stringtranslate.com

Гелиокс

Гелиокс представляет собой дыхательную газовую смесь гелия (He) и кислорода (O 2 ). Его используют для лечения пациентов с затрудненным дыханием, поскольку эта смесь создает меньшее сопротивление, чем атмосферный воздух, при прохождении через дыхательные пути легких, и, следовательно, требует от пациента меньших усилий для вдоха и выдоха из легких. Он также используется в качестве разбавителя дыхательного газа при глубоководных погружениях под атмосферным давлением, поскольку он не оказывает наркотического действия при высоком давлении и из-за низкой работы дыхания.

Гелиокс используется в медицине с 1930-х годов, и хотя медицинское сообщество первоначально приняло его для облегчения симптомов обструкции верхних дыхательных путей, с тех пор спектр его медицинского применения значительно расширился, в основном из-за низкой плотности газа. [1] [2] Гелиокс также используется при погружениях с насыщением , а иногда и на глубокой фазе технических погружений . [3] [4] [5]

Медицинское использование

В медицине гелиоксом может обозначать смесь 21% O 2 (того же, что и воздух ) и 79% He, хотя доступны и другие комбинации (70/30 и 60/40).

Гелиокс создает меньшее сопротивление дыхательных путей, чем воздух, и поэтому требует меньше механической энергии для вентиляции легких. [6] « Работа дыхания » (РД) снижается за счет двух механизмов:

  1. повышенная склонность к ламинарному течению ;
  2. снижение сопротивления в турбулентном потоке из-за меньшей плотности.

Гелиокс 20/80 диффундирует в 1,8 раза быстрее, чем кислород, а расход гелиокса 20/80 по кислородному расходомеру в 1,8 раза превышает нормальный поток кислорода. [7]

Гелиокс имеет вязкость , аналогичную воздуху, но значительно меньшую плотность (0,5 г/л против 1,25 г/л при STP ). Поток газа через дыхательные пути включает ламинарный поток, переходный поток и турбулентный поток. Тенденция для каждого типа течения описывается числом Рейнольдса . Низкая плотность Heliox обеспечивает более низкое число Рейнольдса и, следовательно, более высокую вероятность ламинарного потока для любых дыхательных путей. Ламинарный поток имеет тенденцию создавать меньшее сопротивление, чем турбулентный поток.

В небольших дыхательных путях, где поток ламинарный, сопротивление пропорционально вязкости газа и не связано с плотностью, поэтому гелиокс оказывает незначительное влияние. Уравнение Хагена – Пуазейля описывает ламинарное сопротивление. В крупных дыхательных путях, где поток турбулентный, сопротивление пропорционально плотности, поэтому гелиокс оказывает значительное влияние.

Также имеется некоторое применение гелиокса при заболеваниях средних дыхательных путей ( круп , астма и хроническая обструктивная болезнь легких ). Недавнее исследование показало, что более низкие фракции гелия (ниже 40%), что позволяет получить более высокую долю кислорода, также могут иметь такой же положительный эффект при обструкции верхних дыхательных путей. [8]

У пациентов с этими состояниями может развиться ряд симптомов, включая одышку (одышку), гипоксемию (содержание кислорода в артериальной крови ниже нормы) и, в конечном итоге, ослабление дыхательных мышц из-за истощения , что может привести к дыхательной недостаточности и потребовать интубации и интубации. механическая вентиляция. Гелиокс может уменьшить все эти эффекты, облегчая дыхание пациента. [9] Гелиокс также нашел применение при отлучении пациентов от искусственной вентиляции легких и при распылении ингаляционных препаратов, особенно для пожилых людей. [10] Исследования также показали преимущества использования гелий-кислородных смесей при проведении анестезии . [11]

История

Гелиокс используется в медицине с начала 1930-х годов. Это было основой лечения острой астмы до появления бронходилятаторов . В настоящее время гелиокс в основном применяется при значительном сужении дыхательных путей (обструкции верхних дыхательных путей опухолями или инородными телами и дисфункции голосовых связок ).

Использование в дайвинге

Влияние гелия на человеческий голос
Влияние гелия на человеческий голос
Проблемы с воспроизведением этого файла? См. справку для СМИ .

Разбавленные гелием дыхательные газы применяют для устранения или уменьшения воздействия инертного газового наркоза , а также для уменьшения работы дыхания за счет увеличения плотности газа на глубине. С 1960-х годов исследования физиологии погружений с насыщением проводились с гелием на глубине от 45 до 610 м (от 148 до 2001 фута) в течение нескольких десятилетий Гипербарическим экспериментальным центром французской компании COMEX , специализирующимся на инженерных работах и ​​глубоководных погружениях. [12] Из-за дороговизны гелия, [13] гелиокс, скорее всего, будет использоваться при глубоких погружениях с насыщением . Его также иногда используют технические дайверы , особенно те, кто использует ребризеры , которые сохраняют дыхательный газ на глубине гораздо лучше, чем акваланги с открытым контуром .

Раскраска баллона для дайвинга Heliox Иллюстрация плеча баллона, окрашенного в коричневые и белые четвертинки.
Изображение плеча цилиндра, окрашенного в коричневые (нижние) и белые (верхние) полосы, коричнево-белые
четверти или полосы или коричнево-белые
короткие (8 дюймов (20 см))
чередующиеся полосы.

Доля кислорода в водолазной смеси зависит от максимальной глубины плана погружения, но она часто гипоксична и может составлять менее 10%. Каждая смесь изготавливается индивидуально с использованием методов смешивания газов , которые часто включают использование подкачивающих насосов для достижения типичного давления в водолазных баллонах от 200 до 300  бар (от 2900 до 4400  фунтов на квадратный дюйм ) из баллонов с кислородом и гелием с более низким давлением.

Поскольку звук в гелиоксе распространяется быстрее, чем в воздухе, форманты голоса повышаются, что делает речь дайверов очень высокой и трудной для понимания людям, не привыкшим к ней. [14] Наземный персонал часто использует коммуникационное оборудование, называемое «гелиевым дешифратором», которое с помощью электроники снижает высоту голоса дайвера, когда он передается через средства связи, что облегчает понимание.

Тримикс — менее дорогая альтернатива гелиоксу для глубоких погружений, в которой используется ровно столько гелия, чтобы ограничить наркоз и плотность газа до допустимых уровней для запланированной глубины. [15] Тримикс часто используется в техническом дайвинге , а также иногда используется в профессиональном дайвинге .

В 2015 году Экспериментальное водолазное подразделение ВМС США показало, что декомпрессия при погружениях с отскоком с использованием тримикса не более эффективна, чем погружения на гелиоксе. [16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Барах А.Л., Экман М. (январь 1936 г.). «Влияние вдыхания гелия, смешанного с кислородом, на механику дыхания». Журнал клинических исследований . 15 (1): 47–61. дои : 10.1172/JCI100758. ПМК  424760 . ПМИД  16694380.
  2. ^ «Информация о продукте Heliox» . БОК Медикал. Архивировано из оригинала 21 ноября 2008 года.
  3. ^ Руководство по дайвингу ВМС США, 6-я редакция. США: Командование морских систем ВМС США. 2008. Архивировано из оригинала 2 мая 2008 г. Проверено 8 июля 2008 г.
  4. ^ Брубакк А.О., Нойман Т.С. (2003). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5-е изд.). США: Saunders Ltd. с. 800. ISBN 0-7020-2571-2.
  5. ^ "КОМЭКС ПРО".
  6. ^ "Гелиокс21". Линде Газ Терапевтикс. 27 января 2009 года . Проверено 13 апреля 2011 г.
  7. ^ Хесс Д.Р., Финк Дж.Б., Венкатараман С.Т., Ким И.К., Майерс Т.Р., Тано Б.Д. (июнь 2006 г.). «История и физика гелиокса» (PDF) . Респираторная помощь . 51 (6): 608–612. PMID  16723037. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
  8. ^ Трубель Х., Вюстер С., Беме П., Долл Х., Шмидль С., Шимански Дж. и др. (май 2019 г.). «Проверочное испытание HELIOX с различными фракциями гелия в исследовании на людях, моделирующем обструкцию верхних дыхательных путей». Европейский журнал прикладной физиологии . 119 (5): 1253–1260. дои : 10.1007/s00421-019-04116-7. PMID  30850876. S2CID  71715570.
  9. ^ BOC Medical. «Технический паспорт Гелиокса» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
  10. ^ Ли Д.Л., Сюй К.В., Ли Х., Чанг Х.В., Хуан Ю.К. (сентябрь 2005 г.). «Положительные эффекты терапии альбутеролом, обусловленные гелиоксом по сравнению с кислородом при тяжелом обострении астмы». Академическая неотложная медицина . 12 (9): 820–827. дои : 10.1197/j.aem.2005.04.020 . ПМИД  16141015.
  11. ^ Бучковски П.В., Фомбон Ф.Н., Рассел В.К., Томпсон Дж.П. (ноябрь 2005 г.). «Влияние гелия на высокочастотную струйную вентиляцию в модели стеноза дыхательных путей». Британский журнал анестезии . 95 (5): 701–705. дои : 10.1093/bja/aei229 . ПМИД  16143576.
  12. ^ "Гипербарический экспериментальный центр Департамента инженерии экстремальных условий - История" . Архивировано из оригинала 5 октября 2008 года . Проверено 22 февраля 2009 г.
  13. ^ «Пример цен на заправку баллонов» . Архивировано из оригинала 16 января 2008 г. Проверено 10 января 2008 г.
  14. ^ Акерман М.Дж., Мейтленд Дж. (декабрь 1975 г.). «Расчет относительной скорости звука в газовой смеси». Подводные биомедицинские исследования . 2 (4): 305–310. PMID  1226588. Архивировано из оригинала 27 января 2011 г. Проверено 8 июля 2008 г.{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  15. ^ Каменный туалет (1992). «Дело в пользу гелиокса: вопрос наркоза и экономики». АкваКорпс . 3 (1): 11–16.
  16. ^ Doolette DJ, Gault KA, Gerth WA (2015). «Декомпрессия при прыжках с He-N2-O2 (тримикс) не более эффективна, чем при прыжках с He-O2 (гелиокс). Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США 15-4 . Архивировано из оригинала 7 июля 2017 г. Проверено 30 декабря 2015 г.{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

дальнейшее чтение

Внешние ссылки