AquaTec 1.2. Φυσική και φυσιολογία των Καταδύσεων Βασικές Αρχές Μεταφοράς Αερίων. Νίκος Καρατζάς

Transcript

1 AquaTec 1.2 Φυσική και φυσιολογία των Καταδύσεων Βασικές Αρχές Μεταφοράς Αερίων Νίκος Καρατζάς

2 2 Φυσική και φυσιολογία των Καταδύσεων Προειδοποίηση: Το υλικό που παρουσιάζεται παρακάτω δεν πρέπει να θεωρηθεί εγχειρίδιο ή οδηγός κατάδυσης και σε καμία περίπτωση δεν αντικαθιστά τoν εκπαιδευτή Τεχνικής Κατάδυσης. Η χρήση των πληροφοριών που εμπεριέχονται στη παρουσίαση αυτή, από άτομα χωρίς την κατάλληλη εκπαίδευση, θεωρητικές γνώσεις και καταδυτική εμπειρία μπορεί να προκαλέσουν επιπλοκές και σοβαρά ατυχήματα. H σχολή κατάδυσης AquaTec καθώς και ο δημιουργός της παρουσίασης αυτής, δεν φέρουν ούτε α- ναλαμβάνουν καμία ευθύνη. Η χρήση του συνόλου των πληροφοριών που ακολουθούν γίνεται με δική σας ευθύνη.

3 3 Φυσική και φυσιολογία των Καταδύσεων Φυσική και Φυσιολογία των Καταδύσεων Βασικές Αρχές Μεταφοράς Αερίων 1.2 Οι διαφορές μερικών πιέσεων των αερίων είναι αυτές που καθορίζουν την κίνηση των μορίων μεταξύ πνευμόνων και ιστών. Ένα αέριο σε διάλυση δεν μπορεί να ασκεί πίεση σαν να ήταν ελεύθερο μέσα σε ένα δοχείο. Ένα αέριο δεν ασκεί υδροστατική πίεση όπως στην ελεύθερη κατάσταση γιατί τα μόρια του δεν μπορούν να κινηθούν ελευθέρα όπως στην αέρια κατάσταση. Ένα αέριο διαλυμένο σε υγρό μοιάζει με στερεό διαλυμένο στο νερό π.χ. διάλυμα ζάχαρη στον καφέ όπου μόνο τα μόρια της κάνουν αισθητή την παρουσία της. Η μερική ενός αερίου μέσα σε ένα ιστό είναι απλά μια ένδειξη ποσότητας του αερίου βρίσκεται μέσα σε αυτόν. Οι ιστοί θεωρούνται υγρά και η μερική πίεση ενός αερίου που βρίσκεται διαλυμένο μέσα σε ένα υγρό ορίζεται σαν την μερική πίεση που θα ασκούσε το αέριο εάν η αέρια κατάσταση βρισκόταν σε ισορροπία με το υγρό. Η συνολική ποσότητα του αερίου στον ιστό εξαρτάται και από την διαλυτότητα αυτού και διαφέρει ανάλογα με την αιμάτωση και την σταθερά διαλυτότητας του ιστού, το αέριο και την θερμοκρασία. Όσο πιο μεγάλη είναι η διαλυτότητα του αερίου τόσο ο ιστός θα απορροφά μεγαλύτερο όγκο αερίου. Όσο πιο μεγάλη η σταθερά διαλυτότητας του ιστού τόσο πιο μεγάλη ποσότητα αδρανών αερίων θα περιέχει. Πιο απλά εάν ένας όγκος αερίου διαλύεται μέσα σε ένα ιστό η μερική πίεση του αερίου με τη μεγαλύτερη διαλυτότητα θα είναι μικρότερη από την μερική πίεση του αερίου με τη μικρότερη διαλυτότητα. Η μερική πίεση ενός αερίου δεν είναι η πραγματική μερική πίεση αερίου σε αέρια φάση, Γιατί το αέριο από την στιγμή που μπήκε στο υγρό χάνει την ιδιότητα αυτή και έτσι είναι απλά μια ένδειξη του αερίου που βρίσκεται διαλυμένο στο ιστό. Μεταφορά αερίων στο αίμα στη 1 ΑΤΜ Το αίμα διαβρέχει τους πνεύμονες απελευθερώνει διοξείδιο του άνθρακα και προσλαμβάνει οξυγόνο. Κατά την αναπνοή μας στην επιφάνεια ο αέρας κινείται μέσο της τραχείας στις κυψελίδες του πνεύμονα οι οποίες αποτελούν και τις μονάδες όπου γίνεται η ανταλλαγή αερίων. Κατά την εισπνοή ο αέρας απορροφά υγρασία από το σώμα μας για το λόγο ότι ο ζεστός αέρας είναι περισσότερο υγρός από τον κρύο αέρα. Η ενυδάτωση του εισπνεόμενου αέρα είναι πολύ σημαντική για τη σωστή λειτουργία των κυψελίδων. Στους 37 βαθμούς Κελσίου η μερική πίεση των υδρατμών είναι 47mmHg. Οι υδρατμοί αυτοί θα καταφέρουν να αραιώσουν το εισπνεόμενο αέριο. Η μερική πίεση του οξυγόνου μέσα στις κυψελίδες ελαττώνεται ακόμα περισσότερο γιατί το οξυγόνο διαχέεται έξω από αυτές ενώ το διοξείδιο του άνθρακα περνάει μέσα από αυτές.

4 4 Φυσική και φυσιολογία των Καταδύσεων Αναπνεύσιμο αέριο Τιμές: 601mmHg N2-159mmHg Ο2 Αζωτο Οξυγόνο Κυψελιδικός αέρας Τιμές: 570mmHg N2-103mmHg O2-47mmHgHum -40mmHgCO2 Άζωτο O2 CO2 Υδρατμοί Παρατήρηση: Καθώς η μερική πίεση του οξυγόνου πέφτει από τον ατμοσφαιρικό αέρα μέχρι τους ιστούς, η συνολική πίεση όλων των αερίων δεν είναι 1 ΑΤΑ -760mmHg αλλά λιγότερο. Αυτή είναι και μια έννοια του παράθυρου οξυγόνου - Ο2 windows που θα δούμε παρακάτω. Στις κυψελίδες οι συνολικές μερικές πίεσης των αερίων πρέπει να είναι ίσες με τη πίεση του περιβάλλοντος. Όμως, στο αίμα όπου έρχεται σε επαφή με τις κυψελίδες μέσο των τριχοειδών, το άθροισμα των μερικών πιέσεων μπορεί να είναι μικρότερο από τη πίεση του περιβάλλοντος. Ο λόγος είναι ότι η μερική πίεση που ασκεί ένα αέριο σε ένα υγρό εξαρτάται από τη διαλυτότητα, θερμοκρασία και την αναλογία του αερίου στο αναπνεύσιμο μίγμα. Άρα, αν θερμοκρασία και αναλογία μίγματος είναι σταθερή η μερική πίεση θα εξαρτηθεί από την διαλυτότητα του αερίου. Στην 1 ατμόσφαιρα η αναλογία αζώτου είναι σταθερή με ποσοστό περίπου79% και δεν υπάρχει μεταβολή στην μερική πίεση. Αέρια όπως το άζωτο (Ν2) και ήλιο (He) δεν λαμβάνουν μέρος στο μεταβολισμό και μεταφέρονται από το αίμα στους ιστούς μόνο διαλυμένα. Η μερική πίεση αυτών στο αίμα εξαρτάται από τη μερική πίεση και την διαλυτότητα αυτών. Για το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) o μηχανισμός μεταφοράς είναι διαφορετικός σε σχέση με τα αδρανή αέρια. Το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα θεωρούνται μεταβολικά αέρια. Το διοξείδιο του άνθρακα αποτελεί το τελικό προϊόν των μεταβολικών οξειδωτικών αντιδράσεων. Η όποια διαταραχή ή μεταβολή των συνθηκών ροής του

5 5 Φυσική και φυσιολογία των Καταδύσεων αναπνεύσιμου μίγματος στους πνεύμονες (βρόγχους) π.χ. αύξηση του ρυθμού αναπνοής, αυξημένη πυκνότητα αερίου, αυξάνει την παραγωγή CO2 άρα και την μερική πίεση του CO2 στο αρτηριακό αίμα και στον κυψελιδικό αέρα, με αποτέλεσμα την υπερκαπνία. Η μεγαλύτερη ποσότητα οξυγόνου μεταφέρεται στο αίμα δεσμευμένο από την αιμοσφαιρίνη(hb). Ένα μικρό ποσοστό οξυγόνου μεταφέρεται διαλυμένο φυσικός στο πλάσμα. Το οξυγόνο που είναι δεσμευμένο από την αιμοσφαιρίνη δεν μπορεί να βρίσκεται σε διάλυση στο αίμα άρα, δεν συνεισφέρει καθόλου στην μερική πίεση. Έτσι, αυξάνοντας το ποσοστό κορεσμού της αιμοσφαιρίνης δεν αυξάνεται ταυτόχρονα και η μερική πίεση οξυγόνου. Η αιμοσφαιρίνη μέσο του αρτηριακού αίματος διαβρέχει τους ιστούς όπου το οξυγόνο ελευθερώνεται από την αιμοσφαιρίνη και οξυγονώνει τους ιστούς. Το παραγόμενο διοξείδιο του άνθρακα θα περάσει στο αίμα και μέσο φλεβικής κυκλοφορίας θα επιστρέψει στους πνεύμονες. Έτσι ολοκληρώνεται ο κύκλος.