Μικροφυσαλίδες

Αρχική εμφάνιση μικροφυσαλίδων

Μικροφυσαλίδες δημιουργούνται σε κάθε μείωση πίεσης άσχετα αν αυτή είναι σε κατάδυση, σε πτήση, ή άνοδο σε υψόμετρο, έχει μεγάλο ενδιαφέρον να αναλύσουμε το πως δημιουργούνται και από πιο σημείο και μετά γίνονται επικίνδυνες σε μια κατάδυση.

Η διασπορά των μορίων ενός ή παραπάνω αερίου μέσα σε ένα υγρό λόγω της μοριακής κίνησης είναι παθητικά ομοιόμορφη, έτσι προκύπτει, ότι κάθε αέριο το οποίο έχει απορροφηθεί από το υγρό έχει παντού την ίδια μερική πίεση.

Μειώνοντας την εξωτερική πίεση του σώματος μας π.χ. όπως συμβαίνει σε κάθε κατάδυση κατά την άνοδο προς την επιφάνεια ή ακόμα χειρότερα σε μια βίαιη άνοδο, κάτω από ορισμένες συνθήκες δημιουργούνται “κενά”, (Kavitation) μέσα στα υγρά του σώματος (στους ιστούς), τα διαλυμένα μόρια των αερίων τα οποία έρχονται σε επαφή με τα κενά εισχωρούν και “γεμίζουν τα κενά” μέχρι να βρεθούν ξανά σε δυναμική ισορροπία.

Όταν ολοκληρωθεί αυτή η διαδικασία έχουμε την πρώτη εμφάνιση φυσαλίδων τις οποίες γνωρίζουμε ως μικροφυσαλίδες. Σε αυτή τη φάση δεν προκαλούν ακόμα κανένα πρόβλημα, η εξέλιξη από εκεί και πέρα εξαρτάται από την επιφανειακή τάση του υγρού. Μεγάλο μέρος αυτών των φυσαλίδων επαναδιαλύεται στο υγρό και άλλες συνεχίζουν να υπάρχουν στο κυκλοφορικό σύστημα έως ότου φτάσουν στους πνεύμονες όπου και εκπνέονται φυσιολογικά, πάντα κάτω από ομαλές συνθήκες .

Εμφάνιση μικροφυσαλίδων από μηχανική τάση

Μια άλλη μορφή εμφάνισης μικροφυσαλίδων προέρχεται από μηχανική τάση (π.χ κόπωση, παραγωγή έργου) σε αυτή τη περίπτωση διασπάται η δομή των μορίων του υγρού (ιστών) αφήνοντας “κενά” (Kavitation) μέσα στο υγρό (ιστούς). Τα μόρια των αερίων “γεμίζουν” αυτά τα κενά και εξαρτάται πάλι από την επιφανειακή τάση του υγρού, αν επαναδιαλυθούν στο υγρό ή θα συνεχίσουν να υπάρχουν στο κυκλοφορικό σύστημα.

Εμφάνιση μικροφυσαλίδων από τη διαταραχή της μοριακής δομής του υγρού 

Κενά μπορούν επίσης να παρουσιαστούν ακόμα και από την διαταραχή της μοριακής δομής του υγρού (ιστών στην κατάδυση). Τέτοιου είδους διαταραχή παρατηρείται στην επιφάνεια του υγρού η οποία έχει επαφή με άλλους ιστούς, ιστούς με διαφορετική επιφανειακή τάση.

Στο σημείο επαφής των δύο διαφορετικών επιφανειακών τάσεων συσσωρεύονται στερεά μικροσωματίδια σχηματίζοντας όλο και μεγαλύτερες επιφάνειες οι οποίες ευνοούν την ανάπτυξη μικροφυσαλίδων.

Εδώ μπορούμε ίσως να προσθέσουμε και τους μύες. Οι μύες παράγουν έργο τριβής έρχονται άμεσα σε επαφή με το αίμα και όπως προανέφερα λίγο πιο πάνω ευνοείται η δημιουργία  μικροφυσαλίδων λόγω της διαφορετικής επιφανειακής τάσης των δυο ιστών. Τα διαλυμένα αέρια προσκολούν στα στερεά μικροσωματίδια και έτσι σιγά-σιγά αρχίζουν να σχηματίζονται μικροφυσαλίδες.

Η παρακάτω φωτογραφία απεικονίζει τομή ενός αγγείου με μικροφυσαλίδες ανάμεσα στους μυς.

 

Φωτογραφία από το καταδυτικό περιοδικό,  Tauchen · September 2008

Πυρήνες φυσαλίδων  

Άλλη μια υποθετική πιθανότητα δημιουργίας φυσαλίδων είναι οι ανωμαλίες (προεξοχές/εσοχές) στα τοιχώματα των αγγείων αίματος. Μόρια αερίων γεμίζουν τις εσοχές δημιουργώντας πυρήνες φυσαλίδων οι οποίοι συμπεριφέρονται βάσει του νόμου Boyle-Mariotte, δηλαδή, αυξομειώνεται ο όγκος των πυρήνων ανάλογα με την πίεση του περιβάλλοντος. Η μερική πίεση των αερίων στους πυρήνες παραμένει ίδια, συμβαδίζει ανάλογα με την περιβαλλοντική πίεση, με άλλα λόγια σε αυτή τη φάση δεν υπάρχει υπερκορεσμός ή υποκορεσμός. Αλλάζει όμως στο στάδιο της αποσυμπίεσης μιας κατάδυσης, τα μόρια αζώτου που απελευθερώνονται από τους υπερκορεσμένους ιστούς του σώματος, ανάλογα με την πτώση της περιβαλλοντικής πίεσης εισχωρούν στους πυρήνες των φυσαλίδων, αυξάνει ο όγκος τους και στη συνέχεια λόγω του αυξημένου όγκου απελευθερώνονται από τα αγγεία του σώματος (προεξοχές/εσοχές) και ακολουθούν την πορεία φλεβικά προς τους πνεύμονες.

 

Εικόνα 2: Σπασμένο αγγείο σε μεγέθυνση  Χ 10000 φορές

Ποσότητα και μέγεθος των μικροφυσαλίδων

Tο μέγεθος των μικροφυσαλίδων είναι μόλις μερικά χιλιοστά του χιλιοστού (0,001 mm) και η ποσότητα εξαρτάται από το βάθος, τον χρόνο κατάδυσης καθώς και από την ταχύτητα ανόδου. Φτάνουν δε στη μέγιστη ποσότητα μετά από περίπου 30min κατάδυσης.

Σε αυτή τη μορφή δεν μας δημιουργούν κανένα πρόβλημα, μεταφέρονται φλεβικά από το σώμα  προς στο δεξιό προθάλαμο/δεξιά κοιλία της καρδιάς και στη συνέχεια αρτηριακά στους πνεύμονες όπου μετά το “φυλτράρισμα” το οποίο γίνεται στα τριχοειδή αγγεία των πνευμόνων εκπνέονται εφόσον η ποσότητα παραμείνει σε φυσιολογικά επίπεδα. 

 

Μεταφορά και αποβολή του αζώτου από τους πνεύμoνες.

Πρόβλημα μπορεί να παρουσιαστεί μετά από διαδοχική κατάδυση χωρίς το απαιτούμενο διάλειμμα επιφανείας. Στο σώμα μας ακόμα και 1/ ½  ώρα μετά την κατάδυση έχουμε σχεδόν τη μέγιστη ποσότητα μικροφυσαλίδων.  

Οι φυσαλίδες στην διαδοχική κατάδυση συμπιέζονται εκ νέου, μειώνεται ο όγκος τους αλλά συνεχίζουν να υπάρχουν στο φλεβικό κυκλοφορικό σύστημα όπου καταλήγουν ξανά στους πνεύμονες (μπλε χρώμα, εικόνα: 1). Στους πνεύμονες καταλήγουν επιπρόσθετα και η δημιουργία των νέων μικροφυσαλίδων της διαδοχικής κατάδυσης, η αυξημένη ποσότητα μικροφυσαλίδων συσσωρεύεται στους πνεύμονες με συνέπεια να επιβραδύνεται σημαντικά η ανταλλαγή των αερίων στις κυψελίδες και πριν προλάβουν να αποβληθούν φυσιολογικά, μεγάλη ποσότητα μικροφυσαλίδων κάτω από ορισμένες συνθήκες (όταν μικροφυσαλίδες καλύψουν περίπου το 30% των κυψελίδων) μπορεί να περάσει στο αρτηριακό κυκλοφορικό σύστημα (κόκκινο χρώμα, εικόνα: 1). 

Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται  "Pulmonale Shunt". 

Εικόνα: 1

Pulmonale Shunt 

Η έννοια "Pulmonale Shunt" σημαίνει παράκαμψη των πνευμονικών αγγείων από το φλεβικό αίμα με αποτέλεσμα να μην συμμετέχει στην διαδικασία ανταλλαγής αερίων (οξυγόνωση). Αυτού του είδους παρακάμψεις αγγείων υπάρχουν σε πολλά σημεία του σώματος, είναι μια λειτουργία του οργανισμού για να προστατεύει διάφορες λειτουργίες του και ενώ στο φυσικό μας περιβάλλον δεν μας δημιουργεί κανένα προβλήματα, στην κατάδυση όμως λόγω συσσώρευσης μεγάλης ποσότητας μικροφυσαλίδων μπορεί να έχει σοβαρές επιπτώσεις.

Oι μικροφυσαλίδες οι οποίες βρίσκονται στο αρτηριακό κυκλοφορικό σύστημα μεταφέρονται στα τριχοειδή αγγεία του σώματος, πολλά από αυτά φράζουν με αποτέλεσμα να διακόπτεται η παροχή οξυγόνου των κυττάρων όπου η ποσότητα Ο2 είναι ήδη μειωμένει στο αίμα λόγω της παράκαμψης των πνευμονικών αγγείων. Εκτός από τη διακοπή παροχής οξυγόνου των αγγείων αυξάνει η αρτηριακή πίεση προκαλώντας ρήξη πολλών αγγείων (εικόνα: 2), έτσι λοιπόν ένα καταδυτικό ατύχημα αρχίζει να εξελίσσεται. 

Εικόνα 2: Σπασμένο αγγείο σε μεγέθυνση  Χ 10000 φορές

Right - to - left shunt

Υπάρχει επίσης και το φαινόμενο right-to-left shunt, γνωστό και ως PFO (pantentes foramen ovale = ανοιχτό ωοειδές τρήμα), παθολογικό αίτιο το οποίο επιτρέπει κάτω από ορισμένες συνθήκες φλεβικό αίμα με χαμηλή ποσότητα οξυγόνου (το οποίο μεταφέρει και μικροφυσαλίδες) να περάσει στο αρτηριακό κυκλοφορικό σύστημα (από τον δεξιό στον αριστερό προθάλαμο της καρδιάς) παρακάμπτοντας την πνευμονική κυκλοφορία προκαλώντας την λεγόμενη “παράδοξη εμβολή”.

Το PFO (pantentes foramen ovale - ανοιχτό ωοειδές τρήμα) είναι μια εμβρυακή λειτουργία της καρδιάς και υπάρχει ανεξαιρέτως σε όλα τα έμβρυα το οποίο κλείνει κάποιο χρονικό διάστημα μετά την γέννηση τους σε ποσοστό περίπου 70-80% των ανθρώπων, στο υπόλοιπο 20-30% του πληθυσμού το έχει για πάντα χωρίς οι περισσότεροι να το γνωρίζουν. Στο φυσικό μας περιβάλλον δεν έχει καμία επίπτωση, στην κατάδυση όμως κάτω από ορισμένες συνθήκες μπορεί να προκαλέσει καταδυτικό ατύχημα. 

Και στις δυο περιπτώσεις, “Pulmonale Shunt“ και PFO (pantentes foramen ovale - ανοιχτό ωοειδές τρήμα) έχει σαν αποτέλεσμα να καταλήγουν μεγάλες ποσότητες μικροφυσαλίδων/φυσαλίδων N₂ στο αρτηριακό κυκλοφορικό σύστημα. Στο φυσικό μας περιβάλλον δεν συμβαίνει αυτό ή αν συμβεί κάτω από ορισμένες συνθήκες δεν μας δημιουργεί πρόβλημα. Σε κανονικές συνθήκες λειτουργίας του οργανισμού μας η πίεση στον αριστερό προθάλαμο είναι μεγαλύτερη από ότι στο δεξιό προθάλαμο της καρδιάς και έτσι δεν επιτρέπει να περάσει φλεβικό αίμα από τον δεξιό προς τον αριστερό προθάλαμο της καρδιάς (εικόνα: 3).

Ανοίξτε τον παρακάτω σύνδεσμο γι να δείτε σε τομή την κανονική λειτουργία της καρδιάς.

Σημείωση: Κάνοντας κλικ επάνω στην εικόνα έχετε διάφορες επιλογές, επιλέξτε επανάληψη και πατήστε το βελάκι κάτω αριστερά να ξεκινήσει το βίντεο. 

https://herz.hexal.de/grundwissen/herz/herzschlag.mp4

Εικόνα: 3 
  

Τι μπορεί να σημαίνει η ύπαρξη "Pulmonale Shunt"  και "PFO" στην κατάδυση, από απλούς πόνους στους μυς και τις αρθρώσεις μέχρι πιο σοβαρό καταδυτικό ατύχημα DCS Type I ή σε ακραίες περιπτώσεις ακόμα και Type II.

Μια στατιστική του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου του Düsseldorf αποδυκνύει ότι τo 50% των καταδυτικών ατυχημάτων τα οποία περιέθαλψαν τα τελευταία χρόνια οφείλονται στην ύπαρξη PFO όπου οι δύτες δεν γνώριζαν την ύπαρξη της πάθησης.

Καταλήγουμε λοιπόν, διαδοχικές καταδύσεις με διάλειμμα επιφανείας τουλάχιστον 2 ώρες και η δεύτερη κατάδυση να είναι πιο συντηρητική, αν και αυτό ιατρικά δεν είναι απόλυτα τεκμηριωμένο.

 

Θεραπεία 

Υπάρχει μια μέθοδος η οποία έχει εφαρμοστεί επιτυχώς χωρίς να απαιτείται χειρουργική επέμβαση. 

Τοποθετείται ένα ελαστικό μεταλλικό εξάρτημα (εικόνα: 4,5,6)  το οποίο σφραγίζει το ωοειδές τρήμα.

Εικόνα: 4

                                                                                                      

Εικόνα: 5

Εικόνα:6

• Αίτια που εμποδίζουν την φυσιολογική αποβολή αζώτου

• PFO (pantentes foramen ovale = ανοιχτό ωοειδές τρήμα), (right-to-left shunt)

- Παθολογικό αίτιο το οποίο επιτρέπει φλεβικό αίμα να περάσει στο αρτηριακό κυκλοφορικό σύστημα προκαλώντας την λεγόμενη “παράδοξη εμβολή”.

Παρατηρείται σε περίπου 20-30% του πληθυσμού χωρίς οι περισσότεροι να το γνωρίζουν.

• Το Κάπνισμα:

- Προκαλεί στένωση (Vasokonstriktion) των τριχοειδών αγγείων με αποτέλεσμα τη μειωμένη κυκλοφορία του αίματος και την περιορισμένη αιμάτωση τους.

http://www.scubadive.gr/forum/showpost.php?p=7442&postcount=1

• Υπερβολικό βάρος:     

Τα κύτταρα λίπους απορροφούν μεγάλη ποσότητα Ν2 η οποία απελευθερώνεται πολύ αργά.

• Αφυδάτωση:

Δυσκολεύει την κυκλοφορία του αίματος (αυξάνει η πυκνότητα) και κατ’ επέκταση εμποδίζει την αποβολή του αζώτου. 

• Παραγωγή έργου: 

Υποβρύχιες εργασίες, κολύμβηση  ενάντια σε ισχυρά ρεύματα, με αποτέλεσμα αυξημένη ποσότητα CO2 το οποίο ευνοεί τη δημιουργία και μεγεθύνει τις φυσαλίδες.

• Άγχος:  (το ίδιο με την παραγωγή έργου).

• Μικρά διαλείμματα επιφανείας σε διαδοχικές βουτιές.

• “Non-Limit” Καταδύσεις , υπερβολική συσσώρευση μικροφυσαλίδων.

• Γρήγορη ανάδυση ( > 7-10 m/min) υπερβολική συσσώρευση μικροφυσαλίδων.

• Χρήση φαρμάκων, ψυχοτρόπων ουσιών και αλκοόλ πριν από την κατάδυση, σε πολλές περιπτώσεις ακόμα και μετά την κατάδυση.

Χρήστος Ευθυμίου