Аэрокосмическая физиология

Аэрокосмическая физиология — это изучение воздействия большой высоты на организм, например, различного давления и уровня кислорода. На разных высотах организм может реагировать по-разному, вызывая увеличение сердечного выброса и производство большего количества эритроцитов . Эти изменения приводят к увеличению потерь энергии в организме, вызывая мышечную усталость, но это зависит от высоты.

Влияние высоты

Физика, воздействующая на тело в небе или в космосе, отличается от наземной. Например, барометрическое давление различно на разных высотах. На уровне моря барометрическое давление составляет 760 мм рт. ст.; на высоте 3,048 м над уровнем моря барометрическое давление составляет 523 мм рт. ст., а на высоте 15,240 м барометрическое давление составляет 87 мм рт. ст. По мере снижения барометрического давления атмосферное парциальное снижается и давление. Это давление всегда ниже 20% общего барометрического давления. На уровне моря альвеолярное парциальное давление кислорода составляет 104 мм рт. ст., достигая высоты 6000 метров над уровнем моря. У неакклиматизированного человека это давление снизится до 40 мм рт.ст., а у акклиматизированного - до 52 мм рт.ст. Это связано с тем, что у акклиматизированного человека альвеолярная вентиляция будет сильнее увеличиваться. ^[1] Авиационная физиология также может включать эффект у людей и животных, находящихся в течение длительного времени в герметичных кабинах. ^[2]

Другой основной проблемой, связанной с высотой, является гипоксия, вызванная как недостатком атмосферного давления, так и уменьшением количества кислорода по мере подъема тела. ^[3] При воздействии на больших высотах альвеолярное парциальное давление углекислого газа (PCO ₂ ) снижается с 40 мм рт. ст. (уровень моря) до более низких уровней. У человека, акклиматизированного к уровню моря, вентиляция увеличивается примерно в пять раз, а парциальное давление углекислого газа снижается до 6 мм рт. ст. На высоте 3040 м сатурация артерий кислородом повышается до 90%, но выше этой высоты сатурация артерий кислородом быстро снижается до 70% (6000 м), а на больших высотах снижается еще больше. ^[4]

перегрузки

Перегрузки в основном испытывают тело во время полета, особенно при полете на высоких скоростях и в космических путешествиях. Сюда входят положительная перегрузка, отрицательная перегрузка и нулевая перегрузка, вызванная простым ускорением, замедлением и центростремительным ускорением. При повороте самолета центростремительное ускорение определяется соотношением ƒ=mv2/r. Это указывает на то, что с увеличением скорости центростремительная сила ускорения также увеличивается пропорционально квадрату скорости. ^[5]

Когда авиатор подвергается положительной перегрузке при ускорении, кровь перемещается к нижней части тела, а это означает, что если перегрузка повышена, все кровяное давление в венах увеличится. Это означает, что к сердцу поступает меньше крови, что влияет на его способность функционировать и ухудшает кровообращение. ^[6]

Эффекты отрицательной силы перегрузки могут быть более опасными, вызывая гиперемию, а также психотические эпизоды. В космосе силы G практически равны нулю, что называется микрогравитацией, то есть человек плывет внутри корабля. Это происходит потому, что сила тяжести действует на космический корабль и на тело одинаково, оба тянутся с одинаковыми силами ускорения и тоже в одном направлении. ^[7]

Гипоксия (медицинская)

Общие эффекты

Гипоксия возникает, когда в кровотоке не хватает кислорода. В аэрокосмической среде это происходит из-за того, что кислорода мало или он отсутствует. Работоспособность организма снижается, уменьшается подвижность всех мышц (скелетных и сердечных мышц). Снижение работоспособности связано с уменьшением скорости транспортировки кислорода. ^[8] Некоторые острые последствия гипоксии включают: головокружение, вялость, умственную усталость, мышечную усталость и эйфорию. Эти эффекты повлияют на неакклиматизированного человека начиная с высоты 3650 метров над уровнем моря. Эти эффекты будут усиливаться и могут привести к судорогам или судорогам на высоте 5500 метров и закончатся на высоте 7000 метров комой. ^[8]

Альпинистская болезнь

Одним из типов синдрома, связанного с гипоксией, является альпинистская болезнь . У неакклиматизированного человека, который длительное время находится на большой высоте, могут развиться высокие эритроциты и гематокрит . Легочное артериальное давление будет повышаться, даже если человек акклиматизировался, демонстрируя расширение правых отделов сердца. Периферическое артериальное давление снижается, что приводит к застойной сердечной недостаточности и смерти при достаточно длительном воздействии. ^[9] Эти эффекты обусловлены уменьшением количества эритроцитов, что вызывает значительное повышение вязкости крови. Это вызывает уменьшение кровотока в тканях, поэтому распределение кислорода уменьшается. Сужение легочных артериол обусловлено гипоксией правых отделов сердца. Спазмы артериол охватывают большую часть кровотока через легочные сосуды, вызывая короткое замыкание в кровотоке, приводящее к уменьшению количества кислорода в крови. Человек выздоровеет, если ему дадут кислород или если его/ее доставят на малую высоту. ^[10]

Альпинистская болезнь и отек легких чаще всего встречаются у тех, кто быстро поднимается на большую высоту. Эта болезнь начинается от нескольких часов до двух-трех дней после восхождения на большую высоту. Существует два случая: острый отек мозга и острый отек легких. Первый вызван расширением сосудов головного мозга, вызванным гипоксией; второй вызван сужением сосудов легочных артериол, вызванным гипоксией. ^[9]

Адаптация к среде с низким содержанием кислорода

Гипоксия является основным раздражителем, увеличивающим количество эритроцитов, повышающим гематокрит с 40 до 60%, с увеличением концентрации гемоглобина в крови с 15 г/дл до 20–21 г/дл. Также объем крови увеличивается на 20%, что приводит к увеличению телесного гемоглобина на 15% и более. ^[3] Человек, пребывающий какое-то время на больших высотах, акклиматизируется, оказывая меньшее воздействие на организм человека. ^[3] Существует несколько механизмов, способствующих акклиматизации, а именно увеличение легочной вентиляции, повышение уровня эритроцитов, увеличение диффузионной способности легких и усиление васкуляризации периферических тканей. ^[11]

Артериальные химические рецепторы стимулируются воздействием низкого парциального давления и, следовательно, увеличивают альвеолярную вентиляцию максимум в 1,65 раза. Почти сразу же начинается компенсация большей высоты с увеличением легочной вентиляции, устраняющей большое количество CO ₂ . Парциальное давление углекислого газа снижается, а pH телесных жидкостей увеличивается. Эти действия угнетают дыхательный центр мозгового ствола, но в дальнейшем это торможение исчезает и дыхательный центр отвечает на раздражение периферических химических рецепторов вследствие гипоксии, увеличивая вентиляцию до шести раз. ^[12]

Сердечный выброс увеличивается до 30% после подъема человека на большую высоту, но снижается до нормального уровня в зависимости от повышения гематокрита. Количество кислорода, поступающего в периферические ткани, относительно нормальное. Также появляется заболевание под названием «ангиогения». ^[13]

Почки реагируют на низкое парциальное давление углекислого газа снижением секреции ионов водорода и увеличением выделения бикарбоната . Этот респираторный алкалоз снижает концентрацию HCO3 и возвращает pH плазмы к нормальному уровню. Дыхательный центр реагирует на стимуляцию периферических химических рецепторов, вызванную гипоксией после восстановления алкалоза в почках. ^[14]

Ссылки

^ ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011; 527
^ ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011 г.; 527
^ Jump up to: ^а ^б ^с ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011 г.; 528
^ ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011; 528
^ ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011; 531
^ БОРОН, Уолтер. И др. «Медицинская физиология» 3-е изд. Испания. Эльзевир Сондерс: 2012 г.; 220
^ БОРОН, Уолтер. И др. Медицинская физиология 3-е изд. Испания. Эльзевир Сондерс: 2012 г.; 224
^ Jump up to: ^а ^б БЕСТ И ТЕЙЛОР. Физиологические основы медицинской практики. 11-е изд. Испания. Эльсервье Сондерс: 2006 г.; 230
^ Jump up to: ^а ^б БЕСТ И ТЕЙЛОР. Физиологические основы медицинской практики. 11-е изд. Испания. Эльсервье Сондерс: 2006 г.; 228
^ ДУГЛАС, CR Трактат по физиологии, применяемой в науках о здоровье. 5 Эд Сп. Роб Эд Белман Имп. 2002 г.
^ БОРОН, Уолтер. И др. Медицинская физиология 3-е изд. Испания. Эльзевир Сондерс: 2012; 221
^ БОРОН, Уолтер. И др. Медицинская физиология 3-е изд. Испания. Эльзевир Сондерс: 2012 г.; 223
^ ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011 г.; 530
^ ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011 г.; 532

Внешние ссылки

[1] ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011; 527

[2] ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011 г.; 527

[auto2-3] Jump up to: ^а ^б ^с ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011 г.; 528

[4] ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011; 528

[5] ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011; 531

[6] БОРОН, Уолтер. И др. «Медицинская физиология» 3-е изд. Испания. Эльзевир Сондерс: 2012 г.; 220

[7] БОРОН, Уолтер. И др. Медицинская физиология 3-е изд. Испания. Эльзевир Сондерс: 2012 г.; 224

[auto1-8] Jump up to: ^а ^б БЕСТ И ТЕЙЛОР. Физиологические основы медицинской практики. 11-е изд. Испания. Эльсервье Сондерс: 2006 г.; 230

[auto-9] Jump up to: ^а ^б БЕСТ И ТЕЙЛОР. Физиологические основы медицинской практики. 11-е изд. Испания. Эльсервье Сондерс: 2006 г.; 228

[10] ДУГЛАС, CR Трактат по физиологии, применяемой в науках о здоровье. 5 Эд Сп. Роб Эд Белман Имп. 2002 г.

[11] БОРОН, Уолтер. И др. Медицинская физиология 3-е изд. Испания. Эльзевир Сондерс: 2012; 221

[12] БОРОН, Уолтер. И др. Медицинская физиология 3-е изд. Испания. Эльзевир Сондерс: 2012 г.; 223

[13] ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011 г.; 530

[14] ГАЙТОН, AC, ХОЛЛ, JE «Трактат по медицинской физиологии» 10. Ред. Эльзевир Сондерс: 2011 г.; 532

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]