Inledning
Mänskligexponering för tryck inträffar under dykning och under hyperbar syrgasbehandling. Hypobariska exponeringar förekommer på kommersiella flygningar där kabintrycket är lika med cirka 2438. 4 meter (8000 fot); Men professionella flygare, särskilt militärt personal, bergsklättrare, försökspersoner och astronauter utsätts för mycket större ytterligheter i lågtrycksmiljöer. De två huvudsakliga farhågorna om hypobar exponering avser absolut tryck på människokroppen och det totala syrgas som är tillgängligt för kroppen.
Enförståelse för gaslagarna är grundläggande för att förstå hur tryckförändringar sinnesrörelse människa. Gaslagarna beskriver förhållandet mellan temperatur, volym, och tryck för en given mängd gas. Till exempel säger Charles lag att för ett givet tryck är volymen proportionell mot temperatur. Därför expanderar en gas vid upphettning så länge tryck får förbli densamma. Men om gas inte kan expandera, till exempel när den fångas i mellanöra eller en nasal sinus, kommer tryck att öka. För en given volym tryck kommer att variera med temperatur hos gasen. Värmeregleringssystemet i människokroppen tillåter vanligtvis inte mer än några grader Celcius varians i kroppstemperatur. Boyles lag säger att för en given temperatur är volymen omvänt proportionell mot tryck. Denna lag förklarar varför bihålor eller mellanöra (som normalt är fasta volym gasfyllda utrymmen) kan skada när under höjd- eller tryckförändringar. Slutligen konstaterar Daltons lag att det totala tryck för en blandning av gaser är lika med det partialtryck som utövas av varje gas. Detta koncept är viktigt med tanke på att luft människa andas är en blandad gas av kväve (cirka 78%), syrgas (cirka 21%) och spåra andra gaser.
Ommänniskokroppen utsätts för ett tillräckligt lågt absolut tryck, börjar ytvätskor (tårfilm, saliv och den luftexponerade ytan av alveolerna) koka vid normal kroppstemperatur. Detta inträffar på cirka en höjd av 60 000 fot (cirka 11. 4 miles eller 18. 3 kilometer) beroende på exakta atmosfäriska förhållanden. Denna höjd har fått namnet ”Armstrongs gräns” eller ”Armstrongs linje” och är uppkallad efter en tidig amerikansk flygmedicin läkare, Harry G. Armstrong. När blodet kokar kallas detta ”ebullism” och är fångst av gaser som frigörs från blod under hud. Ebullism är smärtsamt men kan återvinnas till full funktion som mänsklig erfarenhet har visat.
Minskadesyrehalter i kroppen kan uppstå av olika skäl. Syrebrist är den allmänna termen för lågt syreinnehåll i blod eller på vävnadsnivå. Hypoxisk syrebrist är syrebrist sekundärt till lågt alveolärt syreutbyte i lungorna och kan orsakas av antingen låg syretillgänglighet eller på grund av låg ytarea för gasutbytet. I denna artikel betyder ”syrebrist” hypoxisk syrebrist på grund av låg syretillgänglighet i miljö. Medan andelen syrgas förblir konstant 21% när man ökar i höjd, minskar det totala syretrycket eftersom det totala tryck för alla gaser tillsammans minskar. Barometertrycket vid havsnivån är cirka 760 mm Hg med viss variation beroende på väder. Därför vid havsnivå är syrgas endast 21% av den totala eller 160mm Hg. Inuti lungorna och alveolerna förblir temperatur ungefär 37 grader Celsius (98. 6 grader Fahrenheit). När man stiger upp i höjd, det totala atmosfäriskt tryck sjunker vilket nödvändigtvis innebär att syret som är tillgängligt för andning sjunker också.
Ävenom det finns viss variation från person till person, accepteras effekterna av syrebrist att börja vid 3048 meter (10 000 fot). Dessa effekter inkluderar minskad ljusmottagning och minskad förmåga att skilja färger. När en person stiger upp i höjd, kompenserar deras kropp med ökat andningsdjup, ökad andningsfrekvens och ökad hjärtfrekvens i ett försök att upprätthålla syrgas till vävnader. Ytterligare stigning leder till extrem trötthet och minskad mental förmåga. Exponering för atmosfäriska förhållanden på cirka 7620 till 10,363 meter (25 000 till cirka 34 000 fot) resulterar i död om extra syrgas inte används. Under 34 000 ft 100% syrgas i en tätt passande mask kommer att leverera syrgas nära marknivå till vävnader. Tryckdräkter eller trycksatta cockpits måste användas utöver denna nivå för att upprätthålla syresättning i vävnader nära havsnivån.
Frågorav oro
Syrebristkan uppstå utan att personen är medveten om dess effekter. Långsam förlust av kabintrycket eller förlust av syrekällan under flygning kan bly till en gradvis insättande av effekterna av syrebrist. Detta inträffar ibland och är en farlig situation för piloter eftersom de tidiga symtomen på syrebrist är milda men, om inte korrigeras, de kommer att bli inaktiverande. För vissa leder tidig syrebrist till eufori och en oförmåga att känna igen faran. För en pilot eller annan flygbesättning, om symtomen på syrebrist inte känns igen kan problemet kulminera i en krasch.
Pågrund av detta potentiellt subtila problem, flygsystem är utformade för att känna igen farliga situationer med syrebrist och varna piloter om den potentiella faran så att de kan vidta åtgärder och korrigera situationen. Dessutom kräver militära flygstyrkor hypoxiträning antingen genom höjdexponering i lågtryckskammare eller via normalt tryck/minskad syrgasexponering. FAA kräver inte hypoxiutbildning inom kommersiell flygteknik men det uppmuntras starkt, och många företag utbildar sina flygbesättningar genom ett av de hypoxiutbildningssystem som nämns ovan.
Plötsligtryckförlust är inte en subtil händelse när det finns en signifikant tryckskillnad mellan insidan och utsidan av ett flygplan. Piloter måste ha ”quick-don” -masker lätt tillgängliga under pilotering i dessa situationer. Även om detta är en farlig situation totalt sett, det utgör inte det subtila hotet om en långsam tryckförlust. Men med en plötslig och dramatisk minskning av syrgas kan man förlora medvetande om några minuter. Tiden mellan plötslig dekompression och förlust av förmågan att utföra en användbar aktivitet kallas ”tid för användbart medvetande” eller TUC. Utöver denna tidsperiod, man kan inte längre utföra åtgärder för att rädda sig själva eller andra, i. e. de är omedvetna. Eventuella åtgärder för att rätta till situationen måste ske innan TUC tar slut. Kommersiella flygplan flyger rutinmässigt i ovanstående 10 000 meter. På dessa höjder är TUC mindre än en minut. Det är därför piloter måste ha ”snabba don” -masker som kraftigt kommer att förlänga TUC.
Plötsligatryckförändringar medför också utmaningar för det luftfyllda mellanöratutrymmet och särskilt för paranasala bihålor. Om bihålorna har tillräcklig ventilation genom sina öppningar eller ostia, är tryckförändringarna vanligtvis asymptomatiska. Men om ostia blockeras på grund av slemhinneinflammation eller annan obstruktion, kan det finnas försvagande smärta. Om detta händer med en pilot kan det bly till farliga eller dödliga situationer. Som nämnts tidigare, gaser av en fast volym kontrakt eller expandera när de ökar eller minskar i höjd. Tryckskada till bihålorna, aka aerosinusit, kan förekomma i antingen stigning eller nedstigning. På nedstigningen skapar fångad luft i bihålorna en relativ negativ tryckgradient som orsakar skada på sinusslemhinnan vilket resulterar i svullnad, försämrad obstruktion av sinus ostium och förvärrad smärta när nedstigningen fortsätter. Detta kallas sinus squeeze. Under uppstigningen orsakar den expanderande gasen i bihålorna en uppbyggnad av tryck som orsakar förvärrad smärta när uppstigningen fortsätter. Detta kallas omvänd squeeze.
Närdet gäller mellanöratutrymmet kan analoga problem uppstå som oftast relaterar till dysfunktion i örontrumpet. Eustachian-rörets funktion är att utjämna tryck mellan miljö och mellanöratutrymmet. Dysfunktion kan leda till både akuta och kroniska problem inklusive smärta, dysequilibrium, och hörselnedsättning. Det är vanligtvis ökningen av undertryck under anständigt som är nyckelfrågan, eftersom örontrumsöppningen måste öppnas mot en tryckgradient mot i stigning, luft flyr lättare från det mellersta luftrummet in i miljö genom örontrummet. Mukosal skada kan uppstå, men i båda situationerna, ett tillstånd som kallas mellanöra tryckskada eller aero-otit. Mellanöra tryckskada kan orsaka vätska att ackumuleras genom extrudering från slemhinnan och skapa en mellanörautgjutning som kan orsaka hörselnedsättning och ibland vertigo. Dessa symtom som uppstår vid fel ögonblick i flygbesättningen kan vara katastrofala.
Kliniskbetydelse
Förförlust av kabintryck vid hög höjd är behandlingen för syrebrist 100% syrgas. I stora flygplan med flera platser ska flygbesättningen bära masker och andas 100% syrgas. Passagerare i passagerarplan bör sätta på de utplacerade gula masker när det finns en förlust av kabintrycket. Symtom kommer att lösa nästan omedelbart. Flygbesättningen ska samtidigt återvända till under 3048 meter (10 000 fot) så snabbt och säkert möjligt. I små militära taktiska flygplan bär flygbesättningar masker hela tid, och när behovet uppstår byter de till 100% syrgas. Dessa små flygplan kommer också att sjunka till 10 000 fot eller mindre om situationen tillåter.
Medtanke på barosinusit är det ett starkt övervägande för piloter att vidta förebyggande åtgärder. Det finns ett talesätt bland flygläkare som har värde, ”Flyga aldrig med förkylning. ”Den bästa behandlingen för sinus tryckskada är faktiskt förebyggande, särskilt med tanke på den mest troliga orsaken är slemhinneinflammation/ödem som blockerar sinusostia. Orsaker inkluderar viral, bakteriell eller svampbihåleinflammation, allergisk rinosinusit, polyper, papillom, godartade eller maligna tillväxter eller avvikande anatomi såsom concha bullosa. Användningen av intranasala eller orala avsvällande medel kan vara mycket användbar både för förebyggande (användning före flygning) och vid behandling av akuta symtom. Även för behandling av akuta symtom kan en steroidbrist anses hjälpa till att minska mukosalt svullnad, och det rekommenderas ofta att använda intranasala steroider och sinusbevattningar. Diagnos och behandling av den bakomliggande orsaken bör åtgärdas, och antibiotika kan eller inte är nödvändiga. I fall av återkommande barosinusit bör kirurgisk ingrepp med en otolaryngolog utbildad i sinuskirurgi övervägas.
Passagerareoch flygbesättning med symtom på aero-otit kommer vanligtvis att lösa sig när de ska utjämna tryck i öronen, och eventuellt mukosalt svullnad eller mellanöratutgjutning kommer att lösa utan behandling om några dagar eller veckor. Övningen av att utföra valsava-manövern innan symtomen börjar och att upprepa manövreringen flera gånger kan ofta förhindra tryckuppbyggnad i mittutrymmet och rekommenderas. För fall av återkommande aero-otit eller andra symtom i samband med dysfunktion i örontrumpet kan ingrepp såsom utvidgning av örontrumpet eller myringotomi (öppning av trumhinnan) med införandet av tryckutjämningsrör övervägas. Behandling med intranasala steroider eller intranasala avsvällande medel har diskuterats, med senaste data som visar att det inte finns någon skillnad. Fortfarande anser många utövare dessa som första linjens medicinska behandlingar.
Bergsklättrarerisk också höjdrelaterad sjukdom. High höjd illness (HAI) är en term som används för att beskriva patologiska tillstånd som uppstår när icke-acklimatiserade individer exponeras snabbt för höjder över 2500 meter (8000 fot). ”Rapid” betyder en förändring som sker inom några timmar. Förändring som tar dagar gör att man kan acklimatisera sig till den nya höjd och förhindrar sjukdomar i hög höjd. Sjukdomar förknippade med höjdexponering inkluderar akut bergsjukdom (AMS), cerebralt svullnad i hög höjd (HACE) och lungödem i hög höjd (HAPE). Definitiv behandling av dessa tillstånd flyttar till en lägre höjd, men detta kanske inte är nödvändigt i milda AMS- eller HAPE-fall. Profylaktisk användning av acetazolamid har visat sig minska risk AMS. AMS kan behandlas med vila, hydrering, NSAID och inte röra sig högre förrän symtomen har försvunnit. AMS anses vara en tidig blankett [publikationstyp] av HACE. Om AMS förvärras eller om man misstänker HACE då en omedelbar nedstigning av 762 till 914. 4 meter (2500 till 3000 fot) eller mer är extremt viktigt för att undvika allvarliga konsekvenser. HACE och HAPE har orsakat död och bör behandlas så snart tillståndet misstänks. Dessutom finns det bärbara, uppblåsbara tryckkammare tillgängliga och används av professionella organisationer som kan användas när nedstigningen inte är möjlig. Farmakologisk behandling av HACE och HAPE skiljer sig åt och ligger utanför ramen för denna artikel.