Эбуллизм — это образование пузырьков водяного пара в жидкостях организма из-за пониженного давления окружающей среды, обычно на экстремально большой высоте . Это происходит потому, что система жидкости и газа в равновесии будет видеть чистое преобразование жидкости в газ по мере понижения давления; например, жидкости достигают своих точек кипения при более низких температурах, когда давление на них снижается. [1] Травмы и расстройства, вызванные эбуллизмом, также известны как синдром эбуллизма . [2] Эбуллизм увеличивает объем тканей, но давление паров воды при температурах, при которых человек может выжить, недостаточно для разрыва кожи или большинства других тканей, заключенных в кожу. [3] Эбуллизм вызывает предсказуемые травмы, которые могут быть выжившими, если их лечить достаточно быстро, и часто сопровождается осложнениями, вызванными быстрой декомпрессией, такими как декомпрессионная болезнь и различные баротравмы . Лица, подвергающиеся риску, — это астронавты и летчики-высотники, для которых это профессиональная опасность . [1]
Симптомы эбуллизма включают пузырьки в оболочках рта и глаз, отек мягких тканей с возможными синяками и пузырьки в крови. Кровообращение и дыхание могут быть нарушены или остановлены из-за сердечной паровой пробки. Мозговая ткань может испытывать кислородное голодание из - за закупорки артерий, что приводит к быстрой потере сознания, а легкие могут опухать и кровоточить . Смерть наступает, если рекомпрессия не будет достаточно быстрой для восстановления оксигенации и уменьшения пузырьков до того, как произойдет чрезмерное повреждение тканей. [4] [3] Воздействие на голову может привести к замерзанию поверхности роговицы глаза, что ухудшит зрение. [5] Могут также присутствовать другие признаки и симптомы быстрой декомпрессионной травмы. [1]
Декомпрессионное событие, приводящее к эбуллизму, вызовет острую гипоксемию и, вероятно, станет причиной других декомпрессионных повреждений, таких как декомпрессионная болезнь и, возможно, одной или нескольких форм декомпрессионной баротравмы. [6]
При атмосферном давлении на уровне моря вода кипит при 100 °C (212 °F). На высоте 63 000 футов (19 000 м) она кипит всего при 37 °C (99 °F), нормальной температуре тела человека. Эта высота известна как линия Армстронга . [7] Эбуллизм возникает, когда незащищенные люди подвергаются воздействию высот выше предела Армстронга, где давление паров тканей меньше давления окружающей среды. [5] На практике жидкости организма не испаряются непрерывно на этой высоте, потому что кожа и внешние органы обладают достаточной прочностью, чтобы выдерживать внутреннее давление, [8] поэтому давление внутри тканей увеличится, чтобы соответствовать давлению паров. Азот, растворенный в тканях, также может накапливаться в пузырьках пара, вызывая высотную декомпрессионную болезнь . [5]
Патофизиология эбуллизма в основном изучалась на животных, включая крупных приматов, но не было найдено никаких причин, позволяющих предположить, что результаты не следует обоснованно экстраполировать для прогнозирования эффектов на людей. Эксперименты показывают, что эбуллизм возникает неравномерно в местах, где условия наиболее благоприятны для испарения воды и выделения азота. Факторы включают температуру, гидростатическое давление, эластичность тканей, концентрацию растворенных веществ и наличие ядер пузырьков газа, и которые могут вызывать образование пузырьков пара при давлении, немного превышающем теоретическое давление окружающей среды в 47 миллиметров ртутного столба (63 мбар) в некоторых местах, таких как плевральная полость, где давление может опускаться ниже окружающего, и крупные центральные вены, где гидростатическое давление минимально, а температура крови максимальна. [6]
Эбуллизм возникает в результате воздействия давления окружающей среды ниже примерно 47 миллиметров ртутного столба (63 мбар). При более высоком давлении подобные симптомы, вероятно, будут вызваны декомпрессионной болезнью и некоторыми формами баротравмы. [1]
Для предотвращения эбулизма ткани должны находиться под достаточным давлением, чтобы испарение водных компонентов было невозможно в диапазоне температур, которые могут испытывать ткани. [1]
Эффективная стратегия предотвращения эбуллизма будет включать несколько избыточных уровней защиты от декомпрессии и системы, допускающие некатастрофический отказ с достаточным временем полезного сознания для принятия эффективных контрмер. Несколько стратегий смягчения имеют свои собственные связанные опасности. Высокая концентрация кислорода в дыхательном газе снижает тяжесть осложнений декомпрессионной болезни и может увеличить продолжительность полезного сознания, но в то же время увеличивает опасность возгорания. Низкое начальное давление снижает скорость и тяжесть декомпрессии при катастрофической декомпрессии, что снижает риск баротравмы, но дает более низкий запас безопасности при медленной декомпрессии и может увеличить риск декомпрессионной болезни. За пределами герметичной кабины скафандр является обычной защитной мерой и является окончательной защитой при декомпрессии в вакуум, но они дороги, тяжелы, громоздки, ограничивают подвижность, вызывают проблемы с терморегуляцией и снижают комфорт. [1]
Эбуллизм вызывает вторичное повреждение тканей, которое, если оно обширное, обычно считается фатальным из-за ограниченной доступности вариантов лечения на месте. Немедленная рекомпрессия до давления на минимальном уровне для эффективной оксигенации необходима для выживания при воздействии на все тело, наряду с реоксигенацией. Также показано продолжение или дополнительное давление, когда это необходимо для предотвращения или лечения декомпрессионной болезни. [1]
Мюррей и др . (2013) рекомендуют высокочастотную перкуссионную вентиляцию легких для респираторной поддержки, поскольку велика вероятность ателектаза . [1]
Первичная оценка состояния пострадавшего на месте будет аналогична оценке состояния пострадавшего при травме. Может потребоваться снять скафандр, чтобы обеспечить доступ для первичного и вторичного обследования. Дыхательные пути, дыхание и кровообращение являются первоочередными приоритетами, за которыми следует оценка уровня сознания. Интубация показана, если пострадавший без сознания и его состояние ухудшается. Если пульс не различим, а пострадавший не реагирует, следует немедленно начать сердечно-легочную реанимацию с расширенной сердечной поддержкой и мониторингом сердечно-сосудистой системы как можно скорее. [1]
Мало информации об эффективности традиционного лечения, такого как гипербарический кислород или вспомогательная терапия , при травмах, вызванных эбуллизмом. [5] Спонтанное выздоровление происходило в случаях, когда рекомпрессия применялась с минимальной задержкой или повреждение ограничивалось частями конечностей. Другие примеры были фатальными. [9]
Время, необходимое для восстановления, будет зависеть от тяжести травмы, которая в значительной степени зависит от тяжести и продолжительности воздействия. Главным предиктором выживания является установление достаточного кровообращения и дыхания. [1]
Риск эбулизма связан с космическими полетами, в частности, с авариями при выходе в открытый космос, быстрой декомпрессией самолета на очень больших высотах и отказом скафандра во время полета и тренировочных упражнений. [5]
В 1960 году Джозеф Киттингер испытал локализованный эбуллизм во время подъема на 31 километр (19 миль) в гондоле, поддерживаемой гелием . [10] Его правая перчатка не выдержала давления, и его рука расширилась примерно в два раза от нормального объема [11] [12], что сопровождалось невыносимой болью. Его руке потребовалось около трех часов, чтобы восстановиться после возвращения на землю.
Образцы тканей из останков экипажа космического челнока STS-107 Columbia показали признаки эбуллизма. Учитывая уровень повреждения тканей, экипаж не мог прийти в сознание даже при повторном повышении давления. [9]
Термин «космический эбуллизм» был введен капитаном Джулианом Э. Уордом в его статье «Истинная природа кипения жидкостей организма в космосе», опубликованной в журнале Aviation Medicine в октябре 1956 года. Он был предложен «потому что слово эбуллизм не подразумевает добавления тепла для получения пара». Он происходит от латинского ebullire , что означает «пузыриться или вскипать». [13] [14]