Баротравма

Баротравма
МКБ-10	T70.070.0, T70.170.1
МКБ-9	993.0993.0, 993.1993.1
DiseasesDB	3491	3491
eMedicine	emerg/53	emerg/53

Баротра́вма (др.-греч. βάρος — тяжесть и τραῦμα, — рана) — физическое повреждение органов тела, вызванное разницей давлений между внешней средой (газ или жидкость) и внутренними полостями.

Баротравмы обычно возникают при изменении давления окружающей среды, например, при осуществлении водолазных спусков, занятиях фри-дайвингом, при взлёте или посадке самолёта, а также в некоторых других случаях.

Закон Бойля — Мариотта определяет отношение между объемом воздушного пространства и окружающего давления. Повреждение происходит в тканях вокруг воздушных полостей в теле, потому что газы сжимаемы, а ткани — нет. При повышении или понижении окружающего давления относительно внутреннего ткани тела начинают деформироваться, компенсируя разницу давлений. Данные деформации и могут привести к травмированию.

Баротравмы при подводных спусках

В подводном плавании и водолазных спусках разница давлений способна вызвать баротравму в двух случаях:

• спуск или подъём в воде
• дыхание газовыми смесями на глубине

Органы и ткани, легко травмируемые при совершении погружений под воду:

• среднее ухо
• синусы (Пазухи воздухоносные)
• лёгкие
• глаза
• кожа
• зубы

Виды травм

Баротравма среднего уха

Самый частый вид баротравмы, получаемый при погружениях под воду. Физика данного вида баротравмы проста: когда пловец погружается под воду, из-за всё возрастающего с глубиной внешнего давления воды происходит передача этого давления на барабанную перепонку пловца. Уже на глубине 2-3 метров большинство людей чувствуют неприятное ощущение в ушах. Это и есть проявление внешнего, гидростатического давления воды. Если пловец вовремя не совершит так называемую продувку, то далее, с увеличением глубины, неминуемо последует разрыв барабанной перепонки, сопровождаемый болевыми ощущениям, звоном в ушах. Данному виду баротравм подвержены как подводные пловцы с аквалангом, так и обычные ныряльщики (снорклеры) с маской и трубкой. Избежать данного вида баротравм можно лишь правильно и вовремя продуваясь, не допуская болезненного ощущения в ушах. Для продувания водолаз может использовать манёвр Вальсальвы, который позволяет поступать воздуху в среднее ухо через евстахиевы трубы. Иногда обычное глотание открывает евстахиевы трубы и выравнивает давление между внешним и средним ухом.

При подъеме с глубины, напротив, внешнее давление воды уменьшается, а внутреннее давление на барабанную перепонку в среднем ухе возрастает и может произойти так называемый обратный разрыв, когда барабанная перепонка рвется не вовнутрь, а наоборот — наружу. Снорклеры подвержены данному виду баротравмы в меньшей степени, чем аквалангисты.

Баротравма лёгкого

Баротравма лёгкого - заболевание или состояние, возникающее при множественных мелких разрывах легочной ткани, которые приводят к переходу газа из альвеол в ткань лёгкого, средостения, подкожно-жировую клетчатку грудной клетки и шеи (подкожная эмфизема), в плевральные полости (пневмоторакс), в брюшную полость (пневмоперитонеум) и в кровеносное русло (газовая эмболия). Пузырьки газа проникают через разрывы легочной ткани в сосуды малого круга кровообращения и затем, пройдя через левые отделы сердца, попадают в артерии большого круга кровообращения и с током крови доставляются до всех периферических органов и тканей. Пузырьки воздуха могут механически закупоривать мелкие сосуды и приводить к местному и общему кислородному голоданию.

У 4-х из 5 пострадавших подобная травма возникает в результате резкого повышения внутриальвеолярного давления газа при быстром всплытии с глубины на поверхность в изолирующих средствах дыхания. Описаны подобные состояния и при произвольной или непроизвольной задержке дыхания при кашле или бронхиальной астме у водолаза. Значительно реже встречаются случаи баротравмы лёгких при резком понижении внутриальвеолярного давления наприм. при дыхании водолаза из пустого дыхательного мешка аппарата.

Баротравма лёгкого — вид баротравмы, который происходит с отрицательным изменением глубины (при всплытии). Такую баротравму можно получить при подвсплытии на 1-1,5 метра для, к примеру, обхода какого-либо препятствия под водой — камня, неровности дна. Стенки альвеол лёгкого чрезвычайно тонки, и даже незначительное изменение внутреннего давления на них газа может приводить к весьма серьёзным последствиям для здоровья пловца.

Физика данного вида баротравмы следующая: для дыхания под водой, равно как и на суше, давление газа поступающего к нам в лёгкие должно быть примерно равно внешнему давлению на грудную клетку. Когда водолаз совершает погружение, для дыхания под водой ему необходимо иметь газ с давлением приблизительно равному внешнему давлению воды. На глубине 10 м это давление составляет порядка 2 атмосфер. Получается, что сделав вдох на глубине 10 м (к примеру — из акваланга) в лёгких подводного пловца содержится газ с давлением в два раза большим чем на поверхности, но при том же, что и на поверхности, объеме. Когда водолаз начинает всплывать, то внешнее, гидростатическое, давление воды начинает понижаться, газ в лёгких подводника начинает расширяться и, если не сделать при этом выдох, избыточный объем, всё расширяющегося со всплытием, газа начнет искать себе выход наружу, прорывая альвеолы, а впоследствии — и лёгочную ткань. Так, при всплытии с глубины 10 м на глубину 5 м давление газа в груди аквалангиста уменьшится с двух до полутора атмосфер, то есть в 1,33 раза, а объем последнего, напротив, увеличится в эти же самые 1,33 раза. Лёгкие аквалангиста начинают раздуваться, так как грудные мышцы не в силах сдержать все возрастающий объём лишнего газа, который ищет себе выход наружу.

Данное поведение газа есть не что иное, как следствие следующей простой формулы, которая по сути своей является выражением Закона Бойля-Мариотта:

$\frac{P1*V1}{T1}=\frac{P2*V2}{T2}=const$

из которой следует, что: Давление ($P$) газа при постоянной температуре ($T$) обратно пропорционально его объему ($V$), а их произведение постоянно.

В отличие от баротравмы среднего уха баротравма лёгкого — намного более серьезный вид баротравмы, зачастую приводящий к необратимым последствиям внутри организма, а иногда и к летальному исходу. Именно отсюда главный закон водолаза — «Всплывая выдыхай». Снорклеры, напротив, не подвержены данному виду баротравмы, так как не дышат газом на глубине и, соответственно, объем газа в их грудной клетке не может превышать таковой на поверхности воды. Есть одно исключение: если погрузиться с одной лишь маской и трубкой на достаточно большую глубину, то может произойти обжим или даже спадание лёгкого из-за большого внешнего давления воды. Но на такие глубины обычно ныряют только весьма подготовленные люди.

Обжим

Результат использования очков в подводном плавании. Отчётливо видны гематомы вокруг глаз

Термин «обжим» описывает ситуацию, при которой уменьшается объём подкостюмного или подмасочного пространства при возрастании давления окружающей среды, что вызывает болезненные ощущения за счёт неравномерного прилегания костюма или «вытягивания» кожи в область с более низким давлением (аналогично механизму действия медицинских банок). Данная проблема может возникать при использовании сухих костюмов, полумасок, а также очков для плавания, в которых отсутствует возможность выравнять давление в подочочном пространстве.

Баротравма зубов

Механизм баротравмы зуба

Наличие в зубах кариозных полостей, а также некачественно сделанных пломб может привести к возникновению болезненных ощущений, травмированию зубных нервов, разрушению пломб. Обуславливается это газовыми пузырьками, которые приносятся в полости зубов током крови при увеличении внешнего давления, и невозможностью мгновенного их вывода при понижении давления. Расширяющийся газовый пузырь давит на внутренние стенки зуба и нерв, при этом площадь его поверхности уменьшается^[1], что затрудняет вывод избытка газа током крови. Для снятия симптомов необходимо прекратить понижение давления (уменьшения глубины), увеличить давление внешней среды до исчезновения болей, после чего произвести медленное понижение давления (подробности в статье: рекомпрессия).

Баротравмы при использовании барокамеры

Барокамера используется для лечения декомпрессионной болезни и баротравм путём рекомпрессии. Для этого пациента помещают в камеру и увеличивают давление, выдерживают его некоторое время, а затем постепенно уменьшают до атмосферного. Однако, в случае неверного использования барокамеры пациент может получить баротравму, если давление, в три-четыре раза превышающее атмосферное, быстро уменьшить до нормального.

Профилактика

Баротравм можно избежать, устраняя любые различия в давлении, действующем на ткань или орган, путём выравнивания давления. Для этого существуют различные методы:

• Уши и пазухи. Риск — разрыв барабанной перепонки. Для полостей в ушах и пазухах процедура выравнивания давления называется продувкой. В данном случае водолаз может использовать манёвр Вальсальвы, который позволяет поступать воздуху в среднее ухо через евстахиевы трубы. Иногда обычное глотание открывает евстахиевы трубы и выравнивает давление между внешним и средним ухом. См. также: чистка ушей.
• Лёгкие. Риск — пневмоторакс, который также называют взрывом лёгких. Для выравнивания давлений необходимо всегда дышать в обычном темпе и никогда не задерживать дыхание. Риск баротравмы такого типа не возникает в случае занятия снорклингом при условии, что ныряльщик не дышит под водой из источника газа высокого давления (акваланга) или из воздушных полостей, расположенных ниже уровня воды.
• Воздух внутри обычной (для глаз и носа) полумаски. Главный риск заключается в гематомах и кровотечениях вокруг глаз. В данном случае достаточно выдыхать немного воздуха в маску через нос.
• Воздушное пространство в сухом костюме. Главный риск — защемления кожи, зажимаемой в сгибах сухого костюма. Современные сухие костюмы имеют клапаны для подачи газа от акваланга и для стравливания его в окружающее пространство в случае надобности. Воздух должен добавляться во время спуска и стравливаться на подъеме.

Баротравмы, вызванные ударной волной

При взрыве создаётся ударная волна, волна повышенного давления, которая может стать причиной баротравмы. Разница давлений между внутренними органами и окружающей средой может вызвать повреждения органов, содержащих газ, таких как лёгкие, пищеварительный тракт, уши.^[2] Так, наступательные гранаты предназначены для причинения вреда врагу именно через баротравму.

Баротравмы при искусственной вентиляции лёгких

Искусственная вентиляция может привести к баротравме лёгких. Это происходит из-за:

• абсолютного давления, используемого для вентиляции неэластичных лёгких.
• сил, связанных с быстрыми изменениями скорости газов.

Происходящий альвеолярный разрыв может привести к пневмотораксу, лёгочной промежуточной эмфиземе и эмфиземе средостения.

Баротравмы при авиаперелётах

Комфортное давление воздуха в салоне самолёта во время перелёта поддерживается компрессорами и примерно соответствует давлению атмосферы на высоте 1500—2000 метров над уровнем моря. По причине того, что существует разница давлений в самолёте у земли и на высоте, возможны болезненные ощущения в ушах, синусах, зубах при наборе высоты или снижении.

Профилактика

Для устранения болезненных ощущений при полётах в самолётах можно применять

• Манёвр Вальсальвы;
• Сосание леденцов;
• Сглатывание;
• Питьё какой-либо жидкости мелкими глотками;
• Жевание жвачки.

Ссылки

• Статья о баротравмах на dive.ru
• Статья о водолазной травме в судебно-медицинском журнале

Примечания

1. ↑ Относительно площади большего числа микропузырьков тот же объёма
2. ↑ Torkki, Markus; Virve Koljonen, Kirsi Sillanpää1, Erkki Tukiainen, Sari Pyörälä, Esko Kemppainen, Juha Kalske, Eero Arajärvi, Ulla Keränen, Eero Hirvensalo (Aug 2006). «Triage in a Bomb Disaster with 166 Casualties». European Journal of Trauma 32 (4): 374-80. DOI:10.1007/s00068-006-6039-8. Проверено 2007-08-31.