Аэрокосмическая физиология - Aerospace physiology

Аэрокосмическая физиология Изучение воздействия на организм большой высоты, например, различного давления и уровня кислорода. На разной высоте организм может реагировать по-разному, провоцируя больше сердечный выброс, и производить больше эритроциты. Эти изменения приводят к увеличению потерь энергии в организме, вызывая мышечную усталость, но это зависит от уровня высоты.

Влияние высоты

Физика, влияющая на тело в небе или в космосе, отличается от земной. Например, барометрическое давление различается на разной высоте. На уровне моря барометрическое давление составляет 760 мм рт. на высоте 3,048 м над уровнем моря атмосферное давление составляет 523 мм рт. ст., а на высоте 15,240 м барометрическое давление составляет 87 мм рт. Поскольку барометрическое давление понижается, атмосферный частичное давление также уменьшается. Это давление всегда ниже 20% от общего барометрического давления. На уровне моря альвеолярное парциальное давление кислорода составляет 104 мм рт. Ст., Достигая 6000 метров над уровнем моря. Это давление снизится до 40 мм рт. Ст. У не акклиматизированного человека, но у акклиматизированного человека оно упадет на 52 мм рт. Это связано с тем, что у акклиматизированного человека альвеолярная вентиляция усиливается.[1] Авиационная физиология также может включать воздействие на людей и животных, подвергающихся длительному воздействию в герметичных кабинах.[2]

Другая основная проблема, связанная с высотой, - это гипоксия, вызванная как отсутствием атмосферного давления, так и уменьшением количества кислорода по мере подъема тела.[3] При воздействии на больших высотах парциальное давление углекислого газа в альвеолярных отростках (PCO2) снижается с 40 мм рт. ст. (на уровне моря) до более низких уровней. Когда человек акклиматизируется к уровню моря, вентиляция увеличивается примерно в пять раз, а парциальное давление углекислого газа снижается до 6 мм рт. На высоте 3040 метров артериальное насыщение кислородом повышается до 90%, но на этой высоте артериальное насыщение кислородом быстро уменьшается до 70% (6000 м) и еще больше уменьшается на больших высотах.[4]

перегрузки

перегрузки в основном испытываются телом во время полета, особенно полета на высоких скоростях и космических путешествий. Сюда входят положительная перегрузочная сила, отрицательная перегрузочная сила и нулевая перегрузочная сила, вызванные простым ускорением, замедлением и центростремительным ускорением. Когда самолет поворачивает, центростремительное ускорение определяется равенством ƒ = mv2 / r. Это означает, что при увеличении скорости центростремительная сила ускорения также увеличивается пропорционально квадрату скорости.[5]

Когда на летчика при ускорении действует положительная перегрузка, кровь перемещается в нижнюю часть тела, а это означает, что если перегрузочная сила увеличивается, все кровяное давление в венах возрастает. Это означает, что меньше крови достигает сердца, что влияет на его способность функционировать с пониженным кровообращением.[6]

Последствия отрицательной перегрузки могут быть более опасными, вызывая гиперемию, а также психотические эпизоды. В космосе силы G практически равны нулю, что называется микрогравитацией, что означает, что человек плавает внутри судна. Это происходит потому, что гравитация действует на космический корабль и на тело одинаково, оба тянутся с одинаковыми силами ускорения и также в одном направлении.[7]

Гипоксия (медицинская)

Общие эффекты

Гипоксия возникает, когда кровотоку не хватает кислорода. В аэрокосмической среде это происходит из-за недостатка кислорода или его отсутствия. Снижается работоспособность тела, уменьшаются движения всех мышц (скелетных и сердечных мышц). Снижение работоспособности связано с уменьшением скорости транспортировки кислорода.[8] Некоторые острые эффекты гипоксии включают головокружение, вялость, умственную усталость, мышечную усталость и эйфорию. Эти эффекты повлияют на не акклиматизированного человека, начиная с высоты 3650 метров над уровнем моря. Эти эффекты будут усиливаться и могут привести к судорогам или судорогам на высоте 5500 метров и закончатся на высоте 7000 метров комой.[8]

Альпинистская болезнь

Одним из типов синдрома, связанного с гипоксией, является альпинистская болезнь. У неакклиматизированного человека, который остается в течение значительного количества времени на большой высоте, могут развиться высокие эритроциты и гематокрит. Легочное артериальное давление повысится, даже если человек акклиматизирован, что приведет к расширению правого отдела сердца. Периферийный артериальное давление уменьшается, что приводит к застойной сердечной недостаточности и смерти, если воздействие достаточно продолжительное.[9] Эти эффекты вызваны уменьшением количества эритроцитов, что приводит к значительному увеличению вязкости крови. Это вызывает уменьшение кровотока в тканях, поэтому распределение кислорода уменьшается. В вазоконстрикция легочных артериол вызвано гипоксией в правой части сердца. Спазмы артериол включают в себя большую часть кровотока через легочные сосуды, вызывая короткое замыкание в кровотоке, дающее меньше кислорода в кровь. Человек выздоровеет, если ему введут кислород или переведут на небольшую высоту.[10]

Альпинистские заболевания и отек легких чаще всего встречаются у тех, кто быстро поднимается на большую высоту. Заболевание начинается от нескольких часов до двух-трех дней после восхождения на большую высоту. Существуют два случая: острый отек мозга и острый отек легких. Первый вызван вазодилатацией церебральных кровеносных сосудов, вызванной гипоксией; второй вызван вазоконстрикцией легочных артериол, вызванной гипоксией.[9]

Адаптация к среде с низким содержанием кислорода

Гипоксия - главный стимул, увеличивающий количество эритроцитов, повышающий гематокрит с 40 до 60%, с увеличением концентрации гемоглобина в крови с 15 г / дл до 20–21 г / дл. Также объем крови увеличивается на 20%, что приводит к увеличению телесного гемоглобина на 15% и более.[3] Человек, который остается на некоторое время на больших высотах, акклиматизируется, оказывая меньшее воздействие на человеческий организм.[3] Есть несколько механизмов, которые помогают с акклиматизацией, а именно: усиление вентиляции легких, повышение уровня эритроцитов, увеличение диффузионной способности легких и увеличение васкуляризации периферических тканей.[11]

Артериальные химические рецепторы стимулируются воздействием низкого парциального давления и, следовательно, увеличивают альвеолярную вентиляцию максимум в 1,65 раза. Практически сразу же компенсация за большую высоту начинается с увеличения легочной вентиляции, устраняя большое количество CO.2. Парциальное давление углекислого газа снижается, а pH телесных жидкостей повышается. Эти действия угнетают дыхательный центр энцефального ствола, но позже это торможение исчезает, и дыхательный центр реагирует на стимуляцию периферических химических рецепторов из-за гипоксии, увеличивая вентиляцию до шести раз.[12]

Сердечный выброс увеличивается до 30% после того, как человек поднимается на большую высоту, но он вернется к нормальному уровню в зависимости от повышения гематокрита. Количество кислорода, поступающего в периферические ткани, относительно нормальное. Также появляется заболевание под названием «ангиогения».[13]

Почки реагируют на низкое парциальное давление углекислого газа снижением секреции ионы водорода, и увеличивая выведение бикарбонат. Этот респираторный алкалоз снижает концентрацию HCO3 и возвращает pH плазмы к нормальному уровню. Дыхательный центр реагирует на стимуляцию периферических химических рецепторов, вызванную гипоксией, после того, как почки восстановили алкалоз.[14]

Рекомендации

  1. ^ ГИТОН, A.C., HALL, J.E. "Tratado De Fisiologia Médica", 10. Изд. Rj. Эльзевьер Сондерс: 2011; 527
  2. ^ ГИТОН, A.C., HALL, J.E. "Tratado De Fisiologia Médica", 10. Изд. Rj. Эльзевьер Сондерс: 2011; 527
  3. ^ а б c ГИТОН, A.C., HALL, J.E. "Tratado De Fisiologia Médica", 10. Изд. Rj. Эльзевьер Сондерс: 2011; 528
  4. ^ ГИТОН, A.C., HALL, J.E. "Tratado De Fisiologia Médica", 10. Изд. Rj. Эльзевьер Сондерс: 2011; 528
  5. ^ ГИТОН, A.C., HALL, J.E. "Tratado De Fisiologia Médica", 10. Изд. Rj. Эльзевир Сондерс: 2011; 531
  6. ^ БОРОН, Уолтер. И другие. «Медицинская физиология» 3-е изд. España. Эльзевьер Сондерс: 2012; 220
  7. ^ БОРОН, Уолтер. И другие. Медицинская физиология 3-е изд. España. Эльзевьер Сондерс: 2012; 224
  8. ^ а б BEST & TAYLOR. Bases fisiológicas de la práctica médica. 11 изд. España. Эльсервье Сондерс: 2006; 230
  9. ^ а б BEST & TAYLOR. Bases fisiológicas de la práctica médica. 11 изд. España. Эльсервье Сондерс: 2006; 228
  10. ^ ДУГЛАС, К. Р. Tratado De Fisiologia Aplicada As Ciencias Da Saude. 5-е изд. Sp. Роба Эд Белман Эд. Imp. Exp. 2002 г.
  11. ^ БОРОН, Уолтер. И другие. Медицинская физиология 3-е изд. España. Эльзевьер Сондерс: 2012; 221
  12. ^ БОРОН, Уолтер. И другие. Медицинская физиология 3-е изд. España. Эльзевьер Сондерс: 2012; 223
  13. ^ ГИТОН, A.C., HALL, J.E. "Tratado De Fisiologia Médica", 10. Изд. Rj. Эльзевьер Сондерс: 2011; 530
  14. ^ ГИТОН, A.C., HALL, J.E. "Tratado De Fisiologia Médica", 10. Изд. Rj. Эльзевьер Сондерс: 2011; 532

внешняя ссылка