В условиях высоты, без лечения эти состояния неминуемо приводят к гибели больного. Вследствие длительного кислородного голодания у жителей высокогорья формируется хроническое лёгочное сердце, нарушаются функции дыхания и кровообращения.
Диагностика
Уметь распознать неблагоприятное влияние гипоксии должен не только представитель спортивной медицины, но и любой совершающий восхождение. Диагноз выставляется по клиническим данным. Существует простой опросник, помогающий определить наличие патологического процесса. Учитывается присутствие головной боли, головокружения, нарушения сна и функций пищеварительной системы, снижение работоспособности. При осмотре выявляется шаткость походки, нарушение координации движений. Наблюдается бледность или цианоз кожных покровов. Спортивный врач альпинистского лагеря с целью уточнения диагноза выполняет:
- Физикальное исследование. При аускультации в лёгких могут прослушиваться сухие и влажные разнокалиберные хрипы. Наблюдаются учащение частоты сердечных сокращений, нарушения ритма. Иногда определяются расщепление первого тона на верхушке сердца, раздвоение второго тона над аортой.
- Электрокардиографию и пульсоксиметрию. На ЭКГ выявляются признаки перегрузки правых отделов сердца, тахикардия, экстрасистолия, нарушения проводимости и ритма. С помощью пульсоксиметра определяется уровень гипоксии. Насыщение крови кислородом ниже 90% свидетельствует о среднем или тяжёлом течении заболевания.
В ближайшем медицинском учреждении пострадавший осматривается терапевтом, неврологом, при необходимости — реаниматологом. Дополнительно выполняются рентгенологическое исследование или КТ органов грудной клетки, лабораторные анализы. Высотную болезнь следует дифференцировать с пневмонией, инфекционными заболеваниями, кардиогенным отёком лёгких, алкогольным опьянением.
Лечение горной болезни
Первая помощь осуществляется в порядке преобладания той или иной симптоматики в зависимости от степени тяжести заболевания. Пациенту с легко протекающим патологическим состоянием запрещается дальнейшее восхождение, рекомендуется покой, сбалансированное питание, витаминизированное питьё до окончания периода акклиматизации. Если за 3 дня улучшение не наступает, пострадавший подлежит эвакуации вниз. При тяжёлом и среднетяжёлом течении заболевания необходимо применять:
- Оксигенотерапию. Вдыхание увлажнённого кислорода позволяет временно компенсировать состояние. Уменьшается или полностью купируется головная боль. Стабилизируется нервная система. Улучшается газообмен, восстанавливается дыхание. При подозрении на развитие отёка лёгких следует применять кислород с пеногасителем.
- Кортикостероидные гормоны. Обладают способностью стабилизировать клеточные мембраны. Уменьшают местные и системные последствия воспалительной реакции, вызванной повреждающим действием гипоксии. Эффективны при любом жизнеугрожающем осложнении острой гипоксемии.
При необходимости назначаются кардиотропные препараты, диуретики, антибактериальные средства. Пациенты подлежат экстренному спуску в предгорье. По-возможности, эвакуация должна осуществляться с помощью транспортных средств. Для дальнейшего патогенетического лечения больные госпитализируются в отделение терапии, неврологии или реанимации.
Прогноз и профилактика
После своевременной эвакуации горная болезнь быстро регрессирует. Функции организма восстанавливаются полностью и без последствий. Отсутствие медицинской помощи, дальнейшее пребывание высоко в горах могут стать причиной гибели пострадавшего. Хроническая горная гипоксия приводит к лёгочно-сердечной недостаточности с постепенным ухудшением качества жизни и инвалидизацией больного.
В профилактических целях необходимы тренировки. Перед первым восхождением требуется специальная подготовка. Для акклиматизации подходит горная местность с промежуточными высотами. Организуется постепенный, медленный подъём. Участники экспедиции должны быть ознакомлены с симптомами заболевания, факторами риска, правилами оказания само- и взаимопомощи. Для подъёма на экстремальные высоты рекомендуется использовать кислородные маски. Спортсмены, совершающие восхождения, подлежат регулярным профилактическим медицинским осмотрам.
Источник
ысотная болезнь. Насыщение кислородом на различных высотах
Высотная болезнь. Насыщение кислородом на различных высотах
По мере того как люди поднимаются все выше во время горных восхождении, в самолетах и космических кораблях, все более важным становится понимание влияния на человеческий организм высоты и сниженного давления газовой среды (так же, как и некоторых других факторов — ускорений, невесомости и др.).
а) Физиологические эффекты сниженного парциального давления кислорода в газовой среде. Барометрическое давление на различных высотах. В таблице выше даны приблизительные значения барометрического давления и парциального давления кислорода на различных высотах. Видно, что на уровне моря барометрическое давление составляет 760 мм рт. ст., на высоте 3048 м — только 523, а на высоте 15240 м — 87 мм рт. ст. Это снижение барометрического давления является основной причиной всех проблем высотной физиологии, связанных с гипоксией, поскольку по мере его падения парциальное давление кислорода в атмосфере пропорцнональ но снижается, оставаясь все время немного ниже 21% общего барометрического давления. Так, на уровне моря Рог составляет 159 мм рт. ст., тогда как на высоте 15240 м — лишь 18 мм рт. ст.
б) Альвеолярное PO2 при подъеме на различные высоты. Двуокись углерода и водяной пар уменьшают напряжение кислорода в альвеолярном газе. Даже на больших высотах двуокись углерода непрерывно выделяется из крови в альвеолы. Кроме того, с дыхательных поверхностей выдыхаемый воздух испаряется вода. Эти два газа разбавляют кислород в альвеолах, уменьшая его концентрацию. Независимо от высоты при условии нормальной температуры тела давление водяных паров в альвеолах равно 47 мм рт. ст.
Альвеолярное давление углекислого газа (PCO2) во время пребывания на очень больших высотах снижается (по сравнению с 40 мм рт. ст. на уровне моря) до более низких значений. У акклиматизированного человека, вентиляция легких которого возрастает примерно в 5 раз, PCO2 в связи с усиленным дыханием снижается до значений, близких к 7 мм рт. ст.
Теперь рассмотрим, как парциальное давление этих двух газов влияет на альвеолярный кислород. Предположим, что барометрическое давление падает от 760 мм рт. ст. (нормального значения на уровне моря) до 253 мм рт. ст. (как на вершине Эвереста, высота которого — 8847,73 м). При этом 47 мм рт. ст. приходится на водяные пары, а на все другие газы остается всего 206 мм рт. ст. У акклиматизированного человека 7 мм рт. ст. из 206 мм рт. ст. приходится на долю CO2 и, следовательно, остается лишь 199 мм рт. ст.
Если бы организм не потреблял кислород, он составлял бы 1/5 из этих 199 мм рт. ст. и, таким образом, парциальное давление кислорода в альвеолах было бы 40 мм рт. ст. Однако некоторое количество этого кислорода постоянно поступает в кровь, оставляя в альвеолярном газе примерно 35 мм рт. ст. кислорода. На вершине Эвереста только самые устойчивые к гипоксии из акклиматизированных людей с трудом могут выжить при дыхании атмосферным воздухом. Но при дыхании чистым кислородом эффект совершенно иной, как мы увидим далее.
в) Альвеолярное PO2 на различных высотах. Пятая колонка таблицы выше показывает приблизительные значения PO2 в альвеолах на различных высотах при дыхании воздухом для неакклиматизированного и акклиматизированного человека. На уровне моря альвеолярное PO2 составляет 104 мм рт. ст., на высоте 6096 м у неакклиматизированного человека оно падает приблизительно до 40 мм рт. ст., а у акклиматизированного — лишь до 53 мм рт. ст. Такая разница объясняется тем, что у акклиматизированного человека альвеолярная вентиляция возрастает в гораздо большей степени, чем у неакклиматизированного, что мы обсудим далее.
Влияние большой высоты на насыщение артериальной крови кислородом при дыхании воздухом и дыхании чистым кислородом
г) Насыщение гемоглобина кислородом на разных высотах. На рисунке выше показано насыщение артериальной крови кислородом на разных высотах при дыхании воздухом и чистым кислородом. До высоты 3048 м насыщение артериальной крови кислородом остается на уровне не менее 90% даже при дыхании воздухом. Выше 3048 м кислородное насыщение артериальной крови, как демонстрирует голубая кривая на рисунке, быстро падает до значений чуть ниже 70% на высоте 6096 м и до значительно меньших значений на еще больших высотах.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
— Также рекомендуем «Дыхание чистым кислородом. Острые проявления гипоксии»
— Вернуться в оглавление раздела «Физиология человека.»
Оглавление темы «Нарушения дыхания. Дыхательная недостаточность»:
1. Апноэ во время сна. Обструктивное и центральное апноэ
2. Дыхательная недостаточность. Показатели дыхательной недостаточности
3. Нарушения вдоха. Максимальный экспираторный поток
4. Форсированная экспираторная жизненная емкость (ФЭЖЕ). Дыхание при эмфиземе легких
5. Дыхание при пневмонии. Особенности дыхания при ателектазе легкого
6. Дыхание при астме. Изменения дыхания при туберкулезе
7. Типы и классификация гипоксий. Назначение кислорода при гипоксии
8. Цианоз и его причины. Гиперкапния
9. Одышка и ее причины. Искусственная вентиляция легких (ИВЛ)
10. Высотная болезнь. Насыщение кислородом на различных высотах
Источник
Высотная гипоксия
Высотная гипоксия является прямым следствием экспоненциального снижения барометрического давления при наборе высоты от уровня моря. Считается, что атмосферное давление понижается в среднем на 1 мм рт. ст. на 10,5 м набора высоты.
С увеличением высоты и снижением барометрического давления снижается парциальное давление О2 атмосферного воздуха, вдыхаемого воздуха, альвеолярного воздуха, артериальной крови и сатурация гемоглобина О2.
Поскольку концентрация О2 в тропосфере (нижнем слое атмосферы) постоянна и составляет 20,93 %, парциальное давление О2 в окружающем воздухе можно вычислить умножив 0,2093 на соответствующее барометрическое давление. На уровне моря РО2 составляет 159,1 мм рт. ст. ( 0, 2093 x 760 мм рт. ст.), а на высоте г. Эверест — 52,9 мм рт. ст.
Снижение поступления О2 из атмосферного воздуха приводит к гипоксемии — уменьшению содержания О2 в артериальной крови. Насыщение гемоглобина кислородом уменьшается. Несмотря на то что весь кислородный каскад организма функционирует в силу перепадов давления О2, которое уменьшается по мере продвижения кислорода к периферии организма, снижение парциального давления О2 атмосферного воздуха воздействует только на первый этап этого каскада — поступление кислорода из атмосферы. Организм, оказавшийся в условиях гипоксемии, реагирует различными компенсаторными реакциями (табл. 1).
Таблица 1
| Высота над уровнем моря | Сопутствующие физиологические изменения |
| Промежуточная (1500-2500 м) | Начинают наблюдаться физиологические изменения. Насыщение гемоглобина кислородом более 96-92 %. Горная болезнь возможна, но развивается редко. |
| Большая (2500-3500 м) | Горная болезнь развивается при быстром наборе высоты. Насыщение гемоглобина кислородом менее 90 %. |
| Очень большая (3500-5500 м) | Горная болезнь обычное явление. Насыщение гемоглобина кислородом 80-65 %. Выраженная гипоксемия при физической нагрузке. |
| Экстремальная (> 5500 м) | Выраженная гипоксемия в покое. Прогрессивное ухудшение состояния, несмотря на акклиматизацию. Долговременное выживание невозможно. |
Вышеприведенная классификация в целом соответствует динамике содержания О2 в артериальной крови и сопутствующим ей физиологическим изменениям. На высотах до 1500 м над уровнем моря, которые считаются низкогорьем, насыщение гемоглобина кислородом у здорового человека выше 96 % и какие либо физиологические проявления возникают только при существенной физической нагрузке. На умеренных высотах — до 2500 м над уровнем моря насыщение гемоглобина кислородом остается выше 92 %, поэтому проявления действия высоту умеренны и быстро проходят. На большой высоте — до 4300 м над уровнем моря насыщение гемоглобина О2 находится на нисходящей, но пока еще пологой части кривой диссоциации оксигемоглобина со снижением его величины до 75-80 %. От 4300 до 5500 м над уровнем моря насыщение гемоглобина О2 находится на нисходящей крутой части кривой диссоциации оксигемоглобина, когда любое незначительное снижение парциального давления О2 будет приводить к выраженному уменьшения насыщения гемоглобина кислородом. Это соответствует очень большим высотам, на которых наличие горной болезни скорее правило. чем исключение.
Однако и экстремальная высота неоднородна. Если на высоте в пределах 7500 м при правильной акклиматизации человек может находиться в течение нескольких дней, то возможность пребывания выше 8000 м — в т. н. «зоне смерти» ограничивается часами.
Термин «зона смерти» впервые был применен швейцарским врачом Э. Висс-Дюнантом (Edouard Wyss-Dunant) в 1952 году в книге «The mountain world» для обозначения высоты, где содержание кислорода недостаточно для человеческой жизнедеятельности. Обычно таковыми признаются высоты более 8000 м (на высоте г. Эверест PO2 в артериальной крови 28-30 мм рт. ст.), где человек может находиться лишь непродолжительное время.
Множество случаев гибели восходителей было вызвано эффектами зоны смерти, либо прямо (утрата жизненных функция), либо опосредованно (принятие неправильных решений в условиях стресса, физическая слабость, приведшая к несчастным случаям).
В зоне смерти человеческий организм акклиматизироваться не может, и даже кратковременное существование без вспомогательного кислорода невозможно. Однако некоторые ученые существование зоны смерти оспаривают, на основании того факта, что у некоторых пациентов с хронической горной болезнью показатели PO2 в артериальной крови сходны с таковыми у восходителей на вершине Эвереста.
Факторы, усугубляющие действие высотной гипоксии:
- снижение температуры окружающей среды. С увеличением высоты над уровнем моря температура снижается (0,6°/100 м набора высоты). Организм реагирует на охлаждение разнообразными защитными реакциями (спазм периферических сосудов, дрожь и т. д.), что в конечном итоге ведет к увеличению потребности в кислороде и усугублении гипоксии в условиях недостатка кислорода в окружающей атмосфере. Повреждающее действие низких температур усугубляется сильными ветрами, практически постоянно присутствующими на высоте, и атмосферными осадками;
- снижение влажности с набором высоты. Сухость воздуха приводит к увеличению потери жидкости организмом при дыхании, а также вследствие увеличения испарения, что приводит к уменьшению объема циркулирующей крови и ухудшению кровообращения (т. е. страдает гемодинамический компонент доставки кислорода);
- интенсивная физическая нагрузка. Интенсивная физическая работа требует увеличения доставки кислорода, что проблематично в условиях гипоксии. Кроме того, она увеличивает потери жидкости организмом за счет потоотделения и потерь с дыханием. Результирующие гемодинамические изменения усугубляют гипоксию;
- снижение поступления воды. В условиях высокогорья, особенно в зоне снега питьевой режим участников восхождения вынужденно изменяется. Поступление воды существенно уменьшается (трудности получения, экономия горючего), что усугубляет гиповолемию;
- влияние широты местности. Широко распространено мнение, что в чем ближе горный район расположен к экватору, тем легче переносится подъем на высоту. Источник этого мнения обнаружить не удалось. Объяснить такую реакцию с позиций изменений атмосферного давления не представляется возможным. Вдоль экватора расположен пояс низкого давления, на 30-40° широты обоих полушарий — пояса высокого давления, на 60-70° — зоны низкого давления, в приполярных областях — области высокого давления. Таким образом, наиболее популярные у восходителей горные регионы находятся в зоне 30-40° северной широты. Эверест — 27o59’17», Эльбрус — 43o20’45», пик Исмоила Сомони (бывш. п. Сталина, бывш. п. Коммунизма — 38o55′). Вероятно, впечатление о лучшей переносимости высотной гипоксии в южных районах возникло во время первых экспедициях в Гималаях, когда длительный подъем до базовых лагерей способствовал развитию акклиматизации. Даже сейчас на то, чтобы достичь базовый лагерь под Эверестом требуется около 4-5 дней, тогда как в Альпах на высоте 4500 м над уровнем моря можно оказаться в течение нескольких часов. Известны также данные о частоте возникновении горной болезни в одном и том же районе (в частности, на Гавайских островах), из которых следует, что ее частота и выраженность существенно возрастают с увеличением темпа восхождения.
Сергей Науменко,
г. Новосибирск, 2018 г.
Источник