Ухо (стр. 5 )

В данном контексте в новом свете предстают сосудосуживающие средства. Их применение помогает устранить непроходимость слуховых труб, но вместе с тем уменьшает компенсирующее расширение слизистой в среднем ухе, т. е. уменьшает коэффициент α. Продуваться становится легче, но делать это приходится чаще. Поэтому при глубоких погружениях применение сосудосуживающих средств нежелательно. Это тем более справедливо, если учесть, что их действие отчасти распространяется и на сосуды легких, что снижает компенсаторный приток крови к легким и тем самым повышает вероятность баротравмы последних.

Степень уменьшения объема среднего уха зависит от максимальной толерантной разности давлений ∆pmax. Эта разность, по-видимому, лимитируется в основном барабанной перепонкой, поскольку обычно именно она травмируется при превышении ∆pmax, но очевидно этот вопрос требует статистических исследований, поскольку нельзя исключить, что у некоторых индивидов лимитируюшими (т. е. слабыми местами) являются другие части уха ■.

Итак, мы видим, что увеличение интервала между продувками достигается за счет двух факторов: 1) увеличения максимальной толерантной разности давлений ∆pmax и 2) повышения сжимаемости среднего уха α. Это описывается формулой (3). Первый фактор повышается по мере укрепления тренировками тканей уха, прежде всего барабанной перепонки. Второй фактор малоисследован. Пока не ясно, в какой мере он поддается тренировкам, но не исключено, что он зависит от психического настроя (через регуляцию тонуса сосудов в слизистой оболочке среднего уха).

Измерив фактические интервалы между продувками и их глубины можно вычислить ∆pmax и α, при которых формулы (4) и (5) лучше всего соответствуют фактическим значениям. Таким путем можно набрать статистику по фридайверам и продолжить исследование данного вопроса. ■

Продолжительность продувки

На продувание ушей уходит некоторое время и силы. В процессе нырка первая продувка обычно занимает от 0,5 до 2 с.[10]

Продолжительность продувки (время нагнетения воздуха в среднее ухо) определяется объемом воздуха ∆V, который нужно вдуть в среднее ухо, формой слуховой трубы, разницей давлений ∆p в носоглотке и среднем ухе перед продуванием и вязкостью η воздуха.

В первом приближении будем считать, что форма слуховой трубы и разница давлений ∆p одинаковы в каждом акте продувания. Вязкость воздуха при повышении давления увеличивается незначительно: порядка 1 % на 100 м глубины, поэтому ее изменениями тоже можно пренебречь. Что касается объема вдуваемого воздуха ∆V, то его легко оценить исходя из того, что общее число n молекул воздуха в среднем ухе равно n = pV/kT, где p — давление в среднем ухе, V — объем полости среднего уха, k — постоянная Больцмана, T — температура в среднем ухе. Отсюда получаем, что для выравнивания разницы давлений ∆p необходимо вдуть ∆n = ∆pV/kT молекул воздуха. Поскольку разность давлений ∆p приблизительно одинакова во всех актах продувки, то следовательно число вдуваемых молекул ∆n также одинаково. Объем ∆V, занимаемый молекулами ∆n, равен ∆V = ∆nkT/p = ∆pV/p.

Таким образом, объем ∆V вдуваемого в среднее ухо воздуха, уменьшается с ростом глубины обратно пропорционально давлению p воды. Следовательно время, затрачиваемое на продувку, сокращается с ростом глубины. К примеру, если продувка на глубине 3 м потребовала 1 с, то на глубине 30 м она может занять 1/3 c, а на глубине 70 м — всего 1/6 c.

На практике, однако, может случится так, что при увеличении глубины погружения накапливается баротравматический отек слуховой трубы из-за неполного продувания, просвет слуховой трубы сужается и время продувки не уменьшается или даже увеличивается. С другой стороны, на глубинах свыше 30-40 м (а при нырянии на выдохе на меньших глубинах) происходит значительный отток крови к легким, в результате чего кровенаполнение слуховой трубы уменьшается. Поэтому при отсутствии баротравматического отека просвет трубы увеличивается и облегчается ее открытие, что приводит к дополнительному сокращению времени продувки. Таким образом, при глубоких погружениях важно тщательно и своевременно продувать уши, не допуская неполной продувки. Тогда с ростом глубины продуваться будет легче (разумеется, пока хватает запаса воздуха), а сама продувка будет требовать меньше времени.

Прочность барабанной перепонки

При неограниченном повышении разности давлений между полостью среднего уха и наружным слуховым проходом происходит разрыв барабанной перепонки. Разрыв обычно случается в нижней ее части и имеет форму маленькой щели. Поскольку этой щели вполне достаточно для выравнивания давления, дальнейшего повреждения не происходит. При разрыве барабанной перепонки из-за очень резкого изменения давления, например при ударной волне от взрыва, повреждения носят более обширный характер, вплоть до полного отрыва барабанной перепонки.

В отношении давления разрыва имеются противоречивые данные. Так американские врачи Армстронг и Гейм (1937) установили, что повышение давления более 0,04 ат вызывает невыносимую боль в среднем ухе и головокружение, а более 0,13-0,20 ат приводит к разрыву барабанной перепонки[11]. По данным и (1976), к разрыву барабанной перепонки обычно приводит разница давления около 0,26-0,30 ат, а у лиц с рубцами и атрофией перепонки, снижающими ее упругость, разрыв возможен и при меньшем градиенте давления. и (1963) считают, что при медленном нарастании давления барабанная перепонка может выдерживать давление до 1 ат и более.

Эти цифры плохо согласуются между собой и с наблюдаемыми глубинами первой продувки у многих фридайверов (3–4 м, что соответствует разности давлений 0,3-0,4 ат). По-видимому, существует несколько причин этих расхождений. Во-первых, велик разброс в прочности барабанной перепонки у различных индивидов. Во-вторых, не всегда ясно что подразумевается под разницей давлений: разница с разных сторон перепонки или разница между давлением окружающей среды, вызывающем боль или разрыв, и давлением в ухе до повышения давления. В-третьих, некоторые из приводимых в литературе цифр являются средними значениями, в то время как другие носят нормативный характер (для целей обеспечения безопасности) и соответствуют нижним значениям давления разрыва, наблюдаемого в группе.

Рис. 8. Давление в наружном слуховом проходе, приводящее к разрыву барабанной перепонки человека[22]

На рис. 8 приведены данные оригинального исследования 1906 г. В этом исследовании использовались трупы и давление в наружном слуховом проходе повышалось до разрыва барабанной перепонки. Давление в полости среднего уха при этом оставалось практически равным атмосферному, поскольку избыточное давление в среднем ухе могло выравниваться через слуховую трубу. Из этих данных видно, что среднее давление разрыва у взрослых около 1,5 ат, а у детей около 2 ат. С другой стороны, в группе из 100 человек велика вероятность того, что у кого-то из этой группы прочность барабанной перепонки окажется меньше 0,5 ат. Относительно недавнее обследование 90 субъектов при аутопсии дало среднее давление разрыва барабанной перепонки 1,2 ат при полном диапазоне разброса 0,5—2,1 ат.[23]

Эти данные вполне объясняют указанные выше расхождения и согласуются с наблюдаемыми у ныряльщиков глубинами продувки.

Таким образом, прочность здоровой тренированной барабанной перепонки позволяет ей выдерживать без разрыва давление до 20 м водного столба. У ныряльщиков при частых и/или интенсивных тренировках идеальное состояние барабанной перепонки, по-видимому, редко встречается. Это обусловлено частыми небольшими растяжениями, переохлаждением, увлажнением барабанной перепонки водой и последующим ее иссушением из-за вымывания ушной серы. Вымывание серы и повреждение кожи наружного слухового прохода инородными телами (в том числе механическими приспособлениями для чистки ушей) способствует инфицированию. Как указывалось выше, у рядовых тренированных ныряльщиков обычным является появление боли при давлении 3-4 м водного столба, а у высокотренированных — 6—8 м и более. У начинающих ныряльщиков боль может возникать и при давлении менее 1 м. Это, однако, свидетельствует скорее о нездоровье ушей, чем о норме.

Прочность мембраны круглого окна и кольцевой связки овального окна

По данным Бекеши давление разрыва мембраны круглого окна человека составляет от 4 до 7 ат, а прочность кольцевой связки стремени — свыше 20 ат [Bekesy, 1960].

Таким образом, прочность окон внутреннего уха существенно превосходит прочность барабанной перепонки. Это наводит на мысль, что разрыв барабанной перепонки при чрезмерном давлении на нее служит предохранителем от повреждения внутреннего уха. Однако, как отмечалось ранее, имеет место усиление давления при передаче смещения от барабанной перепонки на основание стремени в десятки раз. Поскольку смещение барабанной перепонки может достигать нескольких миллиметров, то передача такого смещения на овальное окно привела бы к травме его связки. Что касается мембраны круглого окна, то в норме при медленном смещении основания стремени, по-видимому, успевает произойти отток перилимфатической жидкости через водопровод улитки в спинномозговую жидкость. Поэтому при медленных изменениях давления давление на мембрану круглого окна остается равным давлению спинномозговой жидкости. Данных о скорости этого оттока в состоянии нормы и патологии в литературе найти не удалось. ■

По медицинским наблюдениям травмы кольцевой связки и мембраны круглого окна случаются намного реже травм барабанной перепонки. Можно предположить, что это обусловлено тем, что рукоятка молоточка не смещается в той же степени как барабанная перепонка (упругости барабанной перепонки не хватает для смещения слуховых косточек, опирающихся на кольцевую связку, и перепонка огибает рукоятку молоточка), и тем, что цепь слуховых косточек изгибается в суставах. Исходя из строения косточек основной прогиб, по-видимому, приходится на сустав между стременем и наковальней. Для обеспечения прогиба стременная мышца должна напрягаться. К сожалению, данных о величине этого прогиба и распределении напряжения в слуховой цепи (начиная с барабанной перепонки и кончая мембраной круглого окна) найти не удалось, поэтому не удается достаточно полно рассмотреть воздействие давления на все элементы слуховой цепи. ■