Измерение Sa02 для выявления баротравмы легких у фридайверов

В ноябре 2015 года организация AIDA International опубликовала предварительные результаты исследований отека легких у фридайверов, которые производились под руководством Erika Schagatay в течение последних лет. Очередной всплеск внимания к обжатию легких у фридайверов произошел после трагического случая с Николасом Мэволи на соревнованиях Vertical Blue. И несмотря на это, до сих пор некоторые, даже опытные фридайверы, слишком легкомысленно относятся к серьезности баротравмы легких, считая ее чуть ли не элементом тренировочного процесса. Мы уже несколько раз писали о баротравмах легких здесь, здесь и здесь. К сожалению, информации на русском языке по этому вопросу очень мало.

Ниже наш перевод документа с результатами исследования. Оригинал документа на английском языке можно скачать здесь. Написано все, как и полагается официальному медицинскому исследованию, очень подробно, обстоятельно и от этого немного скучно. Рекомендуется к внимательному прочтению всем, уже ныряющим или планируюшим нырять глубже 30-40 метров. Оксиметр крайне полезная в тренировочном процессе вещь, не только для диагностики проблем с легкими, но и при тренировках задержки дыхания. Мы очень рекомендуем обзавестить этим небольшим и полезным устройством.

Может ли измерение Sa0₂ при восстановлении его уровня использоваться для выявления баротравмы легких у фридайверов?

Профессор Erika Schagatay, группа физиологии окружающей среды, отделение здравоохранения, исследовательский центр зимних видов спорта Швеции, университет Средней Швеции, Эстерсунд, Швеция.

Представляем Вашему вниманию «интуитивно понятный» предварительный отчет по данным исследований проходящего в настоящее время проекта под названием «Обжатие и отек легких у фридайверов». Поддержка проекта осуществляется компанией AIDA International. Цель настоящего проекта – провести оценку Sa0₂ (насыщение артериальной крови кислородом) при восстановлении его уровня для выявления баротравмы легких при соревнованиях по фридайвингу.

Обратите внимание, что основной тематикой этого отчета не является проблема отека легких. Кроме того, данный отчет не претендует на полноту научных знаний. При завершении проекта будет опубликован полный список научных ссылок, в том числе вся дополнительная информация.

РЕЗЮМЕ

Цели:

Повторяющаяся баротравма легких - это известный фактор риска при глубоких погружениях на задержке дыхания. При этом отсроченное восстановление уровня Sa0₂ отражает наличие отека легких. Целями исследования было определение: 1) нормальной скорости восстановления уровня Sa0₂ после глубокого погружения; 2) возможной связи между восстановлением уровня Sa0₂ и симптомами со стороны грудной клетки.

Методы:

Восстановление уровня Sa0₂ оценивали после дисциплин CWT (англ. Constant Weight – постоянный вес), CNF (англ. Constant Weight Without Fins – постоянный вес без ласт) и FIM (англ. Free Immersion – свободное погружение), которые скорее проводились в качестве нагрузочных проб, чем тренировочных погружений. В исследовании участвовали дайверы обоих полов. Некоторые участники погружались несколько раз в разных дисциплинах и на разных этапах.

Оценка Sa0₂ проводилась напрямую по показателям пальцевой пульсоксиметрии сразу же и через 3 минуты после полного подъема или минимум через 10 минут. Фиксировалось время подъема на поверхность, после чего за дайверами организовывалось наблюдение для активного выявления субъективных симптомов со стороны легких.

В исследовании были собраны измерения примерно 100 погружений на глубину (25-100 м) с задержкой дыхания. Из исследования были исключены случаи неполных измерений. Анализ проводился в 2 этапа: 1) определение нормальной скорости восстановления Sa0₂; случаи погружения с симптомами (дискомфорт в груди, кашель, тяжелое дыхание, кровотечение из верхних или нижних дыхательных путей) и/или синкопе исключались; затем проводился расчет среднего времени восстановления Sa0₂. 2) После определения нормальной скорости восстановления уровня Sa0₂ в анализ включили случаи погружения с симптомами, после чего проводился анализ возникновения симптомов в группах с Sa0₂ >97%, <97%, а также >95% и <95% спустя 10 минут. Кроме того, проводилось УЗИ легких для выявления «легочных комет», указывающих на наличие жидкости в легких, параллельно с измерением Sa0₂ после глубокого погружения, для определения потенциальной корреляции этих показателей, например, если Sa0₂ отражало бы наличие жидкости в легких.

Результаты:

Часть 1. При всех дисциплинах нормальное восстановление уровня Sa0₂ до 97% проходило в течение 4 минут после погружения на глубину <50 метров и в течение 8-9 минуты после погружения на глубину >50 метров. Были выявлены различия между категориями глубины до 4 минут восстановления (P<0.05).

Часть 2. Через 10 минут после выхода на поверхность было выявлено 14 случаев с уровнем Sa0₂ <97%, в 8 из которых дайверы испытывали симптомы.

Было отмечено 6 случаев с уровнем Sa0₂ ниже 95%, в 5 из которых дайверы испытывали симптомы. Среди случаев с погружением с уровнем Sa0₂ >97% был выявлен 1 случай с наличием симптомов со стороны грудной клетки и 3 случая с возникновением блэкаута.

Количество «легочных комет», выявляемых при УЗИ легких, коррелировало с уровнем Sa0₂ после погружения, что подтвердило, что Sa0₂ является достоверным показателем наличия жидкости в легких, возникновение которой связано с баротравмой.

Выводы:

Восстановление уровня Sa0_{2 ­}происходит через 10 минут после выхода на поверхность, при этом симптомы отсутствуют практически во всех случаях погружения. Уровень Sa0₂ <97% спустя 10 минут обычно сопровождается появлением симптомов со стороны легких, с небольшим количеством ложно отрицательных случаев, а уровень Sa0₂ <95% спустя 10 минут практически всегда сопровождается появлением симптомов. В исследовании было выявлено небольшое количество ложного положительных случаев, однако в большинстве случаев они выявлялись при продолжительном мониторинге. На основании этого мы делаем вывод, что определение восстановления Sa0₂ ­после глубокого погружения является достоверным методом выявления баротравмы легких.

ВВЕДЕНИЕ

После определенных тренировок большая часть здоровых людей может научиться самостоятельно погружаться на глубину 20-30 метров под воду, при этом не превышая эту отметку глубины, так как на глубине более 30 метров повышенное давление приводит к уменьшению объема легких ниже значения остаточного объема (ОО), который в норме у молодых людей составляет около 25% от общей емкости легких (ОЕЛ) (Paoletti и соавт. 1992). С момента начала проведения организованных соревнований по фридайвингу в 1990-х годах рекордные значения глубины при погружении с задержкой дыхания значительно увеличились без тенденции к уменьшению глубины. Изначально по оценкам предполагалось, что баротравма легких может развиваться у людей за счет сдавления легких ниже уровня остаточного объема на глубине около 30 метров, однако сегодняшний рекорд глубины без развития осложнений составляет 214 метров. Такое несоответствие результатов может быть объяснено методами тренировок, которые изменяют легочную функцию и податливость легочной ткани, что позволяет сделать легкие более устойчивыми к воздействию внешнего давления. Тем не менее, у некоторых спортсменов отмечается особая предрасположенность к возникновению обжатия легких даже при умеренной глубине (Cialoni и соавт. 2012).

В связи с этим современное понимание принципов воздействия давления на физиологию дыхательной системы в лучшем случае можно назвать обзорным. Судя по всему, у прямых тренировочных методов и воздействия экстремальных условий существует большая пластичность и способность изменять легочную функцию и механику дыхания, чем у эволюционных механизмов, ограничивающих погружение на большую глубину.

Даже на фоне того, что обжатие легких у большинства дайверов не возникает, несмотря на превышение порогового значения глубины, на котором сдавливание начинает ограничивать объем легких ниже ожидаемого ОО, частота баротравм легких после соревнований по погружению прогрессивно увеличивается по мере увеличения глубины погружения.

В 2013 году на соревнованиях по фридайвингу впервые был зафискирован летальный случай, причиной которого с большей долей вероятности послужила баротравма легких. Дайвер всплывал после погружения по дисциплине CNF на глубину 72 метра, однако восстановления после гипоксии, связанной с погружением, не произошло в связи с нарушением дыхания, что в конце концов привело к смерти спортсмена.

При расследовании причин этого происшествия были выявлены два причинных фактора: 1) повторяющаяся баротравма незадолго до ситуации, в которой возник летальных исход, и 2) нагрузка, возникшая из-за непривычных движений дайвера на глубине во время повторных поворотов. Одной из целей AIDA после возникновения этого происшествия был поиск средств ограничения таких рисков, если это возможно, путем изменения правил фридайвинга с погружением на большую глубину. Основной целью данного исследования является создание системы обнаружения баротравмы легких/отека легких легкой и средней степени тяжести с помощью простого метода измерения, например, с помощью пульсоксиметрии. Это поможет определить период времени, после которого дайвер должен быть временно отстранен от дальнейших погружений после выявления признаков баротравмы легких/отека легких.

Что такое баротравма легких (обжатие легких/отек легких)?

При отеке легких в них накапливается жидкость, что может происходить по нескольким причинам: вследствие сердечной недостаточности, при подъеме на большую высоту, при погружении или задержке дыхания, при погружении на большую глубину. Жидкость в легких может ограничивать газовый обмен, что может стать критическим положением в ситуациях с высокой потребностью в эффективном газообмене, например, на большой высоте или после задержки дыхания при погружении. При отеке легких жидкость поступает из крови, плазмы, фильтруюсь через стенки капилляров. Другой причиной попадания жидкости в легкие является разрыв кровеносных сосудов в легких или дыхательных путях из-за обжатия легких. Такие распространенные явления как отек легких и локальные разрывы, связанные с обжатием легких, можно поместить в группу под название «баротравма легких», в тех случаях, когда причиной возникновения являются различия давления. Причиной обжатия легких при глубоком фридайвинге чаще всего является возникновение отрицательного давления в легких на глубине, где повышенное гидростатическое давление сжимает воздух, находящийся внутри легких. Тем не менее, выраженные индивидуальные колебания восприимчивости к обжатию наводят на мысль о существовании и других факторов, которые могут не быть непосредственно связанными с гидростатическим давлением или глубиной погружения. При этом данная проблема, судя по всему, может быть актуальной при погружении на глубину более 40 м (Linér и Andersson 2008), хотя у восприимчивых людей симптомы могут появляться и на меньших глубинах, на которых дайвер считает, что легочная механика у него не должна оказаться под угрозой. В настоящее время неизвестно, в какой степени генетические факторы или прохождение тренировок позволяет некоторым людям погрузиться на глубину более 100 метров без явных побочных эффектов, в то время как у других возникают легочные кровотечения и признаки отека легких на гораздо меньших глубинах.³

Можно ли предотвратить развитие баротравмы легких?

Водные млекопитающие могут погружаться на большие глубины, несмотря на то, что для дыхания им нужен воздух. Так у тюленей и морских котиков, которые погружаются на большие глубины, в процессе эволюции возникли различные механизмы противодействия отрицательному влиянию повышенного давления. Это подчеркивает вероятность наличия множества факторов, участвующих в этом процессе, которые могли бы помочь предотвратить развитие обжатия легких у дайверов. Сдавливание, вызванное повышенным внешним давлением, которое может приводить к возникновению повреждений, также подчеркивает необходимость для глубоководных млекопитающих избегать развития наркоза и накопления азота в тканях – это две стороны одной медали. Чтобы избежать проблем, связанных с высоким давлением газов, в т.ч. кессонной болезни, желательно сдавливание воздушных полостей, в которых происходит газообмен. И если у большинства глубоководных млекопитающих эта проблема решена, у дайверов среди людей избежать развития повреждений удается не всегда.

Для того чтобы разработать простые способы определения степени повреждения легких или нарушения легочной функции у фридайверов, нам нужно усовершенствовать наше понимание того, как происходит восстановление после погружения на большие глубины в норме, а также как выявлять развитие патологических состояний и лечить их.

Чтобы различать легкие случаи, которые быстро и спонтанно купируются, и более тяжелые случаи, улучшения при которых можно добиться на месте, либо же при длительном отдыхе, в т.ч. в больнице с проведением лечения, мы должны знать, что отличает эти различные состояния. Первым шагом в этом направлении является проведение исходных измерений, позволяющее понять, что является «нормальным» восстановлением после воздействия апноэ на большой глубине. Поняв это, мы сможем использовать полученную информацию в качестве фона для выявления легких и тяжелых случаев повреждения легких.

Общая цель этого исследования заключается в разработке более полного понимания причин и механизмов возникновения отека и баротравмы (обжатия) легких у фридайверов и по возможности поиска методов выявления и предотвращения повреждений. Конкретными целями данного исследования являются: 1) определение нормальной скорости восстановления насыщения артериальной крови кислородом (Sa0₂) у фридайверов после соревнований по погружению на большую глубину в соответствующих дисциплинах (CWT, CNF и FIM); и 2) попытка понять, связана ли задержка восстановления с развитием симптомов баротравмы. Полученные знания могут быть использованы для выявления случаев отсроченного восстановления Sa0₂, которое может говорить о развитии отека легких или других видов баротравмы легких - известного фактора риска при повторных погружениях на большую глубину. Когда будут известны критерии нормального восстановления, можно будет определить отклонения от нормальных значений, которые будут использоваться для временного запрета на погружения на большую глубину с целью профилактики возникновения и накопления повреждений легких.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МЕТОДОВ

Субъекты

Все измерения были выполнены при погружениях в условиях соревнований. Поводом для изучения факторов, указывающих на возникновение баротравмы легких, при соревнованиях, а не во время тренировки, было то, что во время соревнований дайверы испытывают большее напряжение и чаще достигают своих личных рекордов, что может привести к увеличению нагрузки на легкие. Основной причиной того, почему эта ситуация не может быть изучена при экспериментальных погружениях, являются этические соображения, т.к. погружение на максимально допустимую глубину сопряжено с риском получения повреждений. В исследовании в качестве участников были набраны добровольцы из мужчин и женщин. Некоторые дайверы участвовали в погружениях повторно, в разных дисциплинах или в разные временные интервалы.

Измерения

Результаты фиксировались в течение нескольких международных соревнований, проводимых AIDA, до (когда это было возможным) и после погружений на платформе или рядом с ней, где дайвера оценивали. Sa0₂ измеряли с помощью пальцевой пульсоксиметрии непосредственно после оценки дайвера и минимум через 3 минуты после полного восстановления со значениями Sa0₂ минимум 97% или минимум через 10 минут при отсутствии восстановления. Кроме того, собирались данные о погружениях, сроке после выхода на поверхность, а также организовывалось наблюдение за дайверами, во время которого их активно расспрашивали о появлении субъективных симптомов со стороны грудной клетки. В исследование были включены данные около 100 погружений при соревнованиях по погружению на глубину 25-100 метров. Погружения с неполными данными или измерениями были исключены из анализа (был сделан вывод о малых интервалах времени для измерений). У всех дайверов, участвующих в измерениях, Sa0₂ перед погружением было нормальным (>97%).⁴

В отдельном исследовании были собраны значения Sa0₂, а для выявления «легочных комет», отражающих наличие жидкости в легких, использовали УЗИ легких.

Анализ

Восстановление Sa0₂ после погружения было проанализировано в два этапа:

1) Для установления нормальной скорости восстановления Sa0₂ сначала в анализ были включены только дайверы, у которых симптомов не отмечалось. В группе исключенных из анализа дайверов было отмечено появление дискомфорта в грудной клетке, кашля, тяжелого дыхания, кровотечения из верхних/нижних отделов дыхательных путей и/или синкопе.

2) После установления критериев нормального восстановления Sa0₂ в анализ были включены погружения с возникновением симптомов, после чего был произведен подсчет частоты возникновения симптомов при погружении с уровнем Sa0₂ >97% по сравнению с уровнем <97%, а также в группе со значением <95% после 10 минут.

Данные были представлены в виде средних значений для нормального восстановления в отдельных дисциплин и во всех дисциплинах суммарно, при этом всегда сохранялось разделение по категориям глубины: <50 метров и >50 метров. Был построен график значений Sa0₂ через 10 мин и глубины для всех погружений, включая погружения с возникновением симптомов. Пороговым значением Sa0₂ было 97%. Кроме того, были выявлены все случаи погружения с симптомами. Некоторые примеры длительного измерения Sa0₂ при погружениях с отсроченным восстановлением были представлены отдельно, после чего был построен график значений Sa0₂ против выявления «легочных комет».

Статистический анализ проводили с использованием непарного t-критерия Стьюдента. Достоверными различия считались при достижении значения Р <0,05. Корреляционный анализ Пирсона проводился между значениями Sa0₂ и выявлением «легочных комет» после погружений на большую глубину.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Краткая информация о нормальном восстановлении

На этом этапе нормальное восстановление было выявлено во всех дисциплинах, как при анализе отдельных дисциплин (рис.1), так и при обобщенном анализе (рис. 2), при этом из анализа были исключены погружения с возникновением симптомов обжатия или отека легких и блэкаута. В этих «нормальных» погружениях полное восстановление уровня Sa0₂ до уровня 97% в среднем произошло в течение 10 мин во всех дисциплинах (рис. 1). Во всех дисциплинах отмечался небольшое влияние глубины погружения (и, возможно, его продолжительности) на скорость восстановления Sa0_2. При погружении более чем на 50 метров необходимо было немного больше времени для полного восстановления Sa0₂. Эта разница глубины погружения была достоверна только для погружений в дисциплине FIM (Р <0,05), где при более глубоком погружении были выявлены более низкие средние уровни Sa0₂ через 5 минут (рис. 1с). При более глубоком погружении (средние значения глубины показаны на рисунках) в среднем требовалось 8-9 минут для достижения уровня Sa0₂ 97%. Нормальный уровень Sa0₂ 97% достигался в течение 5 минут в погружениях на небольшую глубину во всех дисциплинах. При сравнении дисциплин было выявлено, что более медленное восстановление уровня Sa0₂ отмечалось при более глубоких погружениях в дисциплине FIM. Средняя глубина погружения была схожей между дисциплинами. Ограничение: погружение в дисциплине CNF на большую глубину проводилось всего лишь несколько раз. Кроме того, во всех дисциплинах было недостаточно погружений на глубину более 100 метров.

Рисунки 1 а-с. Краткая информация о среднем значении (СО) восстановления Sa0₂ для погружений без возникновения симптомов во всех дисциплинах как по отдельности, так и объединенном анализе при средней глубине погружения <50 метров (синий цвет; верхняя линия) и >50 метров (красный цвет; нижняя линия) соответственно. Средние значения глубины и количество дайверов указаны на рисунках. Погружения с возникновением кровотечений, тяжелого дыхания, субъективного ощущения «плохого чувства в легких» или блэкаута были исключены. Достоверные различия (Р <0,05) обозначены символом «*».

При проведение объединенного анализа во всех дисциплинах на основании только глубины погружения Sa0₂ была ниже после погружения более чем на 50 метров (р = 0,05) на протяжении первых 4 минут восстановления (рис. 2). Восстановление Sa0₂ до уровня 97% завершалось в течение 4 минут при погружениях на малую глубину, в то время как того же уровня Sa0₂ достигала в течение 8 минут и 30 секунд при более глубоком погружении.

Рисунок 2. Все погружения без возникновения симптомов были объединены для глубины <50 метров и >50 метров, соответственно. Средние значения глубины и количество дайверов указаны на рисунке. Возвращение уровня Sa0₂ к значению 97% происходило в среднем в течение 8-9 минут после глубоких погружений и в течение 4 минут после погружения на глубину <50 метров. Уровни Sa0₂ во время восстановления были различны при погружениях на малую и большую глубину до 4 минут восстановления (Р <0,05, отмечено *). Большое значение стандартного отклонения (СО) во время первоначального восстановления в течение 7-8 минут говорит о том, что у некоторых дайверов могут наблюдаться более низкие значения Sa0₂, а маленькое СО в течение последних двух минут отражает практически полное восстановление уровня Sa0₂ у большинства дайверов.

Краткая информация об отсроченном восстановлении

Отсроченное восстановление уровня Sa0₂ часто, но не всегда, сопровождается возникновением нежелательных симптомов: субъективным дискомфортом, одышкой, кровотечением, а иногда и блэкаутами (рис. 3). Погружения с возникновением субъективных симптомов легкого обжатия могут сопровождаться или не сопровождаться отсроченным восстановлением Sa0₂, однако блэкауты зачастую возникают без сопутствующей задержки восстановления уровня Sa0₂. Может возникать сочетание симптомов баротравмы и блэкаута. На рисунке 3 показаны значения Sa0₂ через 10 минут для разных глубин погружений с измерением через 10 мин, в том числе случаев при погружениях с возникновением симптомов. В 6 случаях уровень Sa0₂ был ниже 95%, в 5 из этих случаев возникли четко очерченные симптомы. В 14 случаях значение Sa0₂ было ниже 97%, при этом в 8 случаях возникли симптомы, выявленные наблюдателем или сообщенные самими дайверами. Судя по всему, на глубине более 45 метров риск обжатия легких повышается, что подтверждается результатами предыдущих наблюдений (Linér и Andersson 2008). В некоторых случаях при более глубоких погружениях после всплытия проводили ингаляции 0₂ (отмечено на рисунке 3), хотя их прекращали по крайней мере за 2 минуты до выполнения измерений.

Представляется ясным тот факт, что Sa0₂ отражает наличие нескольких различных типов легочных нарушений. Чаще всего это баротравма легких при погружениях на большую глубину. Тем не менее, также было отмечено наличие «ложно положительных» и «ложно отрицательных» результатов. При пороговом уровне равном 97% засчитываются некоторые «ложно положительные» результаты. В этом материале у 8 из 14 исследуемых с более низким уровнем Sa0₂ были выявлены легочные симптомы. Таким образом, у 6 из 14 исследуемых, возможно, были ложно положительные результаты (рис. 3). Использование уровня Sa0₂ 97% позволяет включить в анализ практически все обнаруживаемые симптомные погружения. При использовании уровня Sa0₂ 95% у 5 из 6 исследуемых с уровнем Sa0₂ <95% были выявлены симптомы. Таким образом, при подходе, подразумевающем, что некоторые положительные случаи могут оставаться невыявленными, может использоваться уровень 95% (рис. 3).

Рисунок 3. Уровни Sa0₂ на 10 минуте указаны напротив значений глубины при погружении с регистрацией через 10 минут, в том числе указаны погружения с симптомами. В 6 случаях уровень Sa0₂ был ниже 95% (при 5 погружениях были выявлены симптомы), а в 14 случаях - ниже 97% (при 8 погружениях были выявлены симптомы). К наблюдаемым или сообщаемым симптомам относились: дискомфорт в груди, кровотечение из верхних или нижних дыхательных путей. Пометкой «FS» (от англ. frequent squeezers – испытывающий частое обжатие) отмечено частое возникновение легких («обычных») симптомов. У одного дайвера с нормальным уровнем Sa0₂ возникли жалобы на дискомфорт в груди, а у другого с низким уровнем Sa0₂ симптомов не было (подробности представлены на рис. 6). Четыре дайвера после глубокого погружения дышали кислородом >2 мин до измерения, что отмечено как «0₂» (большие квадратные точки). Уровень Sa0₂ 97% на рисунке обозначен как - - - , а уровень 95% как –.

Случаи с отсроченным восстановлением требуют дополнительного изучения для более подробных выводов по этому вопросу. Некоторые примеры представлены здесь. Более подробное изучение отдельных случаев показывает, что реакция может различаться как у разных дайверов, так и при различных погружениях. На рисунке 4 представлены два случая с погружением по дисциплине CWT с развитием блэкаута, результат которых был иным; более глубокое погружение с задержкой восстановления уровня Sa0₂. На рисунке 5 представлено два случая с развитием баротравмы и субъективных симптомов на фоне задержки восстановления после погружения по дисциплине CNF. Обоим дайверам с задержкой восстановления проводилась ингаляция кислорода в течение нескольких минут для подъема уровня Sa0₂, после чего он снова упал (рис. 5). В то время как в случае, представленном на рис. 5а, судя по всему, наблюдалось улучшение, в случае с рис. 5b более вероятным было ухудшение. Наблюдение в течение минимум 20 минут с большей долей вероятности поможет определить тяжесть баротравмы. На рис. 6 показан случай с задержкой восстановления без возникновения симптомов.

Рисунок 4. Два погружения по дисциплине CWT с развитием блэкаута. В одном случае наблюдалось нормальное восстановление уровня Sa0₂, в другом же (при более глубоком погружении) отмечалось отсроченное восстановление. При этом уровень Sa0₂ был ниже 90% спустя 10 минут. При погружении на 100 метров могут развиваться сжатие или отек легких. Подробности представлены на рисунке.

Рисунок 5 а, b. Два случая отсроченного восстановления с возникновением симптомов после погружений по дисциплине CNF. Оба дайвера получали ингаляцию кислорода в течение нескольких минут, что привело к подъему уровня Sa0₂, после чего он снова упал. В то время как в случае, представленном на рис. 5а, восстановление могло произойти и на более низких уровнях, в случае с рис. 5b более вероятным было ухудшение. В обоих случаях требуется наблюдение для оценки тяжести. Подробности представлены на рисунках.

Рисунок 6. Некоторым дайверам после глубокого погружения без симптомов может потребоваться более 10 мин для полного восстановления. Этому дайверу потребовалось чуть более 10 мин для полного восстановления уровня Sa0₂ до 97% после погружения на глубину 80 метров без возникновения каких-либо нежелательных симптомов.

Краткая информация о Sa0₂ и «легочных кометах» при УЗИ

На рис. 7 представлены данные пилотного исследования, в котором производились измерения Sa0₂ в сочетании с УЗИ легких для выявления их отека по наличию «легочных комет». Согласно рис. 7, предварительный анализ ограниченного количества участников показал возможное наличие корреляции между низким уровнем Sa0₂ и количеством «легочных комет», указывающих на наличие жидкости в легких. На момент написания этой статьи мы только что на основании большого массива данных подтвердили наличие значимой корреляции между количеством «легочных комет» и уровнем Sa0₂. В этом исследовании мы также выявили, что уровень Sa0₂ может вернуться к нормальным значениям в течение 1 часа. в т.ч. при наличии баротравмы легких.

Рисунок 7. Предварительные данные проводимого в настоящий момент исследования, показывающие средние значения Sa0₂ через 10 минут после всплытия по сравнению с количеством «легочных комет» по данным УЗИ легких. Субъекты были разделены на 3 группы в зависимости от количества «легочных комет»: <10; <20 или >20. Эти данные свидетельствуют о том, что количество «легочных комет» коррелирует с уровнем Sa0₂. В последующем было проверено в дальнейших исследованиях.

КРАТКОЕ ОБСУЖДЕНИЕ

Использование Sa0₂ для выявления баротравмы легких

Главным выводом из этого исследования является то, что восстановление уровня Sa0₂ до нормы происходит во всех дисциплинах в течение 10 минут при всплытии после погружения на глубину до 100 метров. Наличие уровня Sa0₂ ниже 97% через 10 минут после всплытия может говорить о возможном наличии проблем с легкими, а уровня Sa0₂ ниже 95% с большой долей вероятности является отражением наличия нарушений, связанных с баротравмой легких. На основе этой информации могут быть выбраны различные подходы. В частности, при каком уровне Sa0₂ дайверам можно разрешить или запретить погружение на следующий день.

Таким образом, результаты показывают, что значения Sa0₂ ниже 97%, измеренные в течение 10-15 минут после всплытия, могут указывать на наличие каких-то проблемы с легкими по всем дисциплинам. При использовании этого значения могут выявляться небольшое количество ложно отрицательных результатов (нарушения здоровья, оставленные без наблюдения). При использовании этого строгого подхода может быть выявлено небольшое количество ложно отрицательных результатов, чего, однако, можно избежать при проведении длительного наблюдения. Предлагаемый подход: повторное определение уровня Sa0₂ ниже 97% в течение 10-15 минут после всплытия. При отсутствии восстановления на 20-30 минутах, с падением уровня Sa0₂ ниже 97% вероятно наличие обжатия, и дайверу, вероятно, следует отказаться от погружения на следующий день.

Менее строгий подход с использованием уровня Sa0₂ 95% для выявления нарушений на 10-15 минутах, скорее всего, позволяет определить более тяжелые случаи, но может привести к получению небольшого количества ложно отрицательных случаев с более легкими нарушениями. С точки зрения безопасности желательно было бы иметь некоторое количество ложно положительных результатов, которые можно наблюдать в динамике. Следует отметить, однако, что при более глубоком погружении (на глубину >100 метров) может потребоваться более 10 минут для восстановления до нормы. Этот подход является менее трудоемким и, вероятно, будет принят дайверами с большей охотой, так как он приводит к получению малого количества ложно положительных результатов.

Для практических целей мониторинг уровней Sa0₂ минимум в течение 2 минут в интервале 10-20 минут после погружения, вероятно, будет более используемым. Тестирование должно быть проведено в течение не более 30 минут после всплытия, так как после этого времени уровень Sa0₂ в случаях баротравмы легких может уже увеличиться. Измерение уровня Sa0₂ для выявления повреждения легких должно проводиться по крайней мере спустя 2 минуты после ингаляции кислорода, так как это временно увеличивает уровень Sa0₂, несмотря на наличие нарушений.

Подход, испытанный во время мирового чемпионата на Кипре в 2015 году

Во время индивидуального мирового чемпионата по дайвингу на Кипре для выявления баротравмы легких был использован следующий подход. Дайверы осматривались своими исследователями в пределах 20 мин после погружения, а уровень Sa0₂ мониторировался в течение 2 минут. Дайверы с уровнем Sa0₂ <95% осматривались не позднее 30 минут после погружения. При сохранении уровня Sa0₂ ниже отметки 95% дайвер должен был быть осмотрен медицинским работником соревнований, прежде чем приступить к погружению на следующий день. В зависимости от наличия или отсутствия симптомов дайвер допускался к погружению, либо же ему рекомендовали отдохнуть на следующий день. Этот режим был прост в применении и, судя по всему, был принят со стороны дайверов. Многие дайверы говорили, что эта рекомендация позволяла планировать все наперед.

Различные типы баротравмы

Существуют различные типы симптомов и проявлений обжатия легких, а также множество факторов риска, вклад каждого из которых может иметь различное значение. На основании ограниченного количества данных (несколько случаев) возникло предположение, что обжатие легких, проявляющееся в виде кровотечения из дыхательных путей, является менее тяжелым состоянием, чем возникновение глобального отека, вызывающего ощущение тяжелого дыхания и чувство сжатия. Вне зависимости от точной причины, низкий уровень Sa0₂ показывает, что функция легких нарушена, и в критической стадии восстановления от максимального напряжения при задержке дыхания при погружении есть короткое временное окно, где поглощение кислорода должно быть максимальным. Вот почему это хороший индикатор состояния легких, позволяющий контролировать восстановление Sa0₂ во время этой фазы.

На основании этих предварительных данных (несколько случаев) можно сказать, что блэкаут сам по себе не является состояние, вызывающим задержку восстановления уровня Sa0₂, так как даже тяжелые случаи блэкаута (глубокий и/или длительный) могут протекать с последующим быстрым восстановлением уровня Sa0₂ при возобновлении дыхания. В случаях сочетания блэкаута с отсроченным восстановлением основной проблемой может быть отек легких или другие функциональные нарушения, а не сам по себе блэкаут. При нормальной функции легких уровень Sa0₂ восстанавливается до нормального (97%) в течение нескольких минут, даже после погружения на максимальную глубину с развитием блэкаута. Это было подтверждено измерениями в дисциплине STA (англ. Static Apnea - Статическое апноэ) и других дисциплинах в бассейне, где баротравмы не возникают (данные не включены).

Надежность и достоверность метода

Использование Sa0₂ в качестве показателя функции легких после фридайвинга в полевых условиях является явным преимуществом перед другими потенциально информативными методами, например, спирометрией или УЗИ легких. Этот метод не требует усилий от дайвера во время мониторинга, прост в изучении и применении исследователем, а к тому же относительно недорог. Уровень Sa0₂ в процентах отражает способность организма восстанавливать нормальное насыщение крови кислородом до 97-98% после снижения насыщения в результате задержки дыхания во время соревнований. Восстановление, таким образом, отражает функцию легких, а также сердечно-сосудистой системы. Однако в этой ситуации функция легких, как ожидается, является наиболее важной для исхода.

Иногда мониторы Sa0₂ подвергаются критике за трудности в работе с ними и неточность показываемых результатов. Тем не менее, зная правила использования аппарата, можно извлечь выгоду из его применения. Важно использовать монитор качественного бренда. Есть мониторы, которые не могут правильно измерять низкие значения. Мы используем мониторы фирмы Nonin (также продаются под названием «Medair») и считаем их надежными, т.к. их показания были очень близки к тем, которые были получены при использовании современных и дорогих мониторов, используемых в больницах. Также на рынке имеются и другие хорошие бренды.

Следует понимать, что при регистрации Sa0₂ на пальце, по сравнению с значениями, полученными, например, на голове, существует временная задержка длительностью 10-20 сек. Таким образом, значение, показанное на пальце, соответствует значению, которое было показано на голове 10 секунд назад. Это является следствием прохождения крови от легких и сердца к месту измерения, и это в любом случае не повлияет на значимость результатов. Рекомендован мониторинг в течение минимум 2 минут, а для выявления отсроченного восстановления измерение должно проводиться спустя минимум 2 минуты после ингаляции кислорода.

Если исследуемый находится в состоянии переохлаждения, сужение кровеносных сосудов пальцев может затруднить получение верных показаний. Тем не менее, после погружения с напряжением, когда дыхание уже восстановлено, капиллярный кровоток чаще всего достаточно высокий, даже в немного холодных условиях, что является компенсаторным явлением, связанным с временным ограничением кровотока. В очень холодных условиях кисть руки можно нагреть перед измерениями (например, в теплой воде). Мониторы, однако, должны быть сухими. Палец перед измерениями следует насухо вытереть, а кисть и рука не должны находиться в положении, в котором кровоток затруднен. Кроме того, клипса пульсоксиметра для пальца не должна быть зажатой, а просто помещенной на него. После размещения монитора на пальце потребуется несколько секунд для отображения верных результатов. Таким образом, очень часто первым полученным значением можно пренебречь. Монитор должен сообщать, когда кровоток достаточен для получения точных результатов. Монитор Nonin загорается зеленым светом при получении надежных результатов. При отсутствии зеленого света на индикаторе полученным результатам доверять нельзя. Существуют мониторы с датчиками, которые могут быть размещены на уши или лицо, но с практической точки зрения этот метод, судя по всему, сложнее в использовании, т.к. при всплывании лицо дайвера мокрое, и на голове одет капюшон.

О чем говорит уровень Sa0₂?

Sa0₂ отражает долю молекул гемоглобина в артериальной крови, переносящих кислород. Sa0₂ составляет 97-98% у человека, дышащего на уровне моря. Непосредственно после погружения с задержкой дыхания Sa0₂, как правило, ниже, так как запасы кислорода были использованы и не заменены за счет дыхания. Если восстановление Sa0₂ до нормы после погружения задерживается, вероятно, где-то по ходу пути транспорта кислорода из окружающего воздуха в артериальную кровь, в которой определяется уровень Sa0₂, имеются нарушения. Мы знаем, что дайверы часто поднимаются на поверхность с очень низким уровнем Sa0₂, иногда близко к уровню, при котором возникают блэкауты. Но как только дыхание возобновляется, уровень Sa0₂ восстанавливается в течение нескольких минут за счет нормальной функции легких и сердечно-сосудистой системы. Частота сердечных сокращений восстанавливается от низких значений при погружении (нырятельный рефлекс) до высоких значений восстановления в течение первых 30-60 секунд после погружения. С функциональной точки зрения, это, вероятно, происходит за счет функции легких, которая является ограничивающим фактором. Почему же тогда возникают ограничения в функции легких? Основная проблема в том, что газообмен в легких блокируется наличием жидкости.

О чем говорит значение ЧСС?

Значения частоты сердечных сокращений (ЧСС) были собраны параллельно со значениями Sa0₂ в течение нескольких погружений, однако эти данные не были включены в этот обзор. ЧСС, часто бывающая повышенной после погружений с возникновением симптомов, сама по себе вряд ли является ясным показателем развития баротравмы. Высокая ЧСС указывает на наличие стресса. Но что лучше – низкая или высокая ЧСС? Увеличение ЧСС – это попытка компенсировать низкое поступление кислорода, вызванное снижением легочной функции, поэтому сочетание высокой ЧСС и низкого Sa0₂ фактически является отражением того, как система борется с гипоксией за счет увеличения активности циркуляции. Состояние, вероятно, хуже, если этого не наблюдается. Тем не менее, наиболее благоприятным является сочетание высокого Sa0₂ с низкой ЧСС, что говорит о том, что система вернулась в состояние покоя при нормальной функции дыхания. Еще одной проблемой, связанной с использованием ЧСС в качестве индикатора напряжения или повреждения, является то, что у разных людей в норме ЧСС варьирует так, что определить факт ее повышения, может быть затруднительным. Нормальное значение Sa0₂, однако, практически не подвержена колебаниям у разных людей.

Выводы

Использование Sa0₂ для выявления обжатия легких, судя по всему, является перспективным методом (с высокими показателями надежности и достоверности в полевых условиях), который может с легкостью использоваться с практической точки зрения в условиях соревнований. Вероятность обнаружения баротравмы легких, с возможными отрицательными последствиями для дайвинга на следующий день, может быть достаточно эффективно определена путем измерения Sa0₂ на пальце в любой момент в течение периода времени 10 - 30 мин после всплытия. Уровень непрерывного мониторинга не должен быть на низком уровне, так как у некоторых дайверов может развиваться отек легких, усиливающийся после погружения. Менее понятна способность этого метода выявлять легкие или тяжелые случаи баротравмы, однако при использовании предложенного метода могут быть выявлены по крайней мере наиболее тяжелые случаи. Это в последующем позволит дайверам отказаться от погружения на время необходимого процесса восстановления. Судя по всему, блэкаут не является основной причиной отсроченного восстановления Sa0₂. Есть предположения, что случаи развития блэкаута в сочетании с длительным временем восстановления без связи с глубиной погружения и продолжительностью задержки дыхания в основном связаны с обжатием легких. Также могут быть и другие причины для временного отказа от погружений после возникновения блэкаута.

Вместе с изменениями других правил, например, ограничением сообщений и улучшением готовности медицинского персонала и процедур на соревнованиях по дайвингу, мониторинг Sa0₂ может сделать фридайвинг более безопасным видом спорта. Тем не менее, наиболее важным фактором является повышение осведомленности среди дайверов о том, как незначительные нежелательные симптомы со стороны легких могут быть предупреждением, которое следует принимать всерьез, а не идти на компромисс между функцией легких и жизнью после погружений на большую глубину. Мониторинг Sa0₂ во время соревнований, вероятно, может быть одним из методов, который поможет увеличить это понимание.

Дальнейшие исследования

Проходящие в настоящее время исследования используют измерение Sa0₂ в дополнительных и более глубоких погружениях во всех дисциплинах, а также измерение уровня Sa0₂ в сочетании с УЗИ легких для выявления отека легких. Мы планируем представить окончательный научный доклад по этим результатам сразу же после окончания регистрации результатов.

БЛАГОДАРНОСТИ

Я хочу поблагодарить всех дайверов, добровольно участвующих в этих измерениях, а также организаторов соревнований и тренеров за их помощь и предоставленное рабочее место во время соревнований. Я также хочу поблагодарить многих моих коллег из научной группы физиологии окружающей среды университета Швеции, а также всех людей, кто помогают нам с этими измерениями. Финансирование этого исследования было осуществлено за счет гранта, выданного компанией AIDA International в 2014 году. Дальнейшие исследования отека легких у фридайверов были профинансированы Шведским центром по исследованиям в области спорта в 2015 году. Дополнительное финансирование для продолжения работы осуществляется за счет агентств, занимающихся финансированием исследований.

Ссылки

Cialoni D, Sponsiello N, Marabotti C, Frammartino B. Prevalence of acute respiratory symptoms in breath-hold divers. Undersea & hyperbaric med. 39(4): 837-44, 2012.

Liner MH, Andersson JP. Pulmonary edema after competitive breath-hold diving. J Appl Physiol 104: 986–990, 2008.

Paoletti P; Viegi G; Carrozzi L; Di Pede F; Modena P; Ballerin L; Baldacci S; Pedreschi M; Pistelli G; Giuntini C. Residual volume in a general population. Effects of body size, age, cigarette smoking, and respiratory symptoms. Chest. 102(4):1209-1215. doi: 10.1378/chest. 102.4.1209, 1992.

Provided by Erika Schagatay 2015 11 14.