Uraz ciśnieniowy płuc
Uraz ciśnieniowy płuc (barotrauma płuc) odnosi się przede wszystkim do sytuacji, w których nurek wynurza się wstrzymując oddech po oddychaniu gazem z butli pod wodą. Wszystkie przypadki urazu ciśnieniowego płuc są poważnymi urazami. Zaczniemy jednak od omówienia teoretycznego urazu ciśnieniowego płuc, do którego może dojść podczas nurkowania na zatrzymanym oddechu.
Spis treści
Ściśnięcie płuc
Płuca zmieniają objętość podczas normalnej pracy, i dlatego dla twoich płuc generalnie nie stanowi problemu wzrost ciśnienia i spadek objętości powietrza podczas nurkowania na zatrzymanym oddechu. Nie wiadomo jednak dokładnie co się dzieje, gdy nurkujesz na głębokość na której twoje płuca są ściśnięte poniżej objętości zalegającej – najmniejszej objętości, jaką płuca mogą mieć w normalnych warunkach na powierzchni. Co prawda, dla większości ludzi oznaczałoby to zanurkowanie na zatrzymanym oddechu na głębokość poniżej 30 metrów, jednakże tylko wtedy, gdy rozważamy nurkowanie na pełnym wdechu. Jeśli wykonasz wydech i zanurkujesz z pustymi płucami, mogą one ulec kompresji poniżej objętości zalęgającej już na głębokości dwóch, trzech metrów.
Dawniej fizjolodzy uważali, że limitem nurkowania na zatrzymanym oddechu będzie głębokość około 40 metrów. Podstawą do tych przypuszczeń było to, że przy ciśnieniu panującym na tej głębokości (5 bar) płuca zostaną skompresowane mniej więcej do objętości zalegającej. Uważano, że jeżeli zejdziesz głębiej, to możesz doznać urazu ciśnieniowego płuc (ściśnięcia płuc – lung squeeze lub thoracic squeeze) na skutek nadmiernego ściśnięcia pęcherzyków płucnych oraz innych tkanek powyżej ich fizjologicznych możliwości, powodując wzrost ciśnienia w tętnicach płucnych i ich rozerwanie. Nie trwało długo zanim nurkowie uprawiający ekstremalny freediving udowodnili, że przewidywania te były błędne. Dzisiaj rekord nurkowania na zatrzymanym oddechu przekracza 150 metrów, a nic nie wskazuje na to, że głębsze nurkowania, choć ryzykowne, nie są możliwe. Pomimo tego, że notowano przypadki śmiertelne podczas bicia rekordów głębokości i czasu nurkowania na zatrzymanym oddechu, do dnia dzisiejszego żaden z nich nie był spowodowany urazem ciśnieniowym płuc (prawie wszystkie śmiertelne przypadki były powodowane przez utratę przytomności lub utonięcie). Fizjolodzy badali niektórych czołowych nurków uprawiających freediving, próbując dowiedzieć się, dlaczego nie dochodzi u nich do ściśnięcia płuc, a raczej dlaczego ściśnięcie płuc (które musi zachodzić zgodnie z prawem Boyle`a) wydaje się im nie szkodzić. Okazuje się, że nasze ciała są wstanie wytrzymać nadmierne zmniejszenie objętości płuc. Niektóre z tych mechanizmów nie mają skutków następczych, podczas gdy inne tak, ale krótki czas trwania nurkowań ogranicza te skutki.
Wydaje się, że jeśli płuca nurka ulegają kompresji poniżej objętości zalegającej, to dochodzi do naturalnej kompresji klatki piersiowej oraz uniesienia przepony. Pomaga to skompensować zmniejszenie objętości. Fizjolodzy sądzą, że krew ulega redystrybucji z obszarów obwodowych, tak aby utrzymać równowagę ciśnienia w klatce piersiowej. Wydaje się, że zmniejsza to oczekiwaną redukcję objętości. Inną reakcją na tę sytuację może być obrzęk i krwawienie naczyń włosowatych płuc, i wyciek krwi i płynów przez ścianę kapilar do pęcherzyków. To powodowałoby częściowe ograniczenie efektu zmniejszenia objętości spowodowane kompresją gazu, jednak obrzęk płuc (czyli obecność krwi w płucach) jest urazem, który upośledza wymianę gazową i zmniejsza objętość oddechową, podobnie jak zapalenie płuc. Nie ma wielu doniesień na ten temat, jednakże istnieją dane, że rzeczywiście do takich zmian w organizmie może dochodzić. W niektórych przypadkach, freediverzy kaszleli krwią po wykonaniu wielu głębokich nurkowań pod rząd.
Fizjolodzy uważają, że obrzęk płuc nie stanowi poważniejszego problemu, gdyż czas trwania ucisku jest krótki i w tym czasie jedynie niewiele płynu może się zgromadzić w płucach. Jest to potwierdzone faktem, że objawy obrzęku płuc występowały jedynie po wykonaniu dłuższej serii głębokich nurkowań na zatrzymanym oddechu. Zatem generalnie substancje nagromadzone w płucach ulegają naturalnej absorbcji. Więc nawet jeśli teoretycznie ściśnięcie płuc mogłoby być urazem zagrażającym życiu, nie udowodniono, by był to problem dotykający wiele osób. Opisano zaledwie jeden przypadek ściśnięcia płuc wymagający pilnej interwencji medycznej, lecz nie jest pewne, czy ten przypadek nie wyniknął częściowo z dostania się wody do dróg oddechowych.
Uraz rozprężeniowy płuc
Gdy oddychasz z automatu lub innego aparatu do oddychania pod wodą, ciśnienie w twoich płucach wyrównywane jest z każdym oddechem. Sytuacja ulega jednak zmianie, gdy podczas wynurzania wstrzymasz oddech, albo gdy na skutek urazu lub schorzenia dojdzie do zatrzymania powietrza (gazu) w części płuca. W takiej sytuacji, gaz rozprężający się na skutek spadku ciśnienia z dużym prawdopodobieństwem spowoduje uraz rozprężeniowy płuc (lung overexpansion injury, ascending lung barotrauma).
Złota zasada nurkowania – by nigdy nie wstrzymywać oddechu – wynika właśnie z chęci uniknięcia zagrożenia, jakie niesie ten uraz. Najczęstszą przyczyną wstrzymywania oddechu przez nurków była tradycyjnie panika lub ignorancja, ale dochodziło do niego także na skutek nudności, zadławienia lub nieuwagi. Nieprawidłowe oddychanie (skip-breathing, omówione w sekcji o hipokapni) także było podawane jako przyczyna. Wydaje się też, że przy bardzo szybkim wynurzaniu gaz może rozprężać się w płucach szybciej, niż jest usuwany przy wydechu, także powodując uraz rozprężeniowy. Rzadsze, choć także możliwe, jest powstanie blokady zatrzymującej gaz w części płuca, i sprawiającej, że ta część płuca jakby "wstrzymuje oddech". Możliwymi przyczynami są przeziębienie lub infekcja dolnych dróg oddechowych, powodujące nagromadzenie śluzu i płynów w płucach. Z tego samego powodu, nie powinieneś nurkować z przeziębieniem, alergią lub innym schorzeniem powodującym nagromadzenie wydzieliny.
Palenie uważane jest za jedną z możliwych przyczyn urazu ciśnieniowego płuc, gdyż generalnie powoduje zwiększenie ilości wydzieliny zalegającej w drogach oddechowych. W trakcie każdego wydechu, część oskrzelików i pęcherzyków płucnych zapada się, blokując chwilowo przepływ powietrza. By zapobiec sklejaniu się tych kanalików, twój organizm pokrywa ich powierzchnię naturalnymi surfaktantami, które umożliwiają ich łatwe rozdzielenie gdy gaz zaczyna przepływać. Jednak palenie, palenie bierne i wdychanie innych substancji może niszczyć surfaktant, co utrudnia otwieranie się oskrzelików. Uważa się, że to w połączeniu z blokadą spowodowaną przez nadmiar śluzu może prowadzić do zablokowania części płuca, jeśli chodzi o skutki identycznego z zatrzymaniem oddechu.
Chociaż zdarzało się to wyjątkowo, notowano także przypadki barotraumy płuc bez wyraźnej przyczyny. Fizjolodzy zauważyli także, że do urazu rozprężeniowego z nieznanych powodów proporcjonalnie częściej dochodziło u nurków niż w innych okolicznościach wystawiających człowieka na zmiany ciśnienia (komory wysokościowe, samoloty itd.). Tłumaczące to hipotezy zwracały uwagę na rozmieszczenie krwi w trakcie pobytu pod wodą, oraz na to, że gdy nurek wznosi się w kolumnie wody, zmiany ciśnienia są często znacznie szybsze niż w tych innych okolicznościach. Mimo to, do barotraumy płuc w trakcie nurkowania dochodzi bardzo rzadko, a w większości przypadków może być ona przypisana wstrzymywaniu oddechu i/lub nadmiernemu tempu wynurzania. Nie potrzeba dużej różnicy ciśnień by doszło do barotraumy płuc. Badania wykazały, że u nurka rozpoczynającego wynurzanie z pełnymi płucami i wstrzymującemu oddech, wystarczy zmiana głębokości o jeden lub półtorej metra by doszło do urazu rozprężeniowego. Co więcej, ryzyko urazu wzrasta w miarę wynurzania, gdyż stosunek wzrostu objętości gazu do zmiany głębokości o daną wartość (np. o metr) jest większy bliżej powierzchni – zgodnie z prawem Boyle’a.
Gdy dochodzi do urazu rozprężeniowego, płuco nie pęka jak balon, ale raczej ulega rozdarciu. Największe ryzyko związane z urazem wynika nie z samego rozdarcia, ale z przedostawania się powietrza z płuc do tkanek i krwiobiegu. Możemy podzielić urazy rozprężeniowe płuc na cztery podstawowe kategorie: embolia gazowa, odma opłucnowa, odma śródpiersiowa i odma podskórna. Uraz ciśnieniowy powoduje też rozdarcie naczyń krwionośnych w płucach, i wynikające z tego bezpośrednie mieszanie się krwi z powietrzem w płucach. Często sprawia to, że poszkodowany kaszle krwią.
Embolia gazowa.
Do embolii gazowej (gas embolism, arterial gas embolism – AGE), znanej też jako zator gazowy – najpoważniejszego z urazów rozprężeniowych płuc, dochodzi wtedy, gdy powietrze przechodzi do krwiobiegu, z rozdartych pęcherzyków płucnych do naczyń włosowatych płuc. Dla uściślenia, embolia/zator to stan, w którym jakiekolwiek ciało obce w naczyniach krwionośnych blokuje przepływ krwi; w zatorze gazowym takim "ciałem obcym" jest pęcherzyk powietrza lub innej mieszanki gazowej używanej do oddychania, a w tętniczym zatorze gazowym (AGE) taki pęcherzyk znajduje się w tętniczej części układu krążenia.
Powietrze przenikające do krwiobiegu w uszkodzonych płucach przepływa żyłami płucnymi do serca, a z lewej komory serca do aorty i części tętniczej układu krążenia. Wraz z krwią tętniczą, pęcherzyki gazu mogą się przemieścić praktycznie do każdego miejsca w organizmie, powodując poważne uszkodzenia przez blokowanie przepływu krwi do tkanek.
Pierwsze główne odgałęzienia aorty znajdują się w łuku aortalnym, ponad sercem. Odgałęzieniami tymi są tętnice szyjne, zaopatrujące mózg. Jeśli pęcherzyki przepłyną do tętnic szyjnych, co jest prawdopodobne, mogą trafić do mózgu i spowodować mózgową embolię gazową. Blokują wtedy dopływ niosącej tlen krwi do różnych części mózgu, powodując jego udar niedokrwienny. Najczęstszym objawem jest utrata przytomności, a do innych należą zaburzenia świadomości, zmieszanie, szok, zmiana osobowości; udar niedokrwienny mózgu może prowadzić nawet do śmierci. W porównaniu z chorobą dekompresyjną, omówioną w dalszej części rozdziału, efekty mózgowej embolii gazowej objawiają się szybko i wyraźnie, podczas gdy choroba dekompresyjna rozwija się zazwyczaj z opóźnieniem.
Jeśli ofiara embolii gazowej ma tyle szczęścia, że pęcherzyki ominą tętnice szyjne, embolia wciąż może pojawić się i powodować uszkodzenia w innych częściach organizmu. Na przykład, jeśli pęcherzyki zablokują odżywiające serce naczynia wieńcowe, ograniczony przepływ krwi może spowodować zawał serca.
Odmy
Odma opłucnowa.
Jeżeli przepełnione płuco rozedrze się wzdłuż krawędzi, gaz wycieknie do jamy opłucnowej, czyli przestrzeni zawartej pomiędzy dwoma blaszkami opłucnej – jedną okrywającą płuco, a drugą wyścielającą ściany klatki piersiowej, powodując częściowe lub całkowite zapadnięcie się płuca. Taki uraz nazywany jest odmą opłucnową (pneumothorax). Sama w sobie, odma opłucnowa nie stanowi tak bezpośredniego zagrożenia życia jak embolia, ponieważ poszkodowany wciąż ma jedno funkcjonujące płuco. Zapadnięcie płuca powoduje ostry ból w klatce piersiowej, poszkodowany może też odkasływać skrzepy krwi. Może dojść do spontanicznego wystąpienia odmy opłucnowej bez wystąpienia urazu rozprężeniowego (zarówno w nurkowaniu, jak i niezależnie od niego), na skutek osłabienia struktury płuc, prowadzącej do ich nagłego rozdarcia i zapadnięcia. Chociaż rzadka, spontaniczna odma opłucnowa może wystąpić w każdym momencie u osoby, u której występuje takie schorzenie. Jeśli dojdzie do niego w trakcie pobytu nurka pod wodą, może być poważniejsze niż odma powstała na skutek urazu ciśnieniowego: stan nurka może ulec pogorszeniu podczas wynurzania, gdy rozprężające się powietrze naciska na zapadnięte płuco. Spontanicznie występująca odma ma tendencję do nawracania, dlatego bezwzględnie wyklucza dalsze nurkowanie.
Odma śródpiersiowa.
Inną możliwą konsekwencją urazu rozprężeniowego płuc jest nagromadzenie się gazu w śródpiersiu, czyli centralnej części klatki piersiowej. Odma śródpiersiowa (mediastinal emphysema) jest jednak sama w sobie znacznie mniej niebezpieczna niż odma opłucnowa lub embolia gazowa. Gaz gromadzący się w śródpiersiu w wyniku odmy śródpiersiowej może uciskać serce i główne naczynia krwionośne, zaburzając krążenie. Poszkodowany może czuć się bliski omdlenia lub nie móc złapać oddechu w fekcie upośledzenia krążenia. Jednak w wielu sytuacjach symptomy są łagodne lub brak ich w ogóle, a poszkodowany może odczuwać jedynie ból w klatce piersiowej i/lub ucisk klatki. Jednak nawet wtedy, symptomy takie wskazują na konieczność udzielenia pierwszej pomocy i pilnego zasięgnięcia opinii lekarza: istnieje prawdopodobieństwo, że doszło jednocześnie do embolii gazowej.
Odma podskórna.
Odma podskórna (subcutaneous emphysema) często występuje jednocześnie z odmą śródpiersiową, i powstaje na skutek przemieszczania się pęcherzyków gazu ze śródpiersia przez obszar stawiający najmniejszy opór, aż do strefy miękkich tkanek u nasady szyi. Powietrze gromadzi się bezpośrednio pod skórą, sprawiając, że poszkodowany odczuwa wypełnienie szyi. Zmienia mu się także głos. Skóra może trzeszczeć pod wpływem dotyku, a w poważniejszych przypadkach uraz może powodować nabrzmienie boków szyi i górnej części klatki piersiowej. Ponieważ odma podskórna wynika z odmy śródpiersiowej, wielu fizjologów traktuje ją po prostu jako odmianę odmy śródpiersiowej, a nie jako odrębny typ urazu.
Pierwsza pomoc i leczenie urazów ciśnieniowych płuc
Chociaż trzy z czterech typów urazu rozprężeniowego płuc nie stanowią same w sobie bezpośredniego zagrożenia życia, stwierdzenie któregokolwiek z nich jest dowodem, że doszło do urazu ciśnieniowego płuc. Dlatego najlepszym wyjściem jest takie postępowanie i udzielanie pierwszej pomocy, jak gdyby jednocześnie wystąpiła embolia – i pozostawienie ostatecznej diagnozy lekarzowi specjalizującemu się w medycynie nurkowej.
Podstawową zalecaną pierwszą pomocą w wypadku jakiegokolwiek urazu ciśnieniowego jest podanie tlenu. Tlen jest pomocny na dwa sposoby. Po pierwsze, oddychanie tlenem powoduje obniżenie ciśnienia parcjalnego azotu w pęcherzykach płucnych, i przez to wzrost gradientu ciśnienia azotu pomiędzy krwią a światłem pęcherzyka. Przyspiesza to usuwanie azotu z organizmu, spowalnia i zapobiega wzrostowi pęcherzyków w naczyniach i ułatwia ich usuwanie. Po drugie, pęcherzyki w organizmie powodują uszkodzenia wywołując lokalną hipoksję - blokując przepływ krwi niosącej tlen; dlatego oddychanie tlenem zwiększa stężenie tlenu we krwi i "efektywność" krwi docierającej do tkanek dotkniętych hipoksją. W wypadku mózgowej embolii gazowej jest to szczególnie ważne, gdyż dotkniętą tkanką jest mózg, szczególnie wrażliwy na niedotlenienie.
Poszkodowany nieprzytomny, ale oddychający, powinien zostać położony na lewym boku, z podtrzymywaną głową. Leżenie na boku pozwala zachować drożność dróg oddechowych w razie, gdyby poszkodowany miał wymiotować. Stan niektórych pacjentów ulegał pogorszeniu, gdy zmieniali pozycję na siedzącą; dlatego odradzaj poszkodowanemu siadanie lub wstawanie podczas udzielania pierwszej pomocy lub transportu – o ile przybyły na miejsce lekarz nie zaleci inaczej. Nieoddychającego poszkodowanego połóż na plecach i rozpocznij sztuczne oddychanie, masaż serca i defibrylację – w zależności od potrzeb. Pamiętaj, że najważniejsze jest zachowanie i przywracanie drożności dróg oddechowych, kontrolowanie oddychania i krążenia, podanie tlenu, oraz jak najszybsze przetransportowanie nurka do szpitala.
Jeśli u nurka doszło do zatoru gazowego (embolii), kluczowa jest szybka rekompresja w celu zmniejszenia ilości i rozmiaru pęcherzyków w krwiobiegu i ponownego przeprowadzenia gazu do roztworu. Skutecznie przywraca to przepływ krwi do tkanek. Żaden inny uraz ciśnieniowy nie wymaga rekompresji – o ile jednocześnie nie występuje embolia gazowa; ale to lekarz musi podjąć decyzję o sposobie postępowania.
Odma opłucnowa może wymagać chirurgicznego usunięcia gazu poprzez dren wprowadzony przez ścianę klatki piersiowej do jamy opłucnowej. Rekompresja pacjenta, u którego wystąpiła jednocześnie embolia gazowa i odma opłucnowa, może być skomplikowana, ze względu na rozprężanie się powietrza w opłucnej podczas dekompresji. W takim wypadku, leczenie odmy musi zostać przeprowadzone w komorze przed przywróceniem pacjenta do ciśnienia atmosferycznego. Odma śródpiersiowa i podskórna ustąpi samoczynnie, gdyż krew będzie powoli reabsorbować uwięzione powietrze. W wyjątkowych sytuacjach, oddychanie tlenem może przyspieszyć reabsorbcję powietrza.
