Классификация различных эффектов действия С02 в зависимости от концентрации в дыхательной смеси и экспозиции (по Роту и Биллингсу, 1973)

По оси абсцисс — время, мин; по оси ординат — концентрация СО₂ в ДГС, %. I — индифферентная зона, II — зона незначительных физиологических сдвигов, III — зона выраженного дискомфорта, IV — зона глубоких функциональных расстройств, потери сознания При дыхании газовой смесью с быстро нарастающей концентрацией СО₂ расстройства появляются раньше и имеют более выраженный характер, чем при медленном повышении содержания СО₂ до той же величины. Длительное воздействие СО₂ вызывает более существенные сдвиги функции организма, чем кратковременное воздействие.

Динамика острого и хронического отравления СО₂ различна.

При остром отравлении бурно и заметно протекает процесс компенсации и также быстро наступает декомпенсация.

При хроническом отравлении процессы компенсации выражены слабее, состояние относительно устойчивой адаптации сохраняется долго, а декомпенсация развивается через длительное время.

В отличие от нормального давления в условиях гипербарической плотности чувствительность дыхательного центра к СО₂ снижается даже в покое, когда имеется еще большой резерв вентиляции для компенсации накопления СО₂. В этом случае восстановленный гемоглобин обладает большей способностью образования соединений с СО₂, создавая карбгемоглобин без большого вмешательства в образование оксигемоглобина. Некоторое значение имеет также специфическая для водолазов пониженная вентиляторная реакция СО₂ даже в нормальных условиях. Предполагается, что в процессе продолжительной работы водолазы адаптируются к повышенному парциальному давлению углекислого газа, в связи с чем их своеобразная реакция на СО₂ является приобретенной. Кроме того, установлено, что при физической нагрузке вентиляторная реакция на СО₂ у водолазов в отличие от людей, не связанных с подводными погружениями, снижена на 20%, а неврогенный компонент общей реакции — на 35−45 %, что может свидетельствовать о понижении хемочувствительности у водолазов. Это выражается в заниженной вентиляции легких под водой даже при использовании совершенного водолазного снаряжения. Парциальное давление СО₂ в альвеолярном воздухе у квалифицированных водолазов при тяжелой физической работе может превышать 70 мм рт.ст., хотя другие физиологические реакции у них более адекватны, чем у водолазов-новичков.

Механизм действия СО₂ при острой гиперкапнии (по Кулешову В. И. 1986)

При гиперкапнической гиперкапнии отравляющее действие вызывает эндогенный СО₂, образовавшийся в клетках организма. В первые же минуты дыхания воздухом с повышенным парциальным давлением С0₂ образующиеся в избытке кислые радикалы нейтрализуются буферными системами крови (гидрокарбонатной, фосфатной, белковой и гемоглобиновый). Однако имеющийся в организме щелочной резерв не способен нейтрализовать увеличившееся количество СО₂, в результате чего включаются физиологические механизмы: гипервентиляция, усиление работы сердца и почек по реабсорбции Na. По мере истощения щелочного резерва до критического уровня уменьшается рН крови. Снижение рН на 0,1−0,2 по сравнению с нормой может оказаться гибельным для организма.

Постоянство парциального давления СО₂ обеспечивается влиянием на дыхательный центр рефлекторных и гуморальных стимулов. Рефлекторно оно осуществляется через хеморецепторы, находящиеся в каротидных и аортальных зонах, а гуморально — непосредственным воздействием СО₂, содержащегося в спинномозговой жидкости, на центральную хеморецепторную зону или хемоцентр в области IV желудочка головного мозга. Дыхательный центр очень чувствителен к повышению концентрации СО₂ в крови. Увеличение содержания СО₂ в альвеолах всего на 0,22% ведет к возрастанию легочной вентиляции вдвое. Парциальное давление СО₂ в альвеолярном газе устойчиво поддерживается и при нахождении человека под повышенным давлением в барокамере или в водолазном снаряжении под водой.

Из тканей к легким венозная кровь транспортирует СО₂ в виде кислых солей угольной кислоты (51 об.%), карбгемоглобина (4,5 об.%) и в виде физически растворенного СО₂. Под влиянием повышенного содержания СО₂ в крови в период компенсации частота сердечных сокращений уменьшается, но при этом увеличивается сила сокращений. Непосредственное и рефлекторное действие повышенного напряжения СО₂ на вазомоторный центр проявляется сужением сосудов. В целом при воздействии повышенного содержания СО₂ в организме в период компенсации функциональная деятельность сердечно-сосудистой системы усиливается: увеличивается ударный объем сердца и минутный объем крови, повышается максимальное и минимальное артериальное давление.

В период декомпенсации развивается тахикардия, местное сосудорасширяющее действие СО₂ на стенки артериол превалирует над центрально-рефлекторным. Вследствие этого ударный объем сердца уменьшается, снижается артериальное давление, уменьшается минутный объем крови. Это особенно четко проявляется со стороны кровоснабжения сердца и мозга, в которых преобладает местная сосудорасширяющая реакция. При дыхании гиперкапнической смесью в компенсаторный период увеличивается количество эритроцитов, активируется эритропоэтическая функция костного мозга, отмечается лейкоцитоз.

В период декомпенсации наступает увеличение вязкости крови и снижение осмотической стойкости эритроцитов.

При гиперкапнии изменяется соотношение химически связанного и растворенного СО₂ за счет увеличения последнего и падает артериовенозная разница по СО₂. В результате этих изменений затрудняется образование в легких оксигемоглобина, угнетается тканевое дыхание и снижается активность окислительных ферментов, что приводит к возникновению кислородного голодания (развивается гиперкапническая гипоксия) и к нарастанию метаболического ацидоза.

В условиях гиперкапнической гипоксии изменяются все виды обмена: ферментативный, углеводный, белковый, минеральный. Падает активность сукцинатдегидразы и цитохромоксидазы различных тканей, уменьшается скорость синтеза гликогена в мышцах и печени, увеличивается концентрация молочной и пировиноградной кислот в крови и спинномозговой жидкости, а также остаточный азот печени. Вследствие снижения интенсивности обменных процессов и гипервентиляции при гиперкапнии происходит снижение температуры тела.

Действие высоких концентраций СО₂ на ЦНС проявляется вначале возбуждением, а затем угнетением всех ее отделов. Наиболее устойчивыми к токсическому действию СО₂ оказываются сосудодвигательный и дыхательный центры.

Наиболее чувствительны к действию повышенного парциального давления СО₂ молодые образования ЦНС. Раньше всего угнетается кора больших полушарий головного мозга. В результате этого наблюдаются клонические и тонические судороги вследствие возбуждения нижележащих отделов ЦНС, освободившихся из-под контроля коры головного мозга. Деятельность спинного мозга угнетается в последнюю очередь. При этом судороги прекращаются, вслед за чем в любой момент возможна остановка дыхания и сердечной деятельности.

При выведении животного из атмосферы с концентрацией СО₂ порядка 25% после пребывания в ней более суток также возникают приступы тонических и клонических судорог. Этот эффект называют «обратным действием» или последействием СО₂. Причина таких судорог состоит в перевозбуждении центров спинного мозга, освободившихся от угнетающего действия СО₂, но не испытывающих еще тормозящего влияния со стороны высших отделов ЦНС, особенно коры головного мозга, которые освобождаются от действия СО₂ позднее спинного мозга.

Отравление СО₂ усугубляется при перегревании или переохлаждении организма.

Следует отметить, что СО₂ усиливает токсическое действие кислорода и наркотическое действие азота, снижает устойчивость к декомпрессионному газообразованию.

Клиника. Клиническая картина отравления СО₂ зависит от его концентрации во вдыхаемом воздухе, скорости ее нарастания, времени действия и эффективности приспособительных механизмов. Отравление протекает в 3 формах: острой, подострой и хронической. В водолазной практике отравление СО₂ чаще встречается в острой форме, для которой характерно быстрое развитие компенсаторных реакций, а при более высоких концентрациях — патологических. При отравлении СО₂ водолазы предъявляют жалобы на чувство жара, появляются одышка, сердцебиение, шум в ушах, потливость, слюнотечение, тошнота и рвота.

Если нарастание СО₂ во вдыхаемой газовой смеси происходит сравнительно медленно, то условно можно определить 4 последовательные стадии острого отравления: предвестников, одышки, судорог и наркоза.

• 1-я стадия — стадия предвестников (начальных проявлений) — наступает при содержании СО₂ во вдыхаемой газовой смеси в пределах 1,5— 3%, приведенных к условиям нормального давления. Для этой стадии характерны чувство жара, умеренная эйфория, снижение внимания, легкое головокружение, головная боль, более глубокое дыхание, снижение физической работоспособности, потливость, усиление саливации, бронхиальной и желудочной секреции.
• 2-я стадия — стадия одышки — возникает при дыхании воздухом, содержащим 3−6 % СО₂ при экспозиции 20—100 мин. Типичными симптомами для указанной стадии отравления СО₂ являются выраженное чувство жара, сильная одышка, головокружение, пульсирующая головная боль, сонливость. При осмотре определяются вначале бледность, а затем гиперемия кожных покровов, набухание подкожных вен. Отмечаются небольшая эйфория, повышенная потливость, гиперсаливация. Учащается пульс, как правило, повышается артериальное давление, в большей степени диастолическое. Тоны сердца приглушены. При электрокардиографии обнаруживаются увеличение вольтажа зубцов и уширение интервала Р—Q, свидетельствующие о повышенной возбудимости миокарда и замедлении предсердно-жедудочковой проводимости.
• 3-я стадия — стадия судорог — наступает при содержании СО₂ во вдыхаемой газовой смеси 6—10% при экспозиции 5—25 мин. Для указанной стадии характерно наличие декомпенсации с развитием патологических реакций организма. Ведущим симптомом являются судороги клонического характера мышц всего тела, сопровождающиеся затрудненным продолжительным выдохом. Кожные покровы цианотичны, зрачки сужены, артериальное давление снижено, частота сердечных сокращений уменьшена, тонус периферических сосудов ослаблен, вязкость крови увеличена, осмотическая стойкость эритроцитов понижена. Возможна потеря сознания.
• 4-я стадия — стадия наркоза — появляется при дыхании в течение нескольких минут газовой смесью с содержанием СО₂ более 10 %. Быстро развивается общая заторможенность. Судороги ослабевают из-за истощения нервной системы. Отмечаются редкое дыхание, брадикардия, расширение зрачков. Наступает сон, переходящий в наркоз после кратковременного возбуждения. Возможно наступление смерти от паралича дыхательного и сосудодвигательного центров.

При резком переходе на дыхание атмосферным воздухом (выведении пострадавшего из углекислотного наркоза) могут быть судороги как проявление «обратного действия» СО_Г

Хроническая гиперкапния возникает при многомесячном пребывании человека в гиперкапнической среде с содержанием СО₂ 0,5—2%. В ее течении выделяют стадии компенсации, относительно устойчивой адаптации и дезадаптации.

В стадии относительно устойчивой адаптации хронической формы отравления СО₂ определяются умеренное повышение легочной вентиляции, увеличение щелочного резерва крови и небольшое снижение метаболизма в тканях организма. В этот период сохраняется работоспособность и остается достаточно высокий уровень физиологических резервов организма.

В стадии дезадаптации появляются дистонические реакции, отмечаются снижение щелочного резерва крови и сдвиг кислотно-основного состояния в сторону ацидоза. Это приводит к адренокортикальному истощению, нарушению электролитного баланса, астенизации и снижению работоспособности.

Оказание помощи и лечение. Первая помощь при отравлении углекислым газом должна оказываться пострадавшему водолазу еще под водой. В случае появления признаков отравления углекислым газом при работе водолаза в вентилируемом снаряжении необходимо дать указание водолазу прекратить работу и хорошо провентилироваться. Если водолаз потерял сознание (не отвечает на сигналы с поверхности) или его нельзя поднять на поверхность вследствие запутывания, то к нему спускают страхующего водолаза, который оказывает пострадавшему первую помощь и вместе с пострадавшим поднимается на поверхность без соблюдения режима декомпрессии.

На поверхности с пострадавшего водолаза быстро снимают снаряжение, немедленно помещают в барокамеру вместе со страхующим водолазом или водолазным врачом (фельдшером) и создают давление воздуха, равное давлению воды на глубине спуска. В барокамере пострадавший выдерживается до улучшения общего самочувствия, после чего проводится декомпрессия по режиму, выбранному с учетом величины давления в барокамере, времени пребывания под давлением и состояния пострадавшего. При выборе режима декомпрессии за время пребывания под наибольшим давлением принимается время от начала спуска под воду до начала снижения давления до 1 -й остановки в барокамере.

При возникновении отравления СО₂ у водолаза, спускающегося в снаряжении с замкнутым или полузамкнутым циклом дыхания, его необходимо поднять на поверхность. При невозможности подъема к пострадавшему спускают страхующего водолаза, который проверяет открытие крышки травяще-предохранительного клапана на дыхательном мешке, вентилирует дыхательный мешок пострадавшего кислородом с помощью байпаса, устраняет запутывание водолаза, после чего обоих водолазов поднимают на поверхность. На поверхности пострадавшего выключают из аппарата и переводят на дыхание кислородом из другого аппарата.

При показаниях проводятся реанимационные мероприятия и симптоматическое лечение. Объем медицинской помощи пострадавшему водолазу зависит от степени тяжести заболевания.

В стадии одышки достаточно переключить водолаза на дыхание воздухом без примеси СО₂, так как при этом симптомы отравления СО₂ быстро исчезают. При упорных головных болях пострадавшему однократно внутримышечно вводится 1 мл 50%-ного раствора анальгина, а в дальнейшем назначают амидопирин, цитрамон, пиронал, седальгин или другой анальгетик в терапевтических дозах. Проводится его согревание. Под давлением 10 м вод.ст. и менее назначается ингаляция кислородом. Ингаляция кислородом показана при любой степени гиперкапнии, но особенно она необходима при ослаблении внешнего дыхания.

У больного, перенесшего судорожный приступ, или при продолжающихся экспираторных судорогах оказание медицинской помощи должно быть направлено на снятие судорожных приступов (если они продолжаются) и нормализацию деятельности кардиореспираторной системы. Для снятия судорог внутримышечно однократно вводится «литическая смесь» (1 мл 2,5%-ного раствора аминазина, 2 мл 1%-ного раствора димедрола и 2 мл 2%-ного раствора промедола) в одном шприце или средства, рекомендованные для купирования приступа судорог при отравлении кислородом. Для поддержания деятельности сердечно-сосудистой системы подкожно вводится 1 мл 10%-ного раствора коразола и 2 мл кордиамина. При явлениях выраженной сердечной недостаточности показано применение 10—20 мл 40%-ного раствора глюкозы с 0,5 мл 0,05%-ного раствора строфантина или 1 мл 0,06%-ного раствора коргликона внутривенно. При ослабленном дыхании лечение дополняют этимизолом (по 3 мл 1,5%-ного раствора внутримышечно).

В стадии наркоза при отсутствии у пострадавшего естественного дыхания и остановке сердечной деятельности производят искусственную вентиляцию легких способом «изо рта в рот», «изо рта в нос» или с помощью аппаратов искусственной вентиляции легких, а также непрямой массаж сердца. После выведения пострадавшего из состояния тяжелой гиперкапнии его следует считать тяжелобольным, требующим стационарного лечения. Доставка в стационар осуществляется в сопровождении медицинского работника. В течение первых суток после вывода пострадавшего из состояния гиперкапнии у него могут наблюдаться остаточные явления в виде головной боли, общей слабости, чувства стеснения в груди. Наряду с этим могут развиться бронхит, пневмония и даже отек легких и мозга.

Для предупреждения пневмонии назначают антибиотики или сульфаниламидные препараты. Для профилактики отека мозга внутримышечно вводят 0,025—0,05 г кортизона в виде суспензии или внутривенно 30 мг преднизолона в виде суспензии. Для предупреждения «обратного действия» СО₂ при дыхании атмосферным воздухом назначают 1−2 мл 2%-ного раствора супрастина или 2 мл 1%-ного раствора димедрола внутримышечно. Во избежание рецидивов приступов судорог назначают 5 мл 5%-ного раствора барбамила внутривенно.

В тяжелых случаях отравления углекислым газом квалифицированная и специализированная помощь оказывается в условиях стационара.

Профилактика. Профилактика отравления СО₂ достигается тщательной подготовкой и рабочей проверкой водолазного снаряжения и барокамер, соблюдением правил их эксплуатации и устранением причин, способствующих накоплению СО₂ в газовой смеси. Водолазный состав и руководители водолазных спусков должны хорошо знать причины развития гиперкапнии, основные симптомы отравления углекислым газом и приемы оказания первой помощи пострадавшему водолазу.

При выполнении работы в вентилируемом водолазном снаряжении необходимо подавать в скафандр не менее 80—120 л сжатого воздуха в минуту. При этом следует исключать случаи крутых изгибов шлангов, которые могут уменьшать сечение внутреннего канала шланга. Перед началом выполнения водолазом работы необходимо увеличить подачу воздуха в скафандр. При появлении начальных признаков отравления углекислым газом необходимо прекратить работу и хорошо провентилировать скафандр.

При спусках в снаряжении с замкнутой или полузамкнутой схемой дыхания нельзя допускать случаи использования неисправных аппаратов. Особое внимание должно обращаться на исправность работы клапанов клапанной коробки (особенно клапана вдоха) и на наличие в регенеративном патроне ХП-И, время его зарядки и качество (в свежем ХП-И содержание СО₂ не должно превышать 20 л/кг). Следует исключать случаи повторных спусков водолазов без перезарядки регенеративных патронов свежим ХП-И. При появлении первых признаков отравления СО₂ (одышки, чувства недостатка дыхательной смеси на вдох, жара, головной боли и др.) необходимо прекратить работу, заменить дыхательную смесь в дыхательном мешке путем однократной промывки системы «аппарат — легкие». При повторном возникновении симптомов отравления СО₂ водолаз должен сделать однократную промывку дыхательного мешка аппарата кислородом и начать подъем на поверхность.

При спусках в условиях отрицательных температур воздуха необходимо принимать меры предупреждения образования ледяных пробок в шланговых соединениях или примерзания клапанов дыхательных аппаратов.

Для исключения случаев отравления СО₂ у водолазов в период пребывания их в барокамерах необходимо проводить периодическую вентиляцию воздухом в соответствии с п. 3.1 приложения 2, а также в случае предъявления водолазами жалоб, свидетельствующих о признаках отравления СО₂. При использовании системы регенерации барокамеры необходимо своевременно перезаряжать кассеты свежим ХП-И, контролировать содержание СО₂ в барокамере. Концентрация СО₂ в барокамере не должна превышать 1%, приведенного к нормальному барометрическому давлению.