Αναπνοή Υποβρυχίως – Πυκνότητα Αερίου και CO2

dry

 

Αναπνοή
• Σε μεγάλο ποσοστό ο αερισμός των πνευμόνων ρυθμίζεται ασυνείδητα, και διέπεται από την ανάγκη για O2 και την απομάκρυνση του CO2.
• Σε κατάσταση ηρεμίας, όταν η κατανάλωση οξυγόνου είναι ελάχιστη, η ανάγκη να απομακρυνθεί το CO2 ελέγχει τον αερισμό των πνευμόνων.
• Παρά το γεγονός ότι η αρτηριακή τιμή του CO2 ελέγχει άμεσα τον αερισμό, αυτό δεν σημαίνει ότι είναι ανεξάρτητος από την κατανάλωση O2.
• Όταν αναπνέουμε κάτω από συνθήκες ηρεμίας, χρησιμοποιούμε μόνο ένα μικρό μέρος του συνολικού όγκου των πνευμόνων μας
• Σε κατάσταση ηρεμίας, το συνολικό ποσό του αερίου που αναπνέουμε καθορίζεται πρωτίστως από τη μάζα σώματος
• Ο αερισμός ανά λεπτό σε κατάσταση ηρεμίας δεν διαφέρει σημαντικά μεταξύ ατόμων ίδιας μάζας σώματος, καλής φυσικής κατάστασης ή μη.
• Οι πνεύμονές μας έχουν σημαντικό αποθεματικό όγκου εισπνοής και εκπνοής.
• Αναπνευστικός όγκος (Tidal Volume) είναι η ποσότητα του αερίου που εισπνέεται και εκπνέεται με κάθε αναπνοή, κατά μέσο όρο 6 έως 8 ml ανά kg σωματικού βάρους.
• Σε ένα υποθετικό δύτη 70 kg, αυτό οδηγεί σε αναπνευστικό όγκο (TV) περίπου 500 ml.
• Σε ηρεμία αναπνέουμε 12 έως 16 φορές το λεπτό (Minute Ventilation), το οποίο οδηγεί σε αερισμό από 6 έως 7 L ανά λεπτό (TV x φορές ).
• Κατά μέσο όρο ένα άτομο 70 kg, έχει 0,5 L (TV) : Αναπνευστικός όγκος, 3 L (IRV): Εφεδρικός εισπνευστικός όγκος και 1,5 L (ERV): Eφεδρικός εκπνευστικός όγκος

«νεκρός χώρος» αερισμού
• Με κάθε αναπνοή, κάποια ποσότητα αερίου παραμένει πάντα στους αεραγωγούς που μεταφέρουν το αέριο στα τμήματα ανταλλαγής αερίων των πνευμόνων (κυψελίδες).
• Το αέριο στους αεραγωγούς δεν συντελεί στην ανταλλαγή αερίων, και επομένως «χάνεται» ( «νεκρός χώρος» αερισμού )
• Στην ουσία, το οξυγόνο στο «νεκρό χώρο» αερίου δεν είναι διαθέσιμο για την ανταλλαγή αερίων.
• Κατά μέσο όρο, ο νεκρός όγκος αερισμού υπολογίζεται στα 2,2 ml / kg, ή 150 ml στο παράδειγμά μας με το άτομο των 70 kg.
• Αυτό σημαίνει ότι σε κατάσταση ηρεμίας, 150 ml από κάθε 500 ml αναπνοή ΤV, ή 30% των εισπνεόμενων αερίων, δεν υφίστανται ανταλλαγή αερίων
• Για αερισμό 7 L ανά λεπτό, σημαίνει ότι 2,1 L αερίου δεν συμβάλλει στην ανταλλαγή αερίων.
• Οι μεγαλύτερες ανάσες ωστόσο, αυξάνουν την αποδοτικότητα της αναπνοής με τη μείωση του ποσοστού του “νεκρού χώρου” αερισμού.
• Για 1 L αναπνοής , ο “νεκρός χώρος” αερισμού θα παραμείνει 150 ml, αλλά το ποσοστό «νεκρού χώρου» αερισμού θα μειωθεί στο 15%.
• Στη περίπτωση αυτή, η ποσότητα του αερίου ανά λεπτό που δεν συντελεί στην ανταλλαγή αερίων, μειώνεται σε 1,05 L
• Το σημαντικό αποτέλεσμα της μείωσης του ποσοστού «νεκρού χώρου» αερισμού είναι ότι περισσότερο εισπνεόμενο αέριο συντελεί στην ανταλλαγή αερίων με το αίμα.

Πυκνότητα Αερίου

  • Καθώς αυξάνεται το βάθος , αυξάνεται και η πυκνότητα του εισπνεόμενου αερίου.
  • Καθώς αυξάνεται η πυκνότητα του αερίου, αυξάνεται και η προσπάθεια εισπνοής-εκπνοής.
  • Η αύξηση της πυκνότητας του αερίου, περιορίζει την αναπνευστική απόκριση κάτω από υπερβαρικές συνθήκες.
  • Αναπνοή αέρα σε 4 ATA (-30μ) μειώνει τη μέγιστη εκπνευστική ροή του αερίου και το μέγιστο αερισμό των πνευμόνων ανά λεπτό στο μισό από ότι σε 1 ΑΤΑ .
  • Η δυνατότητα αύξησης του αερισμού και η εξάλειψη του CO2 κατά τη διάρκεια της άσκησης, μπορεί να περιοριστεί σημαντικά με την αυξημένη πυκνότητα αερίου.
  • Η ικανότητα εκτέλεσης άσκησης σε 1 ΑΤΑ δεν θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ως οδηγός για την άσκηση σε βάθος, καθώς η ικανότητα να αερίζονται οι πνεύμονες μπορεί να περιορίζεται σημαντικά από την αυξημένη πυκνότητα του αερίου.
  • Το οξυγόνο είναι ελαφρώς πυκνότερο από το άζωτο, έτσι η υποκατάσταση του αζώτου με οξυγόνο (nitrox), αυξάνει ελαφρά τη πυκνότητα του μείγματος.

CO2
• Το CO2 είναι 25 φορές περισσότερο λιποδιαλυτό από το άζωτο και πιο ναρκωτικό.
• Το άγχος αυξάνει τον μεταβολικό ρυθμό και μπορεί να συμβάλει στην αύξηση της παραγωγής CO2.
• Η κύρια αιτία αύξησης του CO2 κατά τη διάρκεια της κατάδυσης, είναι η άσκηση σε συνδυασμό με την αυξημένη πυκνότητα του αερίου.
• Μικρή αύξηση της PCO2, η οποία μπορεί να συμβεί κατά τη διάρκεια της κατάδυσης, μπορεί να συμβάλει στην «νάρκωση» ανεξάρτητα από τη PN2.
• Το CO2 είναι ένα ναρκωτικό αέριο ικανό, να καταστείλει τη συνειδητότητα σε βαθμό ολικής απώλειας.
• Αύξηση του CO2 έχει συσχετιστεί με μειωμένο επίπεδο συνείδησης, τόσο σε υπερβαρικό θάλαμο όσο και σε καταδύσεις.
• Μια μέτρια αύξηση της PCO2 σε 50-60 mmHg μειώνει σημαντικά την ικανότητά να εκτελούνται νοητικές ικανότητες, όπως η αριθμητική, διαχωρισμός χρωμάτων και δεξιότητες όπω ο συντονισμός ματιού-χεριού.
• Η καταστολή της συνειδητότητας που προκαλείται από το CO2 μπορεί να ποικίλλει σημαντικά μεταξύ των ατόμων.
• Αυξημένη PCO2 επηρεάζει την ψυχική και σωματική ικανότητα και μπορεί να εμποδίσει την αυτο-διάσωση.
• Δύτες έχουν καταστεί ανίκανοι και έχουν χάσει τις αισθήσεις τους λόγω της κατακράτησης CO2, χωρίς να γνωρίζουν ότι βρέθηκαν σε μια απειλητική για τη ζωή τους κατάσταση.
Αυξημένη PCO2 αυξάνει την πιθανότητα τοξικότητας οξυγόνου.

Αναπνοή και CO2
• Ο όγκος του αερίου που αναπνέεται ανά λεπτό, επηρεάζει την απομάκρυνση του CO2 από το αίμα, μέσω της διάχυσης, από τους πνεύμονες.
• Κατά τη διάρκεια της άσκησης, αν ο όγκος του αερίου που αναπνέεται ανά λεπτό δεν αυξηθεί παράλληλα με την αύξηση της παραγωγής CO2, τότε η αρτηριακή PCO2 θα αυξηθεί.
• Η συντήρηση μιας κανονικής PaCO2 μπορεί να μην είναι δυνατή κατά την αναπνοή πυκνού αερίου.
• Η αναπνευστική απόκριση στην αύξηση του CO2, φαίνεται να ποικίλλει σημαντικά μεταξύ των δυτών.
• Σοβαρή αύξηση της PaCO2 θα προκαλέσει περαιτέρω κατακράτηση CO2, μειώνοντας τον αερισμό των πνευμόνων.
• Σε κατάδυση, η αναπνοή από demand valve ρυθμιστές μπορεί να επιφέρει πρόσθετο έργο κατά την αναπνοή.
• Η συνολική επίπτωση στην αναπνοή, σχετικά με την απόκριση στην αύξηση του PCO2 σε άσκηση, μέσα από ένα σύγχρονο καλά συντηρημένο ρυθμιστή, είναι άγνωστη.

Γενικά
• Λαμβάνοντας βαθύτερες αναπνοές έχουμε πλεονέκτημα, καθώς βαθύτερες αναπνοές αυξάνουν την αποδοτικότητα του αερισμού.
• Λαμβάνοντας λιγότερες και μεγαλύτερες αναπνοές είναι πιο αποτελεσματικό από ό, τι λιγότερες και μικρότερες αναπνοές, καθώς το οξυγόνο που χρησιμοποιείται από τους αναπνευστικούς μύες είναι ελαφρώς αυξημένο στις μεγαλύτερες αναπνοές.
• Η αύξηση της αποτελεσματικότητας της αναπνοής από τις μεγαλύτερες ανάσες από ένα σημείο και μετά αντισταθμίζεται από την αυξανόμενη απαίτηση για οξυγόνο για την υποστήριξη του έργου της αναπνοής.
• Το μεταβολικό κόστος της λήψης μιας μεγαλύτερης αναπνοής δεν αντισταθμίζεται από την αυξημένη παροχή οξυγόνου που αυτή προσφέρει.
• Ο περιορισμός της ικανότητάς μας να πάρουμε βαθύτερες ανάσες, από τους ρυθμιστές, καταδυτικές στολές, ιμάντες εξοπλισμού κλπ. θα μειώσει την ικανότητά μας να μεγιστοποιήσουμε την αποδοτικότητα της αναπνοής.
• Σημαντικό σημείο για τους δύτες είναι, ότι η λήψη βαθύτερων αναπνοών είναι το κλειδί για την αύξηση της αποτελεσματικότητας της αναπνοής κατά τη διάρκεια της άσκησης.

 

Aς συνοψίσουμε κάποια από τα παραπάνω σε μια υποθετική βουτιά ενός advanced open water δύτη στα -30m με αέρα.

Από τη στιγμή λοιπόν που ο δύτης μας αφήνει την επιφάνεια και καταδύεται, θα αρχίσει να αναπνέει όλο και πυκνότερο αέριο μιας και ο ρυθμιστής θα τον παρέχει με μεγαλύτερη πίεση από ότι στη επιφάνεια, ώστε να αντισταθμίσει την πίεση υποβρυχίως. Καθώς αυξάνεται η πυκνότητα του αερίου, αυξάνεται και η προσπάθεια εισπνοής-εκπνοής και περιορίζεται η αναπνευστική απόκριση. Σε αυτή τη φάση να αναφέρουμε ότι αναπνέοντας από έναν καλά συντηρημένο ρυθμιστή, η συνολική επίπτωση στην αναπνοή σχετικά με την απόκριση στην αύξηση του CO2 σε άσκηση υποβρυχίως, είναι άγνωστη. Με κάθε αναπνοή, κάποια ποσότητα αερίου παραμένει πάντα στους αεραγωγούς που μεταφέρουν το αέριο στις πνευμονικές κυψελίδες, αλλά και στο 2ου σταδίου ρυθμιστή μας. Το αέριο αυτό δεν συντελεί στην ανταλλαγή αερίων στις πνευμονικές κυψελίδες, και επομένως «χάνεται» ( «νεκρός χώρος» αερισμού ). Οι μεγαλύτερες ανάσες ωστόσο, αυξάνουν την αποδοτικότητα της αναπνοής με τη μείωση του ποσοστού του “νεκρού χώρου” αερισμού. Η αύξηση της αποτελεσματικότητας της αναπνοής από τις μεγαλύτερες ανάσες από ένα σημείο και μετά αντισταθμίζεται από την αυξανόμενη απαίτηση για Ο2 για την υποστήριξη του έργου της αναπνοής. Ο περιορισμός της ικανότητάς μας να πάρουμε βαθύτερες ανάσες, από τους ρυθμιστές, καταδυτικές στολές, ιμάντες εξοπλισμού κλπ. θα μειώσει την ικανότητά μας να μεγιστοποιήσουμε την αποδοτικότητα της αναπνοής.

Παρόλο που ο δύτης μας μπορεί ακόμα να είναι στα ρηχά 10-15m και σε κατάσταση ηρεμίας το πιθανότερο είναι να μην αντιλαμβάνεται τίποτα από τα παραπάνω και να μην αποτελούν από μόνα τους κάποιο πρόβλημα και ο δύτης μας να απολαμβάνει μια ήρεμη και χαλαρή βουτιά.

Σε μεγάλο ποσοστό ο αερισμός των πνευμόνων ρυθμίζεται ασυνείδητα, και διέπεται από την ανάγκη για O2 και την απομάκρυνση του CO2. Σε κατάσταση ηρεμίας, όταν η κατανάλωση O2 είναι ελάχιστη, η ανάγκη να απομακρυνθεί το CO2 ελέγχει τον αερισμό των πνευμόνων. Κατά τη διάρκεια ήπιας άσκησης, οι αρτηριακές τιμές Ο2 και CO2 διατηρούνται σε τιμές κατάστασης ηρεμίας. Όταν αναπνέουμε κάτω από συνθήκες ηρεμίας, χρησιμοποιούμε μόνο ένα μικρό μέρος του συνολικού όγκου των πνευμόνων μας. Ο αερισμός ανά λεπτό σε κατάσταση ηρεμίας δεν διαφέρει σημαντικά μεταξύ ατόμων ίδιας μάζας σώματος, καλής φυσικής κατάστασης ή μη. Παρόλα αυτά οι πνεύμονές μας έχουν σημαντικό αποθεματικό όγκου εισπνοής και εκπνοής τον οποίο μπορούμε να τον χρησιμοποιήσουμε υποβρυχίως για τον έλεγχο της πλευστότητας ! Αυτό ο όγκος μπορεί να ποικίλει από άτομο σε άτομο αλλά μπορεί εύκολα να φτάσει τα 3 L ή 3 Κg άνωσης.

Καθώς όμως ο δύτης μας καταδύεται και φτάνει το μέγιστο προκαθορισμένο βάθος των -30m, τα προαναφερθέντα φυσικά φαινόμενα κάνουν εντονότερη την παρουσία τους.

Η αναπνοή αέρα σε 4 ATA (-30μ) μειώνει τη μέγιστη εκπνευστική ροή του αερίου και το μέγιστο αερισμό των πνευμόνων ανά λεπτό στο μισό από ότι στην επιφάνεια. Ο όγκος του αερίου που αναπνέεται ανά λεπτό, επηρεάζει την απομάκρυνση του CO2 από το αίμα, μέσω της διάχυσης, από τους πνεύμονες. Η συντήρηση μιας κανονικής PaCO2 μπορεί να μην είναι δυνατή κατά την αναπνοή πυκνού αερίου. Σοβαρή αύξηση της PaCO2 θα προκαλέσει περαιτέρω κατακράτηση CO2, μειώνοντας τον αερισμό των πνευμόνων.

Αν τώρα ο δύτης μας για κάποιο λόγο αγχωθεί ή χρειαστεί να παράγει έργο/άσκηση υποβρυχίως τι γίνεται ?

Το άγχος αυξάνει τον μεταβολικό ρυθμό και μπορεί να συμβάλει στην αύξηση της παραγωγής CO2. Η κύρια αιτία αύξησης του CO2 κατά τη διάρκεια της κατάδυσης, είναι η άσκηση σε συνδυασμό με την αυξημένη πυκνότητα του αερίου. Μικρή αύξηση της PCO2, μπορεί να συμβάλει στην «νάρκωση» ανεξάρτητα από τη PN2. Το CO2 είναι 25 φορές περισσότερο λιποδιαλυτό από το N2 και πιο ναρκωτικό. Μια μέτρια αύξηση της PCO2 σε 50-60 mmHg μειώνει σημαντικά την ικανότητά να εκτελούνται νοητικές ικανότητες, όπως η αριθμητική, διαχωρισμός χρωμάτων και δεξιότητες όπως ο συντονισμός ματιού-χεριού. Η αναπνευστική απόκριση στην αύξηση του CO2, φαίνεται να ποικίλλει σημαντικά μεταξύ των δυτών.

Advertisements

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

w

Σύνδεση με %s