Азотные пузырьки смерти
Сегодня я расскажу вам о болезни с необычной историей и вместе с тем необычным патогенезом. Впервые о ней заговорили в 19-м веке. Самым ярким примером её «вспышки» был инцидент при строительстве Бруклинского моста в Нью-Йорке.
Бруклинский мост, каким его видели авторы проекта в 1874 году.
Во время строительства моста в 1870–1883 годах его опоры потребовалось установить на твёрдый скальный грунт. Геологические изыскания показали, что твёрдый грунт залегал на глубине 25 метров, закрытый мягкими породами. Поэтому требовалось решение, как до него добраться. Для этого применили кессоны — огромные ящики, сколоченные из жёлтой сосны, 43 метра в длину и 27 метров в ширину, разделённые на 6 отсеков, каждый из которых заполнялся сжатым воздухом, чтобы противостоять давлению воды. Сверху устанавливались гранитные плиты, под весом которых кессоны погружались в грунт. В самих же кессонах находились рабочие, выкапывающие грунт до твёрдых пород. После окончания работ кессоны заполнялись бетоном, формируя тем самым прочный фундамент.
Схема кессона, использовавшегося при строительстве Бруклинского моста.
Но у данного инженерного решения был один весомый недостаток. У рабочих, выкапывающих мягкие породы в кессонах, после работы на дне реки появлялись специфические симптомы: зуд, который называли «почесухой», боли в животе и мышцах, костях, суставах, онемение конечностей, а иногда их паралич. Болезнь, которая свирепствовала в ящиках на дне реки, назвали кессонной болезнью или декомпрессионной болезнью, которая была смертельно опасна для рабочих при выходе из кессона. В общей сложности при строительстве Бруклинского моста от кессонной болезни, обвалов и травм при взрывных работах погибло около 150 человек.
Кессон, используемый при сооружении опоры Бруклинского моста. Слева шлюз для людей. Справа: вход в шлюз из кессона, где идут работы. Выкопанную породу на тачках везут в соседнюю камеру, откуда она поднимается наверх.
Исследование кессонной болезни помогло установить, что недуг возникает при декомпрессии (быстром снижении давления), например, во время всплытия с глубины, выхода из кессона или барокамеры, подъёма на высоту. В результате понижения окружающего атмосферного давления происходит переход газов крови и тканей из растворенного состояния в свободное — газообразное. Образующиеся при этом газовые пузырьки нарушают нормальное кровообращение, раздражают нервные окончания, деформируют и повреждают ткани организма.
Головной мозг собаки с аэроэмболией сосудов (газовые пузырьки — светлые пятна на темном фоне сосуда) после декомпрессии.
Основная часть общего давления газов в лёгких, а следовательно, в крови и тканях, приходится на долю азота, физиологического инертного газа, не участвующего в газообмене. Высокое парциальное давление азота в лёгких (и соответственно в крови и тканях), его физиологическая и химическая «инертность» обусловливают его ведущую роль в образовании газовых пузырьков при декомпрессии.
Микропрепарат щечного мешка хомяка с аэроэмболией сосудов (газовые пузырьки указаны стрелками) после декомпрессии.
В проведённых сотрудниками Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова опытах на кроликах было установлено, что костный мозг и особенно жир удерживают растворённый азот в пересыщенном состоянии более прочно, чем кровь и лимфа, поэтому напряжение азота в них после декомпрессии достигает больших величин.
Стоит сказать, что Эндрю Хеерманс Смит, главный кессонный врач на постройке Бруклинского моста в Нью-Йорке, анализируя истории болезней погибших, установил, что они изначально не годились для кессонных работ, поскольку имели значительный лишний вес, а жировая ткань лучше других удерживает поглощённый из крови азот.
Кровь, протекая через капилляры в жировых тканях, насыщается азотом в результате диффузии газа в кровяное русло, что приводит к образованию пузырьков азота.
Эксперимент in vivo по формированию воздушной эмболии в брыжеечных сосудах кролика. (А) Схема эксперимента in vivo. (B) Схема пузырька, заключенного в сосуд. © Процесс остановки пузырька, протекающего в небольшом сосуде. Красный цвет — это отражение света от поверхности пузырька. (D) Скорость пузыря в точках от 1 до 5, отмеченных на изображении C. (E) Гистологический срез воздушного эмбола, взятый из сосуда вдоль направления потока. (F) — сгусток кровяных телец, образовавшийся в хвосте пузыря.
В опытах на собаках и кроликах было установлено, что во время декомпрессии в местах депонирования крови: селезёнке, коже, печени создаются высокие степени пересыщения крови азотом, что также может привести к возникновению газовых пузырьков.
Образующиеся таким образом газовые пузырьки, попадая в кровеносное русло, растут в своих размерах за счет азота, диффундирующего из тканей, вызывая массированную газовую эмболию.
Опираясь на опыт аквалангистов, которые больше всего подвержены риску развития декомпрессионной болезни, известно, что утомление и сильное возбуждение перед спуском, играют немалое значение в её развитии. Известно также, что лица с функциональным расстройством нервной системы чаще других заболевают кессонной болезнью.
Все эти факторы говорят о значении нарушений высшей нервной деятельности для возникновения кессонной болезни. Кора больших полушарий головного мозга, регулируя все протекающие в организме процессы, в том числе и кровообращение, обеспечивает тем самым ход насыщения азотом во время компрессии и освобождения от него при декомпрессии.
Дайв-компьютер
Стоит отметить, что сейчас случаи кессонной болезни крайне редки среди дайверов. У аквалангистов существует дайв-компьютер, который на основании глубины и времени погружения рассчитывает, на сколько времени и на какой глубине нужно остановиться и повисеть в толще воды перед выходом, чтобы не развилась декомпрессионная болезнь.
В заключении хочется отметить, что изучение декомпрессионной болезни позволило сделать возможным строительство мостов через глубокие реки, тоннели метро в водоносных грунтах, а также найти метод лечения кессонной болезни с помощью барокамер, в которых происходит рекомпрессия — воздействие на больного повышенным давлением в специальной камере. Метод лечения основан на том, что при повышении давления газовые пузырьки, находящиеся в организме больного, уменьшаются в объёме и растворяются. Рекомпрессия способствует рассасыванию пузырьков, то есть устранению этиологического фактора болезни.
Авторство: https://vk.com/scicortex← Другие интересные статьи здесь.
Литературные источники
Брестия А.П. К этиологии кессонной болезни//Из Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова.
Розанов Л.С. Изучение проблемы кессонной болезни в России и СССР//Страничка истории.
Zhongnan Li, Guiling Li, Yongjian Li, Yuexin Chen, Jiang Li, Haosheng Chen. Flow field around bubbles on formation of air embolism in small vessels // Proceedings of the National Academy of Sciences 118, 26 (2021)
