Působení vysokého tlaku Působení vysokého tlaku na lidský organizmusna lidský organizmus

PhDr. Miloslav KlugarUPOL

Krátký náhled do fyzikyKrátký náhled do fyziky

Atmosferický tlak 1 atm

TorriceliTorriceli – atmosféra má – atmosféra má vlastní tíhuvlastní tíhu

PP

760 mm Hg760 mm Hg

760 torr760 torr

101356 Pa 101356 Pa

1 atm1 atm

PascalPascal – atmosférický tlak je – atmosférický tlak je ekvivalentní tlaku vodního ekvivalentní tlaku vodního sloupce o sloupce o výšce 10msvvýšce 10msv

P = 1 atm 1,01 barP = 1 atm 1,01 bar

Hydrostatický tlak

P = hρg

ArchimédesArchimédes –„předmět –„předmět ponořený zcela nebo částečněponořený zcela nebo částečnědo kapaliny je nadlehčován do kapaliny je nadlehčován silou, která se rovná tíze silou, která se rovná tíze kapaliny tělesem vytlačené“kapaliny tělesem vytlačené“

vztlak tělesavztlak tělesa(tíha tělesa, objem tělesa, (tíha tělesa, objem tělesa, hustota kapaliny)hustota kapaliny)

pozitivní

neutrální

negativní

Boyle Boyle && Marriot Marriot – „Objem tlaku – „Objem tlakuplynu je nepřímo úměrný plynu je nepřímo úměrný

absolutnímuabsolutnímutlaku, zatímco hustota je přímotlaku, zatímco hustota je přímoúměrná atmosférickému tlaku přiúměrná atmosférickému tlaku přizachování konstantní teploty“zachování konstantní teploty“

PP11VV11 = P = P22VV22

rtuť

rtuť

1 bar

4 bar1/4 objemu

CharlesCharles – různé plyny se – různé plyny se roztahují oroztahují o

stejný zlomek objemu při stejnémstejný zlomek objemu při stejnémzvýšení teplotyzvýšení teploty

50 °C

Atom kyslíku

0 °Czahřátí

DaltonDalton – každý z plynů ve směsi se – každý z plynů ve směsi se podílí na celkovém tlaku takovým podílí na celkovém tlaku takovým dílem, jako je jeho podíl ve směsidílem, jako je jeho podíl ve směsi

Parciální tlakParciální tlakΣΣxxii = 1 = 1P(celkový) = pPP(celkový) = pP11 + pP + pP22 + pP + pP33………..pP………..pPnn

NN OO22 ArAr COCO22

78,09%78,09% 20,95%20,95% 0,93%0,93% 0,03%0,03%

100% 100% 11

Jak dlouho vydrží pod vodou?

Vorvani - 2 hod

Delfíni - 20 min

Velryby a tuleni - 18 min

Bobr, kachna - 15 min

Krysa, králík, kočka, pes - 2 - 4 min

Člověk - 1 - 3 min

Trénované lovkyně perel - ~2 min

Martin Štěpánek - 8:06

Kdy se nás týká vysoký Kdy se nás týká vysoký tlak:tlak:Přístrojové potápění (Přístrojové potápění (s potápěčským přístrojems potápěčským přístrojem))Nádechové potápění (Nádechové potápění (Free divingFree diving))Tunelování Tunelování (přetlak proti prosakování vody)(přetlak proti prosakování vody) Hyperbarická oxygenoterapie (Hyperbarická oxygenoterapie (barokomorabarokomora))

No a jak je to v ponorce?

NE!!!!

Přístrojové potápěníPřístrojové potápění• Lidské tělo je složeno ze 70 % z tekutinLidské tělo je složeno ze 70 % z tekutin

Dutiny vyplněné vzduchemDutiny vyplněné vzduchem

Nezbytné vyrovnávat tlak!Nezbytné vyrovnávat tlak!

lebečnílebeční

potápěčská potápěčská maskamaska

plíceplíce

středoušnístředoušní

Větší okolní tlak způsobuje podtlak, který musí být vyrovnán.

Základní pravidlo:Základní pravidlo:DÝCHEJTE PRŮBĚŽNĚ A NIKDY DÝCHEJTE PRŮBĚŽNĚ A NIKDY NEZADRŽUJTE DECH!!!NEZADRŽUJTE DECH!!!

Pan BoylPan Boyl

nádechnádech

5 l 5 l ve ve 3030mm

20 l20 l

Dýchání vzduchu pod Dýchání vzduchu pod tlakemtlakemSložení vzduchu se neměníSložení vzduchu se nemění

Se vzrůstající hloubkou při Se vzrůstající hloubkou při sestupu se zvětšuje tlak i sestupu se zvětšuje tlak i hustota plynůhustota plynů

Procentní obsah plynů se při Procentní obsah plynů se při změnách tlaků neměnízměnách tlaků nemění

Celková hustota plynů Celková hustota plynů (koncentrace) vzrůstá se (koncentrace) vzrůstá se vzrůstající hloubkou a v vzrůstající hloubkou a v důsledku toho dostává důsledku toho dostává potápěč jejich větší dávkypotápěč jejich větší dávky

DusíkDusíkDusík je inertní plyn, který lidský organismus Dusík je inertní plyn, který lidský organismus

nevyužívá, ale ve tkáních se rozpouštínevyužívá, ale ve tkáních se rozpouští..Při sestupu do hloubky se vzrůstajícím tlakem Při sestupu do hloubky se vzrůstajícím tlakem

vzrůstá i množství dusíku rozpuštěného ve tkáních vzrůstá i množství dusíku rozpuštěného ve tkáních (saturace).(saturace).

Když začneme vystupovat, dusík rozpuštěný ve Když začneme vystupovat, dusík rozpuštěný ve tkáních pod tlakem se začne uvolňovat do krevního tkáních pod tlakem se začne uvolňovat do krevního oběhu a putuje zpět do plic a je oběhu a putuje zpět do plic a je vydechován (desaturace)vydechován (desaturace)..

Proto:Proto:Větší hloubky a delší časy ponoru znamenají větší Větší hloubky a delší časy ponoru znamenají větší

nasycení Nnasycení N22..Opakované ponory znamenají větší nasycení Opakované ponory znamenají větší nasycení NN22..Bezdekompresní limity jsou založeny na saturaci Bezdekompresní limity jsou založeny na saturaci

a desaturacia desaturaci..

Normální stav

Po prvním ponoru

Po povrchovém intervalu

Po druhém ponoru

Saturace dusíkemSaturace dusíkem

Nejčastější potápěčské nemoci a Nejčastější potápěčské nemoci a nehodynehodyUtonutí

Arteriální plynová embólie - AGE

Dekompresní nemoc - DCS

Dusíková narkózaPneumothorax plic

Barotrauma masky

Barotrauma zubu

Barotrauma ucha

Alternobarické vertigo

Kyslíková toxicita CNS

Alteriální plynová embólie Alteriální plynová embólie AGEAGEJedna z nejhorších nehodJedna z nejhorších nehod

Zadržení dechu (potápění s Asthma) Zadržení dechu (potápění s Asthma) Při zvýšeném tlaku v plicích se vzduch Při zvýšeném tlaku v plicích se vzduch

protlačí přes nejslabší místo v plicní tkáni protlačí přes nejslabší místo v plicní tkáni (jsou to místa přisedlá k plicním (jsou to místa přisedlá k plicním vlásečnicím)vlásečnicím)

Bubliny plynu se dostávají přímo do srdce a Bubliny plynu se dostávají přímo do srdce a odtud prochází do tepenného systémuodtud prochází do tepenného systému

Tepenným systémem putují do té doby, než Tepenným systémem putují do té doby, než narazí na místo, které je pro ně příliš úzké, narazí na místo, které je pro ně příliš úzké, uváznou a zabrání přívodu krve k buňkám uváznou a zabrání přívodu krve k buňkám

Tepenný embolismus pohybující se v těle Tepenný embolismus pohybující se v těle potápěče, se poměrně rychle dostane do potápěče, se poměrně rychle dostane do mozku. Tím vznikne zranění, které mozku. Tím vznikne zranění, které nazýváme mozková plynová embolie CAGE nazýváme mozková plynová embolie CAGE

Příčiny:Příčiny:Nasycení tkání dusíkemNasycení tkání dusíkemRychlý výstup na hladinu Rychlý výstup na hladinu

>>18 m/min(doporučeno 18 m/min(doporučeno <<10 m/min) 10 m/min)

Nedodržení případných Nedodržení případných dekompresních zastávek dekompresních zastávek

DehydrataceDehydratace

Dekompresní nemoc DCSDekompresní nemoc DCS

Následky:Následky:Tvorba mikrobublinekTvorba mikrobublinekTvorba „shluků“Tvorba „shluků“Zastavení transportu krveZastavení transportu krveFatální poškození Fatální poškození

organismu na buněčné organismu na buněčné úrovniúrovni

DCS I:DCS I:bolesti kloubů bolesti kloubů bolesti svalů bolesti svalů svědění a mramorování svědění a mramorování

pokožkypokožkybolesti v uzlinách bolesti v uzlinách nápadné zduření tkání nápadné zduření tkání velká únava velká únava

DCS II:DCS II:halucinace halucinace křeče křeče ztráta kontroly svěračůztráta kontroly svěračůzhoršená rovnováhazhoršená rovnováhaporuchy vidění a sluchuporuchy vidění a sluchuslabost až bezvědomíslabost až bezvědomí rychlé a mělké dýchánírychlé a mělké dýchánísuchý kašel suchý kašel bolesti na prsou bolesti na prsou šokšok

DCS příznakyDCS příznaky

Rekreační Rekreační potápěnípotápění

Bez dekompresní ponor:Bez dekompresní ponor:

Bez dekompresníBez dekompresníPoužívání dekompresního Používání dekompresního

počítače (tabulek)počítače (tabulek)

Dekompresní ponor:Dekompresní ponor:

DusíkováDusíková narkózanarkóza

Příčiny:Příčiny:Vysoký pPNVysoký pPN22

Nasycení dusíkemNasycení dusíkemZvýšená fyzická námahaZvýšená fyzická námahaZvýšená hladina pPCOZvýšená hladina pPCO22

Příliš rychlý sestup

Následky:Následky:Stav euforieStav euforiePocit strachuPocit strachuPocit tísněPocit tísněDezorientaceDezorientace

Je velmi individuální Je velmi individuální Není zcela objasněnoNení zcela objasněnoPopisuje se kolem hloubky 30 m – 4 barPopisuje se kolem hloubky 30 m – 4 barPři technických sestupech – pod 40 m Při technických sestupech – pod 40 m

jiné směsi (trimix, heliox, argonox)jiné směsi (trimix, heliox, argonox)Hélium má 5x nižší narkotické účinky než Hélium má 5x nižší narkotické účinky než

dusíkdusík

První pomoc při potápěčských První pomoc při potápěčských nehodáchnehodáchV naprosté většině:V naprosté většině:

Podání čistého kyslíkuPodání čistého kyslíkuDoplnění tekutinDoplnění tekutinPřípadně léčba v barokomořePřípadně léčba v barokomoře

Expozice vysokému tlakuExpozice vysokému tlaku Intervalové dýchání čistého kyslíkuIntervalové dýchání čistého kyslíku InfuzeInfuze

První pomoc při potápěčských První pomoc při potápěčských nehodáchnehodách

BarokomoraBarokomora

Kyslíková toxicita Kyslíková toxicita CNSCNS

Způsobuje poměrně Způsobuje poměrně krátkodobé dýchání krátkodobé dýchání kyslíku pod vysokým kyslíku pod vysokým parciálním tlakem.parciálním tlakem.

Nejčastěji k ní dochází Nejčastěji k ní dochází v podmínkách, kdy v podmínkách, kdy parciální tlak kyslíku parciální tlak kyslíku převyšuje 1,6 bar. převyšuje 1,6 bar.

Pan DaltonPan Dalton

Na hladině pP0Na hladině pP02 2 – 0,21 bar– 0,21 barpP0pP022 1,6 bar – hloubka? 1,6 bar – hloubka?1,6/0,21= 7,6 bar1,6/0,21= 7,6 bar

66 m – limit pro vzduch!!!66 m – limit pro vzduch!!!

Kyslíková toxicita Kyslíková toxicita CNSCNSRekreační potápění 40 – mRekreační potápění 40 – m

Potápění s Nitroxem (EAN)Potápění s Nitroxem (EAN)EAN 40 – 40% 0EAN 40 – 40% 022Rekreační pP0Rekreační pP02 2 – 1,4 bar– 1,4 barPřichází nečekaně „bez varování“ – křečePřichází nečekaně „bez varování“ – křeče

Při zvýšení pP0Při zvýšení pP02 2 – nad 1,6 bar– nad 1,6 barPříznaky signalizující nastupující křeče: Příznaky signalizující nastupující křeče:

nevolnost, rozšíření zornic, závratě, nevolnost, rozšíření zornic, závratě, zmatenost, zvonění v uších a škubání zmatenost, zvonění v uších a škubání rtů a obličejového svalstva rtů a obličejového svalstva

Nepotápěj se bez rozmyslu a bez Nepotápěj se bez rozmyslu a bez výcviku!!!výcviku!!!

Potápěj se s rozvahou a bezpečně!!!Potápěj se s rozvahou a bezpečně!!!

Potápění s ABC

Dýchací trubice – „šnorchl“Čím delší tím hlouběji se můžu ponořit?

Ne!!!!

1m

Většina lidí nepřekoná rozdíly tlaků

okolo 150 ml

Další problém je mrtvý dýchací

prostor

+„mrtvý prostor“ trubice

Praxe ukázala, že kritické úrovně mrtvého dýchacího prostoru pod kterou dochází k

výraznému omezení výměny plynů, se dosahuje při průměru trubice kolem 1,5 cm a délce 38 cm

38 c

m

Hyperventilace

Snížení pPCO2

V alveolách a krvi

Nepatrné zvýšení pPO2

Potopení do hloubky – zvýšení parciálních tlaků plynů

Po uplynutí doby t – zvýšení pPCO2 – nutnost nádechu

Zahájení výstupuSnížení parciálních tlaků plynů

Snížení pPO2 – snížením tlaku a spotřebou O2

Pokles pPO2 na nulu – „black out“

Potápění „na nádech“ free diving

nádech

Parciální tlak CO2

(Podráždění dýchacího centra)nádech hyperventilace

K podráždění dýchacího centra dochází později!tlak

Parciální tlak O2

Kritická hranice hypoxie

Spotřeba O2

Řízení dýchání

Dýchání řízeno CNSAutomatika dýchání – strukturami v oblasti míchy a mostu

Volní změny dýchání – regulace mozkovou kůrou

Eferentní dráhy zprostředkovány páteřní míchou

Periferní chemoreceptory (karotické a aortální tělíska)

Baroreceptory (plíce)

Zvýší ventilaci při vzestupu pPCO2 a snížení pH krve a snižení pPO2

Jsou citlivé na vzestup pPCO2 a reagují na pokles pH ECT

Centrální chemoreceptory (prodloužená mícha)

Heringo-Bauerovy reflexy, prodloužení dechu a klesající frekvence

Proprioreceptory(svaly, kl. pouzdra)

Zrychlení dýchání při horečce

Hypotalamus, kůra, limbický systém

Při emocích, bolesti, kýchání, zívání atd.

Děkuji za pozornost

Seznam literatury:GANONG, W. F. (2005). Přehled lékařské fyziologie. Praha:

Galén.KLUGAR, M. (2006). Výuka přístrojového potápění na českých univerzitách. Rigorózní práce, Univerzita Palackého, Fakulta tělesné kultury, Olomouc. PIŠKULA, F., PIŠKULA, M., ŠTĚTINA, J. (1985). Sportovní potápění. Praha: Naše vojsko. SILBERNAGL, S. - DESPOPOULOS, A. (2004). Atlas fyziologie člověka. Praha: Grada.TROJAN, S. (2003). Lékařská fyziologie. Praha: Grada.