Fiziologija potapljanja: Retencija CO2
Fiziologija potapljanja		(Dean Horvat)		17.potapljanje

Lep pozdrav vsem!

Pred nekaj časa je Viktor poslal svoje poglede o problematiki regulatorjev, v katerih med drugim piše tudi tole:

 ˝ ...Delo vdiha predstavlja delo ki ga je potrebno vložiti v dihanje z regulatorjem.

V naravnem okolju - na zraku potrebujemo zelo malo energije, zato se trdega

dela nevajene "dihalne" mišice hitro utrudijo pri uporabi regulatorja z velikim

dihalnim uporom na večji globini. Zaradi upora in utrujenosti dihamo plitveje

ter se nam dviguje odstotek CO2 v pljučih kar pripelje

do se plitvejšega vdiha in do zadihavanja. Osebno tega nisem še doživel pod

vodo, a kakor sem slišal od drugih je zadeva hudo, hudo nevarna. Bi pa prosil

struckote z Biotehnicne in starejse izkusene potapljace naj prispevajo na listo

kaksne izkusnje in mnenja na to temo. Lista bi bila zelo hvalezna za kaksen

taprav email....˝ 

Name je nekako naredil vtis zadnji odstavek. Pred nekaj časa sem na Biotehnični fakulteti izvedel serijo predavanj na temo fiziologije potapljanja. Resda po letih nisem (še) starejši, če za mnenje o izkušnjah prosim kar tiste, s katerimi se potapljam in, če si ˝struckote˝ razlagam s ˝štručkote˝, potem bom kar pravšnji za tole mnenje:

I.

Telo normalno vzdržuje stalno količino CO2, ki znaša nekako 3 mmHg, tako med počivanjem, kakor med povečano fizično aktivnostjo. Kako pa telesu, kljub zelo različnim presnovnim dogajanjem to sploh uspeva (Tek je vendarle nekaj drugega, kot spanje in seks je nekaj popolnoma drugega kakor branje tega članka.)? V grobem preko petih medsebojno soodvisnih mehanizmov, katerih skupni rezultat je sprememba frekvence in globine dihanja v odvisnosti od fizičnega napora, ki mu je telo izpostavljeno.

Kako torej dihamo, je odvisno od:

1. arterijskega pritiska O2,
2. tenzije CO2,
3. pH organizma, predvsem krvi,
4. refleksnih mehanizmov v pljučih in stenah prsnega koša,
5. kontrolne aktivnosti možganov.

Pa poglejmo vse lepo po vrsti:

Arterijski pritisk O2: Če v mešanici dihalnega medija ni dovolj kisika, se poveča potreba po dihanju, čemur strokovno pravimo hipoksična potreba po dihanju. Tudi kisik sam je respiratorni stimulans.

Tenzija CO2: Ogljikov dioksid je še močnejši respiratorni stimulans kot kisik. Pravzaprav je med vsemi zgoraj naštetimi faktorji ravno CO2 tisti, ki najbolj vpliva na razvoj potrebe po dihanju. Pri fizični aktivnosti nastaja tendenca, da bi se nivo CO2 v telesu povečal, vendar zgolj minimalno povečanje koncentracije CO2 v telesu sproži ustrezno spremembo v frekvenci dihanja, s katero naše telo hitreje izloča CO2 - tako hitro, da tudi pri zelo povečani fizični aktivnosti ne prihaja do bistvenih razlik v količini CO2 v primerjavi s količino le-tega v mirovanju.

pH organizma: CO2 je produkt oksidativnega metabolizma (presnove, pri kateri se porablja kisik) in se kot tak izloča iz organizma tako, da ga preprosto izdihamo. Od posameznih celic, v katerih CO2 nastaja pa vse do pulmonarnih alveolov (pljučnih mešičkov), kjer se izloča iz našega telesa, se CO2 prenaša na dva načina:

a. Kemijsko reverzibilno - vezan na hemoglobin (beljakovino v rdečih krvnih telescih, ki je primarno odgovorna za transport kisika in ogljikovega dioksida) v obliki karboksihemoglobina,

b. raztopljen v krvni plazmi (tekočini, v kateri plavajo vse ostale komponente krvi).

V obeh primerih, še posebno pa v slednjem, tvori CO2 v telesu kislo raztopino. Čim bolj smo fizično aktivni, tem več CO2 bo nastajalo v našem telesu. Čim več CO2 bomo imeli v našem telesu, tem bolj kisla bo naša kri in s tem celotni organizem (pH se zniža). Za naš organizem je to stanje neugodno, zato se preko posebnih regulatornih poti poveča frekvenca dihanja, tako da lahko pri povečani fizični aktivnosti hitreje izločamo višek CO2 iz organizma ter se tako izognemo nevarnemu stanju, ki ga sicer imenujemo sistemska acidoza.

Kontrolna aktivnost možganov ter mišično-pljučni refleksi: Možgani so v grobem tista struktura, ki koordinira, organizira in kontrolira fiziološke odzive telesa. Ko možgani dobijo impulz o spremenjeni količini CO2 v telesu, izdajo vrsto ukazov za ponovno vzpostavitev fiziološko najugodnejšega stanja (homeostaza). Eden izmed takih ukazov se nanaša tudi na hotene gibe dihalnih mišic (diafragme, medrebrnih mišic), česar posledica je hitrejše in globlje dihanje s katerim pripomoremo k izločanju viška CO2.

2.

Za moške in ženske: Murphy se vedno pokaže, ko je najmanj potreben. (Murphy)
Za fiziologe: Mehanizmi retencije CO2

Rekli smo že, da naše telo vzdržuje konstanten nivo CO2 s tem, da spreminja frekvenco in globino dihanja. Včasih pa se kaj zalomi. Če se omejim na faktorje, ki lahko povzročijo nenormalno visok nivo CO2 v telesu pri potapljanju, jih lahko razdelim v tri skupine:

1. visok parcialni tlak kisika (pO2) v dihalnem mediju,
2. nezadosten dihalni odziv na fizični napor,
3. povečano dihalno delo.

A gremo spet po vrsti?

Visok parcialni tlak kisika v dihalnem mediju in nezadosten respiratorni odziv

No, tukaj bo nekaj zanimivega za potapljače, ki uporabljajo (ehm ... uporabljamo) mešanice EANx. Visok parcialni tlak kisika v teh mešanicah namreč znatno zmanjšuje frekvenco dihanja (ni hipoksične potrebe po dihanju), kar v povprečju dvigne količino akumuliranega CO2 za 25% ob koncu izdiha.

To samo po sebi niti ni tako nevarno, dokler potapljač pod vodo omeji svojo aktivnost do te mere, da ne pride do tvorbe laktata. Laktat (naj vam bo - mlečna kislina, čeprav se bodo biokemiki držali za glavo) nastaja pri anaerobni presnovi, do katere pride pri visoki fizični aktivnosti, ko kardiorespiratorni sistem ne more zagotavljati dovolj kisika (potrošnja kisika je večja od transportne zmožnost kardiorespiratornega sistema), pri čemer nastaja kisikov dolg. (Se še spominjate Cooperjevega testa pri telovadbi?) Potapljač sprva občuti to stanje kot zadihanost pod vodo zaradi povečane fizične aktivnosti (npr. zaradi preobteženosti, prehitrega plavanja, močnih tokov, dela, !dvigovanja amfor! ipd.).

Fiziološki mehanizem tovrstne retencije CO2 je naslednji: Normalno odgovarjajo dihalni kemoreceptorji na povečan nivo CO2 tako, da spremenijo frekvenco dihanja, kar popravi sistemsko acidozo kot posledico kisikovega dolga. Če pa potapljač diha medij, v katerem je visok parcialni tlak O2 in hkrati ustvarja kisikov dolg, se kemoreceptorski odgovor na povečan nivo laktata ne bo pojavil, česar posledica je, da se frekvenca dihanja ne bo spremenila. Končni rezultat tega je, da se CO2 v organizmu prične hitro kopičiti.

Povečano dihalno delo

Evo, Viktor, pa smo pri regulatorjih! Povečano respiratorno delo je posledica dihanja gostejšega dihalnega medija. Ker nam SCUBA aparat dovaja dihalni medij pod istim tlakom, kot je tlak okolice (upam, da vsi veste, zakaj), to pomeni, da postaja (po Boylovem zakonu - še pomnite, tovariši?) naš dihalni medij z naraščajočo globino vse gostejši. Gostejši dihalni medij se zaradi upora v dihalnih poteh diha teže - v dihanje moramo vlagati vedno več energije. Če merimo to energijo, dobimo podatek, ki ga imenujemo dihalno delo. Fiziološki odziv našega telesa je zelo zanimiv: telo namreč skuša kompenzirati povečano respiratorno delo z zmanjšanjem frekvence dihanja. (Če ne verjamete, lahko izvedete tale preprost poskus: dihajte skozi ozko cevko. Čez nekaj časa boste zaradi povečanega dihalnega dela dihali vse počasneje.)

Dihalno delo je pri potapljaču med drugim odvisno tudi od vrste regulatorja, ki ga uporablja. Manj kakovostni regulatorji zahtevajo večji napor pri dihanju in s tem povečujejo dihalno delo, potrebno za celoten dihalni ciklus. Z naraščanjem globine je delovanje takega slabega regulatorja moč spremljati: na manjših globinah problem ni očiten, z naraščanjem globine pa se sprva poveča sila, ki je potrebna za odpiranje ventila druge stopnje (temu strokovno pravimo cracking effort), kar potapljač občuti kot, da bi ˝povlekel premočno˝ - sila za odpiranje ventila je velika, ko pa se ventil enkrat odpre, se zdi, kot da bi dihalni medij premočno/prehitro pritekal v dihala. V tej fazi se v organizmu že ustvarja retencija CO2. Delovanje takega regulatorja se z naraščanjem globine dodatno spremeni tako, da v končni fazi potapljač občuti :

a. močno silo, potrebno za odpiranje ventila regulatorja ter

b. prešibak dotok medija v dihala, ki ne zadovolji respiratorne potrebe.

To stanje zaradi retencije CO2 vodi do končne zadihanosti, ki je ni moč rešiti niti z zmanjšanjem fizične aktivnosti, temveč le z zmanjšanjem globine.

Danes je na tržišču ogromno različnih regulatorjev, ki bolj ali manj uspešno rešujejo opisana problema (cracking effort in pretok). Prvi tehnološko niti ni prevelik problem, saj se ga da preprosto in v zadostni meri rešiti z dvema konstrukcijskima prijemoma: gumbom za reguliranje trdote vzmeti na ventilu druge stopnje ter različnimi variacijami Venturijevega učinka. Problem je pretok in mehansko delovanje prve stopnje. Proizvajalci ga skušajo rešiti na več načinov, med katerimi so pomembnejši naslednji: povečanje vmesnega pritiska, zmanjševanje števila gibljivih delov, natančnost izdelave in skrbna izbira materialov.

3.

Za vse 3 spole: OK, vse vem, ni pa mi še jasno, zakaj mi vse to škodi, če že imam ženo/moža/one-ta?
Za fiziologe: Problematika retencije CO2

Ugotovili smo že, da retencija CO2 vodi v zadihanost, ki je pod vodo problem. Če pa se retencija ne izrazi v tej drastični obliki, je problematična ker:

a. lahko privede do nenadne izgube zavesti,

b. je faktor, ki povečuje možnost za nastanek dušikove omame,

c. je faktor, ki povečuje občutljivost za toksičnost kisika.

Za običajnega rekreativca je predvsem pomembna prva postavka, ki pa je na srečo tudi najbolj očitna: napoveduje jo namreč zadihanost, ki je očitna kot znak in kot simptom. Pri globljih potopih (med 40 in 60 metri), ki ne sodijo v rekreativno potapljanje, je retencija CO2 običajno tisti faktor, ki je odgovoren, da se dušikova narkoza pojavi na neki globini in potopu, čeprav se pri ostalih istovrstnih potopih ni. Izkušeni potapljači to stanje opisujejo s tem, da nikoli ne veš, ali te bo dušikova omama ˝udarila˝ ali ne. Trik za vsem je v načinu dihanja (frekvenci in globini), trenutnih presnovnih potrebah organizma (odvisne so npr. lahko od predhodno zaužitega obroka) in morebitnem kisikovem dolgu (npr. po napornem tovorjenju opreme).

V tem tudi tiči razumsko smiseln razlog, zakaj potapljače začetnike učimo, da se dušikova narkoza običajno pojavlja v globinah med 24-30 metri. (O obstoju in metodah razvoja tolerance na dušikovo omamo tukaj ne bom govoril. Kdaj drugič in tudi ne vsem.)

Toksičnost kisika je domena rekreativnega in tehničnega potapljanja z mešanicami EANx, saj se zaradi zastajanja CO2 akutna toksičnost kisika lahko pojavi tudi znotraj varnostne krivulje. To sicer velja predvsem za tehnični EANx, saj so običajne tabele EANx sestavljene z veliko mero varnostnih faktorjev. Vsekakor pa velja, da se zastajanju CO2 splača izogibati.

4.

Še nekaj za tehnične potapljače: Retencija CO2 se pojavlja predvsem pri mešanicah, ki vsebujejo dušik in kisik, medtem, ko tega pojava pri uporabi čistih mešanic HeliOx praktično ni. Razlog za to tiči predvsem v dejstvu, da so čiste HeliOx mešanice bistveno redkejše od tistih, ki vsebujejo pline z višjo atomsko maso (npr. EANx, Trimix), česar posledica je manjše dihalno delo. V skladu s prej povedanim in slednjim je smiselno planirati tehnične potope tako, da se za zmanjšanje dekompresijske obligacije NE uporablja mešanic z izjemno visokim odstotkom kisika (glej točko 2) in tudi ne mešanic, ki vsebujejo pline z visoko atomsko maso (posebno N2), če se na potopu in/ali zaradi konfiguracije opreme (npr. full face maska) pričakuje povečan nivo fizične aktivnosti.

Pri uporabi zaprtokrožnih dihalnih sistemov pa je potrebno skrbno paziti na kvaliteto in količino absorbenta za CO2. To je tudi razlog, zakaj ste na predavanju na rebreatherju, ki sem vam ga predstavil, videli nič kaj kompaktni filter za CO2, ki je zasedal skorajda polovico celotne naprave.

5.

V polemike o izbiri ne bi rad zahajal. Strinjam se z g. Igorjem Vrhovcem, da večina regulatorjev deluje zadovoljivo v okvirih rekreativnega potapljanja, poudaril pa bi redno servisiranje in primerno vzdrževanje le-teh.

Moj primarni regulator na vseh potopih je - 1. stopnja: SCUBAPRO MK 20, DIN, 300; 2. stopnja: SCUBAPRO D400; octopus G500.

Če bi bil študent/dijak: 1. stopnja: SCUBAPRO MK 20, DIN, 300; 2. stopnja: G 500; octopus: R190. Regulatorje znamke Cressi-Sub odsvetujem.

Tako, upam, da je tule vsaj nekaj ˝tapravega˝. Vseh vaših mnenj, pripomb, morebitnih vprašanj in dopolnil bom, seveda, zelo vesel.

Veliko lepih in varnih potopov, Dean Horvat.

[Nazaj]

Spisal (C) Dean, lektorirala Kitty, na HTML pretvoril inu na svitlo dal Gregec, 27. avgusta 2000