ОКСИГЕМОМЕТРИЯ И ОКСИГЕМОГРАФИЯ

Эти методы используются в физиологических исследованиях (реже — в клинической практике) с целью неинвазивного определения содержания в крови оксигемоглобина, в % к имеющемуся гемоглобину. Методы основаны на том, что поглощение света зависит от фор­мы гемоглобина: оксигемоглобин поглощает меньше света, чем дезоксигемоглобин. На ушную раковину испытуемого помещают фотодатчик с источником света. Луч,, проходя через достаточно прозрачную поверхность ушной раковины, поглощается фотодатчиком. Когда в крови снижается уровень оксигемоглобина, например, при произвольной задержке дыхания, — возрастает поглощение света, и датчик регистрирует это изменение либо на стрелочном приборе (оксигемометрия), либо на самописце (оксигемография). Этот способ позволяет определить величину падения парциального напряжения кислорода в крови при произвольном апноэ, а также оценить скорость движения крови на участке «легкое — ухо». Когда испытуемый после длительного апноэ делает вдох, он получает порцию кислорода, и кровь, обогащенная кислородом, от легких достигнет ушной раковины, на которой нахо­дится фотодатчик. Время от момента вдоха до сдвига кривой на оксигемографе или оксиге-мометре отражает время движения крови на участке «легкое — ухо».

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ГАЗООБМЕНА

Потребность в таких определениях возникает, главным образом, при оценке максималь­ного потребления кислорода, при изучении энергозатрат организма в каких-либо условиях, а также для исследования дыхательной функции легких. Существуют различные способы определения потребления кислорода и выделения углекислого газа. Они заключаются в том, что на определенном интервале времени регистрируют потребление кислорода и выделе­ние углекислого газа (современные приборы типа «Спиролит») или только кислорода (при­бор типа «Метатест»). В этих случаях оценка потребления кислорода, например, прово­дится по убыли объема воздуха, из которого испытуемый совершает вдох и куда он делает выдох.

Классический способ определения потребления кислорода и выделения углекислого газа заключается в следующем. Определяют минутный объем дыхания, например, собирают весь выдохнутый воздух в мешок Дугласа. Затем проводят газовый анализ — определяют про­центное содержание кислорода и углекислого газа (как и в атмосферном воздухе), и по разнице процентного содержания кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и выдыхае­мом воздухе определяют объемы кислорода и углекислого газа. Например, МОД=8 л/мин. Содержание кислорода в атмосфере 21%, в выдыхаемом воздухе — 16%. Следовательно, разница — 21—16%=5% от 8 л, т. е. (5x8)/lQO=O, 4 л/минуту.

ГОРНАЯ БОЛЕЗНЬ

При подъеме на гору (более 4, 5 км) возникает горная болезнь как результат низкого парциального давления кислорода. Если человек быстро поднимается на высоту, то разви­вается острая гипоксия. В основе явления лежит гипервентиляция, возникающая в ответ на

острую гипоксию (за счет возбуждения хеморецепторов каротидного синуса), но при этом наблюдается гипокапння, т. е. вымывание углекислого газа, и поэтому импульсация с цент­ральных хеморецепторов резко снижается, что приводит к гипопноэ. У горцев снижена чув­ствительность к гипоксии, их периферические хеморецепторы снижают свою чувствитель­ность к недостатку кислорода, т. е. наблюдается своеобразная гипоксическая «глухота». Поэтому у них МОД не возрастает, не создается снижение парциального напряжения угле­кислого газа. Есть, конечно, и другие механизмы, позволяющие горцам адаптироваться к таким условиям. Например, у них возрастает диффузионная способность легких, увеличи­вается кислородная емкость крови за счет роста содержания гемоглобина, повышается спо­собность тканей экстрагировать кислород.

При подъеме в горы из-за падения атмосферного давления снижается парциальное дав­ление кислорода в альвеолярном пространстве. Когда это давление снижается ниже 50 мм рт. ст. (5 км высоты), неадаптированному человеку необходимо дышать газовой смесью, в которой повышено содержание кислорода. На высоте 9 км парциальное давление в альвео­лярном воздухе падает до 30 мм рт. ст., и практически выдержать такое состояние невоз­можно. Поэтому используется вдыхание 100% кислорода. В этом случае при данном баро­метрическом давлении парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составля­ет 140 мм рт. ст., что создает большие возможности для газообмена. На высоте 12 км при вдыхании обычного воздуха альвеолярное давление = 16 мм рт. ст. (смерть), при вдыха­нии чистого кислорода — всего лишь 60 мм рт. ст., т. е. дышать еще можно, но уже опасно. В этом случае можно подавать чистый кислород под давлением и обеспечить дыхание при подьеме на высоту 18 км. Дальнейший подъем возможен только в скафан­драх (при использовании автономного атмосферного давления).

ДЫХАНИЕ ПОД ВОДОЙ

При опускании под воду растет атмосферное давление. Например, на глубине 10 м дав­ление равно 2 атмосферам, на глубине 20 м — 3 атмосферам, и т. д. В этом случае парци­альное давление газов в альвеолярном воздухе соответственно возрастает в 2 и 3 раза и т. д. Это грозит высоким растворением кислорода. Но избыток кислорода не менее вреден для организма, чем его недостаток. Поэтому один из путей уменьшения этой опасности — ис­пользование газовой смеси, в которой процентное содержание кислорода уменьшено. На­пример, на глубине 40 м дают смесь, содержащую 5% кислорода, на глубине 100 м — 2%.

Вторая проблема — влияние азота. Когда парциальное давление азота возрастает, то это приводит к повышенному растворению азота в крови и вызывает наркотическое состоя­ние — глубинное опьянение. Поэтому, начиная с 60 м азотно-кислородная смесь заменяет­ся гелио-кислородной смесью. Гелий менее токсичен. Он начинает оказывать наркотичес­кий эффект лишь на глубине 200—300 м. В настоящее время гелио-кислородная смесь поз­воляет водолазу работать на глубинах до 700 м. Сейчас проводятся исследования по ис­пользованию водородно-кислородных смесей для работы на глубинах до 2 км, так как водо­род — очень легкий газ. Это облегчает работу дыхательной мускулатуры — обычно на глубинах возрастает плотность газа и поэтому возрастает неэластическое (аэродинамичес­кое) сопротивление дыханию.

Третья проблема для водолазных работ — это декомпрессия. Если быстро поднимать водолаза с глубины, то растворенные в крови газы вскипают и вызывают газовую эмболию — закупорку сосудов. Поэтому требуется постепенная декомпрессия. Например, подъем с глубины 300 м требует 2-недельной декомпрессии. В связи с этим в последние годы все чаше применяют так называемый вахтовый метод: водолаз живет и работает на глубине в течение 2—3 недель в барокамере под водой. В этом случае ему не надо привыкать к ново­му давлению, когда он выходит из барокамеры в воду. Затем его подвергают постепенной декомпрессии, а его место занимает другой водолаз (если есть необходимость в дальней­шем проведении таких работ).

Глава 21

БИОЭНЕРГЕТИКА. ОСНОВНОЙ И ОБЩИЙ ОБМЕН

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ

Существуют такие понятия, как «обмен веществ», «основной обмен» и «общий обмен».

Обмен веществ — это процесс метаболизма веществ, поступивших в организм, в ре­зультате которого из этих веществ могут образовываться более сложные или, наоборот, более простые вещества. Этот вопрос подробно рассматривается в курсе биохимии.

«Основной обмен» и «общий обмен» — это термины, которые зародились в физиоло­гии, и оба они отражают энерготраты организма. Основной обмен — это энерготраты орга­низма в условиях физиологического покоя, т. е. это минимальные траты энергии, которые необходимы организму для поддержания жизнеспособности всех его органов и систем. Понятие «физиологический покой» означает, что человек находится в положении «лежа» (в этом случае затраты энергии на мышечную активность минимальны), в условиях темпе­ратурного комфорта— при 18—20°С (в этом случае организм не затрачивает много энер­гии на поддержание температурного гомеостаза), в условиях эмоционального покоя, а так­же спустя 12—14 часов после последнего приема пищи, натощак (чтобы исключить специ-фико-динамическое действие пищи, т. е. увеличение энерготрат организма, вызванное при­емом пищи).

«Общий обмен» — это уровень энерготрат организма в условиях физиологической ак­тивности. Он определяется величиной основного обмена и энерготратами на выполнение движений, связанных с трудовой деятельностью, с отдыхом и т. п., что получило название «рабочей прибавки».

Таким образом, тема «Основной и общий обмен» — это раздел физиологии, который занимается расчетом энергетического баланса организма — сколько энергии поступает, сколько ее тратится и на какие цели. Необходимость этого раздела физиологии диктуется следующими моментами.

1. Требуется определение термодинамических процессов, происходящих в живых системах,
определение потоков свободной и связанной энергии, способов использования энергии.

2. Требуется определение калорийности или энергетической ценности пищевого рацио­
на, суточной потребности организма в энергии.

3. Требуется оценка степени физической активности человека (нагрузки на скелетную мус­
кулатуру, так как основной потребитель энергии при физиологической активности — это ске­
летные мышцы) и определение степени тяжести работы, выполняемой человеком в условиях
производства и в быту, т. е. величины физической нагрузки на скелетную мускулатуру.

⇐ Предыдущая55565758596061626364Следующая ⇒

Поделиться: