Пределы легочной вентиляции на глубине. Максимальная дыхательная способность легких
Практическое использование информации в том виде, в котором она представлена в предыдущих разделах, явно затруднительно. Трудности усугубляются постоянной необходимостью получения данных при обследовании водолазов, выполняющих работу в реальных условиях. Очень крупной проблемой остается проведение совершенно конкретных измерений. Поэтому физиологи и инженеры должны продолжать исследования, направленные на получение и обобщение доступной информации.
Одной из наиболее важных задач физиологов является непрерывная попытка обосновать физиологическое значение условий, которые еще не стали привычными в реальной водолазной практике.
Понимание основных дыхательных потребностей организма помогает правильно оценить снижение работоспособности водолаза, обусловленное затруднением дыхания в подводных условиях. Одним из наиболее известных факторов затруднения дыхания является уменьшение вентиляторной способности легких на глубине в результате увеличения плотности газа. Легочная вентиляция ограничивается незамедлительно в случаях, если для дыхания используется воздух или любая другая относительно плотная газовая смесь. Но подобных ограничений можно ожидать и при дыхании более легкими газами, но на несколько большей глубине при условии, что другие физиологические факторы не препятствуют достижению этих глубин.
В любом случае силы инерции, обусловленные высокой плотностью газа, становятся заметными, особенно при повышенной частоте дыхания [Clarke et al., 1981].
Многие исследователи изучали влияние давления, связанное с глубиной погружения, на максимальную дыхательную способность легких (МДС), максимальную произвольную вентиляцию-(МПВ) и другие показатели. Результаты этих исследований очень похожи, особенно если их выразить в реальных объемах легочной вентиляции. Первоначально большинство данных представлялось как процент изменения от контрольных значений легочной вентиляции, полученных во время пребывания на поверхности. Однако в некоторых случаях очень похожие реальные величины легочной вентиляции, полученные у испытуемых на глубине, стали различаться как процент изменения вследствие расхождения контрольных данных.
На рисунке представлены средние величины МПВ, взятые из наиболее важных ранних, исследований вентиляторной способности легких при дыхании воздухом под давлением, соответствующим таковому на различных глубинах. Показано, что одни и те же дыхательные тесты, проводимые в барокамере, давали более высокие значения максимальной дыхательной способности при сравнении с величинами, полученными на глубине в открытом море. Stolp (1979) провел измерение МПВ (15-секундный тест) у 3 высокотренированных испытуемых при абсолютном давлении среды, достигающем 6 кгс/см2. Дыхание осуществлялось сжатым воздухом через легочный автомат автономного подводного дыхательного аппарата либо в условиях «сухой» камеры, либо в открытом море.
Величины легочной вентиляции, достигаемые испытуемыми в открытом море на всех глубинах, были на 8—17% (в среднем на 14%) меньше, чем соответствующие величины, полученные при исследованиях в барокамере.
В 1967 г. Maio, Farhi, применяя низкое и высокое абсолютное давление (0,5—7,5 кгс/см2), газовые смеси (Не—02 и SF6—02), а также воздух, исследовали влияние плотности газа в диапазоне от величины 0,21 г/л, характерной для воздуха при нормальном давлении, до величины, превышающей указанную плотность воздуха в 12 раз. Принимали во внимание содержание двуокиси углерода и водяных паров в газовой смеси во время реально проводимого теста возвратного дыхания, что было особенно важным при относительно низкой плотности газа.
Была ли данная относительная плотность газа достигнута вследствие изменения газового состава смеси, давления или обоих факторов вместе, не имело значения, так как не приводило к существенному различию величин МПВ или связанных с ней показателей.
Кривая на рисунке была выполнена приблизительно для оптимального получения на ней большинства экспериментальных точек. При дыхании воздухом по мере повышения давления МПВ быстро снижается и достигает приблизительно половины контрольной («поверхностной») величины в тот момент, когда абсолютное давление среды приближается к 4 кгс/см2. За этим пределом уменьшение МПВ резко замедляется. Возможные механизмы такого характера зависимости МПВ от давления среды были рассмотрены Maio, Farhi в 1967 г., а в общих чертах вопрос ограничения величины дыхательного потока в зависимости от плотности газа обсуждался в предыдущем разделе. Как сообщил Workman, а затем в 1963 г. Wood, величина МПВ на глубине приблизительно обратна пропорциональна корню квадратному из величины плотности газа.
