Головная боль от переизбытка кислорода

Кислоро́дное отравле́ние, гиперокси́я (лат. hyperoxia) — отравление, которое в острой форме возникает вследствие дыхания кислородосодержащими газовыми смесями (воздухом, нитроксом) при повышенном давлении. Отравление может возникнуть и при обычном давлении в случае длительного (несколько суток) вдыхания смеси, содержащей более 60% кислорода. [1] Отравление кислородом возможно при использовании кислородных аппаратов, регенеративных аппаратов, при использовании для дыхания искусственных газовых смесей, во время проведения кислородной рекомпрессии, а также вследствие превышения лечебных доз в процессе оксигенобаротерапии. При отравлении кислородом развиваются нарушения функций центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения.

Некоторые физиологические и физические основы дыхания[править | править код]

Упрощённая схема транспорта кислорода и углекислого газа в организме при нормальных условиях выглядит следующим образом: во время вдоха кислород проникает через альвеолярную лёгочную мембрану и связывается с гемоглобином красных клеток крови — эритроцитов. Эритроциты доставляют кислород к тканям. Там гемоглобин, восстанавливаясь, отдаёт кислород и присоединяет углекислый газ. Возвращаясь в лёгкие, гемоглобин вновь окисляется и отдаёт углекислый газ, который удаляется из организма с выдохом.

Интенсивность насыщения кислородом плазмы крови определяется законами Дальтона и Генри. Закон Дальтона гласит, что общее давление смеси газов равно сумме давлений каждого газа, входящего в её состав. Давление каждого газа в смеси пропорционально процентному содержанию этого газа в смеси, и называется парциальным.

С законом Дальтона непосредственно связан закон Генри — количество газа, растворённого в жидкости, прямо пропорционально его парциальному давлению. Следовательно, растворимость кислорода в крови пропорциональна его парциальному давлению в дыхательной смеси. При повышении абсолютного давления дыхательной смеси и увеличении содержания в ней кислорода транспорт кислорода будет осуществляться не только гемоглобином, но и за счёт растворения кислорода в плазме крови.

Механизм нарушения транспорта газов в организме при гипероксии[править | править код]

Избыток кислорода вызывает увеличение количества окисленного гемоглобина и снижение количества восстановленного гемоглобина. Именно восстановленный гемоглобин осуществляет транспорт углекислого газа, а снижение его содержания в крови приведёт к задержке углекислого газа в тканях — гиперкапнии. Проявляется гиперкапния в виде одышки, покраснения лица, головной боли, судорог и, наконец, — потере сознания.

Механизм повреждения клеточной мембраны при гипероксии[править | править код]

При избытке кислорода изменяется и его метаболизм в тканях. Основной путь утилизации O2 в клетках различных тканей — четырёхэлектронное восстановление его с образованием воды при участии клеточного фермента — цитохромоксидазы. В то же время небольшая часть молекул кислорода (1—2 %) претерпевает одно-, дву- и трёхэлектронное восстановление, когда образуются промежуточные продукты и свободнорадикальные формы кислорода.

Свободнорадикальные метаболиты обладают высокой активностью, действуя в качестве окислителей, повреждающих биологические мембраны. Липиды — основной компонент биологических мембран — представляют собой чрезвычайно легко окисляющиеся соединения. Свободнорадикальное окисление липидов часто становится разветвлённой цепной реакцией, склонной к самостоятельному поддержанию даже после нормализации содержания кислорода в организме. Многие продукты этой реакции сами являются высокотоксичными соединениями и способны повреждать биологические мембраны.

При избытке кислорода в тканях его восстановление до воды возрастает с 1—2 % в норме до высоких значений, пропорциональных степени этого избытка.

Из вышесказанного следует, что избыток кислорода в организме приводит к значительным нарушениям в транспорте газов и повреждению мембран клеток различных органов и тканей. Известно, что не существует скрытого периода при отравлении кислородом, так как биохимические нарушения начинаются сразу же с увеличением его парциального давления в дыхательной смеси. Кислородную интоксикацию усиливает тяжёлая физическая работа, переохлаждение, перегревание, содержание вредных газообразных примесей в дыхательной смеси, накопление углекислоты в организме, повышенная индивидуальная чувствительность. Отравление кислородом может быть более выражено в присутствии нейтрального газа.

Клинические формы кислородного отравления[править | править код]

Кислородное отравление на 27 м (90 фт.) в барокамере у 36 испытуемых, сгруппировано по симптомам — K W Donald[2].
Парциальное давление кислорода — 3,7 атм.

Экспозиция (мин.)	Количество испытуемых	Симптомы
96	1	Продолжительная слепота; тяжёлая рвота со спазмами
60-69	3	Сильное дрожание губ; эйфория; Тошнота и головокружение; тремор рук
50-55	4	Сильное дрожание губ; слепота; выпячивание губ; засыпание; ошеломление
31-35	4	Тошнота, головокружение, дрожание губ; конвульсии
21-30	6	Конвульсии; сонливость; сильное дрожание губ; эпигастральная аура (неприятные ощущения в области желудка); дрожание левой руки; амнезия
16-20	8	Конвульсии; головокружение и сильное дрожание губ; эпигастральная аура; дыхательные спазмы;
11-15	4	Нарушение дыхания: преобладание вдоха; дрожание губ и обмороки; тошнота и путаница
6-10	6	Ошеломление и дрожание губ; парестезия; головокружение; «диафрагменный спазм»; сильная тошнота

Отравление кислородом разделяют по преобладанию проявлений на три формы: лёгочную, судорожную и сосудистую.

Легочная форма[править | править код]

Возникает при относительно длительном дыхании смесью, с парциальным давлением кислорода 1,3−1,6 бар и более. Она характеризуется преимущественным поражением дыхательных путей и лёгких. Сначала проявляется раздражающее действие кислорода на верхние дыхательные пути — сухость в горле, отёк слизистой оболочки носа с появлением чувства «заложенности». Затем появляется усиливающийся кашель, сопровождающийся чувством жжения за грудиной. Все это происходит на фоне повышения температуры тела. При нарастании степени отравления могут развиться кровоизлияния в сердце, печень, лёгкие, кишечник, головной и спинной мозг. После прекращения вдыхания избыточно обогащенной кислородом смеси интенсивность симптомов снижается в течение 2−4 ч, и окончательно они исчезают в течение 2−4 суток.

Судорожная форма[править | править код]

Возникает при парциальном давлении кислорода в дыхательной смеси 2,5−3 бар и характеризуется преимущественным поражением центральной нервной системы. На фоне нарастающей бледности и потливости возникает сонливость, нарушение зрения, безучастность или эйфорическое возбуждение. При нарастании степени отравления возникает оглушение, сильная рвота, тик мимических мышц и наконец потеря сознания и судороги. Во время повторных приступов судорог может наступить смерть от остановки дыхания. Если приступ разовьётся под водой — велик риск утопления. Если дыхание избыточным потоком кислорода прекращено, судороги прекращаются в течение нескольких минут и сознание возвращается. После восстановления сознания пострадавший может проспать несколько часов, как после приступа эпилепсии. Судорожный приступ не оставляет остаточных явлений.

Необходимо отметить, что потребление кислорода у человека находится в пределах 0,33 ≤ y ≤ 3 л/мин. При этом максимальное потребление 3 л/мин могут выдержать в течение 10 минут только хорошо тренированные пловцы, далее развивается отравление. При нахождении под водой в состоянии покоя (например — при декомпрессии) потребление составляет в среднем 0,66 л/мин. Если декомпрессия проходит в холодной воде, то потребление составляет 1 л/мин. При тяжёлой физической работе кислород может потребляться в количестве 2 л/мин.

Сосудистая форма[править | править код]

Наблюдается при парциальном давлении кислорода выше 3 бар. При этой форме отравления происходит внезапное расширение кровеносных сосудов, резкое падение артериального давления и сердечной деятельности. Часто появляются многочисленные кровоизлияния в кожу и слизистые оболочки. Подобные кровоизлияния могут быть и во внутренних органах. Во время резкого падения артериального давления может наступить смерть от остановки сердечной деятельности.

Первая помощь при появлении признаков кислородного отравления заключается в скорейшем прекращении вдыхания обогащенной кислородом смеси и переключении на воздух. В течение суток пострадавший должен находиться в теплом, затемнённом, хорошо вентилируемом помещении с соблюдением охранительного режима. При тяжёлых случаях отравления необходима специализированная медицинская помощь.

Признаки[править | править код]

Первыми признаками кислородного отравления является онемение пальцев рук и ног, подёргивание мышц лица (особенно губ) и век, чувство беспокойства. Затем довольно быстро наступают общие судороги и потеря сознания. Если пострадавший не будет поднят на поверхность, приступы судорог становятся все чаще и длительнее, а промежутки между ними уменьшаются. При быстром повышении парциального давления кислорода приступы общих судорог с быстрой потерей сознания могут наступить внезапно, без появления начальных признаков отравления.

Симптомы кислородного отравления ЦНС можно запомнить по акрониму VENTIDC (или более лёгкий вариант — ConVENTID):

Con: (Convulsions) Первым и единственным признаком кислородного отравления ЦНС могут быть конвульсии. Конвульсии могут возникнуть внезапно без предварительных симптомов, либо предварительные симптомы могут быть чрезвычайно слабо выражены.
V: (Visual symptoms) Зрительные симптомы: туннельное зрение, ухудшение периферического зрения, возможно возникновение других симптомов, таких как «затуманенное» зрение (пелена перед глазами).
Е: (Ear symptoms) Слуховые симптомы. Присутствие любых звуков, которые не вызваны внешними источниками. Такие звуки могут напоминать звук колокола, гул или механический пульсирующий шум.
N: (Nausea) Тошнота или спазматическая рвота. Эти симптомы могут возникать периодически.
T: (Twitching and tingling symptoms) Ощущения подёргивания или покалывания. Эти симптомы могут ощущаться в мышцах лица, губах или мышцах конечностей. Это наиболее явные и часто встречающиеся симптомы.
I: (Irritability) Раздражительность: любые изменения в ментальном статусе водолаза, включая замешательство, волнение, состояние тревоги.
D: (Dizziness) Головокружение. Симптомы включают в себя неточные движения, нарушение координации, необычную усталость.

Первая помощь[править | править код]

Первая помощь при кислородном отравлении у водолазов заключается в том, чтобы уменьшить глубину спуска, перейти на безопасную по режиму остановку, а в камере сразу же, как только будет возможно, переключить пострадавшего на дыхание воздухом или обеднённой кислородом газовой смесью. При судорожной форме отравления необходимо, насколько позволяют условия подъёма, удерживать пострадавшего, предохраняя его от ударов о твёрдые предметы.

Профилактика[править | править код]

Предупреждение отравлений кислородом достигается строгим соблюдением правил по его применению:

При погружении на смесях с повышенным содержанием кислорода (Nitrox) не следует превышать допустимую глубину погружения.
При глубоководных погружениях с использованием смесей нескольких видов (в том числе с пониженным содержанием кислорода) необходимо тщательно маркировать регуляторы и баллоны и строго следить за порядком их использования.
При спусках на глубину 50—60 м с аппаратом с подачей воздуха по шлангу (и при использовании автономных аппаратов) не следует превышать допустимого (безопасного) времени пребывания на глубине.
Не превышать допустимого (безопасного) времени дыхания кислородом при пребывании при повышенном давлении в декомпрессионной камере (барокамере).
В регенеративных аппаратах необходим тщательный контроль за их технической исправностью.

См. также[править | править код]

Гипервентиляция
Холотропное дыхание
Кислородное голодание

Примечания[править | править код]

↑ Вредные химические вещества: Неорганические соединения элементов V-VIII групп. Справочник. — Л., 1989. — С. 150-170
↑ Donald, 1947

Литература[править | править код]

https://web.archive.org/web/20060629160200/https://www.decopro.ru/?m=78
Donald, Kenneth W. Oxygen poisoning in man—part I (англ.) // The BMJ. — 1947. — Vol. 1, no. 4506. — P. 667—672. — DOI:10.1136/bmj.1.4506.667.

Источник

гипероксия Кислород — незаменимый для поддержания жизни на Земле элемент. Оптимальным его содержанием во вдыхаемом воздухе для человека является 20–21%. Кислородные смеси с повышенным его содержанием используются для поддержания функции дыхания при погружении в воду, в условиях разреженного воздуха и космического пространства. В медицине кислородотерапия применяется для лечения ряда заболеваний.

Для любого живого организма опасен как недостаток, так и избыток кислорода. Что такое гипероксия, при каких условиях развивается это заболевание и чем оно опасно для человека?

Что такое гипероксия

Гипероксией называют комплекс патологических реакций, развивающийся в организме при избыточном поступлении кислорода. Заболевание возникает при неправильном использовании дыхательных смесей при погружении на глубину (кислородное отравление в дайвинге), в авиации и космонавтике, при лечении кислородом (гипербарическая оксигенация).

гипероксия что это

Факторы, усугубляющие течение болезни:

перегревание или переохлаждение;
физическая активность;
индивидуальная чувствительность;
содержание вредных газов в дыхательной смеси, в том числе углекислого;
накопление в организме углекислоты.

Отравление кислородом, возможно, из-за применения аппаратов регенеративного дыхания, от неправильного пользования барокамерой при декомпрессии.

При небольшом перенасыщении тканей кислородом может развиваться кислородное опьянение, которое сопровождается:

головокружением;
помутнением сознания;
пеленой перед глазами;
шумом в ушах.

Возникает подобное состояние при гипервентиляции лёгких (принудительных глубоких вдохах и выдохах), или непривычном повышении содержания кислорода в атмосферном воздухе — например, у городских жителей при выезде за город. У атлетов подобная ситуация может наблюдаться при высоких физических нагрузках одновременно с глубоким дыханием.

Признаки гипероксии

При поступлении избыточного количества кислорода в кровь вначале развиваются нормальные компенсаторные реакции:

замедление дыхания;
сужение сосудов головного мозга и лёгких;
снижение частоты сердечных сокращений;
уменьшение объёма циркулирующей крови.

В дальнейшем возникают патологические процессы, проявляющиеся в нарушении переноса газов кровью и окислением клеточных мембран.

В норме кровь из лёгких транспортирует кислород, обратно из тканей — углекислый газ. Переизбыток кислорода приводит к связыванию его с гемоглобином, а для удаления углекислого газа свободного гемоглобина не хватает. Поэтому происходит отравление тканей углекислым газом. Проявляется это следующими признаками:

сужение сосудов головного мозга
головная боль;
одышка;
покраснение лица;
судороги;
потеря сознания.

Второй патологический механизм кислородного отравления связан с разрушением клеточных мембран. В норме кислород окисляется в тканях полностью, а при его избытке остаётся много недоокисленных продуктов — свободных радикалов, которые начинают взаимодействовать в первую очередь с липидами клеточных мембран. Запускается каскадный процесс, который может продолжаться даже после нормализации уровня кислорода в тканях.

Симптомы отравления кислородом

Интоксикация кислородом проявляется моментально, то есть скрытый период отсутствует. Переизбыток кислорода в организме приводит к появлению следующих симптомов:

нарушение зрения
конвульсии могут быть единственным признаком — следствие быстрого отравления центральной нервной системы высоким содержанием кислорода;
первыми симптомами отравления чаще всего являются онемение пальцев или покалывание в них, подёргивание мышц лица, дрожание губ;
периодическая тошнота и рвота;
нарушение зрения, вплоть до слепоты;
чувство беспокойства, тревога, раздражительность, замешательство;
шум в ушах, иногда пульсирующий, или похожий на звук колокола;
головокружение, нарушение координации движений.

Симптомы заболевания зависят от его формы.

Формы кислородного отравления

В зависимости от преобладания тех или иных симптомов при отравлении кислородом выделяют три формы течения болезни.

Лёгочная форма. При этой форме поражаются в основном дыхательные пути и лёгкие. Характеризуется отёком и раздражением слизистой оболочки, кашлем, жжением за грудиной. При нарастании симптомов развиваются кровоизлияния во внутренние органы, головной и спинной мозг, ателектаз (спадение) лёгких. Возможна при длительном дыхании смесью с невысоким парциальным давлением кислорода 1,3–1,6 бар (например, спуск на глубину 18 метров). Скорость течения реакций пропорциональна парциальному давлению и времени вдыхания смеси. Так, при парциальном давлении кислорода 1 бар гипероксия у человека возникает через 6 часов, а при 2,5 бар — через 3. При устранении причин симптомы исчезают через 2–4 часа, окончательно организм восстанавливается через 2–4 суток.
снижение слуха
Судорожная форма. Развиваются нарушения слуха и зрения, раздражительность, покалывание и подёргивание мышц. При нарастании гипероксии возникают учащающиеся судорожные припадки наподобие эпилептических. Под водой высок риск утопления. Судорожная форма характерна для отравления чистым кислородом или смесями с парциальным давлением 2–3 бар. При устранении причин гипероксии после судорог возникает сон, который может продлиться несколько часов. После припадка не остаётся никаких неблагоприятных явлений.
Сосудистая форма. Развивается при парциальном давлении свыше трёх бар. Характеризуется резким падением артериального давления, многочисленными кровоизлияниями в кожу и слизистые, остановкой сердечной деятельности.

При парциальном давлении в 5 бар гипероксия развивается стремительно, возникает моментальная потеря сознания и наступает смерть.

В водолазной практике можно столкнуться с лёгочной и судорожной формами гипероксии, а также их смешанным течением.

Первая помощь

Оказание первой помощи заключается в устранении избыточного кислорода:

уменьшить глубину спуска и перебраться на остановку;
при потере сознания привести пострадавшего в чувство (опытные дайверы для этой цели используют сильную струю кислорода, подача которой рефлекторно перехватывает дыхание);
в камере переключить на дыхание обеднённой кислородом смесью или воздухом;
при судорогах оберегать от повреждений, но не фиксировать;
проводить декомпрессию при судорогах нельзя;
в течение суток постельный режим в теплом затемнённом помещении с хорошей вентиляцией.

В тяжёлых случаях при отравлении кислородом может понадобиться медицинское вмешательство.

Лечение

Лечение определяет врач исходя из характера гипероксии.

При лёгочной форме накладывают венозные жгуты на конечности, проводят отсасывание пены из лёгких, лечат ацидоз, применяют мочегонные средства.
Для снятия судорог применяют внутривенно «Аминазин», «Седуксен» или «Димедрол».
Если есть соответствующие показания, — назначают средства для восстановления сердечной деятельности, стимуляции дыхания и обезболивающие.

В целях профилактики пневмонии может назначаться антибиотик.

Профилактика

Профилактика гипероксии заключается в соблюдении правил применения кислородных смесей и использования аппаратов для дыхания:

не превышать допустимую глубину погружения;
не превышать допустимого времени пребывания на глубине;
при использовании смесей с различным содержанием кислорода строго следить за маркировкой баллонов и порядком их применения;
соблюдать время пребывания в декомпрессионной камере;
при проведении декомпрессии чистым кислородом время дыхания не должно превышать 3–3,5 часа;
регулярно проверять техническую исправность регенеративных аппаратов.

Подведём итоги. Гипероксия — это патологическая реакция, которая развивается при избытке кислорода в организме. Заболевание развивается при дыхании чистым кислородом или его смесями. На практике от проявления симптомов гипероксии часто страдают водолазы, лётчики и космонавты. Также, возможно, развитие заболевания у пациентов, проходящих курс лечения в барокамере.

Признаки отравления кислородом — головокружение, нарушение зрения, покалывание в пальцах рук и ног, дрожание губ. В дальнейшем развиваются судороги или нарушения в органах дыхания. При своевременном устранении избытка кислорода симптомы проходят в течение несколько часов, а полностью организм восстанавливается через несколько суток. В тяжёлых случаях пострадавшему требуется медицинская помощь.