Фрэнсис Эшкрофт - На грани возможного: Наука выживания
Образование пузырьков в крови чревато серьезными последствиями. Сформировавшись, они продолжают расти за счет новых порций газа. В итоге они разрастаются до таких размеров, что закупоривают тончайшие кровеносные сосуды и препятствуют поступлению крови к тканям, вызывая нехватку кислорода и питательных веществ. В результате клетки умирают. Кроме того, воздушные пузырьки могут активизировать работу клеток крови, реагирующих на приток воздуха, например, тромбоцитов, которые участвуют в образовании тромбов. И наконец, образование пузырьков внутри тканей может привести к деформации или разрыву клеток ткани и нарушить их функции.
У ныряльщиков сложилась богатая терминология, описывающая симптомы появления пузырьков в разных тканях. «Удушье» – перебои с дыханием, когда крупные пузыри застревают в капиллярах легких, сокращая необходимую для газообмена поверхность и вызывая ощущения, сходные с асфиксией. «Шатание» возникает из-за пузырьков в вестибулярном аппарате, отвечающем за равновесие. Пузырьки в коленных и плечевых суставах (наиболее уязвимых для кессонной болезни местах) приводят к «корчам». Находясь в спинном мозге, они приводят либо к затеканию конечностей, либо к параличу, а в самых серьезных случаях могут спровоцировать дистрофию нервных волокон. Появление их в головном мозге ведет к расстройствам речи и зрения, иногда неустранимым.
Известна одна курьезная история (возможно, вымышленная) о том, как при рытье одного из первых тоннелей под Темзой руководство решило отметить проход до серединной отметки званым обедом непосредственно в тоннеле. Поскольку строительство еще не было завершено, в тоннель подавался сжатый воздух, и обедать приглашенным пришлось «под давлением». К их большому разочарованию, шампанское при открытии не выстрелило и не «играло», поскольку давление в бутылке оказалось таким же, как в тоннеле. И все же шампанское выпили. «Заиграло» выпитое шампанское уже потом, когда руководители с гостями вышли на поверхность…
Подниматься нужно медленно
Вскоре кессонные рабочие сами обнаружили, что повышенное, по сравнению с их рабочими условиями, атмосферное давление снимает неприятные симптомы. Это натолкнуло сэра Эрнеста Мойра на идею рекомпрессионной камеры для лечения кессонной болезни. Впервые подобную камеру применили около 1890 г. на строительстве Блэкуоллского тоннеля под Темзой и Ист-Риверского тоннеля в Нью-Йорке, где она отлично себя зарекомендовала. Однако пострадавшему рабочему приходилось провести в камере не один час, чтобы вылечиться. Ясно было, что усилия надо направить, в первую очередь, на профилактику и предотвращение болезни. Благодаря трудам Поля Бера решение оказалось очевидным: водолаз или кессонный рабочий должен подниматься (или проходить декомпрессию) достаточно медленно, чтобы легкие успели вывести растворенный в крови газ. Оставалось самое сложное – определить безопасную скорость подъема. К 1906 г. проблема приобрела такую остроту, что руководство Британского флота обратилось за помощью к профессору Джону Скотту Холдейну из Оксфордского университета, физиологу, уже известному своими исследованиями в области дыхания (см. гл. 1).
Совместно с лейтенантом Г. Дамантом и профессором А. Бойкоттом Холдейн провел в лондонском Институте Листера ряд экспериментов с большой стальной камерой, в которой можно было легко регулировать давление. В ходе экспериментов над козами выяснилось, что при резкой декомпрессии с 6 до примерно 2,6 атмосферы с животным ничего страшного не происходит. Однако если давление уменьшали на такую же величину, но с 4,4 до 1 атмосферы (т. е. до уровня моря), дело принимало иной оборот. Лишь 20 % животных удавалось в таком случае избежать кессонной болезни, принимавшей иногда самые тяжелые формы, вплоть до летального исхода. После ряда проб и ошибок исследователи убедились, что можно быстро сократить абсолютную разницу в давлении до половины, но потом нужно уменьшать перепад как можно медленнее. Таким образом была выявлена максимальная глубина погружения, не требующая декомпрессии, – 10 м (давление в 2 атмосферы). Как издавна принято у физиологов, исследователи затем провели испытание и на самих себе, к счастью, без последствий. Последние стадии эксперимента велись в море у острова Бьют, у западных берегов Шотландии, с корабля ВМФ «Спэнкер». Холдейн взял к морю всю семью и позволил своему 13-летнему сыну Джеку, который впоследствии тоже загорелся изучением дыхательных процессов, погрузиться на глубину 12 м{14}.
Холдейн сознавал, что скорость растворения азота в разных тканях различна. Жировые клетки, например, обладают большей накопительной емкостью, тогда как в клетках мозга азота откладывается меньше (это, в свою очередь, означает, что женщинам и полным людям требуется больше времени на декомпрессию, чем среднестатистическому мужчине). Кроме того, скорость накопления азота зависит от скорости поступления крови к тканям, поэтому в тканях с более низким кровоснабжением азот накапливается медленнее. Таким образом, для полного насыщения организма азотом требуется более пяти часов. При декомпрессии растворенный в жидкостях и тканях азот должен выводиться с кровотоком. Безопасная скорость его удаления зависит от накопительной емкости и скорости кровоснабжения различных тканей, то есть, проще говоря, чем дольше газ накапливается, тем дольше он выводится. Отсюда следует, что оптимальный для ныряльщика расклад – быстрое погружение, ограниченное время на глубине, затем медленный, поэтапный подъем на поверхность.
Быстрое погружение, рекомендованное Холдейном и его коллегами, противоречило принятой практике, однако было вполне оправданно с точки зрения физиологии: чем меньше времени человек проведет на глубине, тем меньше газа успеет раствориться в тканях. Во время первого, быстрого этапа подъема ныряльщик должен преодолеть половину глубины – это, как показали эксперименты, совершенно безопасно. Затем подъем должен проходить плавно, с остановками на определенное время на определенной глубине, чтобы обеспечить постепенность декомпрессии. Смысл этой поэтапности в том, что газ всегда увеличивается в объеме одинаково, независимо от того, падает давление с восьми атмосфер до четырех или с двух до единицы (напомним, что произведение давления на объем – это постоянная величина, поэтому при уменьшении давления в два раза объем в два раза возрастет). Исследования предоставили водолазам преимущество быстрого и беспрепятственного подъема до половины глубины, позволив тем самым отводить больше времени на декомпрессию во время дальнейшего подъема. Как отмечал сам Холдейн, «по традиционной методике подъем проводится ‹…› неоправданно медленно на начальном этапе и опасно ускоряется под конец».
К 1908 г. Холдейн с коллегами предоставили военно-морскому флоту подробные декомпрессионные таблицы, расписывающие, сколько водолаз должен пробыть на определенной глубине во время поэтапного подъема в зависимости от глубины и продолжительности погружения. Благодаря этим таблицам количество случаев кессонной болезни резко снизилось, они наблюдались только тогда, когда водолаз по каким-то причинам пренебрегал рекомендациями и поднимался быстрее, чем предписывалось. Не все сразу осознали важность исследований Холдейна. Как он сам говорил десятью годами позже: «Очень жаль, что в некоторых странах не удается ввести поэтапную декомпрессию из-за косных правил, предусматривающих по старинке либо постепенный подъем, либо медленный в начале и ускоряющийся по мере приближения к поверхности и атмосферному давлению». К счастью, результаты его исследований говорили сами за себя, и теперь метод Холдейна применяется повсеместно. Тем не менее трагедии все-таки имеют место – как правило, в случае пренебрежения рекомендациями. В числе самых громких несчастных случаев – гибель Криса и Крисси Раусов, достаточно опытных ныряльщиков, погибших от кессонной болезни в 1992 г. во время обследования затонувшей немецкой подлодки.
Интересно сравнить, сколько времени уходило на декомпрессию у кессонных и тоннельных рабочих раньше и сколько времени отводит на декомпрессию Холдейн с коллегами. Кессонные рабочие, подвергавшиеся воздействию давления, в три раза превышающего атмосферное (т. е. 3 бара), поднимались на поверхность в течение десяти минут, а то и меньше. Холдейн же рекомендовал после трех часов работы отводить на декомпрессию не менее полутора часов. Неудивительно, что столько кессонных рабочих страдали от «корчей».
Кроме того, ныряльщикам не рекомендуется некоторое время после погружения подниматься в воздух, поскольку давление в самолете меньше, чем на уровне моря (см. гл. 1), и дальнейший его спад также может вызвать образование пузырьков в крови. После однократного погружения ныряльщик должен воздерживаться от полетов в течение 12 часов, а после многократных погружений или погружений, требующих поэтапной декомпрессии, – еще дольше. Любители морского отдыха, не знакомые с проблемами декомпрессии, могут заработать кессонную болезнь, если, поплавав утром с аквалангом, днем отправятся на самолете домой. Даже военные пилоты, летающие на негерметизированных истребителях, рискуют пасть жертвами кессонной болезни при слишком стремительном наборе высоты с уровня моря.
