Результаты прекардиального наблюдения. Допплерографии как метод декомпрессии водолазов

Обновлено: 21.09.2024

УЗДГ - ультразвуковая допплерография

ВСА - внутренняя сонная артерия

ТМО - твердая мозговая оболочка

ЭЭТД - эндоскопический эндоназальный транссфеноидальный доступ

ЛРТЭД - латеральный расширенный транссфеноидальный эндоскопический доступ

Ультразвуковая допплерография (УЗДГ) в настоящее время широко применяется в нейрохирургической практике и является безопасным, неинвазивным методом диагностики цереброваскулярных заболеваний. Она используется для изучения показателей скорости кровотока, определения стенозов, окклюзии и деформации магистральных артерий головы и шеи. При этом определяются как качественные, так и количественные параметры кровотока в сонных и позвоночных артериях [1, 2].

С помощью интраоперационной УЗДГ возможно оценивать гемодинамические показатели кровотока по сосудам головного мозга и определять качество клипирования артериальных аневризм (отсутствие/наличие снижения кровотока в несущей артерии и в аневризме после клипирования) [1, 3].

В мировой литературе существуют единичные публикации, посвященные использованию допплерографии в эндоскопической транссфеноидальной хирургии. J. Dusick и соавт. [4] в своей работе акцентируют внимание на том, что определение местоположения кавернозного сегмента внутренней сонной артерии (ВСА) на этапе доступа с помощью УЗИ позволяет минимизировать риск ее повреждения.

С помощью этой методики можно не только определять безопасные границы для разреза твердой мозговой оболочки (ТМО) дна турецкого седла, но и обнаруживать местоположение кровеносного сосуда в толще опухоли, в частности, внутренней сонной артерии при удалении опухоли из полости кавернозного синуса [5].

Применение ультразвуковой допплерографии в эндоскопической транссфеноидальной хирургии, на наш взгляд, становится все более актуальным ввиду того, что в настоящее время все чаще используются различные расширенные транссфеноидальные эндоскопические доступы для удаления опухолей околоселлярной локализации, в частности, из полости кавернозного синуса. При этом одним из серьезных и потенциально смертельных осложнений является повреждение ВСА, во избежание которого целесообразно интраоперационное использование ультразвукового сканирования [6].

Материал и методы

Начиная с 2011 г. методика интраоперационной ультразвуковой допплерографии с целью определения локализации кавернозного отдела внутренней сонной артерии и/или базилярной артерии применялась нами в 51 случае транссфеноидальных операций. Для сканирования операционного поля нами используется комбинированное устройство, основу которого представляет кюретка click line фирмы «Karl Storz» и допплеровский датчик 16 МГц фирмы «Lassamed». Особенностью данного устройства является то, что его рабочая часть подвижна, это позволяет лоцировать сосуды в различных направлениях (рис. 1).

Рис. 1. Комбинированное устройство. а - устройство для определения местоположения интракраниальных артерий в процессе удаления опухолей основания черепа; б - монитор, на котором отображаются данные, полученные в результате сканирования артерий; в - дистальный конец устройства в положении 0°; г - рабочая часть инструмента подвижна и способна сгибаться до 90° (Р - рабочая часть инструмента).

В процессе исследования искомый сосуд определяется в виде полосы (спектра) либо красного, либо синего цвета в сочетании с появлением характерного звукового сигнала от ультразвукового датчика; красный спектр указывает на направление кровотока к датчику, синий - от датчика. В колене кавернозного сегмента ВСА кровоток имеет направление как к датчику, так и от датчика, поэтому наличие одновременно красного и синего спектров характерно для сигнала от сифона ВСА (рис. 2).

Рис. 2. Схема образования вида спектра в зависимости от направления инсонации по отношению к направлению кровотока (направление лоцирования указано стрелками). а - 3D-реконструкция кавернозного сегмента ВСА; б - направление тока крови от датчика - синий спектр (от вертикальной части сифона ВСА); в - направление тока крови к датчику - красный спектр (от горизонтальной части сифона ВСА); г - направление тока крови как от датчика, так и к датчику - одновременно синий и красный спектры (от колена сифона ВСА).

Базирующаяся на эффекте допплера ультразвуковая технология заключается в том, что датчик испускает волну, которая отражается от движущейся цели (в нашем случае - от клеток крови), образуя эхосигнал - отраженную волну. Разница во времени между исходной и отраженной волнами обозначается как допплеровский сдвиг. Если датчик расположен по направлению к сосуду под углом 90°, то ультразвуковой сигнал отсутствует, потому что время прохождения исходящей волны совпадает со временем прохождения отраженной волны от кровеносного сосуда до датчика. В связи с этим интересующая хирурга зона должна быть обследована неоднократно и под разными углами.

Наличие артерии, глубина ее залегания относительно поверхности опухоли или ТМО, оцениваются по монитору в окне М-режима (M-Mode) (рис. 3). Белая пунктирная линия и фиолетовая стрелка справа на экране M-Mode окна указывает на глубину залегания спектра. При этом граница между черным цветом и красным/синим спектром, которая расположена ближе к датчику, указывает на глубину залегания сосуда (его стенки) относительно дистального конца датчика.

Рис. 3. М-Mode окно. Интраоперационно по данным ультразвуковой допплерографии визуализируется кровоток в переднем колене кавернозного отдела ВСА. Белой пунктирной линией и фиолетовой стрелкой обозначено расстояние от середины артерии до датчика (6,2 мм); белой стрелкой указано расстояние от стенки ВСА до датчика (4,1 мм).

Лоцирование артерий проводилось чаще всего при аденомах гипофиза - в 60,8% случаев (n=31); при невриномах тройничного нерва - в 15,7% (n=8), холестеатомах - в 5,9% (n=3), хордомах - в 11,8% (n=6), менингиомах - 3,9% (n=2), низкодифференцированном раке - в 1,9% (n=1).

На рис. 4 представлен пример использования устройства для интраоперационной УЗДГ.

Рис. 4. Интраоперационное фото - удаление эндо-супра-латеро (S)селлярной аденомы гипофиза при ЛРТЭД (вид с использованием 30° эндоскопа). а - лоцирование кавернозного сегмента внутренней сонной артерии перед вскрытием ТМО; пунктирной линией обозначена ВСА, расположенная на глубине около 6 мм; б - полость кавернозного синуса (КС) после удаления опухоли; ВСА - кавернозный сегмент внутренней сонной артерии.

Результаты

Необходимость применения ультразвуковой допплерографии с целью обнаружения ВСА при выполнении стандартных транссфеноидальных операций была обусловлена, во-первых, отсутствием анатомических ориентиров в полости основной пазухи, используемых для определения правильной траектории доступа (16 случаев), а во-вторых, для определения границ безопасной резекции латероселлярной части опухоли, имеющей плотную консистенцию (7).

При использовании латерального расширенного транссфеноидального эндоскопического доступа (ЛРТЭД) описываемая методика позволила определить границы разреза ТМО в проекции кавернозного синуса, безопасно манипулировать в латероселлярном пространстве (26 случаев).

Высокая частота применения УЗДГ для своевременного обнаружения ВСА при латеральном расширенном доступе (в 51,0% случаев использования интраоперационной допплерографии) объясняется тем, что кавернозный сегмент ВСА как при осуществлении доступа, так и в процессе проведения манипуляций в полости кавернозного синуса располагается практически в центре операционного поля, что повышает риск его повреждения.

В 2 наблюдениях (менингиома ската) методика была использована в процессе удаления опухоли из заднего расширенного транссфеноидального доступа для определения позиции базилярной артерии.

Использование УЗДГ позволило определить местоположение кавернозного сегмента ВСА в 45 наблюдениях, базилярной артерии - в 2.

В 4 наблюдениях (3 - при осуществлении стандартного эндоскопического эндоназального транссфеноидального доступа (ЭЭТД), 1 - ЛРТЭД), где производилось ультразвуковое исследование непосредственно места вскрытия ТМО в проекции кавернозного синуса, обнаружить ВСА не удалось, что указывает на возможность безопасно работать в лоцируемой области.

Повреждений ВСА при адекватном и своевременном использовании ультразвукового датчика не отмечено. Однако одно ранение ВСА все-таки произошло - при попытке удаления невриномы тройничного нерва из латерального расширенного транссфеноидального эндоскопического доступа (1,9% от всех случаев, в которых использовалась УЗДГ). В данном наблюдении перед вскрытием ТМО в латероселлярном пространстве проведено ультразвуковое исследование зоны разреза в проекции кавернозного синуса - артерии обнаружено не было. В безопасной, лоцируемой области выполнено вскрытие ТМО, после чего была визуализирована опухоль. Перед началом ее удаления, разрез ТМО решено было продолжить продольно вверх на 3 мм, в ту зону, где дополнительное лоцирование сонной артерии не проводилось, что и послужило причиной повреждения ВСА. Интенсивное артериальное кровотечение удалось остановить путем тугой тампонады полости носа гемостатическими материалами (Тахокомб, гемостатическая губка, марлевая турунда), после чего была выполнена каротидная ангиография, выявившая дефект в области переднего колена кавернозного сегмента правой ВСА. Одномоментно была выполнена эндоваскулярная окклюзия правой ВСА микроспиралями. В послеоперационном периоде у пациентки отмечен транзиторный парез VI черепно-мозгового нерва, в остальном неврологический статус отрицательной динамики не имел.

Одним из самых серьезных и потенциально летальных осложнений транссфеноидальных операций (как микроскопических, так и эндоскопических) является повреждение ВСА 6.

Использование интраоперационной допплерографии позволяет вовремя обнаружить артерию и предотвратить ее повреждение как в процессе доступа, так и при удалении опухоли [4, 5].

Особенностью транссфеноидальных операций является то, что хирург всегда должен придерживаться средней линии; чрезмерное отклонение в сторону может привести к повреждению ВСА и глазодвигательных нервов [9].

Обычно имеющихся анатомических ориентиров (перегородка носа, хоана, рострум, дно турецкого седла, костные выступы ВСА, оптико-каротидные карманы) вполне достаточно для осуществления верно ориентированного и безопасного доступа к опухоли по средней линии. Однако в ряде случаев обнаружить эти ориентиры не удается. Это может происходить при повторных операциях, при недостаточно развитой основной пазухе у детей, при выраженном инфраселлярном росте опухоли, при акромегалии [6].

Для снижения риска повреждения ВСА с целью правильного определения средней линии и позиции ВСА могут быть использованы различные электромагнитные безрамные навигационные системы. Однако, по нашему мнению, методика интраоперационной ультразвуковой допплерографии является более эффективной, так как с ее помощью возможно определить точное местоположение ВСА и уточнить безопасные границы разреза ТМО дна турецкого седла при стандартном ЭЭТД или передне-нижней стенки кавернозного синуса при ЛРТЭД, тогда как при использовании навигационных систем, по мере резекции костных структур и уменьшения объема опухоли, первоначальное положение сонной артерии может измениться.

Удаление опухоли с латероселлярным распространением представляет собой непростую задачу - при них нарушается нормальная анатомия кавернозного синуса, изменяется ход внутренней сонной артерии в его полости, изгибы артерии распрямляются, артерия может быть смещена опухолью как к латеральной стенке кавернозного синуса, так и медиально.

Наш опыт использования допплерографии при опухолях, локализованных в области ската, пока невелик (всего 2 случая), однако в обоих наблюдениях УЗДГ позволила успешно определить позицию базилярной артерии, которая располагалась на задней поверхности менингиом ската, и провести безопасную резекцию этих опухолей.

Важно отметить, что описываемая методика может быть рекомендована для определения безопасных границ разреза ТМО дна турецкого седла во всех случаях, когда операция проводится хирургом, имеющим небольшой опыт подобных операций (даже при наличии анатомических ориентиров в основной пазухе) [4, 6, 7].

Заключение

Таким образом, интраоперационная ультразвуковая допплерография является информативным методом, который способствует более безопасному транссфеноидальному удалению опухолей хиазмально-селлярной области и является незаменимым при удалении новообразований латероселлярной локализации (в проекции кавернозного синуса, медиальных отделов средней черепной ямки, меккелевой полости, крылонебной ямки). Примененное в нашем случае устройство позволило сделать допплерографию важным и полезным методом визуализации ВСА в строме опухоли, а также при измененной анатомии; его использование облегчает работу в узкой и глубокой ране, создавая условия для лоцирования всей поверхности операционного поля в разных плоскостях. Данное устройство целесообразно применять до вскрытия или продления разреза ТМО, чтобы минимизировать риск повреждения ВСА.

Конфликт интересов отсутствует.

Комментарий

Интраоперационная контактная ультразвуковая допплерография (УЗДГ) является быстрым, неинвазивным и легко повторяемым методом исследования кровотока in situ. Методика появилась в арсенале нейрохирургов в начале 80-х гг. XX века, когда стало возможным выпускать миниатюрные высокочастотные датчики УЗДГ размером 1-2 мм. Широкое распространение контактная допплерография получила в сосудистой нейрохирургии, где, как показали многочисленные работы, она позволяет избежать ишемических осложнений, оценивая кровоток в артериях после наложения клипсов на аневризму.

Представленная работа посвящена использованию контактной УЗДГ в транссфеноидальной хирургии, где она дает возможность в условиях эндоскопического доступа определить расположение внутренней сонной артерии (ВСА). Идентификация стенки ВСА важна при выполнении расширенных транссфеноидальных доступов, повторных операциях, удалении опухолей с латеральным ростом, а также у детей, где неразвитая основная пазуха бывает лишена привычных костных ориентиров. Для удержания датчика и изменения угла инсонации авторы использовали устройство click-line. У большинства (45 больных) успешно удалось лоцировать кавернозную ВСА, у 2 - базилярную артерию. Осложнений, связанных с диагностикой, не отмечено. В 1 случае, несмотря на обнаружение ВСА, авторы столкнулись с ее повреждением, которое было связано скорее с неверной хирургической тактикой, чем с некорректной УЗДГ-диагностикой.

Методика УЗДГ-идентификации ВСА при эндоскопических трансфеноидальных операциях снижает хирургические риски, проста в использовании и безопасна. В то же время стоит обратить внимание авторов, что контактную допплерографию следует считать методом скорее качественной, а не количественной оценки кровотока, и опираться на данные глубины залегания ВСА можно весьма условно. Кроме того, к сожалению, авторы не сравнивают исследуемую группу с оперированными без УЗДГ-контроля пациентами, что не позволяет оценить роль методики в предотвращении развития осложнений.

способ оценки безопасности декомпресии

Изобретение относится к медицине, физиологии и может быть использовано для получения информации о адекватности декомпресии при глубоководных водолазных погружениях. Регистрируют артериальное давление и частоту сердечных сокращений в покое, по которым вычисляют вегетативный индекс (ВИК) по формуле: ВИК = (1 - АДД/ЧСС) 100, где АДД - диастолическое артериальное давление, ЧСС - частота сердечных сокращений, уд/мин. Безопасным считают режим декомпрессии, если ВИК повышается по мере уменьшения глубины, а по окончании декомпрессии газовые пузырьки в кровотоке не обнаружены.

Формула изобретения

Способ оценки безопасности декомпрессии, включающий прекардианальную доплеровскую детекцию газовых пузырьков, отличающийся тем, что при глубоководных насыщенных погружениях у водолазов дополнительно регистрируют артериальное давление и частоту сердечных сокращений в покое, определяют ветегативный индекс (ВИК, усл.ед.) как соотношение
ВИК = (1 - АДД / ЧСС) х 100,
где АДД - артериальное давление диастолическое (минимальное), мм рт.ст.;
ЧСС - частота сердечных сокращений, уд/мин,
и расценивают режим декомпрессии или его участок как безопасный, если вегетативный индекс повышается по мере уменьшения глубины, а после окончания декомпрессии газовые пузырьки в кровотоке не обнаружены.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области водолазного дела и может быть использовано для оценки адекватности (безопасности) процедуры декомпрессии водолазов из условий глубоководных насыщенных погружений.

Достаточно долго единственным способом оценки адекватности режимов декомпрессии водолазов оставался "прямой" метод, предусматривающий проведение серий погружений с регистрацией случаев декомпрессионных заболеваний (ванн Р.Д. Теория и практика декомпрессии. Медицинские проблемы подводных погружений. Под ред. П.Б.Беннетта и Д.Г.Эллиотта. Пер. с англ. М.: Медицина, 1988, с. 457.). Недостатками "прямого" способа являются его низкая эффективность, обусловленная высокой стоимостью организации и проведения требуемого количества испытаний, а также реальная угроза здоровью водолазов вследствие развития у них декомпрессионной болезни (ДБ).

Известно, что избыточный нерастворенный в тканях организма индифферентный газ выделяется в свободную газовую фазу, образуя газовые пузырьки (эмболы), которые являются причиной ДБ и могут быть использованы как окончательные индикаторы адекватности декомпрессии (обзор: Пауэлл М.Р., Спенсер М. П., фон Рамм О. Ультразвуковой контроль за декомпрессией организма. Медицинские проблемы подводных погружений. Под ред. П.Б.Беннетта и Д.Г.Эллиотта. Пер. с англ. М.: Медицина, 1988, с. 499 - 549; Сапов И.А. и др. Исследование возможности ультразвуковой локации газовых пузырьков для контроля за декомпрессией водолазов. Воен. мед. журн. 1976, N 6 с. 65 - 67).

Известны косвенные способы получения информации об адекватности процедуры декомпрессии, основанные на неинвазивной регистрации газовых пузырьков в организме in vivo различными методами - с помощью ультразвуковых приборов, работа которых основана на эффекте Допплера (советов В.И. Применение ультразвука для оценки безопасности режимов декомпрессии водолазов. Медико-биологические проблемы декомпрессии. Мат. I Всесоюзн. совещания, март 1991 г., М., 1991, с. 54 - 57; обзор: Пауэлл и др., 1988, с. 543 - 549); с применением электромагнитных устройств (Spencer M.P., Campbell S.D. et al. Experiments on decompression bubbles in the circulation using ultrasonic and electromagnetic flowmeters. - J. Occup. Med. 1969, vol 11, N 5, p 238 - 244) и др.

Из перечисленных выше аналогов широкое применение получил только способ прекардиальной допплеровской детекции газовых пузырьков (в различных модификациях), так как для реализации остальных указанных методов требуется сложная аппаратура (более габаритная и дорогостоящая в сравнении с допплеровскими устройствами) и особые условия ее эксплуатации, специально подготовленный персонал (обзор: Пауэлл и др., 1988, с. 549; Кисляков Ю.Я., Бреслав И.С. Дыхание, динамика газов и работоспособность при гипербарии. Л.: Наука, 1988, с. 156 - 158).

Прототипом предложения является способ оценки безопасности декомпрессии, включающий прекардиальную детекцию газовых эмболов в кровотоке у водолазов, основанный на принципе Доплера, который заключается в регистрации сдвига частоты сигнала звуковых волн, отраженных от движущихся пузырьков газа (Spencer M. P. , Clarke H.F. Pre-cardial monitoring of pulmonary gas embols and decompression bubbles. - Aerospace Med. 1972, vol. 43, N 7, p. 762 - 767; см. также обзор: Пауэлл и др. 1988, с. 522 - 543).

В соответствии с прототипом, для обнаружения пузырьков газа у водолазов датчик допплеровского детектора располагают с левой стороны от грудины - в области проекции легочной артерии на переднюю грудную стенку. Сигнал, поступающий от прибора, прослушивает и оценивает оператор. Величина сигнала градуируется в баллах по пятибальной шкале Спенсера (см. Пауэлл и др., 1988, с. 537). Декомпрессию расценивают как безопасную при отсутствии сигналов от газовых пузырьков (О-степень газообразования по шкале Спенсера). При осуществлении способа используют соответствующие устройства, имеющие различные конструктивные решения, но работающие по единому принципу.

В прототипе и аналогах периодичность контроля за декомпрессией специально не оговаривается, и на практике исследования внутрисосудистого газообразования в ходе декомпрессии проводят, как правило, 1 - 2 раза в сутки в одни и те же часы на глубинах остановок либо при появлении специфических жалоб.

Недостатком прототипа, в первую очередь, является субъективность восприятия и оценки сигнала "на слух". При визуальной регистрации (с выводом на экран монитора) сигнал сложно отделить от помех, одной из причин которых являются индивидуальные анатомические особенности организма человека. Кроме того, в условиях гипербарии возникают приспособительные реакции со стороны основных органов и систем и ответ на продолжительное воздействие высокого давления и плотности искусственной газовой среды - так, например, происходит перерастяжение легочной ткани с увеличением общего объема легких, возрастает нагрузка на малый круг кровообращения, что вызывает смещение сердца, затрудняя правильное наложение датчика и создавая дополнительные помехи от работы митрального клапана (Ласточкина Г.И. и др. Особенности изменений кровообращения и физической работоспособности у акванавтов. Мат. науч. - практ. конф. "Методико-физиологические аспекты реабилитации плавсостава". Рига, 1990, с. 60 - 63; Оценка состояния основных систем организма человека. Отчет о НИР по разд. 1 подпрогр. 11.02 задание HI Общегосударственной комплексной программы "Мировой океан". в. ч. 20914. 1990 и др.).

Кроме того, при использовании допплеровский устройств возможна локация газовых пузырьков размерами не менее 50 мкм (Волков Л.К. Дисс. канд. мед. наук. Л. : Воен. -мед. акад. им. С.М.Кирова, 1975. - 160 с.; Spencer V.P., Clarke H. F., 1972 и др.), хотя установлена возможность развития ДБ при наличии бессимптомных ("немых") пузырьков газа меньшего диаметра (Hills B.A., Butler B. D. Size distribution of intravenous gas emboli produced by decompression. Undersea Biomed. Res. 1981, vol. 8, N 3, p. 163 - 170; Gersh J. Bubbles in bone and associated structures lung and splean of guinea pigs decompressed rapidly from high pressure atmospheres. J. Cell. Comp. Physiol. 1945, vol. 46, p. 101 - 117). Помимо того, ряд исследователей отмечают низкую корреляцию между балльностью сигнала и степенью тяжести клинической картины ДБ (Daniels S. Ultrasonic monitoring of decompression procedure. Undersea Biomed. Res. 1984, vol. 11, N 4, p. 437 - 438; Пауэлл и др., 1988, с. 540).

Указанные недостатки прототипа отрицательно сказываются на его эффективности, снижая точность и информативность оценки, в особенности при контроле за декомпрессией из условий глубоководных насыщенных погружений.

Предлагаемый способ оценки безопасности декомпрессии включает прекардиальную допплеровскую детекцию газовых пузырьков и отличается от прототипа тем, что у водолазов при глубоководных насыщенных погружениях дополнительно регистрируют артериальное давление и частоту сердечных сокращений в покое, определяют вегетативный индекс (ВИК, усл. ед.) как соотношение
ВИК = (1 - АДД/ЧСС) 100 (1)
где АДД - артериальное давление диастолическое (минимальное), мм рт. ст;
ЧСС - частота сердечных сокращений, уд/мин, и расценивают режим декомпрессии или его участок как безопасный, если вегетативный индекс повышается по мере уменьшения глубины, а после окончания декомпрессии газовые пузырьки в кровотоке не обнаружены.

Принципиальным отличием предложения от прототипа является дополнительно введенная регистрация артериального давления (АД) и ЧСС (в прототипе и других аналогах регистрируют только газовые пузырьки). Другое отличие состоит в разных критериях безопасности декомпрессии: в прототипе - уровень внутрисосудистого газообразования, в предложении - изменение ВИК.

Предложение разработано на основании экспериментально установленных особенностей функционирования сердечно-сосудистой системы человека под повышенным давлением и при декомпрессии из условий глубоководных насыщенных погружений. При неадекватности режима декомпрессии - несоответствии его скоростей реальным процессам рассыщения тканей от индифферентного газа - сначала образуются "немые" газовые пузырьки, размер и количество которых исключают возможность их раннего обнаружения методом ультразвуковой локации, в то время как пузырьки радиусом 5 - 10 мкм уже вызывают стаз в капиллярах тканей задолго до появления первых признаков ДБ (Buckles R.G. The physics of bubble formation and growth. Aerospace Med. 1968, vol. 39, N 10, p. 1062 - 1069; Ласточкин и др., 1990, с. 60 - 63 и др.). Сердечно-сосудистая система наиболее "чувствительна" к наличию газовых пузырьков. "Немые" газовые пузырьки вызывают определенные изменения ряда показателей ее функционального состояния, которые можно выявить при мониторинге с применением стандартных приемов регистрации физиологических показателей.

В отличие от прототипа и других аналогов, и предложении предусматривается регистрация не только газовых пузырьков, лоцируемых с помощью ультразвука, но и эффекта присутствия газовых эмболов. Поскольку пузырьки газа образуются в кровотоке, их наличие закономерно отражается на физиологических показателях, характеризующих состояние сосудистой система и деятельность сердца.

Присутствие газовых пузырьков вызывает снижение тонуса кровеносных сосудов и соответствующие нарушения в системе микроциркуляции, что проявляется в существенном расширении просвета сосудов и замедлении кровотока. При неадекватной декомпрессии имеют место выраженная агрегация эритроцитов, кровоизлияния и явления стаза вплоть до образования микротромбов (Сапов И.А. и др. Физиология и патология подводных погружений и меры безопасности на воде. Учеб. пособие. М.: изд-во ДОСААФ СССР, 1986, с. 26 - 37 и др.). Компенсаторной реакцией на эти изменения является повышение степени напряжения регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы и, в первую очередь, изменение АД и ЧСС.

Целесообразность выбора регистрируемых показателей (АДД и ЧСС) обусловлена тем, что в своей совокупности в форме вегетативного индекса (индекса Кердо как интегрального индикатора изменения сосудистого тонуса и деятельности сердца) они достаточно полно и объективно характеризую регуляцию деятельности сердечно-сосудистой системы (Вейн А.М., Соловьева А.Л., Колосова О.А. Вегетососудистая дистония. М.: Медицина, 1981; Загрядский В.П., Сулимо-Самуйлло З. К. Методы исследования в физиологии труда. Л.: Наука, 1976), в том числе при экстремальных воздействиях (Солодков А.С. Функции сердечно-сосудистой системы в условиях повышенного атмосферного давления. Обеспечение безопасности и повышение эффективности водолазных работ. Тез. докл. науч. конф. 27-28 марта 1973 г., Л.: Воен. - мед. акад. им. С.М.Кирова, 1973, с. 102 - 103).

Для расчета ВИК как критерия безопасности декомпрессии использовано известное соотношение (1) (Заболевания вегетативной нервной системы. Руководство для врачей. Под ред. проф. А.М.Вейна. М.: Медицина, 1991, с. 51). В идеальном случае - при полном вегетативном равновесии в сердечно-сосудистой системе ВИК равен нулю. Пределы нормальных изменений ВИК в покое составляют от -10 до +10 усл. ед. (Сапов И.А., Солодков А.С. Состояние функции организма и работоспособность моряков. Л.: Медицина 1980, с. 65).

Особенностью регуляции сердечной деятельности профессиональных водолазов является повышенный парасимпатический тонус, и нормальной является смещение нижней границы ВИК в область отрицательных значений - в среднем до минус двадцати усл. ед. (Солодков, 1973, с. 102 - 103 и др.). В межспусковый период у водолазов сохраняются профессионально обусловленные брадикардия и гипотония, что объясняет характерные для них отрицательные значения ВИК.

Исследованиями, проведенными в войсковой части 20914, установлено, что при глубоководных насыщенных погружениях ВИК у водолазов однонаправленно снижен до минус 40 - минус 100 усл. ед., причем преобладание парасимпатической регуляции системы кровообращения наиболее "экономично" в этих условиях (Оценка о НИР по разд. I подпрогр. 11.02 задание HI Общегосударственной комплексной программы "Мировой океан", в. ч. 20914. 1990 и др.).

О предпосылках для развития внутрисосудистого газообразования при неадекватной декомпрессии судят по динамике ВИК. Отсутствие изменений ВИК (либо дальнейшее его снижение с выходом за те значения, которые были определены как исходные перед началом декомпрессии), свидетельствуют о неадекватности режима снижения давления, указывая на наличие газовых пузырьков. Аналогичным образом можно судить с неадекватности участка режима декомпрессии, сравнивая ВИК с результатом каждого предшествующего исследования по мере уменьшения глубины: неблагоприятным прогностическим признаком также является снижение ВИК.

Согласно предложенному способу, по окончании декомпрессии оценка производится по наличию/отсутствию внутрисосудистого газообразования методом ультразвуковой локации. Это связано с тем, что ВИК, определяемый непосредственно после выхода водолазов на поверхность, как и большинство других физиологических показателей отражают по преимуществу особенности так называемой "реакции выхода", связанной с изменением условий жизнедеятельности и совокупности внешних факторов: заменой газовой среды с изменением ее состава и плотности, изменением внешней афферентации после продолжительной сенсорной изоляции и т. п. По этой причине значения ВИК после завершения периода герметизации, как правило, существенно отличаются от фоновых и тех значений, который были определены на глубине последней остановки, но это не может свидетельствует о неадекватности последнего перехода.

Преимущество предложения в сравнении с прототипом состоит в более раннем выявлении первых доклинических признаков ДБ - до появления лоцируемых ультразвуком газовых эмболов, так как в более ранние сроки достигается получение информации о неадекватности декомпрессии, что позволяет своевременно провести необходимые лечебно-профилактические мероприятия. Кроме того, регистрация АД и ЧСС позволяет оперативно оценивать функциональное состояние сердечно-сосудистой системы.

Изобретение апробировано при проведении серии экспериментальных погружений с испытаниями новых режимов декомпрессии на гидробарокомплексе ГБК-50 в. ч. 20914.

В насыщенном погружении А при испытании декомпрессии модели 1 на глубине 308 м у трех водолазов из шести появились мышечно-суставные боли, уровень внутрисосудистого газообразования составил до 1 - 2 баллов. Развитию указанных признаков ДБ предшествовало отсутствие динамики ВИК (на участке режима до 390 м ВИК соответствовал исходному, составляя минус 46,3 усл. ед.) и последующее прогрессивное его снижение. После процедуры лечебной рекомпрессии была продолжена декопрессия по рабочему режиму. При этом на участке 290 - 210 м ВИК повысился с минус 47 до минус 35 усл. ед. На глубине 110 м ВИК составил 37,5 усл ед., то есть вновь появилась тенденция к его снижению еще при отсутствии внутрисосудистого газообразования. Рабочий режим декомпрессии был оперативно подвергнут корректировке, подразумевавшей увеличение продолжительности остановок, что позволило профилактировать рецидив ДБ у Испытателей при последующем снижении давления и после окончания декомпрессии. Фактическое время декомпрессии составило 433 ч., превысив на 34 ч. расчетную продолжительность режима. По результатам испытаний режим, разработанный по модели 1, признан неадекватным.

В последующих погружениях испытывались режимы декомпрессии модели 2. В эксперименте B на участке до 450 м ВИК у водолазов повысился с минус 55,2 до минус 48,8 усл. ед. и сохранялся на достигнутом уровне. На глубине 360 м у двоих испытателей из шести появились мышечные боли при внутрисосудистом газообразовании до 1 балла, а ВИК составлял минус 50,6 усл. ед. После использования лечебно-профилактических мероприятий декомпрессию продолжали по рабочему режиму, при этом ВИК прогрессивно повышался, составляя минус 33,6 усл. ед. на глубине 160 м, минус 13,3 усл. ед. на глубине 10 м и т. д., приближаясь к фоновому уровню (-10,5 усл. ед.), определенному перед началом погружения B. Участок режима 450 - 360 м признан неадекватным, что потребовало корректировки отдельных параметров модели 2.

В погружении C использован режим, разработанный по откорректированной модели 2. На всем протяжении декомпрессии имело место прогрессивное повышение ВИК, составлявшего, например, минус 56,6 усл. ед. на глубине 360 м, минус 36 усл. ед. на остановке 170 м, минус 26,1 усл. ед. на глубине 46 м и т. д. У всех шести водолазов отсутствовали внутрисосудистое газообразование и субъективные жалобы на ДБ. Испытанный режим декомпрессии признан безопасным, а использованная модель и соответствующие ей режимы успешно применены в пяти последующих глубоководных погружениях.

Преимущество предложения в сравнении с прототипом состоит в более раннем появлении первых доклинических признаков ДБ - до появления лоцируемых ультразвуком газовых эмболов.

При апробации предложенного способа использованы стандартные для водолазных барокомплексов устройства (штатные медицинские приборы, разработанные по заказу ВМФ СКТБ "Биофизприбор", г. С. - Петербург) и общепринятые методы регистрации физиологических показателей (АД и ЧСС). В указанной аппаратуре мониторинга реализовано применение пьезоэлектрических датчиков и тахоосциллографический метод измерения артериального давления по Савицкому (Савицкий Н.Н. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики. 3-е изд. Л.: Медицина, 1974). Инструментальные методы регистрации АД и ЧСС, как наиболее точные, обеспечивающие достоверность результатов измерения. (Данилов Н.В. Очерки по физиологии кровообращения. Ростов н/Д: Изд-во Рост. ун-та, 1974: Structure and function of circulation Eds. C. J. Schwarts, N. T. Werthessen. S. Wolf. - New York: London: Plenum Press, 1980, vol. 1).

Результаты прекардиального наблюдения. Допплерографии как метод декомпрессии водолазов

Кессонная (декомпрессионная) болезнь

Рассмотрим патогенез кессонной (декомпрессионной) болезни, клинику острой и хронической кессонной болезни, диагностику и терапию

Атмосферное давление меняется в зависимости от высоты местности над уровнем моря.
В обычных условиях на человека давит столб атмосферного воздуха, равный 1,033 кгс/см2 (1 атмосфера или 101,3 кПа), что соответствует давлению ртутного столба высотой 760 мм.

Давление равномерно распространяется по всему телу человека и уравновешивается изнутри организма давлением газов, содержащихся в крови, тканях и полых органах.

В некоторых отраслях производства (авиация, водный транспорт, строительство подводных сооружений) работы выполняются в условиях повышенного или пониженного атмосферного давления, что является профессиональной вредностью и приводит к развитию патологических процессов в организме человека.

Водолазы (при погружении в воду на каждые 10,33 м повышается давление на 1 атм)
Рабочие, занятые в строительстве мостовых опор
Рабочие обводненных шахтных стволов и других сооружений в водонасыщенных грунтах или под водой
При возведении фундаментов зданий и оборудования
В строительстве тоннелей метрополитена

Кессонный способ работ
Кессонный способ заключается в осушении от воды замкнутого пространства, где производятся работы. В это пространство нагнетается сжатый воздух, который отжимает воду и позволяет вести работы.

Кессон представляет собой железную или железобетонную шахтную трубу с расширением внизу - рабочей камерой. Вверху труба переходит в центральную камеру, к которой с боков примыкают два шлюза - прикамерки, сообщающиеся с наружной атмосферой герметически закрывающимися дверями.

Существует определенный порядок работы в кессоне: при входе в него рабочие вначале попадают в прикамерок и закрывают за собой наружную дверь. Дежурный сигналист снаружи открывает кран на трубе, соединяющий прикамерок с центральной камерой, в которой давление всегда повышенное. После того, как давление воздуха в прикамерке станет равным давлению в центральной камере, дверь свободно открывается и рабочие проходят в центральную камеру, а из нее по лестнице шахты спускаются в рабочую камеру кессона.
При выходе из кессона процедура повторяется, но уже в обратном порядке

поступающий в организм кислород, растворяясь в жидкостях и тканях, в значительной мере усваивается
азот лишь физически растворяется в тканях и постепенно насыщает их, пока не наступит равновесия и давление в них азота не будет равно парциальному давлению его в окружающей среде; азот плохо растворяется в крови, но очень хорошо в липоидной ткани, которой богаты нервная ткань и подкожная клетчатка.

Некротических очагов
Инфарктов
Абсцессов,
Дистрофических и других изменений

сердце - периваскулярные кровоизлияния, белковая и жировая дистрофия
Легкие - обструкция капиллярного русла, ателектазы, инфаркты и абсцессы, пневмофиброз
Головной мозг - петехиальные кровоизлияния, микроинфаркты и очаги некроза в белом веществе

Боли в ушах
«Распирание» живота
Ощущение холода и боли в суставах

величины
количества
локализации газовых пузырьков в организме

Развивается острый болевой синдром - механизм боли обусловлен нарушением питания и связан с эмболизированным участком ткани (надкостница, кость, сустав, фасция, мышца, нерв). Боль не имеет четкой локализации, она ощущается вокруг сустава, иррадиируя в стороны от него. При пальпации боль усиливаются.
Зуд на коже туловища или на проксимальных участках конечностей

участок кожи имеет мраморный вид вследствие эмболизации сосудов кожи
В подкожной клетчатке формируется подкожная эмфизема
Определяется болезненность нервных стволов, мышц и суставов
Отечность около суставов, выпот в полость сустава

Головокружение даже в положении лежа (все предметы вращаются перед глазами), тяжесть и боли в голове, шум в ушах
Поворот головы вызывает усиление симптоматики

Сильные боли в животе, учащение дефекаций
Живот напряжен, вздут, пальпация его болезненна

Снижение остроты зрения, расширение зрачков и угнетение их реакции на свет
На глазном дне: гиперемия диска зрительного нерва, иногда папиллит с отеком по типу застойных дисков

Дыхание частое, поверхностное, кашель с кровохарканьем
Пульс частый слабый, аритмичный; АД снижено
Сознание помрачено, психозы, потеря устойчивости; снижение слуха, нистагм, выраженные вегетативные реакции
При поражении головного мозга возможно быстрое наступление смерти от паралича дыхательного центра и остановки сердечной деятельности

При хронической форме заболевания эмболы локализуются в разных органах, но главным образом в костях.

В начале течение бессимптомное и обнаруживается при развитии осложнения - деформирующего остеоартроза

При рентгенологическом обследовании: многочисленные участки разрежения, окруженные зоной склероза.

Выявляются гомогенные секвестрообразные уплотнения со стороны поверхности головки плечевой кости с наличием четкой зоны резорбции от основной склерозированной массы головки.
Поражение эпифизарных концов трубчатой кости почти всегда сочетается с вовлечением в процесс суставных хрящей и суставных сумок

В первую очередь поражается головка и проксимальный конец диафиза бедра, затем головка и верхняя часть диафиза плеча, далее - дистальные отделы бедра, проксимальные концы большеберцовой кости, нижние концы плечевой и лучевой костей.

Субкортикальная полоска просветления
Разрушение суставного кортекса
Секвестрация кортекса

Клинические симптомы: боли в суставах, мышцах, костях, кожный зуд, синдром Меньера
Лабораторная диагностика самостоятельного значения не имеет
Инструментальные методы обследования:
рентгенологическое обследование органов грудной клетки, костей, суставов,
сцинтиграфия легких (по показаниям), ЭхоКГ (по показаниям)

санитарно-производственной характеристике условий труда
профессионального маршрута
клинико-рентгенологических данных

Лечение кессонной болезни
Радикальным методом терапии является лечебная рекомпрессия, которая предусматривает повторное помещение пострадавшего в условия повышенного давления. Проведение лечебной рекомпрессии обязательно при всех формах кессонной болезни. Чем раньше будет начата рекомпрессия, тем быстрее и действеннее будут ее результаты, благоприятен клинический и трудовой прогноз.

Повышение давления (компрессия) до избранной величины
Экспозиция под наибольшим давлением (изопрессия)
Снижение давления (декомпрессия) до нормальных величины по специальному режиму

Для определения режима декомпрессии необходимо знать:
- глубину и режим погружения,
- состав дыхательной смеси,
- длительность пребывания на глубине,
- обстоятельства и время появления первых симптомов, их характеристику и степень выраженности

Рекомпрессия должна быть проведена тем быстрее, чем тяжелее декомпрессионная болезнь.
Наиболее частым осложнением является рецидив (повторное появление признаков заболевания). В случае возникновения рецидива в процессе или после окончания режимов лечебной рекомпрессии проводится повторная лечебная рекомпрессия

Гипербарическая оксигенация
Улучшение микроциркуляции: сосудорасширяющие, антиагреганты и антикоагулянты
Улучшение обменных процессов: нейротрофы, витамины, антиоксиданты
Купирование болевого синдрома - НПВП
уменьшение кожного зуда (антигистаминные средства)
Для улучшения десатурации: препараты пищевых волокон, овощные и фруктовые соки
По жизненным показаниям:
ГКС, сердечные гликозиды, бета-адреноблокаторы
Регидратационные средства: электролиты (трисоль, физ. раствор и др)

В случае необходимости дальнейшего лечения в амбулаторных условиях больной может быть временно переведен на другую работу вне воздействия повышенного атмосферного давления и других неблагоприятных факторов с оформлением дальнейшего больничного листа.
После выздоровления больной признается трудоспособным для работы в кессоне.
Во избегания рецидивов рекомендуется остерегаться охлаждения, а после окончания работы обязательны общее прогревание и массаж.

При кессонной болезни средней тяжести после определенного периода временной нетрудоспособности и лечения пострадавшему может быть разрешено возвращение к прежней работе.

Наличие осложнений в виде стойких органических изменений, сопровождающихся синдромом Меньера, нарушениями функции органов зрения и ЖКТ, ведет к стойкой утрате трудоспособности с довольно большим числом противопоказанных видов трудовой деятельности.

выраженные пороки развития опорно-двигательного аппарата и последствия травм
Хронические заболевания уха, верхних дыхательных путей и бронхолегочного аппарата
Нарушение функции вестибулярного аппарата
Любое заболевание глаз, ведущее к стойкому снижению остроты зрения; острота зрения ниже 0,8 на одном глазу и ниже 0,5 на другом глазу (без коррекции)
Хронические заболевания ЦНС и периферической
Болезни сердца
Грыжи с наклонностью к ущемлению
Гипертоническая болезнь
Варикозное расширение вен, облитерирующие заболевания сосудов

При жалобах на плохое самочувствие
При наличии признаков заболевания
При нервно-психическом возбуждении
При наличии признаков алкогольного или наркотического опьянения, а также их последствий или остаточных явлений
При ЧСС выше 90 и ниже 50 в минуту
При величине систолического АД выше 140 и ниже 100 мм рт. ст.
При диастолическом АД выше 90 и ниже 60 мм рт. ст.
При температуре тела выше 37 и ниже 36 градусов
До истечения 2 часов после обильного приема пищи

Баротравма среднего уха
Самый частый вид баротравмы, получаемый при погружениях под воду: когда пловец погружается под воду, из-за всё возрастающего с глубиной внешнего давления воды происходит передача этого давления на барабанную перепонку пловца; уже на глубине 2-3 метров большинство людей чувствуют неприятное ощущение в ушах (проявление внешнего, гидростатического давления воды).

Чтобы прийти в норму, необходимо выровнять давление наружного и среднего уха.
Если пловец вовремя не совершит так называемую продувку, то далее, с увеличением глубины, неминуемо последует разрыв барабанной перепонки, сопровождаемый болевыми ощущениям, звоном в ушах.

Данному виду баротравм подвержены как подводные пловцы с аквалангом, так и обычные ныряльщики (снорклеры) с маской и трубкой. Избежать данного вида баротравм можно лишь правильно и вовремя продуваясь. Иногда обычное глотание открывает евстахиевы трубы и выравнивает давление между внешним и средним ухом.

При подъеме с глубины, напротив, внешнее давление воды уменьшается, а внутреннее давление на барабанную перепонку в среднем ухе возрастает и может произойти так называемый обратный разрыв, когда барабанная перепонка рвется не вовнутрь, а наоборот — наружу.

Метод или маневр Тойнби: зажмите нос и сглотните.

Профилактика декомпрессионных нарушений
Специальный высотный режим питания, своевременное выявление заболеваний ЖКТ.
Замедление или прекращение спуска (метод высотного подскока), глотательные движения, произвольное зевание.

Своевременное лечение воспалительных процессов в носоглотке, санация зубов.
Правильно подогнанный высотный компенсирующий костюм и высотный скафандр.
Предварительная десатурация организма от азота посредством дыхания чистого кислорода перед высотным полетом

Организатор:
- «Академия непрерывного медицинского образования», учебный центр дополнительного последипломного образования врачей и среднего медицинского персонала.

Представлен анализ проблемы подводных океанологических исследований с использованием водолазных технологий. Дается обоснование эффективности использования водолазных спусков для выполнения научных исследований на дне. Обсуждается эффективность методов и методик водолазных погружений в научных целях с использованием различных типов водолазного снаряжения. По результатам сравнительной апробации снаряжения делается вывод, что для океанологических исследований наиболее эффективной, безопасной и экономичной является методика спусков в автономном режиме с применением современных дыхательных аппаратов с замкнутым циклом дыхания и электронной регулировкой состава дыхательной газовой смеси. Эта методика позволяет расширить диапазон рабочих глубин, увеличить время работы под водой и оптимизировать режимы декомпрессии.

2. Действие гипербарической среды на организм человека и животных / Г.И. Куренков, Б.О. Яхонтов, А.В. Сыровегин и др. - Вып.: Проблемы космической биологии [под ред. акад. В.Н. Черниговского]. - М.: Наука, 1980. - Т. 39. - 259 с.

3. Зальцман Г.Л., Кучук Г.А., Гургенидзе А.Г. Основы гипербарической физиологии. - Л.: Медицина, 1979. - 319 с.

4. Организм человека и подводная среда / Гуляр С.А., Шапаренко Б.А., Киклевич Ю.Н. и др. - Киев: Здоров’я, 1977. - 183 с.

5. Смолин В.В., Соколов Г.М., Павлов Б.Н. Глубоководные водолазные спуски и их медицинское обеспечение. - М.: Слово, 2004. - Т. 2. - 723 с.

6. Черкашин С.В. Вопросы внедрения метода глубоководных погружений в автономном режиме в практику отечественных водолазных работ // Морские испытания. - 2008. - № 2. - С. 4-14.

7. Черкашин С.В. Глубоководные водолазные спуски в автономном режиме. Перспективы развития // Подводные технологии и средства освоения Мирового океана. - М.: Издательский дом «Оружие и технологии», 2011. - С. 518-527.

8. Черкашин С.В. Глубоководные водолазные спуски методом кратковременных погружений // Наука и транспорт. - 2011. - Спец. вып. 2011. - С. 36-39.

9. Яхонтов Б.О. Технологии глубоководных водолазных спусков // Нептун. Водолазный проект. - 2012. - № 4. - С. 24-31.

10. Яхонтов Б.О., Римский-Корсаков Н.А. Развитие гипербарических технологий океанологических исследований // Океанология. - 2016. - Т. 56, № 1. - С. 167-171.

При современном уровне развития технологий некоторые виды подводно-технических работ могут эффективно выполняться машинами (роботами), но научно-исследовательские работы под водой без участия в них человека (водолаза) вряд ли могут быть высокорезультативными. Человек всегда был и остается основным звеном научно-исследовательского процесса, и ему должен быть доступен подводный объект исследования. Но для глубин в несколько сотен метров это пока не менее сложная проблема, чем практическое освоение таких глубин.

Главным ограничением использования водолазных методов является глубина погружения, что связано с физиологическими возможностями организма, так как водолаз под водой или в барокамере находится под постоянным воздействием повышенного давления и измененной дыхательной газовой среды, что приводит к выраженным сдвигам в системах организма 4. Решение этих проблем требует усилий крупных научных коллективов и больших материальных затрат. Однако перспектива освоения ресурсов океана оправдывает эти затраты и стимулирует подводные исследования и развитие технологий погружения человека на различные глубины.

Мировой опыт изучения глубин континентального шельфа показывает, что при подводных, и особенно придонных, исследованиях требуется выполнение многих работ с участием водолазов [10]:

- установка, обслуживание и демонтаж исследовательских буев, донных приборов и станций, седиментационных ловушек и других устройств;

- выполнение ручных экспериментов, исследований и измерений in situ с применением специальных научных приборов и аппаратов;

- сбор водолазами различных донных геологических и биологических образцов;

- наблюдение и подсчёт представителей донной фауны, отлов придонного планктона специальными ловушками;

- обследование целостности и безопасности установленных и затонувших подводных объектов, подводная фото- и видеосъёмка и другие работы.

Априори можно считать, что водолазные методы и технологии наиболее эффективны при подводных биологических и химических исследованиях. Это связано с тем, что вынос на поверхность различных проб, образцов и живых организмов с глубины с помощью специальных устройств приводит к их биохимической и физико-химической трансформации. При подъеме проб и организмов для изучения их на поверхности изменяется давление, температура и другие физические параметры водной среды. Это приводит к «декомпрессионным расстройствам» у этих объектов и неизбежным сдвигам, особенно в системах организма, по некоторой аналогии с последствиями неадекватного режима декомпрессии водолаза [10]. Поэтому научные исследования донных объектов в идеале должны выполняться на месте (in situ) с помощью специальной аппаратуры, адаптированной к работе на глубине, обученным водолазом или ученым, имеющим профессиональную водолазную подготовку и опыт работы под водой.

Водолазные спуски в зависимости от целей и задач подводных работ могут осуществляться двумя методами. Традиционный метод кратковременных погружений (КП), при котором ткани организма насыщаются инертным газом частично. При этом продолжительность декомпрессии (выхода на поверхность) зависит от времени пребывания при данном повышенном давлении на глубине. Метод длительного пребывания (ДП) под повышенным давлением, при котором происходит полное насыщение тканей организма инертным газом (азотом, гелием) в зависимости от его парциального давления в дыхательной среде. При этом время декомпрессии не зависит от длительности пребывания при данном повышенном давлении, но во много раз превышает время декомпрессии по сравнению с методом КП [10]. Однако это компенсируется эффективностью метода ДП, поскольку полезное время пребывания в условиях повышенного давления и работы под водой также значительно превышает время декомпрессии.

Эти два базовых метода основаны на физиологических принципах построения методики спуска, работы на грунте и выхода на поверхность. Они отличаются друг от друга по многим параметрам: временным, глубинным, физиологическим, техническим, технологическим, экономическим. Единственное что объединяет эти методы - действие на водолаза опасных и вредных факторов гипербарической газовой и водной среды, что вызывает приспособительные, или компенсаторные, реакции организма, а при исчерпании компенсаторных возможностей - патологические реакции [5]. Естественно, что последнее связано с уровнем и/или длительностью действия вредных факторов, поэтому метод ДП требует более ответственного отношения к построению систем медицинского контроля и обеспечения безопасности водолазов. Кроме этого, метод ДП по понятным причинам является финансово более затратным, что сильно ограничивает его применение для научных исследований под водой.

Естественно, что при отсутствии возможности использовать наиболее эффективный, но более дорогой, метод длительного пребывания (до месяца) в условиях повышенного давления может рассматриваться только метод кратковременных погружений с техническими и методическими разновидностями.

Метод КП в научных целях может реализовываться в основном использованием водолазного снаряжения трех типов:

- дыхательные аппараты с открытым циклом дыхания сжатым воздухом (акваланг - выдох в воду) в автономном и шланговом вариантах - рабочие глубины до 60 метров;

- дыхательные аппараты с замкнутым циклом дыхания газовыми смесями, обеспечивающие спуски в автономном режиме на глубины до 100 и более метров;

- вентилируемое воздухом шланговое снаряжение (гидрокомбинезон со шлемом) - рабочие глубины до 60 метров.

Дыхательные аппараты с полузамкнутым циклом дыхания газовыми смесями относятся к шланговому типу снаряжения (подача смеси с поверхности на аппарат по шлангу), используются в основном для спусков на большие (до 200 и более метров) глубины и по ряду причин вряд ли могут быть приемлемыми при океанологических исследованиях.

Из этих типов снаряжения следует выделить как наименее эффективные шланговые типы и варианты, поскольку они лишают водолаза мобильности, подвижности и концентрации внимания на научной работе, что требуется при проведении исследований. Они используются в основном профессиональными коммерческими водолазами (особенно вентилируемое снаряжение) и научными водолазами лишь при некоторых подводных работах, не требующих большой мобильности.

Выбор наиболее эффективных и безопасных методов и методик водолазных спусков при океанологических исследованиях в значительной степени зависит от планируемых работ на дне. Современные исследовательские технологии и методы водолазных спусков обеспечивают высокую эффективность научных изысканий, по крайней мере в диапазоне глубин континентального шельфа, где стекаются и научные, и экономические интересы страны. Не случайно океанологи уделяют наибольшее внимание решению актуальных проблем физики, геологии и биологии океана именно в шельфовой зоне [1].

Актуальность развития водолазных технологий изучения океана определяет цель данной работы - дать оценку эффективности использования водолазных методов и технологий для подводных океанологических исследований. При этом использовались методы исследования: сравнительная оценка методик водолазных спусков на морских акваториях на средние (до 60 метров) глубины с использованием автономных подводных дыхательных аппаратов (SCUBA) с открытым циклом дыхания (OCR - акваланг) и с замкнутым циклом дыхания (CCR - ребризер), анализ и оценка эффективности погружений по опросам и результатам выполнения заданий под водой. Водолазные спуски с последующим анализом результатов проводились под руководством и при участии водолазного специалиста Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН С.В. Черкашина.

Результаты сравнительной оценки методик водолазных спусков показали, что для подводных исследований наиболее эффективной, безопасной и экономичной является методика погружений в автономном режиме с применением дыхательных аппаратов с замкнутым циклом дыхания и электронной регулировкой состава дыхательной газовой смеси (рисунок). Это развивающаяся, и для научных исследований прогрессивная, методика кратковременных погружений, позволяющая водолазу работать не только на средних глубинах, но и в зоне глубоководных спусков, то есть свыше 60-ти метров [6, 7].

Подготовка водолаза (слева) к спуску в автономном режиме с использованием дыхательного аппарата с замкнутым циклом дыхания и работа на дне (фото из архива С.В. Черкашина)

Водолазные спуски в автономном режиме с использованием ребризеров позволяют решать многие задачи как научного, так и прикладного характера. Прогресс в развитии таких дыхательных аппаратов и методики погружений позволяет увеличить глубины спусков до 100 и более метров, но из-за кратковременного пребывания на глубине во избежание последующей длительной декомпрессии в воде их эффективность для подводно-технических работ ограничена [8]. Однако, как показали результаты работы водолазов на дне, такие аппараты незаменимы для использования при спусках в научных целях.

К основным преимуществам автономного метода, которые рассматриваются и как критерии оценки его эффективности, относятся:

- высокая мобильность водолаза, автономность и надежность аппарата;

- низкий расход газов, включая дорогостоящий гелий, за счет замкнутого цикла дыхания (экономичность);

- дыхание подогретой и увлажненной газовой смесью (комфортность дыхания);

- поддержание оптимального состава дыхательной газовой смеси и постоянного уровня парциального давления кислорода независимо от глубины;

- оптимизация режимов декомпрессии (сокращение времени и безопасность);

- значительно больший диапазон рабочих глубин;

- отсутствие выдыхаемых в воду газовых пузырей.

Принципиальным отличием данной методики спусков от других является расчет режимов декомпрессии с учетом реальных условий и параметров спуска с помощью подводного компьютера.

Положительные оценки данной методики дают основание утверждать, что она может стать основной при погружениях в научных целях. Высокая эффективность, экономичность и относительная безопасность современных «смесевых дыхательных аппаратов» с замкнутым циклом дыхания позволяют считать их перспективными для кратковременных спусков, что приемлемо для океанологических исследований. При испытаниях методики эти аппараты показали высокую эффективность во всем диапазоне рабочих глубин. Наибольшая эффективность проявляется при переключении на дыхание смесью на основе гелия [7], что обусловлено снижением плотности смеси и облегчением дыхания, а также минимизацией или снятием азотного наркоза на глубине (в зависимости от величины заменяемой фракции азота). Эти эффекты положительно отражаются на работоспособности водолаза.

Сравнительный анализ водолазных технологий и обобщение международного опыта в этой области показывают, что при прочих равных условиях наиболее приемлемыми являются те, которые обеспечивают большую безопасность и научную эффективность при работе под водой. Это главные критерии оценки любых методов и технологий водолазных спусков. Безопасность научной работы под водой обеспечивается не только соблюдением правил спусков и техническими средствами (водолазное снаряжение, оборудование), но и квалификацией водолаза. Проблема состоит в разнице уровней квалификации профессионального водолаза и водолаза-исследователя, ученого. Естественно, что во втором случае риск при работе под водой существенно выше, что нередко затрудняет выбор исполнителя исследовательской работы под водой. Приемлемой альтернативой является профессиональная подготовка водолазов по крайней мере начальной квалификации из числа научных работников, прошедших медицинский отбор и обучение в соответствии с установленным порядком. Но при этом решается проблема исследовательской работы под водой лишь на малых и средних глубинах методом кратковременных погружений.

Несмотря на явные преимущества методики спусков в автономном режиме с использованием аппаратов с замкнутым циклом дыхания, стоимость комплекта снаряжения весьма высока, хотя это компенсируется эффективностью выполнения подводных научных работ. Однако эффективность погружений в автономном режиме, как и в целом метода КП, снижается при спусках на глубины свыше примерно 100 м, так как время декомпрессии возрастает до неприемлемых величин, и КПД такого спуска становится низким. В этом случае альтернативой является переход на метод длительного пребывания под повышенным давлением.

Метод ДП в морских условиях реализуется использованием судовых водолазных комплексов, в барокамерах которых по фактору давления имитируются глубины. Находясь в условиях полного насыщения тканей организма инертным газом, водолаз может практически в любое время выходить в воду для работы из жилой барокамеры водолазного комплекса, используя водолазный колокол, и возвращаться на место без декомпрессии, потому что давление при этом не изменяется. Декомпрессия проводится один раз по завершении всех работ под водой [9, 10].

Существующие режимы компрессии, декомпрессии, труда и отдыха позволяют водолазам работать под водой на глубинах континентального шельфа ежедневно по 4-6 часов с общей длительностью пребывания под повышенным давлением в жилой барокамере порядка месяца. При работе в таком режиме научная и производственная эффективность этого метода намного выше эффективности метода КП. Преимущество метода ДП состоит и в том, что с помощью этого метода могут выполняться погружения на глубины, значительно превышающие возможности метода КП. Однако использование метода ДП только с целью выполнения океанологических исследований на глубинах пока не представляется возможным из-за высокой стоимости организации и обеспечения водолазных спусков и работ, поэтому на данном этапе он может рассматриваться лишь для использования в составе комплексных исследований, в том числе океанологических, с участием водолазов.

Для проведения подводных океанологических исследований наиболее приемлемыми являются водолазные спуски в автономном режиме с использованием дыхательных аппаратов с открытым циклом дыхания сжатым воздухом (акваланг) и с замкнутым циклом дыхания (ребризер). Первая методика - наиболее доступная и мало затратная, но имеет ограничения, связанные с техническими характеристиками воздушно-баллонных аппаратов. Вторая - менее доступная и финансово более затратная, но по эффективности, надежности и безопасности является передовой. Кроме того, эта методика позволяет, по сравнению с аквалангом, расширить диапазон рабочих глубин, увеличить в допустимых пределах время работы под водой и оптимизировать режимы декомпрессии (включая сокращение времени с сохранением безопасности режимов) за счет электронной регулировки состава дыхательных газовых смесей, их смены во время пребывания под водой.

Основные преимущества автономного метода ставят его и методику спусков на первое место среди других. Водолазные спуски в автономном режиме с использованием «смесевых аппаратов» замкнутого цикла с компьютерным управлением параметрами спуска - это относительно новая методика водолазных погружений, позволяющая решать многие научные задачи под водой. Полная автономность аппарата, его надежность, компактность снаряжения и отсутствие необходимости обеспечения спуска с поверхности делают данный метод максимально мобильным и более безопасным.

Анализ развития и использования в мире технологий водолазных погружений показал, что в целом при освоении континентального шельфа, и вообще глубин океана, водолазные спуски в настоящее время проводятся методом ДП на глубины примерно до 300-400 метров. На меньших глубинах водолазные работы проводятся многими специализированными компаниями и на многих объектах разведки и разработки энергетических и минеральных ресурсов шельфа. Но это не означает, что все проблемы изучения и освоения глубин решены. Следует признать, что изучение шельфа и особенно его придонной зоны отстаёт от решения проблем погружения человека на различные глубины. В России человек давно готов работать на глубинах по крайней мере до 300 метров в режиме длительного пребывания под повышенным давлением, но океанологические исследования in situ, которые имеют наибольшую научную ценность, почти не проводятся и на глубинах до 30 метров, хотя понятно, что континентальный шельф сначала должен являться объектом научного исследования, а потом объектом освоения. Это фундаментальный принцип методологии решения проблемы.

Читайте также: