Процесс дыхания / Физиология. Часть 1
Погружения на задержке дыхания, словно жизнь, начинаются и заканчиваются вздохом. Дыхание - настолько неотъемлемая часть жизни, что в обычных условиях мы не обращаем на него внимание. Но фридайверы не могут позволить себе так относиться к этому процессу.
Дыхание - обмен газов (кислорода и углекислого газа) между легкими и другими частями вашего тела. Когда вы вдыхаете свежий воздух, он проходит через носоглотку и трахею, нагревается там и попадает в легкие.
В легких через сеть тонких трубок воздух распределяется в крошечных пузырьках альвеолах. Это именно то место, где происходит поглощение кислорода O2 кровью и ее очищение от углекислого газа CO2. Газообмен про-текает через поверхность альвеол. Общая площадь всех 300 миллионов альвеол человека с легкостью покрыва-ет теннисный корт.
Одновременно с выводом из крови CO2 и тепла, выдыхаемый воздух насыщен парами воды и имеет практиче-ски 100% влажность. Это одна из причин, почему фридайверы замерзают и получают обезвоживание организма.
Желание вдохнуть, прежде всего, вызвано высоким уровнем CO2 в крови, чем низким уровнем O2. Насыщение крови углекислым газом вызывает соответствующее увеличение уровня кислотности крови.
Специальные ячейки в нашем мозге, называемые хеморецепторами, контролируют уровень кислотности. Они настолько чувствительны, что заставляют инстинктивно удвоить темп вашего дыхания даже если концентрация CO2 повысилась всего на 3%.
Другие хеморецепторы, чувствительные к содержанию кислорода, расположены у крупных артерий. Их функ-ция - отслеживать уровень кислорода в крови. Эти рецепторы не реагируют на критическое падение концентра-ции O2 в крови и не запускают механизм дыхания.
Подсознательно ваш дыхательный центр контролирует как темп и глубину дыхания, так и вывод CO2 точно в таких же количествах, сколько его производится в ваших тканях.
Свежий воздух, попадающий в альвеолы, содержит более высокую концентрацию (парциальное давление) ки-слорода, чем кровь. Поскольку молекулы газа перемещаются от областей с высоким парциальным давлением к участкам с низкой концентрацией, кислород диффундирует из легких в кровь, омывающую легкие через сеть ка-пилляров - тончайших кровеносных сосудов.
В крови молекулы кислорода связываются с гемоглобином красных кровяных телец эритроцитов и далее пе-реносятся по всему организму.
В тканях организма происходит обмен кислорода на отходы клеточного метаболизма - углекислый газ и воду. Далее венозная кровь, насыщенная продуктами обмена веществ, вновь возвращается к легким для очистки.
Вентиляция - процесс, в ходе которого жизненно важные газы поступают и удаляются из легких. Для занятий фридайвингом необходимо, чтобы вы умели проводить в воде более эффективную вентиляцию легких, чем на суше, потому что задержка дыхания и изменения давления в ходе погружения очень сильно влияют на газообмен в организме.
Для очистки мертвого пространства трубки необходима усиленная вентиляция. Мертвое пространство - часть вашего дыхательного тракта, в котором газ не участвует в обмене.
Для того чтобы полнее понять важность мертвого пространства, представьте себе вдох через трубку длиной 6 м. Очень скоро вы не смогли бы дышать, т.к. объема легких не хватило бы для полной продувки трубки. Вы по-стоянно бы вдыхали и выдыхали отработанный воздух.
Теоретически, идеальное легкое не должно иметь мертвых зон, чтобы весь вдыхаемый воздух использовался при обмене. Воздух, находящийся в верхних дыхательных путях, не участвует в процессе дыхания. Его пример-ный объем 150 см3.
Ваша трубка удваивает естественное мертвое пространство. Чтобы перемещать и обновлять этот "мертвый" воздух дайверам требуется потреблять больше свежего воздуха.
Медленное, глубокое дыхание очищает мертвую зону более эффективно, чем частое поверхностное дыхание.
В процессе вентиляции легких участвуют две группы мышц: мышцы груди и диафрагма. Диафрагма - куполо-образная перегородка, отделяющая грудной отдел от брюшной полости. Из всех этих мышц, в процессе дыхания самые большие нагрузки испытывает диафрагма. Она ответственна за вентиляцию около 75% легких.
Во время вдоха диафрагма сжимается и опускается к брюшной полости, увеличивая объем торакса (грудной клетки) и понижая в нем давление. Это приводит к затягиванию воздуха в дыхательные пути.
Выдох - обычно пассивный процесс. Во время нормального дыхания диафрагма и мышцы груди возвращаются в свое исходное состояние. Однако, в течение принудительного выдоха, диафрагма при помощи грудных мышц способна к выталкиванию воздуха из легких.
В состоянии покоя диафрагма может провисать на 1.5 см. Смещение диафрагмы во время глубокого вдоха со-ставляет 6-10 см.
Техника правильного дыхания
Наилучший способом дыхания для фридайверов является использование мышц брюшного пресса. В литера-туре этот тип дыхания упоминается как диафрагмальный, брюшной или дыхание Тай-Цзы (Тай-Чи). Обратите внимание, на форму живота маленьких детей. Когда они отдыхают, то используют именно брюшное дыхание.
В повседневной жизни большинство людей, ведущих сидячий образ жизни, дышат поверхностно с минималь-ной вентиляцией легких. И хотя они могут чувствовать себя превосходно, недостаточное снабжение тканей ки-слородом не позволяет полностью реализовать энергетический потенциал организма.
Без поддержания глубокого брюшного дыхания, основная нагрузка ложится на грудные мышцы. При этом вы очищаете лишь верхние отделы легких. Это происходит потому, что силы этих мышц не достаточно для переме-щения воздуха из нижних отделов легких.
Эта грудная модель дыхания гораздо менее эффективна, т.к. большое количество отработанного воздуха за-стаивается в нижних отделах ваших легких. При грудном дыхании брюшная полость никогда не расслабляется настолько, чтобы позволить максимально полное эластичное движение диафрагмы.
Без поддержки брюшных мышц мускулатура груди не может обеспечить организм достаточным объемом воз-духа для чего-либо еще, кроме как пассивного сидячего образа жизни.
В современном обществе женщины часто полагают, что их талия недостаточно узкая и еще более втягивают свои животы. Желая быть мачо, мужчины максимально выпячивают грудь. Все эти ухищрения создают своеоб-разный корсет, который препятствует нормальному естественному дыханию. Возраст усугубляет проблему, т.к. с возрастом эластичность тканей человека снижается.
Состояние стресса приводит к учащенному поверхностному, грудному дыханию. В воде такой быстрый, по-верхностный и неэффективный дыхательный цикл у новичков приводит к удушью и, как результат, к панике или истощению.
Умение расслабляться - один из важнейших аспектов задержки дыхания.
Основной принцип йоги говорит, что если вы контролируете свое дыхание, вы контролируете жизнь. Для ис-пользования правильного брюшного дыхания поддерживайте темп в 10-12 дыхательных циклов в минуту без уча-стия грудных мышц.
Знаменитый Жак Майоль (Jaques Mayol), чемпион мира по фридайвингу, является мастером йоги и медитации. Перед своими глубокими нырками он медитирует, часто используя попеременное дыхание через разные ноздри: вдох через одну ноздрю и выдох через другую.
Этот метод позволяет наполнить себя энергией, стимулирует релаксацию, просветляет сознание и повышает творческий потенциал.
Некоторые методы релаксации будут обсуждаться в главе по методике погружений.
Адаптация человека к фридайвингу / Физиология. Часть 1
Человеческое тело способно к удивительной адаптации к подводной среде. В ходе погружения даже нетрени-рованного дайвера наблюдается замедление сердечного ритма. Обычно этот эффект называют "рефлексом по-гружений" или "рефлексом млекопитающих". Вот почему большинство людей могут задержать дыхание в воде на большее время, чем на поверхности.
Погружение вашего лица в холодную воду автоматически вызывает замедление сердцебиения. В середине XIX века физиолог Поль Берт (Paul Bert) впервые описал этот феномен, на основе наблюдений за ныряющими утками. Позднее похожий механизм был обнаружен у всех ныряющих млекопитающих.
Ваше сердце замедляется постепенно, и через 30 секунд после начала погружения величина вашего пульса может упасть до 50% (вдвое) от первоначального значения.
Перед началом соревнований по фридайвингу Дэвид Сипперли (David Sipperly) плещет на лицо холодной во-дой, чтобы ускорить проявление рефлекса млекопитающих. Эта процедура позволяет снизить частоту сердце-биений и, прежде всего, входит в подготовку к первому погружению.
Обладатель рекорда аквалангист-глубоководник Брет Гиллиам (Bret Gilliam) и позже знаменитый Шек Эксли (Sheck Exley) также пользовались этой методикой в своих тренировках для снижения ритма сердца и, как следст-вие, снижения скорости потребления газа.
Перед рекордным погружением на 452 фута (более 135 метров) в феврале 1990 года Гиллиам около 10 минут медленно дышал через трубку, полностью опустив лицо в воду. Затем еще 10 минут дышал воздухом из регуля-тора. В результате ритм сердца упал до 15 ударов в минуту, и дыхательный ритм упал с естественных 12 вздохов до 4-6 вздохов в минуту. Гиллиам и другие аквалангисты сообщают, что такие процедуры снижают общее по-требление дыхательной смеси, снижают риск наркоза и улучшаю общие физиологические показатели организма.
Сжатие грудной клетки также способствует падению сердечного ритма. Находясь на земле, протестируйте се-бя. Вдохните максимально, насколько это возможно, и задержите дыхание. Сначала пульс резко повысится (мо-жет быть, даже удвоится), но после 30 секунд он начнет падать и в результате может достигнуть значения гораз-до ниже нормального.
Например, если ваш нормальный пульс составляет 70 ударов в минуту, то через 10 секунд он может повы-ситься до 120 ударов, а еще через 20 снизиться до 45 ударов в минуту. Такая частота сердечных сокращений со-хранится вплоть до выдоха, т.е. пока вы не измените давление газа в грудной клетке.
Когда вы поддерживаете медленное глубокое дыхание, вы увеличиваете давление в грудной клетке. На это реагирует блуждающий нерв (vagus nerve), расположенный в груди и шее, и замедляет ритм сердца.
Врачи-реаниматологи используют этот феномен, когда по каким-либо причинам необходимо замедлить серд-цебиение пациента. Для этого могут использоваться либо компрессы из ледяной воды на лицо, либо процедура, когда пациент поддерживает глубокое дыхание и резко напрягает мышцы груди и брюшного пресса. Результатом часто становится очень сильное падение пульса. Таким образом, пациенты и нетренированные дайверы могут замедлять пульс на 40%. У тренированных пловцов эффект наблюдается еще сильнее.
Если вы страдаете аритмией (нарушение ритма сердца), необходимо пройти медицинское обследование, прежде чем заниматься фридайвингом.
Даже у здоровых людей нырятельный рефлекс усиливает аритмию. В этих случаях, особенно после гипервен-тиляции и погружений в холодной воде, нырятельный эффект может вызвать опасное неравномерное сердце-биение.
У тренированных фридайверов наблюдаются несколько иные адаптационные механизмы, что позволяет им совершать более глубокие и продолжительные погружения. Селезенка является кровяным резервуаром. У таких дайверов она способна сохранять больший объем крови. Во время нырка селезенка сокращается, высвобождая гемоциты (кровяные тельца).
Согласно трудам доктора медицины Уильяма Хурфорда (Willam E. Hurford) и сотрудников журнала The Journal of Applied Physiology (#69, 1990, стр. 932-936), которые изучали японских ныряльщиц ама, в ходе погружений от-мечается уменьшение селезенки на 20%. В то же время концентрация гемоглобина (а значит и способность крови связывать кислород) повышается на 10%.
Будь этот адаптационный механизм у людей также развит, как у морских млекопитающих (например, у тюле-ней Ведделя концентрация гемоцитов повышается на 65%), это дало бы возможность ныряльщику сохранять больше кислорода для всплытия к поверхности. Кроме того эти механизмы позволяют направлять богатую кисло-родом кровь к наиболее важным тканям и органам.
Интересно, что процесс сжатия селезенки и выпуска дополнительных эритроцитов не происходит немедленно, а начинается лишь через 15 минут после начала активных нырков. Для полного проявления эффекта необходимо примерно полчаса. Это вполне объясняет, почему тренированные пловцы могут погружаться глубже и на боль-шее время после получаса плавания.
Кроме описанных механизмов существуют и другие. В состоянии гипоксии или недостатка кислорода крове-носные сосуды кожных покровов и мышц сжимаются. В то же время сосуды головного мозга и основные сосуды в легких расширяются, чтобы снабжать кровью в первую очередь эти важные органы.
Изменения химического состава крови позволяют связывать и переносить кислород более эффективно.
Когда фридайвер всплывает на поверхность и делает первый вздох, частота его сердцебиений увеличивается, помогая быстрее донести обогащенную кислородом кровь к органам.
Очень важна психологическая адаптация дайвера к продолжительному апное.
Тренированный фридайвер может длительное время игнорировать внутренние позывы вдохнуть, которые начинаются, как невнятный шепот, и скоро перерастают в страшный крик: "ДЫШИ!"
Газообмен при дыхании: кислород и углекислый газ / Физиология. Часть 1
Кислород, который необходим нам для дыхания, составляет всего 20% от вдыхаемого воздуха. Когда вы за-держиваете дыхание, кислород начинает активно потребляться тканями и развивается прогрессирующая гипок-сия (низкое содержание кислорода в крови). После дыхания свежим чистым воздухом ваше тело преодолевает последствия гипоксии в течение 5 секунд.
Скорость, с которой вы используете кислород, зависит от степени вашей расслабленности, мышечной актив-ности и глубины, на которую вы погружаетесь.
Так как эти три фактора изменяются с каждым нырком, невозможно предсказать безопасную продолжитель-ность отдельно взятого погружения. Вы должны положиться на ваш "внутренний компьютер", который сообщит вам, что настало время подниматься к поверхности.
В то время как подавить первые признаки гипоксии возможно уже через 5 секунд, для полного восстановления нормальной концентрации кислорода в мускулах требуется несколько минут.
Ваши мышцы способны функционировать в низко-кислородной среде, используя альтернативные способы ме-таболизма и вырабатывая молочную кислоту. В условиях кислородного голодания, усиливающееся производство молочной кислоты вызывает ощущение жжения в мышцах. Нехватка кислорода компенсируется во время вашего поверхностного интервала между нырками.
Поскольку альтернативные способы метаболизма менее эффективны, чем те, которые используются при нор-мальном дыхании, вы постоянно накапливаете уровень нехватки кислорода. Поэтому вы должны увеличить вре-мя восстановления на поверхности.
Итак, мы видели, что обмен кислорода происходит двумя способами: в ходе газообмена в легких и клеточного метаболизма. То же самое справедливо и для углекислого газа - второго газа, участвующего в газообмене.
Диоксид углерода или углекислый газ - основной "выхлопной" газ организма, генерирующийся в ходе обмена веществ. Перемещение углекислого газа в организме идет медленнее, чем перемещение кислорода. Для того чтобы достигнуть равновесия между концентрацией CO2 в тканях, крови и легких, нужно большее время. Без не-обходимого отдыха и восстановления дыхания, нормальное процентное соотношение этих двух газов быстро на-рушается.
В отличие от запасов кислорода, который всегда уменьшается в течение погружения, уровень углекислого газа может либо повышаться после тяжелой физической нагрузки, либо снижаться после гипервентиляции.
Во время физической работы мышцы генерируют углекислоту. В среднем для восстановления нормального уровня CO2 необходимо от 3 до 5 минут отдыха на поверхности, в некоторых случаях поверхностный интервал может составлять до 10 минут.
Когда вы совершаете серию погружений с неадекватными поверхностными интервалами или когда вы подвер-гаетесь большим физическим нагрузкам, вы рискуете аккумулировать в своем теле избыточное количество угле-кислоты, т.е. развиваете медленную гиперкапнию.
При этом вы можете обратить внимание на некоторое ощущение беспокойства и дискомфорта, которое может проявляться в желании дышать медленно и глубоко, чрезмерном слюноотделении, ноющей головной боли, исто-щении или судорогах. Большинство из этих симптомов напоминает морскую болезнь.
Выход из воды и длительный перерыв между погружениями позволяет предотвратить развитие гиперкапнии.
Другой проблемой, связанной с медленной гиперкапнией в ходе погружений на задержке дыхания, является прогрессирующее снижение чувствительности дыхательного центра.
Другими словами, ваше подсознание все реже напоминает вам о необходимости вдохнуть свежий воздух. Та-ким образом, вы продолжаете оставаться на глубине дольше того времени, чем то, которое действительно может выдержать ваш организм.
Высокий уровень углекислого газа способствует блэкауту фридайвера, о котором мы поговорим дальше.
Блэкаут / Физиология. Часть 1
Вы можете думать, что нападения акул, запутывание линя, столкновения с лодками являются самыми боль-шими опасностями для фридайверов. На самом деле, эти риски слабеют в сравнении со смертью или тяжелыми травмами в результате блэкаута.
Блэкаут - это внезапная потеря сознания, происходящая в результате кислородного голодания. У ныряльщи-ков могут наблюдаться 2 типа блэкаутов. SWB или shallow-water blackout (далее блэкаут) происходит во время вертикально всплытия дайвера в результате падения давления водного столба. В большинстве случаев статиче-ский блэкаут происходит не в ходе глубоких нырков, а в бассейне во время тренировок на задержку дыхания.
Наиболее часто блэкаут возникает на глубине около 5 метров, где расширяющиеся легкие буквально "высасывают" кислород из крови ныряльщика. Блэкаут приходит незаметно, протекает быстро и без предупреждений.
Из-за недостаточной адаптации организма, начинающие фридайверы не являются основными жертвами блэ-каутов. Гораздо больше риску подвержены ныряльщики со средней подготовкой. Эти фридайверы усиленно тре-нируются, и уровень из физической и психологической адаптации таков, что позволяет им каждый раз нырять глубже и на большее время - иногда слишком глубоко или слишком надолго. В этом смысле, продвинутые дайве-ры более уязвимы.
Начинающий ныряльщик очень чувствителен к уровню углекислого газа. Это наблюдается даже после 15-секундной задержки дыхания. При этом диафрагма непроизвольно опускается, и разряжение в легких приносит ощущение усиливающегося "жжения".
В нормальных условиях дайверы достигают их "точку ломки" - позыв и желание вдохнуть - прямо перед тем, когда содержание кислорода в крови упадет до опасного уровня. Помните, это ощущение не означает недостаток кислорода, но говорит об увеличении концентрации CO2, сигналы о котором вынуждают мозг инициировать дыха-тельный цикл.
Гипервентиляция - потенциально опасная практика увеличения частоты и/или глубины дыхания перед нырком. С помощью гипервентиляции многие фридайверы достигают глубин 24-30 метров и находятся под водой более 2-х минут.
Гипервентилированный дайвер "выдувает" большое количество углекислого газа и, таким образом, заторма-живает дыхательный центр. Организм с нормальным метаболизмом продолжает вырабатывать CO2 в обычном темпе, но его количества для стимуляции дыхательного центра оказывается недостаточным. Так происходит до тех пор, пока концентрация кислорода не падает до опасного уровня. Тренированные пловцы могут подавлять желание вдохнуть.
Кроме того, гипервентиляция приводит к некоторым изменениям в нервной системе. Чрезмерная гипервенти-ляция вызывает снижение кровяного потока к мозгу, головокружение, непроизвольным мускульным сокращениям и судорогам рук и ног. Однако умеренная гипервентиляция может вызвать ощущение эйфории и бодрости. Все это может приводить к драматическому исходу длительного нахождения без дыхания - к блэкауту.
Когда автор изучал тему блэкаута для своей книги "Blue Water Hunting and Freediving", он был в шоке, когда уз-нал, что большинство из лучших подводных охотников планеты когда-либо испытывало состояние пограничное с блэкаутом.
Доктор медицинских наук Дамиано Занини (Damiano Zannini) сообщает, что около 70% итальянских фридайве-ров, которые регулярно участвуют в национальных и международных соревнованиях по подводной охоте, один и более раз страдали от наступления блэкаута.
В этой связи интересно отметить, что японские ныряльщицы ама за их многосотлетнюю историю испытывали крайне малое количество блэкаутов. Они придерживаются консервативной техники погружений. Продолжитель-ность нырков ограничена и обычно не превышает одной минуты, кроме того, ама отдыхают между погружениями и предпочитают делать много коротких нырков вместо одного длинного.
Практика использования гипервентиляции при подготовке к нырку является довольно спорной. Никто не отри-цает, что продолжительная гипервентиляция после нескольких минут интенсивного дыхания сопровождается го-ловокружением, онемением рук и ног и является опасной.
Некоторые медики верят, что всякая гипервентиляция может привести к смерти потому, что ее эффект не-предсказуем и меняется от человека к человеку и ото дня ко дню.
Другие врачи, изучающие профессиональных фридайверов, таких как ама, обнаружили, что эти ныряльщики постоянно используют кратковременную гипервентиляцию и поддерживают глубокое дыхание перед погружени-ем.
Все международные федерации дайвинга, включая PADI, NAUI, TDI, YMCA, считают гипервентиляцию небезо-пасной, если вы совершаете более трех вздохов. В руководстве U.S. Navy Diving Manual (volume 1, Air Diving) от-мечается, что "воздушная гипервентиляция перед нырком на задержке дыхания является фактически стандарт-ной процедурой и вполне безопасна, если не продолжается слишком долго. Гипервентиляция не должна быть глубже 3-4 вдохов, и ныряльщик должен возвращаться на поверхность, как только у него возникнет желание вдохнуть".
Наш совет: никогда не делайте более 4 быстрых глубоких вдохов при подготовке к нырку. Этот совет часто недооценивается небезопасными дайверами. Просто знайте, что гипервентиляция непред-сказуема. Вместо быстрой гипервентиляции используйте глубокое, расслабленное, медленное дыхание, подоб-ное дыханию йогов. Используйте часы и глубиномеры, погружайтесь в зоне комфорта и не нарушайте ее преде-лов.
Изменения давления во время цикла погружение-всплытие отнимают у фридайвера большое количество кислорода. Когда ныряльщик приближается к поверхности, он испытывает так называемый "вакуумный эффект".
Кислород и углекислый газ в организме находятся в постоянно балансе между собой. Органы потребляют ки-слород из легких насколько это необходимо. У погружающегося ныряльщика концентрация (парциальное давле-ние) кислорода в легких увеличивается в соответствии с увеличением давления водного столба.
Под действием давления в легких молекулы кислорода сближаются и временно увеличивают количество ки-слорода, доступное для потребления организмом. По мере того, как мозг и органы используют кислород, погру-жение продолжается и все большее количество кислорода в легких доступно для использования. Этот процесс продолжается пока в легких есть хоть какое-то количество кислорода и фридайвер остается на глубине.
Проблема возникает в момент всплытия, когда из-за падения внешнего давления легкие вновь расширяются. Небольшое количество молекул кислорода, оставшееся в легких, рассредоточивается еще больше. Это приводит к быстрому падению концентрации доступного для использования кислорода до критически низкого уровня. Рав-новесие системы, которое раньше вынуждало кислород питать организм, теперь работает совершенно в обрат-ную сторону.
Этот вакуумный эффект или уменьшение парциального давления кислорода реально заставляет двигаться молекулы кислорода в направлении от органов к легким. При этом во многих случаях концентрация углекислого газа, инициирующего дыхательный центр, также может снижаться.
Наиболее ярко эти изменения проявляются на глубине 3 - 5 метров от поверхности, где наблюдается наибо-лее интенсивный рост объема легких. И именно в этой зоне фридайверы чаще всего теряют сознание. Это происходит из-за критически низкой концентрации кислорода, из-за которой мозг человека просто отключается.
Некоторые дайверы могут чувствовать предупредительные сигналы надвигающейся потери сознания, такие как головокружение, радужные пятна и "звезды" перед глазами, туннельное зрение, жар тела или эйфорию.
Однако большинство из ныряльщиков не чувствуют ничего.
Даже если эти признаки наблюдаются, то, в подавляющем большинстве случаев, они приходят слишком поздно и длятся слишком мало. Часто, последние мысли жертвы потери сознания примерно такие: "я чувствую, что у меня большие проблемы, но поверхность так близко, всего лишь в нескольких взмахах ластами, я уверен, что смогу выбраться..." Потеря сознания наступает мгновенно и без предупреждения.
Уже без сознания дайвер может продолжать непроизвольно всплывать к поверхности, грести ластами, двигать руками. Это происходит из-за того, что мышцы рук и ног требуют для себя меньшего содержания кислорода в крови, чем мозг, и могут на короткие промежутки времени включаться в работу.
Поэтому для дайв-партнеров важно следить друг за другом, чтобы было возможно вовремя заметить блэкаут.
Находясь без сознания, ныряльщики могут внезапно наклоняться в какую-либо сторону, опрокидываться на спину, как бы совершая сальто, и раскидывать руки в разные стороны. При этом темп их всплытия замедляется, и вскоре они начинают погружаться.
В других случаях жертва может достигнуть поверхности и вести себя, как поплавок, попеременно немного всплывая и погружаясь. При этом трубка, естественно, дайвером от воды не очищается. Постепенно колебания затихают, и дайвер начинает плавать по поверхности без дыхания.
Потерявший сознание ныряльщик является потенциальной жертвой утопления. Если дайвер плавает по по-верхности, то через некоторое время вакуумный эффект ослабеет, и у пострадавшего будет некоторое количест-во кислорода, чтобы прийти в себя. Однако нет никаких гарантий, что жертва блэкаута обязательно очнется на поверхности без посторонней помощи.
Исследователи нашли возможное объяснение того, что некоторые дайверы самостоятельно приходят в созна-ние после блэкаута. Очевидно, что первичным, основным хранилищем кислорода в организме являются легкие. Однако в низких концентрациях кислород также присутствует в венозной крови и связан с миоглобином в мыш-цах.
Когда всплывающий фридайвер достигает глубины примерно 5 м, легкие содержат так мало кислорода, что кровь, направляющаяся к мозгу, практически не питает его. Далее следует потеря сознания.
На поверхности сердце продолжает прокачивать бедную кислородом артериальную кровь через органы, где она смешивается с кровью чуть более богатой кислородом. Фактически, это является причиной оттока активного кислорода обратно к легким.
В этом случае обедненный воздух в легких слегка обогащается путем притока кислорода с венозной кровью от мышц ныряльщика. Этого количества иногда бывает достаточно, чтобы восстановить сознание.
Следуя другому сценарию развития событий, фридайвер может достигнуть поверхности, сделать вдох, а уже затем потерять сознание. В этом случае сознание вернется примерно через 5 секунд, т.е. через время достаточ-ное, чтобы богатая кислородом кровь достигла мозга. Однако утопающие фридайверы не могут рассчитывать на этот "второй шанс".
В то время, когда ныряльщики теряют контроль над ситуацией, у них все еще сохраняются другие активные защитные рефлексы. Когда фридайвер теряет сознание, он прекращает задержку дыхания и воздух выходит из легких. Так как вода начинает проникать в горло, происходит ларингоспазм, т.е. безусловный рефлекс, застав-ляющий сомкнуться голосовые связки. В результате доступ воды в легкие перекрывается.
Спасение дайвера на этой стадии может потребовать снятия его маски и выдергивания трубки из сжатых че-люстей, открывания дыхательных путей и усиленного искусственного дыхания "рот в рот", чтобы преодолеть спазм голосовых связок. Иногда встречаются рекомендации дыхания "рот в трубку". Пострадавший может испы-тывать настолько острую нехватку кислорода, что его лицо становится отчетливо синим или даже черным.
"Сухое утопление" - термин, описывающий состояние пострадавшего, когда ларингоспазм защищает легкие от попадания в них воды.
"Мокрое утопление" происходит из-за преждевременного расслабления голосовых связок и попадания воды внутрь легких. Поскольку кислородное голодание мозга продолжается, смерть подступает к фридайверу так близ-ко, что даже сильный защитный спазм голосовых связок через несколько секунд слабеет, и вода проникает внутрь.
На этой стадии все еще можно спасти пострадавшего, однако, для этого потребуется его госпитализация и ин-тенсивная терапия.
Попадание воды в легкие является причиной сильного раздражения слизистой. Причем пресная вода является более сильным раздражителем, чем соленая. Раздражение приводит к тому, что легочная ткань отекает и запол-няется жидкостью. В запущенном состоянии оно может стать очень серьезной проблемой, препятствующей ды-ханию и приводящей к смерти от вторичного утопления.
Именно по этому так важно, чтобы перенесшему блэкаут и спасенному от утопления дайверу была оказана неотложная медицинская помощь. Эффект вторичного утопления может развиться даже через несколько часов после инцидента, а потому нель-зя успокаиваться и думать, что с фридайвером все в порядке. При этом не важно насколько хорошо или плохо он себя чувствует.
После 6-8 минут кислородного голодания в мозгу человека начинаются необратимые деструктивные процессы (некрозы, кровоизлияния - прим.перев.). В то же время сердце часто продолжает работать уже после поврежде-ния мозга. В таких случаях сердечно-легочная реанимация (CPR, cardiopulmonary resuscitation) помогает восста-новить пострадавшего лишь до вегетативного состояния (vegetative state).
Пострадавшему от утопления реанимация должна оказываться в любом случае, не зависимо от того, сколько времени он провел под водой. Потому что нырятельный рефлекс и холодная окружающая среда способствуют дополнительной блокировке мозга.
Жертвы, реанимированные в полевых условиях, часто ведут себя необычно и неадекватно. При пробуждении они могут кричать, затем снова терять сознание. Такое поведение может повторяться снова и снова несколько раз.
Гипербарическая оксигенация - это новая техника, дающая еще один шанс фридайверу, попавшему в кома-тозное состояние. Кислород подается в барокамеру аналогично тому, как проходят курсы рекомпрессии аквалан-гисты, пострадавшие от декомпрессионной болезни. Теоретически, кислород под высоким давлением способен проникать в мозговую ткань и восстанавливать поврежденные нервные клетки.
Существует мнение, что кислород способен реактивировать нервные клетки, которые длительное время находились в анаэробной среде. Эта методика довольно спорна. Не все нейрологи полагают, что она эффективна, однако она является очень дорогой.
Пациент подвергается кислородной ингаляции в течение 60-90 минут (стоимость процедуры от $400 до $800 в час). Для более-менее успешного лечения необходимо регулярно (3-5 раз в неделю) проходить курс в течение года и больше. Большое количество пациентов так и не возвращаются к полноценной жизни и продолжают стра-дать умственными и физическими недостатками. Например, они могут испытывать трудности с речью или при ходьбе.
Описанный ниже случай блэкаута приводит в шок от того, что это может случиться даже с самыми лучшими ныряльщиками. Фридайвер из ЮАР Джимми Юйс (Jimmy Uys), инженер-химик, обладатель рекорда в охоте на самого крупного добытого черного марлина весом в 242 кг (533 фунта) сам рассказывает свою историю.
Место и время.
Это произошло в мае 1988 года недалеко от курорта Дурбан в ЮАР. Я и четыре моих товарища по команде го-товились к национальному чемпионату по подводной охоте. Ныряли у затонувшего судна "Produce". После неде-ли активных тренировок все были в потрясающей форме.
Инцидент.
Я нырнул ко дну на 33 метра точно к северу от рэка. Вместе со слабым течением я медленно скользил над ос-татками судна, когда 20-ти килограммовый каранкс (ignobilis, giant trevalley) остановился прямо передо мной.
Стрела прошла навылет через голову рыбы и застряла в днище судна. Я попытался вытащить ее. Неудачно! Я отпустил ружье, мой товарищ Марк предупредил меня, что сейчас пытаться справиться бессмысленно. Вдвоем мы вернулись на лодку и стали планировать, как поднять рыбу. Было решено, что Марк вытащит рыбу и добьет ее, а я отрежу линь и поднимусь с ней на поверхность.
Мы нырнули вместе и опустились вниз на 6 м ниже по течению от рыбы. Расходуя ценный кислород, мы про-тив течения поплыли к ней (первая ошибка).
Марку потребовалось очень много времени, чтобы вытащить рыбу из рэка и проколоть ей голову. Затем он сразу же ушел к поверхности, а я остался (вторая ошибка). Я отрезал линь, взялся за стрелу и потащил рыбу вверх. Остатки нейлонового линя были обернуты вокруг моей руки.
Я был наполовину близок к поверхности, когда рыба крупная вновь ожила. Это застало меня врасплох, и ка-ранкс потащил меня на глубину. Борясь с ним, я внезапно понял, что нахожусь под водой очень много времени. Тогда я бросил рыбу и поплыл прямиком вверх, используя все книжные уловки, как сэкономить кислород.
Приблизительно в 10 м от поверхности я понял, что не смогу выплыть. Мои ноги стали ватными, в голове было абсолютное спокойствие, я чувствовал полную расслабленность. Я подумал, что если это способ умереть, то это хороший способ. Свет угасал, и последнее, что промелькнуло перед глазами - это закат над отцовской фермой.
Часом позже я с ужасным самочувствием очнулся на борту несущегося катера. Я лежал на носу и в тумане ви-дел Марка, стоявшего за штурвалом. Я понял, что произошло, сказал, что со мной все в порядке, и снова потерял сознание.
Позже мне рассказали подробности спасения.
Марк видел, что я пошел ко дну, но сам был так сильно утомлен, что не смог бы донырнуть до меня. Тем временем я опустился на дно.
Капитан бота понял, что я не всплыл не поверхность и поднял остальных дайверов на борт. Затем он высадил Марка и еще одного члена команды Нила в 20 метрах выше по течению от моего буйка. Нил, никогда раньше не нырявший глубже 20 метров, сумел донырнуть до дна, осмотрелся и заметил маленький отблеск от моих ласт люминисцентно-зеленого цвета. Сам я провалился в какую-то пробоину в рэке. Нил вытащил меня, тут его встре-тил Марк и отцепил наши грузовые пояса.
Меня подняли на борт катера, и другой фридайвер Барри, единственный из нас, у кого случался блэкаут раньше, сказал: "Забудьте парни, Юйс погиб".
Сержант Клопперс (Sergeant Major Kloppers), инструктор школы "Rekkies" успокоил всех и сказал, что группа должна попробовать реанимировать меня. В тот момент у меня не было пульса, я не дышал, и изо рта струилась вспененная кровь.
Вместо немедленной эвакуации в клинику группа начала искусственное дыхание рот в рот и массаж сердца прямо на катере. Через 20 минут я внезапно зашевелился, закашлялся и начал слабо дышать.
Последующее восстановление проходило в местной клинике в течение шести дней.
Статический блэкаут
Статический блэкаут (static-apnea blackout) наступает, когда дайвер полностью расходует доступный кислород в организме. В отличие от блэкаута при всплытии, в этом случае дайвер просто сжигает кислород, сидя или лежа на дне. К сожалению, алкоголь иногда способствует развитию статического блэкаута.
По сообщениям медицинских исследователей, вероятно большой процент смертельных случаев в бассейне, которые классифицируются, как утопление, на самом деле являются результатом статического блэкаута. Боль-шинство таких случаев зафиксировано у молодых мужчин, соревнующихся друг с другом в соревнованиях на вы-носливость.
Жертвы, особенно дети, могут быть реанимированы даже после 30 минут утопления в холодной воде. Этого нельзя сказать о людях, утонувших в теплой воде бассейнов. Теплая вода ускоряет смерть, поскольку позволяет тканям, а особенно мозгу, продолжать участвовать в метаболизме. Отсутствие кислорода при этом в течение не-скольких минут наносит нервным клеткам непоправимые разрушительные изменения.
Ключом к спасению фридайвера, пострадавшего от блэкаута, является немедленная и агрессивная реанима-ция. Если вы находитесь в воде, обеспечьте положительную плавучесть жертвы и самого себя.
Криком привлеките внимание окружающих и немедленно начните искусственное дыхание "рот в рот" или "рот в трубку". Не волнуйтесь по поводу того, как добраться до лодки или берега. Качество ваших усилий в немедленной реанимации гораздо важнее, чем скорость эвакуации. Извлеките жертву из воды как только это станет возмож-ным.
Находясь на берегу или в лодке, проверьте пульс пострадавшего. Если вы не смогли обнаружить его, начи-найте процедуры восстановления сердечной деятельности. Не волнуйтесь по поводу воды в легких. Эта проце-дура может вызвать опасное попадание содержимого желудка, имеющего кислую реакцию, в легкие.
Сконцентрируйтесь на искусственном дыхании. Если у вас есть кислород для дыхания, используйте его не-медленно. Постарайтесь немедленно найти профессиональное медицинское обслуживание.
Помните, что не нельзя успокаиваться по поводу возвращения человека к жизни. Повреждения легких могут развиться даже через несколько часов после инцидента.
Предотвращение блэкаута / Физиология. Часть 1
В 1960-х годах велись интенсивные работы по созданию физиологических основ дайвинга. Одним из основных направлений исследований был блэкаут.
Врачи-спецфизиологи изучали реальные случаи блэкаутов, описывая множество факторов, которые могут способствовать возникновению этого состояния. К таким факторам относятся гипервентиляция, физическая на-грузка непосредственно до и во время нырка, склонность пловца к соревновательности, сфокусированное созна-ние и молодость.
В конечном счете, время задержки дыхания зависит от количества кислорода, содержащегося в последнем вдохе перед погружением. Поэтому пловцу необходимо ограничивать потребление этого наиболее ценного газа.
Под водой необходимо двигаться расслабленно и эффективно. Нужно иметь важные причины, чтобы произве-сти какое-либо действие, иначе вы будете тратить драгоценный кислород впустую. Помните, что любые движения тела требуют кислород, и что мускулы бедра являются одной из наиболее крупных групп мышц в организме.
Скользите и проталкивайте тело вперед, когда это возможно. Сохраняя кислород и спускаясь по гладкой тра-ектории, вы максимизируете безопасное расстояние, которое можете покрыть под водой.
Гипервентиляция опасна по той причине, что ее эффект непредсказуем у одного и того же ныряльщика ото дня ко дню и от часа к часу. Причиной этой непредсказуемости является переменчивое состояние остатков ки-слорода и уровень углекислого газа в организме. Вернитесь к главам "Газообмен при дыхании" и "Блэкаут": про-грессирующая гипоксия, в конечном счете, вызывает блэкаут.
Итак, ненормальный уровень углекислого газа - высокий или низкий - ускоряет начало блэкаута.
Одним из следствий низкого содержания CO2, вызванного гипервентиляцией, является сужение кровеносных сосудов, питающих мозг. Результатом уменьшения тока крови к мозгу становится более быстрая потеря созна-ния.
Как только уровень диоксида карбона слегка поднимается над нормальным, сосуды, питающие мозг, открыва-ются. Значит, при низком содержании кислорода вы дольше остаетесь в сознании. Однако, высокая концентрация CO2, иначе называемая медленной гиперкапнией, опасна, т.к. ускоряет блэкаут. В очень высоких концентрациях углекислый газ сам по себе вызывает потерю сознания. Высокие концентрации CO2 в сочетании с низкими кон-центрациями кислорода являются классическим определением асфиксии.
Картина распределения углекислого газа меняется со временем и зависит от скорости всплытия. Высокая ско-рость подъема (более 1 м/с) понижает уровень углекислоты в вашей крови. Низкая скорость подъема (менее 0.5 м/с) увеличивает уровень углекислого газа в крови.
В то время, когда не всегда возможно удерживать скорость всплытия, интересно знать, что даже ваша ско-рость подъема вызывает такие изменения в уровне CO2, что делает его влияние непредсказуемым.
После всплытия на поверхность отдохните и продолжите медленное глубокое дыхание, чтобы вывести углеки-слоту из организма и помочь переработать накапливающуюся молочную кислоту, вырабатываемую вашими мус-кулами. Для этого требуется время.
Примите за основное правило то, что для восстановления нужно удваивать время, проведенное под водой. Например, если вы закончили 1.5-минутное погружение на 20 м, восстановление перед следующим нырком зай-мет 3 минуты. Для погружений глубже 20 м необходимо увеличить поверхностный интервал до 5-10 минут на ка-ждую минуту, проведенную под водой. При неглубоких нырках время на поверхности может быть сокращено, на-сколько это позволяют ваш опыт и физические кондиции.
Знайте о смертельно опасных эффектах физической нагрузки под водой и планируйте свои действия. Фридай-веры учатся удлинять время нырка путем глубокого расслабления их мускулов. Большинство дайверов мини-мально используют мускулы за исключением тех случаев, когда борются с рыбой или освобождают зацепившийся якорь. Поскольку физическая нагрузка приводит к катастрофически быстрому расходу кислорода, такие погруже-ния нужно заканчивать раньше обычного.
Как отмечает журнал "Australian medical journal", "большинство трагических случаев в Австралии происходят с опытными охотниками, почти у всех был не сброшен грузовой пояс и разряженное ружье". Исследователи обна-ружили, что типичной жертвой блэкаута является мужчина с сильно развитым чувством соперничества. Кажется, женщины более терпимы к высокому содержанию углекислого газа и низкому содержанию кислорода в организ-ме, чем мужчины.
Большинство жертв блэкаута - молодые мужчины от подросткового возраста до тридцати лет. Мы не знаем, является ли это обстоятельство следствием их слабой подготовки или каких-то других неизвест-ных факторов. Ясно то, что молодые фридайверы должны быть осторожны.
Все фридайверы, достигшие поверхности с конвульсиями, туннельным зрением, видением звезд или прова-лами в памяти были в самой опасной близости от блэкаута - всего в нескольких секундах.
Такой случай должен расцениваться как практически смертельный, и погружение необходимо тщательно про-анализировать в поисках сделанных ошибок. Зарегистрировано довольно много случаев спасения фридайверов от блэкаута.
Фокусирование на какой-либо цели потенциально опасно. Много блэкаутов происходит во время сосредото-ченного выполнения какой-либо задачи.
Постарайтесь высвободить 5% своего мозга для объективного мониторинга за ходом погружения. Внутренний "часовой" должен говорить: "Я сфокусирован слишком сильно. Время выходить, сбросить мой грузовой пояс, бро-сить ружье".
Хороший метод подобрать свой вес так, чтобы иметь нейтральную плавучесть на 4.5 м. Ваша положительная плавучесть упрощает партнерам задачу спасения в случае блэкаута. Необходимо отме-тить, что случаи спасения на поверхности довольно редки.
Ясно, что если вы потеряли сознание и тонете, то ваши шансы на спасение падают и зависят от своевремен-ной помощи внимательного и подготовленного партнера.
И последнее, что нам хотелось бы отметить, это двойная или тройная трагедия, когда гибнут фридайверы, пы-тающиеся спасти пострадавшего партнера.
Всегда, когда это возможно, имейте полностью снаряженный акваланг, который можно использовать для спа-сательной операции или освобождения судового якоря, зацепившегося за грунт.
Во время подводной охоты используйте катушки с линем, чтобы измотать подстреленную рыбу, а не бороться с ней под водой.
Ныряйте и тренируйтесь вместе с партнером. Проверьте, что партнер поднялся на поверхность и начал ды-шать прежде, чем вы нырнете сами.
Если позволяет видимость, чередуйте дайвы с вашим напарником. Следите за партнером, когда он находится на глубине. Глубина - вещь относительная и сугубо индивидуальная. Для кого-то это 10 м, а для кого-то это 30 м. Узнать, что вы достаточно глубоко, можно по внутренним ощущениям или когда вы нырнули глубже, чем вы это обычно делаете.
Если вы вынуждены нырять в одиночку, используйте буй и буйреп. Таким образом, с поверхности смогут сле-дить за вашими перемещениями.
Ограничивайте нырки 90 секундами. Продолжительные дайвы увеличивают риск блэкаута. Все попытки со-вершить 2-минутные нырки требуют присутствия страхующего партнера. Вы можете нырять на такое продолжи-тельное время только путем подавления физиологического "часового" или волевого игнорирования позывов к ды-ханию. В этот момент почти у всех ныряльщиков наблюдается очень низкое содержание кислорода в крови.
Так существует ли какой-либо механический путь предотвращения блэкаута?
Одни советуют использовать портативные дыхательные аппараты, веря, что глоток воздуха в критической си-туации может спасти их. Другие предлагают буй с часовым механизмом, который разворачивается через опреде-ленное время и выносит фридайвера на поверхность. Однако надежды на спасательное оборудование со сжатым воздухом делают вас уязвимым перед возникновением воздушной эмболии или механическим отказом этого сна-ряжения. Кроме того, высвобождаемый буй может неправильно сработать в пещере или раскрыться слишком ра-но или слишком поздно. Мы не рекомендуем вам пользоваться такими устройствами.
Но что, если вы могли бы быть точно предупреждены об опасности наступления блэкаута? Предупреждены вовремя, чтобы иметь некоторый запас времени на спасение.
Поскольку блэкаут всегда является следствием низкого уровня кислорода в крови, было бы идеальным ис-пользовать сигнализирующее устройство, отслеживающее содержание кислорода в крови. Сегодня такие устрой-ства существуют. Они называются оксигемометрами (pulse oximeters). Эти приборы активно используются вра-чами-анестезиологами.
Этот прибор имеет датчик, который закрепляется на пальце или ухе пациента, и непрерывно измеряет уро-вень кислорода в крови. Прибор позволяет устанавливать минимальный безопасный уровень содержания кисло-рода.
Оксигемометры активно используются учеными для подготовки японских и корейских фридайверов. Они раз-мещают приборы в герметичных ранцах и крепят датчики на ушных раковинах фридайверов.
Исследования показали, что оксигемометры достаточно хорошо зарекомендовали себя при работе под водой. Каждый прибор имеет звуковую сигнализацию, которая включается при низком уровне кислорода, который все еще достаточен для безопасного выхода на поверхность.
По всей видимости, мы имеем превосходный инструмент для тренировок ныряльщиков. Возможно, однажды один из передовых производителей снаряжения однажды наладит их производство.
Резюме / Физиология. Часть 1
Не используйте чрезмерную гипервентиляцию - делайте не более, чем три - четыре медленных, глубоких вдо-ха.
Знайте, что любая напряженная физическая активность решительно сокращает время нахождения под водой. Когда вы активно двигаетесь, возвращайтесь на поверхность гораздо раньше, чем делаете это обычно.
Знайте, что когда ваш мозг начинает фокусироваться на одном объекте, ситуация становится опасной. Сбра-сывайте пояс и всплывайте.
Рассматривайте ваш грузовой пояс, как одноразовое изделие, и действуйте соответственно. Если вы сомне-ваетесь, сбросьте его. Чтобы у вас было меньше сомнений на этот счет, возьмите с собой запасной грузовой по-яс.
Подберите вес грузового пояса так, чтобы иметь нейтральную плавучесть на 4.5 м.
Не пытайтесь нырять более, чем на 90 секунд.
Если вам необходимо сделать продолжительный или глубокий нырок, убедитесь, что ваш страхующий партнер следит за вами с поверхности.
Между нырками отдыхайте достаточно долго, чтобы "вымыть" из организма избыток углекислоты.
Рассматривайте плавательный бассейн, как опасное место для тренировок на выносливость при задержке ды-хания. При тренировках всегда имейте внимательного наблюдателя.
Выучите способы сердечно-легочной реанимации и думайте о их вероятном применении в любом месте по-гружений, будь то дайв-бот или берег водоема