Причины

С проблемой возникновения апноэ чаще всего сталкиваются ныряльщики.

Произвольная задержка дыхания у взрослого здорового человека невелика, и в состоянии покоя обычно составляет: на вдохе ~ 55сек.; на выдохе ~ 40сек. Регулярные тренировки и предварительная гипервентиляция лёгких значительно увеличивают произвольную задержку дыхания. Если используется чистый кислород, то задержка в дыхании составляет от 3 до 8 минут. Если увеличить время гипервентиляции и давление кислорода до 2 атм., произвольная задержка дыхания может составить от 14 до 30 минут.

Состав атмосферного воздуха постоянен и содержит: 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,03% углекислого газа, около 1% водяных паров и инертных газов (гелий, аргон, неон, ксенон, криптон). Но атмосферный воздух не участвует непосредственно в газообмене организма. Венозная кровь вступает в газообмен с альвеолярным воздухом лёгких, состав которого существенно отличается от атмосферного. Альвеолярный воздух содержится в ячеистых альвеолах лёгких, которые пронизаны сетью капилляров лёгочной артерии. Внутренняя поверхность альвеол (лёгочных пузырьков) составляет около 100м2. Состав альвеолярного воздуха строго постоянен, и даже малейшие изменения приводят к возникновению опасных патологических состояний. В состав альвеолярного воздуха входят: 73,5-76% азота, 13-14,4% кислорода, 4,9-5,9% углекислого газа, 6,2% водяных паров. В процессе дыхания атмосферный воздух служит лишь для вентиляции альвеолярного воздуха, т.е. для внешнего дыхания. При изменении давления воздуха (как применяемого для дыхания, так и альвеолярного) существенным для организма будет являться уже не процентное содержание того или иного газа в альвеолах, а его парциальное давление (частичное давление одного газа в общей смеси), определяющее биологическое воздействие этого газа на организм.

Реакцией на изменение состава альвеолярного воздуха при нырянии с задержкой дыхания, будет возбуждение дыхательного центра. У различных людей, не смотря на разницу в величине задержки дыхания, состав альвеолярного воздуха после неё практически одинаков.

Гипервентиляция лёгких перед нырянием производится не столько для насыщения организма кислородом, сколько для удаления возможно большего количества углекислого газа. Явление снижения содержания углекислого газа в крови в результате длительной и глубокой гипервентиляции лёгких, называется гипокапнией. В процессе гипервентиляции в альвеолярном воздухе содержание кислорода повышается всего на 0,1-0,2 литра, а самое большее, что может содержать кровь –0,05-0,1 литра, в связи с тем, что при нормальном дыхании почти весь гемоглобин насыщен. Такое малое количество дополнительного кислорода в организме не может обеспечить существенного увеличения произвольной задержки дыхания.

В результате гипервентиляции содержание углекислого газа в альвеолярном воздухе резко уменьшается, и углекислота из крови начинает усиленно выделяться в лёгкие, а поступление её из тканей остаётся прежним, в результате возникает резкая гипокапния, приводящая к апноэ. Прекращается потребность организма в дыхании, ведь раздражителя дыхательного центра – углекислого газа недостаточно для возбуждения и подачи сигнала о необходимости вдоха. Дыхание может восстановиться, когда содержание кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе придёт к норме. В большинстве случаев быстрое снижение парциального давления кислорода ведёт к развитию кислородного голодания головного мозга раньше, чем включится в работу дыхательный центр, т.е. содержание углекислоты не успевает нарасти до необходимой величины, и, как следствие этого происходит потеря сознания. Дыхательный центр в большей степени чувствителен к повышению содержания углекислого газа, нежели к падению содержания кислорода. Именно в этом заключается главная опасность чрезмерной гипервентиляции легких, ведущая к гипокапнии, и вследствие этого к возникновению апноэ, которое влечет за собой, в подавляющем большинстве случаев, потерю сознания в результате гипоксии (кислородного голодания головного мозга).