ЛЕКАРСТВО ОТ «КЕССОНКИ»

«Я пересадил ребенку жабры молодой акулы, и ребенок получил возможность жить на земле и под водой, — заявил профессор Сальватор. — Конечно, даже человек, подобный Ихтиандру, не мог бы спуститься на большую глубину — для этого пришлось бы создать человека, который смог бы переносить высокое давление, подобно глубоководным рыбам».
Любители научной фантастики, конечно же, припомнили этот отрывок из романа «Человек-амфибия», написанного А. БЕЛЯЕВЫМ в 1928 году. Мечта о человеке-рыбе издревле привлекала людей, но только во второй половине XX столетия в морях появились... «люди-лягушки», оснащенные аквалангами. С тех пор начался новый этап освоения Мирового океана.

АЛЬФРЕД ШУРУБУРА, кандидат медицинских наук, 
ГРИГОРИЙ ФРУМИН, кандидат химических наук 

При строительстве фундаментов опор моста в американском городе Сент-Луис в 1870 году погибло 14 рабочих. Там они трудились в кессонах — сооружениях, воздвигаемых под водой или в водонасыщенных грунтах. Чтобы вода не заливала кессоны, в них подается сжатый воздух, а рабочие проникают в него и выходят наружу через шлюзы. Вот спустя несколько часов после выхода на поверхность у них и начались сильные боли, наступило помрачение сознания, а исход был летальным...

Да и у профессиональных водолазов после подъема с глубины иногда возникали боли в суставах и мышцах, переходившие в параличи. Так проявляется кессонная, или декомпрессионная, болезнь. Врачи долго пытались отыскать причины ее возникновения, чтобы «излечить» водолазов от опасного недуга. Взялись за решение проблемы и физиологи. Они начали с опытов на козах, которые, как выяснилось, переносят декомпрессию (резкое понижение давления при подъеме с глубины) примерно так же, как человек. После многочисленных экспериментов ученые установили, что «кессонка» наступает после появления в крови и тканях организма пузырьков газа, главным образом азота. Они-то и закупоривают сосуды, нарушают кровообращение и в конце концов останавливают его (см. статью инженера A. Дурнева «Барьер глубины», «ТМ» № 2 за 1982 год).

Так излечима ли вообще кессонная болезнь? Частично — да. Познав в общих чертах ее механизм, ученые предложили вроде бы неплохие способы обеспечения безопасности подводников. К ним, в частности, относится ступенчатый подъем водолаза на поверхность с остановками на разных глубинах. Для этого используются таблицы декомпрессии, впервые предложенные в 1907 году англичанином Д. Холденом. В них указано время безопасного подъема в зависимости от глубины погружения и времени пребывания на ней. В этом случае инертные газы (азот, гелий) станут медленно, без «вскипания» покидать организм. А если и в этом случае возникнет «кессонка», то причину ее следует искать в нарушении твердо установленных правил подъема. Таблицы Холдена годились для глубин до 62 м.

Схема размещения
датчиков-электродов,
соединительной трубки
и декомпрессиметра
на теле водолаза.

Советские ученые В.В. Смолин, И.А. Александров, Г.Л. Зальцман, B.И. Тюрин и Н.К. Кравченко разработали режимы декомпрессии для глубин 200 м. Однако принципы расчета таблиц, подобных холденским, для дальнейшего проникновения в царство Нептуна уже не годятся. Вот и пришлось ставить новые эксперименты и проводить небезопасные исследования.

Впрочем, у любых таблиц есть принципиально неустранимый недостаток — в них не учитываются индивидуальные защитные реакции того или иного человека на кессонное газообразование. Одни водолазы заболевают после погружения на 8—10 м, другим «все нипочем» даже на 50 м.

Приходится составлять таблицы декомпрессии с изрядной долей перестраховки, из-за чего длительность декомпрессии увеличивается настолько, что иной раз подводные работы теряют смысл. Причем применение таблиц не спасает всех водолазов от кессонной болезни, если их состояние не контролируется при подъеме непрерывно.

Мысль постоянно следить за изменениями в организме подводника возникла у специалистов еще в 60-е годы. Коль скоро одни заболевают «кессонной», другие же нет, значит, нужно научиться оценивать индивидуальную способность людей переносить декомпрессию. Но первые симптомы болезни возникают не сразу, а спустя некоторое время. Поэтому необходимо уловить момент, когда в крови и тканях организма формируются первые газовые пузырьки. То есть превратить злейших врагов водолаза в его помощников. Эта идея привела зарубежных исследователей к созданию устройства, работающего на принципе эффекта Допплера. Оно состоит из осциллографа и ультразвукового датчика с пьезопреобразователями, который прикрепляется над легочной артерией.

Эффект Допплера наблюдается при отражении ультразвуковых волн от движущихся в крови газовых пузырьков. Секрет в том, что по акустическим свойствам они резко отличаются от элементов крови — сигнал от пузырька имеет другую амплитуду.

С помощью метода ультразвуковой локации группа ленинградских ученых во главе с лауреатом Государственной премии СССР, профессором И. А. Саповым выявила новые закономерности насыщения (рассыщения) организма инертными газами. На их основе были рационализированы режимы декомпрессии и разработаны эффективные меры профилактики кессонной болезни.

Однако и этот метод не лишен недостатков. Ультразвуковая локация позволяет обнаружить крупные газовые пузырьки или скопление мелких. Но раз уж они образовались — быть беде! Да и сама ультразвуковая аппаратура оставляет желать лучшего. В таком случае почему бы водолазу самому не следить за процессом газообразования в своем организме при декомпрессии?

Занявшись этой проблемой, один из авторов статьи совместно с М. В. Константиновым и И. А. Литошко пришел к выводу, что надо использовать импеданс. Что это такое?

Так выглядит график режима декомпрессии.

Биологические объекты состоят из клеток и межклеточных промежутков, где много свободных ионов и заряженных коллоидных частиц. Если через такой объект пропускать электрический ток, часть его пойдет по клеткам, другая — по межклеточным "щелям". Чем меньше заряженных частиц содержат они, тем больше их активное (омическое) сопротивление. Кроме того, клетки накапливают заряд подобно аккумуляторам, в результате чего создается реактивное, или емкостное, сопротивление. Выходит, что переменный ток проходит по биологическим тканям как по любому емкостно-омическому проводнику. Полное электрическое сопротивление «биологического проводника» и называют импедансом.

Для нас наибольший интерес представляет импеданс крови в органах грудной клетки, величина которого у разных индивидуумов колеблется от 250 до 300 Ом.

Блок-схема водолазного декомпрессиметра.
С датчиков-электродов (1) сигнал поступает на измеритель
электрического импеданса (2) и смеситель (3) емкостного и
омического сопротивлений. Затем постоянная и
переменная составляющие сигнала через
временной фильтр (4) идут на компаратор (6), где
происходит их сравнение с величиной исходного
импеданса заложенного в блок памяти (5).
Результат показывается на цифровом индикаторе (7).

А теперь представьте водолаза, в крови которого только начали зарождаться опасные газовые пузырьки. Они энергично абсорбируют заряженные коллоиды крови и содержащиеся в ней ионы, омическое сопротивление нарастает, а из-за вкрапливания в кровь самих пузырь-

ков возрастает и емкостное сопротивление. Импеданс крови, пропорциональный объему образующихся в ней газовых пузырьков, резко увеличивается.

Устройство, регистрирующее изменения импеданса, уже создано. Оно состоит из двух медицинских пористых электродов, накладываемых на плечи водолаза, и прибора, фиксирующего прирост импеданса. Правда, пока это устройство компактным не назовешь, однако есть все основания утверждать, что в ближайшем будущем оно по размерам приблизится к наручным часам.

С помощью новой аппаратуры стало возможно обнаруживать признаки декомпрессионной болезни за 6— 10 ч до появления ее первых симптомов! Заметив их, водолазу следует прекратить подъем, пока из его крови не исчезнут пузырьки газа.

...У импедансного способа управления декомпрессией есть не только приверженцы, но и противники. Что скрывать, авторское свидетельство на это изобретение было выдано спустя шесть лет после подачи заявки. Но нет сомнений, что новый способ позволит найти лучшие режимы возвращения человека из царства Нептуна.

Ленинград