Основным показателем развития и тяжести гипоксического состояния является величина парциального давления О2 в альвеолярном воздухе (раО2) и близкая к ней величина напряжения О2 в артериальной крови (раО2). В связи с этим важно определять величины этих показателей при подъемах на различные высоты или при изменении содержания кислорода. Приближенный расчет раО2 в зависимости от величины барометрического давления впервые был предложен в 1880 году И. М. Сеченовым. Им же было высказано мнение, что падение раО2 до 20 мм рт. ст. уже несовместимо даже с кратковременным сохранением жизни.
В дальнейшем расчет раО2 в зависимости от величины рО2 в окружающей газовой среде был уточнен; в частности, была введена поправка на величину дыхательного коэффициента. Расчет этой величины может быть осуществлен по следующей формуле:
где раО2 – парциальное давление О2 в альвеолярном воздухе; В – барометрическое давление; рН2О – парциальное давление водяных паров в легких, которое зависит только от температуры, и при температуре тела 37 °C равно 47 мм рт. ст.; раСО2 – парциальное давление СО2 в альвеолярном воздухе; С – концентрация, процент содержания О2 в воздухе; R – дыхательный коэффициент.
В дальнейшем также была уточнена и величина критического значения раО2. По мнению различных авторов, она составляет от 27 до 33 мм рт. ст. Критическое же значение рО2 в смешанной венозной крови составляет величину 19 мм рт. ст.
В зависимости от степени снижения рО2, от высоты подъема высотную гипоксию принято делить на острую и хроническую. Вследствие острой гипоксии возникает высотная болезнь, хронической – горная болезнь.
• К острой гипоксии условно относят все случаи значительного и быстрого снижения рО2 в окружающей газовой среде, в результате которого через относительно небольшой срок у здоровых, но ранее не адаптированных к гипоксии людей возникают различной тяжести патологические состояния. Реально такие ситуации бывают после быстрых подъемов на высоты 4000–5000 м и выше или после внезапного прекращения подачи кислорода во время высотных полетов.
Определенный практический интерес представляют данные, характеризующие время сохранения сознания и работоспособности у человека при пребывании его на различных высотах без кислорода.
Этот вопрос изучался еще до Второй мировой войны, преимущественно в СССР и Германии. Советские исследователи в основном определяли «высотный потолок» т. е. время, через которое у обследуемых появлялись расстройства деятельности ЦНС, нарушения сознания, снижение работоспособности в процессе непрерывного подъема в условиях барокамеры. Немецкие исследователи ввели понятие о «резервном времени», которое характеризует тот отрезок времени, в течение которого у обследуемого на высоте после прекращения подачи О2 сохранялся еще минимальный уровень работоспособности, достаточный для принятия мер по спасению. В американской и английской литературе используется с этой же целью термин «время активного сознания» (В. Б. Малкин, 1975).
Величина резервного времени зависит прежде всего от высоты, а также от индивидуальной устойчивости к гипоксии. С увеличением высоты индивидуальные колебания величины резервного времени суживаются, так что на высотах более 9000 м они практически стираются. На высотах 15 000 м и выше резервное время практически отсутствует (8-10 с). После быстрых подъемов (1–2 с) на такие высоты у обследуемых, независимо от того, дышат ли они воздухом или чистым кислородом, потеря сознания без всяких предвестников отмечалась уже через 15 с. В случаях, когда пребывание на этих высотах ограничивалось 8-10 с, после чего осуществлялся быстрый спуск с высоты, потеря сознания возникала через 5–7 с в период спуска. Это обусловлено тем, что кровь, обедненная О2, поступает в сосуды мозга через 5–7 с после начала спуска с высоты. Практически почти полное отсутствие резервного времени, равно как исчезновение защитного эффекта от дыхания О2, обусловлено тем, что при снижении барометрического давления до 87ммрт. ст. (высота 15 200 м) в легких рО2 становится равным нулю, даже если человек дышит чистым О2, так как парциальное давление паров воды (рН2О) при температуре тела 37 °C в альвеолярном воздухе составляет 47 мм рт. ст., а (рАСО2) в нормальных условиях близко к 40 мм рт. ст. Таким образом, суммарное давление (рСО2 + рН2О) равно 87 мм рт. ст. В связи с этим высоту 15 200 м, на которой барометрическое давление равно 87 мм рт. ст. по рО2, считают «эквивалентной» космическому пространству.
Вполне очевидно, что при столь кратком резервном времени на крайне больших высотах самостоятельное спасение возможно только при использовании специальных высотных средств жизнеобеспечения, автоматически приводимых в рабочее состояние в случае нарушения кислородного обеспечения. Возрастание резервного времени до 1–2 мин и более на меньших высотах позволит оценить создавшуюся аварийную ситуацию и принять меры по спасению: включить дополнительную подачу О2, подтянуть маску к лицу, снизиться на безопасную высоту или, как крайняя мера, покинуть самолет.
При прогнозировании течения и исхода острой гипоксической гипоксии важно знать не только резервное время человека, но и тот предельный срок, в течение которого при резком дефиците О2 еще сохраняются основные физиологические функции и возможно самостоятельное и полное восстановление жизни после устранения гипоксии. Этот период от начала воздействия гипоксии до истечения срока возможного самопроизвольного (без реанимационных процедур) восстановления подавленных функций называют временем выживания или общим временем спасения. В этот период у животных обычно наблюдается не только потеря позы, но и остановка дыхания при сохранении сердечной деятельности. В опытах с быстрой (0,5 с) декомпрессией на большие высоты собак без предварительной десатурации (выведение избыточного азота из организма) время выживания составляло всего 50–66 с. У шимпанзе при декомпрессии за 0,8 с время выживания было в среднем 180 с. Речь шла о сверхострых формах гипоксии, возникающих после внезапного прекращения нормального кислородного снабжения организма на высотах, превышающих 15 000 м.
В процессе развития острой гипоксии возникают закономерные изменения физиологического состояния, о которых можно судить по результатам ЭЭГ, ЭКГ, регистрации дыхания, насыщения артериальной крови кислородом. Важным диагностическим показателем развития острой гипоксии и ее тяжести являются изменения ЭЭГ. В период проявления нарушений почерка и интеллектуальных расстройств на ЭЭГ появляются (сначала в лобных отведениях) Θ-волны повышенной амплитуды. По мере нарастания тяжести высотной болезни число и амплитуда Θ– и Δ-волн постепенно увеличиваются, они доминируют на ЭЭГ в период появления судорог и нарушения сознания.
Касаясь связи между ЭЭГ и психическим состоянием человека при нарастающей гипоксии, Г. Уолтер (1963) писал: «Умирающий мозг спокоен. По мере того как кровь, достигающая его, приносит все меньше и меньше кислорода, одновременно с затемнением сознания появляются… медленные волны. Они увеличиваются по амплитуде, затем постепенно идут на убыль, а вместе с ними исчезает и организация личности».
Потерю сознания при острой гипоксии относят к гомеостатическим обморокам, так как причиной ее является гипоксемия – значительное снижение насыщения кислородом крови. Мозговое кровообращение некоторое время после потери сознания сохраняется на достаточно высоком уровне, поэтому восстановление нормального снабжения организма кислородом (спуск с высоты, дыхание кислородом) приводит к быстрому, в течение 5-10 с, восстановлению сознания и исчезновению всех симптомов.
