Филипенков С.Н.
ФГУП "Летно-исследовательский институт им. М.М. Громова" (ЛИИ), г. Жуковский, Россия

Биофизические процессы нуклеации и кавитации приводят к росту газовых пузырьков (ГП) в жидких средах организма при понижении окружающего давления (декомпрессии) от 1 до 0,7...0,2 ата в зависимости от функциональных и анатомо-морфологических особенностей человека. Последние - вариабельны, что приводит к статистически значимым индивидуальным различиям в устойчивости летного состава к высотной декомпрессионной болезни (ВДБ).

Настоящее исследование поставлено для изучения причин индивидуальных различий в устойчивости к декомпрессии до долей атмосферы и с целью статистической оценки связи между появлением газовых пузырьков в кровотоке, антропометрическими, морфологическими и функциональными особенностями обследуемого лица.

Возникновение заболевания в условиях высотного полета представляет серьезную угрозу для работоспособности и профессиональной деятельности экипажа, а также крайне опасно для здоровья пассажиров гражданских авиалайнеров. Развитие симптомов ВДБ в ряде случаев становится причиной невыполнения полетного задания экипажами военной авиации.  С целью прогноза вероятности развития ВДБ была проведена оценка значимости анатомических и физиологических факторов риска, влияющих на чувствительность человека к ГП.

Множественный корреляционный анализ выполнен по накопленной статистике из 968 тестов в барокамере (БК) с учетом антропометрических и функциональных показателей 123 испытателей-добровольцев в возрасте от 19 до 59 лет, а также параметров венозных ГП кровотока, обнаруженных у них при ультразвуковых исследованиях (УЗИ) по многократной декомпрессии (от 2 до 15 раз для каждого обследуемого) до 0,5-0,20 ата. По программе "Statistic for Windows" были рассчитаны матрицы коэффициентов парной корреляции (r_ij) и получены максимальные значения множественных коэффициентов корреляции (R)  для линейной и квадратичной формы зависимости. Доплеровское УЗИ при декомпрессии производилось каждые 10-15 минут в период 4-6-часового пребывания в БК при размещении датчиков на коже в прекардиальной области на проекции правого желудочка сердца и легочных артерий. Испытатели прошли ВЛЭК без каких-либо ограничений (по 1-2 графе) и были ознакомлены с условиями экспериментов, сделав письменное заявление о добровольном согласии на УЗИ в БК.

В условиях 4-6-часовой имитации пилотирования летательных аппаратов выполнено 968 экспериментов при различных величинах барометрического давления (от 150 до 375 мм рт.ст.) и физической активности (с потреблением О₂ в диапазоне 0,3...1,0 л/мин STPD), в том числе 447 теста без преоксигенации, 223 теста с 30-минутной преоксигенацией, 15 тестов с 60-минутной преоскигенацией и 283 теста с 120-минутной преоксигенацией. В табл. 1 представлено распределение результатов экспериментов по обнаружению ГП при доплеровском УЗИ с варьированием величины коэффициента перенасыщения (КП), при котором у обследуемых впервые обнаруживали ГП (КПГП) или выявляли клинические симптомы (КПВДБ).

В табл. 2  приведены результаты доплеровского УЗИ после применения 30-60-минутной преоскигенации у тех из обследуемых лиц, которые в экспериментах 1-ой серии (без преоксигенации) имели клинические симптомы ВДБ.

В табл. 3 приведены результаты УЗИ у 70 из 123 испытателей в возрасте от 20 до 59 лет (средний возраст 34+4,2 года, рост 172+7,4 см, масса 79+8,3 кг, расчётное содержание жира 11+4,3 кг, растворённый в организме азот 1,2±0,25 л) при их  участии в 283 экспериментах в БК, в том числе: без преоксигенации (30 человек); при 2 - часовой преоксигенации при наземных условиях в покое, а также во время легкой и средней по тяжести физической нагрузке (ФН) и последующей четрыехчасовой работе на высоте 9,2 км. Итоговые результаты корреляционного анализа связи между индивидуальной частотой ВДБ, наличием травм в анамнезе, массой жира, массой тела, ростом, отношением массы тела к росту (индекс Кетле), возрастом, содержанием растворенного в организме азота представлены в табл. 4.

Таблица 1.

Итоговые   результаты  определения  пороговых КПГП и КПВДБ у 123 лиц в относительном

покое  и  при выполнении  умеренной  физической работы   (В.И. Чадов с соавт.,1996)

*- при р<0,05 по t критерию имеются статистически значимые различия в средних значениях.

Таблица 2. Характеристики обнаружения ГП и частоты симптомов ВДБ при 287 мм рт.ст. после 30-минутной (у 38 лиц) и после 60-минутной (у 11 лиц) преоксигенации.

*- при р<0,05 по t критерию имеются статистически значимые различия в средних значениях.

Таблица 3. УЗИ при 2-часовой преоксигенации перед работой при 150-220 мм рт.ст.

*- статистически значимые различия в сравнении со средними показателями 1-ой серии (р<0,05)

Таблица 4. Величины коэффициентов корреляции между частотой ВДБ и антропометрией.

* -  статистически значимые коэффициенты корреляции (р<0,05)

Значениями коэффициентов множественной и парной корреляции из табл. 4 подтверждается целесообразность определения индивидуальной устойчивости летчиков к ВДБ с учетом антропометрии и количества азота, который может быть растворен в организме человека перед декомпрессией. Комплекс таких показателей, как масса тела человека, содержание жировой ткани и отношение массы организма к росту, не только сильно связан с азотной емкостью организма, но и позволяет прогнозировать (при среднем уровне R = 0,38...0,79) частоту возникновения быстро развивающихся тяжелых случаев ВДБ именно у тучных лиц гиперстенического телосложения с высоким содержанием жировой ткани (15...25 кг).

Возраст обследуемых (более 40 лет) становится значимым фактором риска при декомпрессии большим степеням разрежения атмосферы 150...220 мм рт. ст. и без предварительной десатурации организма от азота (при среднем уровне связи возраста с частотой ВДБ), когда частота ВДБ увеличивается в 2-3 раза у лиц пожилого возраста (более 45 лет). Наоборот, при умеренных степенях разрежения атмосферы (287...375 мм рт.ст.) и при применении преоксигенации перед декомпрессией к большим степеням разрежения атмосферы (220 мм. рт.ст.) возраст слабо связан с частотой ВДБ и уступает по значимости таким факторам риска как травматизм и постоянное курение.

Корреляционный анализ показал, что выведение азота в течение 1-2-часового вдыхания кислорода перед декомпрессией нивелирует значимость обнаружения ГП методом доплеровского УЗИ для прогноза случаев ВДБ. Сводится к нулевой роль антропометрических признаков, косвенно отражающих содержание в организме растворённого азота, что уменьшало коэффициент корреляции со среднего уровня 0,66 в экспериментах без преоксигенации (серия I) до очень слабого, но значимого - 0,17 при декомпрессии после преоксигенации к 150-200 мм рт.ст. (серия 5) или до умеренного - 0,38 при декомпрессии к давлению 220 мм рт.ст. (серия 6). Статистическим анализом  показано, что, также как при подводных погружениях, возраст обследуемых в диапазоне 45 - 59 лет при наличии травм, избыточном накоплении жировой ткани (в пределах 15...25 кг) и уменьшении функциональных резервов кардио - респираторной системы (при курении и в процессе старения) влияют на высокую интенсивность (4 балла по Спенсеру) и раннее обнаружение сигнала от ГП в кровотоке при значимо более высоком риске появления  клинических симптомов декомпрессионной болезни. (Mr.Powell etal, 1982; B.A.Cameron etab., 2007).

Результаты множественного корреляционного анализа позволяют полагать, что старение организма, связанное с увеличением веса за счет жировых отложений и сокращением резервов кардио - респираторной системы (проявляющимся в уменьшении максимума потребления кислорода ниже 30 мл/мин на 1 кг веса), а также с изменениями стенки кровеносных сосудов и гемодинамики в системе микроциркуляции под хроническим действием никотина (при курении) или после обширных травматических повреждений и при атеросклеротических процессах, значимо увеличивает риск ВДБ. По сравнению с молодыми лицами (в возрасте 20...44 лет), указанные причины повышают вероятность появления клинических симптомов у лиц старше 40 лет в 2 - 3 раза и более чем в 10 раз повышают вероятность ВДБ у лиц среднего возраста в диапазоне 45-59 лет.