В физиологии изобарическая контрдиффузия ( ИКД ) — это диффузия различных газов в ткани и из них при постоянном давлении окружающей среды , после изменения газового состава, а также физиологические эффекты этого явления. Термин «контрдиффузия инертного газа» иногда используется как синоним, но его также можно применять к ситуациям, когда давление окружающей среды меняется. [1] [2] Это имеет значение для дайвинга на смесевых газах и анестезиологии . [ нужна цитата ]
Изобарная контрдиффузия была впервые описана Грейвсом, Идикулой, Ламбертсеном и Куинном в 1973 году у субъектов, которые вдыхали одну газовую смесь (в которой инертным компонентом был азот или неон ), находясь в окружении другой ( на основе гелия ). [3] [4]
В медицине ИКД – это диффузия газов в разных направлениях, способная повышать давление внутри открытых пространств тела и окружающего оборудования. [5]
Примером этого может служить пациент, вдыхающий закись азота в операционной (окруженный воздухом). Необходимо следить за манжетами на эндотрахеальных трубках, так как закись азота будет диффундировать в заполненное воздухом пространство, вызывая увеличение объема. При лапароскопической хирургии следует избегать использования закиси азота, поскольку газ будет диффундировать в брюшную или тазовую полости, вызывая повышение внутреннего давления. В случае тимпанопластики кожный лоскут не прилегает, так как закись азота будет диффундировать в среднее ухо . [ нужна цитата ]
При подводном плавании ICD представляет собой диффузию одного инертного газа в ткани тела, в то время как другой инертный газ диффундирует наружу. Строго говоря, это не явление декомпрессии, но это осложнение, которое может возникнуть во время декомпрессии и которое может привести к образованию или росту пузырьков без изменения давления окружающей среды. [6] [7] Если газ, который диффундирует в ткань, делает это со скоростью, превышающей скорость выхода другого газа из ткани, это может повысить общую концентрацию газа в ткани до перенасыщения, достаточного для того, чтобы вызвать образование или рост пузырей без изменения давления окружающей среды и, в частности, без одновременной декомпрессии . Ламбертсен описал две формы этого явления: [1] [8]
Поверхностная ИКД (также известная как изобарическая контрдиффузия в устойчивом состоянии) возникает, когда инертный газ, которым дышит дайвер, диффундирует в тело медленнее, чем инертный газ, окружающий тело. [1] [8] [9]
Примером этого может быть дыхание воздухом в гелиоксовой среде. Гелий в гелиоксе быстро диффундирует в кожу, тогда как азот медленнее диффундирует из капилляров в кожу и из организма. В результате возникает перенасыщение в определенных участках поверхностных тканей и образование пузырьков инертного газа. Эти изобарические поражения кожи (крапивница) не возникают, когда окружающий газ — азот, а дыхательный газ — гелий. [10] [9]
ИКД глубоких тканей (также известный как переходная изобарическая контрдиффузия) возникает, когда дайвер последовательно вдыхает различные инертные газы. [1] [8] Быстро диффундирующий газ транспортируется в ткань быстрее, чем медленно диффундирующий газ выводится из ткани. [7]
Пример этого был показан в литературе Харви в 1977 году, когда дайверы перешли с азотной смеси на гелиевую (коэффициент диффузии гелия в 2,65 раза выше, чем у азота), [7] у них быстро появился зуд, за которым последовали боли в суставах. [11] Дайверы, дышащие гидрелиоксом , перешли на смесь гелиокса, и у них развились симптомы декомпрессионной болезни во время Hydra V. [12] В 2003 году Дулетт и Митчелл описали ИКД как основу декомпрессионной болезни внутреннего уха и предложили «переключать дыхательный газ следует запланировать». глубокий или мелкий, чтобы избежать периода максимального пересыщения, возникающего в результате декомпрессии». [13] Это также может произойти, когда дайверы, дышащие гидролиоксом, переходят на смесь гелиокса. [14]
Существует еще один эффект, который может проявляться в результате несоответствия растворимости разбавителей инертных газов для дыхания, что происходит при переключении изобарного газа вблизи потолка декомпрессии между газом с низкой растворимостью (обычно гелием) и газом с более высокой растворимостью, обычно азотом) [ 15] [16]
Модель декомпрессии внутреннего уха, разработанная Дулеттом и Митчеллом, предполагает, что временное увеличение напряжения газа после переключения с гелия на азот в дыхательном газе может быть результатом разницы в переносе газа между отсеками. Если транспорт азота в сосудистый отдел перфузией превышает удаление гелия перфузией, а перенос гелия в сосудистый отдел путем диффузии из перилимфы и эндолимфы превышает контрдиффузию азота, это может привести к временному увеличению общего газового давления. , поскольку поступление азота превышает удаление гелия, что может привести к образованию и росту пузырьков. Эта модель предполагает, что диффузия газов из среднего уха через круглое окно незначительна. Модель не обязательно применима ко всем типам тканей. [13]
Ламбертсен внес предложения, которые помогут избежать ИКД во время дайвинга. [1] [8] Если дайвер окружен азотом или насыщен им, ему не следует вдыхать газы, богатые гелием. Ламбертсон также предположил, что переключение газов, предполагающее переход от смесей, богатых гелием, к смесям, богатым азотом, будет приемлемым, но переход с азота на гелий должен включать рекомпрессию. Однако недавнее исследование Дулетта и Митчелла по декомпрессионной болезни внутреннего уха (IEDCS) теперь показывает, что внутреннее ухо не может быть хорошо смоделировано с помощью обычных алгоритмов (например, Бюльмана ). Дулетт и Митчелл предполагают, что переход от смеси, богатой гелием, к смеси, богатой азотом, что обычно происходит в техническом дайвинге при переходе с тримикса на найтрокс при всплытии, может вызвать временное перенасыщение инертного газа во внутреннем ухе и привести к IEDCS. [13] Похожая гипотеза для объяснения возникновения IEDCS при переходе с тримикса на найтрокс была предложена Стивом Бертоном, который рассматривал влияние гораздо большей растворимости азота, чем гелия, на кратковременное увеличение общего давления инертного газа, что могло привести к к DCS в изобарических условиях. [17] Рекомпрессия кислородом эффективна для облегчения симптомов, вызванных ИКД. Однако модель Бертона для IEDCS не согласуется с моделью внутреннего уха Дулетта и Митчелла. Дулетт и Митчелл моделируют внутреннее ухо, используя коэффициенты растворимости, близкие к воде. [13] Они предполагают, что переключение дыхательного газа с смесей, богатых гелием, на смеси, богатые азотом, должно быть тщательно запланировано: либо глубокое (с учетом азотного наркоза), либо поверхностное, чтобы избежать периода максимального пересыщения, возникающего в результате декомпрессии. Переключения также следует производить во время дыхания при максимальном парциальном давлении вдыхаемого кислорода, которое можно безопасно переносить с учетом кислородной токсичности. [13]
Похожая гипотеза для объяснения частоты возникновения IEDCS при переходе с тримикса на найтрокс была предложена Стивом Бертоном, который рассматривал влияние гораздо большей растворимости азота, чем гелия, на кратковременное увеличение общего давления инертного газа, что могло привести к DCS при изобарические условия. [18]
Бертон утверждает, что эффект перехода на найтрокс с тримикса при значительном увеличении фракции азота при постоянном давлении приводит к увеличению общей газовой нагрузки, особенно в более быстрых тканях, поскольку потеря гелия более чем компенсируется увеличением азота. Это может вызвать немедленное образование и рост пузырьков в быстрых тканях. Предлагается простое правило, позволяющее избежать использования ИКД при переключении газа при достижении декомпрессионного потолка: [18]
Было обнаружено, что это правило позволяет успешно избегать ICD при сотнях глубоких погружений с тримиксом. [18]
Программный инструмент планирования декомпрессии под названием Ultimate Planner пытается предсказать МКБ путем моделирования внутреннего уха как водянистой ткани (подход Митчелла и Дулетта) или липидной ткани (подход Бертона). [19]
{{cite conference}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite journal}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite web}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )