1397/02/23 18:26

فیزیک و پاتوفیزیولوژی غواصی
در بدن، تغییرات فشاری، تنها مواد فشار پذیر (تراکم پذیر) را تحت تأثیر قرار میدهد. بدن انسان، عمدتاً از آب ساخته شده است که فشار ناپذیر است، امّا گازهای فضاهای میان خالی، رودهها و گازهای محلول در خون، تحت تأثیر تغییرات فشار قرار میگیرند. ویژگیهای فیزیکی با چهار قانون گازها که فیزیک و مسائل فرو رفتن در زیر آب را کمّی میسازند، توصیف میگردد.
قانون بویل
)ثابت = K و حجم = V و فشار ( P=
در یک درجه حرارت ثابت، حجم یک گاز کامل به صورت معکوس با فشار تغییر میکند. به صورت مشابه، فشار نیز به صورت معکوس با حجم متغیر است. به طور ساده، این گزار به این معناست که اگر فشار دو برابر شود، حجم نصف (halve) میشود و برعکس.
هر 10 متر (33 فوت) فرو رفتن در ژرفا موجب فزونی فشار تا یک اتمسفر میگردد. در نتیجه، حجم ریه در هنگام غواصی به صورت حبس نفس در ژرفای 10 متری (33 فوتی) به نصف حجم آن در سطح میرسد. در 20 متری (66 فوتی)، حجم به یک سوم سطح میرسد و در 30 متری (99 فوتی) به یک چهارم و در 40 متری (132 فوتی) به یک پنجم خواهد رسید. به همین صورت، رفتن از 30 متری (99 فوتی) به سطح، بدون تهویة هوا (بازدم) موجب میگردد که ششها، با وجود توانایی ناچیز برای باز شدگی بیشتر، متحمل افزایش فشار تا 3 برابر حدّ طبیعی گردند و بیشترین تغییر نیز در 10 متر (33 فوت) آخر روی میدهد؛ یعنی جایی که فشار به دو برابر میرسد. این قانون کلیدی برای توصیف تغییرات فشار و آسیبهای توصیف شده در این نوشتار، بسیار حائز اهمیت میباشد.
قانون دالتون
Pt= PO2+ PN2+ PX
فشار کلی Pt=
فشار قسمتی اکسیژن PO2=
فشار قسمتی نیتروژن= PN2
فشار قسمتی گازهای باقیماندهPX=
در یک مخلوط گازی، فشار ایجاد شده توسط هر گاز برابر با فشار همان گاز است که به تنهایی حجم برابری را اشغال کرده باشد. از این رو، حتی با افزایش فشار کلی، نسبت گازها تغییر نخواهد کرد ولی فشارهای قسمتی در گاز به نسبت مناسب، تغییر میکنند.
چنانچه یک فرد به ژرفا فرو رود، فشار کلی هوای تنفسی وی افزایش مییابد؛ از این رو، فشارهای قسمتی مربوط به تک تک گازهای موجود در هوای تنفسی وی نیز به همان نسبت افزایش مییابند. همچنان که فرد به ژرفای دریا فرو میرود، مقادیر فزایندهای از نیتروژن در خون حل میگردد. نیتروژن در فشارهای قسمتی بالاتر موجب تغییر در ویژگیهای الکتریکی غشاءهای سلولی در مغز میگردد و موجب اثری تحت عنوان نارکوز نیتروژن میشود که بعداً به صورت مفصل در مورد آن بحث خواهیم کرد.
فرو رفتن به ژرفا نیز موجب افزایش مقادیر اکسیژن حل شده میشود. تنفس اکسیژن 100 درصد در 12 اتمسفر (33 فوتی) موجب مسمومیت سیستم مرکزی اعصاب با اکسیژن بعد از 30 تا 60 دقیقه میگردد. در 90 متری (300 فوتی)، تنفس اکسیژن طبیعی 20 درصد در هوای فشرده نیز میتواند سمیّت ایجاد کند، زیرا فشار قسمتی اکسیژن تقریباً برابر با مقدار 100 درصد آن در 10 متری (33 فوتی) خواهد بود. به همین دلیل، غواصان حرفهای اعماق از مخلوط گازی استفاده میکنند که در آن هلیوم جایگزین نیتروژن بوده و درصدهای متغیری از اکسیژن بر اساس نیاز به عمق، به آنها اجازه میدهد که به اعماق فرو روند.
قانون هنری
%X=(PX/Pt)×100
مقادیر گاز حل شده در یک مایع %X=
فشار گازX = PX
فشار اتمسفری کلی Pt=
در یک درجه حرارت ثابت، مقدار گازی که در یک محلول تماسی با آن حل میشود، متناسب است با فشار قسمتی آن گاز (یعنی گاز تا زمانی به سطح تماس گاز- مایع انتشار مییابد که فشار قسمتی در هر دو طرف برابر شود.)
با افزایش ژرفای آب، نیتروژن موجود در هوای فشرده در دو طرف حبابچههای ششی (alveoli) تعادل مییابد. با گذشت زمان، مقدار فزاینده ای از نیتروژن به صورت محلول در آمده و در جزء چربی بافتها انباشت میشود. در هنگام برگشت فرد به سطح آب، یک تأخیر زمانی وجود دارد تا بافتهای اشباع شده شروع به آزاد سازی نیتروژن به خون کنند، این تأخیر زمانی تولید مشکل میکند.
زمانی که مقداری بحرانی از نیتروژن در بافتها حل شدهاند، صعود سریع به سطح موجب میشود که نیتروژن محلول -در زمانی که در خون یا بافت است- به شکل گاز در آید و موجب ساخت حباب در آنها شود. با پرواز غواص یا رفتن به ارتفاعات وکاهش فشار، تشکیل حبابها بیشتر میگردد. چنانچه هنوز حبابها در بافت باشند، مشکلات موضعی بوجود آورده و اگر در خون باشند نیز باعث پدیدة آمبولی میگردند.
قانون چارلز
(برای گاز در فشار ثابت V1/V2=T1/T2(
)برای گاز در حجم ثابت P1/P2=T1/T2(
در فشار ثابت، حجم یک جرم گاز کامل به صورت مستقیم با درجه حرارت مطلق تغییر میکند. به زبان ساده، کاهش درجه حرارت موجب کاهش فشار میشود. برای مثال، در ژرفا فرو رفتن یک زنگ غواصی بسته (closed diving bell) موجب کاهش فشار در آن میشود (به دلیل کاهش درجه حرارت) ولی یک زنگ غواصی باز، به دلیل افزایش فشار و کاهش درجة حرارت، با فرو رفتن در ژرفا حجم آن کاهش مییابد.
برچسب ها :