Водолазные спуски и их медицинское обеспечение
Влияние сжатого воздуха на тепловое состояние
В сжатом воздухе изменяется теплообмен в сравнении с теплообменом в условиях нормального давления.
Организм человека поддерживает постоянную температуру тела, отличающуюся от внешней среды, на что специально расходуется энергия метаболических процессов. В плане терморегуляции организм может быть разделен на две части: сердцевину и оболочку. Сердцевина — это внутренние органы, ткани и среды, где поддерживается постоянная температура в узком диапазоне около 37 °С (пределом переносимости холода является снижение ректальной температуры на 2—3 °С). Оболочка представляет собой кожные покровы, подкожную клетчатку, мышечный слой, ткани конечностей, где тепло проводится от центра к периферии по тканям и с током крови, осуществляя тепловой обмен организма с внешней средой, как правило, холодной. В отличие от кожных покровов через дыхательные пути происходит не потеря тепла из центрального кровотока, а кондиционирование — обогрев и увлажнение выдыхаемого воздуха. Тепловой поток «организм — внешняя среда» является смешанным, постоянные компоненты его составляют конвекция, включающая тепло проведение (30 % от общих тепло потерь), тепловая радиация (45 %) и испарение жидкости (25 %). Конвекция, радиация и испарение с кожных покровов осуществляются непосредственно, а конвекция и испарение с воздухоносных путей и легких — через посредство акта дыхания. В обычных условиях дыхательный компонент потери тепла составляет 5—6 % от общих тепло потерь организма и достигает 104-116 Вт.
В результате повышения охлаждающего действия гипербарической среды комфортный для условий нормального давления диапазон температур сдвигается в сторону более высоких значений температуры. В случае отсутствия мероприятий по нормализации теплового состояния человека (коррекции температуры гипербарической среды или использования адекватной одежды) повышение теплопотерь с кожных покровов приводит к снижению температуры, в первую очередь конечностей. Возрастает градиент температуры кожи и ректальной температуры, что приводит к повышенному отводу тепла от внутренних органов и тканей к наружной оболочке. Определенную роль в динамике процесса охлаждения организма играют развитие жирового покрова, теплопроводность которого в 2 раза ниже мышечной, и интенсивность реакций периферических сосудов. Охлаждение внутренних органов существенно нарушает тепловой баланс организма и требует для согревания включения механизмов повышения теплопродукции. Под давлением значительно возрастают конвекционные потери с кожных покровов и даже при подогреве газовой среды, снижающем потери за счет радиации и испарения, общие теплопотери все же возрастают.
Особые соотношения создаются в дыхательной системе. Если в нормальной среде потери тепла за счет испарения приближаются к конвекционным теплопотерям, то в гипербарической среде начинают преобладать потери тепла конвекцией. Возрастает также общая доля теплопотерь с дыханием.
В ответ на охлаждение организма в гипербарической среде развиваются приспособительные реакции. Непосредственный физиологический ответ организма на охлаждение тела - сужение кожных сосудов. В результате этой реакции создается относительная тепловая изоляция организма от внешней среды. Механизмы тепловой изоляции развиты неравномерно в разных частях тела. Первыми реагируют сосуды конечностей, и благодаря тому, что глубокие вены дублируют поверхностные, беспрепятственный отток крови сохраняется и при спазме поверхностных сосудов. Сосуды туловища сужаются в меньшей степени, что обусловливает большую потерю тепла. Сосуды головы практически не сужаются, и относительная местная потеря тепла здесь самая большая.
Однако, несмотря на глубокое охлаждение конечностей при определенных диапазонах температур внешней среды, центральная масса тела (сердцевина) остается теплой. Если же защитная сосудистая реакция оказывается недостаточной и температура головы и сердцевины туловища понижается, то организм может запустить второй приспособительный механизм — повышенный мышечный термогенез. Возрастает сократительная активность скелетных мышц, что проявляется в холодовом треморе (холодовой дрожи). Включение механизма термогенеза приводит к росту общей теплопродукции организма в 2-5 раз: от 4570до115-175Вт/м2•°С.
Развивающиеся процессы направлены на то, чтобы восстановить общий тепловой баланс организма, компенсируя возросшие теплопотери через кожные покровы и дыхательные пути.
