Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 30 июня 2022 года; проверки требует 1 правка.
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 8 марта 2020 года; проверки требуют 85 правок.
Ингаляция кислорода посредством кислородных
В воздухе объёмная доля кислорода — 21 %. Чистый кислород может оказать токсическое действие на организм, поэтому данный метод основан на вдыхании воздуха (газовой смеси) с повышенной концентрацией кислорода. Чистый кислород сильно высушивает дыхательные пути пациента, поэтому для его увлажнения используют аппарат Боброва — ёмкость с водой, через которую проходит газовая смесь.
- Некоторые физиологические и физические основы дыхания
- Что будет с нашим организмом, если вдохнуть чистый кислород?
- Понравился пост? Поделись с друзьями!
- Дыхание чистым кислородом. Острые проявления гипоксии
- Механизм нарушения транспорта газов в организме при гипероксии
- Клинические формы кислородного отравления
- Механизм повреждения клеточной мембраны при гипероксии
Некоторые физиологические и физические основы дыхания
Упрощённая схема транспорта кислорода и углекислого газа в организме при нормальных условиях выглядит следующим образом: во время вдоха кислород проникает через альвеолярную лёгочную мембрану и связывается с гемоглобином красных клеток крови — эритроцитов. Эритроциты доставляют кислород к тканям организма. Там гемоглобин, восстанавливаясь, отдаёт кислород и присоединяет углекислый газ. Возвращаясь в лёгкие, гемоглобин вновь окисляется и отдаёт углекислый газ, который удаляется из организма с выдохом.
Интенсивность насыщения кислородом плазмы крови определяется законом Дальтона и законом Генри. Закон Дальтона гласит, что общее давление смеси газов равно сумме давлений каждого газа, входящего в её состав. Давление каждого газа в смеси пропорционально процентному содержанию этого газа в смеси, и называется парциальным.
С законом Дальтона непосредственно связан закон Генри — количество газа, растворённого в жидкости, прямо пропорционально его парциальному давлению. Следовательно, растворимость кислорода в крови пропорциональна его парциальному давлению в дыхательной смеси. При повышении абсолютного давления дыхательной смеси и увеличении содержания в ней кислорода транспорт кислорода будет осуществляться не только гемоглобином, но и за счёт растворения кислорода в плазме крови.
Что будет с нашим организмом, если вдохнуть чистый кислород?
Наличие кислорода в атмосфере – главное условие для существования большинства живых организмов на планете. Однако его объёмная доля в воздухе составляет всего 21%, всё остальное – это азот и инертные газы. Что случится, если человек вдохнёт чистый кислород без примесей других газов?
На самом деле, подобные приемы активно используются при реанимации тяжело больных пациентов. Медики подают чистый кислород через ингалятор в ситуациях, когда дыхательная система человека угнетена и не справляется с насыщением гемоглобина крови.
Подобные случаи возникают при отравлении угарным газом, сердечных приступах или запущенных формах болезней легких. Однако мера признается сугубо реанимационной и сильно ограничена по времени. Продолжительное дыхание чистым кислородом приводит к отравлению.
В чем же оно проявляется? Для организма кислород – это окислитель, позволяющий клеткам «сжигать» питательные вещества для получения энергии. Во время вдоха молекулы кислорода попадают в легкие и связываются гемоглобином эритроцитов – кровяных клеток.
Сердце, как насос, гоняет по сосудам кровь, и эритроциты разносят молекулы кислорода по всем тканям тела. Гемоглобин отдаёт клетке кислород и присоединяет вместо него углекислый газ, попадает обратно в легкие, а они выносят газ наружу при выдохе.
Эритроциты – клетки крови, переносящие кислород по телу
Нормальное содержание кислорода в воздухе – 21%. Если этот процент изменится, то нарушится баланс кислорода с углекислым газом. При поступлении в организм воздуха, состоящего на 100% из кислорода, его лишние молекулы скапливаются в легких, мешают выводу углекислого газа и превращаются в воду и другие соединения.
Таким образом, в органах дыхания начнёт скапливаться жидкость и происходят неконтролируемая реакция окисления. Кислород буквально станет разрушать орган изнутри. Проблему с окислением почувствуют и клетки, спровоцировав коллапс во всем организме.
Здоровый молодой человек уже через 5 минут дыхания чистым кислородом испытает проблемы с дыханием, ищутит головокружение и тошноту.
Позже к этому добавится спутанность сознания, онемение тела, конвульсии и дыхательные спазмы. Через 20 минут человек падает в обморок. Необратимые последствия в организме начнут происходить спустя час дыхания 100% кислородом.
Именно поэтому чистый кислород применяется в медицине только в экстренных случаях. При длительном использовании отравление перекроет весь положительный эффект.
Незарегистрированные посетители не могут оценивать посты
Понравился пост? Поделись с друзьями!
Все знают, что без кислорода жизнь человека невозможна. Однако, если дышать чистым кислородом, можно умереть. Как же такой жизненно важный газ может стать опасным для здоровья, чем опасны его недостаток и избыток?
В организме человека кислород участвует в реакциях, благодаря которым образуется энергия для жизни. Только за счет кислорода происходят окислительные реакции — питательные компоненты превращаются в энергию внутри клеток. Если уровень кислорода в воздухе, которым мы дышим, снижается, уменьшается и его количество в крови. Мы становимся вялыми, снижается работоспособность, замедляется метаболизм. Это состояние называют гипоксией.
Особенно от нее страдает головной мозг, который потребляет до 20% всего поступающего кислорода. Но если подышать чистым кислородом — мы станем супергероями? Врачи говорят: нет, более того, высокие концентрации кислорода опасны. Подробнее об этом «Доктору Питеру» рассказала врач Елена Питиримова, пульмонолог, аллерголог-иммунолог СМ-Клиники.
Кислород для жизни
Дефицит кислорода в крови провоцирует серьезные расстройства обменных процессов из-за гипоксии. Страдают работа мозга, общее самочувствие, тонус мышц, работоспособность и иммунная защита. Кроме того, из-за нехватки кислорода затрудняется выведение из организма отработанных, конечных продуктов метаболизма.
В разных фильмах мы часто видим, что людям, которые пострадали при авариях и стихийных бедствиях, экстренные службы надевают кислородную маску. Это повышает уровень кислорода и шансы на жизнь, стимулирует сопротивляемость организма. Лечебное влияния кислорода известно с древности, активное использование кислородных смесей стали применять в медицине с середины прошлого века. Но люди должны дышать только кислородной смесью с другими газами. В противном случае этот полезный газ может навредить здоровью.
Это страшное слово «гипоксия»
Более понятная трактовка термина «гипоксия» — это кислородное голодание, возникающее при снижении уровня газа в воздухе, которым мы дышим, или внутри органов и тканей. Это состояние может возникнуть, если газа физически не хватает в окружающем воздухе и в крови, но возможно развитие гипоксии и при проблемах органов дыхания, патологиях сердца, когда организм хуже усваивает газ из окружающего воздуха.
Чем тяжелее гипоксия, тем серьезнее изменения в органах и тканях, при длительном кислородном голодании возникают необратимые процессы. Особенно чувствителен к гипоксии мозг, без кислорода он может протянуть не более 5–7 минут. Также страдают мышца сердца, печень, ткани почек. При развитии гипоксии возникают одышка, синюшность кожи, головокружение и расстройства сознания.
Избыток тоже погубит
Казалось бы, если гипоксия так опасна, можно же дышать чистым кислородом, пусть организм им насыщается. Но в реальности так делать нельзя. Избытком кислорода можно отравиться, что приведет к гибели. Все потому, что избыточное поступление кислорода повышает количество окисленного гемоглобина в крови и снижает уровень восстановленного (без кислорода). Именно этот кислород, без молекул кислорода, выводит из тела углекислый газ. Если такого гемоглобина мало, углекислота задерживается в тканях, что ведет к тяжелому состоянию — отравлению углекислотой (гиперкапния).
Но это не единственная проблема — избыток кислорода провоцирует увеличение количества свободных радикалов в крови. Они химически активны, окисляют различные молекулы, из-за чего страдают оболочки клеток, повреждаются ткани.
А как же барокамеры?
Да, в лечебных целях человеку могут назначаться сеансы посещения барокамеры, где кислород подается в более высоких концентрациях и под повышенным давлением. Но это проводится короткими курсами и под контролем врача, если нужно пополнить запасы кислорода в организме. В обычной жизни отравиться кислородом, просто выходя на улицу, невозможно.
Если кислород назначают в лечебных целях, врач будет подбирать индивидуальные дозы, сочетание газов в смеси, чтобы ничего не повредить и создать максимальный лечебный эффект от процедуры. Обычно это нужно астматикам, людям с пневмонией и бронхитами, пороками сердца, серьезными сердечно-сосудистыми патологиями.
Полезные свойства кислородотерапии
Итак, выделим ключевые воздействия кислорода в отношении организма человека. В качестве лечебной и профилактической процедуры кислородотерапия может помочь в решении целого ряда проблем со здоровьем, таких как:
— гипоксия — общая и местная;- патологии дыхательной системы — пневмонии, эмфизема, ХОБЛ, астма;- тяжелые поражения сердца и сосудов;- серьезные вирусные и бактериальные инфекции, приводящие к проблемам с дыханием;- анемии, связанные с дефицитом железа, меди, витаминов группы В;- нарушения метаболических процессов, в том числе с ожирением;- патологии глаз, включая катаракту и глаукому, проблемы с сетчаткой;- проблемы с иммунной системой, частые и длительные болезни;- помощь в устранении отравлений, в том числе алкогольных;- лечение проблем кожи;- улучшение общей работоспособности, повышение активности на фоне проблем нервной системы;- борьба со стрессами и неврозами, астенией.
Дыхание чистым кислородом. Острые проявления гипоксии
а) Влияние дыхания чистым кислородом на альвеолярное PO2. Когда вместо воздуха человек дышит чистым кислородом, основную часть альвеолярного пространства, прежде занятую азотом, заполняет кислород. В этом случае альвеолярное PO2 на высоте 9144 м у летчика достигло бы достаточно высокого уровня, равного 139 мм рт. ст., вместо 18 мм рт. ст. при дыхании воздухом (для облегчения понимания просим вас изучить таблицу ниже).
Влияние большой высоты на насыщение артериальной крови кислородом при дыхании воздухом и дыхании чистым кислородом
Красная кривая на рисунке выше демонстрирует насыщение кислородом гемоглобина артериальной крови при дыхании чистым кислородом на различных высотах. Обратите внимание, что насыщение остается выше 90% при подъеме до высоты около 11887 м и затем быстро падает, достигая примерно 50% на высоте около 14326 м.
б) «Потолок» при дыхании воздухом и дыхании кислородом в негерметизированном самолете. Сравнение двух кривых насыщения артериальной крови кислородом на рисунке выше наглядно демонстрирует, что при дыхании чистым кислородом в негерметизированном самолете летчик может подняться значительно выше, чем при дыхании воздухом. Например, в условиях дыхания кислородом насыщение артериальной крови кислородом на высоте 14326 м составляет примерно 50%, что эквивалентно насыщению артериальной крови кислородом на высоте 7010 м при дыхании воздухом.
Известно, что без акклиматизации у человека обычно сохраняется сознание до тех пор, пока насыщение артериальной крови кислородом не снизится до 50%. Следовательно, если летчик дышит воздухом, предельной высотой для его кратковременного пребывания в негерметизированном самолете является 7010 м, а если он дышит чистым кислородом, предельная высота — 14326 м при условии, что аппаратура для снабжения кислородом функционирует идеально.
в) Острые проявления гипоксии. У неакклиматизированного человека при дыхании воздухом некоторые основные признаки острой гипоксии (сонливость, умственная и мышечная утомляемость, иногда головная боль, тошнота и эйфория) начинают проявляться примерно на высоте 3657,6 м. Эти симптомы прогрессируют до стадии мышечных подергиваний и судорожных приступов на высоте, превышающей 5486,4 м, и, наконец, при подъеме выше 7010,4 м неакклиматизированный человек впадает в коматозное состояние с наступающим вскоре вслед за этим смертельным исходом.
Одним из самых существенных эффектов гипоксии является уменьшение умственной работоспособности, что приводит к ухудшению памяти и способности к критической оценке ситуаций, появляются трудности при выполнении точных движений. Например, если летчик без акклиматизации находится на высоте 4500 м в течение 1 ч, его умственная работоспособность обычно падает приблизительно на 50% нормы, а после 18 ч пребывания на такой высоте этот показатель снижается примерно до 20% нормальных значений.
г) Адаптация к низкому PO2. Человек, находящийся на больших высотах в течение дней, недель или лет, все больше адаптируется к низкому PO2 и его отрицательное воздействие на организм уменьшается. Это позволяет человеку выполнять более тяжелую работу, не испытывая симптомов гипоксии, или подниматься еще выше.
Основными средствами адаптации к гипоксии являются:
(1) значительное увеличение легочной вентиляции;
(2) увеличение количества эритроцитов;
(3) увеличение диффузионной способности легких;
(4) увеличение васкуляризации периферических тканей;
(5) увеличение способности тканевых клеток использовать кислород, несмотря на низкий PO2.
1. Увеличение легочной вентиляции — роль артериальных хеморецепторов. Непосредственное воздействие сниженного PO2 стимулирует артериальные хеморецепторы, что максимально увеличивает альвеолярную вентиляцию примерно в 1,65 раза по сравнению с нормой. При этом компенсация на высоте происходит в течение нескольких секунд, что позволяет человеку подняться на несколько сотен метров выше, чем было бы возможно без увеличения вентиляции.
В дальнейшем если человек остается на очень большой высоте несколько дней, хеморецепторы опосредуют еще большее увеличение вентиляции (приблизительно в 5 раз выше нормальных значений).
Немедленное увеличение вентиляции при подъеме на большую высоту вымывает значительное количество углекислого газа, уменьшая PCO2 и увеличивая рН жидкостей организма. Эти изменения тормозят дыхательный центр ствола мозга, таким образом противодействуя стимуляции дыхания через влияние сниженного PO2 на периферические хеморецепторы каротидных и аортальных телец.
Но в последующие 2-5 сут это торможение угасает, позволяя дыхательному центру реагировать в полную силу на гипоксическую стимуляцию периферических хеморецепторов, и вентиляция возрастает примерно в 5 раз.
Полагают, что причиной угасания торможения является снижение концентрации ионов бикарбоната в спинномозговой жидкости и мозговой ткани. Это, в свою очередь, уменьшает рН жидкости, окружающей хемочувствительные нейроны дыхательного центра, что усиливает его активность, стимулирующую дыхание.
Важным механизмом постепенного уменьшения концентрации бикарбонатов является почечная компенсация дыхательного алкалоза. Почки реагируют на снижение PCO2 уменьшением секреции ионов водорода и увеличением выведения бикарбонатов. Эта метаболическая компенсация дыхательного алкалоза постепенно снижает концентрацию бикарбонатов плазмы и спинномозговой жидкости, возвращая рН к нормальному значению, и частично снимает тормозное влияние на дыхание низкой концентрации ионов водорода.
Таким образом, после осуществления почечной компенсации алкалоза дыхательный центр становится значительно более чувствительным к связанному с гипоксией раздражению периферических хеморецепторов.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
— Также рекомендуем «Акклиматизация при горной болезни. Клеточный уровень акклиматизации»
1. Дыхание чистым кислородом. Острые проявления гипоксии2. Акклиматизация при горной болезни. Клеточный уровень акклиматизации3. Естественная акклиматизация на высокогорье. Острая горная болезнь4. Хроническая горная болезнь. Влияние сил ускорения на организм5. Действие на позвоночник положительных G. Защита организма от центробежных ускорений6. Силы ускорения в космическом полете. Ускорения парашютных прыжков7. Искусственный климат в космосе. Физиологические проблемы невесомости8. Детренированность при длительном действии невесомости. Глубоководные погружения9. Азотный наркоз. Токсичность кислорода10. Хроническое отравление кислородом. Токсичность углекислого газа
- Антифомсилан / Журнал «Фармакология и токсикология» // М.: Государственное издательство медицинской литературы, 1972.
- Т. В. Бирич. Оксигенотерапия в офтальмологии. Мн.: Беларусь, 1972.
Чаще всего кислород применяется в смеси газов с концентрацией 40-70 %, однако в некоторых случаях возможно применение:
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист.
Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым).
Список проблемных ссылок
Предупреждение отравлений кислородом достигается строгим соблюдением правил по его применению:
Механизм нарушения транспорта газов в организме при гипероксии
Избыток кислорода вызывает увеличение количества окисленного гемоглобина и снижение количества восстановленного гемоглобина. Именно восстановленный гемоглобин осуществляет транспорт углекислого газа, а снижение его содержания в крови приведёт к задержке углекислого газа в тканях — гиперкапнии. Гиперкапния проявляется в виде одышки, покраснения лица, головной боли, судорог и, наконец, — потери сознания.
Клинические формы кислородного отравления
Отравление кислородом разделяют по преобладанию проявлений на три формы: лёгочную, судорожную и сосудистую.
Возникает при относительно длительном дыхании смесью, с парциальным давлением кислорода 1,3−1,6 бар и более. Она характеризуется преимущественным поражением дыхательных путей и лёгких. Сначала проявляется раздражающее действие кислорода на верхние дыхательные пути — сухость в горле, отёк слизистой оболочки носа с появлением чувства «заложенности». Затем появляется усиливающийся кашель, сопровождающийся чувством жжения за грудиной. Всё это происходит на фоне повышения температуры тела. При нарастании степени отравления могут развиться кровоизлияния в сердце, печень, лёгкие, кишечник, головной и спинной мозг. После прекращения вдыхания избыточно обогащённой кислородом смеси интенсивность симптомов снижается в течение 2−4 ч, и окончательно они исчезают в течение 2−4 суток.
Возникает при парциальном давлении кислорода в дыхательной смеси 2,5−3 бар и характеризуется преимущественным поражением центральной нервной системы. На фоне нарастающей бледности и потливости возникает сонливость, нарушение зрения, безучастность или эйфорическое возбуждение. При нарастании степени отравления возникает оглушение, сильная рвота, тик мимических мышц и наконец потеря сознания и судороги. Во время повторных приступов судорог может наступить смерть от остановки дыхания. Если приступ разовьётся под водой — велик риск утопления. Если дыхание избыточным потоком кислорода прекращено, судороги прекращаются в течение нескольких минут и сознание возвращается. После восстановления сознания пострадавший может проспать несколько часов, как после приступа эпилепсии. Судорожный приступ не оставляет остаточных явлений.
Необходимо отметить, что потребление кислорода у человека находится в пределах 0,33 ≤ y ≤ 3 л/мин. При этом максимальное потребление 3 л/мин могут выдержать в течение 10 минут только хорошо тренированные пловцы, далее развивается отравление. При нахождении под водой в состоянии покоя (например — при декомпрессии) потребление составляет в среднем 0,66 л/мин. Если декомпрессия проходит в холодной воде, то потребление составляет 1 л/мин. При тяжёлой физической работе кислород может потребляться в количестве 2 л/мин.
Наблюдается при парциальном давлении кислорода выше 3 бар. При этой форме отравления происходит внезапное расширение кровеносных сосудов, резкое падение артериального давления и сердечной деятельности. Часто появляются многочисленные кровоизлияния в кожу и слизистые оболочки. Подобные кровоизлияния могут быть и во внутренних органах. Во время резкого падения артериального давления может наступить смерть от остановки сердечной деятельности.
Первая помощь при появлении признаков кислородного отравления заключается в скорейшем прекращении вдыхания обогащённой кислородом смеси и переключении на воздух. В течение суток пострадавший должен находиться в тёплом, затемнённом, хорошо вентилируемом помещении с соблюдением охранительного режима. При тяжёлых случаях отравления необходима специализированная медицинская помощь.
Первыми признаками кислородного отравления является онемение пальцев рук и ног, подёргивание мышц лица (особенно губ) и век, чувство беспокойства. Затем довольно быстро наступают общие судороги и потеря сознания. Если пострадавший не будет поднят на поверхность, приступы судорог становятся всё чаще и длительнее, а промежутки между ними уменьшаются. При быстром повышении парциального давления кислорода приступы общих судорог с быстрой потерей сознания могут наступить внезапно, без появления начальных признаков отравления.
Симптомы кислородного отравления ЦНС можно запомнить по акрониму VENTIDC (или более лёгкий вариант — ConVENTID):
Кислородная терапия может осуществляться как при естественном дыхании, так и при искусственной вентиляции лёгких. В домашних условиях используются, в первую очередь, домашние кислородные концентраторы, позволяющие осуществлять кислородную терапию до 24 часов в сутки на потоках до 5 литров в минуту. Кислородные подушки и кислородные баллоны — не эффективны, так как нуждаются в постоянных заправках кислородом, что в домашних условиях малоприменимо. Кислородные аэрозольные баллончики вообще не поддаются заправке, поэтому их использование оправдано только для создания кратковременного резерва кислорода(чаще используют в горах). В больничных учреждениях подача кислорода централизована, то есть источник кислорода — хранилища со сжатым или жидким кислородом, откуда выполнена кислородная разводка по палатам.
Чаще всего оксигенотерапию проводят путём ингаляции через носовые катетеры (канюли, вводят через полость носа в носоглотку) реже используют:
Расходомер наркозного аппарата
Механизм повреждения клеточной мембраны при гипероксии
При избытке кислорода изменяется и его метаболизм в тканях. Основной путь утилизации O2 в клетках различных тканей — четырёхэлектронное восстановление его с образованием воды при участии клеточного фермента — цитохромоксидазы. В то же время небольшая часть молекул кислорода (1—2 %) претерпевает одно-, дву- и трёхэлектронное восстановление, когда образуются промежуточные продукты и свободнорадикальные формы кислорода.
Свободнорадикальные метаболиты обладают высокой активностью, действуя в качестве окислителей, повреждающих биологические мембраны. Липиды — основной компонент биологических мембран — представляют собой чрезвычайно легко окисляющиеся соединения. Свободнорадикальное окисление липидов часто становится разветвлённой цепной реакцией, склонной к самостоятельному поддержанию даже после нормализации содержания кислорода в организме. Многие продукты этой реакции сами являются высокотоксичными соединениями и способны повреждать биологические мембраны.
При избытке кислорода в тканях его восстановление до воды возрастает с 1—2 % в норме до высоких значений, пропорциональных степени этого избытка.
Из вышесказанного следует, что избыток кислорода в организме приводит к значительным нарушениям в транспорте газов и повреждению мембран клеток различных органов и тканей. Известно, что не существует скрытого периода при отравлении кислородом, так как биохимические нарушения начинаются сразу же с увеличением его парциального давления в дыхательной смеси. Кислородную интоксикацию усиливает тяжёлая физическая работа, переохлаждение, перегревание, содержание вредных газообразных примесей в дыхательной смеси, накопление углекислоты в организме, повышенная индивидуальная чувствительность. Отравление кислородом может быть более выражено в присутствии нейтрального газа.
Первая помощь при кислородном отравлении у водолазов заключается в том, чтобы уменьшить глубину спуска, перейти на безопасную по режиму остановку, а в камере сразу же, как только будет возможно, переключить пострадавшего на дыхание воздухом или обеднённой кислородом газовой смесью. При судорожной форме отравления необходимо, насколько позволяют условия подъёма, удерживать пострадавшего, предохраняя его от ударов о твёрдые предметы.