fizjologia i trening lotniczy - Wojskowy Instytut Medycyny Lotniczej
advertisement
Adam Skrzypkowski FIZJOLOGIA I TRENING LOTNICZY Warszawa 2012 2 3 SPIS TREŚCI Wstęp…………………………………………………………………...……….……5 Rozdział I. Atmosfera ziemska ………………………………………………………9 1. 2. 3. 4. Troposfera ……………………………………….………………….………….……….11 Stratosfera Mezosfera, Termosfera, Egzosfera ………...…………………………….…14 Wzorzec atmosfery ziemskiej …………………………………………………………..15 Ciśnienie atmosferyczne ………………………………………………………………..18 Rozdział II. Oddychanie……...……………………………………………..........…22 1. Wentylacja płucna …………………………………………………………………...……24 2. Dyfuzja gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią…………….……..…….29 3. Transport gazów za pośrednictwem krwi…………………………………………..……..31 4. Dyfuzja gazów pomiędzy krwią a komórkami ………………………………………..….34 5. Oddychanie wewnętrzne ……………………………………………………….........…....36 6. Możliwości przystosowawcze układu oddechowego.………………………...………..… 39 7.Trening oddechowy…………………………………………………………………...……40 Rozdział III. Wybrane problemy przebywania w środowisku niedotlenienia wysokościowego mające związek z lotnictwem lekkim…………….…43 1. Meteoropatia…………………………………………………………………….……..….47 Rozdział IV. Fizjopatologia w przestrzeni lotniczej…………………………….…..52 1. 2. 3. 4. Wybrane choroby związane ze zmianami ciśnienia atmosferycznego……………..…..53 Dynamika gazów w anatomicznych jamach ciała …………………………………..…54 Barodontalgia…………………………………………………………………….……..57 Zator gazowy i choroba dekompresyjna………………………………………..………62 Rozdział V. Niedotlenienie………………………………………………………….67 1. 2. Lotnicze zabezpieczenia wystąpienia niedotlenienia i podział hipoksji……………......69 Trwałe zwiększenie tolerancji organizmu na niedobory tlenu…………………….……77 Rozdział VI. Fizjopatologia zmian ciśnienia atmosferycznego występujących w lotnictwie ……………………………………..…………………..79 Rozdział VII. Zapobieganie niedotlenieniu wysokościowemu. Nadciśnienie oddechowe…………………………………………….84 1. Oddychanie tlenem w lotnictwie……………………………………………………..……85 Rozdział VIII. Fizjopatologia lotów wysokościowych………………………...…....90 1. 2. 3. Indywidualne wysokościowe wyposażenie pilota………………………………..……..95 Lotnicza aparatura tlenowa ……………………………………………………………..99 System awaryjnego opuszczania samolotu …………………...……………………….102 Rozdział IX. Biofizyka przyspieszeń…………………………..…………………..108 Rozdział X. Zastosowanie symulatorów w aspekcie medycyny lotniczej……...... 118 Rozdział XI. Treningowy symulator lotniczo–lekarski; komora niskich ciśnień (KNC).…………………………………….122 1. Komora niskich ciśnień z nagłą dekompresją……………………………..……………..127 Rozdział XII. Trening lotniczy z zastosowaniem wirówki przeciążeniowej jako symulatora lotniczego…………………………………………132 1. Manewry przeciwprzeciążeniowe……………..……………………………………..…132 2. Treningowy symulator lotniczo – lekarski; wirówka przeciążeniowa….…………...…..134 Rozdział XIII. Temperatura w środowisku pracy lotnika. Termobarokomora...…..137 1. 2. 3. 4. Klasyfikacja środowiska termicznego ………………………………...….……………..139 Termobarokomora………………………………………….……………………………144 Gwałtowna zmiana temperatury (uraz termiczny)……………………………...……….146 Badanie warunków termicznych…………………………………………...……………150 Rozdział XIV. Reakcja organizmu człowieka na promieniowanie słoneczne….…152 Rozdział XV. Hałas……………………………...………………………………...159 Rozdział XVI. TOKSYKOLOGIA…………………………..…………………….167 1. Kontakt człowieka z różnymi (wybranymi) czynnikami toksycznymi znajdującymi się w środowisku lotniczym…………………………………………………….….……172 4 Rozdział XVII. Lotnictwo vs ekologia……...…………………………..…………183 Rozdział XVIII. Obrona przed terroryzmem w lotnictwie……………..............….192 1. Terroryzm żywnościowy…………………………………………………………………194 Rozdział XIX. Wpływ wibracji na organizm człowieka…………………...……...202 1. Wibracja w lotnictwie……………………………………………………….……...……206 2. Profilaktyka i trening antywibracyjny……………………………………………...……210 Rozdział XX. Trening fizyczny lotników………………………………….………212 1. 2. Trening wibracyjny…………………………………………………………..….….….227 Trening fizyczny zwiększający tolerancję wibracji……………………………………228 Rozdział XXI. Treningi lotniczo – lekarskie umożliwiające łagodzenie lub wygaszanie czynników zmniejszających fizjologiczną tolerancję środowiska lotniczego ………………………..……….………..231 Rozdział XXII. Fizjopatologia widzenia i trening noktowizyjny………………….245 1. 2. 3. 4. Fizjopatologia widzenia w warunkach lotu …………………………………………...252 Widzenie w warunkach fizjologicznie nieodpowiedniego oświetlenia. Noktowizja…………………………………………………………………….…….. 253 Wpływ oświetlenia na wydajność pracy …………………………...…………..…….. 256 Trening wzrokowy …………………………………………………………………….258 Rozdział XXIII. Trening zdrowotny i zawodowy…...………………...…………..260 Rozdział XXIV. Trening lotniczej ewakuacji medycznej………...……...………..269 1.Podstawowy trening ewakuacji medycznej ………………………………….…………..271 Rozdział XXV. Strach przed lataniem …………………………………………….276 Rozdział XXVI. Bezpieczeństwo w lotnictwie……………...……………….……282 Rozdział XXVII. Wybrane problemy stomatologiczne związane z lotnictwem.….291 1. Wpływ przeciążenia lotniczego na postępowanie dentystyczne ………………..……….296 2. Okresowe badanie układu stomatognatycznego u personelu latającego…………..……..301 3. Hipotetyczne rangowanie pozyskiwanych informacji orzeczniczych podczas badania składowych US…………………………………………...……..308 4. Jak często badać kompleksową sprawność ruchową US?.................................................310 5. Podstawowe informacje ogólne dotyczące badania orzeczniczego lotników z zakresu stomatologii……………………………………………………………..310 6. Zapobieganie stomatologiczne ……………………………………………….………….313 Rozdział XXVIII. Wybrane wiadomości dotyczące orzecznictwa lotniczo – lekarskiego oraz licencjonowania lotniczego…………………….…….………….319 1. Organizacja Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (licencjonowanie)……………. 331 Rozdział XXIX Higiena lotnicza (wybrane zagadnienia)………….……….……..347 1. Higiena środowiskowa – lotnicza…………………………………………………..……349 XXX. Porady dla podróżnych………………………………………………...……356 1. Zagrożenie wystąpienia pogorszenia zdrowia podczas planowanej podróży lotniczej …358 2.Przeciwwskazania medyczne do odbywania podróży lotniczych ……………………..…360 3. Podróż lotnicza…………………………………..……………………………………….360 Spis rycin i tabel………………………………………………………..………….363 5 6 Wstęp Fizjologiczna odpowiedź organizmu człowieka na warunki przebywania w przestrzeni ponadziemskiej zależy od wielu czynników. Część z nich jest niezależna, a część zależna od aeronauty. W tym opracowaniu opisywane będą wybrane czynniki warunkujące bezpieczną pracę w powietrzu, które mogą być kształtowane przez człowieka. Wyjaśnieniem ustrojowych mechanizmów adaptacyjnych zajmuje się medycyna lotnicza, która stanowi dział medycyny zajmujący się przebywaniem i pracą człowieka w szczególnych warunkach przestrzeni wokółziemskiej. Jednocześnie jest ona specjalnością medyczną badającą i analizującą zaburzenia organizmu wyzwalane lub nasilone odbywaniem lotu statkiem powietrznym, w tym bezpiecznej ewakuacji lotniczej chorych lub rannych. Według słownika terminów i definicji NATO (AAP-6; 2005), „medycyna lotnicza to dziedzina nauk medycznych związana ze specyficznymi biologicznymi i psychologicznymi problemami personelu latającego”. Powiązanie wiedzy lotniczej z medyczną ułatwia zrozumienie wielu procesów fizjologicznych związanych z pracą w zmiennych warunkach fizycznych a w tym również grawitacji oraz przyspieszeń. Pozwala na jednoczesne analizowanie ekstremalnych problemów medycznych z fizycznymi oraz psychologicznymi. Ważnym jest również poznanie zależności pomiędzy opornością ustroju na ekstremalne warunki pracy a ogólną zdrowotnością w optymalnej tężyźnie fizycznej. Potrzeba taka może wynikać i z tego, że w tych właśnie zależnościach doszukiwać się można „dróg”, które umożliwiają kierowanie procesami adaptacyjnymi zależnymi od człowieka. Umiejętnie zaplanowany oraz realizowany trening może podwyższać fizjologiczne możliwości organizmu na przebywanie i pracę w niekorzystnym dla człowieka środowisku, jakim jest atmosfera ziemska lub przestrzeń kosmiczna. Podstawy fizjologii, jako działu medycyny lotniczej, powinni poznać wszyscy pasjonaci lotnictwa, a także „żeglujący w przestworzach”. Szkolenie, w pełnym lub podstawowym zakresie, powinno dotyczyć nie tylko personelu naziemnego (tzw. służb lotniskowych), ale ludzi często odbywających podróże lotnicze zarówno turystyczne, jak i zawodowe (biznesowe). Zasięg oddziaływania lotnictwa, z medycznego punktu widzenia, jest większy niż tylko jako fizyczny środek transportu ludzi lub towarów. Lotnictwo medyczne skracając relacje lekarz – pacjent – lecznica, znakomicie poprawia efekty terapeutyczne. Rozmach wiedzy lotniczej można rozpatrywać w przedziale: od ekologii powiązanej z sozologią przestrzeni powietrznej (nauka o ochronie środowiska naturalnego) do łagodzenia niedogodności podróży lotniczej czyniąc ją coraz bardziej sprzyjającą człowiekowi. Równie ważną, choć czasami epizodyczną, jest rola w ratowaniu życia poprzez podejmowanie i bezpieczne ewakuowanie porażonych w wyniku katastrof, klęsk żywiołowych i z obszarów dotkniętych wojną lub terroryzmem. Ważnym oddziaływaniem zapobiegawczym jest niezbędna edukacja podstaw medycyny lotniczej skierowana do wspinaczy (wyczynowych i amatorów) oraz ratowników wysokogórskich. Zagadnienie to dotyczy również szeroko rozumianych sportów wykorzystujących przestrzeń powietrzną do celów wyczynowych a także rekreacyjnych. Tak, więc wiedza z zakresu medycyny (fizjologii) lotniczej ułatwia przewidywanie, planowanie i formowanie zastępów szybkiego reagowania, a pozostających w stałej gotowości do działań ratowniczych. Szkolenie z zakresu podstaw fizjologii lotniczej, ułatwia uzyskiwanie sukcesów związanych nie tylko z transportem lotniczym, ale również z bezpieczną obsługą powietrznego środowiska pracy (np. prace/usługi na wysokościach; alpinizm przemysłowy, dźwigi budowlane, oraz bezpieczeństwo pionowych szlaków komunikacyjnych). 7 Przestrzeń lotnicza jest ok. 8%-owym fragmentem wokółziemskiej otuliny powietrznej umożliwiającym masowy i bezpieczny transport lotniczy. Wykorzystanie statków powietrznych staje się coraz bardziej dostępne, zarówno w transporcie lokalnym, jak i globalnym. Lotnictwo może kreować istotne korzyści ekonomiczne, ale może jednocześnie przyczyniać się do zmian klimatycznych, co istotnie spłyca ekonomiczną wartość lotów. Zmniejszaniem negatywnego wpływu lotnictwa na środowisko może być uzyskanie 70% wydajności paliwa lotniczego (mniej spalin). Osiągnięcie to nie zadawala, bowiem znakomita wydajność w połączeniu z 400% wzrostem rejsów, czyli proporcjonalnie zwiększenie spalanego paliwa; budzi zaniepokojenie ekonomistów oraz ekologów. Ekologiczną troskę pogłębia narastające zapotrzebowanie na transport lotniczy, w tempie około 50% rocznie. Sytuacja taka sprzyja narastaniu emisji gazów cieplarnianych pochodzenia lotniczego. Niepokój ten łagodzą dane dotyczące efektywności wykorzystania miejsc, która to efektywność w transporcie powietrznym wynosi ponad 80% a w samochodowym ok. 40%. Można przyjąć, że lotnictwo wbrew obiegowym opiniom nie jest gałęzią transportu szczególnie nieprzyjazną środowisku. Generuje podobne lub mniejsze ilości (na pasażerokilometr) szkodliwych substancji do atmosfery w porównaniu z transportem samochodowym. Lotnictwo zaliczane jest do globalnego środka transportu w coraz bardziej wspólnej, czyli międzynarodowej przestrzeni lotniczej. W Polsce sukcesywnie wzrasta dostępność (mierzona przepustowością portów lotniczych) transportu lotniczego zarówno ludzi jak i towarów. Zatem można prognozować narastanie wypracowywania coraz bardziej skutecznych działań oświatowych, zapobiegawczych, leczniczych a dotyczących: załóg lotniczych, służb lotniskowych, pasażerów, chorych i poszkodowanych. Pośrednio, poprzez stałe nadzorowanie światowego transportu, odbywa się monitorowanie skutków środowiskowych lotnictwa w lokalnym i globalnym wymiarze. Powszechność transportu lotniczego wiąże się z coraz częściej słyszanym pytaniem kapitana statku powietrznego „czy na pokładzie znajduje się lekarz?” Wówczas może pojawić się pytanie czy typowe naziemne postępowanie lekarskie jest, a może będzie równoznaczne z terapią w warunkach przestrzeni lotniczej a może niedługo i kosmicznej? Narastający i coraz mniej ograniczany dostęp człowieka do przestrzeni pozaziemskiej nasuwa logiczne przypuszczenie zwiększania zapotrzebowania na medyczne szkolenie z zakresu bezpieczeństwa podróży lotniczej. Bezpieczeństwo człowieka w przestrzeni powietrznej dotyczy nie tylko lotu, ale zespołów wielu specjalistów, planistów i wykonawców naziemnych przygotowujących bazę, statek powietrzny oraz załogę do wykonywania pracy w powietrzu. Odnośnie lotników, bezpieczny lot warunkuje skuteczne nauczanie oraz permanentny trening zawodowy a także wydolnościowy. Tak rozumiane nabywanie wiedzy z zakresu podstaw medycyny (fizjologii) lotniczej dotyczy nie tylko lekarzy, ratowników, zastępów medycznego personelu pomocniczego, ale również szeroko rozumianego personelu poszukiwawczo – ratowniczego likwidującego skutki terroryzmu oraz klęsk żywiołowych czy zabezpieczających działania militarne a także w bardziej uogólnionej formie dla pasażerów i zespołów pracujących na pokładzie statków powietrznych. Rozszerzenie ukierunkowanego szkolenia z zakresu medycyny przestrzeni powietrznej dotyczy zawodów wykonywanych na rzecz lotnictwa jak: kontrolerów ruchu lotniczego, lekarzy i ratowników transportujących pacjentów drogą powietrzną, załóg lotniczych. Wiedza z zakresu fizjologicznych reakcji ustroju na warunki wysokościowe, ich aktywizowanie lub hamowanie z zaniedbania, dotyczyć powinna wspinaczy wysokogórskich, personelu technicznego lub naukowego korzystającego z pokładu statku powietrznego jako platformy badawczej. 8 Bezpieczeństwo tzw. czynnika ludzkiego w przestrzeni powietrznej wymaga odpowiedniej wiedzy okresowo uzupełnianej oraz weryfikowanej treningiem w naziemnych symulatorach zarówno lotniczych jak i medycznych. Trening wydolnościowy z wykorzystaniem urządzeń pomocniczych można uznać za optymalny dla uzyskania oczekiwanej tężyzny fizycznej. Natomiast trening lotniczy z zastosowaniem symulatorów lotu nie jest równoznaczny z odbywaniem szkolenia, ale doskonalenia lotniczego. Trening taki uczy zachowań w symulowanych a nie w rzeczywistych warunkach ekstremalnych. Korzyść takiego nauczania wynika z zapamiętywania określonych czynności optymalnych dla symulowanych utrudnień lotniczych, które w szczególnych warunkach mogą być szybko wykorzystane bez namysłu, jako najlepsza odpowiedź na pytanie: „co należy teraz czynić?” Nauczenie i trenowanie standardów wykonawczych odpowiednich do symulowanych warunków ułatwia szybkie podejmowanie trafnych decyzji, co w bezpiecznym wykonywaniu lotów w trudnych warunkach ma zasadnicze znaczenie dla pomyślnego wykonania zadania lotniczego. Opracowanie to zawiera podstawowe wiadomości z zakresu fizjologii odnoszonej do pracy w powietrzu, treningu wydolnościowego oraz zawodowego. Stanowić może podstawę do tworzenia programu szkolenia modułowego o charakterze uniwersalnym skierowanym do dyplomowanych medyków, lotników, a także kandydatów do nauczania lotniczego. Umożliwia wskazanie pewnych rozdziałów, jako konieczne a łagodne potraktowanie innych; zależnie od potrzeb kształcenia i praktyki zawodowej różnych zbiorowości. Zaletą takiego szkolenia jest podporządkowanie oczekiwanych wyników nauczania do wcześniej założonych celów. Mniejsze znaczenie w tym procesie mają procedury szkolenia tradycyjnego: metoda, środki, miejsce realizacji, czas trwania. W systemie modułowym przyjmuje się, iż punktem odniesienia przy opracowywaniu programów jest uczący się w ramach samokształcenia. Nauczyciel staje się wówczas konsultantem, instruktorem albo przewodnikiem oceniającym czy też wskazującym źródła nabywania określonej wiedzy. Moduł jako niezależna i mierzalna część programu nauczania może być wykorzystany w różnych układach jako: element kształtowania umiejętności ogólnych jednocześnie wspólnych dla określonej zbiorowości nie tylko zawodowej ale i wykonawczej (np. lotnicy zawodowi i rekreacyjni), fragment programu szkolenia zawodowego stacjonarnego, zaocznego albo samokształcenia, etap różnych poziomów szkolenia i doszkalania zawodowego nie tylko lotników ale także lotniczego personelu naziemnego, pośród nich lekarzy, ratowników czy osób wykonujących różne czynności w przestrzeni ponadziemskiej. Zamysłem autora było opracowanie bardziej praktyczne niż naukowe łatwo przyswajalnego zasobu wiadomości dotyczącego wybranych zagadnień z zakresu fizjologii człowieka oraz treningu wydolnościowego. Opisane zagadnienia mogą stanowić fragment modułowego programu nauczania studentów i pracowników związanych z wykonywaniem czynności zawodowych w środowisku lotniczym. Wydaje się, że treści tej publikacji mogą sprzyjać efektywnemu samokształceniu nie tylko lotników i medyków, ale i pasjonatów lotnictwa. Adam Skrzypkowski 9 I. Atmosfera ziemska Wznoszenie się człowieka ponad poziom morza oznacza potrzebę dostosowania lub zabezpieczenia organizmu człowieka do przebywania w niesprzyjającej przestrzeni. Wiedza dotycząca atmosfery ziemskiej ułatwia organizację bezpiecznej pracę w warunkach wysokościowych lub podróży statkiem powietrznym. Atmosfera ziemska oznacza gazową powłokę otaczającą Ziemię. Masa jej wynosi 5,15 x 1015 t. Około 50% tej masy mieści się w dolnych 5 km, a 48% do wysokości 20 km. Natomiast ok. 1% do 35 000m, <1% pozostaje w wyższych warstwach. Gęstość atmosfery zmienia się w zależności od ciśnienia (odległości od powierzchni Ziemi) i temperatury. Przyjmuje się, że gęstość powietrza przy powierzchni Ziemi wynosi ok. 1250g/cm3 (w umiarkowanych szerokościach geograficznych), na wysokości 5 000m około 735g/cm3. Na wysokości ok. 80 000 m, z powodu zbyt małej gęstości nie występują efektywne siły aerodynamiczne, zatem obiekty łatające w tej przestrzeni muszą być wyposażone w silniki rakietowe. Na poziomie morza ciśnienie atmosfery ziemskiej wynosi 1013 hPa, czyli 760mmHg. Atmosfera charakteryzuje się dynamiką wielu skomplikowanych i powiązanych ze sobą procesów. Niewielkie zakłócenie jednego z nich może powodować zmiany stanu atmosfery i ziemskiego środowiska naturalnego. Cywilizacja nie sprzyja bilansowaniu dynamiki atmosfery, bowiem wytwarza sztuczne źródła emisji pyłów i gazów. Podstawowe zanieczyszczenia atmosfery to: dwutlenek siarki SO2, tlenki azotu: NO, NO2, tlenek węgla CO, węglowodory, pyły, zawierające metale ciężkie (Pb, Ni, Cd, Cu). Ziemska powłoka gazowa składa się z mieszaniny gazów, chemicznie na siebie niedziałających, i nazywana jest powietrzem. Powietrze składa się z: azotu (78,09%); tlenu (20,95%); gazów lekkich: wodór, hel, neon, krypton, ksenon; oraz: dwutlenku węgla; pary wodnej, której zawartość jest zmienna (od prawie 0% w obszarach polarnych, do 4% w strefie równikowej); innych gazów jak: związki amoniaku, tlenki azotu, związki siarki. Ziemska powłoka gazowa jest wystarczająca do prawidłowych czynności oddechowych zdrowego człowieka bytującego w zwykłych warunkach ziemskich. Atmosfera ziemska poza powyższym składem posiada liczne zmienne domieszki, zalicza się do nich: pyły pochodzenia organicznego (aerozole): bakterie, pyłki roślin, zarodniki; pyły nieorganiczne: sadza, popiół, dymy przemysłowe; cząstki soli morskiej; produkty rozpadu radioaktywnego; gazy spalinowe. Górna granica atmosfery nie jest wyraźnie zaznaczona i łagodnie przechodzi w przestrzeń międzyplanetarną. Warstwa ta jest układem dynamicznym, w którym zachodzą przemieszczenia mas powietrza, wywoływane energią promieniowania słonecznego. Zmiany właściwości fizycznych i chemicznych, zależą od wysokości, zatem nie stanowi warstwa ta jako całość, powłoki jednorodnej. Aktywność biologiczna ustroju człowieka zależna jest, w różnym stopniu, od zmian w biosferze, czyli w ziemskiej strefie życia. Zmiany fizyczne, chemiczne i meteorologiczne, zachodzące w atmosferze ziemskiej mogą sprzyjać lub utrudniać pracę człowieka w zwykłych warunkach ziemskich, tj przy średnim ciśnieniu atmosferycznym, wynoszącym na poziomie morza (n.p.m.) 1013,25 hPa (1 atmosfera). Zmiany zawartości tlenu, w powietrzu oddechowym, a także gradient ciśnienia atmosferycznego środowiska zaburzają wydolność organizmu człowieka. Organizm ludzki lepiej toleruje przebywanie na wysokości strefy życia tj do ok. 5 000 m., niż przebywanie pod wodą, nawet na niewielkich (w porównaniu z wysokością) głębokościach (ryc.1). Warunki ekstremalne (np. kosmiczne) zwiększają zagrożenie polegające na niewłaściwym lub dramatycznie złym wykonywaniu niezbędnych czynności. Od 1978 r. w 10 Wojskowym Instytucie Medycyny Lotniczej możliwe jest diagnozowanie i programowanie treningu wydolności organizmu człowieka w ekstremalnych warunkach. Możliwości takie stwarza urządzenie Fizjotest, które wykorzystywano podczas II lotu kosmicznego w ramach programu Interkosmos (od 27 czerwca do 5 lipca 1978). Lot ten na pokładzie statku kosmicznego Sojuz 30 na stację orbitalną stację Salut 6 odbyli kosmonauci M. Hermaszewski i P. Klimuk. Strefa śmierci Strefa krytyczna Strefa niepełnej kompensacji 8 000 mnpm; Tlen < 60% 6 000 mnpm; Tlen 70-60% 4 000 mnpm; Tlen 87 -70% Strefa pełnej kompensacji 2 000 mnpm; Tlen 94 – 87% Strefa obojętna 0 – 2 000 mnpm Ciśnienie 4 atm Do 1 000 m Okręty podwodne Strefa śmierci Batyskafy do 11 000m Ryc. 1. Zależności między wysokością nad i poniżej poziomu morza, ciśnieniem oraz możliwości przetrwania organizmu człowieka (Wartości procentowe przy oznaczeniu Tlen wyrażają procentowe wysycenie tlenem krwi) Ze względu na skład chemiczny atmosferę ziemską dzieli się na: 11 homosferę (do ok. 100 000m n.p.m.) charakteryzującą się stałym składem chemicznym (z wyjątkiem pary wodnej i gazów śladowych); heterosferę rozciągającą się powyżej homosfery ze zmiennym składem chemicznym. Dla celów dydaktycznych (ze znacznym uproszczeniem) przyjmuje się skład atmosfery ziemskiej, od poziomu morza do wysokości ok. 100 000 m n.p.m., za stały. Bliżej powierzchni ziemi ulega pewnemu zakłóceniu poprzez oddziaływanie człowieka. Zmiany w składzie atmosfery zależą nie tylko od człowieka (np. wyziewy przemysłowe), ale również od zjawisk przyrodniczych (np. aktywność wulkanów i gejzerów) Atmosfera ziemska ma budowę warstwową i koncentryczną (bez wyraźnie zaznaczonych granic). Podział na poszczególne warstwy (ryc. 2) jest umowny. Przyjmując za kryterium podziału pionowy rozkład temperatur wyróżnia się: troposferę, stratosferę, mezosferę, termosferę, egzosferę (ryc. 3). Trzy pierwsze warstwy (mimo różnic pomiędzy nimi) cechują się: stałym składem chemicznym, identycznymi procesami hydrodynamicznymi, analogiczną masą cząsteczkową składników powietrza; za wyjątkiem: o pary wodnej, występującej głównie w warstwie do 10 km, o ozonu, który występuje na wysokości ok. 25 do 30 km (ozonosfera). 1. Troposfera Troposfera stanowi warstwę bezpośrednio przylegającą do powierzchni Ziemi. Grubość jej zależy od szerokości geograficznej, co związane jest z ugięciem elipsoidalnego obrysu ziemskiego (ryc. 2). Inna zależność dotyczy ciepłoty, związana ona jest z tym, że na równiku nasłonecznienie jest większe niż na innych szerokościach geograficznych; i tutaj właśnie grubość jest największa. W okolicach biegunów występuje najmniejsze nasłonecznienie, tym samym najmniejsze kumulowanie energii cieplnej pochodzenia słonecznego. Zachodzą w niej wszystkie procesy wpływające na kształtowanie się pogody. Pogoda jest pojęciem umownym, stosowanym w celu określenia krótkotrwałych zmian w dolnej warstwie atmosfery. Jej stan określają składniki pogody, (czyli fizyczne właściwości troposfery): temperatura powietrza, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność, siła i kierunek wiatru, zachmurzenie i rodzaj chmur, opady i osady atmosferyczne; ich rodzaj i wielkość, zjawiska atmosferyczne np. burze, ostatnio podaje się także stężenie alergenów w powietrzu. W tej to warstwie skupiona jest przeważająca część masy powietrza atmosferycznego oraz 99% pary wodnej. W związku z inwersją temperatury oraz kondensacją pary wodnej, tutaj właśnie tworzą się warunki wpływające na pogodę i klimat Ziemi. Zależnie od szerokości geograficznej, można przyjąć następujące grubości troposfery: nad biegunami od 8 000 do 10 000m.; nad umiarkowanymi szerokościami geograficznymi od 10 000 do 12 000m.; nad równikiem od 16 000 do 18 000 m. Przyjmuje się, że spadek temperatury powietrza jest w prostej zależności od wysokości i wynosi średnio 20C, co 300 m przyrostu odległości od powierzchni ziemi. Temperatura górnej granicy troposfery jest zróżnicowana i zależy od szerokości geograficznej, pory roku oraz wysokości, ogólnie zawiera się w przedziale wielkości od 50°C do - 80°C. Zasadnicze cechy troposfery są następujące: dominująca (ok. 99%) zawartość atmosferycznej pary wodnej; inwersja temperatury; występowanie następujących zjawisk przyrody: zachmurzenie, mgły, opady, burze; spadek temperatury proporcjonalny do narastania wysokości, średnio o 0,6 - 1,0°C na 100 metrów. 12 Dalsze warstwy atmosfery ziemskiej TERMOSFERA HETEROSFERA 500 000 - 600 000 m MEZOSFERA JONOSFERA S t r a t o p a u z a 50 000 - 60 000 m 50 000 - 85 000 m HOMOSFERA STRATOSFERA T r o p o p a u z a 45 000 - 50 000 m OZONOSFERA 25 000 – 30 000m TROPOSFERA 10 000 m 8 000 - 18 000 m Ryc. 2. Warstwy atmosfery ziemskiej 13 W troposferze występują różne zjawiska atmosferyczne, takie jak: chmury (wszystkie typy), wiatry, wyładowania elektryczne. Wraz z wysokością maleją: ciśnienie, temperatura i wilgotność. Wzrost do ok. 1 5000C km Termosfera Mezopauza 80 70 Mezosfera 60 Stratopauza 50 40 Stratosfera 30 20 Tropopauza 10 Troposfera 0 (-) 60 40 20 0 20 (+) 0 C Ryc. 3. Schemat podziału atmosfery ziemskiej na warstwy, według rozkładu temperatur w zależności od wysokości 14 2. Stratosfera, Mezosfera, Termosfera, Egzosfera Stratosfera (ryc. 2 oraz 3) to warstwa atmosfery ziemskiej leżąca nad troposferą a oddzielona od niej tropopauzą. Stanowi warstwę powietrza rozciągająca się do wysokości ok. 50 000 m. Charakteryzuje się, dość stałą temperaturą i niewielką zawartością pary wodnej. Występuje tutaj inwersja temperatur. W dolnej części stratosfery, do wysokości ok. 25 000 metrów, temperatura utrzymuje się na poziomie -550 C. Natomiast w górnej warstwie występują temperatury powyżej zera stopni C. Jest to spowodowane zachodzącymi w tej warstwie reakcjami rozpadu tlenu. W stratosferze znajduje się warstwa ozonowa (O3) filtrująca promienie ultrafioletowe docierające do Ziemi ze Słońca (ozon pochłania promieniowanie ultrafioletowe, dochodzące ze Słońca, i zamienia je na ciepło). Skupia około 21% masy powietrza. Mała zawartość pary wodnej powoduje, że nie występują w niej zjawiska pogody takie jak: opady, burze. Jednak niekiedy na wysokości ok. 25 km obserwuje się obłoki iryzujące (cienkie chmury tęczowe o kształcie soczewkowatym, czasami występujące na wysokości 20 – 30 km nad Szkocją i na Alasce; (nie mylić z obłokami świecącymi występującymi nocą, nad obszarami pomiędzy 450N a 750N; na wysokościach 75 – 90 km o barwie niebieskawej lub srebrzystej, kształtem przypominającym woal, wstęgi, kurtyny). Stratosferę oddziela od wyżej leżącej mezosfery warstwa przejściowa o nazwie Stratopauza. Troposfera i stratosfera stanowią bardzo wygodną przestrzeń dla lotnictwa Transport lotniczy odbywa się najczęściej na wysokościach 10 000 do 12 000m.n.p.m. Lotnictwo wprowadza do przestrzeni, znajdującej się pomiędzy górną troposferą i niższą stratosferą, parę wodną oraz produkty spalania takie jak: dwutlenek węgla (CO2), tlenki azotu (NOx), tlenki siarki (SOx) i sadzę. Wzbogacanie stratosfery w parę wodną zwiększa prawdopodobieństwo tworzenia się chmur Cirrus, które wychwytują ciepło wypromieniowywane przez Ziemię i w ten sposób przyczyniają się do globalnego ocieplenia. Tlenki azotu ze spalin samolotowych biorą udział w niszczeniu ozonu stratosferycznego (powstawanie „dziury ozonowej”). Współcześnie przyjmuje się, że samoloty dostarczają około 3% globalnej emisji gazów cieplarnianych. Mezosfera jest to warstwa atmosfery ziemskiej rozciągająca się od wysokości 45 – 50 km do ok. 80 km n.p.m., w której temperatura powietrza maleje wraz z wysokością w przedziale wielkości od 00C do -900C. Na jej górnej granicy ciśnienie jest 200 razy niższe niż przy powierzchni Ziemi. Przyjmuje się, że do tej właśnie wysokości zawiera się prawie cała masy atmosfery. Na wysokości ok. 85 – 90 kilometrów rozciąga się strefa przejściowa zwana mezopauzą o temperaturze ok. 900C (ryc. 3). Termosfera Najwyższa warstwa atmosfery. Charakteryzuje się narastaniem temperatury, zależną od aktywności Słońca. W czasie oświetlenia promieniami słonecznymi temperatura osiąga ok. 1 5000C. W nocy opada do ok. 2300C. Grubość tej warstwy wynosi ok. 700 km. Egzosfera jest najwyższą warstwą atmosfery ziemskiej, leżąca powyżej 600 – 1000 km n.p.m. Charakteryzuje się bardzo małą gęstością i wysokimi temperaturami. Atomy gazów poruszają się w niej z dużymi prędkościami nie zderzając się ze sobą. Niektóre cząstki gazów mogą uchodzić do przestrzeni międzyplanetarnej. Praktycznie jest to przestrzeń kosmiczna, w której atomy poruszają się po swobodnych trajektoriach. Nazywana bywa sferą rozpraszania. Powyżej egzosfery występuje otwarta przestrzeń kosmiczna Atmosfera ziemska rozprasza i pochłania promieniowanie słoneczne przez zawarte w niej aerozole, hydrometeory oraz cząsteczki gazów. Właściwość ta ma istotne znaczenie w 15 pomiarze stałej słonecznej, która wpływa na zmiany klimatyczne Ziemi. Dla lotnictwa ważną jest wiedza dotycząca wpływu fluktuacji stałej słonecznej na tworzenie się chmur. 50 km 20 km Rycina 4. Schematyczny obraz optymalnych możliwości wykorzystania różnych wysokości przez wspinaczy górskich, statki powietrzne i balony meteorologiczne w warstwach atmosfery 3. Wzorzec atmosfery ziemskiej Atmosfera wzorcowa lub standardowa albo normalna (International Standard Atmosphere – ISA) jest pojęciem teoretycznym i umownym. Dla celów dydaktycznych w zakresie podstaw medycyny lotniczej można przyjąć za wystarczający uproszczony skład atmosfery (ryc. 5). Znaczna zmienność atmosfery, była powodem opracowania standardów rozumianych i stosowanych globalnie. W 1964 roku ICAO (International Civil Aviation 16 Organization) upowszechniła definicję atmosfery standardowej, którą określają następujące parametry: Powietrze jest suchym gazem wolnym od kurzu o następującym składzie procentowym: o Azot 78,09% o Tlen 20,95% o Argon 0,93% o Dwutlenek węgla 0,03% -3 o Neon 1,83 x 10196 -4 o Hel 5,24 x 10196 -4 o Krypton 1,14 x 10196 -5 o Wodór 5,00 x 10196 -6 o Ksenon 8,7 x 10196 Ciśnienie atmosferyczne, na poziomie morza, wynosi, 760 mmHg, co oznacza 1,01325 MPa. Gęstość atmosfery, na poziomie morza, wynosi 1,225 kg/m3 Względna masa cząsteczkowa, na poziomie morza, wynosi 28,9644 Wartość przyspieszenia ziemskiego jest stała i wynosi 9,80665 m/s2 Zakres temperatur jest zależny od wysokości i wynosi +150C; na poziomie morza. Atmosfera ziemska 78% Azot 21% 1% Tlen Para wodna i inne gazy Ryc. 5 Uproszczony skład atmosfery ziemskiej Atmosfera standardowa odpowiada naturalnej atmosferze ziemskiej występującej na 450 szerokości geograficznej północnej. Atmosfera standardowa (wzorcowa) wyraża umowną zależność średnich wartości ciśnienia, temperatury i gęstości powietrza od wysokości ponad poziomem morza. Wykorzystywana jest w lotnictwie jako wzorzec przy porównywaniu wyników badań osiągów statków powietrznych, silników lotniczych i rakiet, a także do skalowania przyrządów pokładowych. Powłoka gazowa otaczająca Ziemię, utrzymywana jest przy powierzchni przez grawitację planety. Ogrzewa ona powierzchnię Ziemi i zmniejsza różnice temperatur między 17 dniem i nocą. Pozwala na istnienie różnorodnego życia. Dostarcza substancji niezbędnych do życia. Atmosfera i część skorupy ziemskiej (środowisko lądowe i wodne) określana jest mianem „biosfera”. Biosfera (sfera biotyczna), czyli strefa życia, zamieszkała jest przez organizmy żywe. Stanowi powierzchnię oraz cienką warstwę skorupy ziemskiej (litosfera), łącznie ze środowiskiem życia organizmów; niemal cały kompleks wodny, czyli hydrosferę. Powyżej unoszone są biernie: bakterie, zarodniki i drobne owady. Biosfera najczęściej rozumiana jest jako: Zbiór organizmów żywych z ich biomasą i zajmowaną przestrzenią System ekologiczny z atmosferą, wodami i procesami biochemicznymi zachodzącymi w skorupie ziemskiej Granice biosfery nie są jednoznacznie określone. Większość organizmów żyje do ok. 100 m wysokości w atmosferze, 150 m w głąb wody i 3 m w głąb gleby. Zasięgi maksymalne są osiągane jedynie przez utajone formy życia tj. nasiona, zarodniki, które można spotkać do kilkunastu kilometrów wysokości. Optymalne warunki życia w biosferze warunkują: Efekt cieplarniany Smog Rozrzedzenie ozonowe, tzw. „dziura ozonowa” Efekt cieplarniany jest skutkiem podwyższania się temperatury atmosfery spowodowanym wzrostem stężenia w powietrzu: tlenku węgla, tlenków azotu, metanu i innych węglowodorów, a także pary wodnej. Powstała w ten sposób „warstwa” zatrzymuje wysłane przez Ziemię ku kosmosowi promieniowanie cieplne (podobnie jak w szklarni). Smog tworzą zanieczyszczenia powietrza unoszące się nad aglomeracjami miejskimi i okręgami przemysłowymi przy inwersji temperatury i braku ruchów powietrza. Wyróżnia się: Smog fotochemiczny spowodowany wzrostem stężenia tlenków azotu, węglowodorów i innych składników pochodzących ze spalin samochodowych, które ulegają przemianom fotochemicznym pod wpływem działania promieniowania elektromagnetycznego. Smog kwaśny, czyli mgła przemysłowa. Smog nasila dolegliwości związane z chorobami układu oddechowego i serca, zwłaszcza u osób starszych i dzieci. Rozrzedzenie ozonowe. Ułatwia przenikanie promieni ultrafioletowych do powierzchni Ziemi. Nadmierne promieniowanie ultrafioletowe może spowodować u ludzi wzrost zachorowań na raka skóry, przyśpieszenie procesu starzenia, choroby wzroku. Działa także szkodliwie na organizmy żywe we wszystkich ekosystemach, zaburzając równowagę biologiczną Zmiany fizyczne, chemiczne i meteorologiczne, zachodzące w atmosferze ziemskiej mogą sprzyjać lub utrudniać pracę lotnika. Warunki atmosferyczne poszczególnych kontynentów nie są jednakowe na całym obszarze. W Europie, południowe jej rubieże znajdują się w zasięgu klimatu podzwrotnikowego; północne mają klimat zbliżony do polarnego. Dynamika zmian atmosferycznych wymaga analizy, tak z punktu widzenia techniki pilotażu, jak również bezpieczeństwa lotów będącego w zakresie medycyny lotniczej. Oto częściej opisywane czynniki klimatyczne mogące mieć wpływ na szkolenie oraz wykonywanie zadań lotniczych (szczególnie bojowych): Isolacja, czyli nasłonecznienie, które warunkuje nie tylko temperaturę powietrza, wilgotność, zachmurzenie, opady, ale może być przyczyną nagłego olśnienia mającego wpływ na narząd wzroku. Dynamiczne zjawiska atmosferyczne, nie zawsze charakterystyczne dla określonych pór roku i mogące występować nagle; dla Polski charakterystycznym zjawiskiem tego typu może być wiatr halny. 18 Zjawiska statyczne, czyli nasłonecznienie lub zachmurzenie ze zmienną dolną i górną ich podstawą, mogące zaburzać orientację przestrzenną. Widzialność pozioma i pionowa związana ze zjawiskami atmosferycznymi, ale również charakterystyczna dla pewnych obszarów np. Wyspy Brytyjskie. Opady śniegu i jego zaleganie, co powoduje zmianę szaty terenu jego rzeźby, co może utrudniać orientację wzrokową. Czynniki klimatyczne są składową atmosferycznych warunków lotu. Oznacza to stan atmosfery: lotniska startu i lądowania oraz trasy lotu. Stan atmosfery lotniczej określają następujące wartości: widzialność, kierunek wiatru, podstawa chmur, temperatura itp. W Europie średnie warunki lotu są na ogół sprzyjające. 4. Ciśnienie atmosferyczne Ciśnieniem określa się stosunek siły działającej prostopadle na daną powierzchnię, do pola tej powierzchni. W odniesieniu do organizmów żywych bytujących na Ziemi oznacza parcie, jakie wywiera atmosfera ziemska na wszystkie znajdujące się na niej przedmioty (ciała stałe i płynne) oraz organizmy. Ciśnienie jest wielkością skalarną określaną wartością siły skierowanej prostopadle ku powierzchni; podzieloną przez powierzchnię, na którą działa: Fn p= S Oznaczenia: p – ciśnienie (Pa); Fn – składowa siły skierowana prostopadle do powierzchni (N); S – powierzchnia (m2) Jednostką pomiaru ciśnienia w układzie SI jest Pascal (1N/m2). Czasami wartość ciśnienia podaje się w mm Hg; co oznacza ciśnienie milimetra słupa rtęci w barometrze rtęciowym. W medycynie lotniczej najczęściej wyróżnia się ciśnienie: bezwzględne (absolutne) mierzone w próżni (p) względne mierzone w określonym otoczeniu (pw) atmosferyczne; ciśnienie wywierane przez atmosferę ziemską (pa); o normalne pa = 101325Pa o nadciśnienie > pa o podciśnienie < pa Wartość mierzonego ciśnienia zależy od przyjętego poziomu odniesienia. Poziomem odniesienia jest zwykle poziom morza, w lotnictwie często poziom lotniska. Lotnictwo generuje różne dźwięki, które można mierzyć ciśnienie akustycznym. Oznacza ono różnicę pomiędzy chwilowym ciśnieniem powietrza (wytworzonego falą dźwiękową) a ciśnieniem atmosferycznym. Poziom ciśnienia akustycznego równy jest 0 dB, gdy średni kwadrat ciśnienia akustycznego równy jest ciśnieniu odniesienia. Najniższe ciśnienie występuje w próżni. Fizyka doświadczalna stosuje różne określenia próżni w zależności od wartości pomiaru ciśnienia. Różnicowanie określeń jakości próżni przykładowo zawarto w tabeli 1. Tab. 1. Jakości próżni odnoszone do ciśnienia atmosferycznego Jakość ciśnienia Ciśnienie w hPa Ciśnienie atmosferyczne 1013,25 Próżnia niska Próżnia średnia Próżnia wysoka (HV) Próżnia bardzo wysoka (UHV) Próżnia ekstremalnie wysoka (XHV) Przestrzeń kosmiczna Próżnia absolutna (doskonała) 300...1 1...10-3 10-3...10−7 10−7...10−12 10−12...10−14 10−7...10−16 0 19 Ciśnienie wywierane przez słup powietrza atmosferycznego nosi nazwę ciśnienia atmosferycznego (barometrycznego) i oznaczane jest przez pa. Ciśnienie powietrza najczęściej wyraża się w hektopaskalach (hPa) oraz w milimetrach słupa rtęci ( mmHg). 1hPa = 0.75 mmHg. Ogólnie można przyjąć, że wartość ciśnienia zależy od: wysokości słupa atmosfery nad powierzchnią pomiaru, gęstości powietrza znajdującego się nad powierzchnią pomiaru, przyspieszenia ziemskiego Ciśnienie atmosferyczne panujące w atmosferze Ziemi, zależy od wysokości pomiaru nad poziomem morza, temperatury powietrza oraz szerokości geograficznej (w okolicach równikowych jest niższe niż wokół biegunów, ryc.2). Ciśnienie rzeczywiste przeliczone do wysokości poziomu określa się jako „ciśnienie znormalizowane”. Ciśnienie normalne, czyli na poziomie morza, przy temperaturze powietrza 15°C i na szerokości geograficznej 45°; wynosi 1013,25hPa, co odpowiada ciśnieniu, jakie wywiera słup rtęci o wysokości 760mm. Ciśnienie atmosferyczne w środowisku pracy lotników Wysokościomierze statków powietrznych skalowane bywają w odniesieniu do poziomu lotniska. Do tej czynności niezbędna jest wiedza dotycząca wartości ciśnienia atmosferycznego panującego na lotnisku (głównie pasach startów/lądowań), odpowiednie wyliczenia ułatwia wzór barometryczny, który określa zależność między wysokością w polu grawitacyjnym (h) liczoną od poziomu odniesienia, a ciśnieniem atmosferycznym (p). p0 =ciśnienie atmosferyczne na poziomie odniesienia, μ = masa molowa powietrza (0,0289644 kg/mol), g = przyśpieszenie ziemskie, R = stała gazowa, T – temperatura powietrza. Pilot wykonujący czynności lotnicze w powietrzu doznaje różnego wpływu ciśnienia atmosferycznego zależnego od wysokości oraz statku powietrznego (aerodyny), za pomocą, którego porusza się (żegluje) w przestworzach. Ciśnienie atmosferyczne maleje wraz ze wzrostem wysokości średnio o połowę, co 5500 metrów. Ta prawidłowość oznaczać powinna, że na wysokości 10 000m stanowi 25% wartości ciśnienia na poziomie morza (ryc. 6). Jednak wyliczenia takie nie mogą stanowić stałych wartości, bowiem spadek ten zależy również od temperatury oraz w mniejszym stopniu od ilości pary wodnej w powietrzu. Ciśnienia powietrza nie należy mylić z zawartością tlenu w powietrzu (ryc.1), która się zmienia zgodnie z podobną krzywą (np. 50% ciśnienia tlenu z poziomu morza występuje na 4 800 m n.p.m.). Procentowa zawartość tlenu (ok. 21%) w powietrzu jest jednakowa, niezależnie od wysokości. Zmienia się natomiast gęstość atmosfery zależnie od ciśnienia, czyli wysokości ponad poziomem morza. Zmiana ciśnienia atmosferycznego powoduje, że (przykład) na wysokości 4 000 m n.p.m. 21 procentowa zawartość tlenu pod zmniejszonym ciśnieniem będzie mogła wysycać krew w ok. 87%. Zmiany ciśnienia atmosferycznego są różnie tolerowane przez organizm człowieka. Na wysokości ok. 2 000m n.p.m. zmniejsza się ostrość wzroku, występuje osłabienie słuchu, przyspieszenie tętna i oddechu. Na wysokości powyżej 5 000m n.p.m., percepcja barw jest upośledzona, występują zaburzenia równowagi, upośledzone jest logiczne rozumowanie. Od 7 000m n.p.m., występuje zagrożenie życia, które jest zależne od indywidualnych cech organizmu człowieka oraz proporcjonalne do treningu wysokościowego. Medycyna lotnicza zajmuje się małym zakresem zmian w ciśnieniu atmosferycznym, bowiem tylko od 1 atmosfery do zera. Ten matematycznie mały przedział wielkości pociąga za sobą ogromne skutki dla organizmu człowieka, do śmierci włącznie. 20 Zainteresowanie lekarzy ciśnieniem atmosferycznym wynika z tego, że oddziałuje ono na człowieka przez cały czas jego aktywności życiowej; bez względu na to czy znajduje się na wysokości, czy też pod wodą. Wartości ciśnienia zmieniają się np. w związku ze zmianami pogody; jednak są one mniejsze od mogących występować w czasie lotu czy nurkowania. W każdym przypadku zmiany ciśnienia otaczającego dokonują się według określonej zależności wyrażonej w prawie Boyle’a-Mariotte’a. Opisuje ono przemiany dynamiczne w gazie doskonałym. Prawo to głosi, że ciśnienie zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do zmian objętości. Matematycznie można to zapisać następująco: PV = const.; gdzie P = ciśnienie, V = objętość gazu w stałej temperaturze. Ryc. 6. Zależność ciśnienia powietrza od wysokości (wg.: http://upload.wikimedia.pl) Ogólnie przyjmuje się, że zwiększanie ciśnienia gazu zmniejsza jego objętość i odwrotnie. Wyliczanie matematyczne komplikuje zależność wprost proporcjonalności ciśnienia i gęstości gazu. Np. gaz pod ciśnieniem 2 atm. jest 2 razy bardziej gęsty niż gaz pod ciśnieniem 1 atm. (ta sama objętość waży dwa razy więcej). To wyjaśnia narastanie zużycia powietrza z akwalungu przez człowieka nurkującego na coraz większych głębokościach. Opisanie tego zjawiska nastręcza sporo kłopotów związanych z wieloma zjawiskami fizycznymi występującymi jednocześnie w różnych wzajemnych powiązaniach i zależnościach. Dla przykładu: III Zasada Dynamiki Newton’a (zasada akcji i reakcji), prawa: Pascal’a (o ciśnieniu w zbiorniku zamkniętym), Henry’ego (o rozpuszczalności gazu w cieczy), Dalton’a (o ciśnieniach parcjalnych), Nernst’a (o wymianie gazowej w organizmie człowieka), Fick’a (o dyfuzji) i inne bardziej szczegółowo opisujące zjawiska dynamiki gazów i cieczy w zależności od ciśnienia i temperatury. Jednocześnie wiele zjawisk jest wzmacnianych lub osłabianych wydolnością fizjologiczną człowieka, która może być osobniczo zmienna. Zatem mogą występować, indywidualnie różne nasilenia tych samych objawów klinicznych. Dla potrzeb lotnictwa ważna jest informacja jak zmienia się, zależnie od wysokości lotu, liczebność cząsteczek tlenu w powietrzu oddechowym (ryc. 7). Zawartość tlenu w powietrzu oddechowym na poziomie morza wynosi około 21% a ciśnienie atmosferyczne 760 mmHg. Wraz ze wzrostem wysokości, stężenie tlenu pozostaje to samo, ale rozrzedza się powietrze i ilość cząsteczek tlenu w powietrzu oddechowym maleje. W wielu statkach powietrznych stosuje się wzbogacanie powietrza oddechowego tlenem lub „mieszankami oddechowymi”. Zagadnienie to regulują przepisy zawarte w zał. 2 (PL-6) do rozporządzenia Ministra Infrastruktury z 2004 r. w sprawie bezpieczeństwa eksploatacji statków powietrznych (Dz.U. Nr.262). Przepisy te oraz Prawo Lotnicze określają stosowanie na pokładzie statku powietrznego instalacji tlenowej jako elementu 21 zapewniającego bezpieczeństwo osobom znajdującym się na pokładzie w czasie lotu na wysokościach, podczas którego ciśnienie atmosferyczne jest niższe od 700 hPa. Dopuszczalna jest (Dz. U. Nr 165, poz. 1603) możliwość wykonywania lotów bez instalacji tlenowej na statkach powietrznych z niehermetyzowaną kabiną na wysokości > 4 000m.n.p.m., pod warunkiem dobrej tolerancji organizmu na niedotlenienie wysokościowe. Dokumentem potwierdzającym odpowiednią tolerancję wysokości jest medyczne dopuszczenie do lotów. Ze względów formalnych niezbędnym jest posiadanie przez członków personelu lotniczego, obecnych na pokładzie, ważnego orzeczenia lotniczo-lekarskiego dopuszczającego do lotów. Ogólnie, oddziaływania obniżonego ciśnienia atmosferycznego na organizm człowieka można odnieść do zależności od: Wysokości wznoszenia ponad poziom morza Szybkości wznoszenia, czyli szybkości tempa spadku ciśnienia Czasu pobytu w warunkach obniżonego ciśnienia atmosferycznego Zasadniczą przyczyną zaburzeń czynnościowych związanych z przebywaniem w warunkach niskiego ciśnienia jest zmniejszone ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu atmosferycznym a wtórnie w pęcherzykach płucnych. W warunkach niedotlenienia ogólne możliwości wysiłkowe ulegają pogorszeniu. Przebywanie w warunkach ciśnienia atmosferycznego panującego na wysokościach ok. 5 000m n.p.m może zapoczątkować zaburzenie funkcji ośrodkowego układu nerwowego. W przypadku wysokościowych zaburzeń ośrodkowego układu nerwowego obserwować można ograniczenie funkcji poznawczych a przede wszystkim upośledzenie: pamięci, uczenia się nowych informacji, zdolności kontroli poznawczej, skupienia uwagi, spostrzegania, funkcji językowych itp. Wykazano także spowolnienie psychoruchowe oraz obniżenie precyzji ruchu, wydłużenie czasu reakcji na bodźce wzrokowe i słuchowe, zaburzenia widzenia barw, zmniejszenie progu czucia dotyku, zapachu, smaku i bólu. Przy gwałtownym obniżeniu się ciśnienia parcjalnego tlenu we wdychanym powietrzu, człowiekowi grozi choroba dekompresyjna. Przy ciśnieniu powietrza ok. 47mmHg (19000m n.p.m) dochodzi do wrzenia płynów ustrojowych. Wys. w m.n.pm Stężenie tlenu w atmosferze ziemskiej jest stałe i wynosi ok. 21% , bez względu na wysokość ponad poziom morza Ilość cząstek O2 maksimum stężenie średnie malejące Ryc. 7. Zależność zawartości cząsteczek tlenu od wysokości nad poziomem morza. Praca pilota (operatora) statku powietrznego odbywającego lot na wysokości powyżej 5 000 m n.p.m. może być obarczona ułomnymi mechanizmami przetwarzania informacji. Konsekwencją praktyczną tego może być skupianie uwagi na centralnych bodźcach wzrokowych, napływających z kokpitu, a ignorowanie peryferyjnych. Zaburzenia w przetwarzaniu takich obserwacji (zawężonego pola postrzegania) rzutują na zmniejszenie perfekcyjności wykonania zadania lotniczego. Dodatkowe powikłanie lotu trudnymi warunkami żeglugi powietrznej, sprzyja spadkowi bezpieczeństwa lotniczego. 22 II. Oddychanie Życie warunkują trzy czynności ustroju, są nimi: oddychanie, krążenie krwi, czynność ośrodkowego układu nerwowego. Oddychanie jest biologicznym procesem wymiany tlenu oraz dwutlenku węgla pomiędzy ustrojem a środowiskiem zewnętrznym. Biochemiczna istota oddychania polega na utlenianiu związków chemicznych zmagazynowanych w organizmie. Proces ten polega na odłączaniu atomów wodoru, lub elektronów od substratu organicznego. Najważniejszym, dla procesów życiowych, efektem jest uwolnienie biologicznie niezbędnej energii, która jest bezpośrednio wychwytywana i magazynowana w chemicznych wiązaniach wysokoenergetycznych ATP (adenozynotrójfosforan), reszta energii rozpraszana jest w postaci energii cieplnej. Oddychanie może być tlenowe i beztlenowe. Tlenowe odbywa się w cytoplazmie komórkowej i mitochondriach. Produktami końcowymi są: CO2 oraz H2O. Proces ten zaliczany jest do wysokoenergetycznych. Beztlenowe odbywa się w cytoplazmie. Produkty końcowe: CO2, alkohol, kwas mlekowy. Oddychanie jest również procesem katabolicznym, w którym bogaty w energię związek chemiczny rozpada się na proste, niskoenergetyczne związki jak: dwutlenek węgla, woda. Oddychanie tlenowe, zachodzące w organizmie człowieka, stanowi złożony proces biochemiczny polegający na pobieraniu tlenu z powietrza atmosferycznego i wydalaniu końcowych produktów utleniania tj. dwutlenku węgla i wody. Proces oddychania ustrojowego warunkują dwa etapy, czyli oddychanie: Zewnętrzne, albo płucne; polegające na dostarczeniu tlenu atmosferycznego do komórek. Odbywa się w układzie oddechowym dostarczającym powietrze oddechowe do płuc, gdzie odbywa się dyfuzja gazowa. Następnie tlen transportowany jest za pośrednictwem krwi do komórek. Równocześnie zachodzi proces odbierania dwutlenku węgla z komórek i wydalenia go na zewnątrz. Wewnętrzne, podczas którego cząsteczki tlenu wchodzą w reakcje chemiczne wewnątrzkomórkowe. Reakcje te to utlenianie związków organicznych w wyniku, którego uzyskiwana jest energia niezbędna do wypełniania wszelkich czynności życiowych. Oddychanie zewnętrzne. Wymiana składu gazów oddechowych zachodząca pomiędzy atmosferą a krwią krążenia płucnego określa się mianem oddychania zewnętrznego. Ryc. 8. Schematyczna ilustracja dróg oddechowych wiodących do płuc. (Jamy nosowa i ustna oraz gardo określane są wspólnym mianem: „górne drogi oddechowe”. Krtań, tchawica i oskrzela - „dolne drogi oddechowe”) 23 Oddychanie zewnętrzne człowieka odbywa się w układzie oddechowym, czyli jednostce anatomiczno – czynnościowej służącej wymianie gazowej. Układ ten zawiera w sobie drogi oddechowe górne: jamy nosowa i ustna, gardło, górna część krtani oraz dolne: tchawica, „drzewo oskrzelowe” (ryc. 8). Dwa oskrzela główne (prawe i lewe) dzielą się na płatowe, segmentowe, podsegmentowe; po 16 podziałach tworzą oskrzeliki końcowe. Każdy taki podział tworzy oskrzeliki skrócone i zwężone w stosunku do pierwotnych. Podziały te zwiększają łączny przekrój światła dróg oddechowych, ale jednocześnie wzmacniają opór dla przepływu powietrza. Oskrzeliki końcowe rozpoczynają oddychanie płucne. Oskrzeliki oddechowe (przedłużenie oskrzelików końcowych) przechodzą w przewodziki pęcherzykowe, a te kończą się woreczkami pęcherzykowymi. Drogi oddechowe człowieka zaczynają się od nozdrzy przednich kierujących strumień powietrza do jamy nosowej. W jamie nosowej napływające powietrze atmosferyczne zostaje wstępnie oczyszczone, ogrzane i nawilżone. Funkcję oczyszczającą spełnia gęsto unaczyniona błona śluzowa pokryta w przedniej części grubymi, krótkimi włoskami a dalej licznymi rzęskami – migawkami. Włoski, rzęski oraz śluz jamy nosowej wychwytują i zatrzymują cząstki kurzu zanieczyszczające powietrze oddechowe. Ogrzewanie i nawilżanie powietrza parą wodną zapewnia obfite unaczynienie błony śluzowej zaopatrywanej w krew tętniczą zarówno z tętnicy szyjnej zewnętrznej jak i tętnicy szyjnej wewnętrznej. Naczynia tętnicze w jamach nosa tworzą pomiędzy sobą bardzo liczne anastomozy (połączenia), co ułatwia nawilżanie i ocieplanie przepływającego powietrza. Ukrwienie struktur podnabłonkowych stanowią naczynia: oporowe, włosowate (sieć naczyniowa), żylne, a także połączenia tętniczo-żylne. Odpływ żylny z okolicy gruczołów i powierzchownych naczyń błony śluzowej prowadzi do dużych zatok żylnych, tworzących sploty jamiste. Sploty jamiste wypełniają się krwią przez połączenia tętniczo-żylne. Mogą one szybko powiększać lub zmniejszać swoją objętość. Unaczynienie błony śluzowej jam nosa pozostaje pod kontrolą autonomicznego układu nerwowego (poprzez włókna współczulne). Jama nosowa (ryc. 8) uchodzi do jamy gardła. Następnym odcinkiem dróg oddechowych jest krtań, która łączy gardło z tchawicą. Tchawica; to sprężysta cewa, zapewniająca dopływ powietrza do płuc. U swego dolnego końca dzieli się na oskrzela główne prawe i lewe. Jest stale otwarta. Utrzymanie otwartego światła tchawicy umożliwiają chrząstki tchawicze o kształcie podkowiastym. Śluzowa wyściółka wnętrza chroni płuca przed pyłami, które nie zostały zatrzymane w jamach nosowych i gardłowej. Komórki śluzowe wyściółki pokrywają ściany lepkim śluzem sklejającym drobiny kurzu. Komórki urzęsione wyściółki, licznymi rzęskami wykonującymi ciągłe ruchy ku krtani, przemieszczają drobiny sklejonego kurzy ku górze. Cofnięte drobiny pochodzące z zanieczyszczonego powietrza oddechowego powracają z tchawicy do krtani, z której zostają wykrztuszone albo połknięte. Tchawica dzieli się na dwa oskrzela główne: prawe (grubsze) i lewe, które dalej dzielą się na oskrzela płatowe. Oskrzela łączą tchawicę z oskrzelikami płucnymi. Jest to zespół rozgałęziających się rurkowatych przewodów doprowadzających i odprowadzających powietrze do lub z płuc. Płuca; parzysty narząd oddechowy. Płuca dorosłego człowieka mogą pomieścić ok. 5 litrów powietrza. Dorosły człowiek robi od 16 do 24 oddechów na minutę. W płucach zachodzi wymiana gazowa, czyli oddychanie. Płuca zbudowane są z oskrzeli (częściowo wnikających do płuc) rozwidlających się potem na oskrzeliki. Wymiana gazowa (tlenu i dwutlenku węgla) z krwią odbywa się w pęcherzykach płucnych. Transport tlenu z płuc odbywa się za pośrednictwem krwi, krążącej w układzie sercowo – naczyniowym. Przez tętnicę płucną krew dopływa do płuc, która w pęcherzykach płucnych oddaje dwutlenek węgla, a pobiera tlen. Procesem oddechowym steruje ośrodkowy układ nerwowy. W oddychaniu zewnętrznym można wyróżnić 4 procesy: 1. Wentylacja płucna. 2. Dyfuzja gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią. 3. Transport gazów za pośrednictwem krwi 4. Dyfuzja gazów pomiędzy krwią a komórkami. 24 1. Wentylacja płucna Odruchowe usuwanie powietrza z płuc przez wydech i napełnianie ich przez wdech warunkuje wymianę gazową między przestrzenią pęcherzykową a otoczeniem. Ruch powietrza do i z płuc możliwy jest, dzięki różnicy ciśnień, pomiędzy powietrzem atmosferycznym a powietrzem płucnym. Pęcherzyki płucne oplatają sprężyste włókna białkowe, które umożliwiają zmianę ich objętości. W otwartej klatce piersiowej płuca są skurczone. Zamknięta klatka piersiowa jest całkowicie wypełniona płucami, gdyż ciśnienie w pęcherzykach jest większe od ciśnienia przestrzeni opłucnowej. Rozkurczenie płuc wymaga wykonania odpowiedniej pracy mięśniowej (mięśni oddechowych). Ilość powietrza wdechowego i wydechowego w jednostce czasu wynosi u dorosłego człowieka średnio 6-8 l na min. Dostarczanie tlenu atmosferycznego do krwi oraz usuwanie z niej dwutlenku węgla, odbywa się poprzez płuca, które spełniają rolę wymiennika gazów oddechowych. Sprawność oddychania zewnętrznego jest zależna od należytej wentylacji, prawidłowej dyfuzji i odpowiedniego przepływu krwi przez naczynia włosowate małego krążenia (płucnego). Przewietrzanie pęcherzyków płucnych zachodzi poprzez naprzemienne zwiększanie i zmniejszanie pojemności płuc w czasie kolejno po sobie następujących ruchach oddechowych klatki piersiowej, tj. wdechu i wydechu (ryc. 9). Wdech jest czynnością czynną; wydech natomiast bierną. Rozszerzenie się ścian klatki piersiowej we wdechu, umożliwia skurcz mięśni oddechowych, powodując wzrost jej objętości. Klatka piersiowa jest przestrzenią zamkniętą, w której wzrost objętości powoduje równocześnie spadek ciśnienia wnętrza. Dzięki temu płuca ulegają rozciągnięciu, a przez to powiększa się ich pojemność. W miarę powiększania się pojemności płuc, ciśnienie wewnątrzpłucne staje się niższe od atmosferycznego i powietrze dostaje się do dróg oddechowych, a dalej do pęcherzyków płucnych. Pa = Ciśnienie atmosferyczne Psp = Ciśnienie Pop = Ciśnienie sprężyste tkanki płucnej wewnątrzopłucnowe Pśrp = Ciśnienie śródpęcherzykowe Ryc. 9. Rozkład ciśnień w przestrzeni płucnej klatki piersiowej 25 Dynamikę przewietrzania płucnego można opisać matematycznie następująco (ryc.9): Równowaga ciśnieniowa (stan spoczynku): Psp = Pśrp – Pop = Pa. Stan ten nie wyzwala wentylacji płucnej. Zmienne ciśnienie: Pśrp = Pop + Psp. Ciśnienie wewnątrzopłucnowe (Pop) zmienia się, podczas oddychania, w granicach od: -2,5 mmHg do -6 mmHg względem ciśnienia atmosferycznego. Pociąga to za sobą zmiany ciśnienia śródpęcherzykowego (Pśrp) w granicach od: -1,5 mmHg (przy wdechu) do +1,5 mmHg (przy wydechu). Rozprężanie się płuc w fazie wdechowej (ryc. 9,10) umożliwia skurcz mięśnia przeponowego i mięśni międzyżebrowych zewnętrznych. Głównym mięśniem wdechowym jest przepona. Skurcz przepony zwiększa objętość klatki piersiowej w takim stopniu, który odpowiada ok. 75% objętości wdychanego powietrza. Podczas wzmożonego oddychania biorą również udział mięśnie oddechowe pomocnicze jak: symetryczne mięśnie: pochyłe szyi, mostkowo – obojczykowo – sutkowe, piersiowe mniejsze i większe oraz mięśnie najszersze grzbietu. Wyróżnia się trzy fazy wdechu: I.Wzrost wymiaru pionowego (górno-dolny). Odbywa się poprzez skurcz przepony, która się obniża. Dynamika przepony umożliwia wprowadzenie ok. ¾ powietrza do płuc. Jest to tzw. oddychanie przeponowe (brzuszne) II.Wzrost wymiaru strzałkowego (przednio-tylny). Poprzez skurcz górnej części mięśni międzyżebrowych zewnętrznych (pierwsze sześć par górnych żeber) i unoszenie niżej leżących żeber, wówczas skośne ich położenie zmienia się na bardziej poziome. Mostek przesuwa się ku przodowi od kręgosłupa. Jest to oddychanie piersiowe III.Wzrost wymiaru poprzecznego (boczny). Odbywa się przez aktywność dolnych partii mięśni międzyżebrowych zewnętrznych (żebra od VII do X). Żebra te przemieszczają się ku górze i na zewnątrz. Jest to oddychanie dolnożebrowe Swobodny wydech jest, w zasadzie, aktem biernym, zachodzącym bez udziału mięśni oddechowych. Ustępujący skurcz mięśni wdechowych, powoduje, że objętość (kościec) klatki piersiowej dąży, pod wpływem własnego ciężaru i swej elastyczności, do zajęcia poprzedniego położenia (ryc. 9, 10). W czasie wydechu ciśnienie w jamach opłucnowych narasta, co powoduje zwiększenie ciśnienia powietrza w pęcherzykach płucnych. Przy osiągnięciu ciśnienia pęcherzykowego wyższego niż w górnych drogach oddechowych (nos, jama ustna), następuje ruch powietrza z pęcherzyków płucnych i dróg oddechowych na zewnątrz. Głęboki lub silny wydech wymaga użycia mięśni brzusznych, mięśni międzyżebrowych wewnętrznych oraz mięśni zginających kręgosłup. Oprócz mięśni oddechowych, czynny udział w oddychaniu wykazują oskrzela, i tak: w czasie wdechu, rozszerzają się i wydłużają w czasie wydechu, zwężają się i skracają. A B Ryc. 10. Schematyczny obraz płuca: A podczas wdechu; B podczas wydechu (www.biofizyka.amp.edu.pl) 26 Rytmiczna wymiana gazów w pęcherzykach płucnych regulowana jest poprzez mechanikę oddychania. Płuca mają w oskrzelach mięśnie gładkie, które mogą powodować ich zwężenie, czyli zmianę szerokości drogi oddechowej. Nie mają jednak mięśni, które mogą rozszerzyć płuca. Muszą, więc być rozszerzane biernie. Rozszerzenie klatki piersiowej powoduje, że płuca jako worki elastyczne umieszczone w przestrzeni opłucnej, wypełniają wolne przestrzenie. Zatem zwiększają swoją objętość proporcjonalnie do objętości klatki piersiowej. Przy spokojnym oddychaniu (16 oddechów/1 min.) średnia wentylacja płuc wynosi około: 8 l/min. Wahania ciśnienia są małe i wynoszą: od -0,5 cm H2O podczas wdechu do +0,5 cm H2O w fazie wydechu. Przy intensywnym wysiłku wentylacja może wzrosnąć 20-krotnie, w wyniku wzrostu objętości oddechowej wspomaganego częstotliwością oddechów. Czynność (funkcja) układu oddechowego związana jest z aktywnością ruchową: klatki piersiowej, przepony, narządów śródpiersia i jamy brzusznej, płuc, powietrza. Objętość ogólna wprowadzonego powietrza wynoszącego ok. 3 700 ml stanowi pojemność życiową klatki piersiowej. Jest to ilość powietrza, jaką płuca zasysają w czasie najgłębszego wdechu i wydalają po najgłębszym wydechu. Jednak po najgłębszym wydechu w płucach pozostaje jeszcze ok. 1500ml powietrza, którego za życia nie można wydalić. Powietrze to nosi nazwę powietrza zalegającego. Część powietrza wdychanego (powietrze martwe ok. 150ml) zalega w drogach oddechowych i nie bierze udziału w wymianie gazowej. Przy płytkim oddychaniu objętość oddechowa zmniejsza się, podczas gdy martwa przestrzeń anatomiczna pozostaje bez zmiany, co powoduje zmniejszenie ilości powietrza dostającego się do pęcherzyków płucnych. Głębokie oddychanie pozwala na skuteczną wentylację pęcherzyków płucnych. Schemat czynności obrazuje ryc. 11. Liczba oddechów u osób dorosłych wynosi przeciętnie 16 do 20 na minutę Wymiana gazowa (oddychanie) odbywa się w płucach, które są narządem parzystym. Wyróżnia się w nich tzw. składnik oskrzelowy, służący do przewodzenia powietrza, oraz składnik pęcherzykowy, w którym ma miejsce ostatnia faza oddychania zewnętrznego, czyli wymiana gazowa (ryc.11-13). Składnik pęcherzykowy tworzy rozgałęziony system dzielący się dychotomicznie, a w dalszych (najmniejszych) oskrzelikach podział może być trójdzielny. Zmianę objętości pęcherzyków (gradient ciśnienia) umożliwia warstwa mięśniowa, której aktywność regulowana jest przez autonomiczny układ nerwowy. Objętość tlenu, jaka dostaje się do powietrza pęcherzykowego, zależy od dwóch czynników: I. Stężenia tlenu w mieszaninie oddechowej II. Aktywności wentylacji płucnej Wdychane powietrze atmosferyczne jest wysycane parą wodną. Ciśnienie parcjalne stanowi różnicę pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym (760 mmHg) a ciśnieniem pary wodnej (47 mmHg w temp. ~ 370C), co stanowi 713 mmHg. Tlen stanowi 21% powietrza atmosferycznego, zatem ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu wdychanym wynosi 21% z 713 mmHg, czyli 150 mmHg. Około 150 ml powietrza wdychanego (pozostającego w drogach oddechowych) nie uczestniczy w wymianie gazowej stanowiąc tzw. „anatomiczną przestrzeń martwą”. W wymianie gazowej nie uczestniczy część powietrza wdychanego znajdującego się w pęcherzykach wentylowanych, ale nieukrwionych, jest to „pęcherzykowa przestrzeń martwa”. Obie przestrzenie martwe tworzą fizjologiczną przestrzeń martwą. Pęcherzykowa przestrzeń martwa + anatomiczna przestrzeń martwa = fizjologiczna przestrzeń martwa 27 Wentylacja minutowa wynosi 6 litrów (przeciętna objętość powietrza wdychanego przez 1 minutę). Wentylacja pęcherzykowa wynosi 4 litry. Objętość w litrach Maksymalny wdech Wdech w spoczynku Objętość oddechowa VC Wydech w spoczynku Czynnościowa pojemność zalegająca Maksymalny wydech Pojemność zalegająca Czas w sekundach Schemat czynności układu oddechowego Ryc. 11 Pojemność życiowa (VC), czyli maksymalnie osiągalna pojemność płuc podczas powolnego wdechu Eliminacja CO2 z ustroju odbywa się przez płuca. Ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla jest odwrotnie proporcjonalne do wentylacji pęcherzykowej. Hiperwentylacja (nadmierna w stosunku do potrzeb metabolicznych) powoduje zmniejszenie a hipowentylacja (zbyt mała) zwiększenie ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla. Łącznikiem pomiędzy oddychaniem zewnętrznym i wewnętrznym jest krew, a właściwie hemoglobina wypełniająca krwinki czerwone. Hemoglobina posiada duże powinowactwo do tlenu i do bezwodnika kwasu węglowego. W oddychaniu zewnętrznym hemoglobina łączy się z tlenem tworząc nietrwały związek zwany oksyhemoglobiną. W warunkach tlenowych hemoglobina nie wykazuje powinowactwa chemicznego do dwutlenku węgla, zatem wydala go przechodząc z karbodwuoksyhemoglobiny w hemoglobinę, a dalej w oksyhemoglobinę. Zaburzenia wentylacji występować mogą z następujących powodów: Zaporowych zaburzeń wentylacji. Postać zaporowa (obturacyjna) zaburzeń wentylacji płuc rozwija się w następstwie zwiększonych oporów w oskrzelach i zmniejszonej sprężystości tkanki płucnej. Zwiększone opory przepływu powietrza w oskrzelach powstają w przypadku obrzęku ich błony śluzowej, gromadzenia się wydzieliny w świetle oskrzeli lub skurczu oskrzeli. Do rzadszych przyczyn należą zniekształcenia oskrzeli, będące przyczyną zawirowań prądu powietrza i zwiększenia przez to oporów dla przepływającego powietrza. Restrykcyjnych zaburzeń wentylacji. Postać restrykcyjna (ograniczająca) zaburzeń wentylacji płuc charakteryzuje się tym, że zdolność rozszerzania się płuc jest zmniejszona, przy prawidłowej 28 drożności oskrzeli. Ta postać upośledzonej wentylacji powstaje w następstwie: zmian włóknistych w płucach, nacieków zapalnych, rozległych zrostów opłucnej, dużej ilości płynu w jamie opłucnej, odmy opłucnowej, chorób i dysfunkcji mięśni oddechowych, chorób ograniczających ruchy klatki piersiowej, zniekształceń klatki piersiowej, otyłości. Mieszanych zaburzeń wentylacji płuc. Izolowana postać upośledzenia wentylacji płuc występuje rzadko; najczęściej stwierdza się postać mieszaną. O2 O2 C CO2 O Ryc. 12. Schemat wentylacji płuc. Podczas wdechu powietrze atmosferyczne zawierające tlen i niewielką ilość dwutlenku węgla wdychane jest do płuc (pęcherzyków płucnych). Powietrze wydychane zawiera wiele dwutlenku węgla i niewiele tlenu. Wymienione grupy zaburzeń mogą dotyczyć lotników, którzy nie przestrzegają higienicznego trybu życia. Zaporowe zaburzenia wentylacji dotyczą 90% wszystkich chorób płuc a występują u ok. 50% nałogowych palaczy tytoniu w wieku powyżej 40 lat! Oddychanie tkankowe rozpoczyna się odłączeniem tlenu od hemoglobiny we włośniczkach tkankowych i przejściem przez ściany naczyń włosowatych do płynu tkankowego, a następnie do komórek. Proces ten możliwy jest wskutek różnicy ciśnień. Ciśnienie tlenu w początkowych odcinkach naczyń włosowatych jest wyższe niż w płynie międzykomórkowym. Powoduje to przejście tlenu do przestrzeni międzykomórkowej. Podobnie odbywa się wymiana dwutlenku węgla. W procesie tym hemoglobina traci powinowactwo do tlenu i oddaje go do tkanek; jednocześnie uzyskuje powinowactwo do dwutlenku węgla, który pobiera z tkanek. Złożony mechanizm fizjologicznych funkcji związanych z wentylacją płucną ilustrują ryciny 12 i 13. 29 2. Dyfuzja gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią Dyfuzja gazów, oznacza wzajemne przenikanie gazów w wyniku przemieszczania cząsteczek jednego gazu pomiędzy cząsteczki drugiego. Zjawisko to w medycynie najczęściej dotyczy dyfuzji gazów płucnych. Fizjologiczny proces dyfuzji oznacza przenikanie gazów przez tzw. barierę pęcherzykowo-włośniczkową. Przenikanie gazów oddechowych zachodzi pomiędzy środowiskiem gazowym pęcherzyków płucnych a środowiskiem płynnym krwi przepływającej przez włośniczki płucne (ryc. 13). Dyfuzja gazów oddechowych możliwa jest tylko w warunkach różnicy ciśnienia pomiędzy powietrzem oddechowym a pęcherzykowym. Do celów prognostycznych proces ten można opisać matematycznie. Wartość ciśnienia cząstkowego tlenu w powietrzu wdychanym wyliczana jest iloczynem procentowej zawartości tlenu (w powietrzu wdychanym) i ciśnienia atmosferycznego. Dla powietrza o temperaturze pokojowej, na poziomie morza (0 m n.p.m.), z zawartością tlenu = 21%; ciśnienie cząstkowe tlenu wynosi 160 mmHg. [760mmHg x 21% = 160mmHg]. Powietrze oddechowe, przemieszczające się do dróg oddechowych, zostaje nasycone parą wodną. Przy ciśnieniu atmosferycznym 760 mmHg, w temperaturze 37°C; woda osiąga ciśnienie parcjalne 47mmHg. Po nasyceniu mieszaniny wdechowej parą wodną ciśnienie cząstkowe tlenu wynosi 149mmHg. [760mmHg – 47mmHg x 21% = 149mmHg.] (ryc. 13, 14). W pęcherzykach płucnych następuje ciągła wymiana gazowa tlenu i dwutlenku węgla. Całkowite ciśnienie gazu pęcherzykowego jest stałe. Zatem zwiększenie ilości dwutlenku węgla docierającego do pęcherzyków płucnych obniża w nich ciśnienie cząstkowe tlenu. Współczynnik oddechowy, w normalnych warunkach fizjologicznych, wynosi ok. 0,8; oznacza to, że każdy milimetr ciśnienia cząstkowego dwutlenku węgla, zastępowany jest w powietrzu pęcherzykowym, przez 1,25 mm ciśnienia cząstkowego tlenu. Dyfuzja tlenu odbywa się z pęcherzyków do krwi, natomiast dwutlenku węgla z krwi do pęcherzyków płucnych Transport gazów (tlenu i dwutlenku węgla) we krwi odbywa się pod postaciami gazu: rozpuszczonego, związanego z białkami, przekształconego chemicznie. Ilość tlenu rozpuszczonego we krwi wynosi 3ml/l. Głównym transporterem tlenu w ustroju jest hemoglobina. Wysycenie hemoglobiny tlenem (odsetkowe), czyli saturacja określa, jaka część dostępnych wiązań wysycanych jest tlenem. Czynniki fizjologiczne wpływające na zdolność hemoglobiny do wiązania tlenu stanowią: pH, ciśnienie parcjalne dwutlenku węgla oraz temperatura. Wiązanie dwutlenku węgla przez hemoglobinę tkankową, zmniejsza jej powinowactwo do tlenu. Cząsteczka tlenu, aby dostać się ze światła pęcherzyka płucnego do cząsteczki hemoglobiny w krwince czerwonej, musi przenikać przez: warstwy komórki nabłonka oddechowego każdego pęcherzyka, płyn międzykomórkowy miąższu płucnego, śródbłonek naczyniowy włośniczki płucnej, osocze, w którym zawieszone są krwinki, błonę komórkową krwinki. Podobną drogę, tylko w kierunku odwrotnym, ma do przebycia dwutlenek węgla. Czynnikiem, który szczególnie wpływa na szybkość dyfuzji gazów w powyższych warunkach, jest różnica ich stężeń, względnie ciśnień cząstkowych (parcjalnych) w obu środowiskach. Dyfuzja gazów w płucach (ryc. 14) jest podstawowym elementem wymiany gazowej ustroju z otoczeniem. Zablokowanie dyfuzji prowadzi do śmierci wskutek uduszenia. 30 Ciśnienie cząstkowe tlenu w powietrzu wdechowym (Pw) Pw stanowi iloczyn procentowej zawartości tlenu (21%) i ciśnienia atmosferycznego Pw = 0,21 x 760 = 160 mmHg 160 mmHg Nasycenie Pw parą wodną o ciśnieniu parcjalnym: 47 mm Hg Ciśnienie cząstkowe tlenu w drogach oddechowych wynosi: 0,21(760-47) = 149 149 mmHg 97 mmHg Pęcherzyk płucny: ciśnienie cząstkowe tlenu = 97 mmHg; ciśnienie cząstkowe dwutlenku węgla = 42 mmHg TLEN = 40 mmHg Dwutlenek węgla = 46 mmHg Naczynia krwionośne żylne Tlen = 90 mmHg Dwutlenek węgla = 40 mmHg Naczynia krwionośne tętnicze Rycina 13. Zmiany ciśnień w procesie oddychania płucnego; Pw = powietrze wdechowe = 160 mmHg (dane dotyczą człowieka dorosłego, zdrowego, przebywającego na poziomie morza i o temperaturze ciała 37°C.) Szybkość dyfuzji gazów zależy od różnicy stężeń oraz ciśnień cząstkowych (parcjalnych) w środowiskach krwi i płuc. Regulację oddychania warunkują czynniki chemiczne, a przede wszystkim dwutlenek węgla (jego stężenie), tlen oraz pozwiązany z tymi stężeniami odczyn pH. Wpływają one na dyfuzję oraz na wentylację płuc. Zwiększenie koncentracji CO2 we krwi tętniczej prowadzi do zwiększenia częstotliwości i głębokości oddychania, przy istotnym wpływie odczynu pH krwi. Wzrost zakwaszenia krwi (pH>7,4) powoduje zwiększenie wentylacji płuc. Na charakter oddychania wpływają również bodźce z chemoreceptorów znajdujących się w węzłach zatoki szyjnej a także skupienia komórek nerwowych znajdujących się w obrębie kłębku aortowego. Czynniki chemiczne działają nie tylko bezpośrednio na ośrodki oddechowe, ale również pośrednio poprzez węzły zatoki szyjnej. Chemoreceptory tych węzłów reagują przede wszystkim na spadek stężenia przydatnego O2, a dopiero w drugiej kolejności na zawartość CO2 i zmianę pH krwi. Wytwarzane sprzężenia zwrotne prowadzą do wyrównywania zachodzących zmian. 31 Powietrze atmosferyczne CO2 dyfunduje do pęcherzyków płucnych Powietrze oddechowe w płucach H2CO3 pod wpływem anhydrazy węglanowej w erytrocytach rozpada się na H2O i CO2 H+ łączy się z Dyfuzja tlenu do osocza Dyfuzja tlenu do krwinek wodorowęglanem HCO3– + H+ -> H2 CO3 Karbaminohemoglobina oddaje CO2 i H+ i łączy się z tlenem HHbCO2 + 4 O2 -> Hb(O2)4+ CO2 + H+ Ryc. 14. Schemat wymiany gazowej w płucach Płuca odpowiedzialne są za proces odnowy tlenowej krwi przepływającej przez naczynia płucne. Odnowę gazową krwi w płucach warunkują następujące mechanizmy: Wdychanie i wydychanie (wentylacja płuc) w ilości dostosowanej do chwilowego zapotrzebowania organizmu na tlen. Proporcjonalny rozdział w płucach powietrza wdychanego. Fizjologiczna wymiana gazów pomiędzy pęcherzykami płucnymi a krwią włośniczek płucnych (dyfuzja). Sprawne doprowadzenie i przepływ krwi przez łożysko naczyń płucnych (krążenie płucne). 3. Transport gazów za pośrednictwem krwi Transport gazów oddechowych do tkanek w organizmie człowieka przejmuje układ krążenia krwi (ryc.14 - 16). Układ oddechowy i krążenia wzajemnie ze sobą współpracują; zaburzenia funkcji jednego z nich powodują zmianę czynności drugiego. Przykładem takiego powiązania może być próba Valsalvy polegająca na silnym wydechu przy jednocześnie zamkniętej głośni. Dochodzi wówczas do chwilowego wzrostu ciśnienia (do 400 mmHg), co poprzez baroreceptory wywołuje zwolnienie rytmu serca. Transporterem tlenu ustrojowego jest głównie hemoglobina (w 97%) oraz osocze (3%). Wiązanie tlenu polega wytworzeniu się odwracalnego połączenia hemoglobiny z cząsteczkami gazu. Proces ten nazywa się utlenowaniem. Jedna cząstka hemoglobiny wiąże się odwracalnie z czterema cząsteczkami tlenu, powstały kompleks nosi miano oksyhemoglobiny (Hb(O2)4). Utlenowanie hemoglobiny następuje w płucach. W mięśniach tlen łączy się z mioglobiną. Dwutlenek węgla transportowany jest w postaci: wodorowęglanów osocza i erytrocytów (ok. 70%); karbaminianów tj. związków CO2 z hemoglobiną i białkami osocza (ok. 20%), fizycznie rozpuszczonego CO2 w osoczu (ok. 10%). 32 W pęcherzyku tlen z powietrza zostaje wychwycony przez krwinki czerwone we włośniczkach, które jednocześnie pozbywają się dwutlenku węgla. Krew opuszczająca włośniczki pęcherzykowe jest bogata w tlen, który przenosi do wszystkich komórek ustroju. W pęcherzykach panuje ciśnienie śródpęcherzykowe. Ryc. 15. Schemat wychwytywania tlenu i oddawania dwutlenku węgla przez naczynia włosowate pęcherzyków płucnych. Krew tętnicza dopływająca do wszystkich tkanek ma wyższą prężność tlenu i niższą prężność dwutlenku węgla w porównaniu z odpływającą krwią żylną. Zgodnie z gradientem koncentracji uwolniony z hemoglobiny tlen dyfunduje do komórek, dwutlenek węgla zaś dyfunduje z komórek do osocza. W zależności od intensywności metabolizmu wewnątrzkomórkowego występują dość znaczne różnice w prężności tlenu w poszczególnych tkankach, których zależność opisuje zasada regulacji oddychania. Mechanizm tej regulacji ma charakter odruchu chemicznego. Chemoreceptory (czujniki) odbierają zmiany ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla i tlenu. Zmiany te wyzwalają impulsy sygnałów kierowanych do ośrodka oddechowego. Tutaj ulegają wzmocnieniu powodując odpowiednią aktywność wykonawczą, czyli zmiany w wentylacji płucnej. Pobudzenie ośrodka wdechu jest modulowane, co powoduje, że oddechy są przyspieszane i pogłębiane lub zwalniane i spłycane. Zasadniczym modulatorem aktywności ośrodka wdechu są impulsy biegnące od chemoreceptorów kłębków szyjnych i kłębków aortalnych. Bodźcem pobudzającym chemoreceptory jest wzrost ciśnienia parcjalnego dwutlenku węgla i koncentracja jonów wodorowych lub spadek ciśnienia parcjalnego tlenu we krwi tętniczej. Wyraźny wpływ na oddychanie wywiera temperatura. Wzrost ciepłoty przyspiesza rytm oddychania, obniżenie natomoast zwalnia. Okolica węchowa jamy nosowej, rozpoznaje jakość powietrza wdychanego. W niektórych przypadkach może wyzwolić odruchowe spłycenie oddechu a nawet bezdech. Odruchy oddechowe powiązane są z mechanizmami obronnymi i uruchamiane są w wyniku podrażnienia substancjami drażniącymi jak: pyły, związki toksyczne, alergeny. Odruchami obronnymi układu oddechowego są: kaszel, kichanie, nadmierne wydzielanie śluzu (kapanie z nosa), a nawet chwilowy bezdech. Wdychanie gazów zanieczyszczających powietrze oddechowe jest szkodliwe. Czad (CO) wykazuje 200 krotne większe powinowactwo do hemoglobiny niż tlen (łatwiej od tlenu wysyca hemoglobinę). Alergeny wziewne mogą powodować astmę. Inne 33 zanieczyszczenia powietrza oddechowego czasami wyzwalają chorobę nowotworową płuc lub pylicę. Ryc. 16. Schemat dużego i małego obiegu krwi (http://anatomiac.w.interia.pl) 34 4. Dyfuzja gazów pomiędzy krwią a komórkami Dyfuzja gazów w tkankach. Krew tętnicza dopływająca do tkanek ma większą prężność tlenu i mniejszą prężność dwutlenku węgla w porównaniu z odpływającą krwią żylną. Zgodnie z gradientem ciśnień tlen zgromadzony w erytrocytach przenika do komórek, dwutlenek węgla zaś w kierunku przeciwnym (z komórek do osocza). Cząsteczki tlenu dyfundują przez błonę komórkową krwinek czerwonych do osocza, następnie przez ścianę naczyń włosowatych do płynu międzykomórkowego i w końcu przedostają się do komórek. W zależności od intensywności metabolizmu występują różnice w prężności tlenu w poszczególnych tkankach. W tkankach o intensywnym metabolizmie prężność tlenu w komórkach jest mała i jednocześnie te tkanki zużywają więcej tlenu. Dlatego też krew z nich odpływająca zawiera mniej tlenu i więcej dwutlenku węgla. Oddychanie z biochemicznego punktu widzenia to proces utleniania (głównie cukrów, białek i tłuszczów) przebiegający pod wpływem enzymów, podczas którego powstają produkty finalne: dwutlenek węgla i woda oraz uwalniana jest energia. Oddychanie tlenowe jest wielostopniowym procesem reakcji utleniania i redukcji, w którym wodór jest przenoszony z glukozy na tlen. Glukoza jest utleniana, natomiast tlen ulega redukcji. Uproszczona reakcja ma następujący przebieg: C6H12O6 + 6O2 + 6H2O 6CO2 + 12H2O + energia (ATP). Końcowym szlakiem utleniania cząsteczek będących źródłem energii dla organizmu jest cykl Krebsa (ryc. 17). Ryc. 17. Schematyczny obraz Cyklu Krebsa Ogólny schemat cyklu kwasu cytrynowego zaczyna się od powstawania 6-węglowej cząsteczki cytrynianu z 4węglowego szczawiooctanu i dwuwęglowej grupy acetylowej pochodzącej z acetylo-CoA. 6-węglowy cytrynian następnie ulega podwójnej dehydrogenacji (-2H+) i podwójnej dekarboksylacji (-2CO2) dając 4-węglowy kwas karboksylowy; ten z kolei ulegając kilku dehydrogenacjom i hydratacji (+H2O) przekształca się ponownie w szczawiooctan i cykl się zamyka. 35 Oddychanie komórkowe, czyli pozyskiwanie energii przez komórkę na drodze rozkładu złożonych związków organicznych do prostych substancji chemicznych. Jest to proces kataboliczny, czyli rozpadu związków organicznych na proste związki nieorganiczne (ryc. 18). Głównym i podstawowym substratem tego procesu jest glukoza, z której atomy wodoru transportowane są poprzez szereg złożonych procesów i cykli metabolicznych (glukoliza, tworzenie acetylo-CoA, cykl Krebsa, łańcuch oddechowy), aby ostatecznie wewnątrz mitochondrium dotrzeć do atomów tlenu (tlenu wdychanego) i utlenić się do wody. Glukoza tracąc atomy wodoru utlenia się, czyli spala do dwutlenku węgla, który w znacznej mierze wydychany jest w procesie oddychania. Wobec tego wszystkie procesy chemiczne składające się na poszczególne etapy oddychania komórkowego są reakcjami oksydo-redukcyjnymi. Utlenianie, czyli spalanie jest procesem egzoenergetycznym, czyli w trakcie spalania wydziela się energia. Energia uwolniona w procesie utleniania związków organicznych magazynowana jest w ATP. Może ona być wykorzystywana do aktywizacji komórkowych reakcji chemicznych albo do: wzrostu osobniczego, utrzymanie stałej temperatury ciała, dynamiki organizmu np. poprzez uruchamianie energii tkanki mięśniowej. Czynniki mające wpływ na proces oddychania komórkowego: dopływ tlenu, temperatura otoczenia, ilość pokarmów, aktywność życiowa organizmów, sprawność funkcjonowania narządów wymiany gazowej. Powszechnym oddychaniem komórkowym jest oddychanie tlenowe (ryc. 16). Proces ten polega na utlenianiu glukozy do dwutlenku węgla. Dwutlenek węgla Substancje organiczne Utlenianie komórkowe Woda Ryc. Tlen ATP 18. Schemat utleniania komórkowego (katabolizm) ATP, czyli Adenozynotrójfosforan jest przenośnikiem lub magazynem energii u wszystkich istot żywych Oddychanie komórkowe jest procesem o przebiegu wieloetapowym: I. Glukoliza II. Oksydacyjna dekarboksylacja kwasu pirogronowego III. Cykl Krebsa Glukoliza odbywa się w cytoplazmie. Jest to proces biochemiczny katalizowany enzymatycznie w wyniku, którego glukoza ulega utlenieniu do kwasu pirogronowego. Efektem końcowym jest uwalnianie energii w postaci ATP. Kwas pirogronowy przedostaje się z cytoplazmy przez błony mitochondrium do macierzy mitochondrialnej, gdzie odbywa się kolejny etap oddychania komórkowego. W reakcji oksydacyjnej dekarboksylacji kwasu pirogronowego dochodzi do odłączenia grupy karboksylowej (dekarboksylacja) od kwasu pirogronowego. Ma wówczas miejsce utlenienie produktu, czyli dwuwęglowej grupy acetylowej i przyłączeniu do niej koenzymu A. Jest to reakcja egzoergiczna (wymaga dostarczenia energii) i nieodwracalna. Grupa karboksylowa jest odłączana od kwasu pirogronowego w postaci CO2. Ostatecznie, produktem tej reakcji jest acetylo-koenzymA, odgrywający ważńą rolę w metabolizmie lipidów; jest prekursorem cholesterolu, a wreszcie hormonów steroidowych. Cykl Krebsa utlenia acetylo-koenzym A do CO2 natomiast energię lokuje w nośnikach: GTP, NADH i FADH2. 36 5. Oddychanie wewnętrzne Oddychanie wewnętrzne (ryc. 19) oznacza dostarczania tlenu do tkanek (ryc. 20) mogącego zachodzić w wyniku dwóch mechanizmów. Pierwszy; to wymiana tlenu i dwutlenku węgla między krwią i tlenkami ustroju. Prawidłowe oddychanie zewnętrzne zależy od wydolnej wentylacji i dyfuzji oraz właściwego krążenia krwi w naczyniach włosowatych płuc. Drugi oznacza oddychanie komórkowe, niekoniecznie tlenowe. Oddychanie komórkowe składa się z trzech etapów. I.Substratowe. Zachodzi w cytoplazmie komórki i nie wymaga obecności tlenu. Substratem w reakcji oddychania mogą być wszystkie związki organiczne obecne w komórkach. Najpopularniejszy proces oddychania polega na utlenianiu glukozy. Zjawisko to można zapisać równaniem: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia (energia biologicznie użyteczna magazynowana w adenozynotrójfosforanach = ATP). II.Cykl Krebsa lub cykl kwasu cytrynowego (ryc. 17). III.Łańcuch oddechowy. Zachodzi w wewnętrznej błonie mitochondrialnej. Utworzone w dwóch poprzednich etapach NADH + H+ są związkami bardzo aktywnymi o właściwościach redukujących. NADH + H+ przechodzi przez szereg przenośników, aby zredukować tlen, będący końcowym akceptorem elektronów. Podczas redukcji tlenu wydziela się znaczna ilość energii magazynowanej w ATP. Przenośniki w łańcuchu oddechowym są uporządkowane tak, ze każdy ze składników posiada zdolność pobierania elektronów od swego poprzednika w tymże łańcuchu. Ostatnim ogniwem łańcucha, wykazującym największe powinowactwo do elektronów, jest tlen, a końcowym produktem jest cząsteczka wody. Oddychanie komórkowe sprowadza się do pobierania węglowodanów (glukoza), a podczas niedoboru z rezerwy tłuszczowo/białkowej oraz tlenu. W wyniku wielu reakcji biochemicznych pobrane substraty przetwarzane są na energię oraz produkty uboczne tj. mocznik, wodę i dwutlenek węgla. ENERGIA Tlen Komórka Tkanki Związki organiczne: Cukry Tłuszcze Białka Schemat PRODUKTY UBOCZNE Ryc. 19. oddychania wewnętrznego Mianem tkanki określa się zespół komórek o podobnej budowie i pochodzeniu, przemianie materii oraz spełniających w organizmie określone funkcje Oddychanie komórkowe stanowi składową oddychania tkankowego (ryc. 20). Pod względem cech morfologicznych i fizjologicznych tkanki dzieli się następująco: nabłonkowa, łączna, podporowa, mięśniowa, nerwowa. Niezwiązany tlen (O2) w minimalnej części jest przenoszony jest w pierwotnej postaci. Na odłączenie O2 od hemoglobiny w tkankach ma wpływ stężenie CO2. Uwolniony tlen dyfunduje przez osocze do komórek. Dwutlenek węgla przenoszony jest głównie w postaci jonów 37 wodorowęglanowych (HCO–3) w osoczu, a niewielka część w postaci związanej z hemoglobiną (karbaminohemoglobina). Na transport CO2 składa się kilka procesów. Najpierw, CO2 dyfunduje z komórek do erytrocytów, gdzie duża część cząsteczek CO2 reaguje z wodą przy udziale enzymu anhydrazy węglanowej. Powstały kwas węglowy jako związek nietrwały dysocjuje na jony H+ i HCOO–. Jony H+ łączą się z hemoglobiną, natomiast jony HCOO– przenikają do osocza. Niewielka część cząsteczek CO2 nie reaguje z wodą, ale łączy się z hemoglobiną, tworząc karbaminohemoglobinę. W niewielkim stopniu tworzenie się jonów HCOO– zachodzi w osoczu. Proces ten przebiega jednak wolno (brak udziału enzymu). Dwutlenek węgla jest transportowany przez osocze jako kwas węglowy i jego sole, a w erytrocytach jako węglany i wodorowęglany. Powstały kwas (HCO3) dysocjuje a jon wodorowęglanowy reaguje i wiąże się z jonami potasu i sodu tworząc układy buforowe. Stałość elementów osocza (szczególnie nieorganicznych) jest kluczowa w prawidłowym funkcjonowaniu komórek, szczególnie nerwowych i mięśniowych. Składniki nieorganiczne wraz z białkami osocza pełnią też zasadniczą rolę w utrzymaniu odpowiedniego odczynu (pH), czyli równowagi kwasowo-zasadowej. Układy związków chemicznych (buforowe układy; najczęściej pod postacią wodorowęglanu sodu NaHCO3), rozpuszczonych w osoczu krwi, zapewniają utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej zarówno krwi jak i wszystkich płynów zewnątrzkomórkowych w wąskich granicach (pH 7,35-7,45). Komórkowy łańcuch oddechowy w zależności od obecności lub braku tlenu w środowisku podzielić można na oddychanie tlenowe i beztlenowe. W przypadku oddychania tlenowego dochodzi do utleniania biologicznego za pośrednictwem enzymu dehydrogenazy. Przy reakcjach utlenienia substancji organicznych najczęściej dochodzi do oderwania dwóch atomów wodoru od utlenianego związku. Oderwane elektrony są przenoszone na atom tlenu, ulegający w ten sposób redukcji i w postaci cząsteczki wydzielany jest do atmosfery. Oddychanie beztlenowe występować może w komórkach mięśni. Podczas intensywnego wysiłku mięśnie potrzebują dużych ilości energii. Jeśli układ krwionośny „nie nadąża” z doprowadzaniem niezbędnych ilości tlenu do komórek, przechodzą one na oddychanie beztlenowe. Efektem jest gromadzenie się w mięśniach kwasu mlekowego, a jego obecność wywołuje uczucie bólu. Potocznie taką sytuację określa się „zakwasami”. Sprawny fizjologicznie układ oddechowy warunkuje istnienie życie organizmu człowieka a poza tym spełnia następujące życiowo ważne funkcje: Utrzymuje stałość środowiska wewnętrznego poprzez wymianę gazową O2/CO2 Reguluje równowagę kwasowo – zasadową organizmu Górne drogi oddechowe chronią przed wdychaniem ciał obcych i substancji szkodliwych Nawilża, oczyszcza i reguluje ciepłotę wdychanego powietrza atmosferycznego Odbieranie bodźców zapachowych Fonacja dźwięków Produkcja hormonów polipeptydowych (komórki nabłonka górnych dróg oddechowych) Prezentowany przegląd fizjologii układu oddechowego obrazuje bogactwo wzajemnych uzależnień stanowiących o życiu i jego jakości. 6. Możliwości przystosowawcze układu oddechowego. Przeżycie człowieka w zmiennym środowisku (bytowania lub pracy) determinują zdolności przystosowawcze (adaptacyjne) organizmu. Mogą one być poprawiane poprzez odpowiedni, dla konkretnego osobnika, trening wydolnościowy. Krew tłoczona przez lewą komorę serca do światła aorty, niesie naczyniami tętniczymi tlen pobrany w płucach do tkanek oraz narządów. Z narządów odprowadza, naczyniami żylnymi dwutlenek węgla. W spoczynku tętniczo-żylna różnica zawartości tlenu we krwi wynosi 5-7 ml/100 ml krwi, osiągając podczas wysiłku wartość 15-17 ml/100ml krwi. Tętniczo-żylna różnica 38 zawartości tlenu we krwi wyraża skuteczność ekstrakcji (poboru) tlenu przez tkanki z przepływającej przez nie krwi. Wielkość ekstrakcji jest zmienna i zależy m.in. od gęstości sieci drobnych naczyń krwionośnych (włosowatych), przez które krew przepływa. Gęstość sieci naczyniowej warunkuje skuteczność tkankowego oddawania tlenu. K TLEN o m ó r k i T K A N K I C02 CO2 z tkanek dyfunduje do krwi i erytrocytów, gdzie łączy się z H2O CO2 + H2O > H2CO3 Nietrwały kwas węglowy dysocjuje H2CO3 -> H CO3– + H+ HCO3 reaguje W osoczu z Na+ W krwinkach z K+ + (Na + HCO3– -> NaHCO3) (K + + HCO3– -> KHCO3) Jony wodorowe łączą się z hemoglobiną CO2 Hb(O2)4 + H+ + CO2 >HHb CO2 + O2 Tlen przechodzi do tkanek Ryc. 20. Schemat oddychania tkankowego. Opis: w tkankach C02 dyfunduje do krwi, gdzie łączy się z H2O. (C02+H2O > H2CO3). Nietrwały kwas węglowy dysocjuje (H2CO3¯> HCO3¯ + H+). HCO3 reaguje: w krwinkach z jonami potasu (K+), w osoczu z jonami sodu (Na+). Jony wodoru (z dysocjacji) łączą się z hemoglobiną. Powstały, w końcowym efekcie tlen oddawany jest do tkanek. 39 Możliwość wykonywania pracy fizycznej lub umysłowej zależna jest od ogólnej wydolności organizmu. Wydolność, w tym przypadku, oznacza zdolność do wykonywania wysiłku bez zaburzeń homeostazy objawiającej się zmęczeniem. Wyraża ona potencjalne możliwości wykonywania czynności z udziałem dużych grup mięśniowych. Efektywność pracy mięśni można określać wydolnością tlenową i beztlenową. Wydolność tlenowa (aerobowa) związana jest z wysiłkiem długotrwałym (najczęściej od ponad 15 min do kilku godzin). Energia do wykonywania tego wysiłku pochodzi z procesów utleniania związków chemicznych. Oznacza to wybiórcze możliwości pobierania, transportu i zużycia tlenu tylko przez tkanki aktywne. Wydolność beztlenowa (anaerobowa) wiązana jest z krótką (kilkadziesiąt sekund) pracą o dużej intensywności. Energia niezbędna do pracy mięśni pochodzi z katabolicznych reakcji związków chemicznych wysokoenergetycznych magazynowanych w komórkach mięśniowych. Wykonywanie pracy, szczególnie fizycznej wymaga optymalnego dostarczania tlenu do aktywnych tkanek. Niedobory w tym względzie dotyczyć mogą: deficytu lub długu tlenowego. Deficyt tlenowy występuje w przypadku zmniejszonej podaży tlenu na początku (lub tuż przed) wysiłku fizycznego. Wyraża się różnicą pomiędzy zapotrzebowaniem a poborem tlenu. Organizm człowieka wykonujący wysiłek fizyczny bez dostatecznego zaopatrzenia w tlen rozpoczyna natychmiastowe (zastępcze lub uzupełniające) spalanie zapasów tlenu zgromadzonych w komórkach. Intensywność spalania tlenu komórkowego zależy od zapotrzebowania energetycznego mięśni, co wiążę się z czasem trwania oraz intensywności wysiłku. Dostarczenie odpowiedniej ilości tlenu do tkanek przez płuca i krążenie wymaga czasu około 2 minut. Brak odpoczynku utrudnia lub uniemożliwia wyrównanie deficytu tlenowego. Zagospodarowanie zapasów tlenu komórkowego wymaga uzupełnienia, czyli spłacenia wysiłkowego deficytu tlenowego. Niedobór tlenu związany z niedostateczną jego zawartością we krwi określana jest mianem anoksemia. Niedobór może być spowodowany nadmiernym, w stosunku do podaży, zapotrzebowaniem albo blokadą tkankową będącą skutkiem zatrucia CO. Deficyt tlenowy może występować w środowisku bytowania lub pracy człowieka (anoksja). Sytuacja taka występuje wskutek anoksemii lub jadów uniemożliwiających transport tlenu; w lotnictwie podczas wykonywania lotów wysokościowych w kabinach otwartych albo podczas awaryjnej dekompresji kabiny statku powietrznego. Anoksemia oznacza niedobór tlenu we krwi w odniesieniu do zapotrzebowania. Dług tlenowy oznacza zwiększone zapotrzebowanie na tlen, po przejściowym deficycie. Powstaje wówczas, gdy zapotrzebowanie na energię przekracza wydajność tlenowych procesów metabolicznych albo, gdy jest utrudniony dopływ tlenu z otoczenia. Inaczej można stan ten określić jako przestawienie (lub wspomaganię) procesów oddychania komórkowego z tlenowego na beztlenowy (ryc. 21). W organizmie człowieka dług tlenowy powstaje zazwyczaj podczas krótkotrwałych intensywnych wysiłków fizycznych. Mięśnie mogą wykonywać pracę wykorzystując energię pochodzącą ze źródeł: tlenowych oraz beztlenowych (ryc. 21). Po zakończeniu wysiłku organizm „spłaca” zaciągnięty dług tlenowy, zużywając dodatkowo ponad 10 litrów tlenu na odtworzenie zużytych rezerw, na resyntezę ATP i fosfokreatyny oraz na konwersję kwasu mlekowego w glukozę i glikogen. Utrzymujące się przez pewien czas po wysiłku intensywne oddychanie i przyspieszona praca serca umożliwiają spłacanie długu tlenowego. Beztlenowe źródła energii prowadzą do produkowania kwasu mlekowego, którego wytwarzanie, jeśli zawiera się w granicach wydolności, skutkuje utlenianiem jego nadmiarów. Podczas intensywnego wysiłku pozostają pewne nieutlenione, zakwaszające nadmiary. Wzrastające zakwaszenie wysiłkowe związane jest ze zwiększoną produkcją kwasu mlekowego, który uwalniając proton H+ doprowadza do spadku pH. Jeżeli ilość wolnego protonu H+ przekroczy wewnątrzkomórkowe systemy buforujące dochodzi do wzrostu zakwaszenia i objawowej kwasicy metabolicznej. Stanowi to jedną z przyczyn ograniczających możliwości wysiłkowe mięśnia w czasie intensywnej pracy. Osiągnięcie progowej wartości kwasu mlekowego powoduje uczucie zmęczenia i bólu mięśni. Zakwaszone włókna 40 mięśniowe stają się sztywne a ich ruch sprawia człowiekowi ból (powstają tzw. zakwasy mięśniowe). Kwas mlekowy odprowadzany jest do wątroby i tam utylizowany. Proces ten trwa od jednego do dwóch dni. Długotrwałość spłacania długu tlenowego związanego z utylizacją kwasu mlekowego zależy od wytrenowania organizmu. Tlen z pęcherzyków płucnych Tlen rozpuszczony w płynach ustrojowych oraz związany z hemoglobiną krwi i mioglobiną mięśni mięśnie Beztlenowe źródła energii Rozpad: kwasu adenozynotrifoosforowego na kwas adenozynomonofosforowy fosfokreatyny na kreatynę Beztlenowe źródła energii: Utlenianie glukozy Z glukozy i glikogenu mięśni powstaje kwas mlekowy Ryc. 21. Pozyskiwanie energii przez mięśnie w czasie wykonywania intensywnej pracy Wyczerpywanie się energii w wyniku niedotlenienia tkanek, zmian enzymatycznych itp., sygnalizowane jest jako zmęczenie. Zmęczenie jest to odwracalne zmniejszenie zdolności organizmu do pracy, powstałe w wyniku jej wykonywania, oraz wskazujące na potrzebę wypoczynku. Wypoczynek umożliwia psychiczną i fizyczną regenerację sił, czyli powrotu do stanu równowagi funkcjonalnej tj. homeostazy. 7.Trening oddechowy Oddychanie znaczy więcej niż tylko pobór tlenu i wydychanie zużytego powietrza, to proces ważny dla optymalnego funkcjonowania całego ciała i psychiki. Wpływa ono na układy: nerwowy, sercowo – naczyniowy, przemiany materii, stawowo – kostny i bardziej lub mniej; pośrednio lub bezpośrednio na inne narządy anatomiczne, także na życie psychiczne człowieka. Szczególnie wrażliwa na niedobór tlenu jest tkanka mózgowa. Niewielkie niedobory tlenowe tkanki mózgowej, poważnie zaburzają życiowo ważne procesy ustrojowe. Współczesny człowiek nie zawsze oddycha prawidłowo. Najczęściej oddechy są pośpieszne i płytkie. Jest to wynikiem bytowania w warunkach stresu, nadmiaru wrażeń, wyścigu intelektualnego i fizycznego. Pragnienie sukcesu często spłyca postrzeganie fizjologicznych wymogów optymalnego życia zawodowego, rodzinnego i rekreacji. Fizjologiczna adaptacja organizmu do wysiłku tak fizycznego, jak i intelektualnego polega na uruchamianiu następujących mechanizmów: Dostosowanie rytmu oddechowego do fizjologicznego zapotrzebowania ustroju na tlen Racjonalne zwiększanie pojemności płuc, proporcjonalnie do wysiłku Wzrost efektywności wykorzystania tlenu pochodzącego z powietrza wdychanego Zwiększenie efektywności mięśni oddechowych. 41 Wspomaganie fizjologicznych mechanizmów adaptacyjnych możliwe jest poprzez wyćwiczenie umiejętności głębokiego, prawidłowego oddychania z optymalnym wykorzystywaniem mięśni oddechowych. Dobre oddychanie ułatwia pracę serca, polepsza mechanizmy przemian ustrojowych, poprawia samopoczucie. O prawidłowym oddychaniu pamiętać należy zarówno podczas pracy jak i wypoczynku. Ćwiczenia oddechowe wykonywać można zaraz po przebudzeniu, podczas marszu do pracy, w porze wypoczynku domowego. Kontrolowany oddech należy wykonywać: podczas pracy, w trakcie ćwiczeń rekreacyjnych i sportowych; przy tych czynnościach właściwy oddech podnosi skuteczność czynności zasadniczych. Opisane zachęty do treningu oddechowego kierowane są do lotników, zarówno wykonujących czynności lotniskowe, jak i pracę w powietrzu (załogi statku powietrznego). W jednym i drugim przypadku człowiek przebywa w trudnych, a czasami ekstremalnych warunkach pracy, w których szczególnie ważne jest racjonalne i trafne postępowanie. W lotnictwie, szybkość podejmowanych decyzji oraz czas wykonawczy, ma szczególne znaczenie w bezpiecznym lataniu a to możliwe jest przy dobrym utlenowaniu krwi. Trening oddechowy dobrze jest zacząć od ćwiczenia relaksacji oddechowej. Ćwiczenia relaksacyjne polegają na świadomym i racjonalnym regulowaniu procesu oddychania. Kilka przykładów ćwiczeń oddechowych, wykonywanych w pozycji leżącej: Postawa wyjściowa: leżenie na plecach z nogami ugiętymi w kolanach; prawa ręka ułożona na klatce piersiowej a lewa na górnej części brzucha. Ćwiczenie: wdech powolny nosem z jednoczesnym wypychaniem brzucha. Prawa ręka kontroluje stabilizację klatki piersiowej a prawa uwypuklenie brzucha. Następnie należy wykonać powolny wydech ustami z jednoczesnym wciąganiem brzucha (czynność tą kontroluje ręka lewa). Ćwiczenia można powtarzać wielokrotnie. Postawa wyjściowa: leżenie na plecach z nogami ugiętymi w kolanach i ramionami ułożonymi wzdłuż tułowia. Ćwiczenie: wdech powolny nosem z jednoczesnym unoszeniem głowy. Chwilowe utrzymanie pozycji a następnie powolny wydech ustami „przez zęby” (można wspomagać wydech syczeniem międzyzębowym). Powrót ramion i głowy do pozycji wyjściowej. Wydech można wzmocnić tłocznią brzucha. Ćwiczenie należy powtarzać wielokrotnie. Pozycja wyjściowa: leżąca na plecach z kończynami dolnymi wyprostowanymi a górnymi wzdłuż tułowia. Ćwiczenie: Głęboki wdech, powolny wydech z uniesieniem głowy i przyciągnięciem kolan do klatki piersiowej. Utrzymanie pozycji a następnie wdech z powrotem do pozycji wyjściowej. Pozycja wyjściowa: leżąca na prawym boku z nogami zgiętymi w stawach kolanowych i biodrowych; prawa kończyna górna ułożona pod głową a lewa wyprostowana usytuowana na tułowiu. Ćwiczenie: wdech z jednoczesnym uniesieniem kończyny górnej lewej i wyprostem dolnej kończyny lewej; wydech i powrót do pozycji wyjściowej. Po 5 ćwiczeniach ponowić trening z leżeniem na lewym boku. Ćwiczenia wykonywane w pozycji stojącej oraz siedzącej: Pozycja wyjściowa: stojąca w małym rozkroku. Ćwiczenie: powolny wdech nosem z jednoczesnym wznoszeniem ramion przodem ku górze; wydech ustami „przez zęby” z wolnym opuszczanie ramion do pozycji wyjściowej. Ćwiczenie można powtarzać wielokrotnie. Pozycja wyjściowa: siedząca na krześle z przedramionami skrzyżowanymi na klatce piersiowej. Ćwiczenie: wdech z oddaleniem przedramion na zewnątrz przy jednoczesnym przyleganiem ramion do klatki piersiowej. Utrzymanie pozycji a następnie wydech ze skrzyżowaniem przedramion na klatce piersiowej i uciskiem klatki z niewielkim skłonem głowy i pochyleniem tułowia ku przodowi. Podstawowe zasady, których staranne wykonywanie niezbędne jest dla skuteczności treningu oddechowego: wdech nosem, wydech ustami, 42 wydłużona faza wydechu, wydech oporowy „przez zęby” poprzez przymknięcie (zwężenie) ust, odpowiednia ilość powtórzeń w danym ćwiczeniu. Skuteczność zaopatrywania ustroju w tlen, w znacznej mierze zależy od aktywności przepony, bowiem ma ona ok. 65% udział w fizjologicznym oddychaniu. Uzyskanie optymalnego oddechu możliwe jest po nabyciu, w wyniku treningu, umiejętności oddychania przeponowego. Trening oddechowy wymaga odpowiedniego doboru pozycji wyjściowej, która wpływa na aktywność przepony i klatki piersiowej. W wyżej opisanych ćwiczeniach treningowych następujące pozycje: stojąca, półsiedząca i siedząca; zwiększają udział przepony w oddychaniu. Przykłady treningowego oddychania torem przeponowym Pozycja wyjściowa: leżenie na plecach z nogami ugiętymi. Ćwiczenie: wdech poprzez głębokie nabieranie powietrza poprzez nos, jednocześnie należy unosić ręce przodem za głowę. Wydech powolny ustami połączony z opuszczaniem kończyn górnych. Pozycja wyjściowa: siad z ugiętymi nogami, a dłońmi splecionymi na karku z łokciami skierowanymi do przodu. Ćwiczenie: wdech poprzez głębokie nabieranie powietrza nosem, przy jednoczesnym rozchylaniu łokci. Wydech powolny przez usta, połączony z przemieszczanie łokci do przodu i pochyleniem korpusu w kierunku kolan. 43 III. Wybrane problemy przebywania w środowisku niedotlenienia wysokościowego mające związek z lotnictwem lekkim Wszystkie statki powietrzne cięższe od powietrza zaliczane są do aerostatów lub aerodyn (ryc. 22). Lekkie lotnictwo (general aviation) obejmuje wszystkie urządzenia unoszące się w przestworzach, które nie są przypisane do lotnictwa wojskowego ani do regularnych linii lotniczych pasażerskich, towarowych, ratunkowych i czarterowych. Lotnictwo lekkie stanowią różne aerodyny, czyli statki powietrzne utrzymujące się w atmosferze ziemskiej wskutek działania siły aerodynamicznej. Unoszenie się człowieka w atmosferze ziemskiej powyżej 2 000m n.p.m., związane jest ze zmianą wysycenia krwi tlenem (ryc. 1). Oddychanie na poziomie morza, powietrzem o zawartości tlenu ok. 21%, powoduje u zdrowych ludzi wysycenie tlenem krwi tętniczej na poziomie 97 - 99%. W pewnych okolicznościach wznoszenia się w przestrzeni organizm ludzki może być niedotleniony. Sytuacja taka może wystąpić wskutek przebywania (bez stosownego zabezpieczenia) na wysokości >2 000m n.p.m. W lotnictwie, podobnie jak podczas wspinaczki wysokogórskiej, występują przypadki niedotlenienia wysokościowego. AEROSTATY AERODYNA o BALONY o STEROWCE PŁATY NOŚNE Ruchome Nieruchome PIREŚCIENIOPŁAT Skrzydłowiec Wiatrakowiec Śmigłowiec Latawiec Lotnia Paralotnia Spadochron Szybowiec Samolot Mikrolot Ryc. 22. Różne aerodyny, w zależności od statycznego lub dynamicznego usytuowania płata nośnego w stosunku do kadłuba. 44 Zdrowy organizm człowieka znajdujący się na wysokości do 2000 m n.p.m dobrze toleruje zmiany ciśnienia atmosferycznego. Tolerancja zmian ciśnienia atmosferycznego nie oznacza ciągłej i optymalnej wydolności układu oddechowego, bowiem od 1500m n.p.m. występują dyskretne oznaki niedotlenienia, przygotowujące fizjologiczne mechanizmy obronne. Wysokość tą przyjęto za próg pobudliwości organizmu człowieka, od którego uruchamiane są procesy przygotowujące ustrojową kompensację niedoboru tlenowego. Powyżej 2 000m n.p.m., ustrój może kompensować niedotlenienie, ale tylko w przypadkach wysycenia krwi tlenem pomiędzy 94% a 87%. W cywilnym lotnictwie komunikacyjnym ciśnienie w kabinie lecącego samolotu jest sztucznie powiększone do ekwiwalentu wysokości około 2800 m (tj. 8000 stóp), powoduje to utrzymywanie wysycenia tlenem krwi tętniczej rzędu 93% - 85 % (w granicach kompensacji); zarówno u pasażerów jak i załogi (ryc. 23). Samoloty pasażerskie latają na wysokości ok. 10 000m n.p.m. I tak dla przykładu, wysokość przelotowa samolotu Boeing 737 wynosi (zależnie od wersji) od 35 tys.(737-100) do 41 tys. (737-900ER) stóp tj. od 10 670 do 13 650 m n.p.m., takie osiągi wymagają wytworzenia sprzyjającego pasażerom mikroklimatu kabinowego. Nagłe niedotlenienie (poziom nasycenia tlenem krwi tętniczej poniżej 50%) osłabia fizjologiczne reakcje mózgu a w konsekwencji odpowiednie funkcje organizmu. Niedotlenienie o nasileniu od łagodnego do umiarkowanego (poziom nasycenia krwi tętniczej tlenem ok. 75%) może upośledzać niektóre fizjologiczne funkcje umysłu. Najczęściej występuje niewłaściwe postrzeganie, poznawanie, lub rozpoznawanie. Osłabieniu ulega krótkoterminowa pamięć i czas reakcji. Problem ten nabiera szczególnego znaczenia u lotników statków powietrznych bezkabinowych (np. lotnia, spadochron) lub z kabinami otwartymi (np. balon, mikrolot). W lotnictwie lekkim pilotowanie, szczególnie wyczynowe lub akrobatyczne, wymaga ponadprzeciętnej koordynacji psychomotorycznej, wysokiej skuteczności szybkiego przetwarzania informacji z błyskawicznym podejmowaniem słusznych decyzji, a to oznacza wymóg optymalnego dotlenienie organizmu lotnika. Pilotowanie w lotnictwie lekkim naraża lotnika na zmienne oddziaływanie czynników meteorologicznych. Organizmy wrażliwe mogą ulegać mateoropatii. Meteoropatia wyzwala ogólną niestabilność funkcjonalną i emocjonalną. Szczególne narażenie lotników lotnictwa lekkiego na czynniki biometeorologiczne wydaje się wynikać z wypełnienia sześciu grup czynników (opublikowanych w 1976 roku przez Jankowiaka). Czynniki te opisano następująco: 1. Zespół czynników termicznych 2. Zespół chemicznych czynników atmosferycznych 3. Elektryczność atmosferyczna 4. Promieniowanie nadfioletowe Słońca 5. Zespół czynników aerodynamicznych i barycznych 6. Zespół czynników atmosferycznych neuro-psychotropowych Negatywne oddziaływanie, na ustrój lotnika, czynników atmosferycznych powstaje w wyniku zaistnienia sytuacji meteorotropowych. Zaliczają się do nich mniejsze lub większe, nagłe załamania pogody, którym towarzyszy zmienność w zakresie meteorologii fizycznej. Czynniki te pogarszają meteoronawigację, czyli utrudniają bezpieczny lot. Jak z tego wynika lotnicy mogą być narażeni na meteoropatię (przy indywidualnej skłonności) lub na negatywną reakcję organizmu, jako odpowiedź na pogodę, będącą w związku przyczynowo – skutkowym z wcześniejszymi dolegliwościami o różnym nasileniu objawów. Można przyjąć wrażliwość na czynniki biometeorologiczne jako wskaźnik zdrowotności lotnika. Może mieć to szczególne znaczenie w odniesieniu do klimatu Europy, który charakteryzuje się znaczną zmiennością pogody. Meteoropatia dotyczy ok. 50% dorosłych Polaków; wskaźnik ten istotnie wzrasta pośród mieszkańców dużych aglomeracji miejskich, jest to poważny problem dla lotników lotnictwa lekkiego. 45 Poruszanie się aerodyny w przestworzach umożliwia siła aerodynamiczna, która wyraża energię gazu działającego na poruszające się w nim ciało. Do utrzymywania się w powietrzu niezbędna jest siła nośna równoważąca siłę grawitacji. Efekt ten wykorzystują aerostaty (np. balony). Siła nośna może też powstać jako skutek oddziaływania powietrza na nieruchome lub ruchome płaty nośne. Płaty aerodyny (ryc. 22) umożliwiają uzyskiwanie siły nośnej, odwrotnie proporcjonalnej do oporu aerodynamicznego. Zmniejszony opór można uzyskać przez stosowanie profilu aerodynamicznego. Suma różnych profili lotniczych warunkuje kształt płata nośnego. Płat może być nieruchomy lub ruchomy w stosunku do kadłuba aerodyny. hPa ck = ciśnienie w kabinie samolotu ca = ciśnienie atmosferyczna 1000 ck ca km 20 Ryc. 23 Orientacyjna różnica pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym a kabinowym podczas lotu na rożnych wysokościach. Zagrożenie dla życia lub zdrowia, przy wykonywaniu lotów z wykorzystaniem różnych rodzajów aerodyny z płatem nośnym nieruchomym może wydawać się niewielkie. Przeczą temu poglądowi niektóre osiągnięcia lotnicze tych urządzeń (tab. 2). Krótki opis statków powietrznych lotnictwa lekkiego Tab. 2. Osiągnięcia wybranych lotni, paralotni i mikrolotów Rodzaje statku Możliwa długość lotu Wysokość lotu powietrznego (maksymalna) Lotnie 700 km Motolotnie >210 km (2007 r. na Paralotnie 423 km (rekord świata 2002 r) motoparalotni) Czas trwania lotu (maksymalny) 9 150 m.n.p.m(g) 5 godz.20 min (t) 8 godz.20 min 6 700 m.n.p.m Średnio: 2 godz.30 min. 5 200 m.n.p.m >10 godz. 46 Samoloty ultralekkie > 900 km (Aeroprakt-22L) > 7 000 m. n.p.m > 7 godz. (g) lot ze szczytu góry (t) lot termalny Dane zawarte w tab. 2 nasuwają pytanie, czy możliwości techniczne statków powietrznych lotnictwa lekkiego nie przekraczają wydolności psychofizycznej przeciętnego człowieka? Formalne wymogi zdrowotne kandydatów do pilotowania statków powietrznych lotnictwa lekkiego są łagodne. Czy nie są zbyt łagodne? Podstawą prawną do uzyskania pozytywnego orzeczenia lotniczo – lekarskiego stanowi Prawo Lotnicze. Na podstawie art. 95 ust. 5 ustawy z dnia 3 lipca 2002 r. Prawo lotnicze (Dz. U. Nr 130, poz. 1112) zarządza się, co następuje (cytat): §1. Osoby ubiegające się o świadectwo kwalifikacji członka personelu lotniczego lub posiadające świadectwo kwalifikacji członka personelu lotniczego muszą odpowiadać wymaganiom zdrowotnym dla klasy 3, określonym w załączniku 1 do Konwencji o międzynarodowym lotnictwie cywilnym, podpisanej w Chicago dnia 7 grudnia 1944 r. (Dz. U. z 1959 r. Nr 35, poz. 212 i 214, z 1963 r. Nr 24, poz. 137 i 138, z 1969 r. Nr 27, poz. 210 i 211, z 1976 r. Nr 21, poz. 130 i 131, Nr 32, poz. 188 i 189 i Nr 39, poz. 227 i 228, z 1984 r. Nr 39, poz. 199 i 200, z 2000 r. Nr 39, poz. 446 i 447, z 2002 r. Nr 58, poz. 527 oraz z 2003 r. Nr 78, poz. 700). 2. Wymagania, o których mowa w ust. 1, dotyczą następujących specjalności członków personelu lotniczego: 1) pilot lotni; 2) pilot paralotni; 3) pilot motolotni; 4) pilot statku powietrznego o maksymalnej masie startowej do 495 kg; 5) pilot-operator modelu latającego; 6) skoczek spadochronowy. § 2. Wymagania zdrowotne dla klasy 3 w zakresie sprawności psychicznej i fizycznej, o których mowa w § 1 ust. 1, uważa się za spełnione przez członków personelu lotniczego lub kandydatów na członków personelu lotniczego w przypadku niewystępowania u tych osób schorzeń lub ułomności ograniczających bezpieczne wykonywanie czynności lotniczych, w szczególności: 1) ujawnionych w wywiadzie lub rozpoznanych klinicznie chorób psychicznych, wrodzonych lub nabytych, nieprawidłowości układu nerwowego, w tym następstw urazów; 2) wrodzonych lub nabytych nieprawidłowości układu sercowo-naczyniowego; 3) wrodzonych lub nabytych zaburzeń układu oddechowego; 4) funkcjonalnych lub organicznych zaburzeń przewodu pokarmowego; 5) otyłości; 6) chorób krwi; 7) funkcjonalnych lub organicznych chorób układu moczowego i jego przydatków; 8) chorób przenoszonych drogą płciową; 9) funkcjonalnych lub organicznych zaburzeń gineko-logiczno-potożniczych; 10) chorób kości, stawów, ścięgien i mięśni, wrodzonych lub nabytych; 11) nieprawidłowości wysokości ciała, długości kończyn górnych i dolnych oraz osłabienia siły mięśni, uniemożliwiających bezpieczne wykonywanie czynności lotniczych; 12) zaburzeń narządu wzroku i jego przydatków, chorób wrodzonych lub nabytych oraz następstw zabiegów chirurgicznych lub urazów oczu; 13) zaburzeń w prawidłowym postrzeganiu i rozpoznawaniu barw; 14) zaburzeń funkcji uszu, jamy nosowej, zatok obocznych nosa, gardła, jamy ustnej, zębów i krtani, wrodzonych lub nabytych chorób oraz następstw zabiegów chirurgicznych lub urazów; 15) chorób skórnych; 16) pierwotnej lub wtórnej choroby nowotworowej; 17) chorób zakaźnych. Wymienione dolegliwości nie uwzględniają meteoropatii lub wrażliwości na czynniki biometeorologiczne, które to w jednoosobowych statkach powietrznych, szczególnie bezkabinowych, mogą utrudnić lub uniemożliwić kontynuowanie podróży lotniczej. Brak opisania prawnego, opisywanych utrudnień w wykonywaniu bezpiecznego lotu, może uzupełnić wiedza, doświadczenie i wrażliwość lekarska orzecznika lotniczego dopuszczającego badanego do wykonywania określonej pracy w powietrzu. 47 1. Meteoropatia Meteoropatia, czyli meteowrażliwość, oznacza patologiczną nadmierną reakcję organizmu człowieka na działanie czynników meteorologicznych. Objawia są ogólnym osłabieniem, sennością, niestabilnością emocjonalną (nasilające się podenerwowanie, drażliwość). Może pojawić się nagły ból głowy oraz stawów. Ogólnie, obniża się sprawność psycho-fizyczna. W dłuższym przedziale czasu niewspółmiernie narasta znużenie, zmęczenie, apatia, co pogarsza albo utrudnia koncentrację i pamięć. Czynności wyuczone (np. podczas treningu lotniczego) ulegają spowolnieniu i stają się mniej precyzyjne. Może występować nadwrażliwość na bodźce zewnętrzne jak światło, hałas, ruch. Nasilenie objawów zależy od indywidualnej nadwrażliwości. Każdy człowiek reaguje na fronty atmosferyczne, które indywidualnie oddziałują na układ wegetatywny. Przez nadejściem frontu pobudzają układ parasympatyczny, a po jego przejściu układ sympatyczny. Ciepły front hamuje wydzielanie hormonów tarczycy, front zimny pobudza pracę przysadki. Reakcje układu wegetatywnego i hormonalnego na zewnętrzne wpływy pogody powodują zmiany czynnościowe w narządach, a to z kolei wywołuje określone reakcje organizmu. W czasie zmian pogody nasilają się istniejące, a niewyleczone, choroby przewlekłe przejawiające się bólami stawów, kości, dolegliwościami gastrycznymi. Niekorzystne oddziaływanie wybranych sytuacji pogodowych. W czasie jesieni częściej niż latem występuje złe samopoczucie, które wiąże się z pogarszaniem pogody, tj. niskim ciśnieniem czy coraz krótszym nasłonecznieniem. Okres od grudnia do marca wpływa niekorzystnie na kondycję psychofizyczną człowieka. Fronty atmosferyczne, szczególnie chłodne, charakteryzują się zmianami ciśnienia, często powyżej bezpiecznej wartości 8 hPa/dobę, a także spadkami temperatury przy narastaniu prędkości wiatru. Spadek temperatury i wahania ciśnienia atmosferycznego wywoływać mogą chaotyczne kurczenie naczyń krwionośnych, co nie jest obojętne dla układu krążenia. Analiza wypadków komunikacyjnych oraz w odniesieniu do pracujących na znacznych wysokościach wykazała, że największą ich liczbę obserwuje się na 24 godziny przed nadejściem frontu. Częstość ostrych zdarzeń kardiologicznych takich jak zawały, migotanie przedsionków, wykazuje zależność od ciśnienia atmosferycznego. Wzrost częstości ostrych zdarzeń kardiologicznych obserwuje się w układach niżowych, w strefie frontów atmosferycznych, w powietrzu ekstremalnie ciepłym i wilgotnym o obniżonej zawartości tlenu w powietrzu oraz w środowisku atmosferycznym zimnym, wilgotnym i wietrznym. Pogoda upalna, z temperaturą powyżej 30°C., wyzwala poczucie ogólnego dyskomfortu bytowego. Upałom towarzyszy zwykle napływ powietrza zwrotnikowego, wówczas ciśnienie pary wodnej w powietrzu przekracza 18.8 hPa. Praca w takich warunkach pogodowych wiąże się z utrudnieniem oddawania ciepła przez drogi oddechowe i skórę oraz obciąża układ termoregulacji. Szczególnie niekorzystnie oddziałuje na osoby z dysfunkcją układu krążenia. Wiatry fenowe, które występują w Sudetach oraz Karpatach zaliczane są do zjawisk wyzwalających reakcje meteorotropowe z uwagi na towarzyszący im szybki i znaczny spadek ciśnienia i obniżenie wilgotności oraz wzrost temperatury a także ze względu na wzrost koncentracji jonów dodatnich w powietrzu. W czasie występowania tego typu wiatru obserwuje się u ludzi wrażliwych zespół reakcji zwanych „chorobą fenową”. Przejawia się ona wzmożoną pobudliwością fizyczną i psychiczną, zaburzeniami układu krążenia, niepokojem, ogólnym osłabieniem, uczuciem lęku, depresją, bólami głowy. Burze bardzo silnie działają na układ nerwowy człowieka i towarzyszą często frontom chłodnym. Wyładowania elektryczne w atmosferze, które powstają podczas intensywnych procesów termodynamicznych powodują wzrost liczby jonów dodatnich w powietrzu. Burze 48 wyzwalają uczucie lęku, niepokoju, powodują trudności w skupieniu uwagi, a nawet mogą być powodem zaburzeń krążeniowych i jelitowych. Około 70% Polaków to meteoropaci, czyli osoby wrażliwe na niekorzystne warunki pogodowe. [www.echodnia.eu z 2010r., oraz http://prywatnezdrowie.pl]. Poza przypadkami „statystycznymi”, które można opisać konkretnymi dolegliwościami, znajduje się nieokreślona populacja ludzi podatnych na sytuacje meteorotropowe (tab. 2). Sytuacje takie to układy czynników atmosferycznych, które powodują nasilanie się obiektywnych objawów chorobowych i subiektywnych dolegliwości, także u osób zdrowych. Znaczne zróżnicowanie objawów neuropatii zrodziło potrzebę pogrupowania dolegliwości w zależności od meteorologicznych czynników sprawczych. I tak dla usystematyzowania rodzajów reakcji meteorotropowych, można zastosować klasyfikację Carry'ego. Wyróżnia się w niej trzy typy reakcji: Typ K: osoby odczuwające dolegliwości przy przechodzeniu chłodnego frontu, a dobrze znoszące łagodny, ciepły klimat; osoby te są skłonne do przeziębień i nerwic. Typ W: osoby odczuwające dolegliwości przy przechodzeniu ciepłego frontu, natomiast dobrze znoszące zwłaszcza klimat górski. Typ G: mieszany (najszerzej reprezentowany); stanowią go osoby reagujące zarówno na fronty ciepłe, jak i zimne. Typy K i W można zaliczyć do zespołu bodźców termicznych wpływających na fizjologiczną gospodarkę cieplną organizmu. Natomiast typ G można określić zespołem meteorotropowym, czyli bliżej nieokreślonymi oraz wielokierunkowymi i wieloczynnikowymi oddziaływaniami na psychikę człowieka. Niektóre zespoły chorobowe wykazują związek z czynnikami meteorologicznymi. Zależność taka wyraża się zmiennością objawów: niekiedy nasilaniem a w innych przypadkach ich łagodzeniem. Dolegliwości związane z warunkami meteorologicznymi (pogodowymi) zestawiono w tabeli 3. Wybrane, częściej występujące, dolegliwości pogrupowano na 4 bloki. Pierwszy związany ze zmianami ciśnienia atmosferycznego. Drugi z większym lub mniejszym zachmurzeniem. Trzeci powiązany z wiatrami i sytuacją przedburzową oraz burzę. Czwarty dotyczący pór roku. Tab. 3. Występowanie dolegliwości wiązanych z warunkami pogodowymi Lp. Warunki pogodowe Występowanie dolegliwości w %% I II III Nagłe zmiany ciśnienia atmosferycznego Niskie ciśnienie atmosferyczne Wysokie ciśnienie 56% 46% 16% IV V VI VII Zbieranie się na deszcz Duże zachmurzenie Deszcz Brak słońca przez dłuższy czas 20% 13% 32% 24% VIII IX X XI XII Silny wiatr Skoki temperatury Parna i duszna pogoda Upały Burze 31% 22% 17% 15% 6% XIII XIV Zmiana pór roku Pora roku jesienno-zimowa 19% 36% Dane zestawione w tabeli 3 pozyskano z opublikowanych w Internecie powszechnie dostępnych wyników badań 485 respondentów dokonanych w 2005 roku przez Instytut Badania Rynku i Opinii Publicznej Millward Brown SMG/KRC (IBROP SMG/KRC). Obraz 49 rozkładu danych ilustruje ryc.24. Największy wpływ na organizm pilota lotnictwa lekkiego wydają się mieć czynniki zawarte w grupach pierwszej i czwartej. Szczególnie niekorzystną może być pora jesienno-zimowa. Dodatkowym czynnikiem utrudniającym loty statków powietrznych bezkabinowych stanowi znaczna zmienność temperatur z tendencją do chłodu lub zimna. Deszcz oraz zmienność zachmurzenia mogą stanowić istotny czynnik utrudniający bezpieczny lot słabo osłoniętego lotnika. Dolegliwoąci wiązane z pogodą 60% 50% 40% 30% 20% 10% I II III IV V VI VIII IX VII X XI XII XIII XIV 0% Ryc. 24. Obraz graficzny rozkładu danych zawartych w tabeli 3 Ustalono najczęstsze powiązania pogodowo-chorobowe i nazwano je chorobami meteorotropowymi. Do najczęściej występujących patologii zaliczyć można: Choroby gośćcowe Choroba wieńcowa Choroby alergiczne Padaczka Nieżyt nosa, gardła, krtani Grypa Choroby psychiczne Choroba wrzodowa żołądka i dwunastnicy Dolegliwości spowodowane przez niekorzystne warunki pogodowe a dotyczące osób zaliczanych do meteoropatów można podzielić na bólowe i niebólowe. Spośród badanych przez IBROP SMG/KRC około 65% spośród wszystkich meteoropatów odczuwało dolegliwości fizyczne, a 53% skarżyło się na dolegliwości psychiczne związane z pogodą. Analiza szczegółowa danych IBROP SMG/KRC ujawniła zależności zestawione w tab.4. Tab. 4. Dolegliwości fizyczne i psychiczne związane z mteoropatią Lp. Dolegliwości fizyczne towarzyszące meteoropatii (65%) Lp. Procentowy udział badanych Dolegliwości psychiczne towarzyszące meteoropatii (53%): Procentowy udział badanych 50 1A 2A Ospałość lub senność Uczucie zmęczenia 37% 35% 1B 2B 3A Utrudniona koncentracja Bezsenność Poczucie słabości oraz duszności Nadpobudliwość 15% 3B 10% 8% 4B 5B 4A 5A 6A 8% Pogorszony nastrój Niedostatek chęci lub energii do działania Drażliwość, podenerwowanie Uczucie rozbicia Apatia 31% 24% Inne 1% 21% 12% 7% Zobrazowanie danych z tabeli 4 przedstawione na ryc. 25 przekonuje, że pośród dolegliwości fizycznych najbardziej dokuczliwymi dla lotników mogą być ospałość i uczucie zmęczenia (1A i 2A). Rzadziej występuje (u 15% badanych) utrudnienie koncentracji. Optymalna koncentracja nad procedurami wykonywania lotu stanowić może najistotniejszy czynnik sukcesu lotniczego. Odnośnie niedyspozycji psychicznych, najczęściej występujące dolegliwości (1B, 2B i 3B) stanowią jednocześnie najpoważniejsze zagrożenie wystąpienia niepowodzenia lotniczego wyrażającego się skróceniem trasy lub nagłym lądowaniem. Świadome lekceważenie, choćby dyskretnych objawów meteoropatii zagraża incydentem lub katastrofą lotniczą z powodu tzw. czynnika ludzkiego. Dolegliwości fizyczne w meteoropatii 1A 2A 3A 4A 5A 6A Dol egli wości psychicz ne w me te oropatii 1B 2B 3B 4B 5B 6B Ryc. 25. Zobrazowanie danych z tab. 4 Rozpoznanie różnicowe meteoropatii od zaostrzenia choroby przewlekłej nie w każdym przypadku jest możliwe bez pogłębionych badań diagnostycznych. Pomocnym może być uzyskanie informacji czy dolegliwości występują od wielu lat, czy też pojawiły się nagle. Wiązanie meteoropatii z wiekiem badanego może być mylne, bowiem mniej więcej po równo występuje narastanie u ludzi starszych przypadków meteoropatii jak i wielu innych chorób. Badania IBROP SMG/KRC wykazały, że w grupie wiekowej 18-24 lata, nie uskarżało się na dolegliwości neuropatyczne 43% respondentów. Z tego wynika, że 57% badanych doznawało jakiegoś dyskomfortu pogodowego. Oznaczać to może, że niekorzystne warunki pogodowe odczuwają zarówno ludzie w starszym wieku, jak i ludzie młodzi. Bardziej szczegółowy obraz zależności dolegliwości meteoropatycznych pokazano na ryc. 24 - 26. Graficzny obraz (ryc. 25) analizy danych IBROP SMG/KRC z 2005 r., przekonuje, że uciążliwości meteoropatyczne związane z wiekiem badanych rozkładają się niesymetrycznie. 51 Najczęściej dolegliwości meteoropatyczne zgłaszali respondenci w wieku 45 – 54 lat życia. W lotnictwie ten okres życia człowieka kojarzony jest z najwyższym kunsztem pilotażu. Najmniej dolegliwości odnotowano w okresach pomiędzy 18 a 24 rokiem życia oraz u seniorów 56 – 65-letnich. W odniesieniu do seniorów siedemnasto procentowa zgłaszalność problemów zdrowotnych (ryc. 26) może wynikać z bagatelizowania doznań pogodowych w powiązaniu z innymi dolegliwościami wieku podeszłego. Dolegliwości meteoropatyczne zależne od lat życia 17% 17% 55-65 lat życia 18-24 lat życia 25-34 lat życia 45-54 lat życia 35-44 lat życia 21% 26% 20% Ryc. 26. Rozkład dolegliwości meteoropatycznych w zależności od wieku badanych (dane z IBROP SMG/KRC) Piloci samolotów lekkich i szybowców muszą posiadać II klasę lotniczych wymagań zdrowotnych. Klasę III muszą mieć: dyspozytorzy lotniczy, kontrolerzy ruchu lotniczego, motolotniarze, instruktorzy lotni, paralotni i motolotni oraz uczestnicy zawodów paralotniarskich i lotniarskich. Amatorskie latanie na lotni bądź paralotni, nie wymaga żadnych zezwoleń lekarskich do wykonywania lotów. Wymagania zdrowotne klasy II i III nie stawiają przed badanymi żadnych ograniczeń wiekowych. Zatem seniorzy lotnictwa pragnący nadal uprawiać latanie rekreacyjne powinni dokonać samoograniczenia zdrowotnego oraz funkcjonalnego do pracy w powietrzu. Podjęcie optymalnej decyzji, co do latania ułatwia wiedza na temat zdrowotnych skutków narażeń środowiskowych, w tym przypadku środowiska lotu, tj. wykonywania pracy w powietrzu. Nie wszyscy reagują na zmiany pogody jakimiś dolegliwościami. U niektórych ludzi zmieniająca się aura niezauważalnie wyzwala adaptacyjne reakcje fizjologiczne. Osoby wrażliwe lub o niedostatecznych reakcjach adaptacyjnych wymagają opieki lekarskiej a w szczególnie aktywnych warunkach meteorologicznych nie powinni być dopuszczani do wykonywania lotów. W przypadku konieczności podawania środków farmakologicznych trzeba brać pod uwagę możliwość wpływu warunków meteorologicznych na farmakodynamikę leków. 52 IV. Fizjopatologia w przestrzeni lotniczej Przestrzeń lotnicza jest częścią atmosfery ziemskiej, obejmującej jej dwie dolne warstwy, tj: troposferę i stratosferę (ryc. 2). Organizm człowieka przystosowany do życia na powierzchni Ziemi toleruje bytowanie w tej przestrzeni do wysokości 4 000m n.p.m. (ryc. 1). Przyjmuje się, że biosfera człowieka (przestrzeń fizjologicznej tolerancji) sięga do 3000 m n.p.m. Piloci i inni odbywający podróż lotniczą powinni być świadomi tego, że przestrzeń lotnicza charakteryzuje się szczególnie silną dynamiką zmian czynników klimatycznych, jak: obniżone ciśnienie atmosferyczne, temperatura i wilgotność powietrza, prędkość wiatru, nasłonecznienie i natężenie promieniowania słonecznego, których oddziaływanie na organizm tworzy swoisty bioklimat. Wiedza o warunkach lotniczych pokonywanej przestrzeni jest przydatna pilotom lotnictwa lekkiego (rozdz. III), a pośród nich wykonujących loty z wykorzystywaniem statków powietrznych bezkabinowych lub z kabinami otwartymi. Narażeni oni są na bezpośrednie (brak hermetycznej osłony kabinowej) oddziaływanie zmiennych czynników topograficznych, takich jak: termiczne, optyczne, fotochemiczne, chemiczne, akustyczne, elektryczne i neurotropowe. Bodźce te mogą wywoływać w organizmie zmiany czynnościowe, metaboliczne i morfologiczne, a jednocześnie inicjować procesy biochemiczne. Nagłe przeniesienie człowieka (za pomocą statku powietrznego) do strefy działania czynników topograficznych, może powodować niekontrolowane reakcje inicjujące patologię. Takie same oddziaływanie, ale w powolnym nasileniu czynników oraz korzystnie rozłożonych w czasie wywołuje wzrost naturalnej odporności ustroju, a więc tworzy fizjologiczną adaptację wysokościową. W lotnictwie, istotnym problemem dotyczącym fizjologicznej wydolności organizmu człowieka staje się obniżanie ciśnienia barometrycznego, będącego skutkiem narastania wysokości. Zjawisko to jest zgodne z prawami fizyki (ryc. 6). Niskie ciśnienie powietrza oddechowego jest powodem zmniejszenia ciśnienia parcjalnego tlenu, utrudniającego wymianę gazową. Niedotlenienie staje się bodźcem uruchamiającym maksymalne fizjologiczne, mechanizmy kompensujące. Na wysokości 3 000m n.p.m. człowiek zaczyna odczuwać niedostatek fizjologicznej kompensaty objawiający się obniżeniem wydolności fizycznej. Wysokość 6 000m n.p.m zagraża życiu człowieka. Zagrożenie to wiążę się z niedostatkiem tlenu, pomimo niezmiennej zawartości ok. 21% tlenu w powietrzu oddechowym. Przyczyna zawiera się w ciśnieniu parcjalnym tlenu, które na poziomie morza wynosi ok. 160 mmHg; tj.21kPa a na wysokości 6 000m n.p.m ok. 80 mmHg; tj 10kPa, czyli połowę ciśnienia naziemnego. Zmiany ciśnienia cząsteczkowego tlenu w powietrzu atmosferycznym, do wysokości 3 000m n.p.m., stanowią nasilający się bodziec (hipoksja), uruchamiający szereg zmian czynnościowych w układzie oddychania i krążenia. Efektem biologicznym tych zmian jest przyspieszenie i pogłębienie oddechów, przyspieszenie czynności serca, a następnie zmiany rozmieszczenia krwi narządowej i obwodowej. Dodatkowo, zmniejszony gradient ciśnień tlenu pęcherzykowego a strumieniem krwi przepływającej przez płuca, zmniejsza jej wysycenie tlenem. Taka sytuacja pogarsza zaopatrzenie tkanek w tlen, a to wyzwala objawy niedotlenienia organizmu. Przyjmuje się, że powyżej 4 000 m n.p.m., fizjologiczne mechanizmy wyrównujące są zbyt słabe i człowiek powinien profilaktycznie korzystać z oddychania tlenem, lub mieszaniną oddechowa. Oddychając czystym (100%) tlenem można utrzymywać tolerowane wysycenie krwi tętniczej, do wysokości około 10 000m n.p.m. Przebywania, bez stosownego zabezpieczenia, na znacznych wysokościach zaburza czynności oddechowe a ściślej wentylację płucną (niedotlenienie hipoksyjne). Wysokościowe obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu w mieszaninie oddechowej, jakie ma miejsce podczas przebywania na dużych wysokościach, powoduje niewydolność oddechową. Skutki niewydolności oddechowej mogą być następujące: Niedotlenienie tkanek (hipoksja). Reakcje wyrównawcze: tachykardia, hiperwentylacja, zwyżka ciśnienia tętniczego krwi. Nadciśnienie płucne w wyniku odruchowego obkurczania tętniczek płucnych. Niewydolność prawokomorowa serca (tzw. serce płucne). Sinica skóry i błon śluzowych. Poliglobulia (wzrost liczby erytrocytów). 53 Skutki niedotlenienia wysokościowego mogą występować, u ludzi zdrowych, już na wysokości ok. 2 000m n.p.m. Czynniki takie jak ogólne zmęczenie i znużenie zmniejszają indywidualną oporność wysokościową. Początkowe objawy są subtelne i dotyczą przyspieszonego oddychania, bólu głowy, senności. Mogą wystąpić zmiany behawioralne, jak euforia, drażliwość. Dalsze objawy, w miarę narastania wysokości, dotyczą zaburzeń w wysławianiu (mowa bełkotliwa) i w logicznym myśleniu. Pilot znajdujący się w warunkach niedotlenienia ma ograniczony czas na rozpoznanie objawów w powiązaniu z przyczyną. Z tym wiąże się opóźnione podejmowanie czynności ratowniczych jak: założenie maski tlenowej, wykonanie procedury zejścia na bezpieczną wysokość lotu. Czas rezerwowy, niezbędny do podjęcia przez pilota właściwej decyzji oraz poprawnego jej wykonania, zawiera się w zakresie od minut na niższych wysokościach; do sekund na dużych wysokościach. Warunkiem poprawności wykonawczej jest zachowanie świadomości, która na wysokości >2 000 m n.p.m., może być upośledzona. Następstwem niewydolności oddechowej jest: kwasica oddechowa, bóle głowy, zaburzenie świadomości, patologiczna senność. Pierwszym, zauważalnym przez człowieka, objawem zaburzonej wentylacji jest odczucie duszności. Odpowiedzią na to jest wzmożona praca mięśni oddechowych. Adaptacja do warunków zmniejszonego ciśnienia cząstkowego tlenu w powietrzu wdychanym jest możliwa. Do tego celu wykorzystuje się trening wysokogórski pobytowy albo symulator lotniczo lekarski, jakim jest komora niskich ciśnień. Rodzaj i rozległość objawów niedotlenienia wysokościowego zależą od: wysokości, szybkości zmian ciśnienia, czasu pobytu na wysokości, temperatury otoczenia, aktywności fizycznej, wydolności fizycznej, wrodzonej tolerancji hipoksji, przebytej uprzednio aklimatyzacji. 1. Wybrane choroby związane ze zmianami ciśnienia atmosferycznego Choroba wysokościowa występuje wskutek niewystarczającej kompensacji ustroju na niedotlenienie. Objawia się najczęściej na wysokości powyżej 2 700m n.p.m.. Mogą wówczas wystąpić następujące symptomy: duszność, męczący kaszel, ból głowy, senność, podwyższona ciepłota ciała, nudności, brak łaknienia. Choroba wysokościowa rozwija się powoli. Objawy narastają w miarę nasilania ustrojowych reakcji neurohumoralnych i hemodynamicznych, będących odpowiedią na postępujące niedotlenienie tkanek. Ostra hipoksja spowodowana szybkim narastaniem wysokości lub dekompresją kabiny samolotu, wywołuje gwałtowną niewydolność ośrodkowego układu nerwowego, ale nie jest to choroba wysokościowa. Wyróżnia się następujące postacie choroby wysokościowej: Ostrą chorobę wysokościową (AMS – Acute Mountain Sickness): postać zamroczeniowa, postać omdleniowa. Przewlekłą chorobę wysokościową. Ciężką chorobę wysokościową z: obrzękiem płuc (HAPE – High-Attitude Pulmonary Edema), obrzękiem mózgu (HACE – High-Attitude Cerebral Edema), zaburzeniami wzroku, oddechem Cheynea - Stokesa, zaburzeniem równowagi wodno - elektrolitowej. Poszczególne postacie choroby nie stanowią odrębnych jednostek, a raczej jej kontynuację, będącą powikłaniem postaci łagodniejszej, w której dominować mogą to jedne, to inne objawy. Wczesne objawy tzw. zwiastujące, mogą być następujące: ból głowy, znużenie, nudności, duszność wysiłkowa i spoczynkowa, 54 wzmożona akcja serca. Czynniki ryzyka: wysiłek fizyczny, zmienne warunki klimatyczne, stres, niska temperatura otoczenia usposabiają do wystąpienia a dalej nasilenia objawów. Jeżeli nie doszło do ciężkiego odwodnienia ani nadmiernej hiperwentylacji, wówczas choroba najczęściej samoistnie ustępuje w ciągu kilku dni. Dobra sprawność fizyczna nie zabezpiecza przed chorobą wysokościową. Najprostszym i pewnym sposobem zapobiegania jest powolne przemieszczanie się na coraz wyższe warstwy atmosfery. Wznoszenie z wysokości 0m n.p.m. do 2 500m n.p.m. powinno trwać 2 dni. Oznacza to, że teoretyczny średni czas wspinaczki wynosi 40 m/h. Tempo takie można uznać jako optymalne w wyprawach wysokogórskich. Lotnictwo wymaga jednak większych prędkości wznoszenia. Przyjmuje się jako minimalny czas wznoszenia statku powietrznego wynoszący 1800 m/h. Zatem w lotnictwie zapobieganie przez aklimatyzację możliwe jest jedynie poprzez okresowy, regularny trening kondycyjny w warunkach górskich. 2. Dynamika gazów w anatomicznych jamach ciała Obniżanie ciśnienia barometrycznego powoduje rozprężanie się gazów w jamach ciała. Pneumatyczne przestrzenia utrzymują ciśnienia gazu odpowiednie do ciśnienia atmosferycznego miejsca bytowania. U zdrowego człowieka, w czasie wznoszenia się, gaz z przestrzeni pneumatycznych (jelita, zatoki oboczne nosa, ucho środkowe, ubytki zębowe, i inne) rozpręża się i uchodzi. Gaz, który nie ma ujścia, powoduje dolegliwości bólowe poprzez ucisk rozprężeniowy. Przykład szczególnej dynamiki gazowej mogącej wystąpić w lotnictwie wojskowym. Jednoczesne przestrzelenie kabiny samolotu ze zranieniem postrzałowym klatki piersiowej pilota; powoduje kumulację niebezpiecznych powikłań. Przestrzelenie hermetycznej kabiny powoduje mniej lub bardziej gwałtowną (zależną od średnicy otworu przestrzeliny) dekompresję. Uszkodzone (przestrzelone) płuco powoduje pourazową odmę opłucnową. Wyrównanie niższego ciśnienia opłucnowego z otaczającym powoduje zapadnięcie płuca, uniemożliwia prawidłową gazową wymianę oddechową. Objawami podmiotowymi są: kłujący ból w klatce piersiowej o znacznym nasileniu, duszność, kaszel, ogólne osłabienie, omdlenie. Objawy te, nasilające się proporcjonalnie do upływu czasu, utrudniają lub uniemożliwiają nawigację statkiem powietrznym. Dekompresja na wysokości >19 000m n.p.m., przy temp 37oC oraz ciśnieniu ~47mmHg inicjuje proces parowania wody zawartej w tkankach; bowiem ciśnienie otaczające jest niższe od ciśnienia pary wodnej. Z płynów tkankowych uwalniane są: tlen i dwutlenek węgla. Zjawisko takie określa się mianem „ebulizacja płynów ustrojowych”. Nadmiar gazów, które wskutek gwałtownego spadku ciśnienia nie rozpuściły się we krwi, może być przyczyną aeroembolizmu, czyli tworzenia zatorów gazowych małych naczyń tzw. embolie. Uraz ciśnieniowy ucha środkowego i zatok przynosowych występuje na skutek różnicy ciśnienia powietrza, pomiędzy otoczeniem zewnętrznym przestrzeniami anatomicznymi przy jednoczesnym zaburzeniu możliwości szybkiego wyrównania tej różnicy. Naturalne połączenie ucha środkowego z otoczeniem odbywa się poprzez trąbkę słuchową Eustachiusza. Łączy ona część nosową gardła z jamą bębenkową. Zatoki przynosowe to: zatoka szczękowa Highmora, zatoka czołowa i klinowa oraz jamki sitowe (ryc. 27), które mają połączenia z przewodami nosowymi. Ciśnienie atmosferyczne otaczające człowieka jest w całości przekazywane do wszystkich naczyń krwionośnych organizmu, również do naczyń błony śluzowej ucha środkowego oraz zatok przynosowych. Zachowanie drożności trąbek słuchowych (Eustachiusza) oraz anatomicznych ujść zatok przynosowych umożliwia również zachowanie równowagi pomiędzy ciśnieniem: przestrzeni pneumatycznych ciśnieniem zewnętrznym naczyniami krwionośnymi. Stan fizycznej oraz fizjologicznej równowagi ciśnieniowej określany jest jako barofunkcja. Mechanizm adaptacyjny zmian ciśnieniowych w uchu środkowym. Podczas wznoszenia się statku powietrznego, ciśnienie barometryczne, w otwartej kabinie, stopniowo spada. Wówczas ciśnienie powietrza w jamie bębenkowej jest większe (ciśnienie startowe wysokości lotniska) od ciśnienia otaczającego, wyrównuje się jednak dość łatwo przez drożną trąbkę słuchową. Jest to czynność bierna, niewymagająca działania mięśni. Podczas obniżania lotu ciśnienie otaczające 55 zwiększa się. Niższe ciśnienie (utrwalone podczas lotu) w przestrzeniach ucha środkowego może być dodatkowo wyrównywane grawitacyjnie lub poprzez czynność mięśni trąbki słuchowej związanej z połykaniem, żuciem, ziewaniem, ruchów żuchwą. Wymienione czynności powodują otwarcie części chrzęstno – błoniastej trąbki słuchowej. Jeśli mechanizm ten jest niewystarczający wykonuje się przedmuchanie trąbek metodą Valsalvy. Przedmuchanie trąbek słuchowych (próba Valsalvy) Po wykonaniu głębokiego wdechu należy wykonać maksymalny wydech, przy zamkniętej głośni. Praktyczne wykonanie: wydech przez nos przy zamkniętych ustach oraz zaciśniętymi, opuszkami palców, nozdrzami. Ryc. 27. Zatoki przynosowe: a = czołowe; b = sitowe; c = szczękowe Opisanymi czynnościami można skutecznie wyrównać różnicę ciśnień do około 80 90mmHg. Przy większej różnicy dochodzi do zaburzenia barofunkcji ucha środkowego. Niedostateczny lub zaburzony mechanizm adaptacyjny ustroju wyrównujący różnicę ciśnień pomiędzy atmosferą otaczającą a przestrzeniami określane jest mianem: barotrauma. Zmiany ciśnień w jamach ciała, związane ze zmiennym ciśnieniem otaczającym, zgodne są z prawem Boyle’a – Meriotte’a wyrażającym następującą zależność: „w stałej temperaturze objętość gazu jest odwrotnie proporcjonalna do ciśnienia”. Na opóźnienia w fizjologicznym wyrównywaniu ciśnień wpływa indywidualny czas reakcji organizmu na zaistniały bodziec. Barotrauma ucha środkowego nazywana też „zespołem ucha lotniczego” występuje najczęściej w przypadkach, kiedy szybka zmiana wysokości wyprzedza możliwości adaptacyjne organizmu człowieka. Objawia się uczuciem dyskomfortu dość szybko ustępującego samoistnie 56 (fizjologiczne wyrównanie ciśnień). W niektórych przypadkach występuje chwilowy ból ucha a nawet krótkotrwała utrata słuchu. Utrzymujące się dolegliwości najczęściej występują w chorobach błony śluzowej trąbki słuchowej (np. obrzęk zapalny lub alergiczny) lub niewydolności jej mięśni, które są przyczyną patologicznego zaburzenia drożności. W zależności od nasilenie choroby przewód ten może pozostawać częściowo lub całkowicie zamknięty, co utrudnia lub uniemożliwia wyrównywanie ciśnienia powietrza w jamie bębenkowej z otoczeniem. Barotrauma objawia się najczęściej: szumem usznym, uczuciem zatkania ucha lub upośledzeniem słuchu. Nasilenie objawów jest proporcjonalne do niedrożności trąbki słuchowej. Barotrauma zatok przynosowych, dotyczy w zasadzie zatok: czołowej lub szczękowej, rzadziej klinowej i sitowych. Zatoki te, za wyjątkiem zatoki czołowej, połączone są z jamą nosową naturalnymi otworami anatomicznymi. Zatokę czołową łączy przewód czołowo – nosowy. Utrudnienie lub uniemożliwienie przepływu powietrza do jamy nosowej pogarsza wentylację tych przestrzeni. Zaburzenie wentylacji powiązane z obniżeniem wysokości lotu wyzwala przekrwienie wyścielającej błony śluzowej i przemieszczanie obrzęku przekrwiennego ku przestrzeni zatoki. Zatoka z niewydolną wentylację utrwala ciśnienie kabinowe wyrównane podczas długiego lotu na znacznej wysokości, które jest niższe od lotniskowego. Ciśnienie „wysokości lotu” nie wyrównuje się podczas schodzenia do lądowania. Przyczyną tej niemożności jest zwężenie lub niedrożność naturalnych ujść a skutkiem dolegliwości bólowe. Wznoszenie się statku powietrznego wyzwala fizjologiczną anemizację wyścielającej błony śluzowej. Reakcja ustroju, w tej fazie lotu, łagodzi skutki zmniejszania ciśnienia otaczającego (proporcjonalnie do wysokości wznoszenia) i nawet przy upośledzonej barofunkcji wyzwala łagodne objawy, czasami nie postrzegalne przez człowieka. Najczęściej występującymi zaburzeniami przyczynowymi upośledzonej naturalnej drożności zatokowych ujść mogą być: skrzywienie przegrody nosa, obrzęk błony śluzowej nosa na tle zapalnym, obrzęk błony śluzowej nosa na tle alergicznym, zmiany naczynioruchowe, polipy nosa, guzy jamy nosowej, przerosty małżowin nosowych. Podczas wznoszenia się maleje ciśnienie otaczające. Powietrze w niedrożnej zatoce rozpręża się i zwiększa swoje ciśnienie; wywierając narastający ucisk na ściany zatoki. Objawem jest najczęściej dotkliwy ból w rzucie chorej zatoki. Lądowanie, czyli narastanie ciśnienia otaczającego powiększa różnicę ciśnień pomiędzy otoczeniem a niedrożną zatoką (ryc. 28). Ciśnienie w zatoce, nabyte podczas lotu na wysokości przelotowej, podczas lądowania (przy wyłączonej klimatyzacji kabinowej) jest coraz mniejsze w stosunku od otaczającego (lotniskowego). W przypadku zaburzenia lub spowolnienia wyrównywania ciśnień różnica ciśnień utrzymuje się i wyzwala „podciśnieniowy” ból o nasileniu proporcjonalnym do możliwości przewietrzania zatok przynosowych. Zapobieganie urazom ciśnieniowym anatomicznych przestrzeni pneumatycznych: Osoby ubiegające się o pracę w warunkach zmiany ciśnienia atmosferycznego (personel latający, nurkowie) powinny cechować się sprawną barofunkcją, czyli drożnością: trąbek słuchowych, nosa, zatok przynosowych. Kandydaci do lotnictwa powinni przejść badanie kwalifikacyjne laryngologiczne, sprawdzian w specjalistycznym symulatorze lotniczo – lekarskim oraz diagnostykę alergiczną. Świadomość personelu lotniczego dotycząca unikania wykonywania lotów w czasie infekcji górnych dróg oddechowych. Znajomość sposobów udrażniania ujść anatomicznych a tym samym zapobiegania wystąpienia barotraumy (ruchy żuchwą, próba Valsalvy). W przypadku wystąpienia zmian chorobowych w obrębie ucha środkowego lub zatok przynosowych niezbędne jest leczenie laryngologiczne. Po zakończeniu leczenia konieczne jest wykonanie badania barofunkcji w symulatorze, po uzyskaniu pozytywnego wyniku symulacji lotu, możliwe jest uznanie pilota za zdolnego do wykonywania pracy w powietrzu. 57 Wysokość lotu WYRÓWNANIE CIŚNIENIA W UCHU ŚRODKOWYM ORAZ W ZATOKACH OBOCZNYCH NOSA Zaburzona wentylacja lub jej brak powoduje, że ciśnienie wyrównane na pułapie przelotowym, w czasie obniżania lotu jest większe od otaczającego Ciśnienie atmosferyczne Ryc. 28. Schemat zmian w ciśnieniu pneumatycznych przestrzeni anatomicznych w zależności od malejącej wysokości (lądowanie) lotu. Zielone strzałki pokazują gradient ciśnienia. Objawy barotraumy zatok obocznych nosa: nagły, przeszywający ból głowy w okolicy czołowej i (lub) jarzmowej; wyciek wydzieliny krwistej; krwawienie z nosa. 3. Barodontalgia Barodontalgia opisuje wszelakie dentystyczne dolegliwości bólowe związane ze zmianą ciśnienia zewnętrznego, jak i wewnątrz tkankowego. Określenie to dotyczy lotnictwa, nurkowania i innych prac wysokościowych (np. wspinaczki wysokogórskie) a także procesów chorobowych związanym z wydzielaniem gazów (np. putrescyna, kadaweryna). Aerodontalgia oznacza bóle: zęba, przyzębia i tkanek okolicznych związanych ze zmianami ciśnienia atmosferycznego występującego w lotnictwie. W przypadku odniesienia do dentystycznych zmian ogólnych będzie używana nazwa barodontalgia; szczególne odniesienie tylko do lotnictwa opisane będzie jako aerodontalgia. Czynniki zagrożenia i częstość występowania barodontalgii. Badania fizjologów oraz stomatologów dotyczące barodontalgii u ludzi wykazały, że warunkami progowymi zagrożenia są: Dla lotników przekroczenie wysokości wznoszenia >3000 m.n.p.m (ciśnienie 0,75 atm. = 759,95 hPa) najczęściej stanowi próg wyzwolenia objawów barodontalgii. Choroby zębów i przyzębia zawsze osłabiają fizjologiczną obronność organizmu a usposabiają do patologii. 58 Każda zmiana patologiczna okolic przyległych do narządu żucia w przypadkach znacznych różnic ciśnień może, przy osobniczej podatności, wyzwalać objawy barodontalgii. Częstość występowania barodontalgii (w tym aerodontalgii) w różnych, wybranych, przedziałach wysokości/głębokości ilustruje ryc.29. Obraz ten jest trudny do interpretacji i stanowi raczej wartość orientacyjną niż służącą do wnioskowania dotyczącego tolerancji organizmu człowieka w różnych warunkach ciśnienia wysokościowego. Próg tolerancji fizjologicznej dotyczący wrażliwości na zmiany ciśnienia oraz odbierania bodźców bólowych jest cechą indywidualną. m.n.p.m. 12 000 21% 9 000 6 000 28% 3 000 0 0 32% 19% 75% 13% 25 30 35 4% 8% 40 m.p.p.m Ryc. 29. Częstość występowania barodontalgii ( w %%) w miarę narastania wysokości (m.n.p.m.) oraz nurkowania (m.p.p.m) Uwaga! Wartości umieszczone na rycinie 29 nie stanowią danych bezwzględnych, a jedynie orientacyjne granice diagnostyczne. Zagrożenie, w każdym przypadku, narasta proporcjonalnie do cyklów gwałtowności zmian ciśnienia, czasu działania i innych fizjologicznych czynników fizyko – chemicznych oraz psychicznych. Z klinicznego punktu widzenia można barodontalgię określić jako ból wyrażający chorobową niemożność zachowania równowagi wewnętrznego ciśnienia w komorze zęba lub w przyzębiu eksponowanych na zmiany taczającego ciśnienia zewnętrznego. Najczęściej ujawnianymi czynnikami predysponującymi do wystąpienia dolegliwości bólowych w warunkach zmiany ciśnienia z normobarycznego na hipo- lub hiperbaryczne, są zmiany patologiczne narządu lub układu anatomicznego (o różnej intensywności objawów klinicznych). Barodontalgia, jest skutkiem połączenia dwóch zasadniczych czynników: wystąpienie różnicy w ciśnieniu wewnętrznym oraz zewnętrznym powiązanych z anatomicznymi cechami elementów narządu żucia o bardzo niskiej tolerancji cyklicznych wahań ciśnienia, takich jak: komora zęba (bogato unerwiona miazga zęba otoczona twardymi ścianami) tkanka kostna okołozębowa (szczególnie w przypadku żuchwy z twardą warstwą korową) zatoki oboczne nosa (szczególnie zatoki szczękowej z tkwiącymi w niej korzeniami zębów). Dla ułatwienia postępowania diagnostycznego pogrupowano czynniki w bloki dotyczące tkanek zęba z czynnikami jatrogennymi, przyzębia oraz innych zagrożeń z okolic przyległych do narządu żucia. 59 Choroby zębów. Dolegliwości bólowe w warunkach cyklicznych zmian otaczającego ciśnienia mogą wyzwalać choroby tkanek zęba ich powikłania oraz urazy (ryc.30). Procesy chorobowe w tkankach zęba Próchnica zęba Próchnica (pierwotna i wtórna) Powikłania próchnicy: Przekrwienie miazgi Zapalenie miazgi Ostre Przewlekłe Martwicze Martwica miazgi Zgorzel miazgi Uraz zęba Złamanie zęba: Odsłonięte kanaliki zębinowe Odsłonięta miazga zęba Urazowe uszkodzenie przyzębia Wtłoczenie zęba do kości szczęki lub żuchwy albo do zatoki szczękowej Ryc. 30. Zestawienie czynników zagrożenia, wywodzących się z tkanek zęba, mogących wywołać barodontalgię. Czynnikami wyzwalającymi ból w przypadkach zmiennych ciśnień związanych z lotem mogą być dentystyczne procedury lecznicze (czynniki jatrogenne). Powikłanie bólowe zawsze zagraża w przypadkach, kiedy opracowanie ubytku próchnicowego spowoduje nadwrażliwość miazgi, będącą odpowiedzią na ingerencję mechaniczno – termiczną stomatologa (najczęściej w trakcie preparowania próchnicy głębokiej w znieczuleniu). Podrażnienie, będące w granicach tolerancji fizjologicznej w normobarii, może załamać się (wyzwolić patologię) w zmienionych warunkach ciśnienia. Wykonywanie lotów w krótkim czasie po leczeniu próchnicy zęba/ów w znieczuleniu zagrożone może być wystąpieniem bólów w miarę ustępowania znieczulenia. Wszelkie zabiegi stomatologiczne (ryc.31) powikłane podrażnieniem lub uszkodzeniem miazgi zęba stanowią poważne zagrożenie wystąpienia bólu w warunkach hiper- lub hipobarii. Zabiegi endodontyczne stanowią szczególne zagrożenie (prawie pewne w przypadku częściowej ekstyrpacji miazgi kanałowej) wystąpienia bólu pozabiegowego. Wypełnienia tymczasowe (opatrunki) stanowią czynniki usposabiające do wystąpienia barodontalgii, poprzez swą tymczasowość, czyli możliwość zamknięcia wolnych lub „niedoczyszczonych” przestrzeni. Każda interwencja terapeutyczna, szczególnie w głębszych zmianach próchnicowych, wymaga wyjątkowej ostrożności w odniesieniu do ludzi mogących znajdować się w skrajnych warunkach barycznych, termicznych i innych zaliczanych do ekstremalnych uciążliwości pracowniczych. Szczególnie skrupulatnego badania jakościowego wymagają wieloletnie wypełnienia ubytków próchnicowych oraz wypełnienia kanałowe; pomimo braków objawów patologii. Dawne, „stare” wypełnienia o niskim wskaźniku biokompatybilności tkankowej stanowią potencjalną możliwość wystąpienia mikroprzecieku bakteryjnego prowadzącego do niszczenia tkanek zęba pod wypełnieniem. Kolumna „Inne zabiegi” na rycinie 31 dotyczy problemów związanych z zaopatrywaniem terapeutycznym zmian w tkankach zęba bez związku przyczynowego z próchnicą. Nadmierne wytrawianie tkanek oraz niedoskonałe wypełnienie lub impregnacja pozostawia otwarte kanaliki zębinowe powodujące ich nadwrażliwość. Takie powikłanie objawia się dyskomfortem lub bólem po zjedzeniu zimnego pokarmu, ale również wdychaniu zimnej mieszaniny oddechowej. Oddychanie z zastosowaniem maski podającej chłodne powietrze może okazać się, czynnikiem wystarczającym do wywołania aerodontalgii. Rekonstrukcja części koronowej zęba obarczona jest możliwością wystąpienia wielu traumatycznych czynników wynikających z niedoskonałego wykonawstwa laboratoryjnego. Do ważniejszych można zaliczyć: brak idealnego przylegania 60 brzeżnego, niedomiary w wymiarze skierowanym do kikuta rekonstruowanego zęba, niskiej jakości materiału uszczelniającego zastosowanego do osadzania fragmentu odbudowywanej korony zęba. Zastosowanie techniki skrawania sterowanego programem komputerowym eliminuje niedokładności wykonawcze. Zawsze jednak pozostaje czynnik niezgodności strukturalnej tkanek zęba z wypełnieniem (nakładem, wkładem, koroną protetyczną), czyli ciałem obcym. Impregnacja stanowi doraźny skuteczny sposób zapobiegawczego „uśmierzenia” bólu, ale nie można traktować tego zabiegu jako końcowego (docelowego) w klinicznych kategoriach leczenia zęba/ów. Postępowanie lecznicze z zakresu stomatologii zachowawczej Wypełnianie ubytków próchnicowych w obrębie korony zęba Pozostawienie zbyt cienkiej warstwy zębiny Podkład niskiej jakości o słabej izolacji termicznej oraz chemicznej Wypełnienie końcowe o niskich właściwościach przylegania brzeżnego, mało odporne na ścieranie oraz o nieodpowiednio dobrane do sił żucia Leczenie endodontyczne Wizyty pośrednie z tymczasowym materiałem opatrunkowym Częściowa (celowa lub przypadkowa) ekstyrpacja miazgi korzeniowej Wypełnienie kanałów korzeniowych o niejednorodnej strukturze (wolne przestrzenie) Niedopełnienie kanału korzeniowego Inne zabiegi Wypełnienie ubytków klinowych Odbudowa uszkodzonej korony zęba Impregnacja obnażonych szyjek zębowych BARODONTALGIA Ryc. 31. Zestawienie czynników zagrożenia powiązanych z zaniedbaniami w leczeniu zachowawczym zębów a mogących wywołać barodontalgię. Choroby przyzębia mogą być czynnikiem wyzwalającym barodontalgię (ryc. 32). Standardowe badanie stomatologiczne, czyli tzw. „przegląd dentystyczny”, w zakresie przyzębia, polega najczęściej na klinicznej ocenie utraty przyczepu łącznotkankowego oraz głębokości kieszonek dziąsłowych. Choroba przyzębia może przebiegać z różnym nasileniem i zmiennymi objawami klinicznymi. Zmiany patologiczne w przyzębiu przebiegają z wytwarzaniem wysięku zapalnego, który zalegając w trudnych do samooczyszczania przestrzeniach podlega prawom hydrodynamiki, czyli występuje opóźnione wyrównywanie ciśnień (przyczynek do barodontalgii). W dalszej konsekwencji zawsze dochodzi do odsłonięcia (czasami obnażenia) zębiny i nadwrażliwości, co w praktyce oznacza wywoływanie bólu przez bodźce zewnętrzne. Zagrożenie wystąpienia barodontalgii może ujawniać się w innych problemach zdrowotnych nie koniecznie związanych bezpośrednio z leczeniem zębów lub przyzębia a dotyczących pneumatycznych przestrzeni czaszki twarzowej. Ważnym czynnikiem sprawczym mogą być powikłania stomatologicznych zbiegów chirurgicznych lub zaburzeń w funkcji stawów skroniowo – żuchwowych (ryc.33). 61 Choroby przyzębia i tkanek okołozębowych Złogi kamienia nazębnego Zapalenie dziąseł z utratą okolicznej tkanki kostnej Stomatopatie protetyczne Wady zgryzu Wadliwe (nawisające) wypełnienia ubytków próchnicowych Inne czynniki zapalne i drażniące Torbiele przywierzchołkowe Ropnie przyzębne Zatrzymany ząb Głębokie zaniki pionowe wyrostka zębodołowego BARODONTALGIA Ryc. 32. Zestawienie czynników zagrożenia powiązanych z chorobami przyzębia oraz patologią tkanek okołozębowych; mogących wywołać barodontalgię Różne czynniki zębopochodne i z okolic przyległych do narządu żucia zagrażające aerodontalgii. Zapalenie zatoki szczękowej Zapalenie zatok obocznych nosa Ekspozycja na gradient ciśnienia we wczesnym okresie po zabiegach z zakresu chirurgii stomatologicznej Zagrożenie wystąpienia suchego zębodołu, w wyniku usunięcia zęba Wykonywanie lotów bezpośrednio (w krótkim odstępie czasu) po nurkowaniu. Użytkowanie protez stomatologicznych ruchomych. Ryc. 33. Zestawienie czynników zagrożenia powiązanych z czynnikami zębopochodnymi oraz pochodzącymi z okolic przyległych anatomicznie do narządu żucia a związane z lataniem; mogącymi wywołać barodontalgię Czynnikiem diagnostycznie trudnym jest stan po usunięciu zęba. W takich przypadkach można mieć do czynienia z dolegliwościami bólowymi związanymi z ustępującym znieczuleniem albo z trudno wyrównywanym ciśnieniem w zachyłkach rany poekstrakcyjnej, szczególnie po usunięciu zęba trzonowego z rozbudowanymi oraz rozbieżnie ułożonymi korzeniami. Skrzep może stanowić ochronne pokrycie rany, ale nie koniecznie całkowite jej wypełnienie. Wolne przestrzenie pneumatyczne mogą występować pod stomatologicznymi protezami zębowymi. Przestrzenie te zamknięte obrzeżem płyty nośnej utrzymują nabyte ciśnienie i przy zmianie na inne nie wyrównują różnicy. Defekt taki niekoniecznie może być wiązany z błędem laboratoryjnego wykonania; może być rezultatem naturalnych zmian w wyścieleniu błoną śluzową struktur kostnych. Taka 62 nierównomierność częściej występuje u ludzi starszych i w przypadkach długotrwałej eksploatacji tego samego uzupełnienia protetycznego braków zębowych. Torbiele oraz zęby zatrzymane i martwaki (pozostawione resztki usuwanego zęba) stanowią przestrzenie zamknięte (wewnątrzkostne) o utrwalonym ciśnieniu ziemskim. Zmiana ciśnienia otaczającego powoduje relatywne zwiększenie lub zmniejszenie ciśnienia cysty lub „trumienki” martwaka. 4. Zator gazowy i choroba dekompresyjna Zator gazowy (powietrzny) najczęściej opisywany jest jako tętniczy zator gazowy występujący wskutek powstawania lub przedostawania się z zewnątrz do światła tętnicy pęcherzyków gazu (powietrza). Objawy zatorowości mogą być następstwem nadmiernego wypełnienia płuc przez rozprężający się w nich gaz, podczas spadku ciśnienia otaczającego. Dochodzi wówczas do wzrostu ciśnienia pęcherzykowego płuc (uraz ciśnieniowy płuc), a to powoduje przedostawanie się gazu do krwioobiegu. Żylny zator gazowy uważany jest za mniej niebezpieczny od tętniczego. W przypadku, kiedy pęcherzyki powietrza przedostaną się z żył do części tętniczej układu krążenia, wówczas powikłanie takie nabiera cech zatoru tętniczego. Jeżeli krew z pęcherzykami gazu dotrze do tętnic szyjnych, wówczas występuje poważne zagrożenie najcięższą mózgową postacią zatorowości gazowej. W takich przypadkach może wystąpić wczesna utrata przytomności lub inne objawy patologii pochodzące z ośrodkowego układu nerwowego. Możliwe są łagodniejsze skutki zatorowości gazowej powodowane zablokowaniem przepływu krwi w innych narządach jak: serce, rdzeń kręgowy, nerki, śledziona, przewód pokarmowy, skóra. Blokada naczyń narządowych prowadzi bezpośrednio do ich niedokrwienia a dalej destrukcji czynnościowej i funkcjonalnej. Objawy zatorowości gazowej obejmują różnie nasilone zaburzenia świadomości, a także: niedowład połowiczy, objawy ogniskowego ubytku funkcji ruchowych, czuciowych albo mieszanych. W ciężkim przebiegu występuje utrata przytomności i objawy te bezpośrednio zagrażające życiu. Objawy narządowe zatorowości gazowej zależą od anatomicznej blokady przepływu krwi. Zator tętnic wieńcowych objawia się np. zaburzeniami rytmu, zawałem mięśnia sercowego. Zator nerki wyzwolić może krwiomocz, białkomocz i inne objawy niewydolności nerkowej. W przypadku naczyń skórnych zatorowość gazowa objawia się sinicą lub marmurkowatością. Zatorowość gazowa najczęściej występuje u nurków albo w przypadku ponadnormatywnej ekspozycji na wysokie ciśnienie podczas dekompresji. W lotnictwie może wystąpić podczas ekspozycji człowieka na obniżone ciśnienie podczas lotu na dużej wysokości w statku powietrznym pozbawionym hermetycznej kabiny. Choroba dekompresyjna jest zespołem objawów będących skutkiem szybkiego obniżania się ciśnienia zewnętrznego. Warunki takie występują: w lotnictwie podczas szybkiego wznoszenia statku powietrznego na dużą wysokość lub podczas awaryjnego zmniejszania ciśnienia kabinowego (w kabinach hermetycznych), u nurków podczas szybkiego wynurzania bez zachowania warunków stosownej procedury lub podczas nagłego wychodzenia z kesonu. Powodem jest uwalnianie się pęcherzyków gazu tkankowego lub rozpuszczonego we krwi. Występują wówczas najczęściej bóle i objawy neurologiczne. Żywy organizm zawiera substancje gazowe jako gaz wolny albo w postaci rozpuszczonej. Gaz tkankowy oraz z cieczy ustrojowych, w warunkach obniżonego ciśnienia otaczającego (zgodnie z prawem Henry’ego), uwalnia się z roztworu, tworząc wolne pęcherzyki. Pęcherzyki gazu mogą powstawać w każdej tkance, powodując odpowiednie (tkankowe) objawy miejscowe. Mogą wraz z krwią przemieszczać się po całym organizmie. Objawy chorobowe ujawniają się w wyniku zablokowania przepływu krwi (postać niedokrwienna) lub miejscowego rozerwania struktury tkankowej (postać traumatyczna). W innych przypadkach uwolniony gaz może skupiać się wokół tzw. „zalążków gazowych” najczęściej jest to dwutlenek węgla. Na tworzenie się pęcherzyków gazowych mają wpływ: zwiększone napięcie mięśniowe oraz lokalne zaburzenia przepływu krwi. Jeżeli tkanki lub płyny ustrojowe nie zawierają gazowych zalążków, nie powstają pęcherzyki gazowe, nawet mimo dużych zmian ciśnienia. Nagła dekompresja, (czyli 63 wyrównywanie się ciśnienia gazów z wyższego do niższego, w czasie poniżej 1 sekundy) powoduje we krwi i w przestrzeni pozanaczyniowej uwalnianie się pęcherzyków gazowych, otoczonych aktywną biologicznie warstwą denaturowanych białek osocza. Tak powstała otoczka wiąże elementy morfotyczne krwi (głównie płytki) i wchodzi w interakcję z komórkami śródbłonka naczyniowego. Takie właśnie mechanizmy aktywizują kaskadę krzepnięcia i fibrynolizy. Zatem skutkiem dekompresji jest agregacja i degranulacja płytek krwi. Zlepione krwinki i pęcherzyki azotu tworzą zatory. Aby wywołać uchwytne objawy kliniczne pęcherzyki uwolnionego gazu zlepione z krwinkami muszą osiągnąć odpowiednie rozmiary (mniejsze - w naczyniach włosowatych, większe - w naczyniach obwodowych) oraz ulokować się we wrażliwych miejscach organizmu ludzkiego. Najgroźniejsze są zatory w układzie nerwowym, szpiku kostnym, mniej groźne w tkankach o luźnej strukturze. Próg pojawienia się objawów choroby dekompresyjnej występuje najczęściej przy osiąganiu wysokości od ok. 5 500m.n.p.m (ok. 5% przypadków), nasilenie zagrożenia obserwuje się od ok. 7 500m.n.p.m. (ok. 70% badanych przypadków). Ogólnie przyjmuje się, że choroba dekompresyjna występuje na wysokości ok. 9 000m. n.p.m., co odpowiada ciśnieniu 230mmHg. (307hPa). Ryzyko wystąpienia wiąże się zarówno z szybkością zwiększania wysokości lotu, jak również z czasem obniżania ciśnienia otaczającego. Skłonności do wystąpienia tej choroby są indywidualne i głównie zależą od szybkości dekompresji, ale również czasu przebywania w warunkach obniżonego ciśnienia. Czynnikami usposabiającymi są: wysiłek fizyczny, wrażliwość osobnicza, otyłość, wiek, temperatura otoczenia. Objawy choroby dekompresyjnej pojawiają się zazwyczaj po kilkuminutowym lub kilkugodzinnym okresie utajenia. W większości przypadków (ponad 90%) występują łamiące bóle w dużych stawach (barkowych, biodrowych) i mięśniach. Może przy tym występować obrzęk i zaczerwienienie tkanek sąsiadujących oraz trzeszczenie w stawach przy ruchach. Niekiedy bóle stawowe bywają tak silne, że uniemożliwiają wykonanie jakiegokolwiek ruchu. Objawy neurologiczne mogą towarzyszyć bólowi lub też występować niezależnie. Do dalszych objawów zaliczyć można: marmurkowatość skóry, świąd skóry, wysypkę, parestezje, bóle wzdłuż przebiegu nerwów obwodowych, znużenie (często wyjątkowo silne). W ciężkich, choć rzadkich, przypadkach dochodzi do zaburzenia czynności ośrodkowego układu nerwowego oraz mogą wystąpić objawy serca płucnego: zawroty głowy, podwójne widzenie, niedowłady, drgawki, bóle zamostkowe, suchy napadowy kaszel, utrata przytomności, zgon wskutek zatoru tętnic płucnych. Rzadko mogą wystąpić objawy choroby dekompresyjnej w małych stawach np. w stawie skroniowo - żuchwowym; równie wyjątkowym jest wystąpienie objawów w obrębie ucha wewnętrznego. Wystąpienie objawów choroby dekompresyjnej w uchu wewnętrznym wiąże się z nagłym wznoszeniem samolotu, co może powodować wydzielanie się pęcherzyków gazu w płynach i naczyniach włośniczkowych, blokujących światło naczyń żylnych, więzadła spiralnego ślimaka i kanałów półkolistych. W medycynie lotniczej wyróżnia się trzy postacie wysokościowej choroby dekompresyjnej: 1. Lekka. Objawia się bólami mięśniowymi i w okolicy stawów; występującymi najczęściej podczas ruchów. Bóle mogą ustąpić po pewnym czasie przebywania na wysokości lub zanikają w czasie zmniejszania wysokości lotu. Do tej postaci zalicza się: parestezje, marmurkowatość i świąd skóry. 2. Średnia. Występują bóle w okolicy stawów. W obrazie radiologicznym bolesnych stawów, spostrzega się obecność pęcherzyków gazowych w tkance okołostawowej. Bóle maja charakter nasilania i rozprzestrzeniania się na okoliczne tkanki. Po powrocie do warunków normalnego ciśnienia atmosferycznego utrzymują się przez 2 - 3 godzin. 3. Ciężka. Chorzy skarżą się na bardzo silne bóle kostno - stawowe „nie do zniesienia”, bóle w klatce piersiowej, zamostkowe oraz kaszel i duszność. 64 Zapobieganie najczęściej dotyczy szybkiego powrotu do warunków normalnego ciśnienia atmosferycznego, desaturacji czyli usunięcia z organizmu części azotu rozpuszczonego w tkankach i płynach ustrojowych. W lotnictwie wojskowym za wystarczające uważa się oddychanie czystym tlenem podanym za pośrednictwem maski lub szczelnego hełmu od momentu uruchomienia silnika samolotu do zakończenia lotu (wylądowanie). Taka procedura chroni załogę przed chorobą dekompresyjną mogącą wystąpić nagle w przypadku awaryjnego rozhermetyzowania kabiny na znacznej wysokości. Przyjmuje się, że oddychanie czystym tlenem przez 1 godzinę (w warunkach normalnego ciśnienia atmosferycznego) zapobiega wystąpieniu choroby dekompresyjnej w ok. 45%, a oddychanie czystym tlenem przez 3,5 do 4 godzin zapobiega w 90% przypadków. Trening fizyczny oraz wysoka wydolność fizyczna podnosi oporność ustroju na występowanie choroby dekompresyjnej. Rozpoznanie ustala się na podstawie obrazu klinicznego. Leczenie rozpoczyna się od wentylacji czystym tlenem. Postępowanie takie zwiększa gradient ciśnień ułatwiający reabsorpcję pęcherzyków gazowych. W dalszym postępowaniu (postać 2 i 3) należy zastosować pilną rekompresję w ośrodku dysponującym komorą hiperbaryczną. Czas wdrożenia rekompresji warunkuje wynik leczenia. W przypadku transportu lotniczego zaleca się lot na małej wysokości, lub z wykorzystaniem statku powietrznego z kabiną hermetyczną z ciśnieniem odpowiadającemu poziomowi morza (760 mmHg). Właściwe postępowanie terapeutyczne skutkuje całkowitym wyleczeniem ok. 80% chorych. Stosowanie powolnego (według tabel dekompresyjnych) obniżania ciśnienia - jak u nurków; w lotnictwie nie znajduje zastosowania z powodu krótkiego czasu trwania lotu bojowego oraz zmian ciśnienia w granicach 1 atmosfery. Ogólne zalecenie dotyczące lotników uprawiających nurkowanie sportowe lub rekreacyjne. Odbywanie lotu po nurkowaniu wymaga szczególnej ostrożności a przede wszystkim przebywania najmniej przez 24 godziny przed startem w warunkach normalnego ciśnienia atmosferycznego. Rekompresja jest konieczna zarówno w zatorze gazowym jak i w chorobie dekompresyjnej. Powinna być wykonana jak najszybciej. Zabieg ten przeprowadzany w komorze hiperbarycznej wypełnionej 100% tlenem pod ciśnieniem 760mmHg (1 atm.); najczęściej stosuje się ciśnienie 2,5 do 3 atm., stopniowo obniżanym po zakończeniu kuracji do wartości otaczającego, lokalnego ciśnienia atmosferycznego. Dopuszczalne jest stosowanie mieszanin gazowych (np. helowo – tlenowej). Leczenie rekompresyjne polega na zwiększeniu podaży tlenu i jego rozpuszczalności w celu eliminacji azotu a dalej na sprężaniu pęcherzyków gazowych do rozmiarów, które nie wywołują objawów chorobowych, a następnie na ponownym rozpuszczeniu gazu i przywróceniu odpowiedniego stężenia tlenu w zajętych tkankach. Wysokość ciśnienia i czas trwania dekompresji ustalany jest indywidualnie. Na ogół czas jednego seansu trwa od 45 do 300 minut i może być powtarzany do dwóch razy w ciągu doby, aż do ustąpienia objawów. W procedurze terapeutycznej zaleca się stosowanie krótkich (5 – 10 min) przerw, podczas których zmniejszyć należy ciśnienie i stężenie tlenu. Postępowanie takie jest dobrze tolerowane przez organizm człowieka. Tlenoterapia hiperbaryczna (Rekompresja) uznawana jest za podstawowe postępowanie lecznicze w chorobie dekompresyjnej i tętniczej zatorowości gazowej. Przeciwwskazanie względne dotyczy: obturacyjnej choroby płuc, niedawne zabiegi chirurgiczne, chorób zatok obocznych nosa, przewlekłej niewydolności płucnej, klaustrofobii i padaczki. Powikłania bywają rzadkie i najczęściej dotyczą: przemijającej krótkowzroczności, barotraumy ucha lub zatok obocznych nosa lub barodontalgii. Ogólnie można uznać, że zbyteczna rekompresja, stanowi o wiele mniejsze ryzyko niż oczekiwanie na samoistne ustąpienie choroby bez stosowania tego zabiegu. Biochemiczne działanie obniżonego ciśnienia Ostra hipoksja (>5500 m) Ostra choroba wysokogórska (>2500 m n.p.m) Ostry wysokościowy obrzęk płuc (>3000 m n.p.m) Ostry wysokościowy obrzęk mózgu (> 3000 m n.p.m) Nietolerancja wysokości (>5500 m n.p.m) 65 Zespół klasy ekonomicznej (Economy Class Syndrome, ECS). Dolegliwość związana jest ze skłonnością do tworzenia się zakrzepów wewnątrz żylnych naczyń krwionośnych, a dotyczy głównie kończyn dolnych. Najczęściej pojawia się u osób, które podróżując samolotami przez wiele godzin nie zmieniają pozycji. Na skutek długiego przebywania w pozycji siedzącej i ucisku na dół podkolanowy dochodzi do zwolnienia przepływu krwi, zastoju krwi żylnej w kończynach dolnych a dalej powstania zakrzepów. Czasem, jeśli część zakrzepu oderwie się od ścianki naczynia, może z prądem krwi przedostać się do jakiegoś organu i spowodować groźne dla zdrowia lub życia następstwa (jednym z nich jest np. zatorowość płucna). Przypadki zakrzepicy żył głębokich, zaistniałe w okolicznościach związanych z podróżą lotniczą, zostały opisane w 1977 roku i nazwane „zespołem klasy ekonomicznej”. Z czasem okazało się, że na zakrzepowe zapalenie żył narażeni są również pasażerowie klas biznes i pierwszej. W patomechanizmie ECS istotną rolę odgrywają warunki panujące w kabinie, jak: Obniżone ciśnienie atmosferyczne (odpowiadające wysokości ok. 2500 m), które powoduje poszerzenie żył, a w rezultacie spowolniony przepływ krwi Niska wilgotność powietrza (ok. 15%), która zwiększa utratę wody w organizmie, a przez to powoduje wzrost gęstości krwi Nadmierne spożywanie kawy i alkoholu, a to są kolejne czynniki odwadniające, sprzyjające ECS obejmuje, szereg mniej charakterystycznych objawów, jak zaparcia i wzdęcia oraz skurczowe bóle brzucha, jak również bóle głowy czy podwyższone wartości ciśnienia tętniczego. Wskutek przewlekłego stresu (około 65% pasażerów odczuwa strach przed podróżą lotniczą) może pojawić się też obniżenie odporności, a więc wzrasta podatność na infekcje. Nierzadkie są też zaburzenia jelitowe, a nawet biegunki. Dodatkowo zmiany stref czasowych związane z podróżami międzykontynentalnymi powodują zaburzenia rytmu snu i czuwania, uczucie zmęczenia oraz uporczywe bóle głowy. Zakrzepica żył głębokich (Deep Vein Thrombosis, DVT) powstaje w następstwie utworzenia zakrzepu w układzie żył głębokich (najczęściej kończyn dolnych). Często jest podłożem rozwoju żylnej choroby zakrzepowo-zatorowej. Wolny fragment zakrzepu może oderwać się i z biegiem krwi dostać się do prawego przedsionka, prawej komory i dalej rozgałęzień tętnicy płucnej. Przy dużym materiale zatorowym dochodzi do zaklinowania go w przedsionku lub komorze i nagłego zgonu. Mniejsze fragmenty zatykają naczynia krążenia płucnego doprowadzając do zatorowości płucnej. W patologii wysokościowej mechanizm ten uruchamia się już w przypadku lokalnego spowolnienia przepływu krwi. Krążenie krwi w żyłach kończyn dolnych współzależy od tzw. „pompy mięśniowej” (np. podczas chodzenia), zatem do spowolnienia przepływu dochodzić może w sytuacji ograniczenia aktywności ruchowej. Zakrzepica żył głębokich może przebiegać bez uchwytnych objawów klinicznych, często występują następujące dolegliwości kończyn dolnych: obrzęk w okolicy stawów skokowych lub podudzi, ociężałość dolegliwości bólowe i bolesność uciskowa, przebarwienie skóry łydki, wzrost temperatury okolicy podudzi, ud lub całego organizmu. Niekiedy, w bardziej zaawansowanej postaci występuje tachykardia (przyspieszona akcja serca). Skargi pasażera na nagły ból nóg podczas długiego lotu, najczęściej mają związek ze zwykłym skurczem mięśni wywołanym długotrwałym wymuszonym siedzeniem w bezruchu. Dolegliwość ta może być to spowodowana zbyt dużym uciśnięciem naczyń krwionośnych i w efekcie brakiem swobodnego przepływu krwi. Jeśli utworzy się skrzeplina, to dodatkowo utrudni ona przepływ krwi w kończynach dolnych i taki stan może być powodem pojawienia się nagłego bólu.W rozpoznaniu DVT pomaga stwierdzenie obecności objawu Homansa (skuteczność wynosi ok. 40%). Badanie objawu polega na wywołaniu wyraźnej bolesności w obrębie łydki i dołu podkolanowego podczas naciągania stopy, przy zachowaniu wyprostowanego kolana. Bolesność ta wynika z napinania zmienionych zapalnie żył głębokich kończyny dolnej. Występowanie DVT nie ma związku z wiekiem i ogólną kondycją zdrowotną. Można jednak określić grupę ryzyka, charakteryzującą się następującymi czynnikami usposabiającymi: 66 Zakrzepica żylna w przeszłości Wrodzona skłonność do zakrzepicy związana z patologią układu krzepnięcia Wiek powyżej 40 lat Otyłość Żylaki Palenie tytoniu Rozległe zabiegi operacyjne we okresie niepełnego zagojenia Przebyte urazy kończyn dolnych Długotrwałe unieruchomienie (np. leżenie w łóżku szpitalnym lub gips) Stosowanie hormonalnych tabletek antykoncepcyjnych, zawierających estrogeny lub hormonalnej terapii zastępczej, Nowotwór złośliwy Ciąża. Objawy a także ewentualne powikłania zakrzepicy żył głębokich mogą się pojawić po upływie kilku dni lub nawet kilku tygodni po podróży. Ryzyko wystąpienia DVT rośnie wraz z czasem trwania podróży lotniczej, ale występować może u pasażerów podróżujących na krótkich dystansach. Powikłania zakrzepicy żył głębokich Przewlekły ból i obrzęk kończyny dolnej Zespół pozakrzepowy; jako powikłanie nieleczonej choroby zakrzepowej (przebarwienia i zmiany skórne, owrzodzenia), Zatorowość płucna, lub narządowa. Poprawa warunków krążenia ułatwia fizjologiczne rozpuszczanie drobnych skrzeplin. Zapobieganie DVT wymaga analizy występowania czynników podwyższonego ryzyka zapadalności. Pasażerowie wysokiego wzrostu (powyżej 180), powinni wykupywać bilety na miejsca z większą możliwością ruchu, czyli przy przejściach. Osoby o zwiększonym ryzyku zakrzepicy powinny podczas lotu oraz przez kilka kolejnych dni nosić specjalne podkolanówki lub rajstopy uciskowe, wspierające pracę układu żylnego. Mechanizm ich działania polega na usprawnianiu przepływu krwi ku górnym rejonom ciała, gdyż ucisk rajstop jest największy w okolicy stawów skokowych i stopniowo maleje ku górze. Podczas długotrwałej podróży lotniczej należy ubierać się luźno, ze znaczną swobodą (dotyczy to również bielizny), skarpetki powinny być bez mocnych ściągaczy. Podczas lotu powinno się poluzować pasek, zdjąć buty i ewentualnie skorzystać z wygodnych skarpetek, często proponowanych przez linie lotnicze. Z powodu małej wilgotności powietrza w samolocie, organizm traci wiele wody, przez co rośnie ryzyko zakrzepicy. Dlatego w trakcie lotu powinno się uzupełniać płyny (najlepsza jest woda niegazowana lub soki), a pić należy zacząć jeszcze przed lotem. Napoje gazowane zwiększają naturalną w samolocie tendencję do wzdęcia. Jeżeli to możliwe, należy ograniczyć spożywanie napojów zawierających kofeinę lub alkohol, ponieważ te substancje wzmagają odwodnienie organizmu. Indywidualny trening zapobiegający wystąpieniu ECS lub DVT Ćwiczenia można wykonywać w pozycji siedzącej i należy je powtarzać tak często, jak tylko możliwe (najlepiej, co kilkanaście minut). Pięty opiera się o podłodze, palce stóp należy usiłować wygiąć w kierunku kolan, tak mocno jak to tylko możliwe. Tę pozycję utrzymać przez około trzy sekundy, a następnie rozluźnić stopy. Następnie należy wygiąć palce w przeciwnym kierunku (ku podłożu) i znów wytrzymać przez około trzy sekundy. Wykonywać dość intensywne ruchy obrotowe stóp. Usiłować, w miarę możliwości, wykonywać prostowanie nóg w kolanach i unoszenie ich ku górze. Ćwiczenia izometryczne (napinanie mięśni) kończyn dolnych. Niektóre z linii lotniczych, szczególnie na dalekich trasach, wyświetlają filmy wideo, na których prezentują zestaw prostych ćwiczeń. 67 V. Niedotlenienie Niedotlenienie, czyli hipoksja oznacza wystąpienie niedoboru tlenu w tkankach (ryc. 34) wskutek zmniejszenia dyfuzji tlenu w płucach (hipoksja hipoksemiczna) lub zaburzeń w transporcie tlenu przez krew (hipoksja ischemiczna). Ze względu na czynnik wywołujący można wyróżnić następujące typy hipoksji: Wysokościowa (hipobaryczna), czyli niedotlenienie tkanek podczas pobytu na znacznych wysokościach nad poziomem morza, gdzie obniżone jest ciśnienie atmosferyczne, a co za tym idzie podaż tlenu w powietrzu oddechowym jest mniejsza niż zapotrzebowanie organizmu. Anoksemiczna (hipoksemiczna); czynnikiem wyzwalającym jest zmniejszenie dyfuzji tlenu w płucach. Anemiczna; powstaje w wyniku zmniejszenia stężenia hemoglobiny (Hb) w krwinkach czerwonych, co powoduje zmniejszoną zawartość tlenu przenoszonego przez krew. Krążeniowa, czyli zastoinowa; w wyniku zwolnionego przepływ krwi przez narządy organizmu człowieka Histotoksyczna spowodowana zahamowaniem procesów utleniania w tkankach, najczęściej w wyniku zatruć (np. cyjankiem potasu). HIPOKSJA HIPOKSEMICZNA ISCHEMICZNA Zmniejszona dyfuzja tlenu w płucach Zaburzony transport tlenu z płuc do tkanek Ryc. 34. Ogólny podział hipoksji, czyli niedotlenienia Hipoksja hipoksemiczna. Człowiek przebywający ponad poziomem morza oddycha powietrzem o stałym gazowym składzie procentowym (ryc. 5). W miarę wznoszenia obniża się ciśnienie atmosferyczne a wraz z nim proporcjonalnie ciśnienie parcjalne tlenu. Przyjmuje się, że atmosfera wzorcowa charakteryzuje się ciśnieniem na poziomie morza wynoszącym 760 mmHg (1013,33 hPa) i ciśnieniem tlenu 159,45 mmHg. Od wysokości przekraczającej 2 000 m n.p.m. organizm człowieka uruchamia mechanizmy fizjologicznej kompensacji układów oddechowego i krążenia, które umożliwiają zachowanie zdolności do pracy przez czas osobniczo zmienny, ale w znacznej mierze zależny od adaptacji wysokościowej. Na wysokości 31 000 m n.p.m., uznanej za granicę „fizjologicznej próżni”, ciśnie atmosferyczne wynosi około 8 mmHg (11,28 hPa) a tlenu 1,78 mmHg. W takich warunkach fizjologicze 68 możliwości kompensacyjne ustają, Adaptacja organizmu do tolerowania wysokości jest możliwa i następuje po uzyskaniu: zwiększenia oddechowej i krążeniowej pojemności minutowej wzrostu objętości krwi krążącej ze zmianą dystrybucji i zwiększeniem liczby krwinek czerwonych oraz unaczynienia tkanek nasilenia transportu chemicznego tlenu przez krew z aktywacją enzymów oddechowych aktywizacji i nasilenia beztlenowych procesów glikolitycznych stymulacji regulacji ośrodkowego układu nerwowego W dalszej części tego rozdziału wymienione zostaną czynniki warunkujące optymalną adaptację organizmu do tolerowania niedotlenienia wysokościowego. Określane one będą mianem „tlenowa adaptacja wysokościowa”. Wznoszenie 2000 m n.p.m., proporcjonalnie zmniejsza fizjologiczną tolerancję niedotlenienia. Przebywanie na wysokości od 6 000 do 8 000 m n.p.m zagraża utratą przytomności. Ten przedział wysokości określany jest w medycynie lotniczej jako „strefa krytyczna”. Pobyt na takich wysokościach, bez tlenowego wspomagania oddychania, jest ograniczony w czasie do 4 – 5 minut (dla populacji polskiej). Na opisywanych wysokościach ciśnienie wynosi ok. 270 mmHg a ciśnienie w pęcherzykach płucnych wynosi ok., 46 mmHg, co daje wysycenie tlenem hemoglobiny krwi na poziomie 60% (ryc. 1). Pobyt w warunkach strefy krytycznej można wydłużyć o czas rezerwowy, czyli „ratunkowy” okres zdolności do pracy i zachowania użytecznej świadomości, pomimo niedosytu tlenowego. Możliwość pracy w deficycie tlenowym możliwa jest dzięki fizjologicznemu wykorzystywaniu zapasu tlenu w niewykorzystywanych przestrzeniach zalegania powietrza (Rozdział II p.1). Zapas ten uruchamiany jest od wysokości > 4 500m n.p.m., bez wspomagania aparaturą tlenową. Czas, w którym możliwe jest wykonywanie pracy zależy od wysokości lotu. Na wysokościach powyżej 7 km wynosi on nie więcej niż 4 min. Daje się zauważyć, iż w miarę wzrostu wysokości różnica między czasem zdolności do pracy, a czasem utraty przytomności gwałtownie się zmniejsza (ryc. 35,36). Podczas lotów, bez urządzeń tlenowych, na wysokościach powyżej 2 km zmniejsza się siła i ostrość wzroku, następuje osłabienie słuchu, a także przyspieszenie tętna i oddechu. Na wysokościach powyżej 4,5 km następuje gwałtowne zmęczenie i pojawiają się zwroty głowy. Na wysokościach 5-7 km, kolor biały wydaje się żółtoszary, czarny – szary oraz traci się zdolność odróżniania koloru błękitnego od zielonego. Występują zaburzenia zmysłu równowagi, a także traci się zdolność logicznego rozumowania (objawy podobne jak po spożyciu większej dawki alkoholu). Na wysokościach powyżej 7 km n.p.m następuje utrata przytomności zagrażająca utratą życia. H [km} 12 11 Czas do chwili utraty przytomności 10 Czas zdolności do pracy 9 8 7 6 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 t [min} Ryc. 35. Bezpieczne czasy przebywania na wysokościach bez urządzeń tlenowych. 69 Wielkość czasu rezerwowego zależy od następujących czynników: Wysokości nad poziomem morza Indywidualnej oporności na niedotlenienie Ogólnej wydolności psychiczne i fizycznej Zmęczenia Rytmów biologicznych Wys. n.p.m. czas rezerwowy zależny od wysokości n.p.m. 14 12 10 8 6 4 2 000 000 000 000 000 000 000 0 0 5 10 15 Czas rezerw owy w min. Ryc.36. Praktyczna tabela określająca czas rezerwowy w zależności od wysokości lotu. Zwiększenie indywidualnej oporności na niedotlenienie zależy od skuteczności adaptacji osobniczej uzyskiwanej np. podczas lotniczego treningu wysokogórskiego. Trening taki również poprawia wydolność psychiczną i fizyczną, co wyraża się łagodzeniem skutków niedotlenienia wysokościowego. Brak racjonalnego treningu naraża organizm człowieka będącego w warunkach niedotlenienia na: spowolnienie intelektualnej wydajności pracy; zmniejszenie operatywnej i długoczasowej pamięci; utratę koncentracji uwagi; zaburzenia czynności wzroku i innych zmysłów; sukcesywne zmniejszanie koordynacji ruchów precyzyjnych; zachwiania emocjonalne skutkujące fałszywą oceną sytuacji. Zmęczenie długotrwałym lotem połączone ze zmianą stref czasowych wpływa na pogorszenie ogólnej wydolności psychicznej i motorycznej oraz intelektualnej organizmu człowieka. Ogólnie zmniejszona wydolność ustroju rzutuje na obniżenie wartości minutowej czasu rezerwowego. 1. Lotnicze zabezpieczenia wystąpienia niedotlenienia wysokościowego W lotnictwie występuje znaczące narażenie na wystąpienie ostrej hipoksji hipoksemicznej (ryc. 35, 37). Ostre niedotlenienie ustroju na wysokości 8 000 metrów n.p.m. 70 uznane zostało za graniczną strefę śmierci. Granica ta ulokowana jest w troposferze. Strefa ta sięga do wysokości około 10 000 metrów n.p.m. o różnej grubości (ryc. 2), co powoduje, że zagrożenie śmiercią występuje na zmiennej wysokości. Nad obszarami podbiegunowymi grubość troposfery wynosi 5–6 kilometrów, w strefie równikowej zaś osiąga około 16 kilometrów nad poziom morza. Usytuowanie masywu górskiego Mount Everest (8884 m n.p.m.) w okolicy podbiegunowej, uniemożliwiłoby człowiekowi zdobycie partii szczytowych bez dodatkowego poboru tlenu. Leży jednak na szerokości geograficznej około 20o i dlatego zdobycie tego szczytu bez tlenu (po stosownej aklimatyzacji) jest możliwe. Samoloty wojskowe przewidziane są do intensywnego manewrowania, z czym wiąże się szybka zmiana wysokości lotu (ciśnienia atmosferycznego). Przy zachowaniu pewnej, niezbyt dużej różnicy ciśnień pomiędzy kabiną a otaczającą atmosferą, system wewnętrznego zasilania jest w stanie regulować ciśnienie w kabinie w taki sposób, aby utrzymywać tolerowany komfort pilotażowy i nie dopuścić do uszkodzenia oszklenia kabiny z powodu ponad optymalnej różnicy ciśnień. W samolotach pasażerskich wymaga się, aby zmiana ciśnienia nie przekraczała wartości 400 Pa/s, a w samolotach wojskowych do 1300 Pa/s. Regulacja ciśnienia w kabinie samolotu zapewniana jest automatycznie. Obniżona wentylacja pęcherzyków płucnych z zaburzoną dyfuzją pęcherzykowowłośniczkową Obniżanie ciśnienia parcjalnego tlenu we wdychanym powietrzu w powiązaniu z obniżaniem wysokościowego ciśnienia atmosferycznego Obniżona perfuzja w pęcherzykach płucnych Hipoksja hipoksyjna Obniżone ciśnienie parcjalne tlenu w organizmie (we krwi i tkankach) Uszkodzenie wysokościowej aparatury tlenowej Oddychanie ubogotlenową mieszaniną gazową Ryc. 37. Czynniki mogące wyzwolić hipoksję hipoksyjną podczas wykonywania lotów Samoloty bojowe zaopatrzone są w aparaturę umożliwiającą podawanie tlenu już od startu. Zaopatrzenie tlenowe do wysokości 8000 metrów n.p.m. jest pełne. Czas reakcji prostej i czas reakcji z wyborem, podzielność uwagi, estymacja czasu i inne cechy psychomotoryczne są zachowane. Utrzymana jest, więc optymalna sprawność operacyjna pilota. Tlen jest podawany pod ciśnieniem powietrza otaczającego, na wysokości 8000 metrów ma ono 267 mmHg. Po odjęciu ciśnienia CO2 (40 mmHg) i ciśnienia pary wodnej (47 mmHg) ciśnienie parcjalne tlenu w płucach wynosi 180 mmHg, jest nieco większe niż w otaczającym powietrzu w warunkach normobarii, gdy wynosi około 160 mmHg. Podawany w ten sposób tlen chroni pilota do wysokości 10 000 metrów n.p.m., do której to zaopatrzenie tlenowe jest podobne jak w warunkach w normobarii. Natomiast od 10 000 do 12 000 metrów n.p.m. jest mniejsze i czas lotu w tych warunkach jest ograniczony do 5 minut (Regulamin 71 Lotów 2000). Ciśnienie na tej wysokości wynosi 145 mmHg, wysycenie hemoglobiny krwi zaś 80–83% i jest podobne do tego, jakie występuje na wysokości 4 000 metrów, bez dodatkowego poboru tlenu, która była graniczną wartością strefy pełnej kompensacji. Wysokość 12 000 metrów n.p.m. stanowi kolejną wysokością graniczną dla lotów, od której pilot oddycha przez maskę czystym tlenem pod ciśnieniem powietrza otaczającego. Przekroczenie tej granicy (bez odpowiedniego zabezpieczenia) zagraża katastrofą lotniczą. Loty w niehermetyzowanej kabinie na wysokości powyżej 12 000 metrów n.p.m. można wykonywać jedynie wtedy, gdy jest możliwe oddychanie tlenem pod zwiększonym ciśnieniem (w stosunku do otaczającego), czyli w warunkach stosowania tzw. nadciśnienia oddechowego. Ciśnienie na wysokości 12 000 metrów uznano w medycynie lotniczej za wartość graniczną (145 mmHg), do której podaje się odpowiednie nadciśnienie (zwiększenie ciśnienia pod maską tlenową), w zależności od wysokości, w celu zapewnienia krótkotrwałej zdolności operacyjnej (nawigacyjnej) pilota, która umożliwia zdolność przeżycia i uratowania samolotu. Przykładowo: w razie awarii szczelności kabiny na wysokości 15 000 metrów n.p.m., ciśnienie atmosferyczne wynosi 90 mmHg, nadciśnienie oddechowe ok. 55 mmHg. Jest to różnica między ciśnieniem na wysokości 12 000 metrów n.p.m.(wartość graniczna) i 15 000 metrów n.p.m. (145 mmHg [12 000 m] –90 mmHg [15 000 m] = 55 mmHg). Wysycenie hemoglobiny krwi tlenem waha się wtedy od 80% do 83% i na krótko zapewnia to na tolerowanym poziomie możliwości psychomotoryczne pilota. Awaryjne zabezpieczenie tlenowe, którym jest nadciśnienie oddechowe, powoduje jednak wiele utrudnień, a nawet stwarza niebezpieczeństwo dla wydolności ustroju. Gdy nadciśnienie oddechowe wynosi 50– 60 mmHg, stwierdza się już uszkodzenie tkanki płucnej. Większe nadciśnienie oddechowe wymaga, więc zastosowania odpowiedniego przeciwucisku na ciało pilota. Funkcję tę spełnia wysokościowy ubiór kompensacyjny (WUK). Oddychanie w nadciśnieniu i praca w wysokościowym ubiorze kompensacyjnym wymagają nauki posługiwania się nim oraz skutecznego treningu oddechowego. W czasie lotów wysokościowych piloci wykonują loty z różnymi rodzajami wysokościowego wyposażenia tlenowego: Maska i aparatura tlenowa umożliwiająca wytwarzanie nadciśnienia (najczęściej stosowana od 10 000 do 14 000 m n.p.m.), Maska tlenowa z kompensatorem ciśnieniowym na hełmofonie, umożliwiającym lepszy docisk maski do twarzy (stosowana do 16000 m n.p.m.), Maska tlenowa z aparaturą tlenową i kompensatorem oraz wysokościowym ubiorem kompensacyjnym (stosowana do 19 400 m n.p.m.), Hełm szczelny z wysokościowym ubiorem kompensacyjnym oraz rękawicami i skarpetami kompensacyjnymi (loty ponad 19 400 m n.p.m.). 2. Zarys fizjologii niedotlenienia Hipoksja hipoksemiczna objawiać się może w wyniku zaburzeń oddechowych spowodowanych zaburzeniami w drogach oddechowych wskutek obecności ciała obcego lub choroby obturacyjnej oskrzeli a także chorobami płuc lub serca. Hipoksja ischemiczna (ryc.33 -36) może być skutkiem zaburzenia transportu krwi do tkanek (hipoksja anemiczna, hipoksja zastoinowa) lub niewydolności enzymatycznej uniemożliwiającej wykorzystanie przez tkanki dostarczonego tlenu (hipoksja histotoksyczna). Transport tlenu (O2) krwioobiegiem przebiega w organizmie człowieka dwutorowo. Około 3% tlenu, ulega fizycznemu rozpuszczeniu w osoczu krwi. Pozostałe 97% tlenu przenoszone jest w erytrocytach. Hemoglobina czerwonokrwinkowa łączy się z tlenem i powstaje tzw. oksyhemoglobina. Cząsteczka hemoglobiny (Hb) jest tzw. tetramerem, czyli składa się z czterech połączonych ze sobą łańcuchów białkowych (dwa łańcuchy typu alfa i dwa typu beta). Stanowi 30% masy erytrocytów człowieka. Zbudowana jest z 4 podjednostek, 72 z których każda zawiera układ porfirynowy tj. hem i polipeptyd (globinę). Hem składa się z 4 pierścieni pirolowych tworzących protoporfirynę. Wewnątrz cząsteczki hemu znajduje się atom żelaza dwu wartościowego Fe2+, który ma możliwość przyłączania jednej cząsteczki tlenu. Połączenie to jest nietrwałe, dzięki czemu tlen może być uwalniany w tkankach organizmu. W płucach hemoglobina wiąże 4 cząsteczki tlenu (8 atomów tlenu), stając się oksyhemoglobiną HbO2. (l g hemoglobiny wiąże 1,34 ml tlenu). Hb + O2 <---> HbO2 Hb4 + 4 O2 <---> HbO8 (1 cząsteczka Hb zawiera 4 hemy) Stopień wysycenia hemoglobiny tlenem i jej dysocjacja zależą od prężności CO2 i pH krwi. Zwiększenie prężności CO2 sprzyja dysocjacji hemoglobiny. Pod wpływem środków utleniających (azotyny) hemoglobina przechodzi w methemoglobinę (metHb). Związek ten nie zawiera już hemu, lecz hematynę z Fe3+ (żelazo na trzecim stopniu utlenienia). Stan taki nosi nazwę methemoglobinemii i prowadzi do śmierci. Methemoglobina nie ma zdolności przenoszenia tlenu. W tkance mięśniowej występuje mioglobina, która transportuje tlen w obrębie miocytów; zawiera 0,34% żelaza. Wykazuje większe powinowactwo do tlenu niż hemoglobina. Dystrybucję tlenu, od pęcherzyków płucnych do tkanek, przez wiązanie z hemoglobiną ilusytruje ryc. 38. Atmosfera: P(O2) = 21,1 P (CO2) = 0,04 Krążenie O2 P(O2) = 13,3 kPa P(CO2) = 5,3 kPa CO2 Pęcherzyk płucny Hb + O2 P(O2) = 5,3 kPa P(CO2) = 6,1 kPa H20 + CO2 Hb Hb4O8 H20 + CO2 P(O2) = 12,7 kPa P(CO2) = 5,3 kPa Hb + O2 Tkanka CO2 O2 P(O2) = 4,7 kPa P(CO2) = 6,1 kPa Ryc.38. Dystrybucja hemoglobinowa tlenu z pęcherzyków płucnych do tkanek Mioglobina jest wysycana tlenem, gdy jego prężność wynosi ponad 5 mm Hg; gdy prężność tlenu w komórce spada poniżej 5 mm Hg (podczas intensywnej pracy mięśni), tlen jest uwalniany bezpośrednio z hemoglobiny. 73 Hipoksja z niedokrwistości lub zastoinowa może wystąpić w wyniku zaburzonego (spowolnionego) przepływu krwi przez narządy ustroju (ryc. 39). Klinicznie najczęściej czynnikami wyzwalającymi zą: CHF (congestive heart failure) zastoinowa niewydolność serca lub CRF (chronic renal failure) przewlekła niewydolność nerek. CHF (congestive heart failure) zastoinowa niewydolność serca, CRF (chronic renal failure) przewlekła niewydolność nerek Hipoksja krążeniowa lub zastoinowa z powodu spowolnionego lub braku przepływu krwi przez narządy Niedokrwistość CHF powszechnie towarzyszy CHF i często wiąże się z CRF. Wraz z pogarszaniem się CHF średnie stężenie Hb obniża się z 13,7 g/dl w łagodnej postaci CHF do 10,9 g/dl a w ciężkiej postaci CHF Niedokrwistość CRF Ryc. 39. Niedotlenienie z niedokrwistości Skutkiem hipoksji ischemicznej (ryc. 40) jest niedokrwienie narządowe; które wyraża się niedostateczną podażą tlenu oraz składników odżywczych. Sytuacja taka powoduje zmianę sposobu pozyskiwania energii przez komórki (oddychanie anerobowe). HIPOKSJA ISCHEMICZNA Hipoksja histotoksyczna Hipoksja anemiczna Niewystarczające stężenie hemoglobiny (Hb) w krwinkach czerwonych, co powoduje zmniejszoną zawartość tlenu we krwi np. po krwotoku lub zatruciu tlenkiem węgla Hipoksja zastoinowa Spowolniony przepływ krwi przez narządy np. w następstwie niewydolności mięśnia sercowego, wstrząsu, infekcji lub oderwanej blaszki miażdżycowej blokującej światło naczynia Ryc. 40. Czynniki mogące wyzwolić hipoksję ischemiczną Zahamowanie czynności enzymów biorących udział w reakcjach wykorzystujących tlen (mimo dostępności tlenu tkanki nie są zdolne do jego wykorzystania, co wywołuje sytuację analogiczną do jego braku). Działanie toksyczne polega na blokowaniu oddychania komórkowego poprzez nieodwracalną inhibicję oksydazy cytochromowej. 74 Oddychania komórkowe w warunkach deficytu tlenowego wytwarza znaczne ilości kwasu mlekowego, zakwaszającego organizm, co określa się mianem kwasica metaboliczna. Przyczynami niedokrwienia tkankowego mogą być: zaburzenie aktywności nerwów naczynioruchowych, zmiany anatomiczne zwężające lub zatykające światło tętnic np. zakrzepica, zator, ucisk oraz wstrząs prowadzący do ogólnego niedokrwienia. Następstwem niedokrwienia mogą być: upośledzenie czynności, zmiany zwyrodnieniowe chorych tkanek lub zanik niedostatecznie ukrwionego narządu. Do narządów najbardziej wrażliwych na niedokrwienie zalicza się: mózg, mięsień sercowy, nerki. Drugą grupą niebezpiecznych następstw niedokrwienia narządów są mechanizmy kompensacyjne. Kierują one krew do serca i mózgu, w trybiw awaryjnym, przyczyniając się do pogłębienia spadku utlenowania w wielu innych organach. Rozwija się wówczas tzw. niewydolność wielonarządowa, na którą składają się: niewydolność nerek, niewydolność oddechowa, ostra niewydolność wątroby oraz niedrożność porażenna jelit. Jej śmiertelnym przejawem jest zespół wykrzepiania wewnątrznaczyniowego, co bezpośrednio może powodować śmierć. Hipoksja histotoksyczna najczęściej dotyczy blokowania procesu oddychania na poziomie komórkowym poprzez nieodwracalną inhibicję oksydazy cytochromowej, będącej kluczowym enzymem łańcucha oddechowego oraz wtórnie fosforylacji oksydacyjnej. W efekcie, mimo iż transport tlenu z płuc do tkanek jest zachowany, dochodzi do hipoksji tkankowej. Tkanki nie odbierają tlenu z krwi, co jest szczególnie niebezpieczne dla tkanki nerwowej. Występują wówczas takie objawy jak bóle głowy, niepokój lęk uczucie drętwienia w jamie ustnej, ślinotok, ucisk za mostkiem, zaczerwienienie skóry, w ciężkich przypadkach drgawki kloniczno-toniczne, tyłozgięcie tułowia i śmierć. Niedotlenienie powodowane ogólnymi zaburzeniami w dystrybucji tlenu można podzielić na uzależnione od niewydolności dróg oddechowych lub niedostatecznego przenoszenia tlenu przez kres albo upośledzonego oddychania komórkowego (tkankowego). Podział ten ilustruje ryc. 41. HIPOKSJA Wysokościowa lub hipoksyczna Wysokościowe obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu lub powikłania zapalenia płuc Anoksemiczna lub hipoksemiczna Zmniejszenie dyfuzji tlenu w płucach lub zmniejszenie pojemności tkankowej krwi, np. po krwotoku, zatruciu CO Anemiczna Lub z niedokrwistości Zmniejszenie tlenowej pojemności krwi tkankowej lub niedobory hemoglobiny Krążeniowa lub zastoinowa Niedokrwienna z powodu spowolnionego przepływu krwi przez narządy Histotoksyczna Upośledzenie procesów utleniania w tkankach np. w wyniku zatruć DROGI ODDECHOWE TKANKI lub Ryc. 41. Podział hipoksji w zależności od głównych dróg przenoszenia tlenu. KOMÓRKI 75 U pilotów występują najczęściej dwie postacie hipoksji: 1.Hipoksja hipoksyjna (obniżenie ciśnienia parcjalnego tlenu w otaczającym środowisku i obniżenie jego ciśnienia we krwi tętniczej). 2.Hipoksja krążeniowa (zwana również zastoinową lub ischemiczną); objawy głodu tlenowego są wynikiem zaburzeń krążenia krwi, co prowadzi do upośledzenia transportu tlenu do tkanek (przyspieszenia, nieważkość, nadciśnienie oddechowe, niska temperatura). Regulamin Lotów dopuszcza wykonywanie lotów krótrkotrwałych w kabinie otwartej przy korzystaniu z maski tlenowej do wysokości 12 000 m n.p.m. Przepis ten uwarunkowany jest tym, że powyżej tej wysokości wysycenie hemoglobiny tlenem spada do poniżej 60%. Czas przeżycia czowieka w tych warunkach wyniosi ok. 35 sekund. Zdrowy organizm ludzki, w przypadku niedotlenienia, uruchamia fizjologiczne mechanizmy adaptacyjne opisane wcześniej jako „tlenowa adaptacja wysokościowa”. W lotnictwie zasadnicze znaczenie ma adaptacja ustroju do krótkotrwałego niedotlenienia wysokościowego. Schematycznie mechanizm adaptacyjny można zamieścić w dwóch blokach, jak ilustruje rycina 42. ADAPTACJA USTROJU do NIEDOTLENIENIA WYSOKOŚCIOWEGO Maksymalne wykorzystanie tlenu Zwiększenie oporności ustroju na niedobór tlenu Ryc. 42. Schemat adaptacji ustroju do warunków niedotlenienia wysokościowego Niedotlenienie wysokościowe uruchamia fizjologiczne mechanizmy adaptacyjne, (ryc. 42), które powodują, że objawy niedotlenienia u ludzi bez aklimatyzacji występują dopiero po ok. 6 godzinach. Czas ten wykorzystują wycieczkowicze górscy, narciarze i inni, którzy planują kilkugodzinny pobyt na wysokości do 4000 m n.p.m. Osoby wydolne wjeżdżające kolejkami górskimi na wysokość ok. 3000 m n.p.m., mogą odczuwać jedynie wzmożony wysiłek oddechowy (dyskretna hiperwentylacja). Objawy niedotlenienia wysokościowego najsilniej występują w 2-3 dniu pobytu na wysokości i ustępują samoistnie 4-5 dnia. Fizjologiczne mechanizmy adaptacyjne można sprowadzić do fizycznego wyrównywania równowagi gazów wewnątrzustrojowych (wypełniających jamy ciała, jelita, zatoki oboczne nosa, ucho środkowe), z otaczającym ciśnieniem zewnętrznym. Co oznacza, że każda zmiana ciśnienia zewnętrznego wymusza nowy stan równowagi gazów wewnątrzustrojowych. Gwałtowna zmiana ciśnienia atmosferycznego, jak to może występować w lotnictwie, powoduje nagłe pojawienie się gazów w wolnej postaci. I tak, wolny gaz może ulokować się w przestrzeniach międzykomórkowych lub we krwi. W niektórych przypadkach pęcherzyki gazu mogą drogą krwi żylnej docierać do serca a dalej do krążenia płucnego. W innych, gazy jelitowe, wskutek gwałtownego rozprężania mogą powodować uciążliwy ból brzuszny. 76 W przypadku niedostatecznego rezultatu mechanizmów adaptacyjnych, organizm człowieka podejmuje czynności obronne (ryc. 43). Uruchomienie czynności obronnych ustroju najczęściej dotyczy alpinistów i innych (np. baloniarzy długodystansowych) przebywających w warunkach niedotlenienia wysokościowego przez więcej niż dobę. Zauważalnym objawem jest tzw. „okresowe oddychanie” podobne do oddechu Cheyne’aStokesa. Oddechy takie przedzielane są trwającymi 7-15 sekund okresami bezdechu. Objawem akustycznym jest „chrapanie”. Okresowe oddychanie powoduje nasilenie hipoksji tkankowej, ponieważ każdy bezdech to dodatkowe obniżenie się wysycenia krwi tętniczej tlenem. Obrona ustroju człowieka przed niedotlenieniem Chemoreceptory tętnicze (wrażliwe czujniki ciśnienia parcjalnego tlenu) Pobudzenie Układ współczulny Odruchowa hiperwentylacja Zwiększenie pojemności minutowej serca Adaptacyjne zmiany w dysocjacji hemoglobiny Ryc. 43. Schemat obrony organizmu człowieka przed niedotlenieniem Obronny mechanizm fizjologiczny polega na stymulacji nerek do produkcji erytropoetyny, a to do narastania liczby erytrocytów (czerwonych krwinek) w szpiku kostnym, co umożliwia zwiększenie możliwości czerwonokrwinkowego transportu tlenu. Proces namnażania erytrocytów zaczyna się w piątej dobie przebywania w warunkach niedotlenienia wysokościowego. Począwszy od dziesiątego dnia osiąga poziom ok. 7,6 mln/mm3 krwi. Po kilku tygodniach osiąga poziom optymalny. Czynności obronne, przy dłuższym pobycie w warunkach wysokogórskich, pozwalają na uzyskanie adaptacji organizmu do niedotlenienia wysokogórskiego. Mechanizmy adaptacyjne wpływają na zwiększenie pojemności tlenowej krwi, ale nie wpływają na zwiększenie wydolności fizycznej organizmu. Utlenowanie tkankowe (w tym i mięśni) jest nieznaczne. 77 Jednoczesny wysiłek fizyczny, stres oraz obniżone stężenie tlenu w powietrzu atmosferycznym łatwo mogą przekroczyć możliwości fizjologicznej obrony organizmu. W tych warunkach pojawiają się objawy patologii. Zwiększona zostaje aktywacja układu adrenergicznego. Wzrost adrenaliny i noradrenaliny zwiększa częstość skurczów serca i wzrost siły skurczowej z następczym zwiększeniem objętości wyrzutowej i pojemności minutowej serca. Adrenalina rozszerza naczynia krwionośne w mięśniach szkieletowych, mózgu i sercu. Zmniejszenie oporu naczyniowego zwiększa przepływ krwi z jednoczesnym obniżeniem ciśnienia rozkurczowego i zwiększaniem skurczowego. Mięśnie wykonujące pracę na wysokości zużywają więcej tlenu niż w warunkach nizinnych. Dodatkowo noradrenalina kurcząc naczynia krwionośne w skórze i narządach zmniejsza przepływ krwi, co przy większym zapotrzebowaniu na tlen, zmniejsza jego podaż. Mięśnie wykonujące pracę nadal zużywają więcej tlenu. Noradrenalina zaś powoduje skurcz naczyń krwionośnych w większości narządów i naczyniach skórnych, co powoduje zmniejszony przepływ krwi przez te narządy. Wysokoenergetyczny wysiłek fizyczny, w warunkach niedotlenienia wysokościowego, upośledza u człowieka wymianę ciepła z otoczeniem tylko na drodze wentylacji (oddychanie) oraz z potem. Stan taki jest wynikiem ograniczonego (działanie noradrenaliny) dopływu krwi do powierzchni skóry oraz upośledzoną wymianą ciepła pomiędzy krwią żylną a tętniczą. Rezultatem tego jest obronne gromadzenie ciepła we wnętrzu ciała. Dodatkowo hipoglikemia i kwasica metaboliczna zmieniają kształt erytrocytów i prowadzą w konsekwencji do hemolizy krwinek czerwonych. Długotrwały wysiłek (narastanie zapotrzebowania na tlen), przy niedoborze tlenu w powietrzu atmosferycznym wyzwala zwiększoną aktywność układu podwzgórzowo – przysadkowo – nadnerczowego, prowadząc do zwiększenia stężenia glikokortykosteroidów we krwi. Zwiększona aktywność tego układu potęguje działanie adrenaliny i noradrenaliny na naczynia krwionośne, zwiększając kurczliwość mięśnia sercowego. Glikokortykosteroidy zwiększają tempo glukoneogenezy, a mobilizacja aminokwasów i kwasów tłuszczowych z zasobów tkankowych zwiększa ich zużycie do celów energetycznych. Mechanizm ten pomaga w utrzymaniu ustroju przy życiu, ale kosztem tkanek peryferyjnych (np. podatność na odmrożenie kończyn). 3. Trwałe zwiększenie tolerancji organizmu na niedobory tlenu Istnieje możliwość trwałego przystosowania się organizmu człowieka do życia w atmosferze o niskim stężeniu tlenu. Ludzie stale (od pokoleń) zamieszkujący na dużych wysokościach (górale) charakteryzują się tym, że wzrasta u nich zawartość hemoglobiny. Objętość krwi krążącej zwiększa się o ok. 50%. Zmniejsza się objętość osocza. Obserwuje się zmniejszoną zdolność do ciężkiej pracy. Badania ludności zamieszkującej w wysokich partiach Andów wykazały: bardzo rzadkie występowanie chorób serca, wysoką gęstość i lepkość krwi oraz gęstą sieć naczyń w tkankach. Jednocześnie obserwowano wysoką śmiertelność niemowląt, co oznacza naturalną eliminację osobników o niedostatecznej tolerancji na takie warunki bytowania człowieka. Przystosowanie organizmu ludzkiego do niedotlenienia jest procesem długotrwałym i skomplikowanym, w którym uczestniczą układy, narządy i tkanki a nawet poszczególne komórki. Adaptacja odbywa się głównie przy wykorzystaniu następujących mechanizmów: Maksymalne wykorzystanie tlenu z powietrza wdychanego. Zwiększenia oporności ustroju na niedobór tlenu. Maksymalne wykorzystanie dostępnego tlenu możliwe jest poprzez uruchomienie fizjologicznych możliwości kompensacyjnych, opisanych wcześniej jako „tlenowa adaptacja wysokościowa”. Szkolenie i trening dotyczące niedotlenienia wysokościowego polega na nabywaniu i ćwiczeniu schematów postępowania w ekstremalnych warunkach pracy. Wysokogórski trening wysokościowy jest jednakowo ważny dla lotników, lekarzy, oraz ratowników medycznych. Uzasadnieniem może być często występująca w niedotlenieniu bezradność 78 objawiająca się niezdolnością wykonywania znanych czynności ratunkowych, zarówno lotniczych, jak i medycznych. Trening symulatorowy prowadzący do wypracowania automatyzmu skutkowo – wykonawczego umożliwia ratunek siebie, załogi, czy poszkodowanych. Skutki niedotlenienia mogą indywidualnie występować, u ludzi zdrowych, już na wysokości 3 000m.n.p.m. Osobnicza podatność pozwala przypuszczać, że niektóre dyskretne objawy mogą pojawić się na mniejszej wysokości niż określanej jako graniczna strefa pełnej kompensacji (ryc.1). Czynniki takie jak zmęczenie i znużenie zwiększają indywidualną podatność. Początkowe objawy są subtelne i dotyczą przyspieszonego oddychania, bólu głowy, senności. Mogą wystąpić zmiany behawioralne, jak euforia, drażliwość. Dalsze objawy dotyczą zaburzeń w wysławianiu (mowa bełkotliwa) i logicznym myśleniu. Pilot znajdujący się w warunkach niedotlenienia ma ograniczony czas na: rozpoznanie objawów w i ich powiązaniu z przyczyną, założenie maski tlenowej, wykonanie procedury zejścia na bezpieczną wysokość lotu. Czas rezerwowy zachowania świadomości zawiera się w zakresie od minut na niższych wysokościach; do sekund na dużych wysokościach. Czas ten warunkuje podjęcie przez pilota właściwej decyzji oraz poprawnego jej wykonania. Szkolenie podstawowe dotyczące niedotlenienia wysokościowego powinno dotyczyć także pilotów rekreacyjnych oraz wykorzystujących samolot do celów prywatnych. Piloci lotnictwa lekkiego wykonują loty bez aparatury tlenowej, jednak przekroczenie dopuszczalnego bezpiecznego pułapu jest łatwiejsze niż to się wydaje, wówczas to skutki mogą być tragiczne. Możliwość uogólnienia, poza lotnictwo, wyników badań klinicznych i eksperymentalnych ogranicza specyficzna grupa badanych dotycząca najczęściej czynnych pilotów, czyli ludzi dopuszczonych do pracy w powietrzu. Badania takie wnoszą wiele do metodyki treningu bezpieczeństwa lotniczego dotyczącego tzw. „czynnika ludzkiego”. Piloci zawodowi znają podstawy fizjologii niedotlenienia lotniczego; ich szkolenie i trening dotyczy optymalnego czasu podjęcia czynności ratowniczych, wyprzedzających objawy niedotlenienia wysokościowego. Łagodne warunki zdrowotno - szkoleniowe dotyczące niektórych aerodyn bezkabinowych np. paralotni, nie oznaczają, że piloci owi poradzą sobie w sytuacji ekstremalnej powikłanej objawami niedotlenienia wysokościowego. Zatem szkolenie i trening lotniczy powinny odbywać się albo według indywidualnych programów, albo w małych grupach dobranych według zbliżonych możliwości percepcji czynności treningowych. Odpowiednie do potrzeb i doświadczenia lotniczego poczynania wstępne i następne, w znacznej mierze warunkują skuteczność szkoleniowo – treningową a w końcowym rezultacie zwiększenie bezpieczeństwa lotniczego z malejącym udziałem, tzw. „czynnika ludzkiego”. 79 VI. Fizjopatologia zmian ciśnienia atmosferycznego występujących w lotnictwie Ciśnienie atmosferyczne maleje wraz ze wzrostem wysokości lotu średnio o połowę, co 5500 metrów. Ta prawidłowość oznaczać powinna, że na wysokości 10 000m należy się spodziewać ok. 25% wartości ciśnienia występującego na poziomie morza. Jednak wyliczenia takie nie mogą stanowić wartości bezwzględnych, bowiem spadek ciśnienia zależy również od temperatury oraz w mniejszym stopniu od ilości pary wodnej w powietrzu. Zatem krzywa spadku nie jest prostolinijna a eliptyczna (ryc. 44). Ciśnienie powietrza, jak każdego gazu, zmienia się zgodnie z prawami fizyki, ale wykorzystanie powietrza oddechowego warunkują względy fizjologiczne. W XIX wieku francuski fizjolog Bertow udowodnił, że przyczyną patologii wysokościowej nie jest obniżenie ciśnienia a niedobór tlenu (anoksemia). W atmosferze ziemskiej jest zawsze ok. 21% tlenu, ale pod różnym ciśnieniem zależnym od wysokości ponad poziomem morza. Oznacza to, że zmienia się nie tylko ciśnienie atmosferyczne, ale również ciśnienie parcjalne (cząstkowe) tlenu. Spadek ciśnienia parcjalnego tlenu warunkuje patologię wysokościową związaną z zaopatrywaniem w tlen organizmu lotnika. Wysokość lotu do 4 000m n.p.m, charakteryzuje się tym, że mogą występować wczesne objawy patologii, ale bywają na tyle dyskretne, że nie wpływają znacząco na wykonywanie pracy w powietrzu. Powyżej 4 000m n.p.m., objawy patologii narastają w niebezpiecznym tempie (minuty sekundy ułamki sekund) w zależności od czasu przebywania na wysokości >4 000m n.p.m. Pa Wysokość lotu [km n.p.m.] Ryc. 44. Zależność ciśnienia powietrza od wysokości lotu Wznoszenie się człowieka do 6 000m n.p.m. (ryc.1) utrudnia pracę lotnika, ale nie stanowi bezpośredniego zagrożenia dla życia (możliwe jest przeżycie). Występujące, na tej wysokości, zmiany w dynamice gazowej są tolerowane a niektóre kompensowane przez organizm człowieka; jest to pasmo graniczne fizjologii/patologii lotniczej. Wraz z wysokością lotu (ryc. 1) maleją 80 fizjologiczne funkcje obronne (oporowe) organizmu. Dalsze wznoszenie powoduje osiągnięcie strefy śmierci (wysycenie hemoglobiny tlenem spada poniżej 60%). Zmiany w wysyceniu hemoglobiny tlenem zależne są od wysokości lotu i ciśnienia atmosferycznego, ale nie zależą od zawartości tlenu w powietrzu oddechowym, bowiem zawartość O2 jest stała i wynosi 21%. Powietrze oddechowe jest mieszaniną gazów, z dominacją azotu (ryc. 5) oraz wystarczającą zawartością tlenu. Skład powietrza oddechowego jest stały, ale o zmiennym ciśnieniu parcjalnym składowych. Ta właśnie zmienność odgrywa ogromną rolę w fizjologii lotniczej. Przebywanie człowieka w warunkach wysokościowych powoduje uruchomienie fizjologicznych funkcji oporowych umożliwiających podtrzymywanie funkcji życiowych organizmu w warunkach szczególnego bioklimatu, obfitującego w dynamikę zmian. Zmienność ta dotyczy najczęściej: ciśnienia atmosferycznego, temperatury, wilgotności powietrza, natężenia promieniowania słonecznego. Bioklimat oddziałuje na organizm człowieka zmiennymi bodźcami, takimi jak: chemiczne, fizyczne i neurotropowe. Wywołują one szereg zmian czynnościowych, metabolicznych i morfologicznych inicjujących obronne procesy biochemiczne. Bodźce te zarówno mogą powodować narastanie naturalnej odporności ustroju (trening wysokogórski), jak też być czynnikiem sprawczym patogenezy (gwałtowna zmiana bioklimatu). Zrozumienie dynamiki przemian gazowych w organizmie wymaga poznania kilku praw dotyczących człowieka przebywającego w warunkach ekstremalnych. Prawo (zasada) Avogadro’a głosi: równe objętości gazu zawierają, w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury, równe ilości cząstek. Prawo Boyle’a i Mariotte’a; opisuje przemiany dynamiczne w gazie doskonałym. Prawo to głosi, że ciśnienie zmienia się odwrotnie proporcjonalnie do zmian objętości. Matematycznie można to zapisać następująco: PV = const.; gdzie P = ciśnienie, V = objętość gazu w stałej temperaturze. Prawo Charles’a i Gay-Lussac’a. Objętość i temperatura gazu są wielkościami wprost proporcjonalnymi; przy stałej masie i ciśnieniu. Co oznacza, że zmiana jednej ze składowych powoduje analogiczną zmianę drugiej. Prawo Dalton’a głosi, że ciśnienie mieszaniny gazowej (powietrze oddechowe) jest sumą gazów tej mieszaniny. Ciśnienie parcjalne to ciśnienie cząstkowe wywierane przez składniki gazowe mieszaniny; w warunkach braku reakcji pomiędzy tymi składnikami. Prawo Henry’ego. Stężenie gazu rozpuszczonego w cieczy jest wprost proporcjonalne do ciśnienia wywieranego przez ten gaz. Oznacza to, że jeżeli wzrasta ciśnienie gazu na styku z cieczą, to wzrasta ilość rozpuszczonego gazu w cieczy. Matematycznie treść tego prawa można zapisać następująco: C = k*P; [C = stężenie rozpuszczonego gazu, k* = współczynnik rozpuszczalności gazu, P = Ciśnienie]. Nasycanie gazem cieczy (saturacja) zwiększa się, kiedy ciśnienie rośnie, natomiast kiedy spada nadmiar gazu musi się wydzielić. Ilość tlenu rozpuszczonego w cieczy zależy od następujących czynników: o zapewnienia czasu potrzebnego na osiągnięcie równowagi, o komponenty biochemicznej ułatwiającej osiągnięcie pełnego nasycenia, o temperatury cieczy, o obecności innych substancji w cieczy, które mogą zużywać tlen, o ciśnienia otoczenia. Gaz znajdujący się w stanie przesycenia, wydziela się z cieczy pod postacią pęcherzyków gazowych, które u człowieka są odpowiedzialne za powstawanie choroby dekompresyjnej. Nasycanie cieczy gazem określa się mianem saturacja, natomiast wydzielanie gazu z roztworu nasyconego to desaturacja. Desaturacja w lotnictwie oznacza wydzielanie z cieczy (krwi) gazu wskutek obniżonego ciśnienia. Prawo Charles’a. Ciśnienie gazu w stałej objętości zwiększa się o stały ułamek ciśnienia tego gazu zmierzonego w temperaturze 0°C przy wzroście temperatury o 1°C. Prawo Fick’a. Dyfuzja jest procesem rozprzestrzeniania się cząsteczek w gazie, cieczy lub ciałach stałych pod wpływem różnicy ciśnień parcjalnych. Dyfuzja prowadzi do wyrównania się stężeń. Osiągnięcie stanu równowagi nie oznacza jednak ustania dyfuzji. 81 Reakcje utleniania i redukcji. Reakcja oddawania elektronów określana jest jako utlenianie; reakcja pobierania elektronów to redukcja. Reakcja dysproporcjonowania, to reakcja, w której utlenia i redukuje się ten sam pierwiastek. Konformacja oznacza układ przestrzenny cząsteczki, który może ulegać zmianom, bez zrywania wiązań chemicznych. Prężność pary oznacza ustalone w stałej temperaturze ciśnienie gazu nad cieczą. Stan taki jest dynamiczny. Cząsteczki opuszczają ciecz i wracają do niej w wyniku ruchów kinetycznomolekularnych. Gradient ciśnienia, czyli wielkość fizyczna określająca kierunek najszybszego przyrostu ciśnienie gazu lub cieczy, a także tempo tego przyrostu. W układzie SI jednostką gradientu ciśnienia jest paskal na metr (Pa/m). W atmosferach planetarnych gradient ciśnienia skierowany jest niemal pionowo w dół. Jego wartość w troposferze Ziemi wynosi ok. 9 Pa/m. Przyjmuje się, że w atmosferze ziemskiej ciśnienie równe jest ciężarowi powietrza w słupie powietrza (o przekroju jednostkowym) ponad danym punktem. Duże wartości gradientu ciśnienia są charakterystyczne dla fal akustycznych przebiegających w środowisku gazowym lub cieczy a odbierane przez człowieka jako dźwięk. Biochemia oddychania opisuje reakcje enzymatyczne, które umożliwiają uwalnianie energii z substancji organicznych. Uzyskiwana energia podtrzymuje inne reakcje metaboliczne, których końcowym produktem są dwutlenek węgla i woda podlegające wydaleniu z organizmu. Oddychanie rozpoczyna pobieranie tlenu. Tlen, jako składnik powietrza oddechowego, jest niezbędny do funkcjonowania organizmu człowieka. W warunkach fizjologii dostarczanie tlenu do komórek jest procesem ciągłym. Zaburzenie ciągłości wyzwala patologię. Transport tlenu, w organizmie człowieka, inicjuje rozpuszczalność gazu w cieczy. Zjawisko to określają prawa Henry’ego oraz Fick’a. Dostarczanie tlenu, zawartego w powietrzu atmosferycznym, do komórek i usuwanie dwutlenku węgla odbywa się zgodnie z gradientem ciśnienia cząstkowego. W warunkach narastania wysokości a co z tym związane spadkiem ciśnienia atmosferycznego, następują zmiany w dynamice gazów określane odnośnymi prawami gazowymi. Oddychanie zewnętrzne rozpoczyna się od dostarczenia powietrza oddechowego do płuc, czyli od wentylacji płucnej (ryc. 8, 12). Ciśnienie cząsteczkowe tlenu w otaczającym powietrzu, w zwykłych warunkach ciśnienia atmosferycznego wynosi ok. 159 mmHg. Wartość ta jest wynikiem następującego wyliczenia: 760mmHg (ciśnienie atmosferyczne) · 21% (odsetek tlenu w powietrzu atmosferycznym) = 159,6mm Hg. Matematycznie można to zapisać następująco: PczO2 = 21% O2 · 760 mmHg = 159 mmHg Powietrze oddechowe w górnych drogach oddechowych ulega nawilgoceniu parą wodną, której prężność wynosi 47 mmHg, czyli 6,2% objętości mieszaniny oddechowej. Zatem w powietrzu pęcherzykowym prężność tlenu wynosi ok. 100 mmHg. W pęcherzykach płucnych zachodzi wymiana gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym i krwią płynącą przez sieć krwionośnych naczyń włosowatych otaczających pęcherzyki. Cząsteczki tlenu dyfundują ze światła pęcherzyków do krwi, ponieważ w powietrzu pęcherzykowym prężność tlenu jest większa (pO2 = 13 kPa) niż w dopływającej krwi (pO2 = 5 kPa). Dyfundujące do krwi cząsteczki tlenu przenikają (ryc. 45) przez ścianę pęcherzyka płucnego i ścianę naczynia włosowatego, a po ich pokonaniu, rozpuszczają się w osoczu, które wypełnia naczynia włosowate. Rozpuszczanie to odbywa się według praw rozpuszczalności fizycznej. Rozpuszczone w osoczu cząsteczki tlenu natychmiast dyfundują do krwinek czerwonych, gdzie wiążą się na drodze chemicznej z hemoglobiną. Dyfuzja Ryc. 45. Schemat dyfuzji wg prawa Fick’a. 82 Rozpuszczalność tlenu we krwi (cieczy) warunkują prawa gazowe jak: Henry’ego, Fick’a. Utrzymywanie na optymalnym poziomie fizjologicznych funkcji organizmu człowieka wymaga więcej tlenu niż jest w stanie dostarczyć krwioobieg, jako ciecz, w efekcie normalnej wentylacji płucnej, podczas której tlen dyfunduje do osocza. Wypełnienie zapotrzebowania tlenowego tkanek możliwe jest tylko w warunkach fizjologicznej aktywności hemoglobiny. Tlen z osocza wychwytywany jest przez hemoglobinę, która go wiąże i magazynuje. Jedna cząsteczka hemoglobiny wiąże (magazynuje) cztery cząsteczki tlenu. Wiązanie tlenu jest nietrwałe i odwracalne. Proces ten określany jest jako utlenowanie hemoglobiny. Utlenowana hemoglobina nazywana jest oksyhemoglobiną [Hb(O2)4]. Tlen transportowany jest do tkanek w 98% przez hemoglobinę a w 2% przez osocze krwi. Dopiero taka wydajność wychwytywania, oraz magazynowania wypełnia zapotrzebowanie organizmu człowieka. Opisany mechanizm urozmaica dość skomplikowany transport tlenu przez krew. Krzywa dysocjacji hemoglobiny nie przebiega w linii prostej (ryc. 46). Przy ciśnieniu parcjalnym tlenu (PaO2) wynoszącym 100 mmHg; hemoglobina osiąga 100% nasycenia (w wartościach bezwzględnych 98%, bowiem 2% uzupełnia osocze) dalszy wzrost ciśnienia jest nieskuteczny. Istnieje stała równowaga pomiędzy nasyceniem hemoglobiny a ilością tlenu rozpuszczonego w osoczu. Hemoglobina i osocze transportują tlen, ale tylko osocze oddaje go tkankom. Ten proces podlega sprzężeniu zwrotnemu i postępuje ciągle. Oznacza to, że jeśli spada ilość tlenu w osoczu, wówczas rośnie w hemoglobinie i odwrotnie. Objętość tlenu zmagazynowana w hemoglobinie jest 70 razy większa niż w osoczu. Pojemność tlenowa krwi (przenoszona) wynosi 5,4 ml O2 w 100 ml krwi, tak jest w warunkach ciśnienia parcjalnego tlenu w krwi tętniczej 100 mmHg (powietrze oddechowe). Z pojemności tlenowej oddawane jest 3,4 ml O2 (ok.60%) do tkanek i to wystarcza do utrzymywania prawidłowej tlenowej przemiany tkankowej. 85% 70 Saturacja P aO 2 w mmHg 98 83 Ryc. 46. Krzywa dysocjacji hemoglobiny Wysycenie hemoglobiny tlenem (saturacja) zależy ciśnienia parcjalnego tlenu (PaO2). Saturacja niezbędna do utrzymywania fizjologicznych funkcji tkanek wynosi > 85%, może to nastąpić w warunkach ciśnienia parcjalnego tlenu ≥ 70 mmHg (ryc. 46). Niższe utlenowanie, to patologia. W warunkach saturacji < 85% niezbędna jest wzbogacenie o tlen mieszaniny oddechowej lub tlenoterapia. Zmiany ciśnienia otaczającego są różnie tolerowane przez organizm człowieka. Zależą od indywidualnej oporności oddechowej, treningu adaptacji wysokościowej, składu powietrza oddechowego. Zainteresowanie lekarzy ciśnieniem atmosferycznym wynika z tego, że oddziałuje ono na człowieka przez cały czas jego aktywności życiowej; bez względu na to czy znajduje się na poziomie morza (grawitacja ziemska), wysokości ponad poziomem morza, czy też pod wodą. Medycyna lotnicza zajmuje się małym zakresem zmian w ciśnieniu atmosferycznym, bowiem tylko od 1 atmosfery do zera (nieważkość). Ten matematycznie mały przedział wielkości pociąga za sobą złożone skutki dla organizmu człowieka, do zagrożenia śmiercią włącznie. Warunki lotu wiążą się z funkcjonowaniem organizmu człowieka w obniżonym ciśnieniu związanym ze wznoszeniem się ponad poziom morza (ryc.1). Spadek ciśnienia otaczającego naraża ustrój na: niedotlenienie (prawo Dalton’a), ekspansję gazu (prawo Boyle’a), zmiany rozpuszczalności gazu (prawo Henry’ego) i innych skutków, które opisują prawa gazowe. Fizjologiczne tolerowanie lotu utrudniają cykliczne, zachodzące w krótkim czasie, zmiany: ciśnienia, temperatury, wilgotności i składu powietrza oddechowego. Przekroczenie możliwości fizjologicznej tolerancji zmian w otaczającym ciśnieniu określane jest jako „dysbaryzm”. Uszkodzenie organizmu w wyniku zmian barycznych określa się jako „barotrauma”. Lotnicy oraz pasażerowie statków powietrznych narażeni są na wpływ obniżonego ciśnienia atmosferycznego. Niewielkie wahania ciśnienia nie stanowią czynnika wyzwalającego patologiczne zmiany w organizmie człowieka. Powolne zmiany otaczającego ciśnienia atmosferycznego uruchamiają w ustroju fizjologiczne mechanizmy adaptacyjne. Nagłe zmiany stanowią zagrożenie patologią, bowiem wywoływać mogą niedotlenienie ustroju, rozprężanie gazów w anatomicznych jamach ciała itp. Gwałtowne zwiększenie ciśnienia otaczającego (hiperbaria), po okresie pobytu w warunkach hipobarii, zagraża wydzielaniu się gazu (w postaci pęcherzykowej) do krwi, co powodować może tworzenie zatorów gazowych. 84 VII. Zapobieganie niedotlenieniu wysokościowemu Nadciśnienie oddechowe Optymalna wydolność fizjologiczna ustroju występuje na powierzchni lądów do wysokości 2 000 m n.p.m., czyli w strefie pełnej kompensacji, tzn. w warunkach wysycenia tlenem krwi tętniczej pomiędzy 94% a 87% (ryc. 1). Przebywanie człowieka na wysokości do 3 000 m n.p.m., jest przez ustrój tolerowane (ryc. 1 oraz 6). Wznoszenie się człowieka ponad 3 500 m n.p.m., staje się coraz bardziej niebezpieczne aż do zagrożenia życia spowodowanego niedotlenieniem. Pokonanie bariery niedoboru tlenowego możliwe jest poprzez oddychanie gazową mieszaniną oddechową wzbogaconą tlenem. Oddychanie 100% tlenem pozwala na utrzymywanie fizjologicznego wysycenia tlenem krwi tętniczej do wysokości ok. 10 000m n.p.m. Ciśnienie na tej wysokości wynosi 198mmHg i jest wystarczające do utrzymywania aktywności lotniczej. Wysokością graniczną jest 12 000m n.p.m. W tych warunkach wysycenie hemoglobiny krwi tlenem wynosi ok. 80%, co odpowiada strefie niepełnej kompensacji. W takiej sytuacji występuje konieczność szybkiego zmniejszenia wysokości lotu, bowiem sprawność lotnicza wynosi kilka minut. W lotnictwie, jako ochrona przed niedotlenieniem wysokościowym, stosowane jest podawanie czystego tlenu do dróg oddechowych. Wspomagane oddychanie ułatwia stosowanie masek i inhalatorów tlenowych. „Natlenowanie” organizmu umożliwia człowiekowi krótkotrwałe przeżycie, w przypadku rozhermetyzowania kabiny, ale tylko do wysokości nie przekraczającej 10 000 m n.p.m. Ograniczenie to związane jest ze sposobem podawania wzbogaconego powietrza oddechowego. Tlen wzbogacający powietrze oddechowe podawany jest pod ciśnieniem wynoszącym 198mmHg, czyli 264hPa; co umożliwia utlenowanie hemoglobiny do ok. 95% (na wysokości 8 000 m n.p.m., wysycenie hemoglobiny tlenem, bez wspomagania, wynosi poniżej 60% - ryc.1). Powyżej 10 000 m n.p.m., konieczne jest podawanie tlenu w nadciśnieniu oddechowym. Oznacza to podawanie tlenu pod ciśnieniem większym od otaczającego. Takie podawanie tlenu umożliwia krótkotrwałe działanie człowieka na wysokościach ponad 10 000m n.p.m. Podawanie czystego tlenu należy traktować jako zabezpieczenie awaryjne. Długotrwałe oddychanie czystym tlenem nie jest dla człowieka obojętne. Wprawdzie życie człowieka przebiega w środowisku tego gazu i jest on podstawą utrzymywania metabolizmu tkankowego, ale nadmiar może być dla organizmu niebezpieczny. Tlen jest niezbędny do utrzymywania życia człowieka, tylko w określonych granicach. Niedobór O2 w granicach niższych niż 10 -12% zawartości w powietrzu oddechowym uniemożliwia życie. Nadmiar, czyli oddychanie czystym tlenem jest niebezpieczne, bowiem podnosi ciśnienie krwi i wyzwala kwasicę. W normalnych warunkach bytowania człowiek pobiera tlen o ciśnieniu parcjalnym 760 mmHg. Oddychanie tlenem o ciśnieniu większym niż 1215mmHg zagraża wystąpieniu ostrych objawów toksyczności tlenowej. Najbardziej narażona na toksyczne oddziaływanie tlenu są płuca i ośrodkowy układ nerwowy. Występuje wówczas obrzęk płuc a tym samym zmniejszenie czynnej pojemności życiowej płuc, co oznacza malejącą powierzchnię dyfuzyjną. Toksyczne oddziaływanie na mózg sygnalizują zawroty głowy a dalej występują nudności, utrata przytomności. Oddychanie czystym tlenem wytwarza toksyczne metabolity przemiany komórkowej. Toksyczne metabolity to rodniki tlenowe, które powstają w organizmie spontanicznie lub w wyniku reakcji enzymatycznych. Rodniki owe są cząsteczkami z elektronami nietworzącymi pary i stąd wynika ich wzmożone powinowactwo do interakcji z innymi cząsteczkami w celu utworzenia pary elektronów. Wprawdzie obecność wolnych rodników może być korzystna dla komórki ustroju, bowiem: odpowiadają za bakteriobójcze zdolności fagocytów, uczestniczą w regulacji podziałów komórkowych, zapobiegają lub ograniczają wzrost komórek nowotworowych; ale są one również zdolne do uszkodzenia ważnych struktur komórkowych przez wchodzenie w reakcje z grupami związków jak: enzymy, lipidy, proteiny, DNA. Niszczycielskie właściwości zbędnych wolnych rodników przejawiają się w przyspieszeniu procesu starzenia organizmu, pojawianiem się procesów zapalnych w mięśniach, tkankach łącznych i innych, a także upośledzają funkcjonowanie systemu nerwowego (włączając w to komórki mózgu) i systemu odpornościowego. Wolne rodniki mogą przeprogramować w organizmie genetyczne informacje. 85 Obserwacje kliniczne ludzi zdrowych wykazują, że w warunkach oddychania czystym tlenem mogą wystąpić: napady drgawek, objawy toksyczności płucnej - bóle za mostkiem, zmiany zdolności refrakcyjnej soczewek i inne. W przypadku tkankowego niedoboru tlenowego, wyrównanego poprzez optymalizację ukrwienia tętniczego (wyrównanie niedoboru tlenowego) lub podanie tlenu za pośrednictwem maski; powoduje nieskoordynowane zbilansowanie popytu z podażą. W takiej sytuacji tworzą się nadmiary reaktywnych form tlenu (pojęcie szersze niż wolne rodniki tlenowe). Taką przemianę tlenową określa się jako stres oksydacyjny. W przypadkach wyrównywania niedotlenienia lotniczego należy się liczyć z możliwością wystąpienia stresu oksydacyjnego, czyli nadmiernej aktywności reaktywnych form tlenu i zaburzeniem równowagi pomiędzy ich wytwarzaniem a neutralizacją. Oddychanie tlenem przywraca życiowo ważne reakcje biochemiczne, ale jednak nie powinno ono trwać dłużej, niż jest to niezbędne. Dalsze podawanie tlenu pod ciśnieniem takim samym jak powietrza otaczającego, po szybkim wyrównaniu niedotlenienia, może wyzwolić tzw. „paradoks tlenowy”. Podanie czystego tlenu, w warunkach niedotlenienia wysokościowego powoduje początkowo chwilowe pogłębienie objawów poprzedniego niedotlenienia. Mechanizm tego paradoksu polega na gwałtownym zmniejszeniu uzyskanej (podczas niedotlenienia) pobudzającej aktywności czynników oddechowych takich jak: chemoreceptorów (jest tlen!), ciśnienia parcjalnego tlenu i dwutlenku węgla na receptory kłębków szyjnych. Chwilowa wentylacja płucna, w przypadku takiego zaburzenia (opóźnionej) fizjologicznej reakcji, czyli wystąpienia paradoksu tlenowego, może zmniejszyć się o 15 do 20%. W krótkim (osobniczo zmiennym) czasie następuje jednak wyrównawcze pobudzenie układu autonomicznego, który wyzwala adaptacyjne reakcje układów krążenia i oddechowego, przywracające optymalną homeostazę, łagodząc a następnie niwelując tempo przyrostu szkodliwej reaktywności tlenowej. Toksyczne oddziaływanie tlenu (jako pierwiastka chemicznego) na organizm człowieka stało się powodem poszukiwania bezpiecznej mieszaniny gazów oddechowych. Mieszanka oddechowa z regulowaną, ponad 21% zawartością O2 nie jest szkodliwa. Zwiększona zawartość azotu, szkodzi organizmowi człowieka. Poszukiwania biochemików doprowadziły do wytworzenia różnych mieszanek oddechowym o małej zawartości azotu. Współcześnie najczęściej tlen miesza się z helem jako gazem bazowym. Zastąpienia azotu helem (He-O2) czyni mieszankę oddechową bezpiecznie zwiększającą stężenie tlenu w krwi tętniczej, co podnosi tolerancję organizmu człowieka na niedotlenienie jak również łagodzi objawy choroby dekompresyjnej. Zdrowy organizm człowieka, po uzyskaniu normooksji, wyzwala mechanizmy chroniące ustrój przed stresem oksydacyjnym. Komórki angażują naturalne, antyoksydacyjne mechanizmy ochronne, takie jak: katalaza, reduktaza glutationowa, dysmutaza ponadtlenkowa, glutation, αtokoferol czy kwas askorbinowy. 1. Oddychanie tlenem w lotnictwie W lotnictwie wpływ niedotlenienia wysokościowego, łagodzi się podawaniem tlenu do górnych dróg oddechowych za pośrednictwem inhalatorów lub masek lotniczych. Takie zabezpieczenie wypełni pełne zapotrzebowanie tlenowe ustroju wówczas, jeśli utlenowanie hemoglobiny utrzymywać się będzie na poziomie 96%. W kabinie samolotu pasażerskiego systemy zasilania utrzymują stałe ciśnienie różnicowe (CR), które zmienia się w zależności od wysokości lotu. Systemy te, w szczególnych przypadkach, utrzymują maksymalny spadek ciśnienia odpowiadający ciśnieniu atmosferycznemu na wysokości od 3 500 do 4 000m n.p.m. Pokładowy aparat (inhalator) tlenowy sterowany aneroidami automatycznie wyrównuje spadek ciśnienia kabinowego, do wartości optymalnej. Ciśnienie absolutne w kabinie samolotu stanowi sumę ciśnienia atmosferycznego na aktualnej wysokości lotu i ciśnienia różnicowego kabiny. Pabs = Ptam + CR. Ciśnienie kabinowe na ogół utrzymywane jest na poziomie 0,75 atm (560 mmHG), co odpowiada wysokości lotu 2 500m n.p.m. Podobny mechanizm reguluje ciśnienie w bojowej kabinie hermetycznej (lotnictwa wojskowego), ale ciśnienie w kokpicie bojowym może być znacznie mniejsze, niż w samolotach pasażerskich. Utrzymywanie niezbyt dużej różnicy ciśnień, pomiędzy wnętrzem kabiny a otoczeniem, łagodzi skutki nagłej dekompresji (np. przestrzelenie 86 kokpitu). Orientacyjne różnice pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym na odpowiednich wysokościach a odpowiednimi ciśnieniami kabinowymi samolotów pasażerskich i bojowych ilustruje rycina 47. Mniejsza różnica pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym a kabinowym samolotu wojskowego niż komunikacyjnego wiąże się z tym, że możliwość dekompresji (przestrzelenie) kabiny bojowej jest znacznie większe niż pasażerskiej. Mała różnica ciśnień zmniejsza skutki nagłej dekompresji. Ta prawidłowość tłumaczy różnice w ciśnieniu kabinowym różnych statków powietrznych. Prędkość wyrównywania (wzrostu) ciśnienia w kabinie samolotu pasażerskiego odpowiadająca prędkości pionowej 75 m/s, jest dobrze tolerowana przez organizm człowieka. W samolotach bojowych pilot oddycha tlenem lub mieszaniną oddechową dostarczaną za pomocą maski tlenowej od rozpoczęcia czynności startowych. Takie podawanie tlenu zabezpiecza pilota, w przypadku rozhermetyzowania kokpitu, do wysokości 10 000m n.p.m. W przypadku ratunkowego opuszczenia samolotu (katapultowanie) następuje samoczynne (automatyczne) przełączenie przewodu maski tlenowej z inhalatora pokładowego do spadochronowej aparatury tlenowej. Odbywanie lotów powyżej 10 000m n.p.m., pogarsza utlenowanie hemoglobiny, bowiem razem ze zmniejszeniem ciśnienia otaczającego zmniejszać się będzie ciśnienie tlenu pod maską. W takiej sytuacji będą postępowały objawy niedotlenienia wysokościowego utrudniające możliwości nawigacyjne pilota. Aby zapobiegać takim powikłaniom lotniczym, należy podawać tlen w „nadciśnieniu oddechowym”. Takie podawanie tleniu umożliwia człowiekowi krótkotrwałe pilotowanie samolotu do uzyskania bezpiecznej (10 000 m n.p.m.) wysokości. Ciśnienie w hPa Ciśnienie w kabinie samolotu pasażerskiego Ciśnienie w kabinie samolotu wojskowego Ciśnienie atmosferyczne Wysokość w tys. m. Ryc. 47. Orientacyjne różnice pomiędzy ciśnieniami kabinowymi samolotów Kabiny instalowane w statkach powietrznych zapobiegają niedotlenieniu wysokościowemu. Projektowane do lotów na wysokościach większych niż 4 500m n.p.m., mogą być otwarte (swobodna wymiana powietrza z otoczeniem), ale powinny być wyposażone w odpowiednie systemy tlenowe. Samoloty osiągające pułap lotu powyżej 10 000m n.p.m., wyposażane są w kabiny szczelne. Kabiny samolotowe szczelne dzieli się na: wentylacyjne, regeneracyjne lub mieszane. Do kabiny wentylacyjnej pompowane jest uzdatnione powietrze atmosferyczne z 87 systemu zasilania kabiny a wypuszczane bezpośrednio do atmosfery. Kabiny takie są proste w swej budowie i niezawodne. W przypadku lotu na wysokościach powyżej 20 000m n.p.m., muszą być wyposażane w dodatkowy system tlenowy, chroniący pasażerów i załogę przed namiarem ozonu oraz skutkami ewentualnej dekompresji. Sprężenie powietrza atmosferycznego pobieranego z wysokości powyżej 20 000m n.p.m., powoduje nadmierne (toksyczne) stężenie ozonu (ozonosfera; ryc.2). Kabina regeneracyjna, zapobiega tym zagrożeniom, bowiem posiada obieg zamknięty zasilania powietrzem oddechowym. Powietrze „zużyte” z kabiny odprowadzane jest do systemu uzdatniającego, gdzie oczyszczane jest z gazów szkodliwych (głównie dwutlenku węgla) a następnie wzbogacone tlenem i ponownie dostarczone do kabiny. Zaletą tego systemu jest niezależność od otaczającej atmosfery. Wadą jest skomplikowana konstrukcja oraz konieczność posiadania zapasu tlenu do utrzymywania optymalnego stężenia w kabinowym powietrzu oddechowym. Kabiny takie stosowane są w samolotach przeznaczonych do lotów na dużych wysokościach, promach i statkach kosmicznych. W wielu statkach powietrznych stosuje się kabiny szczelne z mieszanym systemem podawania do kabiny powietrza oddechowego. Kabiny ciśnieniowe utrzymują ciśnienie pokładowe różne od otaczającego. Regulacja ciśnienia kabinowego jest inna dla samolotów przeznaczonych dla potrzeb pasażerskich linii lotniczych a inna dla lotnictwa wojskowego. W samolotach komunikacyjnych (pasażerskich) ciśnienie kabinowe utrzymywane jest na poziomie odpowiadającej wysokości nie przekraczającej 4 000 m n.p.m. Gradient ciśnienia nie powinien przekraczać 400 Pa/s. W samolotach wojskowych dopuszcza się spadek ciśnienia do wartości o niezbyt dużej różnicy ciśnień kabinowego i atmosferycznego. Uwarunkowanie to wynika z większej manewrowości oraz wytrzymałości, na różnicę ciśnień, oszklenia kabiny. Stosowanie maski tlenowej, w przypadku rozhermetyzowania (przestrzelenia) kabiny umożliwia bezpieczne, krótkotrwałe kontynuowanie lotu do wysokości 10 000 m.n.p.m. Nadciśnienie oddechowe zapobiega niedotlenieniu wysokościowemu (ryc. 48). Pilotowi podawany jest, do dróg oddechowych, tlen z maski pod ciśnieniem większym od otaczającego. Wzrost ciśnienia powietrza oddechowego (tlenu) ponad otaczające powoduje zakłócenie mechaniki oddychania zależnej od wielkości i czasu trwania stosowanego nadciśnienia. Zmienia się wówczas fizjologiczny rytm oddychania. W normalnych warunkach (bez nadciśnienia oddechowego), wdech jest fazą czynną a wydech bierną. W przypadku oddychania w nadciśnieniu oddechowym wdech staję się fazą bierną, powietrze tłoczone jest z inhalatora do płuc. Sprawia to człowiekowi, który znalazł się w nienaturalnej sytuacji, pewne trudności. Zatem wymaga stosownego instruktażu oraz treningu, do czasu aż trenujący nauczy się swobodnie oddychać i mówić w warunkach szczególnego mechanizmu oddechowego. Mowa, bowiem odbywa się w fazie fizjologicznego wydechu czynnego, który w nadciśnieniu oddechowym staje się biernym. Oddychanie w nadciśnieniu, poprzez zakłócenie procesów fizjologicznych wymaga uruchomienia innych, wyuczonych mechanizmów adaptacyjnych. Wyróżnia się trzy okresy osiągania równowagi czynnościowej: I. Okres początkowy, czyli reakcja odruchowa, poprzedzająca kompensację II. Okres wyrównywania zaburzeń, poprzez uruchamianie mechanizmów kompensacyjnych. III. Wytworzenie względnej równowagi czynnościowej organizmu człowieka. W I okresie może wystąpić: bezdech lub znaczne spowolnienie oddychania; spadek ciśnienia krwi (skurczowego i rozkurczowego); zwolnienie częstości skurczów serca i inne zaburzenia sercowo – krążeniowe (np. wzrost ciśnienia w tętnicy płucnej). Nasilenie powyższych zmian zależne jest od wielkości i czasu trwania nadciśnienia oddechowego, czyli do uruchomienia optymalnej kompensacji (okres II). W okresie względnej równowagi czynnościowej (okres III), obserwuje się zwiększenie liczby oddechów oraz wydłużoną fazę wydechu. 88 Nadciśnienie oddechowe, zwiększone o ok. 7mmHg nie sprawia człowiekowi większych trudności adaptacyjnych. Zwiększenie o ok. 15mmHg przyjmuje się za graniczne, dla utrzymywania prawidłowego oddychania i krążenia. Od tego poziomu następuje odwrócenie fizjologicznych faz oddychania. Nadciśnienie zwiększone o 30mmHg umożliwia oddychanie, ale przez okres do 20 min. Dalsze nadciśnienie oddechowe staje się niebezpieczne, bowiem prowadzić może do uszkodzenia tkanki płucnej. Inne zmiany związane ze stosowaniem nadciśnienia oddechowego dotyczą układu krążenia. Zwiększone ciśnienie w płucach powoduje ucisk na serce i naczynia śródpiersia, co zmniejsza ilość krwi tam krążącej. Nadciśnienie utrudnia powrót krwi żylnej do serca i tętnic, jednocześnie zwiększając dystrybucję krwi z krążenia płucnego do obwodowego. Zatem nadciśnienie oddechowe powiększone o ponad 30mmHg (ok. 400ml słupa wody) musi być skompensowane przez wysokościowy ubiór lotniczy. Oddychanie w nadciśnieniu tlenowym, stosowane w lotnictwie nie stanowi zagrożenia dla zdrowia pilota, bowiem trwa kilka minut tj. tyle ile potrzeba do obniżenia lotu poniżej 12 000m n.p.m. Wyrównawcze zmniejszanie nadciśnienia oddechowego może wywołać zaburzenia rytmu serca. Nasilenie zaburzeń w pracy serca jest proporcjonalne do tempa obniżania nadciśnienia oddechowego. Badania medyczne lotników samolotów bojowych z instalacją tlenową w nadciśnieniu oddechowym odbywają się, na ogół, raz w czasie całej aktywności zawodowej w lotnictwie wojskowym. Mają one ścisły związek z dopasowaniem wysokościowego ubioru kompensacyjnego i innych elementów wchodzących w skład wysokościowego wyposażenia pilota. Po przeprowadzeniu niezbędnych badań, oraz treningu w warunkach nadciśnienia oddechowego i uzyskaniu wyników badań wskazujących na adaptację organizmu do zaistniałych warunków; pilot uzyskuje stosowne orzeczenie lekarskie. Wysokości: 14 500m n.p.m 13 700m n.p.m 13 000m n.p.m Wysokości: 12 800m n.p.m 12 200m n.p.m 11 500m n.p.m Czysty tlen Wysokości: 4 500m n.p.m 3 500m n.p.m 2 500m n.p.m Wzbogacanie Mieszanki Oddechowej tlenem 89 Ryc. 48. Schematyczny obraz możliwości utrzymywania wystarczającego utlenowania hemoglobiny na różnych wysokościach lotu przy zastosowaniu maski tlenowej: bez nadciśnienia z nadciśnieniem 15 mmHg z nadciśnieniem 30 mmHg. Czerwonymi strzałkami oznaczono niezbędne minimalne wysycenie krwi tętniczej tlenem (89% do 83%). W spadochroniarstwie do skoków z ponad 4 000m n.p.m., konieczna jest indywidualna aparatura tlenowa. Każdy samolot mogący wykonywać loty na wysokościach powyżej 4 000m n.p.m., musi być zaopatrzony w inhalator tlenowy. Jest to urządzenie pokładowe umożliwiające załodze i pasażerom samolotu oddychanie tlenem z butli w czasie lotów na dużych wysokościach. W samolotach o bardziej skomplikowanej konstrukcji stosowane są lotnicze systemy urządzeń tlenowych dostarczające tlen lub mieszankę oddechową do maski oddechowej (ryc. 49). Urządzenia te zapewniają zabezpieczenie pilota w niezbędne ilości tlenu, we wdychanej mieszaninie oddechowej, podczas lotów powyżej 4 000m n.p.m. Loty wysokościowe, powyżej 16 000 m n.p.m., wymagają stosowania wysokościowego wyposażenia tlenowego w skład, którego wchodzi lotniczy hełm szczelny. Tlen dostarczany jest za pośrednictwem maski, która posiada wbudowany mikrofon, dodatkowy oddzielny przewód do wypełniania poduszek kompensacyjnych w hełmie, które dociskają, maskę do twarzy pilota, likwidując tym samym ewentualne nieszczelności. W samolotach bojowych pokładowa instalacja tlenowa zapewnia optymalne zasilanie maski tlenowej pilota oraz ubioru przeciw przeciążeniowego. Ryc. 49. Ogólny widok hełmu lotniczego z maską tlenową W przypadku awaryjnego opuszczenia kabiny samolotu pilot „zabiera ze sobą” system tlenowy. W fotelu katapultowym wbudowany jest awaryjny system tlenowy pracujący po opuszczeniu przez pilota samolotu. System ten włącza się automatycznie po opuszczeniu kokpitu, ale można go uruchomić ręcznie w kabinie, w przypadku wystąpienia awarii zasadniczej pokładowej instalacji tlenowej. 90 VIII. Fizjopatologia lotów wysokościowych Troposfera jako warstwa atmosfery ziemskiej (ryc. 2) sprzyja wykonywaniu lotów z zastosowaniem statków powietrznych. Loty komunikacyjne i rekreacyjne najczęściej odbywają się na wysokości do 12 000m n.p.m. Samoloty wojskowe osiągają pułap do 30 000m n.p.m. Samoloty doświadczalne z napędem rakietowym mogą osiągać 107 000m n.p.m. Cechy fizyczne atmosfery wpływają na aerodynamikę statku powietrznego oraz na wydolność psychofizyczną załogi. W miarę narastania wysokości lotu maleje ciśnienie atmosferyczne (ryc. 1). Taka zależność jest dla człowieka niekorzystna i nie zawsze rekompensowana lub tolerowana. Zawsze w jakimś stopniu obciąża człowieka znajdującego się w statku powietrznym podczas lotu. Czynniki mające negatywny wpływ na ustrój to: niedobór tlenu, niskie ciśnienie, temperatura, mała wilgotność, ozon i promieniowanie. Tlen niezbędny jest do wytwarzania energii, uzyskiwanej w procesie ustrojowego utleniania (ryc. 17 - 19). Płuca i układ krążenia odpowiadają za dostarczanie do tkanek tlenu a odprowadzanie z nich dwutlenku węgla. Przenikanie tlenu z pęcherzyków płucnych do krwioobiegu możliwe jest przy wystarczającym ciśnieniu cząstkowym. Ciśnienie to musi być wyższe od ciśnienia cząstkowego tlenu we krwi, a te musi być wyższe od tkankowego. Minimalne ciśnienie cząsteczkowe wynoszące 67 hPa, przy którym nasycenie krwi tlenem wynosi ok. 80% - 85%, wystarcza do fizjologicznego pokrycia zapotrzebowania organizmu człowieka na tlen. Takie warunki występują, podczas oddychania powietrzem atmosferycznym do wysokości 4 500m n.p.m. Dalsze wznoszenie wykracza poza fizjologiczną wytrzymałość organizmu; zatem zaczyna rozwijać się patologia. Oddziaływanie obniżonego ciśnienia, bez innych czynników towarzyszących, wywołuje dysbaryzm, czyli zaburzenia w optymalnym funkcjonowaniu organizmu. Dysbaryzm jest to zespół objawów, które występują podczas zmiany ciśnienia otoczenia np. podczas nurkowania lub lotów na różnych wysokościach. Może wystąpić, gdy ciśnienie ulega zwiększeniu lub zmniejszeniu, stając się czynnikiem wyzwalającym następujące patologie: barotraumy narządowe, narkoza azotowa, zaburzenia układu nerwowego, zatory gazowe. W warunkach lotniczych narastanie zmian patologicznych zależy od: prędkości wznoszenia, czasu pobytu w warunkach niekompensowanej wysokości, indywidualnych możliwości kompensacyjnych, aktualnej kondycji fizycznej. Wczesne (sygnalne) objawy (zwiastuny) dotyczą funkcjonowania układu nerwowego. Najczęściej, jako pierwsze występuje upośledzenie racjonalnego myślenia, co utrudnia bezpieczne pilotowanie statkiem powietrznym. Szczególnie niebezpiecznym jest obniżanie poziomu samokrytycyzmu a dalej zanik podstawowej reakcji obronnej człowieka, jaką jest ucieczka do bezpiecznej strefy. Objawy sygnalne początkowo pojawiają się z subiektywnym, ale raczej nikłym nasileniem. Często są lekceważone przez młodych i niedoświadczonych pilotów. Niedostateczne analizowanie łagodnych symptomów, oraz znaczna zmienność objawów nawet u tego samego osobnika, powoduje słabe reagowanie obronne w sytuacji możliwej do naprawczego opanowania. Charakterystyczną cechą jest niewspółmierność doznań w odniesieniu do grozy manewru lotniczego. Najczęstszymi objawami, już zagrażającymi bezpieczeństwu lotu, są: senność, ociężałość myślowa, niepokój lub podniecenie, beztroska a czasami nieuzasadniona wesołość. Objawy te mogą występować pojedynczo albo w zespołach różnych konfiguracji. Łatwiej postrzegalnymi i będącymi powodem do szczególnej ostrożności są następujące odczucia: znużenie fizyczne, osłabienie siły mięśniowej z fałszywą koordynacją i brakiem precyzji ruchów. Czasami występuje krótkotrwała utrata przytomności bez postrzegalnych zwiastunów. Opisane doznania, na ogół, nie są kojarzone z zagrożeniem, jak również najczęściej nie pozostają w pamięci po locie. Ze względu na sygnalne zanikanie tolerancji fizjologicznej ustroju, loty na wysokości powyżej 4 500m n.p.m., wyróżniono nazwą „wysokościowe”. I tak, zapas tlenu w organizmie człowieka wystarcza na krótki czas przebywania w warunkach lotu wysokościowego (ryc. 35). Dalszy pobyt w tych warunkach wymaga wspomagania oddychania aparaturę tlenową. Opis skutków niedoboru tlenowego zawarto w rozdziale V, pt. „Niedotlenienie”. 91 Niskie ciśnienie powoduje różne dolegliwości, których skutki zależne są od szybkości obniżania ciśnienia otaczającego organizm człowieka. Zasadniczym czynnikiem sprawczym jest zjawisko rozprężania gazów ustrojowych wypełniających różne pneumatyczne przestrzenie anatomiczne oraz gazów trawiennych w przewodzie pokarmowym. Możliwości proporcjonalnego wyrównywania ciśnień, w tych przestrzeniach, maleją wraz z szybkością obniżania ciśnienia zewnętrznego a zanikają przy niedrożności naturalnych kanałów odpowietrzających. Mechanizm tych zmian opisano w rozdziale IV pt. „Fizjopatologia zmian ciśnienia atmosferycznego występujących w lotnictwie”. Różnica (niewyrównana) ciśnień pomiędzy azotem atmosferycznym a zawartym we krwi i tkankach powoduje wydzielanie nadmiarów tego gazu poprzez pęcherzyki płucne do atmosfery. Przy znacznym gradiencie ciśnienia (w warunkach lotów wysokościowych) fizjologiczne możliwości wydalania azotu maleją. Skutkiem tej niewydolności jest narastanie liczby pęcherzyków azotu we krwi i tkankach (aeroembolia). Aeroembolia występuje u osób wznoszących się szybko na duże wysokości lub poddanych sztucznym warunkom obniżonego ciśnienia atmosferycznego, symulującym pobyt na dużej wysokości w komorze niskich ciśnień (KNC), zwłaszcza po przekroczeniu wysokości 9 000m n.p.m. Wyzwalanie się gazów (np. azotu) w postaci pęcherzykowej może powodować zaczopowanie naczyń krwionośnych (zatory gazowe). Chory odczuwa wówczas bóle stawów i mięśni, duszności, bóle w klatce piersiowej oraz zawroty głowy; w skrajnych przypadkach może dojść do zatrzymania akcji serca. Szczególnie niebezpiecznym jest zjawisko dekompresji, czyli gwałtownego obniżenie ciśnienia w kabinie statku powietrznego. Dekompresja może wystąpić wskutek awarii systemu zasilania kabiny lub rozszczelnienia (w lotnictwie wojskowym np. wskutek przestrzelania). Szkodliwe następstwa zależą od czasu wyrównywania ciśnień: wyższego w kabinie z niższym otaczającym (względne rozprężanie gazów). Szybkość zmian ciśnienia, odpowiadająca prędkości pionowej 75 m/s jest tolerowana (fizjologia), natomiast wyższa wkracza w patologię. Wystąpienie aeroembolii podczas lotu lub treningu w KNC wymaga wykonania manewru „zejścia” do niższych wysokości. Manewr ten nie zawsze wygasza dolegliwości, wówczas należy dokonać szybkiej (natychmiastowej) rekompresji w specjalnej komorze ciśnieniowej. Mikroklimat środowiska lotniczego. Stałocieplny organizm człowieka posiada możliwość utrzymywania stałej temperatury wewnętrznej pomimo nawet dość znacznych wahań temperatury środowiska zewnętrznego. Atmosfera ziemska charakteryzuje się zmiennością temperatur, zależną od wysokości (ryc. 3). Najbardziej sprzyjająca utrzymywaniu życia człowieka jest troposfera, ale nie na każdej wysokości ponad poziomem morza oraz szerokości geograficznej. Właściwy mikroklimat w środowisku bytowania lub pracy jest ważnym czynnikiem wpływającym na zdrowie człowieka, jego samopoczucie oraz wydajność pracy. Określenia mikroklimatu środowiska pracy można dokonać analizując szereg parametrów. Do najważniejszych z nich należą: temperatura wilgotność względna powietrza, prędkość ruchu powietrza (dotyczy szczególnie lotniskowej służby naziemnej). Fizjopatologia mikroklimatu kabiny statku powietrznego będącej dla załogi pomieszczeniem pracy a dla pasażerów miejscem określonego komfortu przybywania. Poziom komfortu bytowego warunkuje m.in., temperatura jej wnętrza. Komfort cieplny (od 180 do 200C), umożliwia człowiekowi pełną sprawność psychiczną. Jeśli temperatura przekracza 200C, obserwuje się drażliwość i obniżenie chęci do pracy. Sprawność psychofizyczna jest jeszcze dostateczna, lecz może dojść do popełniania pojedynczych błędów decyzyjnych. W przypadku, gdy temperatura w pomieszczeniu wykonywanej pracy osiąga 25 do 30°C, ludzie odczuwają otępienie, maleje tempo pracy umysłowej i występują trudności w koncentracji. Liczba popełnianych błędów wzrasta. Zbyt niska temperatura jest źródłem uciążliwości bytowania lub pracy. Uciążliwe warunki panujące w pomieszczeniach (kabina statku powietrznego) określa się, kiedy temperatura spada poniżej 140C. W przypadku narażenia na działanie niskich temperatur otoczenia w organizmie ludzkim uruchamiane są procesy mające na celu zachowanie ciepła wewnętrznego. Dochodzi wówczas do obniżenia dostarczania ciepła do skóry poprzez zmniejszenie skórnego przepływu krwi. Taka reakcja naczyniowa ma na celu zmniejszenie ilości oddawanego ciepła z organizmu do otoczenia. Naczynia krwionośne nie kurczą się równomiernie na całym obszarze skóry. U dobrze ubranego 92 człowieka dochodzi do skurczu naczyń odsłoniętych części ciała, czyli kończyn, uszu, nosa i twarzy. Pod wpływem zimna nie kurczą się naczynia na głowie. Zatem ten obszar anatomiczny wymaga szczególnej osłony w odniesieniu do lotów „otwartych” jak: spadochron, lotnia itp. W zachowaniu ciepła w organizmie pomaga także wzrost jego biochemicznego wytwarzania tkankowego. Wytwarzanie ciepła w organizmie następuje również dzięki wzrostowi napięcia mięśni, drżeniu mięśniowemu (dreszcze) i termogenezie innej niż wywoływanej aktywnością mięśni (dodatkowa produkcja ciepła poprzez wzrost metabolizmu). Wilgotność względna powietrza oznacza stosunek ilości pary wodnej zawartej w powietrzu do ilości maksymalnej, przy danej temperaturze. Wyrażona w procentach wilgotność względna powietrza informuje organizatorów i pracowników o potrzebie zmian w warunków pracy. Optymalne warunki wilgotności powietrza są zależne w dużym stopniu od temperatury otoczenia. Dobre samopoczucie występuje, jeśli przy temperaturze: 12°C względna wilgotność powietrza wynosi 50 - 70 %; 20°C względna wilgotność powietrza wynosi 40 - 50 %; 25°C względna wilgotność powietrza wynosi 35 - 40 %. Ruch powietrza. Optymalne prędkości ruchu powietrza wynoszą od 0,2 do 0,5 m/s i są w prostej zależności od temperatury otoczenia (wyższa temperatura powinna zwiększać przepływ powietrza). Ruch powietrza w temperaturach niskich wzmaga uczucie zimna, w umiarkowanych powoduje pewne ochłodzenia, ale w temperaturach wysokich powyżej 35oC nie przynosi ulgi, lecz zwiększa uczucie gorąca. Powietrze w kabinie samolotu turystycznego jest wymieniane z powietrzem zewnętrznym. Powietrze krążące wewnątrz kabiny większości samolotów pasażerskich jest filtrowane. To pozwala na pełną wymianę powietrza w kabinie samolotu 20-30 razy w ciągu jednej godziny. Filtry powietrza pokładowego wychwytują bakterie oraz większość wirusów. Względna wilgotność powietrza pokładowego wynosi około 20%, jest stosunkowo niska; może powodować uczucie suchości w ustach, nosie, oczach. W związku z tym, pasażerowie długotrwałych lotów powinni pić dużo napojów przed i podczas trwania lotu. Ozon (03) jest dla człowieka gazem szkodliwym. W troposferze (najkorzystniejsza przestrzeń lotnicza) występuje warstwa ozonowa pochłaniająca promieniowanie ultrafioletowe. Zawartość ozonu narasta w miarę wznoszenia nad poziom morza. Największe stężenie występuje na wysokości ok. 25 000m n.p.m. (ryc. 2). W lotach wysokościowych sprężenie powietrza zewnętrznego do granicy optymalnego ciśnienia kabinowego przekracza dopuszczalne stężenie ozonu, którego zawartość 0,001 mg/dm3 powoduje uciążliwe dolegliwości a 0,02 mg/dm3 wyzwala nieodwracalny obrzęk płuc. W takich przypadkach, zasilania kabiny w sprężane zewnętrzne powietrze, warunkuje konieczność oddychania powietrzem tłoczonym z samolotowego systemu zasilania tlenem. Dotyczy to zarówno załogi, jak i pasażerów statku powietrznego. Promieniowanie kosmiczne stanowi część składową naturalnego środowiska człowieka. Na ogół jest przez organizm człowieka tolerowane. W Polsce poziom promieniowania kosmicznego na poziomie morza, wynosi około 0,035 Sv/h. (1 Sv = J/kg. Siwert to jednostka działania promieniowania jonizującego na organizm żywy). Moc dawki promieniowania na pokładzie statku powietrznego może znacznie przekraczać poziomy charakterystyczne dla powierzchni Ziemi. Takie zwiększenie mocy jest związane ze zmniejszeniem grubości warstwy atmosfery osłabiającej promieniowanie kosmiczne. Na wysokościach przelotowych samolotów pasażerskich (tj. 10-13 km n.p.m.), można spodziewać się mocy dawki dochodzących do 10 Sv/h. Zatem załogi samolotów oraz osoby często odbywające podróże lotnicze mogą otrzymywać w ciągu roku dawki wyższe niż przewidziany dla ogółu ludności bezpieczny limit 1 mSv ponad tło naturalne. Każdy mieszkaniec Ziemi otrzymuje przeciętnie w ciągu roku dawkę 2,4 milisiwertów związaną z naturalnym tłem promieniowania. Za bezpieczną dawkę roczną przyjmuje się 3 milisiwerty. Załogi samolotów narażone są na napromieniowanie powyżej 3,4 mSv, co mieści się jeszcze w górnym pułapie fizjologicznej tolerancji. Narażenie personelu latającego na promieniowanie kosmiczne objęte zostało regulacjami prawnymi zarówno w europejskim jak i w polskim ustawodawstwie. W 1996 ujednolicono europejski system ochrony na mocy Dyrektywy Komisji Europejskiej Nr 96/29/EURATOM z 13 maja 1996. Określono tam limity dawek (dawki graniczne) dla zatrudnionych z promieniowaniem oraz dla ogółu ludności. Dla pracowników zawodowo 93 narażonych na działanie promieniowania roczny limit dawki wynosi 20 mSv rocznie ponad tło naturalne występujące na powierzchni Ziemi. Jeśli spodziewane dawki mogą przekroczyć wartość 30% limitu dla zawodowo narażonych tzn. o 6 mSv, istnieje obowiązek monitorowania dawek, imiennego rejestrowania ich wartości oraz archiwizowanie danych. W związku z tym linie lotnicze są obowiązane do: Oceny narażenia załóg samolotów Uwzględniania narażenia przy ustalaniu harmonogramów lotów w celu zmniejszenia czasu pracy załóg najbardziej narażonych Informowania zainteresowanych kandydatów na pracowników o zagrożeniach zdrowia związanych z ich zatrudnieniem w warunkach tolerowanego, ale zwiększonego napromieniowania Zabieranie na pokład statku powietrznego kobiet w ciąży wyłącznie przy niższym limicie (1 mSv). Dostosowanie polskiego prawodawstwa do wymogów Unii stanowi ustawa „Prawo Atomowe” z 29.11.2000. W związku z tym warunki podróżowania zarówno krajowymi, jak i europejskimi liniami lotniczymi są porównywalne. Patologia promieniowania elektromagnetycznego. Promieniowanie elektromagnetyczne można podzielić na jonizujące i niejonizujące. Wszystkie organizmy żywe podlegają działaniu promieniowania jonizującego, które w tkankach wywołuje mniej lub bardziej postrzegalne zmiany. Zależą one od rodzaju promieniowania, jego natężenia i energii. Analogiczna zależność występuje w odniesieniu do rodzajów tkanki, położenia źródła promieniowania i czasu ekspozycji. Samo napromieniowanie jest bezbolesne i niezauważalne przez człowieka. Skutki narastają skrycie i mogą się objawić po dłuższym czasie, jako tzw. zmiany późne, np.: uszkodzenie szpiku kostnego, nowotwory złośliwe skóry lub kości, zaćma, zaburzenia w przewodzie pokarmowym w postaci dysfunkcji jelit. Ogólnie, napromieniowanie powoduje patologiczne zmiany somatyczne, trwałe dla danego organizmu, jak również zmiany genetyczne, przekazywane następnym pokoleniom. Skutki biologiczne promieniowania jądrowego mogą wystąpić przy napromieniowaniu zewnętrznym, lub wewnętrznym. Szczególnie niebezpieczne jest napromieniowanie wewnętrzne, gdyż w tych warunkach nawet mało przenikliwe promieniowanie bardzo skutecznie jonizujące struktury komórkowe. Najczęstszymi drogami przedostawania się pierwiastków promieniotwórczych do wnętrza organizmu człowieka są drogi oddechowe, układ pokarmowy oraz skóra. Skażenie powierzchni ciała jest mniej groźne, bowiem jest łatwe do usunięcia, np. przez umycie ciała. Przy napromieniowaniu całego ciała przyjmuje się, że 4 siwertów jest w 50% wypadków dawkę śmiertelną. Promieniowanie elektromagnetyczne niejonizujące jest niekorzystne dla organizmu człowieka, bowiem wywołuje tzw. efekt cieplny. Promieniowanie to powstaje, jako zanieczyszczenie środowiska, między innymi w wyniku działania urządzeń energetycznych, telekomunikacyjnych, radiolokacyjnych lub radionawigacyjnych. Efekt cieplny, przy dłuższej ekspozycji, może narastać do udaru cieplnego powodującego zmiany biologiczne wyrażające się zmianą właściwości koloidalnych tkanek. Pole elektromagnetyczne wytwarzane przez silne źródło niekorzystnie zmienia warunki bytowania człowieka. Może wywoływać zaburzenia funkcji układu krwionośnego oraz narządów słuchu i wzroku. Najbardziej narażeni są operatorzy urządzeń emitujących to promieniowanie. Najczęściej opisywane dolegliwości manifestują się różnymi dolegliwościami neuropatycznymi oraz objawami: Subiektywnymi jak: pieczenie pod powiekami i łzawienie z oczu, bólami głowy, drażliwością nerwową, uczuciem suchości skóry Obiektywnymi jak: wypadanie włosów, oczopląs, arytmia serca, zaburzenia błędnikowe. Zespół wymienionych objawów określa się ogólnym pojęciem „choroby radiofalowej” lub „choroby mikrofalowej”. Biologiczne narażenie na skażenie elektromagnetyczne nie jest możliwe do bezpośredniego wykrycia za pomocą zmysłów, skutki wystąpić mogą po wielu latach. Zniszczenie komórki przez promieniowanie powoduje jednoznaczne skutki (ubytek), natomiast modyfikacja jej struktury genetycznej inicjuje bardziej skomplikowane procesy nawet pokoleniowe. Uszkodzenie spirali kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA), który znajduje się w jądrach każdej komórki i ma podstawowe znaczenie dla przekazywania cech dziedzicznych, może sprawić, że komórki rozmnożone z uszkodzonej macierzy są inne niż przed uszkodzeniem. Na ogół 94 przytłaczająca większość uszkodzeń DNA jest naprawiana lub eliminowana za pomocą sprawnych procesów obronnych organizmu. Jeśli uszkodzenie w komórce somatycznej nie zostanie naprawione lub, gdy taka komórka nie zostanie przed rozmnożeniem wyeliminowana, to mogą zaistnieć warunki do jej uwolnienia się spod kontroli organizmu i samoistnego rozmnażania się, co prowadzi do powstania nowotworu w danym narządzie. Podobnie, uszkodzenia komórek rozrodczych mogą się ujawnić w następnych pokoleniach w postaci chorób dziedzicznych. Procesy prowadzące do nowotworów mogą zostać zainicjowane każdą, nawet najmniejszą dawką promieniowania. Ujawnienie nowotworów następuje po długim okresie. Najszybciej, bo po pięciu latach po napromienieniu, ujawniają się białaczki, podczas gdy inne nowotwory mają znacznie dłuższy okres latencji. W celu optymalnej globalnej prewencji przyjęto dwa podstawowe założenia: 1. Nie ma żadnego progu promieniowania, poniżej którego człowiek jest „bezpieczny” przed stochastycznymi (przypadkowymi) skutkami promieniowania. 2. Ryzyko na jednostkę dawki jest takie jak dla dawki l Greja i maleje liniowo z obniżaniem dawki, tzn. dawka dwukrotnie niższa powoduje ryzyko będące połową poprzedniego. (Grej = Gy; jednostka dawki energii promieniowania pochłoniętej przez kilogram materii 1 Gy = J/kg. Dawka śmiertelna wynosi 5Gy). Osoba, która została napromieniona nie jest skazana, a narażona na rozwój nowotworu czy choroby dziedzicznej potomstwa. Powinna, w każdym przypadku zostać zakwalifikowana do grupy podwyższonego ryzyka zawodowego. Promieniowanie jonizujące swą energią jonizuje cząsteczki lub atomy. Człowiek stale jest eksponowany na to promieniowanie, pochodzące ze źródeł naturalnych jak: promieniowanie kosmiczne i pochodzące z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych skorupy ziemskiej (promieniowanie tła). Atmosfera ziemska pochłania znaczną część promieniowania kosmicznego. W związku z tym w samolocie wysokiego pułapu lotów promieniowania jonizującego może być kilkakrotnie więcej niż na powierzchni lotniska. Wchłonięcie cząstek lub fotonów promieniowania prowadzi bezpośrednio do radiolizy płynów ustrojowych, co wznieca zaburzenia kierunków przemian biochemicznych. W dalszej konsekwencji powoduje patologiczne zmiany: składu chemicznego komórek, w przepuszczalności błon komórkowych, jonizację atomów struktur komórkowych. W końcowym efekcie powstają toksyny radiacyjne. Promieniowanie działa mutagennie, powodując powstawanie uszkodzeń w DNA w wyniku bezpośredniego niszczenia cząsteczek kwasów nukleinowych oraz produkcji wolnych rodników. Komórki rozpoznają uszkodzenia materiału genetycznego i zatrzymują cykl komórkowy, starając się usunąć zniszczenia przed przystąpieniem do dalszych podziałów. Stanowi to naturalną ochronę przed powstawaniem komórek nowotworowych. Natomiast większe dawki promieniowania jonizującego najczęściej zabijają komórkę, poprzez niszczenie jej błony komórkowej. Promieniowanie ultrafioletowe (UV), głównie pochodzi z promieniowania słonecznego. Inne źródła to: lampy kwarcowe, fluorescencyjne, halogenowe itp. Zależnie od długości fali występuje: ultrafiolet długofalowy (UVA), średniofalowy (UVB), krótkofalowy (UVC) oraz próżniowy (UVV). Warstwa ozonowa atmosfery ziemskiej zatrzymuje promieniowanie: UVC, UVV i większość UVB. Promieniowanie UVA dociera do środowiska bytowania człowieka bez przeszkód. Naturalną ochronę przed szkodliwymi skutkami promieniowania UV stanowią: melanina, hemoglobina, kwasy nukleinowe i kolagen. Melanina absorbuje UVA, UVB i pasmo światła widzialnego. Działanie UVA i UVB powoduje przemieszczanie melaniny do komórek naskórka oraz zwiększenie ilości melanocytów (opalenizna). Po ekspozycji na UVA następuje szybka pigmentacja skóry będąca rezultatem obronnego uwalniania istniejących ziaren melaniny kosztem pobudzania ich syntezy. Promieniowanie UVB pobudza syntezę melaniny (późna hiperpigmentacja). Ogólnie, promieniowanie UV uszkadza DNA w kierunku mutacji ujawniającej się nadmiernym i niekontrolowanym podziałem komórek (czynnik kancerogenny). Skóra uszkodzona promieniowaniem UV może wykazywać zmiany typu raka śródnaskórkowego, kolczystokomórkowego czy też podstawnokomórkowego a także czerniaka złośliwego. Narządem szczególnie podatnym na negatywne skutki promieniowania UVB i UVC jest wzrok. Kilkusekundowe naświetlanie oka UV wywołać może ostre zapalenie rogówki i spojówek. Długotrwałe eksponowanie oczu na niewielkie dawki UV może powodować przewlekłe zapalenie 95 brzegów powiek i spojówek. Promieniowanie UVA jest pochłaniane przez soczewkę, i stanowi zagrożenie wystąpienia zaćmy. Stosowane, w lotnictwie „otwartym” (bezkabinowym) odpowiednie okulary przeciwsłoneczne absorbują promieniowanie UVB, ale przepuszczają UVA. 1. Indywidualne wysokościowe wyposażenie pilota Przebywanie człowieka, bez należytych środków ochronnych, na wysokościach większych od 4 000m n.p.m., stanowi zagrożenie dla jego zdrowia i życia (ryc. 1,6). Statki powietrzne przeznaczone wyłącznie do lotów na wysokości <4 000m n.p.m., mogą nie posiadać wysokościowego wyposażenia. Pilot takiego samolotu, wykonując manewr wznoszenia musi mieć wiedzę dotyczącą czasu ewentualnego przebywania na wysokości >4 000m n.p.m., bez wyposażenia wysokościowego. Na ryc. 35 (minutowy schemat pomniejszania czasu rezerwowego w funkcji wysokości) pokazano jak skraca się czas aktywności lotniczej człowieka bez wyposażenia wysokościowego (czas rezerwowy) w miarę uzyskiwania granicznej wartości wysokościowej kompensacji organizmu. Przekroczenie możliwości kompensacyjnych powoduje gwałtowne skrócenie czasu rezerwowego do osiągnięcia strefy śmierci (>8 km n.p.m.). Rycina 50 ilustruje rezerwę czasu reaktywności lotniczej począwszy od 5 minut (300 s) na wysokości <1 000m n.p.m., do kilku sekund podczas lotu > 10 000m n.p.m. W lotnictwie, odnośnie statków powietrznych przeznaczonych do lotów poza strefę kompensacji (ryc.1), stosuje się różne aparaty tlenowe. Działanie najprostszych polega na wzbogacaniu tlenem wdychanego powietrza. Wzbogacanie tlenem powietrza oddechowego, w miarę wznoszenia, łagodzi skutki obniżonego ciśnienia poprzez zwiększenie procentowej zawartości tlenu w mieszaninie oddechowej. Zastosowanie aparatu tlenowego umożliwia utrzymanie niezbędnego ciśnienia cząstkowego pod maską do osiągnięcia chwilowej wysokości lotu w granicach 12 000m n.p.m. Powyżej tej wysokości ciśnienie atmosferyczne jest niższe od niezbędnego ciśnienia cząstkowego tlenu, koniecznego do wymiany gazowej w płucach i tkankach. W tych warunkach występuje obowiązek podawanie tlenu pod zwiększonym, od otaczającego, ciśnieniem. Rezerwa czasu zależna od wysokości 350 Rezerwa czasu w s. 300 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Wysokość w tys. m Ryc. 50. Rezerwa czasu reaktywności lotniczej od 5 minut (300 s) na wysokości <1 000m n.p.m., do kilku sekund podczas lotu > 10 000m n.p. Lotnicza aparatura tlenowa i maska twarzowa stanowią podstawowe urządzenie dostarczające odpowiednią ilość tlenu pilotowi, załodze lub awaryjnie pasażerom statku 96 powietrznego. Maska tlenowa pilota posiada wbudowany mikrofon, urządzenie uszczelniające (dociskające do twarzy). Hełm pilota ochrania głowę pilota (np. podczas awaryjnego opuszczania kokpitu). Hełm połączony z maską tlenową, słuchawkami i mikrofonem; staje się zespołem wielofunkcyjnym. Niezależnie od tego w niektórych hełmach lotniczych instalowany jest filtr przeciwsłoneczny opuszczany automatycznie podczas katapultowania, poprzez odpalany elektrycznie mini pironabój. Filtr chroni wzrok i twarz przed promieniami słonecznymi, szczególnie intensywnymi podczas odbicia od górnej warstwy chmur, dodatkowo osłania głowę przed pędem powietrza. Inną wysokościową ochronę konstrukcyjną stanowią kabiny ciśnieniowe. Zabezpieczenie polega na sztucznym utrzymywaniu w kabinie ciśnienia większego od otaczającego. Pośród kabin ciśnieniowych można wyróżnić: pasażerskie lub bojowe. W celu lepszego opisania kabin lotniczych zastosowano następujące nazewnictwo: Kabina, jako miejsca przebywania pasażerów lotnictwa pasażerskiego lub dyspozycyjnego Kokpit, czyli zamknięta przestrzeń, w której pracuje tylko załoga statku powietrznego Kabiny samolotów pasażerskich zapewniają ludziom będącym na pokładzie samolotu możliwość oddychania powietrzem otaczającym tj. kabinowym, odpowiadającym wysokości ok. 2 500m n.p.m. Przyjmuje się, że do wysokości lotu 2 500m n.p.m., kabina może być „otwarta” oznacza to równość ciśnienia kabinowego z otaczającym. Od wysokości 2 500m n.p.m., do 7 000m n.p.m., ciśnienie kabinowe utrzymywane jest takie jak na wysokości 2 500m n.p.m. Do wysokości 18 000m n.p.m., ciśnienie kabinowe odpowiada wysokości 7 000m n.p.m. (ryc. 51). 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Wysokość w km n.p.m. 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Pcz O2 w mmHg Pcz O2 w mmHg. Kokp. Ryc. 51. Wykres zmian ciśnienia atmosferycznego i w kabinie w zależności od wysokości lotu (oznaczenia: linia czarna: wysokość lotu; linia amarantowa: ciśnienie cząsteczkowe tlenu odpowiadające wysokości lotu; linia niebieska: ciśnienie cząsteczkowe tlenu w kabinie samolotu; czerwone strzałki: pokazują różnice pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym a kabinowym.) Maksymalny spadek ciśnienia w kabinie pasażerskiej nie powinien przekroczyć wartości ciśnienia atmosferycznego panującego na wysokości 4 000m n.p.m. Ciśnienie na tej wysokości stanowi granicę komfortu podróżnego pasażerów. W pasażerskich statkach powietrznych zmiana ciśnienia nie powinna przekraczać 400 Pa/s. Regulacja ciśnienia w kabinie pasażerskiej odbywa się automatycznie. System regulacji ciśnienia kabinowego uniemożliwia przekroczenie dopuszczalnej konstrukcyjnie różnicy pomiędzy ciśnieniem atmosferycznym i kabinowym (ryc. 51; strefa bezpiecznej różnicy ciśnień oznaczona została przerywanymi, czerwonymi strzałkami). 97 Przekroczenie założonego przedziału wartości różnicy zagraża rozszczelnieniem samolotu. Szczególnie podatnym elementem jest oszklenie kabiny i kokpitu. Optymalna kabinowa temperatura warunkuje sprawność psychofizyczną załogi i komfort lotu pasażerów. Temperaturę wnętrza kabiny utrzymuje termoregulator. Urządzenie to analizuje (w trybie ciągłym) temperaturę powietrza dopływającego do kabiny. Sterując zaworem rozdzielczym reguluje przepływami strumieni: zimnego i gorącego do uzyskania ciepła kabinowego ustalonego przez załogę (obsługę). W przypadku dekompresji kabiny komunikacyjnego statku powietrznego, wypadają (automatycznie) z pojemników nad głowami pasażerów, indywidualne maski tlenowe do oddychania przez kilkanaście minut. Czas awaryjnego oddychania (konstrukcyjny) jest wystarczający do obniżenia lotu na bezpieczną wysokości pełnej kompensacji (ryc. 1). Skutki dekompresji kabiny zależne są od szybkości zmiany ciśnienia. Zmiana ciśnienia dobrze tolerowana przez zdrowego człowieka wynosi ok.75 m/s (odnoszonej do prędkości pionowej). W sytuacjach awaryjnych dopuszcza się prędkość pionową do 200 m/s. Kabiny samolotów pasażerskich, szczególnie dalekich przelotów, wyposażone są w różne udogodnienia, które poprawiają komfort podróży. Airbus A380 posiada cztery pokłady w tym dwa pasażerskie mogące pomieścić do 800 osób. Najniższy pokład towarowy (cargo), może pomieścić np. kawiarnie czy sklepy dla podróżnych. Klasa pierwsza zawiera „apartamenty” dla każdego pasażera, wyposażone w pełni rozkładany do pozycji leżącej fotel z funkcją masażu, oraz 23calowy ekran TV. W niektórych wersjach (np. Singapore) instalowane są prysznice pokładowe. Salon pokładowy z barem umożliwia pasażerom spotkania w systemie ICE (Information, Communication, Entertainment). Pasażer ma tam do dyspozycji 1000 kanałów audio-video, gniazdko do laptopa, możliwość wysyłania sms`ów i telefonowania a także podglądania krajobrazu pod samolotem dzięki wizualizacji kamerami przewodowymi. W samolotach Boeing 787 występuje elektroniczne przyciemnianie okien kabinowych. System kolorowych diod oświetlających kabinę symuluje noc lub poranek, co ułatwia pasażerom przystosowanie się do zmian stref czasowych. Udogodnienie to łagodzi zaburzenia rytmów dobowych, tzw. długiem czasowym (jet lag). Stan ten powoduje, że czasowe potrzeby snu, zdolność do pracy fizycznej i umysłowej pojawiają się w godzinach coraz bardziej zbliżonych do typowych dla nowego miejsca pobytu (lądowania). Ciśnienie w kabinie utrzymywane jest na poziomie odpowiadającym 1 800m n.p.m. (Standardy opisują utrzymywanie ciśnienia kabinowego odpowiadającego wysokości 2 400m n.p.m.). Aparatura stabilizacyjna (Active Control System) łagodzi odczuwanie zmian stateczności podczas turbulencji. Instalowanie RSB (Recovery Speed Brake), jak w samolotach Lockheed L-1011, chroni pasażerów przed skutkami nadmiernych przyspieszeń występujących przy dużych prędkościach. Odrzutowce dyspozycyjne tzw. „bizjety” wyposażone bywają (zależnie od wielkości) w wygodne, skórzane fotele, stoliki, dobrze wyposażony barek. Większy odrzutowiec może stać się latającym domem czy biurem, wyposażonym w łącza satelitarne, dostęp do Internetu czy telewizji. Na pokładzie takiego odrzutowca znaleźć można także łóżko, prysznic, salę konferencyjną i inne udogodnienia (na życzenie zamawiającego). Maski ratunkowe, dla pasażerów, aplikują tlen przy dekompresji przez ok. 13 minut lotu obniżającego pułap do wysokości bezpiecznej. Wiele udogodnień instalowanych w kabinach samolotów pasażerskich czyni podróż lotniczą, szczególnie długodystansową, bardziej wygodną. Większe przestrzenie, szerokie korytarze i wielopoziomowe pokłady ułatwiają poruszanie się, co zapobiega wyzwoleniu tzw. zespołu klasy ekonomicznej (economy class syndrome). Pomimo opisanych ulepszeń, nadal należy się liczyć z pewnymi niedogodnościami długotrwałej podróży lotniczej. Niedogodności te związane są z tym, że w kabinie pasażerskiej statku powietrznego wilgotność względna powietrza oddechowego osiąga niską wartość ok.10–20%, więc pasażerowie podlegają łagodnemu odwodnieniu. Objawia się to uczuciem suchości błon śluzowych nosa, gardła i spojówek. Pasażerowie noszący soczewki kontaktowe powinny zapuszczać do worka spojówkowego krople nawilżające (np. sztuczne łzy). W kokpicie współczesnych samolotów pasażerskich instalowane mogą być urządzenia nowej koncepcji awioniki, tzw. „glass-cockpit”, gdzie tradycyjne instrumenty zastąpiono wyświetlaczami ciekłokrystalicznymi. Ułatwieniu nawigacji sprzyjają komputery wielofunkcyjne i scentralizowane systemy monitorowania samolotu, jak również komputery pokładowe MCDU 98 (Multipurpose Control Display Units); czy system ACARS (Aircraft Communication Addressing and Reporting System). W celu zredukowania obciążenia pilotów wypełnianiem papierkowych formularzy, na wyposażeniu znajdować się może EFB (Electronic Flight Bag), tj. elektroniczne urządzenie do zarządzania informacjami przy pomocy minikomputera prezentującego załodze m.in. listy kontrolne, podręczniki obsługowe czy mapy podejścia itd. W samolotach firmy Boeing montowany bywa system HUD (Head-up, display) czyli przejrzysty wyświetlacz wskaźników, który prezentuje dane pilotowi patrzącemu przed siebie. Umieszczony na wysokości oczu pilota (przed szybą kabiny), wyświetla pilotowi dane dotyczące lotu nie przesłaniając widoku zewnętrznego; jednocześnie „nakładając” te dane na widok otoczenia samolotu. Innowacyjnym pomysłem jest również zastosowanie dodatkowych ekranów przeznaczonych na elektroniczne „check-listy” (listy czynności kontrolnych). Dodatkowym wyposażeniem, podnoszącym bezpieczeństwo lotów, jest system autolądowania, przy niemal zerowej widoczności. W samolotach bojowych stosuje się niskie ciśnienie w kokpicie. Załoga oddycha przez maskę. Pilot, od startu, otrzymuje mieszaninę tlenu z powietrzem lub tlen z urządzeń pokładowych. Optymalne warunki pracy pilota w kokpicie zapewnia system sterowania środowiskiem ( ECS tj. environmental control system) Spełnia on następujące funkcje: utrzymuje zaprogramowane ciśnienie i temperaturę w kokpicie, wentyluje i usuwa zaparowanie. Wyposażenie kokpitu, samolotów wojskowych, w FBW (Fly By Wire „latanie poprzez kable”), czyli w elektroniczny system sterowania statkiem powietrznym, w którym brak jest mechanicznych połączeń z powierzchniami sterowymi (sterem wysokości, sterem kierunku i lotkami), ułatwia to nawigację i daje więcej czasu na aktywność bojową. Sterowanie odbywa się poprzez sygnał cyfrowy przekazywany światłowodem do siłowników poruszających powierzchniami sterowymi. Sygnały sterujące są modyfikowane przez komputer w celu osiągnięcia optymalnych cech sterowności i stateczności. System FBW zwiększa zdolności manewrowe i pozwala kontynuować stabilny lot niezależny od pilota. Układ sterowania typu FBU stanowi zamkniętą pętlę sprzężenia zwrotnego. W takim przypadku np. poruszenie sterem kierunku staje się sygnałem wymuszającym zmianę, określonego wcześniej, parametru lotu. System uruchamia wszystkie urządzenia niezbędne do perfekcyjnego wykonania manewru. Współcześnie system ten zwielokrotniono do czterech niezależnych pasm kontroli lotu FCS (Floght Control System), co zapobiega przekroczeniu krytycznych parametrów lotu maszyny. Taka rozbudowa ułatwia manewrowanie samolotem bojowym w sytuacji dynamicznie niestabilnej. Dodatkowym ułatwieniem manewrowym jest możliwość instalowania w kokpicie GVI (Direct Voice Input), głosowego systemu ostrzegania i wprowadzania poleceń. Możliwość komunikacji głosowej z systemami pokładowymi, znacznie podnosi komfort pracy pilota. Znacznym ułatwieniem walki powietrznej jest system kontroli samolotu i uzbrojenia HOTAS, umożliwiający obsługę wszystkich najważniejszych funkcji maszyny bez zdejmowania rąk z drążka sterowego i przepustnicy. Istotnym czynnikiem poprawiającym pracę pilota w warunkach wysokomanewrowego lotu bojowego jest zapraszanie pilotów do czynnego udziału w projektowaniu kokpitu, co sprzyja uzyskiwaniu największej jego ergonomii. Bardzo rozbudowany system obrazowania i sterowania w kabinie pilota powoduje, że pilotowanie bez wspomagania komputerowego staje się całkowicie niemożliwe. W razie konieczności awaryjnego opuszczenia statku powietrznego pilot ma do dyspozycji fotel wyrzucany. W samolotach wojskowych pilot po wejściu do kabiny przypinany jest do specjalnych zamków pokładowych. Zamki te mocują uprząż pilota, stanowiącą system pasów łączących pilota z fotelem katapultowym i umieszczonym w nim spadochronem ratowniczym. Każdy pilot ma indywidualnie dopasowaną uprząż i tylko w niej wykonuje loty. Na niektórych egzemplarzach samolotów istnieje równolegle system pasów umieszczonych w fotelu. Spełniają one tę samą rolę, co uprząż, ale za każdym razem pilot musi sam dopasować napięcie pasów po zajęciu miejsca w kabinie. Innymi elementami wyposażenia lotniczego są: Kombinezon ochraniający przed przeciążeniem. Pozwala pilotowi lepiej znosić duże przeciążenia występujące podczas manewrowania samolotem. Pod wpływem przeciążenia otwierany jest zawór i do komór ubioru uciskających nogi i brzuch pilota dopływa powietrze zmniejszając 99 światło naczyń krwionośnych blokując w ten sposób odpływ krwi z górnych partii ciała. W rezultacie, pozostaje wystarczająco dużo krwi, aby dostarczyć odpowiednią ilość tlenu do mózgu, zapobiegając tym samym utracie przytomności. Wysokościowy ubiór kompensacyjny. Umożliwia bezpieczne wykonywanie lotów na wysokościach powyżej 12 000m. n.p.m. Jego działanie najbardziej odczuwalne jest w przypadku dekompresji kabiny pilota. Do maski tlenowej, tego ubioru, podawany jest tlen w tzw. nadciśnieniu oddechowym. Zadaniem ubioru jest utrzymanie odpowiedniego nadciśnienia na zewnątrz ciała pilota. Kamizelka ratunkowa nadmuchiwana automatycznie, posiadająca sygnalizator w postaci małej lampki. Zabiera się ją do lotów nad morzem, w pobliżu linii brzegowej oraz nad większymi śródlądowymi akwenami wodnymi. Kombinezon morski. Zapewnia pilotowi ochronę w przypadku wodowania, jego konstrukcja umożliwia przeżycie w wodzie o temperaturze około od 2 do 3 stopni Celsjusza. Cechą charakterystyczną jest jego pomarańczowy kolor ułatwiający dostrzeżenie rozbitka na tle wody. Oprócz wymienionego ekwipunku w różnych kombinezonach może znajdować się nóż spadochroniarski, świeca sygnalizacyjna oraz opatrunek. W misce fotela katapultowego znajduje się zasobnik awaryjny, zawierający m.in. łódkę, nóż maczetę, naboje sygnalizacyjne, proszek barwiący wodę, zapałki sztormowe. Współczesne lotnictwo coraz bardziej chroni pasażerów i załogi statków powietrznych przed nieprzewidzianymi okolicznościami wynikające z ich eksploatacji technicznej. Np. w samolocie Airbus A-320 zainstalowanych jest 190 komputerów do zarządzania systemami; mimo tego najważniejsze decyzje podejmuje pilot. W takim systemie techniczno – intelektualnym pilot powinien „utrzymać się w pętli”, co oznacza posiadać optymalną świadomość sytuacyjną przy rozumieniu podstaw logiki systemów i możliwości ich interakcji. Konstrukcje lotnicze przyjmują, jako podstawowe wyposażenie kabiny załogi, w pełni cyfrowy „szklany kokpit”. W takim kokpicie należy używać interfejsu użytkownika z językiem znaczników ARINC 661, czyli standardem normalizacji systemu wyświetlania oraz komunikacji użytkowych odpowiedzialnych za awionikę. Zatem pilot staje się, coraz bardziej, operatorem elektronicznego systemu zintegrowanego ostrzegania. Piloci przejawiający „lęk automatyzacji” mogą reagować nieprzewidywalnie, czasami błędnie lub nieskutecznie. Zatem konieczny jest permanentny trening proceduralny i metodyczny utrwalający zaufanie pilota do technicznego wspomagania procesu podjęcia właściwej decyzji. Trening lotniczy daje najlepsze rezultaty przey zastosowaniu symulatorów lotniczych typu FFS, czyli Full Flight Simulator. Pilot, w każdej symulowanej sytuacji, powinien reagować elastycznie i z ufnością do procedur standardów lotniczych. 2.Lotnicza aparatura tlenowa Urządzenia tlenowe instalowane na pokładzie statku powietrznego składają się z pojemników zawierających tlen w postaci gazowej lub płynnej lub urządzeń wytwarzających tlen. Maska tlenowa. Podstawowym zadaniem maski jest dostarczanie tlenu do górnych dróg oddechowych pilota. Może posiadać wbudowany mikrofon, dzięki któremu możliwe jest porozumiewanie się (np. z kontrolerem ruchu lotniczego). W masce zespolonej z hełmem lotniczym dodatkowo, poprzez oddzielny przewód, należy dokonać wypełnienia komory dociskającej maskę do twarzy pilota, likwidując tym samym ewentualne nieszczelności. W fotelu katapultowym wbudowany jest awaryjny system tlenowy pracujący nadal po opuszczeniu przez pilota samolotu. Maski oddechowe można podzielić na: ciśnieniowe i o stałym przepływie powietrza oddechowego. Maski oddechowe ciśnieniowe utrzymują zwiększone ciśnienie przy zastosowaniu zastawki wdechowo – wydechowej. Popularnym i mało skomplikowanym jest system tlenowy instalowany w szybowcach (ryc. 52). Jest to najczęściej aparatura wysokiego (150 atm) ciśnienia o przepływie ciągłym. Uruchamiana przez pilota, w zależności od potrzeb. Mieszanie tlenu z powietrzem następuje w worku maski. Zasilanie w tlen z butli 4-litrowej. Aparatura ta może być stosowana do wysokości 100 12 000m n.p.m. W statku powietrznym dwuosobowym mogą być zamontowane podobne dwa kompletne zespoły instalacji tlenowej. Ładowanie butli, po odłączeniu i wyjęciu możliwe jest w naziemnym punkcie obsługi gazowej, według instrukcji obsługi urządzenia ładującego. Należy zachować wyjątkową czystość podczas obsługi aparatury tlenowej będącej pod ciśnieniem. Zabrudzenie nawet śladowe tłuszczem grozi wybucham lub pożarem! Zawór wdechowy Regulator Manometr ze wskaźnikiem przepływu Maska twarzowa Zawór wydechowy Worek oddechowy Kurek spustu wilgoci Butla tlenowa z zaworem odcinającym Ryc. 52. Lotnicza instalacja tlenowa. Schemat uproszczony (strzałki linią kropkowaną pokazują kierunek przepływu tlenu) Przed każdym lotem należy sprawdzić przygotowaną aparaturę tlenową. W masce zamknąć zawór wdechowy. Odłączoną od instalacji maskę dopasować do twarzy i sprawdzić jej szczelność. Otworzyć zawór butli z tlenem i sprawdzić wskazania ciśnienia (na manometrze). Jeśli manometr wskazuje ciśnienie 120 atm., wówczas należy butlę doładować tlenem. Na koniec całkowicie otworzyć regulator; tlen powinien równomiernie płynąć do maski twarzowej. Po wykonaniu tej próby, zawór zamknąć. Korzystanie z aparatury tlenowej podczas lotu. Po 30 minutach lotu na wysokości ponad 3 000m n.p.m., lub natychmiast po przekroczeniu 4 000m n.p.m., należy odkręcić zawór regulacyjny aż do ustawienia wskaźnika na zakres 4÷6 km. Następnie sprawdzić wąż maski czy nie jest zaciśnięty lub załamany. Po tym przygotowaniu założyć maskę i oddychać. Zawór wdechowy maski musi być otwarty. W dalszym locie śledzić wskazania manometru i utrzymywać swobodne położenie worka maski i węża. Przy zmianach wysokości należy stopniowo przestawiać wskaźnik przepływu na aktualną wysokość nad poziomem morza. Na wysokości 8 000m n.p.m., należy zamknąć zawór wdechowy maski (oddychanie tlenem). Podczas zejścia na wysokość poniżej 8 000m n.p.m., zawór maski należy otworzyć (ryc. 53). Niedopuszczalne jest „oszczędzanie tlenu” przez ustawianie wskaźnika poniżej aktualnej wysokości. Minimalny nienaruszalny zapas tlenu, który powinien pozostać w instalacji po zejściu na wysokość 4 000m n.p.m., wynosi 10 atm. Dopuszczalny czas korzystania z aparatury na wysokości 12 000m n.p.m., wynosi maksymalnie 10 minut. Przy otwartym zaworze awaryjnym następuje szybki spadek ciśnienia tlenu (wydatek 20 l/min.). W przypadku złego samopoczucia lub głodu tlenowego należy ustawić wskaźnik regulacyjny na 12 000m n.p.m., i jak najszybciej zejść poniżej 4 000m n.p.m. Przy poprawie 101 samopoczucia pilota i załogi należy zamknąć zawór regulacyjny (i ewentualnie awaryjny) oraz odłożyć maskę. W przypadku złego samopoczucia oddychać nadal tlenem aż do uzyskania poprawy. Po zakończeniu lotu zamknąć zawór butli, następnie wypuścić tlen z przewodów (odkręcić na krótko zawór regulacyjny). Wreszcie odłączyć maskę od instalacji, wyjąć korek z worka i usunąć wodę. Przemyć maskę, wysuszyć i włożyć do zasobnika. Wysokość w km n.p.m. 12 + 12 O2 8 + - 8 + 6 4 + 46 + - - START WYLĄDOWANIE Ryc. 53. Orientacyjny schemat korzystania z aparatury oddechowej podczas lotu Oznaczenia: + Zawór regulacyjny Otwarty Zamknięty + Zawór wdechowy Lotniczy system tlenowy (ryc. 52) zaopatruje pilota w odpowiednie oraz stosownie podane powietrze oddechowe. Końcowym urządzeniem zaopatrującym pilota w tlen lub mieszaninę oddechową jest maska oddechowa. Maska tlenowa (oddechowa), aby była przydatna, powinna spełniać następujące wymagania: szczelnie przylegać i nie ulegać destabilizacji w różnych warunkach lotu, w tym i podczas awaryjnego opuszczenia kabiny (katapultowania); przykrywać nos i usta, nie utrudniając oddychania; we współpracy z inhalatorem, utrzymywać odpowiednie nadciśnienie podawanego powietrza; 102 nie utrudniać łączności głosowej; nie ograniczać pola widzenia i nie utrudniać ruchów głowy; zawory wdechowy i wydechowy nie mogą wykazywać oznak złego funkcjonowania w różnych warunkach fizycznych (np. w niskich temperaturach); cechować się łatwością zakładania i zdejmowania. Maski oddechowe, ze względu na przeznaczenie można podzielić na: Maski o stałym przepływie, najczęściej stosowane w samolotach pasażerskich. Maski ciśnieniowe. Maski do oddychania w nadciśnieniu oddechowym. Posiadają one w części twarzowej sztywną konstrukcję utrzymującą zwiększone ciśnienie pod maską. Wprowadzenie do lotnictwa twardych ochronnych hełmów lotniczych nie wyeliminowało możliwości stosowania maski tlenowej. Badania wykonane w WIML wykazały, że współdziałanie masek tlenowych z hełmem jest dobre i zabezpiecza pilota przed niedoborem tlenu w powietrzu oddechowym. Potrzeba uzyskiwania większego pułapu lotów (15 000m n.p.m.), była zasadniczym powodem skonstruowania szczelnego hełmu na całą głowę wraz z szyją. Hełm szczelny spełnia funkcje maski tlenowej z jednoczesną kompensacją ciśnienia działającego na głowę człowieka. Hełm szczelny powinien spełniać następujące wymagania: Musi posiadać niezawodne zawory wdechowy i wydechowy Powinien być lekki i stabilny i mieć dobrą wentylację. Zapewniać wystarczającą przestrzeń wewnętrzną do wydajnej pracy urządzenia tlenowego a jednocześnie zmniejszać objętość zalegającego CO2. Nie ograniczać pola widzenia oraz ruchów głowy. Posiadać ruchomy filtr świetlny zapobiegający olśnieniu słonecznemu. Osłona twarzy (przyłbica) powinna być łatwo przemieszczana. Hełm szczelny składa się z: kasku, kołnierza, hełmofonu. W celu utrzymania hełmu na głowie stosuje się układ naciągowy. Układ naciągowy hełmu zapewnia jego stabilizację w warunkach awaryjnych, kiedy występuje nadciśnienie w kasku. Stosuje się jako wyposażenie obowiązkowe dla pilotów wykonujących loty na wysokościach powyżej 15 000m.n.p.m. 3. System awaryjnego opuszczania samolotu Procedury awaryjne są zaprojektowane do pomocy pilotowi w sytuacji, kiedy czasu jest na tyle mało, aby można było konstruktywnie myśleć o możliwości pominięcia jakiejś czynności. Automat, jeśli zostanie uruchomiony, zrobi najlepiej, wszystko to, co trzeba uczynić. Podejmowano próby ratownicze z zastosowaniem wyrzucanych kokpitów albo kapsuł ratunkowych, szczególnie w odniesieniu do samolotów osiągających bardzo duże prędkości. Rozważano zastosowanie systemów ratunkowych dla samolotów pasażerskich. Planowano wystrzeliwanie pasażerskich kapsuł ratunkowych (a nie pojedynczych foteli). Duża masa, skomplikowana konstrukcja instalowania oraz wyrzucania modułów pasażerskich, a także cena, były powodem zaniechania tej koncepcji ratowniczej. Dodatkowym motywem zaniechania było i to, że praktyczne zastosowania takiego systemu ratunkowego wydają się niewielkie, bowiem większość wypadków samolotów pasażerskich zdarza się podczas startu i lądowania. Interesującym rozwiązaniem technicznym jest wyposażenie samolotu General Dynamice F111 w sekcję kokpitu będącego kapsułą odstrzeliwaną w całości. Do wyrzucenia kokpitu stosowane są silniki rakietowe dużej mocy. Bezpieczne lądowanie umożliwia zespół spadochronów amortyzujących przyziemienie. W przypadku wodowania, spadochrony amortyzujące, utrzymują kapsułę na powierzchni wody. 103 Obecnie najczęściej stosowane są fotele wyrzucane (ryc. 53). Przeznaczeniem tych foteli jest ocalenie życia pilota, za wszelką cenę, bez względu na komfort katapultowania. System awaryjnego opuszczania samolotu zapewnia: niezależny zrzut odchylanej części osłony kokpitu katapultowanie pilota przez wyciągnięcie fotela z uchwytu katapultowania odłączenie katapultowanego pilota od fotela wyrzutowego i otwarcie spadochronu ratunkowego System składa się z fotela wyrzutowego zamontowanego w kokpicie układu blokowania fotela przez odchylaną część osłony kokpitu układu awaryjnego zrzutu odchylanej części osłony kokpitu i wyrzut fotela Fotel katapultowy jest jednocześnie roboczym miejscem pilota i środkiem awaryjnego opuszczania samolotu przez katapultowanie. Pilot ma możliwość bezstopniowego położenia korpusu fotela do indywidualnego wzrostu i poczucia wygody. Połączenie indywidualnej uprzęży z fotelem zapewniają taśmy mocujące z klamrami, przyłączonymi do pasów mechanizmu przyciągania barkowego i pasy przypięcia biodrowego. Podczas lotu w razie powstawania przypadkowego przeciążenia o kierunku „plecy-piersi” mechanizm przyciągania barkowego automatycznie blokuje pasy i uniemożliwia przemieszczenie pilota w kierunku lotu. Optymalne, wymuszone przyciąganie pilota do fotela zapewnia układ przywiązania i przyciągania, składający się z mechanizmu przyciągania barkowego i biodrowego, dwóch ograniczników rozrzutu rąk, dwóch chwytników z oparciami nóg. Fotel wyrzutowy powinien zapewnić ratowanie pilota na różnych wysokościach i prędkościach lotu samolotu, w tym także podczas startu i dobiegu. Fotel ten (ryc. 53), najczęściej, składa się z siedziska, korpusu, mechanizmu odpalająco-strzałowego i szyn kierunkowych, po których przesuwa się fotel podczas wyrzutu. W czasie lotu pilot przytrzymywany jest w fotelu uprzężą indywidualną z dodatkowymi stabilizatorami ułatwiającymi przyjęcie optymalnej pozycji do katapultowania. Mogą to być podnóżki, chwytniki nóg, poręcze, ograniczniki rozrzutu rąk, zamki połączenia uprzęży z fotelem i pasy ochronne. Opisane, dodatkowe elementy chronią pilota przed przeciążeniem. Fotel wyrzutowy, podczas katapultowania podlega działaniu sił, które przekraczają dwudziestokrotnie ciężar pilota. W przypadku katapultowania przy prędkości przekraczającej 800-900 km/h uruchamiany jest układ dodatkowej osłony przed naporem powietrza. Dwustopniowy mechanizm strzałowy zespolony z mechanizmem otwierania spadochronu, powoduje wyrzucenie fotela na wysokość odpowiednią do przerzucenia ponad statecznikiem pionowym i wypełnienie czaszy spadochronu. Następnie automatyczne otwarcie spadochronu oraz oddzielenie pilota od fotela. System zapewnia bezpieczne opadanie i lądowanie (wodowanie) pilota. Dołączony zasobnik umożliwia przetrwanie w terenie bezludnym lub nieprzyjaciela, zawiera środki łączności i sygnalizacji, oraz przedmioty obrony osobistej, czasami ponton lub łódkę pneumatyczną. System awaryjnego opuszczania samolotu wyposażony jest w zabezpieczenia eksploatacyjne oraz naziemne wykluczające niezamierzone uruchomienie mechanizmów wyrzutowych. Zabezpieczenie eksploatacyjne ma zastosowanie, gdy fotel jest w kabinie. Naziemne, zabezpiecza fotel po wyjęciu z kabiny. Katapultowanie rozpoczyna się od wyciągnięcia przez pilota zdwojonego uchwytu aktywizacji katapultowania („PULL TO EJECT”) umieszczonego pomiędzy kolanami (ryc. 54), po czym następuje automatyczne zadziałanie wszystkich układów fotela i pokładowego układu awaryjnego zrzucania osłony kabiny, włącznie do otwarcia spadochronu ratowniczego i oddzielenia fotela od pilota. Jednocześnie następuje włączenie elektrycznego pironaboju hełmu ochronnego, z którego przesyłany sygnał do rejestratora awaryjnych zakresów i parametrów lotu w celu zapisania momentu katapultowania oraz wspomaga uruchomienie systemu oddzielenia połączeń fotela z kokpitem. Po wystrzeleniu fotela z kokpitu samolotu jego optymalny lot w przestrzeń powietrzną zapewnia zespół stabilizujący, składający się z piromechanizmu i dwóch szyn teleskopowych ze spadochronami stabilizującymi. Podczas katapultowania przy prędkości lotu samolotu przekraczającej 800-900 km/h uruchamiana jest dodatkowa osłona przed pędem powietrza z ochraniaczem głowy i klatki piersiowej przed naporem aerodynamicznym. W razie katapultowania 104 przy mniejszej prędkości układ odłączany jest pirozaworem, który uruchamia się po otrzymaniu sygnału z pokładowego zespołu pomiarowego ciśnienia. Niektóre modyfikacje fotela wykorzystują osłonę kabiny, która osłania pilota przed działaniem naporu powietrza. Przednia część osłony jest połączona zamkiem opóźniającym z kadłubem samolotu. Uniemożliwia to jej oderwanie podmuchem powietrza. Po opuszczeniu statku powietrznego, mały spadochron powinien ustabilizować fotel z pilotem. Otwarcie spadochronu i oddzielenie pilota od fotela zapewnia układ otwierania spadochronu. Spowolnienie lotu fotela (opór czaszy spadochronu) i osiągnięcie odpowiedniej (planowanej konstrukcyjnie) wysokości, inicjuje uruchomienie mechanizmu otwarcia (odstrzelenie) zagłówka z ułożoną w jego pojemniku czaszą spadochronu ratowniczego. Otwarcie głównego spadochronu powoduje wyciągnięcie pilota z fotela. Oddzielenie pilota od fotela umożliwiają wycinaki, które przecinają pasy mechanizmów przyciągania biodrowego, barkowego i chwytaków nóg. Pilot ląduje na ziemi bądź w wodzie samodzielnie. Fotel zrzuca specjalne zestawy ratunkowe i tratwę. Współcześnie dąży się do tego, aby w ciągu trzech sekund: 1. Ładunek wybuchowy bezpiecznie zniszczył owiewkę; zniszczenie powinno być takie, aby odłamki nie zraniły pilota 2. Uruchomił się awaryjny system (niezależny od pokładowego) dostarczania pilotowi tlenu (powietrza)oddechowego 3. Zaczął działać automatyczny nadajnik lokalizacyjny 4. Kolejne ładunki wybuchowe powinny odrywać fotel od samolotu, a mały silnik rakietowy bezpiecznie wystrzelić go poza kabinę. Zagłówek z zespołem spadochronowym Barkowe pasy uprzęży Szybkozłączka do rozłączenia z pokładowym systemem tlenowym Awaryjna butla z tlenem Uchwyt aktywizacji katapultowania Zasobnik awaryjny Ryc. 54. Uproszczony obraz lotniczego fotela wyrzutowego Obecnie stosowane są fotele klasy 0-0, umożliwiają bezpieczne katapultowanie nawet na wysokości 0m n.p.m., i przy prędkości 0 km/h (z samolotu stojącego na lotnisku). W przypadku 105 potrzeby awaryjnego opuszczenia kokpitu na lotnisku (np. pożar samolotu), możliwe jest zdalne (przez ratownicze służby naziemne) uruchomienie awaryjnego systemu ratunkowego. Fotel katapultowy składa się z następujących zasadniczych podzespołów: korpusu z zamontowaną w nim pokrywą profilowaną zespolonego mechanizmu strzałowego skrzynki mechanizmów sterujących bezpiecznym wystrzeleniem fotela poza kokpit wyposażenia ratowniczego z czaszą spadochronu ratowniczego ułożoną w zagłówku fotela układów eksploatacyjnych zapewniających bezpieczne opadanie i przeżycie w miejscu lądowania po katapultowaniu. Podczas awaryjnego opuszczenia statku powietrznego lecącego na małej wysokości z niewielką prędkością (300km/h do 500km/h); po wyrzuceniu fotela przedziały czasu rozwinięcia spadochronu stabilizującego i oddzielenie pilota od fotela ulegają znacznemu skróceniu (brak wyhamowania prędkości układu fotel-pilot). Następuje rychłe otwarcie czaszy głównego spadochronu ratunkowego. Podobny mechanizm pozwala na pomyślne katapultowanie podczas postoju samolotu przed startem (ryc. 55) albo powolnego przemieszczania się po płycie lotniska. Ryc. 55. Schemat katapultowania podczas postoju samolotu na płycie lotniska Awaryjne opuszczanie kokpitu samolotu lecącego na wysokości poniżej 5 000m n.p.m., przy prędkości mniejszej niż 800 km/h. W takim przypadku spadochron stabilizujący wyhamowuje prędkość opadania układu fotel-pilot. Spadochron ratowniczy otwiera się dopiero po osiągnięciu korzystnego usytuowania przestrzennego układu fotel-pilot, które pozwala na bezkolizyjne odłączenie pilota od fotela (ryc. 56). W dalszym opadaniu jest realna możliwość swobodnego obserwowania terenu. Przez cały czas opadania utrzymywana jest odpowiednia prędkość do swobodnego lądowania lub wodowania. Pilot po katapultowaniu powinien przystąpić do niezbędnych dalszych czynności ratunkowych, w rozpoznanym z góry (podczas opadania) terenie. Zatem podjąć czynności maskujące, próbę nawiązania łączności z bazą macierzystą i innymi przewidzianymi odpowiednimi wytycznymi dotyczącymi walki lub przetrwania. Uruchomienie systemu awaryjnego opuszczania samolotu podczas lotu na wysokości ponad 5 000m n.p.m., przy prędkości powyżej 800 km/h powoduje optymalne uruchamianie wszystkich zespołów: wyrzucenia fotela z kokpitu, lotu stabilnego, usytuowanie przestrzenne układu fotelpilot, korzystne oddzielenie pilota od fotela. Rozwinięcie czaszy spadochronu ratowniczego 106 (opóźnione) umożliwia na tyle długie lądowanie/wodowanie, aby dokonać oceny lądowiska, dokonać ewentualnej korekty miejsca lądowania/wodowania i zaplanować postępowanie ratownicze (ryc.57). Podczas lądowania przy pomocy spadochronu można, jeśli są ku temu warunki, nawiązać kontakt ze służbami poszukiwawczo – ratowniczymi. Ryc. 56. Schemat katapultowania podczas lotu na wysokości poniżej 5 000m n.p.m., przy prędkości mniejszej niż 800 km/h Niestandardowe systemy katapultowania. W małych i lekkich samolotach (sportowych, rekreacyjnych) stosuje się systemy wystrzeliwanych „spadochronów balistycznych”, które umożliwiają bezpieczne lądowanie całego samolotu w przypadku jego awarii. Śmigłowce (niektóre np. rosyjski Ka-50) posiadają system katapultowy umieszczony w głowicy wirników nośnych. Ładunki wybuchowe powodują odstrzelenie łopat a następnie bezkolizyjne wyrzucenie fotela z pilotem. Katapultowanie może nastąpić na dowolnej wysokości i przy maksymalnej prędkości. Niektóre samoloty, przeznaczone do lotów na niskich wysokościach, posiadają specjalne osłony kabin z zatopionym w nich materiałem wybuchowym, kruszącym osłonę w momencie uruchomienia fotela katapultowego. System ten skraca awaryjne opuszczenie samolotu. Standardowy czas odrzucania owiewki jest dla tych samolotów zbyt długi. Innym systemem jest odstrzeliwanie w całości kabiny w postaci jednej kapsuły. Do wyrzucenia całej kabiny używa się silników rakietowych o dużej mocy. Lądowanie bezpieczne zapewniają zespoły kilku spadochronów i poduszek powietrznych, które skutecznie amortyzują lądowanie, a w przypadku wodowania gwarantują utrzymanie kabiny na powierzchni wody. Statki kosmiczne jak „Wostok” czy „Gemini” posiadały system wystrzelenia fotela z kapsuły lądownika, po osiągnięciu wysokości 7 000m n.p.m. Fotel wyrzutowy K-36RB zastosowano na promie kosmicznym „Buran”. System umożliwiał katapultowanie na wysokości powyżej 30 000m n.p.m., oraz podczas lotu z prędkością trzykrotnie przekraczającą prędkość dźwięku 107 Ryc. 57. Schemat katapultowania podczas lotu na wysokości ponad 5 000m n.p.m., przy prędkości powyżej 800 km/h Bezpieczne awaryjne opuszczanie statku powietrznego zależy, poza wymienionymi czynnikami, również od przestrzennego usytuowania samolotu w odniesieniu do powierzchni Ziemi. Podczas lotu nurkowego prędkości samolotu oraz przyciągania ziemskiego sumują się. W związku z tym osoba katapultująca się uzyska dodatkową prędkość opadania. Wartość tej dodatkowej prędkości zależy od kąta nurkowania. Samoloty pasażerskie nie są wyposażane w urządzenia do awaryjnego opuszczania samolotu. Teoretycznie jest możliwe katapultowanie załogi i pasażerów z rejsowego statku powietrznego. Praktycznie wymagałoby to przeszkolenia potencjalnych pasażerów a następnie sprawdzenia skuteczności działania w odpowiednim symulatorze naziemnym. Piloci, nawet załoga mogłaby awaryjnie opuścić pokład samolotu, ale nie może. Zabraniają tego przepisy lotnicze i etyka żeglugi powietrznej, która nakazuje załodze pozostać z pasażerami do końca każdego (nawet nieudanego) lotu. 108 IX. Biofizyka przyspieszeń Przyspieszenie charakteryzuje ruch, który jest wielkością wektorową mierzoną stosunkiem przyrostu prędkości do czasu, w jakim ten przyrost nastąpił. Ruch ciał materialnych pod wpływem działających na nie sił (jako zjawisko fizyczne) określa dynamika będąca działem mechaniki. W ruchu postępowym występuje przyspieszenie liniowe. W ruchu obrotowym, przyspieszenie dośrodkowe oraz kątowe. Przyspieszenie określa się również jako zmianę prędkości ruchu, jego kierunku lub jednoczesnej zmiany obu tych wartości. Według II zasady dynamiki Newtona, przyspieszenie ciała jest proporcjonalne do przyłożonej siły i odwrotnie proporcjonalne do jego masy, odbywa się w kierunku zgodnym z kierunkiem przyłożonej siły. Przyspieszenie ziemskie (grawitacyjne) oznacza przyspieszenie ciał swobodnie spadających w próżni (bez oporu) na powierzchnię Ziemi i wynosi 9,80665 metra na sekundę do kwadratu. Za jednostkę przyspieszenia (1g) przyjmuje się przyspieszenie grawitacyjne Ziemi. [g = m/s2 = 9,80665m/s2]. Wartość przyspieszenia ziemskiego jest zmienna i zależy od wysokości nad poziomem morza oraz od szerokości geograficznej. Zmienność ta, związana z malejącym przyciąganiem ziemskim, wyraża się następującą prawidłowością: przyspieszenie maleje odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości od środka Ziemi. Zależność do szerokości geograficznej (Ryc.58) wynika z ruchu obrotowego Ziemi, który to ruch wyzwala siłę odśrodkową (bezwładności). Siła, wyzwalana obrotem Ziemi wokół własnej osi, największą wartość osiąga na równiku (ok. 1675km/h), natomiast na biegunach wynosi zero; (bieguny obrotu pozostają w bezruchu). adośr = ω2 · R. Ponieważ siła odśrodkowa ma zwrot przeciwny do siły grawitacji, zatem na równiku przyspieszenie ziemskie osiąga najmniejszą wartość. R Adośr = 0 Ryc. 58. Zależność przyspieszenia ziemskiego w zależności od szerokości geograficznej. Oznaczenia: ω oznacza prędkość kątową; R oznacza promień obrotu Ziemi, czyli odległość od środka do mierzonego punktu na powierzchni. Zmiana wielkości wektora R zależy od miejsca pomiaru na powierzchni Ziemi Dodatkowe zmniejszenie przyspieszenia ziemskiego w okolicach równika spowodowane jest spłaszczeniem Ziemi (większą odległością od środka Ziemi). Zmiana toru ruchu ciał w obracającym się układzie odniesienia określana jest efektem Coriolisa. Spłaszczenie Ziemi wywołuje siłę zwaną siłą Coriolisa. Z siłą tą wiąże się przyspieszenie Coriolisa: 109 [oznaczenia: m = masa ciała; v = prędkość; ω = prędkość kątowa układu]. Kierunek działania siły Coriolisa jest prostopadły do kierunku wektora prędkości poruszającego się ciała, zatem siła ta powoduje odchylenie toru ruchu ciała od linii prostej. Siła Coriolisa nie oddziałuje na ciała pozostające w spoczynku, jak również na ciała poruszające się równolegle do osi obrotu Ziemi. Ruch obrotowy Ziemi jest przyczyną powstawania siły odchylającej wszystkie ciała będące w ruchu: w prawo na półkuli północnej i w lewo na południowej. Zrozumienie i umiejętność praktycznego zastosowania efektu Coriolisa ma duże znaczenie dla skutecznej nawigacji lotniczej. Grawitacja (ciążenie powszechne) oznacza wzajemne przyciąganie się wszystkich ciał; dotyczy zarówno organizmów roślinnych, jak i zwierzęcych. Efekt grawitacji zależy od rozmiarów obiektu przyrodniczego. Narastanie wielkości (rozmiarów organizmu) uwarunkowane jest tworzeniem specyficznych struktur oporowych, przeciwdziałających grawitacji. U zwierząt (w tym i u człowieka) podstawową substancję oporową stanowią: tkanka kostna (układ kostny), układ krążenia, zjawiska hemodynamiczne, układ mięśniowy. Wzajemne stosunki pomiędzy narastającym ciężarem (masą ciała) a możliwością jego tolerowania przez układ oporowy stanowią wartość stałą, charakterystyczną dla określonego gatunku. Kompensowanie siły ciężkości wymaga pewnego wydatku energetycznego, i tak organizm o wadze ok. 70 kg zużywa 40% wartości przemiany materii. Homeostaza, oznacza zdolność żywego organizmu do zachowania względnie stałego stanu równowagi, zabezpiecza (również człowieka) przed zmianami grawitacji ziemskiej. Jednak zmienności grawitacyjne występujące poza biosferą (np. lotnictwo, ryc. 59), organizm człowieka nie zawsze toleruje. Skutkiem krótkotrwałej zmiany pola grawitacyjnego jest reakcja stresowa, która przystosowuje organizm człowieka z większą lub mniejszą skutecznością. Zmiana pola grawitacyjnego ziemskiego może dotyczyć: hypergrawitacji czyli przyspieszenia, którego efektem mechanicznym jest przeciążenie wzrost ciężaru ciała; hypograwitacji narastającej aż do nieważkości. Siła nośna Opór Ciąg Grawitacja Ryc. 59. Lot statku powietrznego możliwy jest przy dynamicznej kompozycji czynników odnoszonych do zasad dynamiki Ciąg silnika jest główną siłą napędzającą statki powietrzne. Lot możliwy jest w warunkach, kiedy ciąg i siła nośna będę większe od grawitacji, ciężkości i oporu dynamicznego. 110 Lotnictwo związane jest z ruchem. Ruch mechaniczny jest względny. Charakter tego ruchu dla konkretnego ciała (w tym i człowieka) może być różny w różnych układach odniesienia poruszających się względem siebie. I tak kosmonauta znajdujący się na pokładzie statku kosmicznego, który porusza się po orbicie okołoziemskiej, znajduje się w stanie spoczynku w układzie związanym z tym statkiem. Jednocześnie porusza się on wraz ze swym statkiem kosmicznym po osi eliptycznej, to znaczy nie jednostajnie i nie prostoliniowo. Człowiek znajdujący się na pokładzie statku powietrznego poruszającego się z dowolną stałą prędkością nie odczuwa tej prędkości. Prędkość rozwija, bowiem obiekt lecący a nie pilot (ryc. 59). Dla zrozumienia przyspieszeń występujących w lotnictwie konieczna jest znajomość trzech zasad dynamiki. I-sza zasada (bezwładności) głosi: jeśli na ciało nie działają żadne siły, lub działające siły równoważą się, ciało pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem jednostajnym po linii prostej (przyspieszenie = 0). II-ga zasada (przyspieszenia F = m · a): zmiana ruchu ciała (przyspieszenie „a”) jest proporcjonalna do działającej na nie siły (F), a odwrotnie proporcjonalne do masy (m) ciała. III-cia zasada (akcji i reakcji): każdemu działaniu odpowiada równe, lecz przeciwnie skierowane przeciwdziałanie. Ruch prostolinijny z dowolną stałą prędkością nie wywiera żadnego wpływu na organizm człowieka. Zatem pilot nie odczuwa ruchu prostoliniowego samolotu nawet, gdy leci z dużą prędkością. Zmiany prędkości lub kierunku ruchu są przez organizm człowieka odczuwalne. W tych przypadkach znajduje zastosowanie druga i trzecia zasada dynamiki. I tak: wartość przyspieszenia jest wprost proporcjonalna do wartości działającej siły. Jednocześnie wartość przyspieszenia jest odwrotnie proporcjonalna do masy ciała, co oznacza, że przy takiej samej wartości siły napędzającej lub hamującej wartość przyspieszenia będzie tym większa im mniejsza jest masa ciała. Przyspieszenia wywierające wpływ na człowieka są wielokrotnością „g”, czyli ziemskiej grawitacji z zastosowaniem trzeciej zasady dynamiki. Celem wyróżnienia fizjologicznych reakcji organizmu na przyspieszenia występujące w lotnictwie zastosowano oznacznik literą “G” łącznie ze znakiem kierunku. Człowiek podlegający przyspieszeniu, doznaje przeciążenia, wówczas duże znaczenie ma kierunek działania tych sił. Siły, jakie w organizmie żywym, wywołuje przyspieszenie, są wektorami kierunkowymi. Wyróżnia się następujące kierunki (ryciny 59,60,61): w osi strzałkowej oznaczanym symbolem „x”, w osi podłużnej: „z”, w osi poprzecznej: „y”. Kierunki te, zależnie od punktu przyłożenia i zwrotu oznaczane są jako wartości dodatnie (+) i ujemne (-). W osi strzałkowej ciała (ryc. 60) oznacza się jako (Gx): od mostka do pleców; oznacza się jako kierunek dodatni (+Gx), od pleców do mostka: ujemny ( -Gx). W osi poprzecznej (ryc. 61) Gy., w kierunkach: od boku prawego do lewego jako +Gy, od boku lewego do prawego jako -Gy. W osi podłużnej (ryc. 62) oznacza się Gz., w kierunkach: od głowy do stóp jako +Gz , od stóp do głowy jako -Gz . W praktyce lotniczej opisywanie prędkości oraz przyspieszenia poruszających się obiektów: statku powietrznego, człowieka i jego narządów wewnętrznych jest zmienną kompozycją różnych możliwości działań mających zastosowanie do wektorów fizycznych, a więc: dodawanie, odejmowanie, mnożenie (wektora przez skalar, wektora przez wektor). Podane kierunki najczęściej są wypadkową lub dominantą wielu składowych. Pod względem fizycznym, przyspieszenia występujące w lotnictwie można podzielić na występujące: Prostolinijne, wyrażające zmianę prędkości w funkcji czasu. Występuje w locie prostolinijnym, w związku ze zmianą prędkości lotu samolotu (np.: start lub hamowanie przed lądowaniem). 111 Dośrodkowe, występuje w locie po torze krzywolinijnym, w czasie, którego zmienia się kierunek lotu; przyspieszenie jest skierowane pod kątem do prędkości, czyli wektor przyspieszenia jest skierowany do wewnątrz łuku, po którym porusza się obiekt. Z tym przyspieszeniem lotnik styka się najczęściej. Kątowe, opisuje ruch krzywoliniowy wyrażony w wielkościach kątowych o wektorze skierowanym zgodnie z regułą śruby prawoskrętnej. Coriolisa, występujące przy złożonych ruchach, składających się z jednoczesnego ruchu obrotowego i prostoliniowego. W lotnictwie w czasie sumowania się ruchu krzywoliniowego płatowca z prostoliniowym lub również krzywoliniowym ruchem pilota względem płatowca; na jego działanie bardzo wrażliwy jest błędnik. +Gx -Gx od plecó w do mostka: ujemny ( -Gx) od mostka do pleców; o znacza sie ja ko kierunek dodatni (+Gx) Ryc. 60. Kierunki oddziaływania na organizm człowieka przyspieszeń w osi strzałkowej od boku lewego do prawego -Gy -Gy od boku prawego do lewego +Gy +Gy Ryc. 61. Kierunki oddziaływania na organizm człowieka przyspieszeń w osi poprzecznej 112 -Gz od stóp do głowy jako -Gz +Gz od głowy do stóp jako +Gz Ryc. 62. Kierunki oddziaływania na organizm człowieka przyspieszeń w osi podłużnej Według czasu trwania, przyspieszenia dzieli się na: udarowe, działające w setnych lub tysięcznych częściach sekundy; krótkotrwałe, działające w dziesiętnych częściach sekundy; przedłużone, działające powyżej 1 sekundy; długotrwałe, działające w nieograniczonym czasie. Rozpatrując wpływ przyspieszeń na organizm człowieka należy dokładnie określić następujące wartości towarzyszące: wartość maksymalnego przyspieszenia; czas trwania rozpatrywanego przyspieszenia; kierunek działania przyspieszenia względem osi ciała; szybkość narastania g/s; wydolność fizjologiczną badanego pilota. Wartości liczbowe podane przed kierunkiem i zwrotem (np. 4G) oznaczają (cztero) krotność, w stosunku do zwykłych warunków ziemskich, wzrostu w danej chwili ciężaru ciała, co spowodowane zostało mechanicznym wzrostem obciążenia wszystkich tkanek ustrojowych. Przeciążenie, jako efekt bezwładności, ma kierunek przeciwny do przyspieszenia, ale równa jest jego wielkość. Przykład, który rozumieć należy następująco: na organizm działa przyspieszenie o wartości 4g, organizm odpowiada czterokrotnym zwiększeniem ciężaru (4G) oraz przemieszczaniem się tkanek (płynów ustrojowych) w kierunku przeciwnym do lotu. Jeżeli samolot wznosi się, wówczas krew w organizmie ludzi będących na pokładzie przemieszcza się w kierunku przeciwnym do wznoszenia, czyli „z”. Ogólne, opis ten zapisać można jako: +4Gz.(ryc. 62). Przyspieszenie wyższe od wartości przyspieszenia ziemskiego (1g) jest odczuwalne przez człowieka. Pierwszym doznaniem jest uczucie wzrostu ciężaru ciała. Przyspieszenie startowe „wtłacza” pasażera i pilota w podstawę fotela. Uczucie to występuje podczas „nabierania” prędkości (wektor ciągu, ryc. 59) niezbędnego do oderwania się od podłoża, czyli przekroczenie grawitacji. W miarę dalszego narastania przyspieszenia zwiększa się ciężar ciała. Utrzymywanie głowy w pozycji wyprostowanej staje się coraz trudniejsze. Ograniczane są ruchy „zbyt ciężkich” kończyn. Trudności wykonywania zamierzonych ruchów pojawiają się już podczas +2,5Gz. Zmiana pozycji z siedzącej na stojącą staje się trudna, lub nawet niemożliwa. Obserwuje się także przemieszczenia tkanek miękkich. Szczególnie widoczne jest to w rysach twarzy. Tkanki miękkie twarzy przemieszczają się w kierunku zgodnym z działaniem przeciążenia. Wydłużają się rysy oblicza. Pogłębieniu ulegają 113 bruzdy nosowo - wargowe. Opadają powieki górne, zaś dolne odwracają się. Występuje również przemieszczanie narządów wewnętrznych, szczególnie posiadających pewien zakres ruchomości, takich jak: serce, żołądek, jelita, wątroba, śledziona oraz przepona. Przemieszczanie narządów jamy brzusznej oraz przepony zmienia ciśnienie wewnątrzbrzuszne. W tych warunkach następują zmiany w rozmieszczeniu krwi i płynów ustrojowych. Pod wpływem działania sił bezwładności krew ulega przemieszczeniu do dolnych obszarów ciała. Niedokrwieniu ulegają obszary naczyniowe powyżej serca. Jest to wyrazem narastających zaburzeń hemodynamicznych (ryc. 63). Opisany przykład oparty jest prawdziwych danych z zakresu fizjologii lotniczej. W pewnych granicach, przy małych wartościach przyspieszeń, przeciążenie będące skutkiem przyspieszenia, może być tolerowane przez organizm człowieka, wskutek uruchomienia mechanizmów kompensacyjnych szczególnie układu krążenia. Wzrasta wówczas ciśnienie tętnicze krwi, przyspieszeniu ulega akcja serca oraz zwężają się naczynia oporowe w dolnych obszarach ciała. Jest to odpowiedź odruchowa na zmiany ciśnienia tętniczego krwi na poziomie głowy. Mechanizm ten przyczynia się do opóźnienia lub ustąpienia objawów niedotlenienia mózgu. W miarę zwiększania się wartości przyspieszeń, narastają zaburzenia hemodynamiczne. Pojawiają się zaburzenia wzrokowe. Reakcja płynów ustrojowych na przyspieszenia W warunkach przyspieszenia następują zmiany w rozmieszczeniu krwi i płynów ustrojowych. +Gz Pod wpływem działania sił bezwładności krew ulega przemieszczeniu do dolnych obszarów ciała (położonych poniżej serca). Niedokrwieniu ulegają obszary naczyniowe powyżej serca. Powyżej serca Poniżej serca Obszary poniżej serca stanowią większą pojemność, mogącą pomieścić znaczne ilości krwi krążącej. Ryc. 63. Przemieszczanie się krwi, jako odpowiedź organizmu na przyspieszenie w osi podłużnej +Gz Krążenie krwi w organizmie ułatwia różnica ciśnień pomiędzy układem naczyniowym żylnym i tętniczym, która jest wywoływana i podtrzymywania aktywnością mięśnia sercowego. Różnica pomiędzy skurczem a rozkurczem, mierzona w aorcie wynosi ok. 50 mmHg. Najczęściej od ok. 120 mmHg podczas ciśnienia skurczowego do ok. 70 mmHg podczas rozkurczu. Wartości ciśnienia krwi podaje się zwyczajowo w mmHg. W układzie SI jednostką ciśnienia jest Pa (N/m2). Przelicznik do układu SI jest następujący: 1 mmHg = 133,3 Pa (N/m2). Wartości ciśnienia mierzone sfignomanometrem oznaczają o ile ciśnienie krwi jest większe od atmosferycznego, które wynosi ok. 760 mmHg. Sfignomanometr jest to aparat służący do pośredniego pomiaru ciśnienia tętniczego krwi; może być rtęciowy, sprężynowy, elektroniczny. Praca serca wytwarza ciśnienie hydrostatyczne krwi. Ciśnienie hydrostatyczne zależy od gęstości i wysokości słupa cieczy oraz przyspieszenia grawitacyjnego. Zależność tą można wyrazić następującym wzorem: 114 ph = pgh Oznaczenia: ph = ciśnienie hydrostatyczne cieczy; p = gęstość cieczy; g = przyspieszenie ziemskie (grawitacyjne); h = wysokość słupa cieczy. W stałych warunkach grawitacyjnych (g) i gęstości cieczy (p), ciśnienie tętnicze zależy od odległości tętnicy, w której dokonuje się pomiaru, w stosunku do serca (h). Ciśnienie w tętnicach kończyn dolnych, w pozycji stojącej, wzrasta w kierunku stopy (jest dodatnie względem punktu zerowego tj. okolicy koniuszka serca). Natomiast w tętnicach znajdujących się powyżej poziomu serca ciśnienie maleje proporcjonalnie do odległości od serca. Zmiana pozycji ciała, zmienia wartość ciśnienia w tych samych punktach pomiaru, bowiem dokonuje się jednoczesna zmiana odległości serce obszar badany, oprócz tego siła grawitacji powoduje zmianę intensywności powrotu żylnego a także redukcję wyrzutu sercowego i ciśnienia tętniczego. Pozycja embrionalna najbardziej zmniejsza różnice ciśnienia w poszczególnych obszarach anatomicznych. Przyjmując ciśnienie mięśnia sercowego za 100%, w okolicach głowy ciśnienie wyniesie ok. 65% a w kończynach dolnych ok. 155%. Krew tłoczona na poziom głowy uzyskuje ujemny komponent ciśnienia „słupa” krwi o wysokości równej odległości od serca do miejsca pomiaru. Natomiast w odniesieniu do kończyn dolnych; do wartość ciśnienia wytwarzanego przez mięsień sercowy należy dodać ciśnienie „słupa” cieczy (komponent dodatni). W związku z tym, że odległość do serca do głowy jest mniejsza niż do stóp, wartości komponentów ujemnych oraz dodatnich nie są jednakowe, ale proporcjonalne (ryc. 63) do odległości ze znakiem ujemnym dla głowy a dodatnim dla stóp. Udział komponentów ciśnieniowy w krwioobiegu człowieka ilustruje rycina 64. Działanie przyspieszeń +Gz (innych też, ale o bardziej skomplikowanym obrazie) wykazują różnice w ciśnieniach zależnych od badanego obszaru anatomicznego ciała człowieka; ulegają one zmianie proporcjonalnej do wartości przyspieszenia o ± 22 mmHg. Przyspieszenie +Gz 65% -22 mmHg Na każde 1 G 100% +22 mmHg Na każde 1 G 155% Ryc. 64. Udział komponentów hydrodynamicznych zwiększających lub zmniejszających lokalne ciśnienie krwi tętniczej w zależności od przyspieszenia 115 Przy narastaniu przyspieszenia od 4,5 Gz do 5,5Gz może wystąpić całkowite zaciemnienie pola widzenia, bez utraty świadomości. Pilot nic nie widzi, ale jest przytomny i reaguje na bodźce akustyczne. Zaburzenia słuchu i utrata świadomości występują nagle przy szybko narastających przyspieszeniach na poziomie od +5,5 do +6,5Gz. Po wyprowadzeniu samolotu do lotu poziomego (np. wskutek działania systemu automatycznego pilota sterowanego komputerem pokładowym), wraca świadomość, ale stan dezorientacji utrzymuje się jeszcze przez około 15 sekund. Szybkie narastanie przyspieszenia prowadzi do nagłych przemieszczeń płynów i narządów wewnątrz ustroju ludzkiego. Organizm człowieka różnie toleruje przyspieszenia. Czynnikami decydującymi o tolerancji pozwalającej na przeżycie oraz aktywność psychiczną i fizyczną pilota są różne kombinacje we wzajemnym wzmacnianiu lub łagodzeniu następujących czynników: wartość i kierunek przyspieszenia, szybkość narastania czas działania. Odporność człowieka na przyspieszenia zależna jest od aktualnej kondycji psychofizycznej. Tolerancja przyspieszenia w znacznej mierze zależy od wartości i czasu działania. Podczas katapultowania przyspieszenie krótkotrwałe (0,2s) wynoszące ok. 18 g jest tolerowane, co więcej w pozycji stabilizowanej fotelem wyrzutowym, pilot może przeżyć ok. 25 g. Podczas wyczynowej akrobacji lotniczej oraz podczas walki powietrznej samolotu myśliwskiego przyspieszenie osiągać może ok. 10 g. Duże przeciążenia występują podczas szybkiego wyprowadzenia (wyrwania) z lotu nurkowego i ogólnie podczas wszystkich manewrów lotniczych wykonywanych podczas lotu z dużą prędkością po łuku. Kandydaci do szkolenia personelu lotniczego samolotów F-16 muszą wytrzymać, bez zaburzeń świadomości, przyspieszenie 9 g przez 10sekund. Średnie standardowe progi utraty fizjologicznej tolerancji przyspieszeń: 4,1 G wyzwala „Grayout” 4,7 G wyzwala „Blackout” 5,4 G skutkuje utratą świadomości „Gray-out”. Widzenie w odcieniach szarości spowodowane jest zmniejszeniem napływu krwi do oczu. Chociaż nie stanowi fizycznego upośledzenia, jednak objaw ten powinien sygnalizować pilotowi ostrzeżenie znacznego upośledzenia przepływu krwi do głowy. „Black-out” oznacza utratę przytomności przez pilota statku powietrznego wskutek odpłynięcia krwi z górnej części ciała (również z mózgu) ku dołowi, czyli w kierunku stóp. Najczęściej objawia się podczas przeciążenia powodowanego manewrem lotniczym „przez plecy”; podatność jest cechą indywidualną. Podczas treningu w wirówce przeciążeniowej pilot ćwiczy napinanie mięśni (szczególnie kończyn dolnych) oraz specjalnych technik oddechowych (szybkiego i głębokiego wdechu i powolnego wydychania). Black-out jest niebezpiecznym zjawiskiem, pilot początkowo nic nie widzi, jest przytomny i reaguje na bodźce akustyczne, po czym traci przytomność. Utrata przytomności oraz jej odzyskanie, po ustąpieniu przeciążenia, prowadzi do dezorientacji czasowo – przestrzennej, będącej zagrożnieniem bezpieczeństwa lotu. Zmiana kierunku przyspieszenia wyzwala „Red-out”. Jest to wynik nadmiernego napływu krwi do głowy. Powoduje to narastanie ciśnienia w gałkach ocznych a objawia się czerwienieniem pola widzenia. Najczęściej pilot doznaje tego powikłania podczas przeciążenia samolotu przy manewrach „przez brzuch”. Objaw ten stanowi sygnał utraty przytomności. Zdrowy człowiek toleruje przyspieszenie ok. 2g. Przyspieszenia powyżej 3g załamują możliwości tolerancji zmian hemodynamicznych, czego następstwem są postępujące objawy niedotlenienia krążeniowego, czyli hipoksja anemiczna albo ischemiczna. Kierunek przyspieszenia. Organizm człowieka najlepiej toleruje przyspieszenia działające w kierunku Gx, tj. plecy → mostek → plecy (ryc. 60). Ta tolerancja warunkuje start kosmonautów w pozycji leżącej. Pozycja siedząca jest wystarczająco tolerowana w lotnictwie. Przyspieszenia działające na człowieka w kierunku osi podłużnej powodują niekorzystne przemieszczanie krwi. W warunkach przyspieszenia np. 3g, krew staję się trzykrotnie „cięższa”, co powoduje trzykrotne zwiększenie wysiłku układu krążenia, dla uzyskanie efektywności, jak w zwykłych warunkach ziemskich. Przy + Gz (ryc. 62), aby utrzymać optymalne funkcjonalnie ukrwienie mózgu, serce 116 musi tłoczyć krew na odległość 120 cm, czyli trzykrotność 40 cm, średniej odległości serce → głowa. Krążenie żylne pokonuje trzykrotnie dłuższy pasaż od stóp do serca, które jest w stanie wysiłkowego niedoboru. Taka dynamika układu krążenia zagraża niedokrwieniu mózgu oraz zaleganiem krwi w dolnych częściach ciała. Wydolny oraz optymalnie wytrenowany organizm człowieka może wyrównać zaburzenia hamodynamiczne występujące podczas przyspieszeń do 3g. Ujemne przeciążenie jest gorzej tolerowane od dodatniego. Organizm człowieka wykształcił zespół reakcji kompensacyjnych niezbędnych do bytowania w warunkach dodatniego przyspieszenia ziemskiego. Ujemne przeciążenie (manewr, przejścia z lotu wznoszącego do opadania), powoduje mechanizm receptorowy charakterystyczny dla „zwiększenia” ciśnienia w tętnicy szyjnej, co prowadzi do zwolnienia akcji serca, w konsekwencji niedokrwienie ośrodkowego układu nerwowego. Czas działania przyspieszenia. Szybkość narastania oraz czas trwania przyspieszenia powoduje proporcjonalnie malejącą tolerancję organizmu człowieka. Przeciążenia powyżej 10 g człowiek może tolerować przez mniej niż sekundę, przy 8 g tolerancja wynosi ok. 5 s. W tych warunkach występuje zagrożenie uszkodzenia narządów wewnętrznych, a zwłaszcza ostrego niedotlenienia mózgu. Podczas 12g ustaje praca serca. Przy stałym przeciążeniu 35 g ludzkie ciało może zostać rozerwane. Negatywne skutki przeciążeń zależą od szybkości ich narastania. Powolne i systematyczne wzrosty są mniej niebezpieczne od narastających szybko. Szczególnie niebezpieczne są przeciążenia dotyczące pilotów samolotów wysokomanewrowych, gdy przeciążenia zmieniają się gwałtownie i przebiegają w różnych kierunkach. Piloci wojskowych samolotów wysokomanewrowych poddawani są chwilowym przeciążeniom ok.+8Gz z intensywnością do 4 lotów dziennie. Pilot może podczas lotu zmniejszyć skutki przeciążenia poprzez wykonanie odpowiedniego manewru przeciw przeciążeniowego. Korzystanie z pokładowej instalacji tlenowej zwiększa tolerancję przyspieszenia. Przyspieszenie wyższe od wartości przyspieszenia ziemskiego (1g) jest odczuwalne przez człowieka. Pierwszym objawem przemawiającym za oddziaływaniem przyspieszenia na ustrój jest odczucie wzrostu ciężaru ciała. Następuje wtłaczanie pilota w podstawę fotela lotniczego. W miarę dalszego narastania przyspieszenia zwiększa się ciężar ciała. Utrzymywanie głowy w pozycji wyprostowanej staje się coraz trudniejsze. Ograniczane są ruchy „zbyt ciężkich” kończyn. Trudności wykonywania zamierzonych ruchów mogą pojawić się od +2,5Gz Tolerancja organizmu człowieka na przyspieszenia jest odwrotnie proporcjonalna do ich narastania i czasu trwania. Przyspieszenia udarowe. Najczęściej kojarzone są z następującymi sytuacjami lotniczymi: turbulencje, katapultowanie, katastrofa. Charakteryzują się tymi samymi cechami, jak przyspieszenia lotnicze; wyróżnia je czas działania wynoszący < 0,01 s, oraz odpowiedź organizmu. Krótki czas działania uniemożliwia amortyzację. Brak reakcji obronnej powoduje, że często przyspieszenia te nazywane są: urazami, udarami, albo wstrząsem ciała. Ciało człowieka posiada pewną elastyczność, która pochłania energię i może łagodzić skutki przyspieszeń. Do uruchomienia fizjologicznych mechanizmów obronnych lub oporowych potrzebny jest czas. Bodziec musi dotrzeć do ośrodkowego układu nerwowego, tam podlega analizie i dopiero po tym uruchamiane są stosownie optymalne mechanizmy obronne. Czas trwania przyspieszeń udarowych powoduje uszkodzenia (skutki) lokalne, bez możliwości pochłonięcia lub przenikania w głąb ustroju. Skutek jest wprost proporcjonalny od siły a odwrotnie od czasu działania. Przykładem skutku przyspieszenia udarowego może być przestrzelenie nadgarstka. Dłoń jest uszkodzona, ale kończyna, ośrodkowy układ nerwowy, serce, płuca i inne narządy pracują normalnie i nie uległy żadnym odkształceniom w chwili przestrzelenia. Zatem ciało człowieka, jako układ jednorodny, 117 prezentuje strukturę sztywną. Na przykład: fragment dłoni uległ przestrzeleniu bez elastycznego odkształcenia, więc oboczne okolice anatomiczne nie uległy zmianie. Dalsze skutki zranienia (przyspieszenie pocisku już nie działa) ból, krwawienie, niedowład; są wtórną reakcję organizmu na ranę, czyli szokiem pourazowym. Duże wartości przyspieszeń udarowych, przekraczające wytrzymałość mechaniczną tkanek, powodują destrukcję (rozerwanie) lub fragmentację ciała. W lotnictwie przyspieszenia te mogą wystąpić podczas następujących zdarzeń: Katastrofa lotnicza Wadliwe, ratunkowe lub desantowe opuszczenie samolotu Niesprawne katapultowanie Przestrzelenie (np. kabiny samolotu, samolot leci dalej, Rozszczelnienie jest procesem wtórnym) Postrzelenie Łagodnym następstwem przyspieszenia udarowego jest stłuczenie lub krwiak w obrębie tkanek powierzchownych. W przypadku urazu czaszki w wyniku gwałtownie narastającego przyspieszenia może wystąpić łagodna zmianą lokalną (np. stłuczenie) maskującą poważny uraz tkanki nerwowej po stronie przeciwnej, zjawisko to opisuje się jako „contresoup”. Do ciężkich urazów komunikacyjnych (w tym i lotniczych) zalicza się uszkodzenia czaszkowo – mózgowe. Nagły uraz mechaniczny głowy, w zależności od rodzaju działającej siły, powoduje uszkodzenie otwarte (uraz tnący lub miażdżący) albo zamknięte (uraz tępy). W przypadku urazu zamkniętego energia uderzeniowa wyzwolona zostaje we wnętrzu czaszki, najczęściej przenosząc się na mózg. Stłuczona tkanka mózgowa reaguje obrzękiem, zaburzającym funkcję. Upośledzona funkcja mózgu źle toleruje deficyt tlenu. Reakcją osłonową jest utrata przytomności, zwiotczenie mięśni, zanik odruchów obronnych. Oszczędna dystrybucja tlenu tkankowego, powoduje przywrócenie świadomości z niepamięcią wsteczną. Człowiek nie pamięta czasu bezpośredniego poprzedzającego uraz. Taki „powrót” zaciemnia obraz doznanego urazu. Drobne otarcie, czy zasinienie może być zbagatelizowane. Czasami poszkodowany może odczuwać ociężałość umysłową i dezorientację czasowo – przestrzenną, informacja o takich doznaniach jest ceną wskazówką w wywiadzie lekarskim. Brak dostrzegalnych zaburzeń neurologicznych nie wyklucza zmian pourazowych. Obowiązuje reguła domniemania, według której każdego lotnika, u którego doszło do jakiegoś urazu głowy, należy traktować jako podejrzanego o wstrząśnienie mózgu i zlecić wykonanie szczegółowych badań diagnostycznych. Zlecenie badań oznacza równoczesną opiekę transportową, ze względu na możliwość wystąpienia późnych następstw. Ranę głowy, odniesioną na pokładzie statku powietrznego lub na płycie lotniska (służby lotniskowe) należy traktować jak uszkodzenie czaszkowo-mózgowe, wymagające szybkiej interwencji lekarza. Każde złamanie części twarzowej czaszki wymaga pilnej hospitalizacji. Poszkodowanego uwięzionego w statku powietrznym, będącego ofiarą wypadku lotniczego, lub awarii lotniskowej; należy traktować jako podejrzanego o obrażenie kręgosłupa szyjnego. W takich przypadkach należy zastosować postępowanie według potrzeb ratownictwo systemu ABC z założeniem kołnierza stabilizującego. W opisanych przypadkach mogą występować skutki urazów udarowych nakładających się na przyspieszenia przewlekłe. 118 X. Zastosowanie symulatorów w aspekcie medycyny lotniczej Pierwszym symulatorem lotniczym był skonstruowany przez Edwina Alberta Linka w 1928 roku „Link Trainer” tzw. „Blue Box” (praktycznie użytkowany od 1934 roku). Była to skrzynia wyposażona w wolant, pedały lotnicze i podstawową tablicę z przyrządami. Nie posiadał żadnych układów projekcji. Przez lata symulatory rozbudowywano i udoskonalano. Celem prac projektowych było uzyskanie, w warunkach ziemskich, odpowiedzi ustroju człowieka na fizyczne bodźce występujące w czasie lotu. Szkolenie lotnicze wymagało nowych, odpowiednio przystosowanych do potrzeb rozwijającego się lotnictwa, symulatorów treningowych. Kolejne symulatory (z lat 70-ych) miały odwzorowane szczegóły kabin poszczególnych typów samolotów. Pod koniec XX wieku kabinę w symulatorach projektowano w taki sposób, by widok za iluminatorem zamiast z jednego monitora wyświetlany był przez kilka projektorów rzutujących obraz na specjalnie zakrzywioną płaszczyznę. Rozwój technologii lotniczej stymulował konieczność utrzymywania sprawności psychofizjologicznej i fizycznej ustroju w różnych, szczególnie trudnych, warunkach lotu. Współczesne szkolenie lotnicze, poza nauczaniem teoretycznym, uwzględnia również trening w symulatorach lotniczych, który obejmuje nie tylko doskonalenie pilotażu, ale pozoruje możliwość pojawienia się sytuacji awaryjnych, niekiedy nawet zmuszających pilota do pozorowanego opuszczenia statku powietrznego. Dotychczasowe prace dotyczące doskonalenia symulatorów lotniczych nie doprowadziły do opracowania urządzenia w pełni spełniającego wymogi uniwersalnego systemu treningowego. Oznacza to, że jeszcze nie ma możliwości szkolenia lub utrwalania nabytych umiejętności w tym samym symulatorze przez lotników wojskowych, komunikacyjnych, sportowych czy też rekreacyjnych. Dla każdej z tych grup niezbędne są odpowiednie do potrzeb programy treningu naziemnego (ryc. 65). Dla celów militarnych przydatnymi są symulatory walki powietrznej. Posiadają one wyjątkowo duże pole widzenia (kilka generatorów obrazu, np. japoński FSCAT, czyli Flight Simulation Complex for Advanced Technology), co umożliwia postrzeganie obiektów przemieszczających się w obwodowym polu widzenia. Takie poszerzenie zakresu widoczności ułatwia badanie zależności pomiędzy percepcją sygnału ruchu a skuteczną odpowiedzią przejawiającą się poprawnym wykonaniem manewru lotniczego. Skuteczność manewru wyraża poziom wyszkolenia lotniczego. W miarę stosowania coraz bardziej skomplikowanych urządzeń nawigacyjnych dążono do zwiększania czynnego udziału badanego szkolonego w symulatorze. Na rycinie 65 przedstawiono schematycznie rozwój symulatorów, które określono jako: proste, złożone i wirtualne. Obecnie, poprzez zastosowanie komputerów i technologii cyfrowej, symulator pełni bardziej znaczącą, niż poprzednio, rolę w szkoleniu i treningu lotniczym pilotów. Wirtualne. Przedstawiające Złożone. Proste; naśladujące warunki lotu, przy biernym udziale człowieka Wiek XX Przedstawiające wirtualny widok bliższej lub dalszej przestrzeni z biernym lub czynnym udziałem człowieka Wiek XX/XXI „rzeczywistość wirtualną” tworzoną różnymi technikami w celu skojarzonego oddziaływania na zmysły badanego. Tworzy to możliwość badania czynnego udziału człowieka w symulowanych warunkach lotu Współcześnie Ryc. 65. Rozwój symulatorów lotniczych W Europie wymagania stawiane lotniczym urządzeniom treningowym ustala Europejska Agencja Bezpieczeństwa Lotniczego (European Aviation Safety Agency - EASA). Agencja ta, za pośrednictwem certyfikowanych narodowych urzędów do spraw lotnictwa cywilnego (w Polsce 119 Urząd Lotnictwa Cywilnego), prowadzi rejestr dopuszczenia do szkolenia lotniczego urządzeń symulujących warunki lotu. Wymagania stawiane symulatorom lotniczym określają przepisy zawarte w JAR-FSTD oraz JAR-STD. Upowszechnienie komputerów wyłoniło możliwość konstruowania programów symulujących sterowanie statkami powietrznymi. Współcześnie wyróżnia się następujące grupy symulatorów lotniczych : Full Flight Simulator (FFS, Symulator z odtworzeniem w pełni realnych warunków lotu). Posiada kompletne, pełnowymiarowe i funkcjonalne odwzorowanie kokpitu określonego typu, modelu lub serii statku powietrznego, integralnie powiązane z systemem komputerowym naśladującym zachowanie się statku powietrznego podczas operacji na ziemi i w powietrzu. System wizualizacji zapewnia, odpowiednio dobrany do treningu, widok poza kokpitem. Zespół siłowników symuluje wrażenia ruchowe. Symulator tego typu wykorzystuje się do treningu personelu latającego w niebezpiecznych warunkach lotu, oraz do podtrzymywania wypracowanych nawyków lotniczych. Flight Training Device (FTD, Urządzenie treningowe lotu). Stanowi kompletną, pełnowymiarową i funkcjonalną replikę instrumentów, wyposażenia i paneli kontrolnych dla danego typu statku powietrznego. Jest on połączony z odpowiednim systemem komputerowym niezbędnym do symulowania zachowania się statku powietrznego w warunkach na Ziemi, tak jak i w powietrzu. Urządzenie to nie posiada wyposażenia w systemy wizualizacji obwodowej i odwzorowania wrażeń ruchowych. Flight and Navigation Procedures Trainer (FNPT, Urządzenie treningowe do nauki nawigacji podczas lotu). Urządzenie to posiada model kokpitu połączony z odpowiednim systemem komputerowym specyficznym dla danego typu statku powietrznego. Urządzenie jest wykorzystywane do treningu nawigacji w rutynowych warunkach lotu. Basic Instrument Training Device (BITD, Podstawowe przyrządy urządzenia treningowego). Zawiera przyrządy statku powietrznego, możliwe do wyświetlania na ekranie dowolnego monitora. Umożliwiają one treningi elementów lotu z wykorzystywaniem przyrządów pokładowych. Z medycznego punktu widzenia współczesne symulatory lotnicze powinny mieć możliwość odwzorowania różnych warunków lotu, a jednocześnie dostarczać, analizować i archiwizować informacje dotyczące: Zachowania się badanych narządów lub układów anatomicznych w symulowanych warunkach lotu, Oceny skuteczności pracy (fizycznej i intelektualnej); czyli czynnego udziału człowieka w warunkach określonej symulacji lotu. Symulatory oceniające fizjologiczną tolerancję warunków lotu są wykorzystywane najczęściej do badania: selekcyjnego kandydatów do lotnictwa, okresowego lotników, żołnierzy wojsk desantowych, zastępów ratowniczych, profilaktycznego przyszłych pasażerów statków powietrznych itp. Symulatory do oceny fizjologicznej tolerancji lotu na ogół posiadają prostą konstrukcję naśladującą przeciętne warunki lotu, niekiedy wzbogacone obrazem wirtualnym. Medyczne badanie personelu lotniczego staje się tym bardziej wartościowe im bardziej umożliwia pozyskiwanie kompleksowych informacji dotyczących tolerancji granicznego fizjologicznego wysiłku związanego z przebywaniem w przestrzeni powietrznej. Personel latający pracuje w tej przestrzeni, zatem niezbędnym jest uzyskiwanie danych do oceny prostej tolerancji, ale również skuteczności jego pracy zarówno fizycznej jak i intelektualnej. Dotyczy to warunków: zwykłych, typowych podczas lotu trudnych, najczęściej występujących podczas: awarii technicznej; ograniczonej fizjologicznej dyspozycji pilota; 120 zmian związanych ze zmiennymi warunkami atmosferycznymi; zagrożeń ujętych w procedurach szkoleniowych, ale o nieprzewidywalnym przebiegu np: terroryzm, próba porwania, nagły zagrożony stan zdrowia członka załogi lub pasażera wymagający zawrócenia na najbliższe lotnisko. Naziemne (bezpieczne), ale skuteczne jednoczesne badanie wysiłku intelektualnego oraz fizycznego u lotników pracujących w przestrzeni powietrznej wymaga zastosowania rzeczywistości wirtualnej. Jest ona również przydatna do doskonalenia nawigacji lotniczej. Współcześnie dokonuje się automatycznego zbierania i obróbki informacji nawigacyjnych z istniejących systemów radionawigacyjnych. Zebrane dane, opracowane przez komputerowy system zarządzania lotem, umożliwiają lot po zaprojektowanej trasie, niezależnie od naziemnych pomocy nawigacyjnych. Wypracowane przez system polecenia i informacje są przesyłane do komputera pokładowego, który wprowadza korekty lotu i prezentuje je załodze w formie łatwo zrozumiałej. Łatwość rozumienia informacji jest w bezpośrednim związku zależności od jakości i ilości systemów technicznych oraz od percepcji ludzi, którzy z nich korzystają, obsługują, czy utrzymują je należytym stanie. Rozwój systemów nawigacyjnych zmierza do ujawniania i eliminacji elementów mogących generować błędy. Jednym z celów jest eliminacja błędów wynikających z tzw. „czynnika ludzkiego”. Proces ten zachodzi to poprzez maksymalne ułatwienie pilotowania wspomaganego niezawodną techniką a także doskonalenie skuteczności kontroli ruchu lotniczego. W tym dążeniu istotne znaczenie ma automatyzacja rutynowych czynności oraz przystosowanie urządzeń technicznych do możliwości fizjologicznych reakcji pilota. Jednocześnie z poczynaniami technicznymi niezbędnym wydaje się trening indywidualny pilota doskonalący reakcję jego organizmu na postrzegania zmysłowe. Trening ten może być komplikowany trudnościami, wynikającymi z percepcji sytuacyjnych różnych zdarzeń. Ćwiczenie, w warunkach ziemskich, elementów nawigacji lotniczej związane jest ze zmiennymi odpowiedziami organizmu lotnika na podobne problemy trudnych warunków lotu. Przyjmuje się, że symulatory ułatwiają nawigację w trudnych warunkach, choć nie można przewidzieć, w jaki sposób mózg człowieka zareaguje skojarzeniem obrazów statycznych w dynamicznym stresogennym środowisku? Czy reakcja człowieka może być skuteczna w krótkim czasie, jaki przewiduje instrukcja lotu? Należy podkreślić, że układ nerwowy pilota posługuje się takimi reakcjami, jak postrzeganie, analiza, percepcja wzrokowa i czuciowa, które rzutują na precyzję wykonywanych ruchów. Reakcje tego typu mogą ulegać zakłóceniom podczas pilotażu w złożonych warunkach lotu. Wtedy analiza sytuacji jest zależna nie tylko od osobniczych właściwości pilota, lecz także od wyuczonych reakcji w symulatorach lotniczych. Złożoność problemu może wynikać i z tego, że zastępowanie człowieka urządzeniami o coraz bardziej rozwijanej i stale wzbogacanej technologii, może niekiedy powodować poczucie tworzenia rzeczywistości odmiennej od realnej. Pilot powinien mieć świadomość tego, że wyposażenie kokpitu stanowi zespół elektroniczny o charakterze funkcjonalnym i użytkowym. Środowisko kabiny statku powietrznego jest realne, ale przeplatając się z elektroniką tworzy w wyobraźni pilota nowy system o różnych możliwościach i zastosowaniach. Szczególnie wartościowym wydaje się być utrwalanie przekonania u pilotów, że elektroniczne odtwarzanie warunków lotu należy traktować jako ekwiwalent realności. Wiąże się to z pewną odrębnością od realności aktualnie postrzeganej przestrzeni; tym bardziej musi się wiązać z opanowaniem doskonałej techniki pilotowania nabytej w symulatorach, która ulokuje się w podświadomości wykonawczej i powróci w realnej sytuacji ekstremalnej. Rzeczywistość wirtualna (VR, czyli Virtual Reality) stanowi obraz sztucznie wytworzonej rzeczywistości. Polega na multimedialnym kreowaniu komputerowej wizji przedmiotów, przestrzeni i zdarzeń. Wirtualna rzeczywistość powinna maksymalnie dokładnie odzwierciedlać zjawiska charakterystyczne dla odtwarzanego realnego środowiska. Jednocześnie musi ona wywoływać typowe odruchy oraz reakcje organizmu człowieka. Zatem powinna stanowić sztuczny obraz rzeczywistości tworzony różnymi technikami działającymi na zmysły. Inaczej mówiąc, powinna oddziaływać na indywidualne formy percepcji bodźców z otoczenia oraz ich osobniczej analizy i odpowiedniej przyczynowo-skutkowej reakcji organizmu. Wzbogacenie obrazu wirtualnego o inne charakterystyczne cechy zdarzeń środowiskowych (akustycznych, wonnych itp.) może wyzwolić odbiór sensoryczny, zrozumienie, identyfikację i 121 przygotowanie organizmu do reakcji na bodziec. Symulacja potwierdzona wieloma zmysłami, staje się wiarygodna, ponieważ jej elementy naśladują ludzką logikę poruszania się w rzeczywistości realnej. Przykładem może być sygnał „pożar”, który nie działając na zmysł powonienia, nie wyzwala realnego lęku obronnego. Symulacja nie musi być naśladowaniem konkretnego fragmentu rzeczywistości realnej, może być całkowicie abstrakcyjna, ale prawa rządzące przestrzenią symulowaną muszą być analogiczne jak w świecie realnym. Wirtualność oznacza, więc poruszanie się w świecie sztucznym, według reguł realności. Zastosowanie współczesnego symulatora lotniczego wykorzystującego VR stanowi interesujący fenomen psychologiczny dotyczący rzeczywistej (realnej) obecności badanego w przestrzeni symulowanej. Efekt taki można uzyskać przy zastosowaniu najbardziej złożonej technologii interaktywnej np. CAVE (Computer Aided Virtual Environment). Współczesny symulator lotniczy mogący mieć zastosowanie do potrzeb medycyny lotniczej i kosmicznej powinien zwierać w swej konstrukcji określoną przestrzeń wirtualną. Przestrzeń taka wyróżnia się szczególnymi cechami stwarzającymi łatwość: Nauki i doskonalenia Użytkowania Osiągania poczucia określonej programem orientacji przestrzennej Uzyskania poczucia znajdowania się wewnątrz odtwarzanego środowiska. Powodzenie i użyteczność wirtualnej rzeczywistości zależą głównie od możliwości technik współdziałania. Postęp cywilizacyjny powoduje, że wraz ze zmieniającym się środowiskiem człowieka zmienia się jego percepcja otoczenia i percepcja siebie samego w tym otoczeniu. Ta prawidłowość dotyczy również lotników wykonujących pracę w powietrzu oraz szkolonych w symulatorach lotniczych. Można przyjąć, że przedłużenie wyobraźni człowieka o VR stało się etapem ewolucyjnego rozwoju cywilizacji technicznej. W związku z tym uzasadnionym wydaje się utrwalanie u lotników wiedzy, że w trudnych sytuacjach wprawdzie intelekt człowieka przewyższa środowisko elektroniczne, ale wirtualne środowisko ułatwia i przyspiesza osiągania sukcesów lotniczych. 122 XI. Treningowy symulator lotniczo – lekarski; komora niskich ciśnień (KNC) Zagadnienie niedoboru tlenu w czasie lotu było jednym z pierwszych, jakie nurtowało polskich lekarzy pracujących w Centrum Badań Lekarskich Lotnictwa („Cebula” powołana 7 stycznia 1928 r.). Przyjęto wówczas założenie, że poznawanie wpływów zmian ciśnienia atmosferycznego na organizm człowieka, pozwala na podejmowanie właściwych medycznych środków zapobiegającym ówczesnym zagrożeniom lotniczym. Pierwszy komendant CBLL płk dr med. Adam Huszcza opublikował „Podręcznik o wpływie obniżonego i podwyższonego ciśnienia na ustrój.” Dnia 19 grudnia 1931 r. w CBLL oddano do badań lotniczo – lekarskich komorę niskich ciśnień (KNC), wg projektu Piotra Borejszy, a wykonaną w Stoczni Gdańskiej. Było to osiągnięcie światowe, bowiem polska KNC była największa i najbardziej nowoczesna w Europie. Miała pojemność 26 m3 i mogła pomieścić jednocześnie 6 osób. Za pomocą pomp próżniowych obniżano ciśnienie zawartego w jej wnętrzu powietrza. Mechanizm ten stwarzał możliwości uzyskania, w naziemnych warunkach laboratoryjnych, symulacji przebywania człowieka na różnych wysokościach. Maksymalnie obniżone ciśnienie wnętrza odpowiadało wysokości 15 000m.n.p.m. Po II wojnie światowej, w 1954 r uruchomiono w Warszawie KNC cylindryczną o przekroju 8 m, umożliwiającą jednoczesne prowadzenie badań 15 pilotów w warunkach bez podawania tlenu (5 000n m n.p.m.) i 12 pilotów w warunkach odpowiadających dużym wysokościom (12 000 m n.p.m.). Maksymalnie można było osiągnąć symulację wysokości 30 000 m n.p.m. W 1967 r opracowano „Instrukcję treningów w warunkach niedotlenienia wysokościowego”. Praktyczne zastosowanie treningu w KNC dotyczyło polskiej ekipy na Igrzyska Olimpijskie w Meksyku. W późniejszym czasie prowadzili tam treningi sportowcy wielu dyscyplin. Oczywiście najważniejszymi uczestnikami badań i treningu byli (oraz stale są) piloci wojskowi i cywilni, stewardesy, szybownicy, skoczkowie spadochronowi, baloniarze. W ramach tych badań poszukuje się coraz bardziej doskonałych środków sprzyjających podnoszeniu odporność ustroju na niedotlenienie wysokościowe. Modernizacja KNC z 1997 r unowocześniła obiekt (ryc. 43). Wnętrze zostało odnowione i wyposażone w 11 stanowisk badawczych. Każde z nich posiada aparaturę tlenową i nowoczesną łączność ze stanowiskiem lekarza prowadzącego badanie, oraz system komputerowy umożliwiający rejestrację następujących parametrów fizjologicznych: częstość skurczów serca, częstość oddechów, wysycenie tlenem krwi tętniczej, zawartość dwutlenku węgla w wydychanym powietrzu. W komorze niskich ciśnień znajdującej się w Wojskowym Instytucie Medycyny Lotniczej przeprowadza się: Okresowe badania orzecznicze odnośnie indywidualnej odporności na niedotlenienie wysokościowe Treningi podwyższające tolerancję na niedotlenienie wysokościowe Badania naukowe dotyczące: „czasu rezerwowego”, nadciśnienia oddechowego, przydatności ubiorów kompensacyjnych itp. Poszukiwania sposobów na efektywne podnoszenie odporności ustroju na niedotlenienie Treningi alpinistów, himalaistów i uczestników innych wypraw w czasie, których zachodzi potrzeba wykonywania pracy fizycznej lub umysłowej w warunkach niedotlenienia. Badania oporności organizmu człowieka na wpływ niedoboru tlenowego przeprowadza się w KNC z obniżonym ciśnieniem, najczęściej w warunkach 405 mmHg lub według potrzeb diagnostyczno – badawczych. Czas przebywania w warunkach zadanego ciśnienia wynosi 30 minut. Jest to czas optymalny na odpowiedź adaptacyjną ustroju. Badany nie korzysta z dodatkowego źródła tlenu (maska tlenowa znajduje się w zasięgu ręki, jako urządzenie awaryjne). Standardowe zmiany ciśnienia barometrycznego w KNC podano w tabeli 5. Przedstawione w tabeli zmiany szybkości symulowanego narastania wysokości, odpowiadają zmniejszaniu ciśnienia o ok. 123 0,5 mmHg/sek., na poszczególnych wysokościach. Takie właśnie zmiany ciśnienia są bezpieczne dla badanych, a wystarczające dla uchwycenia zmian w oporności na niedotlenienie. Badanie w KNC musi być poprzedzone desaturacją azotu z ustroju. Praktycznie, kandydat do badania oddycha czystym tlenem przez czas 30 minut w normobarii, czyli w zwykłych warunkach naziemnych. Ryc. 66. Ogólny widok komory niskich ciśnień posadowionej w Wojskowym Instytucie Medycyny Lotniczej w Warszawie Na pierwszym planie widoczne stanowisko operatora lekarza z systemem komputerowym rejestrującym: częstość skurczów serca częstość oddechów wysycenie tlenem krwi tętniczej zawartość dwutlenku węgla w powietrzu wydychanym Na drugim planie (od prawej) wejście do KNC, śluza, korpus KNC 124 Ryc.67. Stanowiska badawczo – diagnostyczno – treningowe w KNC Tabela 5. Szybkość symulacji „wznoszenia” w KNC Osiąganie ciśnienia odpowiadającego zakresowi wysokości w m. n.p.m. Czas osiągania symulowanych wysokości 0 – 1 000 1 000 – 2 000 3 000 – 4 000 4 000 – 5 000 5 – 8 m/sek. 12 m/sek. 15 m/sek. 25 m/sek. KNC w WIML-u wyposażona jest w system komputerowy umożliwiający rejestrację parametrów: fizjologicznych (częstość skurczów serca, wysycenie tlenem krwi tętniczej i zawartość dwutlenku węgla w wydychanym powietrzu) i technicznych (ciśnienie barometryczne, temperatura i wilgotność) oraz monitorowanie tych parametrów z zastosowaniem komputerowego stanowiska obserwacyjno – badawczego. Wydolnościowe badanie laboratoryjne (w KNC) dotyczące stopnia oporności ustroju lotnika na niedobór tlenu, w warunkach niepełnej kompensacji, odbywa się podczas symulowanej wysokości 5 000m n.p.m. Wymaga to wytworzenia we wnętrzu komory ciśnienia 405mm Hg (540 hPa). Badany nie korzysta z dodatkowego źródła tlenu. Maska tlenowa może być użyta awaryjnie przy pierwszych objawach złej tolerancji zadanego niedotlenienia. Standardowe zmiany ciśnienia („wznoszenie” a następnie „opadanie”) ilustruje ryc.68. Zmiany te wynoszą ok. 0,5mmHg/s. Standardowe zmiany ciśnienia w KNC 30 Pobyt 60s 25 m/s 20 15 10 5 0 0m→ 1000m→ 2000m → 3000m → 4000m→ 5000m Ryc. 68. Standardowe zmiany ciśnienia w KNC podczas badania oporności na niedotlenienie wysokościowe odpowiadające niepełnej kompensacji ustroju. Pobyt przez 60 sekund w warunkach badanego niedotlenienia, jak na ryc. 68, nie powinien wyzwolić objawów zaburzeń barofunkcji. Wystąpienie dyskretnych zaburzeń staje się nakazem podjęcia przez badanego oddychanie tlenem z maski. Badanie należy przerwać. Skorzystanie z maski tlenowej (choćby dla jednego oddechu) wymaga ponownej desaturacji. W przypadku braku objawów nietolerancji, po upływie 60s rozpoczyna się „schodzenie” według analogicznego przebiegi liniowego jak na ryc.68. Badanie sprawności barofunkcji lotnika podczas szybkiego wznoszenia przeprowadza się w warunkach symulowanej wysokości 10 000m n.p.m., według standardu „wznoszenia” do 5 000m n.p.m., czyli 0,5mmHg/s. Badanie to poprzedza desaturacja. Badany w KNC oddycha czystym tlenem podawanym przez aparaturę tlenową pod ciśnieniem powietrza otaczającego. Czas 125 przebywania w tych warunkach wynosi 10 minut. Badany po osiągnięciu i pobycie na symulowanej „wysokości” bez objawów nietolerancji rozpoczyna „schodzenie” według analogicznego schematu liniowego, jak „wznoszenie”. Przeciwwskazania do badań w KNC: Ogólne przemęczenie Użycie alkoholu (w dniu badania i poprzedzającym) Brak dostatecznego wypoczynku nocnego Na czczo lub bezpośrednio po posiłku Zaburzenia czynności przewodu pokarmowego Nieżyt górnych dróg oddechowych Inne (np. pochorobowe) przyczyny obniżające oporność ustroju Personel latający a szczególnie piloci wojskowi powinni osiągnąć i utrzymywać stałą gotowość do tolerowania wysoko użytecznej sprawności ustroju w warunkach nagłego (ostrego) niedotlenienia wysokościowego. Sytuacja taka może wystąpić w przypadkach awarii samolotu (np. dekompresja kabiny lub uszkodzenie aparatury tlenowej). W takich warunkach szczególnie ważnymi stają się wymagania dotyczące czasu podjęcia decyzji, jej trafności a w dalszej konsekwencji dokładności wykonania. Czas, jakim dysponuje pilot na efektywne działanie od momentu zaistnienia ostrego niedotlenienia do efektu wykonawczego nazywany jest czasem rezerwowym (ryc. 69). Czas rezerwowy w funkcji wysokości lotu 700 600 sekundy 500 400 300 200 100 0 6 500m 8 000m 8 500m 10 000m 20 000m Ryc. 69. Zależność czasu rezerwowego od wysokości lotu u pilota będącego w pozycji siedzącej Ogólnie, czas rezerwowy jest miarą aktywności intelektualno wykonawczej od narażenia człowieka na niedotlenienie do utraty przytomności. Można go bezpiecznie określić dla każdego człowieka badanego w KNC, przy warunkach niskiego ciśnienia odpowiadającego wysokości 8 000m n.p.m. Pobyt pilota, bez zabezpieczenia, na wysokości 8 000 m n.p.m. oznacza oddychanie powietrzem o ciśnieniu cząstkowym tlenu wynoszącym ok. 70 hPa. Wartość owa przekłada się na ciśnienie w pęcherzykach płucnych wynoszące ok. 37hPa oraz na wysycenie hemoglobiny tlenem w ok. 60%. Organizm ludzki nie jest w stanie wyrównać takiego niedotlenienia. W takiej sytuacji jedynym czynnikiem ratunkowym jest czas rezerwowy, który umożliwia podjęcie decyzji natychmiastowego obniżenie lotu do wysokości, na której wystąpi fizjologiczna tolerancja niedotlenienia. Wykorzystanie czasu rezerwowego komplikuje wpływ niedoboru tlenowego na obniżanie zdolności do efektywnej pracy. Ta prawidłowość zależy od indywidualnej oporności 126 organizmu człowieka. Na wysokości 7 000m n.p.m. różnice indywidualne są niewielkie, ale przy wznoszeniu na 15 000 m n.p.m., granice zawierają się w przedziale wielkości 8 do 10 sekund. Te dwie sekundy statystycznej różnicy, indywidualnego czasu rezerwowego, mogą decydować o życiu załogi statku powietrznego. Badanie czasu rezerwowego w KNC przy ciśnieniu odpowiadającym 7 500m n.p.m., dostarcza odpowiednio silnych bodźców do wyzwolenia mechanizmów oporności ustroju na niedotlenienie, a jednocześnie zawiera się w przedziale bezpieczeństwa. Uzyskanie odpowiedniego ciśnienia w KNC wymaga czasu (praca pomp ssących), a to uniemożliwia symulowanie ostrego (nagłego) niedotlenienia. W związku z tym w Wojskowym Instytucie Medycyny Lotniczej opracowano metodę określania indywidualnego czasu rezerwowego z zastosowaniem hełmu szczelnego typu GSz-6 i podawania do oddychania mieszanki gazowej ubogiej w tlen. Dzięki stosowaniu takiej symulacji niedotlenienia wyeliminowano czynnik zagrożenia dla zdrowia badanego (możliwość szybkiego przerwania symulacji) oraz uproszczono procedurę badawczą i wreszcie można zastosować nagłe niedotlenienie (praktycznie w dowolnym czasie). Niedotlenienie wysokościowe wpływa negatywnie na procesy poznawcze i działanie człowieka. Przeprowadzone w WIML badania, dotyczące sprawności psychomotorycznej pilotów poddawanych niedotlenieniu odpowiadającemu wysokości 4 500 m n.p.m. w różnych porach doby wykazały, że proste czynności są mało wrażliwe na wpływ niedotlenienia oraz rytmu dobowego. Zadania złożone wykazują znaczną wrażliwość na powyższe czynniki, wyrażającą się wzrostem popełnianych błędów. Liczbę błędów rozpoznawania sygnałów w ciągu doby prezentuje wykres na rycinie 70. Niedotlenienie wpływa na percepcję otoczenia. Pilot w warunkach hipoksji może mieć trudności z odczytywaniem wskaźników nawigacyjnych, źle szacować odległość samolotu od lądowiska, odczuwać pogorszoną koordynację wzrokowo-motoryczną. Funkcja wzroku pogarsza się proporcjonalnie do narastania wysokości lotu. Ostra hipoksja może powodować zaburzenia ostrości wzroku, czułości kontrastu, percepcji ruchu i barw. Od wysokości 3000 m n.p.m., mowa staje się coraz słabiej rozumiana. Wyniki testu śledzenia pościgowego ujawniły podatność tej czynności na niedotlenienie. Wahania dobowe nie wykazywały istotnego wpływu. Mimo trudności interpretacyjnych należy brać pod uwagę możliwość występowania błędnych decyzji w niektórych porach doby (ryc.70). Dotyczy to zwłaszcza planowanych zadań lotniczych o znacznym wysiłku pilotażowym. Badania w KNC udowodniły negatywny, dla pilotowania statkiem powietrznym, wpływ niedotlenienia wysokościowego. Ostre niedotlenienie obniża jakość wykonywanych zdań, upośledza odbiór informacji, pogarsza procesy intelektualne. Opisane zmiany są zależne od czasu przebywania pilota w warunkach „głodu tlenowego”. Liczba błędów 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1200 1600 2000 2400 400 800 Ryc. 70. Wykres popełnianych błędów w różnych godzinach pracy Linią ciągłą oznaczono zadania złożone a zadania proste przerywaną. godziny badania 127 Trening lotniczy z zastosowaniem symulatora wysokości (KNC) ułatwia osiągnięcie optymalnej tolerancji organizmu człowieka na niedotlenienie wysokościowe. Istotne znaczenie w procesie przystosowawczym mają następujące czynniki: Uświadomienie pilotowi jego granicy tolerancji, a co za tym idzie konieczności unikania lotów (bez odpowiedniego zabezpieczenia) na wysokościach powyżej tej granicy Zaznajomienie z możliwością wykorzystania, w sytuacji awaryjnej, czasu rezerwowego Optymalny, indywidualny trening w warunkach symulowanego niedotlenienia odbywany w KNC Trening wysokogórski. Ogólnie, można przyjąć, że sprawność motoryczna człowieka jest w prostej zależności od fizjologicznej możliwości adaptacyjnej organizmu do przebywania na wysokości. Zaburzenia fizjologiczne i psychologiczne zależą od poziomu niedotlenienia, czasu ekspozycji oraz szybkości wznoszenia na daną wysokość. 1. Komora niskich ciśnień z nagłą dekompresją (ryc. 71). Za pomocą tego symulatora można przeprowadzać badania personelu latającego obejmujące: wpływ nagłego niedotlenienia na zdolność wykonywania zadań z zachowaniem sprawności psychofizycznej, określenie oporności ustroju na wpływ nagłej dekompresji, oznaczanie barofunkcji uszu środkowych i zatok przynosowych, określenie czasu rezerwowego. Komora niskich ciśnień z nagłą dekompresją, jako symulator lotniczo-lekarski umożliwia bezpieczny trening lotniczy mający na celu: Niwelowanie lub łagodzenie wpływu niedotlenienia dekompresyjnego na zdolność wykonywania zadań w warunkach optymalnej sprawności psychofizjologicznej Trening utrzymywania organizmu w wymaganej sprawności lotniczej podczas nagłej (eksplozywnej) dekompresji Określanie indywidualnego czasu rezerwowego. Zmianę ciśnienia z wysokiego na niskie określa się mianem dekompresja. Odwrotnie, zmianę ciśnienia niskiego na wysokie nazywa się rekompresją. Wyróżnia się dekompresję: eksplozywną (nagłą), kiedy zmiany ciśnienia nastąpiły w czasie poniżej 1 sekundy umiarkowaną, co oznacza, że zmiany ciśnienia następowały w czasie krótszym niż 60 sekund powolną, czyli wyrównywanie ciśnień następuje w długim czasie. Organizm człowieka najdotkliwiej reaguje na eksplozywną dekompresję. Reakcję obronną oraz zachowanie się lotnika, który znalazł się w takich warunkach można badać w komorze symulującej eksplozywną dekompresję. Symulator taki składa się z komory właściwej oraz zbiornika dekompresyjnego połączonych ze sobą systemem przewodów próżniowych. Nagłą dekompresję uzyskuje się wykorzystując zjawisko wyrównywania się ciśnienia w zbiornikach po ich połączeniu ze sobą. W jednym zbiorniku (komorze) znajduje się ciśnienie laboratorium badawczego a w drugim niskie według programu badawczego (np. 510 mmHg). Ciśnienie w kokpicie samolotu wojskowego utrzymywane jest na poziomie różnicy ciśnień ok. 250 mmHg. W tym przypadku: P = Po – Pk; Wartości: Po = 760 mmHg (ciśnienie otoczenia), Pk = 250 mmHg (założone w programie badawczym), P = 510 mmHg. Układ zaworów łączących komorę właściwą ze zbiornikiem dekompresyjnym zapewnia regulację czasu dekompresji w zakresie 0,7-15 s z tolerancją 0,5 s. Komputerowy program informatyczny umożliwia ustawienie kolejności i czasu otwarcia zaworów dekompresyjnych oraz: obrazuje i rejestruje informacje o ciśnieniu w komorze właściwej i zbiorniku dekompresyjnym; umożliwia zapis graficzny i rejestruje parametry ciśnienia atmosferycznego komory; rejestruje parametry fizjologiczne z przebiegu badania; 128 tworzy bazę danych z każdego badania. W lotnictwie uszkodzenie kabiny ciśnieniowej jest czynnikiem urazogennym. Obniżenie ciśnienia proporcjonalnie zwiększa objętość gazów (prawo Boyle – Mariotte’a). Gazy ustrojowe pod postacią wolną lub rozpuszczoną podczas zmiany ciśnienia zmieniają swoją objętość. Zespół zaburzeń związanych ze zmianą objętości gazów wskutek dekompresji określono jako desbaryzm. Zmiany te zależnie od lokalizacji określa się następująco: Aerodontalgia; czyli lotniczy ból zębowy Aerootitis; lotnicze zapalenie ucha Aerosinusitis; lotnicze zapalenie zatok Przedrostkiem „aero” określa się różne zmiany patologiczne wywołane różnicą ciśnień występującą w lotnictwie. Funkcja przestrzeni gazowych w warunkach zmiany ciśnień nazywana jest barofunkcją. Gwałtowność dekompresji jest wprost proporcjonalna do wielkości uszkodzenia (otworu), pojemności kabiny oraz różnicy ciśnień przed i po dekompresji. W samolotach pasażerskich elementami najbardziej podatnym na rozszczelnienie są okna. Z tego też powodu okna są niewielkie na, tyle aby pasażerowie mieli możliwość obserwowania otoczenia a jednocześnie stanowiły mały udział ilościowy w powierzchni kabiny. Taka proporcja zmniejsza szkodliwość ewentualnej dekompresji. W wielu dużych samolotach rejsowych okno stanowi ok. 0,05 m2, taki otwór przy objętości kabiny ok. 350 m3, powoduje wyrównywani ciśnień wolniejsze niż bezpieczne zniżenie lotu do wysokości pełnej tolerancji organizmu. W samolotach bojowych kokpit ma mniejsze wymiary niż kabina pasażerska, w związku z tym, aby obniżyć efekt nagłej dekompresji utrzymuje się ciśnienie w kokpicie zredukowane do ok. 0,30 atm (ryc. 23). Samolotach bojowych duże wysokości i prędkości lotu wywołują ssanie aerodynamiczne, które znacznie przyspiesza obniżenie ciśnienia w kokpicie, osiągając nawet wartości niższe od aktualnej wysokości. Najgroźniejszymi skutkami dekompresji nagłej są: wydzielanie się pęcherzyków gazów rozpuszczonych w płynach ustrojowych (tzw. wrzenie krwi) oraz rozrywanie pęcherzyków płucnych. 129 Ryc. 71. Komora nagłej dekompresji. Wykorzystywana w WIML, między innymi, do badania barotraumy Na pierwszym planie widoczne stanowiska lekarskie i operatorskie Na drugim planie komora dekompresyjna Dekompresja statku powietrznego, lecącego na wysokości będącej w strefie niepełnej kompensacji (ryc. 1) powoduje zmiany w inercyjnym układzie odniesienia, organizm człowieka środowisko (kokpit), w którym każde ciało zachowuje swój stan ruchu (równowaga sił). Gazy ustrojowe zwiększają swą objętość z gwałtownością proporcjonalną do dekompresji (prawa gazowe). W takim przypadku może uruchomić się mechanizm oporności fizjologicznej. Organizm człowieka będący w warunkach dekompresji powolnej, może obronić się przed jej skutkami poprzez zwiększenie tkankowego wchłanianie rozprężających się gazów. Czynnikiem wspomagającym i łagodzącym skutki dekompresji jest podawanie tlenu pod ciśnieniem (wyposażenie wysokościowe pilota lotnictwa wojskowego) lub z maski pasażera podającej mieszaninę oddechową wzbogaconą tlenem (w lotnictwie komunikacyjnym). Nagła dekompresja naraża człowieka na obrażenia, których oporność fizjologiczna może nie tolerować lub krótki czas nie wyzwoli żadnego mechanizmu obronnego. Sytuacja taka może wystąpić, kiedy człowiek zostaje „wyssany” albo poraniony podmuchem powietrza wyrównującego znaczną różnicę ciśnień, przy uszkodzeniu kabiny typu: utrata drzwi, kokpitu, poszycia sufitowego itp. Komora nagłej dekompresji wykorzystywana w WIML (ryc.71) umożliwia osiąganie szybkiej (w ciągu 1 - 3 sekund) nagłej dekompresji w dwóch symulowanych zakresach wysokości: 1. Z ciśnienia 364 mmHg (odpowiada wysokości 5 791m. n.p.m.) do ciśnienia, 111 mmHG (odpowiada wysokości 13 716 m. n.p.m.) Różnica ciśnień w tym programie wynosi 253 mmHg. 2. Z ciśnienia 751 mmHg (odpowiada wysokości 115 m. n.p.m.) do ciśnienia 498 mmHg (odpowiada wysokości 3 400 m. n.p.m. Różnica ciśnień w tym programie wynosi 253 mmHg. Komora dekompresyjna wykorzystywana może być jako symulator treningowy, ale również jako urządzenie diagnostyczne dla określenia podatności na zaburzenia barofunkcji uszu. Wykorzystanie jako symulatora treningowego umożliwia pilotom nabycie wiedzy dotyczącej wpływu nagłej dekompresji na organizm człowieka. Obowiązkowe szkolenie dotyczy: wojskowych pilotów i personelu pokładowego oraz osób skierowanych do badania z różnych powodów lotniczo - orzeczniczych, czy lekarskich. Praktycznie badani, po wykładzie i medyczno – fizycznym wprowadzeniu, podlegają symulacji dekompresji wysokiej, tj. przy różnicy ciśnień = 218 mmHg. Np.: z 3 000m n.p.m. tj.526 mmHg (ciśnienie kabinowe) do 7 000m n.p.m. tj. 308 mmHg (symulowane ciśnienie wysokości lotu). Nagła dekompresja pogarsza samopoczucie oraz zdolność do precyzyjnej pracy pilota. Podczas symulacji lotnik może praktycznie poznać reakcję swojego ustroju występującą w przypadku nagłej dekompresji (indywidualny czas rezerwowy). Także bezpiecznie utrwalać nawyki ratunkowe mające zastosowanie w skrajnych warunkach lotu. Badanie diagnostyczne pozwala na kwalifikowanie do wykonywania zawodu pilota; bowiem trwałe zaburzenie czynności ucha środkowego w środowisku dekompresji dyskwalifikuje lotnika, jako zdolnego do pracy w powietrzu, albo kandydata do lotnictwa, szczególnie wojskowego. Komora podciśnienia w dolnej części ciała (LBNP tj. Lower Body Negative Pressure). Badanie odpowiedzi organizmu człowieka na podciśnienie z zastosowaniem LBNP jest ważną techniką używaną najczęściej do określenia fizjologii układu krążenia w warunkach mikrograwitacji. Komora ta symuluje stres grawitacyjny, krwotoczny; może też ułatwiać badanie i manipulowanie baroreceptorami. Niektóre ośrodki badawcze dysponują urządzeniami LBNP dostosowanymi do swych zainteresowań naukowo – badawczych, np. do badania aktywności mięśni w określonych obszarach anatomicznych (ryc. 72). Badanie wydolnościowe lub diagnostyczne, na potrzeby lotnictwa, z zastosowaniem LBNP polega na sztucznym obniżeniu ciśnienia wokoło dolnej połowy ciała. Obniżone ciśnienie w tym obszarze powoduje zatrzymanie części krwi w układzie żylnym dolnej połowy ciała. Zaleganie to zmniejsza napływ krwi do serca. Podczas LBNP pacjent leży na plecach z nogami umieszczonymi 130 w komorze do poziomu grzebienia talerza biodrowego. Ciśnienie powietrza wewnątrz komory jest obniżane za pomocą pompy próżniowej. Zgodnie z prawami dynamiki płynów, krew przemieszcza się z obszaru o wyższym ciśnieniu (górna część ciała, która jest na zewnątrz komory) w kierunku niższego ciśnienia (dolna część brzucha i nogi będące wewnątrz komory). Taka symulacja pozwala na poznawanie fizjologicznych mechanizmów wyrównujących niedobór krwi w górnych obszarach ciała. Efektywny stres podciśnieniowy można osiągnąć przy ciśnieniu w komorze poniżej 100 mmHg. Testowanie tolerancji ustroju i informacje o reakcjach fizjologicznych można uzyskać przy wartości niedociśnienia ok. -50 mmHg uzyskiwanej w ciągu 3s. Symulator LBNP służy do modelowania i badania ostrego wstrząsu krwotocznego u ludzi, w celu opracowania skutecznych procedur przewidywania nasilenia krwotoku do wystąpienia wstrząsu krwotocznego. Ma to ogromne znaczenie, bowiem krwotok uznawany jest za główną przyczynę śmierci w katastrofach komunikacyjnych i jako trauma działań militarnych. Badania modelowe z zastosowaniem symulatorów LBNP są bezpieczne i umożliwiają opracowanie algorytmów skutecznego postępowania lekarskiego u ofiar katastrof, z zagrożeniem rozwoju wstrząsu krwotocznego, wymagających pilnej interwencji ratującej życie. W lotnictwie badania w warunkach podciśnienia obszaru dolnej połowy ciała wykorzystywane są do poznawania: odległych reakcji fizjologicznych po locie kosmicznym (około 20% astronautów cierpi na tzw. „postspaceflight presyncope”) mechanizmów fizjopatologicznych, jako odpowiedź organizmu rannego lotnika na przyspieszenia wyzwalane podczas treningu walki w samolotach wysokomanewrowych nietolerancji ortostatycznej Symulator ten może być pomocniczo wykorzystywany w badaniach orzeczniczych dotyczących kwalifikowania badanego do wykonywania czynności lotniczych, jako pilota samolotów wysokomanewrowych. Platforma umożliwiająca stabilne, dowolne ułożenie badanego (od pionowego do poziomego) Fartuch uniemożliwiający wyrównanie ciśnień pomiędzy komorą a otoczeniem Kolumna sterująca Komora (przeźroczysty cylinder) utrzymująca obniżone (według programu) ciśnienie Ryc. 72. Komora podciśnienia w dolnej części ciała (LBNP) 131 Statek powietrzny posiadający kabinę szczelną narażony jest ma możliwość awarii urządzeń ciśnieniowych a to wiąże się z potencjalnym zagrożeniem utraty optymalnego ciśnienia w kabinie samolotu. Zatem pilot powinien mieć dostateczną wiedzę, czego należy oczekiwać w takiej sytuacji i jakie podjąć czynności, aby bezpiecznie kontynuować lot ratunkowy. Niektóre regulaminy lotnicze (różnych flot powietrznych) zalecają naziemny trening niedotlenienia wysokościowego z zastosowaniem symulatora lotniczego, najczęściej jakiejś wersji komory niskich ciśnień. Przyjęto, że trening taki powinien zapoznać szkolonych lotników z oznakami i objawami niedotlenienia wysokościowego. A także wypracować i utrwalić indywidualne, oraz skuteczne sposoby postępowania ratowniczego w określonych sytuacjach różnych zdarzeń lotniczych. 132 XII. Trening lotniczy z zastosowaniem wirówki przeciążeniowej jako symulatora lotniczego 1. Manewry przeciwprzeciążeniowe (anty G) Trening fizyczny (siłowy) stanowi najprostszą metodę podnoszenia tolerancji przyspieszeń (szczególnie +Gz). Zasadniczym programem treningu zwiększającego tolerancję organizmu człowieka na przeciążenia jest podwyższanie, ale nie przekraczanie GTP (Granica Tolerancji Przyspieszeń). Zwiększenie tolerancji można uzyskać poprzez przejściowe „zmagazynowanie” krwi w obszarach przeciwnych do jej przemieszczania. Efekt ten osiągnąć można poprzez powiększenie mięśniowej sieci naczyniowej (ryc. 73) Wydolność fizyczna jest jednym z podstawowych czynników wspomagania adaptacji do różnych uciążliwości pracy zawodowej. W fizjologii i medycynie lotniczej wysoki poziom fizjologicznej wydolności fizycznej uważany jest za ważny element zdolności pilota do wykonywania zadań lotniczych. Szczególną wagę przywiązuje się do uzyskiwania wyższej sprawności mięśni nóg, obręczy barkowej, szyi i brzucha. Mięśnie te wykonują znaczącą pracę podczas wykonywania manewru przeciw przeciążeniowego. Udowodniono również ścisłą zależność pomiędzy siłą i mocą kończyn dolnych a tolerancją przyspieszeń +Gz. Zastosowanie odpowiedniego treningu powinno poprzedzić określenie indywidualnej tolerancji G. Najczęściej badanie takie wykonuje się w programie GOR (Gradual Onset Rate) z liniowym narastaniem przeciążenia 0,1 G/s; do maksymalnej wartości 8 G (bez zabezpieczenia ubiorem antyG). Wyróżnia się trzy typy manewrów przeciw przeciążeniowych określanych też jako manewry anty-G. Manewr M-1 polega na przyjęciu optymalnej postawy ciała w fotelu pilota i specjalnego oddychania. Usadowienie w fotelu powinno być takie, aby tułów był lekko pochylony a głowa zbliżona do ramion. Mięśnie całego ciała powinny być napięte. Oddychanie należy zacząć głębokim i krótkim (ok. 1 sekundy) wdechem a kończyć energicznym wydechem, przy częściowo zamkniętej głośni. Czynność tą należy powtarzać, co 3 do 5 sekund. Prawidłowo wykonany manewr pozawala na zwiększenie tolerancji na przeciążenie o 1 do 2 G. Fizjologiczne wytłumaczenie uzyskania takich rezultatów sprowadza się go skrócenia odległości serce – oko, spowodowane pochyleniem tułowia. Tolerancja przeciążenia jest odwrotnie proporcjonalna do tej odległości. Zalecany sposób oddychania powoduje dodatkowo narastanie ciśnienia śródpiersiowego, które przenosząc się na serce i duże naczynia krwionośne wyzwala zwiększone ciśnienie tętnicze krwi, które to ciśnienie jest odpowiedzialne za tolerancję przeciążenia wspomaganego przez układ krążenia. Napięcie mięśni całego ciała, a szczególnie kończyn dolnych i brzucha umożliwia wyzwalanie następujących fizjologicznych mechanizmów obronnych: zmniejszenie przemieszczania krwi do dolnej części ciała, stabilizacja „wdechowej” przepony utrzymuje korzystną różnicę ciśnień pomiędzy jamą brzuszną a śródpiersiem wzrost ciśnienia tętniczego. Klasyczny manewr M-1, powoduje u niektórych pilotów utrudnienie w obserwacji przestrzeni powietrznej wokół samolotu. Wada ta w samolotach wysokomanewrowych jest poważną przeszkodą, szczególnie przy wykonywaniu skomplikowanych manewrów w minimalnej funkcji czasu. Zalecany sposób oddychania, w dłuższym czasie jego wykonywania, zaburza możliwość utrzymywania korzystnego ciśnienia śródpiersiowego, a to obniża skuteczność długotrwałego utrzymywania maksymalnej tolerancji przeciążenia. Manewr ten powoduje poczucie dyskomfortu zakłócającego skupienie uwagi na wykonywanych czynnościach lotniczych. Wymienione niedogodności były powodem udoskonalenia treningu M-1. Manewr L-1, jest zmodyfikowanym manewrem M-1. W procedurze wykonawczej wydech wykonuje się przy zamkniętej głośni, jak w próbie Valsalvy. Zaleca się również indywidualnie bardziej swobodne ułożenie ciała w fotelu. Manewr Q-G. Stanowi odmianę manewrów M-1 i L-1 opartą na regułach chińskiej gimnastyki leczniczej. Pilot wykonujący ten manewr „siłą woli” przygotowuje swój organizm do 133 tolerancji przeciążeń bez przyjmowania wymuszonej pozycji ciała. W chwili, kiedy czuje narastanie przeciążenia, natychmiast napina mięśnie w następującej kolejności: obu kończyn dolnych, brzucha, oraz mięśnie oddechowe łącznie z mięśniami karku. Napinanie mięśni powinno być połączone z chwilowym powstrzymaniem oddechu. Następnie wykonuje się płytkie, ale silne oddechy z częstotliwością ok. 60 oddechów na minutę. Manewr ten podwyższa tolerancję przeciążeń o 3G. Przy zastosowaniu ubioru anty-G można podwyższyć tolerancję o 4G. Optymalny czas blokowanego wydechu, podczas kompensacji przyspieszeń +Gz, powinien trwać od 2 do 5 sekund. Wyszkolony pilot powinien wykonywać równomiernie manewry oddechowe przeciw przeciążeniowe, w stałym czasie ok. 3 sekund. W miarę narastania przyspieszenia +Gz pilot może zwiększać jego tolerancję poprzez nasilanie natężenia blokowanego wydechu powiązanego z proporcjonalną skutecznością napinania mięśni szkieletowych. Nauczanie i kontrola poprawności wykonywania opisanych manewrów może odbywać się w każdych warunkach (np. sala gimnastyczna) natomiast skuteczność wykonawczą sprawdzić można wykorzystując do tego celu wirówkę przeciążeniową. ZWIĘKSZANIE TOLERANCJI PRZYSPIESZEŃ Podczas lotu Ćwiczenia fizyczne Treningi w wirówce przeciążeniowej Częstość wykonywania Ćwiczenia Dobór parametrów lotów z działaniem G. Nie przekraczanie fizjologicznych granic tolerancji +Gz. Skuteczności reakcji kompensacyjnych ustroju. Regularne loty, lub trening z zastosowaniem symulatorów lotniczych. Ogólna tężyzna fizyczna i psychiczna kształtujące reakcje adaptacyjne ustroju. Ćwiczenia powodujące wzrost siły i masy mięśni szkieletowych. Wykonywania „manewrów napinających”, łącznie z próbami typu L-1 i M-1 fizycznych przyspieszenia, zgodnie z potrzebami dotyczącymi określonego statku powietrznego. Obciążenie G musi mieścić się w granicach pełnej kompensacji fizjologicznej ustroju określonego pilota. Trening musi być prowadzony pod kontrolą zachowania się wskaźników fizjologicznych. Ryc. 73. Schemat zwiększania tolerancji przyspieszeń lotniczych Prawidłowe szkolenie pokazuje pilotowi, gdzie kończą się fizjologiczne rezerwy wydolności, jak się objawiają i kiedy wymagane jest świadome uruchomienie prawidłowych i 134 skutecznych manewrów anty-G. Posiadanie takiej wiedzy i umiejętności przekłada się na oszczędne gospodarowanie wysiłkiem wydatkowanym na potrzeby wykonania bezpiecznego lotu. 2. Treningowy symulator lotniczo – lekarski; wirówka przeciążeniowa Wirówka przeciążeniowa, może spełniać rolę symulatora: badawczego, diagnostycznego oraz treningowego. W lotnictwie i astronautyce ma zastosowanie w badaniach wpływu przeciążeń na organizm człowieka, oraz możliwości łagodzenia ich negatywnych skutków. W diagnostyce określać można granicę fizjologicznej tolerancji przyspieszeń (przeciążeń) w aspekcie możliwości wykonywania zawodu lotnika. Trening z zastosowaniem wirówki przeciążeniowej podnosi próg tolerancji przyspieszeń oraz uczy racjonalnego postępowania w przypadku dyskretnych objawów zagrażających patologii przeciążeniowej podczas lotu. Symulator ten składa się z ramienia zakończonego kabiną (gondolą) pilota. Ruch obrotowy ramienia powoduje oddziaływanie na kabinę siły odśrodkowej działającej na człowieka badanego w kabinie. Wirówki mogą osiągać siły przeciążenia, znacznie przekraczające wytrzymałość ludzkiego organizmu. Wirówka przeciążeniowa dla ludzi funkcjonująca w WIML od 1965 roku posiada ramię o długości 9 metrów z przeciwwagą. Na ramieniu obrotowym zawieszona jest swobodnie wychylająca się kabina pilota. Symulator osiąga przyspieszenie do 25G, przy szybkości narastania przyspieszenia do 6G/s. Może realizować dowolnie wybrany program odtwarzający przeciążenia występujące podczas wykonywania różnych figur lotniczych realnego lotu. Napęd wirówki sterowany jest z konsoli operatora, ale również z kabiny za pomocą drążka sterowego; zatem badany pilot może sam zadawać przyspieszenia, jakie przewiduje osiągać w czasie realnego lotu. System ten daje możliwość powtarzania figur pilotażu, podczas których wystąpiło złe samopoczucie lub zaburzenie świadomości. Liczba wykonywanych czynności treningowych teoretycznie nie jest ograniczana ani czasem ani liczebnością wykonań. Zasadą ogólną jest ćwiczenie do czasu uzyskania oczekiwanego rezultatu. Jeśli jest taka potrzeba trening może być powtarzany, co kilka dni. Wirówka ta posiada nowoczesny system transmisji danych z nadajnika w obszarze kabiny do odbiornika w dyspozytorni (Ryc.74),. Ryc. 74. Wirówka przeciążeniowa Wirówka z 1965, po licznych modyfikacjach posiada: Wielokanałową elektrokardiografię pozwalającą na odbiór: 135 sześciu odprowadzeń 9-cio elektrodowych; trzech odprowadzeń 6-cio elektrodowych; dwóch odprowadzeń V4, 4 elektrodowych. Układ EKG/REP, który umożliwia: pomiar jednego odprowadzenia EKG; pomiar fali oddechu metodą reograficzną; pomiar fali oddechu metodą termistorową; standaryzację sygnału EKG, standaryzację sygnału oddechu. Tor SpO2, który umożliwia: pomiary sygnału tętna w płatku usznym; sygnału nieprzezroczystości płatka usznego; sygnału saturacji krwi tętniczej tlenem. Tor pomiaru przyspieszeń. Pakiet pomiarowy zapewnia pomiar przyspieszeń w trzech prostopadłych osiach kabiny x, y i z. Tor pomiaru ciśnień antygrawitacyjnych, umożliwia pomiar ciśnienia w trzech miejscach ubioru antygrawitacyjnego: w spodniach (zakres pomiarowy 300kPa); w kamizelce (zakres pomiarowy 10kPa); w masce(zakres pomiarowy 10kPa). Tor nieinwazyjnego pomiaru ciśnienia krwi. Tor reografii. Tor EMG. Ogólnie, układ transmisji danych pozwala korzystanie z 64 kanałów biomedycznych oraz 64 logicznych. Częstość przetwarzania wynosi 200kHz. Tak bogate oprzyrządowanie umożliwia, oprócz badań medycznych i orzeczniczych, wykonywanie testów psychologicznych, symulacji zaburzeń orientacji przestrzennej a także trening pilotów poddawanych zmiennym przyspieszeniom analogicznym do występujących w trakcie realnego lotu na nowoczesnych, wysokomanewrowych samolotach wojskowych. Eliminację zakłóceń oraz niezawodność osiągnięto poprzez instalację bezstykowego łącza indukcyjno - pojemnościowego umieszczonego w osi obrotu skrzydła wirówki. Program badawczy lub treningowy kończy się wydrukowanym raportem z informacjami o warunkach badania łącznie ze statystycznym opracowaniem wyników. Trening w wirówce przeciążeniowej (ryc. 73) ułatwia zwiększanie tolerancji przeciążeń. Dalszym celem jest: zrozumienie fizjologii stresu przeciążeniowego, nabycie przekonania odnośnie możliwości tolerowania przeciążeń lotniczych, wypracowanie czujności w reagowaniu na dyskretne objawy stresu przeciążeniowego. Opracowanie treningu w wirówce warunkowały charakterystyki przyspieszeń najlepiej tolerowanych przez organizm pilota. Maksymalne obciążenie kontrolowane jest na podstawie szeregu wskaźników fizjologicznych. Najważniejsze znaczenie ma zachowanie się przepływu krwi w tętnicy skroniowej na poziomie gałek ocznych, rejestrowane metodą Dopplera. Każdorazowe przerwanie wirowania treningowego następuje w momencie, gdy dopływ krwi do obszaru głowy, przechodzi w jej odpływ z tej przestrzeni anatomicznej. Sytuacja ta wyprzedza o kilka sekund utratę pola widzenia. Trening fizjologicznie kontrolowany, w wirówce przeciążeniowej, nie obciąża nadmiernie układu krążenia, ale pozwala ocenić zmiany w tolerancji zadanego przyspieszenia. Zatem nie zachodzi obawa przekroczenia obciążenia sięgającego poza granice tolerancji organizmu. Zasadniczym celem treningu w wirówce przeciążeniowej jest zwiększenie tolerancji poprzez doskonalenie umiejętności wykonywania manewru anty-G. Innymi korzyściami są: Zrozumienie oraz doskonalenie fizjologicznych mechanizmów zapobiegających wystąpieniu stresu przeciążeniowego Postrzeganie wczesnych objawów ryzyka związanego z ekspozycją na wysokie wartości G 136 Podjęcie działań zapobiegawczych (odpowiedniego manewru lotniczego) chroniących przed skutkami źle tolerowanych przeciążeń Nabycie przekonania o możliwościach zwiększania indywidualnej tolerancji przyspieszeń. Program GOR z wolno narastającym przyspieszeniem ułatwia nauczenie, kontrolę poprawności wykonawczej manewru L - 1. Miarą skutecznego wykonywania manewru jest pozytywna ocena wyniku treningu, wystawiona wskutek analizy danych napływających z kabiny do stanowiska lekarskiego w sterowni. Wirówka przeciążeniowa jest symulatorem a jednocześnie urządzeniem treningowym umożliwiającym naukę poprawnego wykonywania manewrów przeciw przeciążeniowych, w warunkach niezagrażających życiu. Utrwalenie tych czynności do tego stopnia, aby mogły być wykonywane w określonych sytuacjach lotniczych bez zastanowienia. Trening oswaja początkujących lotników ze skutkami oddziaływania wysokich wartości przeciążeń. Nowa hydrostatyczna generacja ubiorów przeciw przeciążeniowych (np. typu Libella) wymaga zmiany zachowania się pilota wykonującego manewr napinający. Narastanie ciśnienia hydrostatycznego, w tym typie ubioru, występuje proporcjonalnie od momentu narastania przyspieszenia. Narastanie ciśnienia hydrostatycznego w Libelli odbywa się w kierunku stopy → głowa. Wymaga to stopniowego i postępującego napinania mięśni w odpowiedniej kolejności: podudzi, ud, pośladków, brzucha. Narastanie przyspieszeń powinno proporcjonalnie zwiększać siłę skurczową mięśni. Każda zmiana ubioru lotniczego, techniki pilotażu oraz osiągów, szczególnie samolotów wielozadaniowych o ponadnormatywnych możliwościach manewrowych, wymaga prowadzenia indywidualnego treningu adaptacyjnego. Poprawność skutecznego zastosowania treningu powinna być sprawdzona w naziemnym symulatorze lotniczym; w przypadkach fizjopatologii przyspieszeń, w wirówce przeciążeniowej. Uzyskanie pozytywnego wyniku badania wydolnościowego w warunkach zaplanowanych przyspieszeń, umożliwia wystawienie orzeczenia lekarskiego o możliwości podjęcia lotów w samolotach wysokomanewrowych. 137 XIII. Temperatura w środowisku pracy lotnika. Termobarokomora Organizm człowieka przystosowany jest do optymalnego funkcjonowania w warunkach neutralności termicznej. Warunki takie, dla człowieka bez odzieży, zawierają się w zakresie temperatur otoczenia od 280C do 300C. W tym zakresie temperatur na powierzchni ciała mogą występować pewne różnice lokalnej ciepłoty, ale pomiędzy maksymalną a minimalną temperaturą powierzchni nie może być więcej niż 50C. Większa różnica nie jest tolerowana i uruchamia ustrojowe mechanizmy obronne. Zmiany w tolerancji termicznej organizmu można ująć w dwóch podstawowych zależnościach temperatury środowiska bytowania w stosunku do neutralności termicznej: wyższej i niższej. W obu przypadkach możliwy jest pobyt i efektywna praca człowieka; jednak wyłącznie w warunkach sztucznie wytworzonego mikroklimatu, stosownej odzieży lub aklimatyzacji. Aklimatyzacja możliwa jest w warunkach termicznych nieprzekraczających indywidualnej tolerancji organizmu na zmieniającą się temperaturę otoczenia. Prawidłowa ciepłota ciała wynosi ok. 360C. Taki stan termiczny określany jest jako normotermia. W temperaturze tej procesy ustrojowe przebiegają rytmem fizjologicznym. Zdrowy człowiek utrzymuje ciepłotę ciała w wąskich granicach (ryc. 75), pomimo krańcowych różnic w warunkach środowiskowych i aktywności fizycznej. Jest to możliwe dzięki mechanizmom regulującym równowagę cieplną ustroju przez zwiększanie wytwarzania ciepła, albo jego odpowiedniej utracie. Zasadniczym źródłem ciepła w ustroju jest spalanie pokarmów. Najwięcej energii wytwarza wątroba i mięśnie prążkowane. Produkcja ciepła przez mięśnie może być dostosowywana do aktualnych potrzeb. Bodziec powodujący wytwarzanie ciepła wyzwala wzrastającą aktywność mięśni od drżenia włókien mięśniowych do coraz silniejszych dreszczy. Utrata (pozbywanie się nadmiaru) ciepła z ustroju następuje głównie z powierzchni ciała przez promieniowanie, przewodzenie i parowanie. Niewielka część jest zużywana na ogrzewanie przyjmowanych posiłków i napojów oraz na odparowanie wilgoci z dróg oddechowych. U ludzi, dobowe zmiany występują zależnie od okresów odpoczynku i aktywności (ryc. 75). Dobowe zmiany temperatury mogą ulec zmianie w wyniku zmiany strefy czasu i innej aktywności w poprzednich porach dnia. Sytuacja taka występuje podczas dalekich podróży lotniczych (zmiana rytmów dobowych w miejscu lądowania). Ryc.75. Wykres przedstawiający dzienne wahania temperatury ciała. 138 Naturalną ochronę przed zimnem i gorącem stanowi skóra, będąca fizjologiczną powłoką prawie całego ciała. W okolicach otworów naturalnych przechodzi w błony śluzowe. Skóra, składająca się z trzech warstw: naskórka, skóry właściwej oraz tkanki podskórnej, pokrywa i osłania ustrój człowieka. Podstawowe funkcje skóry: System ochronny Mechaniczna osłona Izolacja środowiska wewnętrznego od zewnętrznego (czynników fizycznych, chemicznych i biologicznych) Melanogeneza (melanina chroni organizm przed mutagennym promieniowaniem ultrafioletowym) Zabezpieczenie organizmu przed utratą płynów Bariera biologiczna utrudniającą wnikanie drobnoustrojów do wnętrza organizmu Warstwa zrogowaciała przepuszcza cząsteczki tylko o tolerowanym ładunku elektrycznym System odpornościowy (skóra współuczestniczy) wytwarzający interleukinę, parahormon, które mobilizują system odpornościowy ustroju. System termoregulacji Dynamika (kurczenie, rozszerzanie) naczyń włosowatych. Kurczenie naczyń krwionośnych zapobiega wychłodzeniu a rozszerzanie, poprzez zwiększenie łożyska przepływu, ułatwia wychładzanie. Aktywizacja gruczołów potowych. Wydzielany pot pobiera temperaturę do parowania i tak schładza organizm. W skrajnych przypadkach gruczoły potowe są w stanie wydzielić ok. 10 litrów potu do ochrony organizmu przed przegrzaniem. Udział w gospodarce wodno-elektrolitowej (gruczoły potowe) organizmu człowieka Gospodarka witaminowa (synteza prowitaminy D3 z 7-dehydrocholesterolu) Percepcja bodźców ze środowiska zewnętrznego (dotyk, ból, ciepło, zimno) poprzez receptory w skórze i naskórku Wyraża stany emocjonalne. Funkcje skóry, szczególnie percepcja bodźców i wyrażanie emocji, mają podstawowe znaczenie w optymalnym wykonywaniu czynności lotniczych. W lotnictwie nie można wykluczyć zmian termicznych warunków w środowisku czasowego bytowania lub pracy. Szczególnie problem ten występuje na styku płyta lotniska kokpit. Lotnictwo prywatne, sportowe, rekreacyjne wykorzystujące statki powietrzne lekkie lub ultralekkie najczęściej wykorzystuje przestrzeń lotniczą niskich wysokości. Ta przestrzeń obarczona jest znacznymi zmianami temperatur i wilgotności, co przy kokpitach otwartych stanowi poważny problem dotyczący utrzymania normotermii. Wiatr wzmacniający odczucie zmiany temperatury może utrudnić wykonanie planowanego lotu, w warunkach termicznych (naziemnych) uznanych za tolerowane przez organizm lotnika. Zmiana temperatury istotnie wpływa na reakcje adaptacyjne organizmu; szczególnie w warunkach ekspozycji na niedotlenienie wysokościowe. Skojarzone działanie niedoboru ciepła i niedotlenienia wysokościowego zawęża zakres zdolności utrzymania homeostazy termicznej organizmu. W takich uwarunkowaniach może wystąpić obniżenie ustrojowej produkcji ciepła. Wysokie loty dużych prędkości powodują nagrzewanie zewnętrznej powłoki samolotu w wyniku tarcia samolot powietrze, dodatkowy wzrost temperatury powoduje sprężanie powietrza przednią częścią kadłuba. Sprawna izolacja termiczna oraz pokładowy system wentylacyjny zapewniają załodze i pasażerom optymalne warunki podróżowania. W wyniku nagłej dekompresji kabiny samolotu, pilot (załoga) narażony jest na skojarzony wpływ niedotlenienia wysokościowego z niską temperaturą otoczenia. Taka kumulacja niekorzystnych czynników negatywnie wpływa na fizjologiczny proces: bodziec decyzja. Zmiany zachodzą na tyle szybko, że czas na podjęcie stosownej (optymalnej) decyzji, odnośnie kontynuowania lotu lub opuszczenia kabiny, może okazać się zbyt krótki. Pilot w kombinezonie lotniczym chroniony jest przed nagłą ekspozycją na zimno zależnymi od tego, jakimi 139 właściwościami termoizolacyjnymi cechuje się konkretny ubiór oraz ile ciepła organizm człowieka skumulował w tkankach. 1. Klasyfikacja środowiska termicznego Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 16 czerwca 2009 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. Nr 105, poz. 873), przyjęło kryterium klasyfikacji środowiska termicznego jako wartość wskaźnika PMV (przewidywana ocena średnia). Na tej podstawie określa się zarówno gorący, jak i zimny mikroklimat: o wartość wskaźnika PMV w zakresie powyżej 2,0 charakteryzuje mikroklimat gorący, o wartość wskaźnika PMV w zakresie poniżej -2,0 charakteryzuje mikroklimat zimny. Obciążenie termiczne w mikroklimacie gorącym określa się za pomocą wskaźnika WBGT (Wet Bulb Globe Temperature) wyrażonego w stopniach Celsjusza (°C). Obciążenie termiczne w mikroklimacie zimnym określa się pośrednio za pomocą wymaganej izolacji termicznej IREQ (Required Clothing Insulation tj. wymagana ciepłochronność odzieży). W przypadku pracy na zewnątrz budynków, ocenę zagrożenia odmrożeniami przeprowadza się za pomocą oceny siły chłodzącej powietrza, charakteryzowanej przez wskaźnik WCI wyrażony w kilokaloriach na metr kwadratowy i godzinę. Wskaźnik PMV (Predicted Mean Vote) stosowany jest w opisie komfortu cieplnego w pomieszczeniach zamkniętych. Sakla oceny wynosi od +3 do – 3.Warunki komfortu opisuje się jako: -0,5 < PMV < +0,5. Wskaźnik WBGT służy do oceny średniego wpływu oddziaływania ciepła na człowieka w okresie jego pracy, z pominięciem obciążeń termicznych bliskich strefom komfortu termicznego i występujących w ciągu krótkich (kilkuminutowych) okresów. Wskaźnik WCI oznacza ocenę siły chłodzącej powietrza. Metodę wyliczania tego wskaźnika opisuje Polska Norma PN-N-08009:1987. Niska temperatura otoczenia najbardziej naraża na wychłodzenie dłonie, stopy i odkryte powierzchnie twarzy. Wiatr, jego prędkość i wilgotność pogłębiają odczucie zimna. Wychłodzenie dłoni znacznie utrudnia utrzymywanie i manipulację przyrządami, obniża się zręczność i precyzja wykonywanych czynności. W niskiej temperaturze maleje chwilowa siła uchwytu (np. w temperaturze otoczenia ok. +20C osiąga zaledwie 40% siły występującej w warunkach komfortu cieplnego). U ludzi wrażliwych temperatura skóry palców wynosząca ok. +100C jest najniższą, przy której możliwa jest względną sprawność manualna. Narażenie ciała na działanie temperatur niższych od zamarzania (poniżej 0°C) prowadzi do odmrożeń i hipotermii. Piloci mogą być narażeni na przymusowy pobyt w środowisku zimnego powietrza lub zanurzenia w zimnej wodzie (hipotermia immersyjna) w następstwie awaryjnego lądowania w strefie klimatycznej zimnej lub przymusowego wodowania. Bezpośrednie oddziaływanie niskich temperatur, niższych od zamarzania płynów ustrojowych, powoduje tworzenie się kryształów lodu wewnątrz komórek lub w przestrzeniach międzykomórkowych; co zaburza działanie pompy sodowej a w konsekwencji prowadzi do rozrywania błon komórkowych. Następuje zlepianie się krwinek i tworzenie mikrozatorów płytkowych a dalej zakrzepów. W wyniku działania bodźców nerwowo naczyniowych następuje zmiana w kierunku przepływu krwi, zgodnie z mechanizmem centralizacji krążenia - kierującego dopływ krwi do życiowo ważnych narządów organizmu, kosztem różnych uszkodzeń mniej ważnych obszarów anatomicznych. Uszkodzenie wywołane suchym zimnem jest zwykle powierzchowne. Wilgotne zimno powoduje zmiany martwicze z tendencją do pogłębiania. Uszkodzenie organizmu zimnem może być powierzchowne lub głębokie. Powierzchowne działanie zimna objawia się odczuciem drętwienia, mrowienia, kłucia. Reagowanie na te objawy, poprzez zastosowanie odpowiedniej odzieży, wykonywanie ćwiczeń poprawiających lokalne krążenie, unikanie zbędnego kontaktu a zimnymi przedmiotami, zapobiega powikłaniom. W głębokich urazach poszkodowany może nie mieć świadomości toczącego się procesu destrukcyjnego, do czasu utraty czucia w zaatakowanej przestrzeni anatomicznej. Pierwszymi, postrzegalnymi, objawami kontuzji spowodowanej zimnem są lokalne przebarwienia skóry. Ludzie rasy białej charakteryzują się tym, że na ich skórze najpierw występuje zaczerwienienie a następnie 140 zblednięcie do bieli woskowatej. U ciemnoskórych skóra staje się szara. Przechłodzona kończyna, przy dotyku jest zimna. Towarzyszący tym przebarwieniem obrzęk przemawia za zmianami głębokimi. Personel naziemnej obsługi samolotów narażony jest na ochłodzenie organizmu. Nadmierne wychłodzenie możliwe jest nie tylko przy złej, ale również i przy umiarkowanej pogodzie, w przypadku przemoknięcia ubioru i przebywania w nim na otwartej przestrzeni przy silnym chłodnym wietrze. Przyczyną tego jest spadek temperatury ciała w miarę intensywności parowania wody ze skóry. Pojawienie się takich objawów jak: dreszcze, zimne dłonie i stopy, drętwienie warg, utrata zręczności przemawia za zagrożeniem wystąpienia hipotermii. Pierwszymi, łagodnymi objawami hipotermii są: niekontrolowane dreszcze, niewyraźna mowa, płytki oddech, słabo napięty puls. Poszkodowany ma trudności z myśleniem, kontrolowaniem swoich ruchów, myśli nieracjonalnie, odczuwa lęk i uciążliwą senność. Odmrożenie manifestuje się tym, że obszar uszkodzenia jest zimny, stwardniały, barwy białej, pozbawiony czucia. Podczas ogrzewania pojawiają się plamiste zaczerwienienia. Może występować obrzęk i bolesność miejscowa. W zależności od stopnia uszkodzenia, zmiany mogą cofnąć się całkowicie lub nasilać aż do wystąpienia martwicy rozpływnej (zgorzeli wilgotnej) o miękkiej konsystencji tkanek lub martwicy suchej w postaci zmian o charakterze czarnej skorupy. Przewlekłe narażenie na niską temperaturę sprzyja wystąpieniu schorzeń gośćcowych i przewlekłych nieżytów dróg oddechowych. Zespoły lotniskowej obsługi samolotów, powinny być przeszkolone o wzajemnej obserwacji, mającej na celu wczesne podjęcie czynności zapobiegawczych. Kierownicy poszczególnych zespołów lotniskowych powinni znać sposoby udzielania pomocy poszkodowanym wskutek działania zimnego, wilgotnego i wietrznego środowiska pracy, szczególnie późną jesienią, zimą i wczesną wiosną klimatu w Polsce. Trening termiczny umożliwia przystosowanie organizmu do tolerancji zimna. Praktycznie adaptację do zimna nabywa się poprzez coraz dłuższe przebywanie człowieka w warunkach niskiej, ale tolerowanej przez organizm, ciepłocie. Warunkiem koniecznym jest tolerancja konkretnej ciepłoty granicznej. Wychłodzenie organizmu, z którym każdy pilot wojskowy musi się liczyć, stanowi poważny problem skutecznego wykonywania zadanej pracy. Określanie czynników mogących łagodzić skutki lub zapobiegać uciążliwości pracy związanej z zaburzoną tolerancją zimna przez organizm człowieka, najbezpieczniej jest badać lub ćwiczyć w symulatorach naziemnych. Zastosowanie symulatorów (np. termobarokomora) lotniczo – lekarskich najczęściej dotyczy: Ustalenie indywidualnego wpływu na reakcje adaptacyjne oraz możliwości wykonywania pracy w warunkach zimna skojarzonego z niedotlenieniem wysokościowym. Analiza parametrów termoizolacyjnych kombinezonów lotniczych i innych elementów ubrania jak: hełmy, rękawice, skarpety, w zmiennych warunkach temperatury i symulowanej wysokości lotu. Poprawa fizjologicznej tolerancji na zimno, przy zastosowaniu treningu termicznego. Zagrożenie zimnem i powikłania. Zaniedbania w organizacji pracy, lekceważenie objawów urazu zimnego (odmrożeń głębokich) najczęściej prowadzi do wychłodzenia, czyli hipotermii. Jest to sytuacja, w której organizm nie może odzyskać i utrzymać temperatury fizjologicznej. Uszkodzenie organizmu zimnem zależy od wielu czynników. Najczęściej wymienia się następujące: Osobnicze predyspozycje do reagowania szokiem na zimno. Wiek (lata życia) osób poniżej 17 i powyżej 40 roku życia. Wcześniej (w przeszłości) przebyta zimna kontuzja. Zmęczenie (w tym tzw. „wypalenie zawodowe”). Niekorzystna organizacja pracy. Brak indywidualnego szkolenia i doświadczenia treningowego (wiedza jak organizm reaguje na ekstremalnie niskie temperatury). Leki i środki farmakologiczne, głównie zwężające naczynia krwionośne skórne. 141 Czynniki fizjologiczne: odżywienie, ogólna aktywność psychofizyczna, niektóre leki i środki narkotyczne. Czynniki pogłębiające objawy oraz generujące powikłania, mogą być następujące: o osobnicza podatność na zaburzenie fizjologicznej termoregulacji, o zimny porywisty wiatr, o wilgotna (mokra) odzież, o ubiór o słabej termoizolacji, o nadużycie alkoholu, o ogólne osłabienie. Długotrwałe wychłodzenie prowadzi do przechłodzenia organizmu człowieka. Fizjologiczna, skuteczna obronna organizmu możliwa jest w przypadku, gdy temperatura ciała nie spadnie poniżej 340C. Załamanie skuteczności fizjologicznej obrony, zwane wyczerpaniem termicznym, następuje, gdy temperatura ciała spadnie poniżej 340C. W warunkach temperatury ciała niższej od 300C następuje utrata przytomności. W temperaturze ciała pomiędzy 300C a 270C ulega załamaniu (ustaje) fizjologiczna obrona, poszkodowany zapada w letarg, czyli śmierć mózgową. Dalsze obniżanie temperatury powoduje utratę czynności życiowych powiązanych z wiotkim porażeniem mięśni. Stan ten objawia się: brakiem przytomności, sztywnymi źrenicami, zanikiem ruchów oddechowych, niewyczuwalnym tętnem. Natychmiastowa reanimacja może być skuteczna. Niepodjęcie czynności ratunkowych powoduje zgon. Pierwsza pomoc, w przypadkach obrażeń spowodowanych zimnem, polega na ustaleniu, czy odmrożenie jest powierzchowne, czy głębokie. Dalsze diagnostyczne postępowanie lekarskie powinno określić stopień odmrożenia. Odmrożeniem nazywa się miejscowe uszkodzenie tkanek na skutek działania zimna. Dzieli się je na 4 stopnie: I. Skóra jest przejściowo zaczerwieniona i obrzęknięta, występuje silna bolesność. II. Utrzymuje się znaczny obrzęk oraz tworzą się pęcherze na sinoprzekrwionej skórze; występuje silny ból. III. Skóra przyjmuje barwę niebieskoczarną, tkanki ulegają obumarciu, na różnej przestrzeni. IV. Postępujące zamarzanie tkanek. Pierwszą czynnością ratowniczą, w przypadku wystąpienia odmrożenia jest odsunięcie poszkodowanego od źródła (czynników) zimna. W przypadku zmian powierzchownych należy rozluźnić odzież i obuwie, ogrzewać odmrożony obszar (w szczególnych przypadkach ciepłem własnego ciała) nie masując i nacierając, podać gorące napoje, założyć jałowy opatrunek. W przypadku głębokich odmrożeń nie zaleca się żadnych czynności mających na celu ogrzewanie odmrożonych okolic; jeśli wytworzyły się pęcherze nie otwiera się ich, a tylko przykrywa jałowym opatrunkiem. Nie nacierać odmrożonych kończyn śniegiem. W razie potrzeby podać środki przeciwbólowe. Poszkodowanego należy niezwłocznie ewakuować do punktu pomocy medycznej (ambulatorium). Ewakuacja powinna odbywać się w pozycji wygodnej, z zabezpieczeniem tkanek przed maceracją (utworzenie namiotu z koca, pałatki lub innej tkaniny). Podstawowe postępowanie zapobiegawcze: Ograniczanie lub skracanie ekspozycji na zimno Unikanie noszenia mokrej (wilgotnej) odzieży Unikanie bezpośredniego kontaktu skóry z zimnymi metalami Noszenie luźnej odzieży kilkuwarstwowej oraz nakrycia głowy (zapobieganie utraty ciepła) Zaniechanie spożywania alkoholu Hipotermia. Podstawowym i wczesnym objawem są dreszcze. Organizm reaguje gwałtownymi skurczami mięsni, gdy nie jest w stanie utrzymać normalnej temperatury ciała (36.60C) i usiłuje wygenerować ciepło przez ruch mięśniowy. Pierwszym skutkiem jest stopniowe osłabienie całego ciała. Ustawanie dreszczy jest objawem zanikania fizjologicznych reakcji obronnych organizmu. Rokowanie, co do przeżycia staje się bardzo poważne. Hipotermia wpływa negatywnie na zdolność oceny sytuacji. Jeżeli hipotermia postępuje dalej dezorientacja przechodzi w zobojętnienie. 142 W hipotermii wymagana jest specjalistyczna intensywna pomoc medyczna. Doraźnie należy dążyć do zapobiegania dalszej utracie ciepła. Jeśli poszkodowany jest przytomny, przystępuje się do ogrzewania wszelkimi dostępnymi środkami. W każdej sytuacji należy jak najszybciej zorganizować ewakuację do szpitala. Postępowanie ratownicze polega na podjęciu czynności pierwszej pomocy i kolejno postępować według poniższego standardu, do chwili przybycia kwalifikowanej ekipy ratowniczo – ewakuacyjnej (np. SOR): W pierwszej kolejności należy zabezpieczyć poszkodowanego przed dalszą utratą ciepła poprzez zdjęcie mokrej odzieży i ogrzanie. Należy ułożyć poszkodowanego na plecach i nie poruszać nim. W przypadku: 1. Lekkiej hipotermii należy stosować bierne ogrzanie poprzez okrycie kocami i przeniesienie do ciepłego pomieszczenia lub, gdy jest taka możliwość, czynne ogrzewanie zewnętrzne poprzez zastosowanie ciepłego powietrza, ciepłej kąpieli. 2. Średniej hipotermii; postępowanie jak w p. I za wyjątkiem ogrzewania. Bierne lub czynne ogrzewanie dotyczy tylko tułowia. 3. Ciężkiej hipotermii; postępowanie jak w p. II. Dodatkowo koniecznym jest zastosowanie ogrzewania czynnego wewnętrznego np. wentylowanie poszkodowanego ciepłym, nawilżonym tlenem (jest to już postępowanie lekarskie specjalistyczne). W przypadku braku oddechu i tętna wykonuje się resuscytację krążeniowo – oddechową. Obecność oddechu i krążenia w hipotermii sprawdza się dłużej, niż w innych przypadkach; nawet do jednej minuty! Ostrzeżenie! Pierwsza pomoc w umiarkowanych i krytycznych przypadkach to przede wszystkim ogrzanie, mające na celu ustabilizowanie temperatury. Gwałtowne ogrzewanie, takie jak gorąca kąpiel lub prysznic, może być niebezpieczne. Temperatura ciała podczas ogrzewania zmienia się wolniej niż temperatura skóry. Należy więc ochraniać ofiarę przez dłuższy okres czasu, aż do pełnego odzyskania sił lub przyjazdu kwalifikowanej pomocy medycznej. Potrzeba wielu godzin by temperatura ciała wróciła do normy. Należy zawsze przyjmować, że hipotermia jest obecna we wszystkich sytuacjach człowieka znajdującego się w zimnej wodzie więcej niż 10-15 minut. W przypadku pomocy przylatującej śmigłowcem, chroń ofiarę (zwłaszcza głowę) od podmuchu wiatru z wirnika. Wysoka temperatura. Promieniowanie słoneczne może stanowić poważny stres cieplny (efekt cieplarniany) szczególnie w samolocie o dużym płacie czołowej szyby kokpitu. Temperatura kabinowa samolotów zaparkowanych na rampach przedstartowych może wynosić od +500 do +700 Celsjusza. Przy nasłonecznieniu, zawsze jest wyższa od postawionych w hangarach. Przezroczyste powierzchnie, nagrzane promieniami słonecznymi, przekazują temperaturę do wnętrza kokpitu. Nagrzane obiekty kokpitu emitują fale cieplne o częstotliwościach, które nie przenikają zwrotnie na zewnątrz przez oszklenie. Pochłaniane ciepło jest, więc kumulowane w kokpicie, stanowiąc dla lotnika istotny czynnik stresu cieplnego. Podobna kumulacja cieplna może wystąpić podczas lotów 1 000m n.p.m. Samoloty przeznaczone do lotów na dużych wysokościach oraz wyposażone w sprzęt do wysokiej manewrowości wyposażona są w coraz bardziej wydajne systemy utrzymywania optymalnej ciepłoty kokpitu, bowiem przegrzanie środowiska pracy zmniejsza komfort lotu pasażerom a załodze perfekcyjność wykonawczą. Ciało człowieka, w zwykłych warunkach bytowania, utrzymuje równowagę cieplną wykorzystując do tego celu kilku mechanizmów. Są to: promieniowanie, przewodzenie, konwekcja 143 parowanie. Promieniowanie jest to fizyczny transfer ciepła z obiektu lub przestrzeni o wyższej do niższej temperatury. Jeśli temperatura ciała organizmu żywego jest wyższa od otoczenia, wówczas ciało to oddaje więcej ciepła niż jego emisja ustrojowa. Przewodzenie, czyli transfer ciepła między obiektami o różnych temperaturach. Kierunek przewodzenia: od gorących cząsteczek (ciał) do chłodniejszych sąsiednich obiektów. Odległość tych obiektów określa ogólną szybkość przewodzenia. Konwekcja jest to transfer energii cieplnej przez przemieszanie masy płynu (cieczy lub gazów), w której cząsteczki mogą się swobodnie poruszać. Konwekcja naturalna (swobodna) jest skutkiem różnicy ciśnień wywołanych zmiennymi temperaturami (również gęstościami) Podczas utraty ciepła, gdy ciało nagrzewa powietrze otaczające, ogrzane powietrze rozszerza się i wznosi, ponieważ jest wypierane przez gęstsze, powietrze chłodniejsze. Oddychanie, które również przyczynia się do regulacji temperatury ciała, jest rodzajem konwekcji. Straty ciepła poprzez parowanie wymagają zmiany stanu skupienia z płynnego (pot) do gazowego. Parująca, na powierzchni ciała ciecz (woda, pot) powoduje powierzchniową utratę ciepła (schłodzenie). Parowanie jest w przyrodzie najbardziej popularną forma utraty ciepła. Skuteczność parowania zależy od wielu czynników. Do częstych i łatwych do ujawnienia należą: Dostatek wody pitnej, umożliwia fizjologiczną, stosowną do potrzeb, intensywność chłodzenia poprzez parowanie potu. Odzież może być czynnikiem sprzyjającym kumulacji ciepła (przegrzaniem), jak również ułatwiającym przewiewność, czyli odparowanie wilgoci (w tym potu). Ubiór pilota stanowi osłonę ciała człowieka, która pośredniczy w procesach wymiany energii cieplnej z otoczeniem. Skuteczność utrzymywania komfortu cieplnego (normotermii) zależy od odpowiedniego doboru odpowiedniej odzieży, która w warunkach zimna zapobiega ochłodzeniu ciała, a w otoczeniu gorącym ułatwia odprowadzanie nadmiaru ciepła. Względna wilgotność powietrza powyżej 50%. Utrudnia obronę przed przegrzaniem przez parowanie. W miarę wzrostu wilgotności otoczenia zmniejsza się skuteczność odparowywania wilgoci z powierzchni ciała. W warunkach wilgotności względnej wynoszącej 100% utrata ciepła przez parowanie jest niemożliwa. Człowiek, nie powinien, ale może wydajnie funkcjonować w temperaturze otoczenia powyżej 1000C, tylko przy wilgotności względnej ok. 10%; oraz przy wystarczającej podaży wody i soli mineralnych. Temperatura większa od 800C spłyca fizjologiczne mechanizmy obronne, które coraz bardziej stają się zależne od wilgotności otoczenia. Wymienione mechanizmy oddawania ciepła, w przypadku schładzania organizmu (obrona przed przegrzaniem) człowieka wykazują zmienną skuteczność, która maleje w miarę wzrostu temperatury. W przypadku temperatury otoczenia (powietrza lub bliskich przedmiotów) przekraczającej ciepłotę skóry, oddawanie ciepła jest mniejsze od przyswajanego od otoczenia. Sytuacja taka wymaga uruchomienia fizjologicznego wspomagania chłodzenia organizmu. Taka zależność może wystąpić w kokpicie i staje się wymogiem dodatkowego wysiłku organizmu lotnika. Wzrost temperatury otoczenia do ok. 850C uruchamia gwałtowną, ale fizjologiczną, produkcję potu, która wspomaga utratę powietrza przez promieniowanie, konwekcję, przewodzenie. Temperatura ok. 950C przekracza efektywność wszystkich mechanizmów mogących zmniejszyć przegrzanie organizmu; w krótkim czasie człowiek eksponowany na taką ciepłotę otoczenia doznaje szoku cieplnego. Organizm człowieka może wykorzystywać różne mechanizmy fizjologiczne do ochrony ustroju przed stresem cieplnym. Odprowadzanie nadmiaru ciepła z wnętrza organizmu człowieka możliwe jest poprzez wzrost przepływu krwi w kierunku powłok skórnych, gdzie ulega schłodzeniu. Zwiększenie tempa skórnego przepływu wymaga zmniejszenia przepływu krwi do innych narządów jak nerki, wątroba. Dodatkowym czynnikiem ułatwiającym intensywny krwioobieg jest wzrost tętna umożliwiającego utrzymanie odpowiedniego do potrzeb ciśnienia krwi. Nagromadzone ciepło powłok zewnętrznych uaktywnia receptory skórne wrażliwe na podwyższoną ciepłotę, które szlakami mózgowymi pobudzają układ nerwowo – mięśniowy do zwiększenia produkcji potu. Warunki stresu cieplnego powodują wzmożoną produkcję potu. Ilość 144 wydzielonego potu nie może wzrastać nieograniczenie; przyjmuje się, że maksymalna jego ilość w ciągu 1 godziny pracy nie powinna przekroczyć 1000 gramów u osoby nie zaaklimatyzowanej i o 25 % więcej u zaaklimatyzowanej. Przyjmuje się, że organizm człowieka nie może w ciągu 8 godzin pracy wydalić więcej niż 4 litry płynów. Taki ubytek wymaga stałego uzupełniania, bowiem organizm szybko ulega odwodnieniu a to zmniejsza potliwość i nasila skutki stresu cieplnego. Zdrowy człowiek w optymalnych warunkach bytowania i przy temperaturze otoczenia nie wyższej niż 28°C traci w ciągu doby około 500 ml wody przez parowanie z powierzchni skóry i wydzielanej z potem. Ludzie różnią się osobniczo nasileniem odpowiedzi organizmu na stres cieplny. Znaczący wpływ na tolerancję przegrzania mają następujące czynniki: rodzaj i długotrwałość wykonywanej pracy kondycja fizyczna indywidualne przystosowanie organizmu do wykonywanych czynności skuteczny lub upośledzony wypoczynek (np. brak snu) otyłość wiek podeszły spożycie alkoholu. Poważnymi ostrzegawczymi reakcjami organizmu, w przypadku osłabionej tolerancji ciepłoty środowiska są: kurcze cieplne, wyczerpanie cieplne i udar cieplny. Pierwszy udar cieplny predysponuje poszkodowanego do powtarzających się epizodów. Temperatura środowiska: kabinowego dla pasażerów, a kokpitu w odniesieniu do wydajnej pracy załogi statku powietrznego lub lotniska dla obsługi naziemnej, powinna dawać poczucie komfortu cieplnego. Odczuwanie komfortu cieplnego jest indywidualnie różne i może zawierać się w granicach od 180C do 350C. Mikrośrodowisko pracy lub przebywania człowieka powinno być tak kształtowane, aby było termicznie przyjemne. Subiektywne odczucie komfortu termicznego zależy od aktywności ruchowej, termoizolacyjności odzieży, czynników fizycznych otoczenia oraz cech osobowości. Wymienione te i inne czynniki wpływające na termiczny mikroklimat środowiska lotniczego można zaplanować i skutecznie realizować. „Czynnik ludzki” wymaga skutecznego treningu lub indywidualnego zabezpieczenia termicznego. W związku z tym w systemie wentylacyjnym samolotu przewiduje się pewien zapas energii termicznej wykorzystywanej do indywidualnego nadmuchu (najczęściej chłodnego). Badanie wydolności termicznej, reakcji fizjologicznych, oporności osobniczej w warunkach kombinowanych zmian temperatury, wilgotności i ciśnienia możliwe jest w bezpiecznych warunkach naziemnych z wykorzystaniem symulatora lotniczo lekarskiego, jakim jest termobarokomora. 2. Termobarokomora (Ryc.76) Wojskowy Instytut Medycyny Lotniczej w Warszawie dysponuje termobarokomorą przeznaczoną do badań doświadczalnych i specjalistycznych, oraz treningu adaptacyjnego lotników, sportowców i innych. Możliwości użytkowe są następujące: Zakres zmian temperatury wnętrza od –30oC do +60oC z dokładnością 1oC; Szybkość zmian temperatury: 1oC/min; Wilgotność od 10% do 99% w zakresie temperatur od +20oC do +60oC z dokładnością 1%; Przepływ powietrza: od 0.1 do 3.5 m/s; Możliwości zmian ciśnienia (symulacja wysokości lotu) od 760 mmHg do 9 mmHg ze zmianą ciśnienia regulowaną od 0 do 15 mmHg/s; (ciśnieniowa symulacja lotu na wysokość do 30 000m n.p.m.) Objętość użytkowa komory: 30 m3. Komora ta umożliwia realizację prac badawczych dotyczących reakcji organizmu pilota na różne temperatury otoczenia, w zmiennych warunkach ciśnieniowych symulowanego lotu, a także oznaczanie właściwości termoizolacyjnych różnych części ubioru lotniczego. 145 Barokomora, jako symulator lotniczo – lekarski umożliwia trening adaptacyjny zarówno do niskich, jaki i wysokich temperatur otoczenia. Oprócz tego stanowi bazę techniczną do badań diagnostyczno – orzeczniczych dotyczących: o wydolności układu krążenia w zmiennym środowisku wysokiej i niskiej temperatury w różnych warunkach otaczającego (w komorze) ciśnienia atmosferycznego; o określenie metabolizmu beztlenowego ustroju przebywającego w gorącym środowisku zewnętrznym; o możliwości wykonywania skomplikowanej pracy w ekstremalnych warunkach termicznych; o badania wpływu temperatury symulowanego środowiska pracy na optymalną wydolność fizyczną i indywidualną sprawność psychomotoryczną pracowników; o symulacji różnych (wybranych) czynników klimatycznych dla potrzeb lotnictwa lekkiego i wyczynowego (przy wykorzystaniu jako komory klimatycznej). Opisywany symulator umożliwia badanie wpływu temperatury symulowanego środowiska pracy na wydolność fizyczną i sprawność psychomotoryczną pracowników, wśród nich personelu lotniczego. Często trening termiczny kojarzony jest z adaptacją do gorąca. Trening w warunkach gorąca jest potrzebny, bowiem stres cieplny powoduje u pilotów najbardziej istotne problemy zaburzające wykonywanie bezpiecznego lotu. Jednocześnie nie można przeoczyć fizjologicznego działania zimna na organizm człowieka. Wszak piloci powinni działać skutecznie we wszystkich typach środowisk muszą, zatem doświadczyć (w warunkach bezpiecznych) i zrozumieć, jak organizm konkretnego człowieka reaguje na ekstremalnie zimne temperatury. Ryc. 76. Termobarokomora Trening dla lotników wykonujących misje w gorącej strefie klimatycznej składa się z dwóch części: teoretycznej i sprawdzającej czynnościowo - praktycznej. Próby czynnościowe rozpoczyna się w termokomorze (nie stosuje się symulacji wysokości lotu) o temperaturze wnętrza +400C, przy wilgotności względnej = 45% i przepływie powietrza < 1,0 m/s. Po 30 minutowej spoczynkowej adaptacji zadawany jest trenowanym wysiłek fizyczny z obciążeniem 1,0 W/kg. Trening adaptacyjny i wysiłkowy monitorowany jest indywidualną częstością skurczów serca oraz ciśnieniem tętniczym krwi. Pozytywną kwalifikację uzyskują lotnicy nie wykazujący zaburzeń w zapisach badanych wskaźnikami fizjologicznymi. Pomyślne wyniki próby czynnościowej kwalifikują do dalszego szkolenia ułatwiającego działalność człowieka w trudnych warunkach 146 klimatycznych. Praktyczne korzyści treningu w termobarokomorze najczęściej dotyczą indywidualnej oceny: Wpływu czynników gorącej strefy klimatycznej na fizjologiczną i psychologiczną sprawność organizmu wykonującego czynności standardowe jak i ekstremalne Wykazanie znaczenia i określenia indywidualnie najkorzystniejszego sposobu aklimatyzacji Ustalenia indywidualnej przyczyny zaburzeń cieplnych Określenie skutków niedoboru podawanych płynów, w odniesieniu do przyjętych kryteriów ekspozycji na gorące środowisko, oraz ich optymalne uzupełnianie. Odbycie takiego treningu połączonego ze szkoleniem teoretycznym z zakresu podstaw fizjologii człowieka, zwiększa bezpieczeństwo wykonywania zadań lotniczych w różnych warunkach klimatycznych. Dodatkową wartością treningu jest optymalna interpretacja subiektywnego odczucia komfortu cieplnego. Podczas treningu każdy uczestnik może wypracować własne (indywidualnie) najkorzystniejsze postępowanie aklimatyzacyjno – zapobiegawcze skutecznie chroniące go przed przegrzaniem. 3. Gwałtowna zmiana temperatury (uraz termiczny) Wpływ zimna na wybrane procesy fizjologiczne Zimno. Wydolny organizm człowieka dysponuje fizjologicznymi mechanizmami obronnymi przed wychłodzeniem. Początkowe uruchamiane są mimowolne drżenia mięsni, czyli dreszcze. Dreszcze mogą pięciokrotnie zwiększyć wytwarzanie ciepła. Dalszym fizjologicznym mechanizmem jest zwężenie powierzchownych (skórnych) naczyń krwionośnych i lokalny skurcz skóry tzw. „gęsia skórka”. Przy dalszej ekspozycji na zimno następuje obronne gromadzenie krwi z żyłach głębokich, co powoduje zmniejszenie dopływu krwi do naczyń powierzchownych oraz kończyn i twarzy (lokalizacja peryferyjna), ale ten mechanizm jednocześnie ułatwia możliwość odmrożenia. Odmrożenie. Przyczyną odmrożenia określonej części ciała jest najczęściej przechłodzenie całego organizmu. Powstałe zmiany to czasowe lub nieodwracalne uszkodzenie tkanek. Najbardziej narażone są te anatomiczne okolice, które nie posiadają tkanki tłuszczowej oraz pozbawione naturalnej osłony jak: nos, uszy, dłonie (szczególnie palce), stopy. Podczas działania obniżonej temperatury dochodzi do znacznego spowolnienia lub zatrzymania przepływu krwi w naczyniach krwionośnych zaopatrujących w krew skórę, tkankę podskórną i mięśnie. Prowadzi to do przejściowego uszkodzenia lub całkowitego obumarcia oziębionych części ciała. Stopień i rozległość objawów zależy od temperatury i czasu wystawienia na działanie zimna. Początkowo poszkodowany odczuwa narastające mrowienie, a następnie odrętwienie i zesztywnienie odmrożonej okolicy, która stopniowo blednie. W przypadku bardzo znacznego uszkodzenia skóry na jej powierzchni pojawiają się pęcherze wypełnione jasnym, czasem nieco krwistym, przejrzystym płynem. Klinicznie odmrożenie charakteryzuje się przejściowymi zaburzeniami w skórnym krążeniu krwi, bólem, bladością lub sinoczerwonym zabarwieniem dotkniętych powłok, obrzękiem, pieczeniem i świądem skóry Ciężkość odmrożenia określa się w stopniach: I.Na skórze pojawiają się pęcherze z płynem surowiczym II.Martwica powierzchowna skóry III.Martwica głęboka. W takim przypadku może dojść do samoistnej amputacji odmrożonej części ciała. Zwiększone ryzyko odmrożenia najczęściej powiązane jest z: Wcześniejszym spożywaniem alkoholu lub narkotyków, co upośledza czucie i zdolność reagowania na zimno Wiatrem, który dodatkowo nasila działanie niskiej temperatury Wilgotnym lub mokrym ubraniem Podeszłym wiekiem Cukrzycą 147 Chorobami naczyń krwionośnych Neuropatią obwodową (uszkodzeniem drobnych nerwów, na przykład w przebiegu cukrzycy, miażdżycy, niedoborów witaminowych) Paleniem tytoniu Postępowanie w odmrożeniu. Poszkodowanego należy ewakuować do ciepłego (niegorącego) pomieszczenia. Zdjąć mokre, zimne ubranie, a z jego palców ściągnąć biżuterię. Jeśli odmrożeniu uległy tylko palce, zanurzyć je w letniej wodzie, początkowo o temperaturze 300C, a następnie 360C. Na odmrożone policzki, nos czy uszy nałożyć czyste (niegorące) opatrunki. Jeśli na skórze są widoczne pęcherze lub sinoczerwone albo blade plamy, należy zastosować suche, czyste opatrunki, najlepiej z wyjałowionej gazy. Ze względu na ogólne wychłodzenie ciała, poszkodowanemu podaje się ciepłe, (ale niegorące) napoje. Po ociepleniu odmrożonych części ciała, należy, (jeśli to możliwe) ułożyć je nieco wyżej i okryć. Jeśli poszkodowany jest przytomny i dobrze się czuje, a do dyspozycji jest ogrzewany samochód, można odtransportować go do punktu medycznego lub wezwać pogotowie ratunkowe. W każdym przypadku stan odmrożenia oraz poszkodowanego powinien ocenić lekarz. Przy odmrożeniach powyżej II stopnia poszkodowanemu podaje się surowicę przeciwtężcową. Nie wolno przekłuwać pęcherzy, masować i nacierać czymkolwiek odmrożonych okolic skóry oraz gwałtownie rozgrzewać odmrożonych części ciała, gdyż skóra w okolicy odmrożenia jest bardzo delikatna. Nie wolno także podawać poszkodowanemu alkoholu. W przypadkach powierzchownych odmrożeń najczęściej dochodzi do pełnego wyleczenia. Jeśli uszkodzenie sięga głębiej, gojenie również jest samoistne, lecz trwa dłużej, a przebarwienia i mrowienia mogą pozostać na zawsze. Ciężkie odmrożenia z rozległą martwicą skóry i sąsiednich tkanek prowadzą do kalectwa. Celem leczenia jest ograniczenie obszaru nieodwracalnego uszkodzenia ciała oraz zapobieganie powstawaniu powikłań. Wpływ ciepła na wybrane procesy fizjologiczne Ciepło. Fizjologiczne procesy energetyczne wytwarzają zbilansowaną ilość ciepła. Nadmiar energii cieplnej produkowanej w procesie przemiany materii i pochodzący z pracy mięśni usuwany jest głównie przez skórę. W warunkach fizjologicznych dokonuje się to za pomocą biernej utraty ciepła przez konwekcję, przewodnictwo i promieniowanie do otoczenia. Jeżeli produkcja ciepła w ustroju jest zwiększona albo, gdy temperatura środowiska zbliżona jest do ciepłoty ciała, wówczas bierna utrata ciepła nie wystarcza do utrzymania równowagi cieplnego bilansu ustroju i konieczny staje się udział czynnej utraty ciepła przez wyparowanie wydzielanego potu. Mechanizmy biernej utraty ciepła stają się coraz bardziej nieskuteczne, kiedy temperatura środowiska przekracza 38°C. W takich warunkach energia cieplna z otoczenia nagrzewa powierzchnię ciała i parowanie potu staje się jedynym sposobem utraty ciepła. Strumień suchego powietrza sprzyja parowaniu, natomiast zwiększona wilgotność względna mikroklimatu zwiększa niekorzystne działanie gorąca. Przebywanie w otoczeniu o wysokiej temperaturze może prowadzić do nadmiernego odwodnienia i wyczerpania cieplnego związanych z niemożnością oddawania przez organizm nadmiaru ciepła. Gromadzenie się energii cieplnej w ustroju i jego przegrzanie wywiera negatywny wpływ na przemianę materii w ośrodkowym układzie nerwowym, a zwłaszcza w tyłomózgowiu. Nadmiar energii, w tym regionie, jest przyczyną zespołu objawów narkozy termicznej i nieodwracalnych zaburzeń, w skrajnych przypadkach prowadzących do zgonu. Istotnym czynnikiem warunkującym efektywność pracy (również załogi statku powietrznego) jest osobisty komfort cieplny (termiczny). Odczucie komfortu cieplnego ma miejsce w przypadku zrównoważenia ilości ciepła wytwarzanego w organizmie, z ilością emitowaną do środowiska poprzez: przewodzenie, pocenie skórne, parowanie oddechowe, promieniowaniem i konwekcje. Fizjologiczne możliwości kompensacyjne ustroju umożliwiają szeroki zakres tolerancji cieplnej. Zbyt długa ekspozycja na wysoką temperaturę wyczerpuje mechanizmy fizjologicznej obrony a to powoduje wzrost ciepłoty głębokiej ciała. Zwłaszcza przebywanie w temperaturze >400C prowadzi do uwalniania zapalnych cytokin, szczególnie, jeśli wykonywana będzie ciężka praca fizyczna w upale. Przypadki takie mogą dotyczyć mechaników samolotowych pracujących na 148 płycie lotniska w upalne lato. Narastanie temperatury głębokiej inicjuje proces patologiczny podobny do niewydolności wielonarządowej nieodwracalnej fazy wstrząsu. Stres termiczny występuje najczęściej przy temperaturze otoczenia powyżej 350C. Objawia się, zależnie od indywidualnych cech, złym samopoczuciem oraz zmniejszeniem wydolności fizycznej i psychicznej. Inne objawy to spadek ciśnienia krwi i wzmożone pocenie się. Nawet nieznaczny wzrost temperatury ciała upośledza zdolność do wykonywania złożonych zadań takich, jakie są wymagane do bezpiecznego pilotowania statku powietrznego. Wzrost temperatury ciała ma następujący wpływ na pracę lotnika: Rośnie poziom popełnianych błędów Pamięć krótkotrwała staje się mniej wiarygodna Spowolnienie percepcji i aktywności motorycznej upośledza czynności sterowane intelektem Maleje ogólna zdolność do wykonywania, wcześniej wytrenowanych, zadań lotniczych. Środki zapobiegawcze: adaptacja do środowiska (trening termiczny), stosowanie odzieży ochronnej, podawanie płynów. Optymalne podawanie płynów w umiarkowanych warunkach cieplnych powinno wynosić około pół litra na godzinę. Rozsądny limit całkowitego zużycia płynów dla 12-godzinnego dnia pracy wynosi od 12 do 15 litrów. Utrata soli (elektrolitów) jest wysoka u pracowników, którzy albo nie są dostosowani do środowiska lub są dostosowani, ale wykonują wzmożony wysiłek w warunkach stresu cieplnego (np. mechanicy lotniskowi). W takich przypadkach uzupełnienie soli może się odbywać poprzez zwiększone dodawanie jej do żywności lub podawanie wysoko mineralizowanych wód pitnych. Spożycie soli zawartej w pokarmach lub napojach, na ogół wystarczająco uzupełnia utratę elektrolitów. Adaptacja do środowiska gorącego jest niezbędna. Osoba, która nie odbyła treningu adaptacyjnego do środowiska, jest bardziej podatna na uszkodzenia cieplne i ograniczoną sprawność. Należy oczekiwać spadku wydajności pracy z tendencją malejącą. Dobry plan adaptacji opiera się na stopniowym wzroście wysiłku fizycznego, a nie jedynie ekspozycji personelu na ciepło. Aklimatyzację na ciepło można osiągnąć w ciągu 4 do 5 dni. Pełna aklimatyzacja cieplna trwa od 7 do 14 dni, przy treningu trwającym od dwóch do trzech godzin dziennie w warunkach nadzorowanych ćwiczeń fizycznych w gorącym środowisku otoczenia. Osoby pracujące w pełnym słońcu, na otwartej przestrzeni (służby lotniskowe) powinny nosić luźne ubrania o odpowiedniej wentylacji. W gorącym środowisku, odzież chroni człowieka przed promieniowaniem słonecznym, ale zmniejsza utratę ciepłoty ciała wskutek konwekcji i przewodzenia. Ciemne zabarwienie odzieży pochłania więcej promieniowania cieplnego niż odzież jasna. Aby zmniejszyć obciążenie cieplne głowy, należy nosić nakrycia zacieniające. Pilot, bardziej niż jakikolwiek inny członek załogi, musi zabezpieczyć się przed możliwością doznania stresu termicznego. W samolotach lekkich po osiągnięciu odpowiedniech szybkości i wysokości, pilot powinien otworzyć okno w kokpicie i kierować strumień chłodnego powietrza na okolicę głowy i szyi w celu złagodzenia skutków nagrzewania. Oparzenie termiczne oznacza uszkodzenie skóry lub innych tkanek spowodowane działaniem gorąca. Skutki są zależne od czasu ekspozycji na czynnik termiczny (ryc. 77). Mogą być skutkiem kontaktu z zewnętrznym źródłem ciepła, jak: płomień, płyn, ciało stałe, lub gazowe. W wyniku oparzenia dochodzi do denaturacji białek a w następstwie do martwicy koagulacyjnej. Głębokość oparzenia wyraża się w trzech stopniach: I.Powierzchowne, czyli rumień oparzeniowy dotyczący tylko naskórka II.Pośrednie, dotyczy skóry właściwej, na powierzchni oparzonej występują pęcherze wypełnione osoczem III.Głębokie, występuje martwica skóry właściwej i tkanek położonych głębiej. Oparzenia pierwszego oraz drugiego stopnia goją się samoistnie, natomiast trzeciego stopnia wymagają opracowania chirurgicznego, a także uzupełnienia przeszczepami martwiczych zmian skóry. Postępowania w oparzeniu termicznym. Jak najszybciej usunąć oparzonego z miejsca zagrożenia, ugasić palące się na nim ubranie i przystąpić do oziębiania, najlepiej poprzez umieszczenie poszkodowanego w wannie lub pod strumieniem chłodnej wody o temp ok. 20st.C. Oparzoną kończynę można zanurzyć w naczyniu z zimną wodą. Oparzoną twarz lub tułów okładać 149 serwetami zamoczonymi w zimnej wodzie. Schładzanie miejsca oparzenia powinno trwać ok. 15 do 30 min. Praktycznie do ustąpienia bólu. Ochładzanie ogranicza głębokość penetracji temperatury a tym samym uszkodzenia głębszych tkanek. Czynności te wykonane nawet po kilku godzinach od doznania urazu przynoszą korzystne efekty terapeutyczne. Zanim pojawi się obrzęk należy zdjąć z powierzchni uszkodzonej pierścionek, zegarek, bransoletę, pasek, buty. Po ochłodzeniu, ranę oparzeniową zaopatrzyć jałowym, suchym opatrunkiem lub czystą gazą (oparzeń twarzy nie okrywa się opatrunkiem); w przypadku oparzeń rozległych opatrzyć kompresami lub prześcieradłem. Oparzeniom często towarzyszy utrata ciepła spowodowana zaburzeniem termoregulacji w obrębie uszkodzenia a także wskutek parowania sączących się płynów oparzeniowych. W takim przypadku należy zapewnić poszkodowanemu spokój i chronić go przed szokową utratą ciepła. kW/m2 30 20 10 4 8 12 16 Czas ekspozycji w sekundach Ryc. 77. Reakcja skóry na oddziaływanie środowiska gorącego w kW/m2. Krzywa wykresu oznacza oparzenie termiczne. (kW/m2 oznacza ile kilowatów energii potrzebnych jest do ogrzania metra kwadratowego powierzchni) Udar cieplny występuje w środowisku gorącym i o znacznej wilgotności względnej, gdy wszystkie odczyny termoregulacyjne nie mogą podołać utrzymywaniu optymalnej ciepłoty organizmu. Następuje wówczas przegrzanie. Początek jest nagły. Bywa poprzedzany objawami wczesnymi (zwiastunami), takimi jak: euforia; bólami i zawrotami głowy; ogólnym znużeniem, sennością, zaburzeniami wzroku i słuchu. Pocenie się organizmu jest na ogół zmniejszone (czasami ustaje), skóra staje się gorąca, zaczerwieniona, sucha. Szybkość tętna gwałtownie narasta do 160 - 180/min i staje się niemiarowe. Zwiększa się częstość oddechów. Występują zaburzenia orientacji a dalej utrata przytomności lub drgawki. Ciepłota ciała wzrasta do 400 - 410C. Pacjent ma wrażenie „płonięcia”. Śmierć bywa poprzedzona zapaścią krążeniową z objawami porażenia ośrodka oddechowego. Udar cieplny może wystąpić jako skutek porażenia słonecznego, wyróżnienie tego czynnika etiologicznego określa się jako „udar słoneczny”. Leczenie wymaga postępowania szpitalnego. Pomoc doraźna, w 150 oczekiwaniu na transport do placówki leczenia specjalistycznego, sprowadza się do owinięcia porażonego wilgotnym prześcieradłem ewentualnie zmoczenia ubrania lub zanurzanie w wodzie (szybkie ochłodzenie ciała). Bardzo ważnym jest, aby nie dopuścić do spadku temperatury ciała poniżej 38,30C. Przejście z hiperpireksji do hipotermii jest bardzo groźne; najczęściej prowadzi do drgawek i śmierci. Wyczerpanie wskutek gorąca, czyli zapaść cieplna, występuje w środowisku wilgotnym i gorącym, spowodowane jest nadmierną utratą płynów ustrojowych. Zaburzenie to poprzedzają następujące zwiastuny: narastające zmęczenie ogólne, zawroty głowy, narastające zmęczenie ogólne, postępujące osłabienie, wymioty i biegunka, lęk, zlewne poty prowadzące do zapaści krążenia z wolnym, nitkowatym tętnem. Po tych objawach wstępnych rozwija się wyczerpanie organizmu o następujących objawach klinicznych: blada, szara, lepka skóra, słabe, wolne tętno, niskie, nieoznaczalne ciśnienie tętnicze krwi, uczucie omdlewania, zaburzenia psychiczne poprzedzające utratę przytomności (jak w stresie). Stan wyczerpania wskutek gorąca jest najczęściej przejściowy. Jeżeli nie dołączy się niewydolność krążenia, która pogarsza stan pacjenta, rokowanie jest pomyślne. W poważniejszych przypadkach dochodzi do zagęszczenia krwi i utraty elektrolitów. Zmniejsza się objętość krwi krążącej z nadmiernym rozszerzeniem naczyń skórnych, co może prowadzić do ostrej niewydolności krążenia. Leczenie wymaga przywrócenia prawidłowej objętości krwi krążącej (poprzez wlewy dożylne). W lekkich postaciach wyczerpania cieplnego należy regularnie podawać doustnie, w kilkuminutowych odstępach, niewielkie ilości oziębionych i lekko słonych płynów. Omdlenie określa się jako łagodną postać wyczerpania cieplnego występującego w czasie długotrwałego przebywania w gorącym środowisku pracy lub bytowania. Zaburzenie to jest wynikiem zalegania krwi w rozszerzonych, pod wpływem ciepła, naczyniach krwionośnych kończyn dolnych. W tych przypadkach temperatura ciała jest zwykle obniżona. Obraz kliniczny i postępowanie lekarskie: analogiczne jak w przypadku zwykłego omdlenia. Najczęściej przyjęcie pozycji leżącej, z uniesionymi kończynami dolnymi, w chłodnym i dobrze przewietrzonym pomieszczeniu przerywa epizod omdlenia. Najwłaściwszym sposobem schładzania jest owijanie wilgotnymi tkaninami (prześcieradła, ręczniki, koce, ubrania). Okłady należy często zmieniać, by istniała jak największa różnica temperatur między skórą a kompresem. W trakcie schładzania należy stale kontrolować temperaturę ciała. Osiągnięcie ciepłoty poszkodowanego o wartości 38,30C do 38,50C oznacza konieczność przerywania chłodzenia. Zbyt niska ciepłota może wywołać zaburzenia krążenia. 4. Badanie warunków termicznych Zmienne warunki termiczne środowiska zewnętrznego powodują proporcjonalną wymianę energii cieplnej pomiędzy organizmem a otoczeniem. Zdolność do pobierania (absorpcji) lub oddawania (emisji) ciepła jest właściwością każdego zdrowego człowieka. Zróżnicowana emisja ciepła towarzyszy wszystkim przemianom energetycznym będącymi nieodłącznym przejawem życia biologicznego. Na ogół ciepłotę ciała oznacza się na powłokach zewnętrznych, zgodnie z poglądem o przenoszeniu temperatury wnętrza do tkanek zewnętrznych Ciepłota powłok w różnych obszarach anatomicznych oraz wnętrza ciała nie jest równomierna. Poszczególne narządy, zależnie 151 od poziomu metabolizmu i różnych wartości przewodnictwa cieplnego, charakteryzują się typowymi (różnymi) przedziałami temperatur. Ciepło przenoszone ku powłokom zewnętrznym zależy od dynamiki naczynioruchowej, kontrolowanej fizjologicznie i zależnej od sprawności układu krążenia. Podwyższona ciepłota ciała określana jest jako gorączka, kiedy temperatura mierzona w jamie ustnej 37,80C (1000F), lub mierzona w odbytnicy 38,20C. Skóra, będąca warstwą powłoki zewnętrznej, pośredniczy w wymianie ciepła pomiędzy wnętrzem organizmu człowieka a otoczeniem. Wymiana ta nie jest stała. Największą aktywność w pozyskiwaniu lub oddawaniu ciepła wykazuje skóra kończyn. Reakcje naczynioruchowe są w tych obszarach ukrwienia bardziej wyraźne oraz bardziej efektywne odnośnie termoregulacji. Badanie ciepłoty ciała, ubiorów w ocenie ich możliwości termoizolacyjnych, sprzętów lotniczych i lotniskowych jako źródeł wytwarzania lub przenoszenia ciepła, możliwe jest przy zastosowaniu termografii. Termografia jest to technika umożliwiająca poszukiwanie, wykrywanie, wizualizację i rejestrację temperatury oraz gromadzenie wyników. Technika ta wykorzystuje promieniowanie cieplne o długości fali od 0,8 do 1,0 mm. Najczęściej stosowana jest w kryminalistyce. Zobrazowanie wyników termografii, czyli termowizję wykorzystywano początkowo w celach militarnych. Kamerami termowizyjnymi (1952 r.) wykrywano niewidoczne nieuzbrojonym okiem żołnierza, ukryte obiekty o ciepłocie odmiennej od otoczenia. Medycyna przyjęła tą technikę zobrazowania w latach 70-tych XX wieku. Termowizja znajduje coraz szersze zastosowanie w nieinwazyjnej diagnostyce medycznej. Podstawą termowizji jest prawo Stefana-Boltzmanna, które głosi, że każde ciało o temperaturze wyższej od 0 bezwzględnego emituje ze swojej powierzchni ciepło kosztem swojej energii wewnętrznej. Temperatura empiryczna jest wielkością termodynamiczną, która charakteryzuje stan równowagi termicznej układu makroskopowego. Jest ona jednakowa dla wszystkich części układu izolowanego, będącego w stanie równowagi. Najdokładniejszym termometrem dla wyznaczania temperatury jest termometr gazowy. Pomiary nim są niewygodne i wyznaczają z dużą dokładnością jedynie temperatury wybranych punktów termometrycznych. W celu ujednolicenia narodowych skal temperatury, oraz jednakowego interpretowania termometri wprowadzono Międzynarodową Skalę Temperatur. Obecnie obowiązuje Międzynarodowa Skala Temperatury 1990 (ITS-90). Jednostką temperatury termodynamicznej (T) jest kelvin (K), zdefiniowany jako 1/273.16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody. W praktyce stosowana jest często skala Celsjusza. Jednostką skali Celsjusza jest stopień Celsjusza, (0C). W skali Celsjusza temperatura (t) zdefiniowana jest jako: t[0C] = T[K] - 273.15. Współdziałanie międzynarodowych służb lotniskowych wymaga stosowanie międzynarodowych, zrozumiałych przez zainteresowanych, oznaczeń. Lotnicy, szczególnie wojskowi i wyczynowi narażeni są na gwałtowne zmiany temperatur w zamkniętej przestrzeni kokpitu. Niektóre akrobacje czy też elementy walki powietrznej powodują nagrzanie kokpitu do temperatury przekraczającej +500C. Takie obciążenie cieplne pilota może komplikować perfekcyjne wykonanie trudnego elementu pilotażu. Przygotowanie pilota do ekstremalnych warunków lotu polega na stosowaniu optymalnego i osobniczo dostosowanego treningu termicznego. Planowanie takiego postępowania może ułatwić badanie zmian białek stresowych (Hsp) jako wskaźnika ilościowej oceny obciążenia cieplnego. Zwiastujące wyniki badań w warunkach laboratoryjnych z zastosowaniem termokomory przemawiają za możliwością zastosowania takiego wskaźnika indywidualnej cytoprotekcji oporności organizmu lotnika na obciążenie cieplne. 152 XIV. Reakcja organizmu człowieka na promieniowanie słoneczne Promieniowanie słoneczne, docierające na Ziemię, stanowi strumień fal elektromagnetycznych oraz cząstek elementarnych. Natężenie tego promieniowania określa stała słoneczna wynosząca ok. 1366 W/m2. Wartość ta jest zmienna w cyklu rocznym ±3,4%. Wahania te wynikają ze zmiennej odległości Ziemi od Słońca. Promieniowania słoneczne przechodząc przez atmosferę osłabia się wskutek absorpcji oraz rozproszenia. Około 30% promieniowania słonecznego dochodzącego do Ziemi jest odbijane przez atmosferę, natomiast 20% jest przez nią pochłaniane, jak z tego wynika ok. 50% energii słonecznej dociera do powierzchni Ziemi (ok. 180 W/m²). Moc ta nie układa się równomiernie. Obszary globu oświetlone światłem padającym prostopadle z góry mogą otrzymać 1000 W/m², natomiast obszary, na których trwa noc nie otrzymują energii słonecznej. Ogólnie, po uśrednieniu, najwięcej energii otrzymują obszary wokół równika, a najmniej okołobiegunowe. Skład wiązek promieniowania słonecznego jest następujący: Krótkofalowe promieniowanie elektromagnetyczne (99%) o długości fali od 0,1 do 4 μm (urn). Promieniowanie widzialne (45%), którego barwy rejestruje oko ludzkie Promienie podczerwone (46%),odczuwalne jako ciepło Promieniowanie nadfioletowe (ultrafioletowe, UV), stanowiące ok. 8% promieniowania słonecznego Elektromagnetyczne promienie o różnych długościach fal oraz emisja korpuskularna (1%); głównie protony i cząsteczki ; nie odgrywają one znaczącej roli w ziemskich procesach biologicznych. Promieniowanie widzialne, będące częścią promieniowania słonecznego, stanowi źródło energii w znacznej mierze decydującej o życiu na Ziemi w przebiegu procesu fotosyntezy. Promieniowanie to stymuluje procesy rozrodu i rozwoju a także warunkuje aktywność dobową i sezonową organizmów. Promieniowanie podczerwone wywołuje efekt cieplarniany. Wzmaga procesy biochemiczne. Działanie biologiczne na organizm człowieka polega na: efekcie powodującym rozszerzanie naczyń krwionośnych skóry inicjacji reakcji obronnych ze strony głębiej położonych naczyń tkankowych i narządowych, zmniejszaniu napięcie mięśni szkieletowych, działaniu przeciwbólowym podwyższając próg odczuwania bólu, wzmaganiu przemiany materii pobudzaniu receptorów cieplnych skóry, wpływając na aktywność narządów głębiej położonych. Skutki biologiczne promieniowania słonecznego zależą nie tylko od rodzaju, ale i od wartości energii skutecznej (pochłoniętej). Jednostką promieniowania jest siwert (1 Sy = 100 remów). Światowa roczna dawka dla człowieka wynosi 2,4 mSv. Dawka dopuszczalna: 5 mSv na rok. Jednorazowa dawka promieniowania większa od 0,75 Sv powoduje postrzegalne objawy choroby popromiennej. Do powierzchni Ziemi dociera promieniowanie ultrafioletowe (UV) o zakresie długości fali od 280 do 400 mm. Promieniowanie to, ze względu na oddziaływanie na organizm człowieka podzielono na grupy: UVA, UVB i UVC (ryc. 78; tab.6) Promienie UV grupy A i B mają właściwości pobudzania ziarninowania (gojenia się ran), co wykorzystywane jest w leczeniu schorzeń (owrzodzeń) skóry. Ogólne działanie na ustrój promieniowania nadfioletowego polega na wytwarzaniu witaminy D w skórze i oddziaływaniu na gospodarkę wodno - mineralną. W wyniku naświetlań UV zwiększa się przyswajanie przez organizm wapnia i fosforu. Pod wpływem naświetlań promieniami nadfioletowymi zwiększa się przemiana materii i przyspiesza spalanie tłuszczów, szczególnie u osób otyłych. U osób szczupłych natomiast zwiększa się apetyt. Działanie promieniowania nadfioletowego na krew wyraża się wzrostem liczby krwinek czerwonych i zawartości hemoglobiny. Właściwość ta wykorzystywana jest w leczeniu anemii, w rekonwalescencji po chorobach zakaźnych i zabiegach operacyjnych. Na psychikę człowieka naświetlenia promieniami nadfioletowymi działają pobudzająco, mobilizująco 153 do aktywności fizycznej oraz intelektualnej. Promienie słoneczne wzmagają czynność nadnerczy, jajników i tarczycy. W schorzeniach przebiegających z nadczynnością tych gruczołów, a zwłaszcza w nadczynności tarczycy i nadnerczy, naświetlanie promieniami UV jest przeciwwskazane. Długość fali w mm 400 UVA UVB 300 UVC 200 Ryc. 78. Odsetkowy skład promieniowania UV Personel lotniczy oraz pasażerowie statków powietrznych podróżujący w zamkniętych kabinach, przebywają w środowisku sztucznie wytworzonym i korzystnym dla człowieka, zatem nie powinni być narażeni na skutki promieniowania słonecznego. Jednak częste przebywanie na lotniskach, zarówno personelu latającego, jak i technicznego naziemnego, może stanowić realne zagrożenie, które można łagodzić odzieżą ochronną. Piloci paralotni oraz uprawiający kitesurfing zwany też kiteboardingiem mogą być szczególnie narażeni na działanie promieni UV. Kitesurfingowcy napędzający deskę surfingową latawcem (pędnikiem) utrzymywanym przez żeglującego narażeni są na bezpośrednie promieniowanie UV dodatkowo jeszcze wzmocnione 154 odbiciem od lustra wody (ryc.78). Organizmy żywe bytujące na Ziemi są narażone na promieniowanie UV, które jest najbardziej intensywne w godzinach popołudniowych. Szkodliwość tego promieniowania dla wzroku i skóry występuje, gdy Słońce znajduje się w pozycji bezpośredniej linii wzroku. Tab. 6. Wybrane cechy promieniowania UV Cechy promieniowania UV Zakres długości fal Odsetek promieniowania docierającego do Ziemi Maksymalne nasilenie (pory dnia) Maksymalne nasilenie (pory roku) Filtrowanie (zatrzymywane) przez chmury i szyby Działanie na skórę człowieka Promieniowanie UVA 320mm – 400 mm Promieniowanie UVB 95% 5% 280 mm – 320 mm Promieniowanie UVC 200 mm – 280 mm Znikome (Pojawia się przy zubożeniu warstwy ozonowej) Cały dzień Godziny od 10 do 15 --- Lato Wszystkie pory roku --- Nie zatrzymywane Nie osłabiane --Zatrzymywane Działania patogenne Penetrują w skórę głęboko Reakcje fotoalergiczne Fotostarzenie się skóry Zaćma Penetrują w skórę płytko do poziomu naskórka Obniżenie odporności immunologicznej Inicjowanie zmian nowotworowych Uszkodzenia łańcuchów DNA Poparzenia słoneczne Nowotwory skóry Uszkodzenie oczu Starzenie się skóry Rezultaty oddziaływania Opalenizna Luminescencja Wpływa na pigmentację Wykorzystywane w leczeniu łuszczycy Synteza witaminy D3 Wzrost odporności skóry Przyspieszenie rogowacenia naskórka -- Niszczy strukturę genetyczną wegetatywnych form bakterii poprzez zaburzenia w procesie replikacji DNA Możliwość uszkodzenia siatkówki oka Działanie bakteriobójcze W warunkach laboratoryjnych do sterylizacji Promienie słoneczne (w składzie, którego jest ok. 8% promieni UV) różnie oddziałują na człowieka. Promieniowanie UVA nie daje zauważalnie korzystnych efektów. UVB sprzyja i szkodzi człowiekowi (tab.6). UVC prawie całkowicie zatrzymywane przez atmosferę ziemska ma zastosowanie laboratoryjne. Synteza witaminy D3, która jest niezbędna dla przyswajania wapnia i fosforu, wymaga inicjacji fal o długości 280 mm (UVB).Codzienna 15 minutowa ekspozycja odsłoniętej twarzy i dłoni na promieniowanie słoneczne wystarcza do wytworzenia optymalnej ilości witaminy D3. Kilkunastominutowe przebywanie w środowisku promieniowania słonecznego uodparnia skórę na dalsze opalanie. Jednak dłuższa ekspozycja powoduje oparzenia. Przyspieszenie rogowacenia wykorzystywane jest w leczeniu trądziku. Efekt kosmetyczny uzyskuje się wskutek pobudzania komórek skóry do podziałów i przyspieszonego rogowacenia. Rogowacenie „wyciska” wydzielinę 155 gruczołów łojowych. Jest to efekt krótkotrwały ze skłonnością do nawrotu o większym, niż poprzednio, nasileniu. Słońce Lekkie zachmurzenie zatrzymuje ok. 10% promieni UV Wznoszenie powyżej 1000 m n.p.m. powoduje wzrost promieniowania UV o 10% na każde 1000m Lustro wody może odbijać ok. 30% promieniowania UV Ryc. 79. Zmiany w narażeniu na promieniowanie UV w zależności od wysokości i odbicia od wody. Ogólnie, promienie słoneczne w nadmiarze nie sprzyjają człowiekowi. Intensywne nasłonecznienie ciała przyczynia się do zwiększonej zachorowalności na raka skóry, powoduje pogrubienie naskórka z jednoczesnym zwiększonym wytwarzaniem barwnika zwanego melaniną; stanowiącym naturalną ochronę przed narastaniem narażenia na UV. Ludzie jasnowłosi charakteryzują się nierównomiernym odkładaniem się melaniny (piegi). Albinosi nie podlegają pigmentacji z powodu braku melanocytów. Ludzie innej rasy niż biała również mogą doznać oparzeń słonecznych w wyniku długotrwałej ekspozycji na promieniowanie UV. Skóra człowieka może reagować na nadmierne promieniowanie słoneczne następującymi zmianami chorobowymi: Różne przewlekłe zmiany skórne (dermatoheliosis) Rogowacenie słoneczne Alergia słoneczna Oparzenie słoneczne. Promieniowanie UVB, wywołujące oparzenia słoneczne ( 320 nm), jest zatrzymywane przez szkło, warstwę wody o grubości ponad 30 cm, dym, smog. Odmiennie, śnieg, piasek, tafla wody lub pogodne niebo zwiększają ekspozycję poprzez odbijanie promieniowania (ryc. 79). Przewlekła ekspozycja na promieniowanie słoneczne przyspiesza proces starzenia skóry. Obserwuje się, w tych przypadkach, obecność głębokich zmarszczek (szorstka skóra), oraz przebarwienia. Rogowacenie słoneczne. Występuje najczęściej wskutek przewlekłej, wieloletniej ekspozycji na promieniowanie słoneczne. Ogniska rogowacenia mają zabarwienie różowe, są słabo odgraniczone od otoczenia o powierzchni łuszczących się strupów. Różnicować je należy z brodawkami łojotokowymi. Zapobieganie polega na podejmowaniu prostych środków ostrożności. Pierwsza letnia ekspozycja na południowe słońce nie powinna trwać dłużej niż 30 minut. Mniejsze narażenie na promieniowanie UVB występuje przed godziną 10-tą oraz po 15-tej. (tab. 6) Mgła oraz chmury nie zmniejszają ryzyka, które wzrasta wraz z wysokością nad poziomem morza (ryc.79). Tkanina odzieży o gęstym utkaniu blokuje przenikanie promieniowania. Nakrycie głowy i okulary słoneczne chronią głowę. Kremy ochronne łagodzą skutki, a także chronią przed oparzeniem słonecznym. Działanie filtrów pochłaniających ultrafiolet, zawartych w kremach (żelach, piankach, aerozolach, sztyftach) ochronnych stopniowana jest na podstawie wskaźnika SPF (Sun Protection Factor). Im większa wartość SPF tym silniejsze działanie ochronne. 156 Pokrzywka słoneczna jest to choroba alergiczna. Występuje na powierzchni skóry, w postaci pęcherzy (bąbli), niezwłocznie (niekiedy jako reakcja natychmiastowa, IgE-zależna) po ekspozycji na promieniowanie słoneczne. Wykwity powodują silne swędzenie, powstają szybko, utrzymują się przez kilka godzin i znikają, nie pozostawiając żadnych śladów na skórze. Zmiany skórne występują zwykle przez całe lato. Choroba ta utrzymuje się długo (przeciętnie około 5 lat), a niekiedy nawet przez całe życie. Intensywność przebiegu jest różna. Rzadko zmianom skórnym towarzyszy ciężki stan ogólny. Mężczyźni chorują rzadziej od kobiet, najczęściej w wieku od 25 do 35 lat życia. Rozprzestrzenienie się zmian na rozległe obszary skóry, może wyzwolić omdlenia, zawroty głowy, duszność. Etiologia nie jest wyjaśniona, ale mogą w tym procesie uczestniczyć fotoalergeny skóry. Reakcje fotoalergiczne mają charakter immunologicznej odpowiedzi typu komórkowego. Leczenie pokrzywki słonecznej jest trudne. Kremy ochronne z filtrami są najbardziej skuteczne u osób uczulonych na promienie UVB. Odczulanie polega na wypracowaniu tolerancji organizmu na określone promieniowanie. Takie postępowanie nie jest immunoterapią, choć niekiedy postępowanie to nazywane jest odczulaniem swoistym. W czasie wysiewu bąbli ulgę przynoszą leki steroidowe i przeciwhistaminowe. Większość chorych powinna latami unikać promieni słonecznych, co może być szczególnie dla lotników i personelu lotniskowego, na tyle uciążliwe, że uniemożliwia optymalne wykonywanie zadań zawodowych. Ogólnie, dolegliwość ta obniża jakość życia ludzi, którzy w okresach słonecznych praktycznie nie mogą opuszczać pomieszczeń zamkniętych. U niektórych osobników pokrzywka może być wywoływana przez promieniowanie ze źródeł sztucznych (lampy jarzeniowe, silne żarówki itd.). Ogranicza to ich funkcjonowanie nawet w pomieszczeniach. Fotoalergiczne kontaktowe zapalenie skóry. Określana bywa również jako fotoalergiczny wyprysk kontaktowy lub wyprysk fotoalergiczny. Dolegliwość wyzwalana jest przez alergen powstający w reakcji fotochemicznej wymagającej dostarczenia z zewnątrz energii w postaci fotonu. Zwykle nośnikiem energii jest promieniowanie ultrafioletowe. Pod wpływem fotoaktywacji dochodzi w skórze do przekształcenia substancji wyjściowej w hapten lub fotoaktywacja jest niezbędna do zainicjowania reakcji wiązania haptenu z białkiem nośnikowym. Dalej proces przebiega w sposób typowy dla indukcji alergicznego kontaktowego zapalenia skóry. Wiele fotoalergenów kontaktowych to środki bakteriobójcze (konserwanty), perfumy i kosmetyki, leki ogólne i miejscowe. Paradoksem może wydać się stosunkowo częsta fotoalergia na filtry słoneczne. Dzieje się tak, bowiem filtr chemiczny przechwytuje energię fotonu, czyli staje się aktywatorem biologicznym. Zmiany zapalne skóry pojawiają się zwykle po 24 lub 48 od ekspozycji na fotohapten i promieniowanie. Zmiany skórne zlokalizowane są głównie na obszarach skóry narażonej na oba czynniki i mają charakter wyprysku. Podejrzenie fotodermatozy może nasuwać fakt mniejszego nasilenia zmian w okolicach zacienionych: oczodołach, pod brodą, za uszami, a także w głębszych zmarszczkach. Jakość życia chorych jest obniżona w związku koniecznością unikania ekspozycji na czynniki wyzwalające. W przypadku, gdy możliwym jest, za pomocą fototestów płatkowych, zidentyfikować substancję wywołującą (oraz substancje reagujące z nią krzyżowo), umożliwia wkroczyć z zapobieganiem albo leczeniem celowanym. Konsekwentne unikanie czynnika (czynników) wyzwalającego może rozwiązać problem chorego. Oparzenie słoneczne jest wynikiem nadmiernej ekspozycji skóry na promieniowanie UVB. Objawy występują po upływie 1 do 24 godzin od ekspozycji, osiągając szczytowe nasilenie po 72 godzinach. Zmiany skórne manifestują się bolesnym rumieniem o zróżnicowanym nasileniu, niekiedy pojawiają się piekące pęcherze. Skóra jest obrzęknięta i ze zwiększoną nadmiernie ciepłotą. Odczyn rumieniowy jest w zasadzie poparzeniem I stopnia. W przypadku oparzenia rozległych powierzchni skóry dołączają się następujące objawy ogólne: dreszcze, gorączka, nudności i wymioty, ogólne osłabienie. Ustępowanie zmian rozpoczyna się najczęściej po 72 godzinach. Obserwuje się wówczas zaciemnianie rumienia i złuszczanie naskórka. W sytuacji pojawienia się pęcherzy zmiana patologiczna odpowiada II stopniowi oparzenia. W bardzo ciężkich poparzeniach mogą dołączać się także objawy sercowo-naczyniowe. Ryzyko objawów ogólnych zwiększa intensywne nasłonecznienie przy braku osłony głowy i karku a także odwodnienie. Do poparzeń słonecznych dochodzi częściej, jeśli promienie ulegają odbiciu od wody, śniegu lub piasku. Możliwość poparzenia słonecznego wzrasta proporcjonalnie do wznoszenia się 157 na znaczne wysokości, co związane jest z cieńszą warstwą atmosfery, jak również z mniejszą ilością pochłaniających promienie UV cząstek kurzu i pary wodnej. Ryzyko oparzenia słonecznego rośnie u osób: o jasnej karnacji, niebieskich oczach, rudych lub jasnych włosach, przyjmujących niektóre leki np. sulfonamidy, tetracykliny, niektóre moczopędne i antyhistaminowe, narażonych na nadmierne działanie światła UV w miejscu pracy (np. lotnisko, lotnictwo lekkie). Do czasu ustąpienia objawów należy unikać kolejnych ekspozycji na promienie słoneczne. Dolegliwości miejscowe oraz objawy ogólne można łagodzić chłodnymi okładami a także podawaniem niesterydowych leków przeciwzapalnych. Unikanie ekspozycji słonecznej, używanie odzieży specjalnej lub o barwach przytłumionych oraz kremów ochronnych; na ogół zapobiegają oparzeniom słonecznym. Przewlekłe oparzenie słoneczne. Długotrwałe działanie promieni słonecznych przyspiesza proces starzenia się skóry. Skóra zmieniona pod wpływem wieloletniego narażenia na promieniowanie słoneczne jest sucha, łuszcząca się, o żółtawym zabarwieniu, pogrubiała, z przebarwieniami i odbarwieniami oraz z rozszerzonymi naczyniami krwionośnymi. Obserwuje się liczne zmarszczki, bruzdy, rozpadliny. Wczesnym objawem są drobne zmarszczki, z czasem przekształcające się w bruzdy. Pierwsze zmiany skórne szczególnie widoczne są w okolicy karku i na powiece dolnej, w tych okolicach skóra ulega bruzdowaniu w romboidalne pola. Dodatkowo obserwuje się zaskórniki, torbiele i zażółcenie skóry. Przebarwienia występują w postaci piegów, czyli plam barwnikowych o średnicy 1-2 mm. Większe zmiany barwnikowe, o średnicy od kilku do kilkunastu milimetrów, tzw. plamy soczewicowate lub plamy starcze, są zlokalizowane zazwyczaj na twarzy, grzbietach rąk, przedramionach. Mogą być one pierwotną postacią czerniaka. Zachorowalność na czerniaka ma (statystyczny) związek przyczynowy ze wzrostem ekspozycji na słońce. U niektórych osób nasłonecznienie może wyzwalać stany przedrakowe skóry w postaci ognisk rogowacenia popromiennego. Ogniska rogowacenia są wyczuwalne jako twarde, szorstkie zmiany o barwie szarej lub ciemnej. Należy je odróżnicować od brodawek łojotokowych, które nie są stanami przedrakowymi. Leczenie niektórych zmian najlepiej przeprowadzić zabiegami krioterapii (miejscowe działanie niskiej temperatury ciekłego azotu). Czynniki związane z aktywnością słoneczną mogą więc wpływać na człowieka zarówno korzystnie jak i szkodliwie. Promieniowanie słoneczne jest bogatym źródłem energii promienistej cechującej się właściwościami cieplnymi, świetlnymi i fotochemicznymi. Biologiczne korzystne działanie promieniowania słonecznego zależy od długości fali, natężenia oraz zdolności absorpcyjnej skóry. Intensywność działania zależy przede wszystkim od natężenia promieniowania nadfioletowego, jako najbardziej aktywnej biologicznej części składowej promieniowania słonecznego. Niekorzystny wpływ środowiska na człowieka zależy od jego działalności ekologicznej, która wyraża się niszczeniem równowagi biologicznej. Działalność taka wyzwala agresję czynników, które w dalszej przeszłości były uważane za dobrodziejstwo. Coraz częściej obserwowane są nowe lub zaostrzone, poprzednio łagodne, pzaburzenia i schorzenia cywilizacyjne lub zawodowe. Narażenie ustroju na nadmierne działanie np. promieniowania słonecznego, może wynikać z historycznego przekonania o jego wyłącznie dobroczynnym działaniu, a także z niewiedzy lub ignorancji negatywnych możliwości przyrody. Ekspozycje na promieniowanie słoneczne, zarówno krótkotrwałe (oparzenia) jak i przewlekłe są odpowiedzialne za kancerogenezę skóry. Mutagenne działanie UV na keratynocyty związane jest z bezpośrednim wpływem na DNA lub antyonkogeny typu P53, a także wywołaniem stanu immunosupresji. Rozwój nowotworów przypisuje się głównie promieniowaniu UVB, ale ostatnio również UVA. Istotnym czynnikiem ryzyka zachorowania na nowotwory barwnikowe (np. czerniak) są oparzenia słoneczne. Sztuczne źródła UV zwiększają (dwukrotnie) ryzyko zachorowania na czerniaka złośliwego. Stanem przednowotworowym może być rogowacenie odsłoneczne, przechodzące do transformacji nowotworowej w raki kolczystokomórkowe lub nabłoniaki. 158 Przyjmuje się, że pierwsze letnie plażowanie w porze południowego nasłonecznienia nie powinno przekraczać 30 minut. W strefach umiarkowanych ekspozycja na słońce jest najbardziej bezpieczna przed godziną 1000 oraz po godzinie 1500. Zabezpieczeniem przed ostrymi i przewlekłymi odczynami na UV, jest ograniczanie nadmiernej ekspozycji na promieniowanie słoneczne, zabezpieczanie skóry odpowiednim ubiorem i kosmetykami z filtrem przeciwsłonecznym. Proste środki ostrożności skutecznie zapobiegają oparzeniu słonecznemu oraz występowaniu zmian skórnych będących efektem przewlekłej ekspozycji na nasłonecznienie. Ważnym czynnikiem ograniczania skutków promieniowania słonecznego jest aklimatyzacja, czyli trening odruchowego dostosowywania organizmu do poziomu i szybkości zmian warunków zewnętrznych. Trening aklimatyzacji polega na stopniowym oraz powolnym zwiększaniu czasu i intensywności oddziaływania promieniowania słonecznego. Pracownicy obsługi lotniska, poprzez częste narażenie na nasłonecznienie mogą odczuwać dyskomfort związany z odwodnieniem. Najczęściej doznania takie związane są z wycieńczeniem spowodowanym upałem. Obserwuje się wówczas typowe objawy miejscowe jak: zaczerwieniona, ciepła i wilgotna skóra oraz ogólne: zawroty i bóle głowy, uporczywe pragnienie, kołatanie serca. Pierwsza pomoc koleżeńska polega na ułożeniu poszkodowanego w cieniu, przewiewnym okryciu i podaniu do picia niegazowanej wody mineralnej. Dobrze wyrównuje utracone elektrolity podanie wody lekko osolonej (np. ½ łyżeczki soli na litr wody). Lotnicy, załogi statków powietrznych oraz pasażerowie wylatujący w strefę tropikalną powinni mieć wiedzę o możliwości wystąpienia objawów chorobowych, przebytych a nie w pełni wyleczonych w przeszłości, których dyskretne symptomy nie zostały stwierdzone tuż przed podróżą. Dotyczy to najczęściej: choroby wrzodowej żołądka i dwunastnicy, schorzeń psychicznych, neuroz itp. Warunki tropikalne mogą stać się czynnikiem bodźcowym dla ujawnienia tych patologii. Najczęstszymi odległymi powikłaniami oparzenia słonecznego są wtórne infekcje, plamiste przebarwienia skóry, wykwity skórne. Powierzchnie skóry pozbawione naskórka w wyniku przebytego oparzenia słonecznego są szczególnie podatne na nasłonecznienie, Z tego też powodu, do całkowitego ustąpienia objawów oparzenia, należy unikać kolejnych ekspozycji na działanie promieni słonecznych. 159 XV. Hałas Hałas oznacza mieszaninę dźwięków i szmerów wywoływanych drganiami ciał stałych, gazów, cieczy. Medyczne określenie obejmuje wszystkie dźwięki niepożądane, nieprzyjemne, dokuczliwe lub szkodliwe, dla konkretnej osoby w określonej chwili. Dla celów diagnostycznych wyróżnić można hałasy: Ciągłe o nieznacznych zmianach natężenia i widma częstotliwości w czasie (np.: szmer, szum). Impulsowe (np. huk, trzask). Podstawowe (wybrane) pojęcia ułatwiające zrozumienie fizjopatologii, będącej odpowiedzią organizmu człowieka na opisywane zjawiska akustyczne. Drgania akustyczne (dźwięk); drgania mechaniczne cząstek materialnych wokół określonego położenia równowagi zachodzące w sprężystym ośrodku w zakresie częstotliwości słyszalnej dla ucha ludzkiego. Ciśnienie akustyczne, jest miernikiem natężenia dźwięku i występuje podczas rozchodzenia się fali akustycznej. Poziom ciśnienia akustycznego, czyli parametr określający stan akustyczny pola w danym punkcie. Moc akustyczna źródła jest to ilość energii [W], jaką wysyła źródło dźwięku w jednostce czasu. Natężenie dźwięku, czyli moc akustyczna, jaką przenosi fala dźwiękowa przez przekrój prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali. Ton; drgania cząstek powietrza w funkcji czasu a(t) dolna granica słyszalności tonu 1000 Hz. Głośność dźwięku odpowiada stopniom dźwięku jako równo głośne dla porównania głośności tonów używa się skali sonów, przy czym 1 son jest to głośność tonu o częstotliwości 1000 Hz o poziomie głośności 40 fonów. Hałaśliwość określa dokuczliwość hałasu i wyraża się w noysach, przy czym 1 noys jest to hałaśliwość wstęgi hałasu w granicach 910 - 1090 Hz i poziomie ciśnienia akustycznego 40 dB. Efektywność akustyczna, czyli wielkość, która określa skuteczność działania ekranu, określona jako różnica poziomów ciśnienia akustycznego w punkcie obserwacji przed jego wprowadzeniem oraz po wprowadzeniu Poziom głośności jest to miara fizjologicznego odczuwania dźwięku wyrażany w fonach. Dla dźwięku prostego o częstotliwości 1000 Hz jest liczbowo równy poziomowi ciśnienia akustycznego mierzonego w dB. Dla innych częstotliwości zależność tą przedstawia się w postaci krzywych równej głośności. Bariera dźwięku, wyrażenie stosowane w lotnictwie, oznacza zespół czynników utrudniających lot, występujących przy zbliżaniu się prędkości samolotu do prędkości dźwięku. Osiągnięcie i przekroczenie bariery dźwięku przez samolot, powoduje powstanie fali uderzeniowej odbieranej przez ucho ludzkie jako odgłos wybuchu. W związku ze spadkiem temperatury i ciśnienia atmosferycznego prędkość dźwięku maleje ze wzrostem wysokości lotu (o 10 km/h co 696 m wysokości lotu p.p.m.) i wynosi przy ziemi 1188 km/h (330 m/s), a 1066 km/h (296,2 m/s) na wysokości 11 000 m n.p.m.; powyżej tej wysokości prędkość dźwięku nie maleje. Liczba Macha. Stosunek prędkości lotu samolotu (obiektu) do prędkości dźwięku w środowisku poruszania się obiektu. W przypadku równości prędkości samolotu (obiektu) oraz dźwięku liczba M = 1. Za pomocą liczby M różnicuje się samoloty poddźwiękowe od naddźwiękowych. Zrozumienie zagadnień dotyczących występowania, fizjologicznej tolerancji i zdrowotnych zagrożeń mających związek z hałasem, wymaga jednakowego (przez lotniczą służbę zdrowia) określania zasadniczych cech fizycznych fal dźwiękowych. Częstotliwość drgań wyznacza różnica pomiędzy ciśnieniem statycznym a dynamicznym w danej chwili; różnicę tą wyraża się w W/m2. Inaczej można zjawisko to opisać jako ilość energii (natężenie dźwięku) przepływającej w jednostce czasu przez 1m2 [W/m2]. Miarą głośności jest bel; co oznacza 10-krotne przekroczenie progu słyszalności. Wielkości charakteryzujące narażenie na hałas w środowisku pracy: maksymalny poziom dźwięku A, szczytowy poziom dźwięku C, równoważny poziom dźwięku A, poziom ekspozycji 160 na hałas odniesiony do 8-godzinnego dnia tub tygodnia pracy, są wielkościami pochodnymi poziomu ciśnienia akustycznego. Fon; jednostka poziomu głośności dźwięku wyrażona w skali decybeli, 1 fon odpowiada poziomowi głośności dźwięku o częstotliwości równej 1 kHz i o poziomie ciśnienia akustycznego 1 dB (1 fon = 1 dB, przy 1 kHz). Próg słyszalności oznacza najmniejsze natężenie fali (ciśnienie akustyczne) niezbędne do wywołania wrażenia słuchowego. Próg bólu wyznacza natężenie fali dźwiękowej(najczęściej 1 – 6 kHz), która skutkuje wrażeniem bólowym. Określenie hałas oznacza również występowanie fal akustycznych o częstotliwościach niewywołujących żadnych wrażeń słuchowych tj. infradźwięki (wg PN-86/N-01338 częstotliwość od 2 Hz do 16 Hz) i ultradźwięki (od 16 kHz do 10 GHz). Pośród nich wymienia się hałas: infradźwiękowy i ultradźwiękowy. Hałas słyszalny charakteryzuje się częstotliwością zwierającą się w zakresie częstotliwości od 16 Hz do 21 000 Hz (ryc. 80) Słyszalna fala akustyczna generowana jest poprzez drgania słupów powietrza, membran, strun. Drgające przedmioty cyklicznie zagęszczają i rozrzedzają powietrze, tworząc fale. Fale docierające do ucha człowieka wywołują wrażenie dźwięku. Fale periodyczne odbierane są przez ludzkie ucho jako przyjemne a liniowe jako szumy. Fale dźwiękowe stale rozchodzące się w środowisku bytowania lub pracy człowieka są szkodliwe dla zdrowia. Hałas infradźwiękowy dopuszczalny (mierzony za pomocą ciśnienia akustycznego) powinien zawierać się w następujących przedziałach wielkości: przy częstotliwości 8,16 Hz do 110 dB; a przy 31,5 Hz do 105 dB. Hałas ultradźwiękowy, również mierzony poziomem ciśnienia akustycznego, nie powinien przekraczać 100 dB do 130 dB, zależnie od częstotliwości. Częstotliwości niskie średnie Dźwięki słyszalne Infradźwięki wysokie Ultradźwięki Hz 20 20 000 Pa Ryc. 80. Dźwięki słyszalne, dla statystycznego człowieka, zawierają się w paśmie od około 20 Hz do 20 000 Hz. Dźwięki poniżej progu słyszalności określa się mianem „infradźwięk”, a powyżej progu słyszalności „Ultradźwięki. Dźwięki słyszalne dzieli się na nisko- średnio- i wysokoczęstotliwościowe. Granice tego podziału są płynne i zależne od indywidualnej wrażliwości badanego. Dźwięki o niskich częstotliwościach odbierane przez człowieka określa się jako basowe a o wysokich częstotliwościach jako soprany. Fizjologiczne odbieranie dźwięków nie oznacza jednakowego rozpoznawania wszystkich dźwięków o tej samej energii jako tak samo głośnych. Ucho, jako narząd słuchu działa „nieliniowo”. Ucho dokonuje „spłaszczenia” odczuwania głośności. Efektem tego jest brak proporcji pomiędzy głośnością a pojemnością energii. Dźwięk odczuwany jako kilka razy głośniejszy od początkowego, może mieć energię dziesiątki lub setki razy większą. Dzieje się tak, bowiem narząd słuchu człowieka logarytmuje natężenie dźwięku, co powoduje, że 2 razy większe natężenie dźwięku odpowiada zwiększeniu głośności o wartość proporcjonalną do „logarytmu z dwóch”. Dźwięk ledwie słyszalny wynosi około 0,00002 Pa; dźwięki powyżej 20 Pa wywołują ból uszu. Różnica ciśnień akustycznych pomiędzy najcichszym a najgłośniejszym dźwiękiem wynosi ponad milion. Nastręcza to kłopoty przeliczeniowe i interpretacyjne. Z tego powodu przyjęto skalę logarytmiczną dla wyrażenia ciśnienia akustycznego w decybelach (dB), 161 jako wartości względnej odniesionej do 20 Pa. W praktycznych zastosowaniach przyjęto, że dźwięk o ciśnieniu 0,00002 Pa = 0 dB. Odwrotnie np. 100 dB = 2 Pa. Szkodliwy efekt oddziaływania hałasu na słuch zależy od wielkości energii akustycznej docierającej do uszu badanego, czyli od poziomu ciśnienia akustycznego hałasu i czasu jego oddziaływania. Hałas lotniczy (ryc. 81) charakteryzuje się zróżnicowanym zakresem częstotliwości i poziomem ciśnienia akustycznego. Przekroczenie bariery dźwięku przez lecący samolot skutkuje powstaniem fali uderzeniowej a w trakcie przekroczenia przez lecący samolot prędkości dźwięku, powstaniem fali uderzeniowej (udaru dźwiękowego), który może być słyszalny w odległości 50 km z każdej strony trasy przelotu. Po Po A B Po C Ryc.81. Słyszalność samolotu lecącego z: przeciętną prędkością (A); prędkością zbliżoną do rozchodzenia się dźwięku (B); przekroczeniem prędkości dźwięku (C); Po = punkt obserwacyjny. Lecący samolot i dźwięki pracującego silnika zakłócają środowisko wytwarzając fale ciśnieniowe o charakterystyce analogicznej do dźwiękowych. Rozchodzą się one, w przybliżeniu, z prędkością stałą, w formie rozszerzających się powierzchni kulistych (ryc. 81A). Osiągnięcie „bariery” prędkości rozchodzenia się dźwięku, tworzone fale zagęszczają się przed samolotem, (opór falowy) tworząc „barierę” powietrzną (ryc. 81B). „Bariera” tworzy się wskutek coraz większego oporu zagęszczającego się powietrza. Silnik gwałtownie osiąga coraz większą moc a samolot odpowiednio narastającą prędkość. Po przekroczeniu prędkości dźwięku moc silnika nadal utrzymuje poprzednią moc, ale już nie narasta, zatem nie tworzy się „kumulacja fontowa” (ryc. 81C). Zależności pomiędzy prędkościami lotu a percepcją dźwięków i zjawisk lotniczych jest zmienna. Człowiek w przypadku „A” najpierw usłyszy dźwięk a potem zobaczy samolot. W sytuacji „B” jednocześnie zobaczy i usłyszy lecący samolot. W przypadku przekroczenia prędkości dźwięku (ryc. 81C) człowiek usłyszy jego dźwięk samolotu po jego oddaleniu się od punktu obserwacyjnego „Po” (ryc. 81). Samolot poruszający się z prędkością rozprzestrzeniania się dźwięku w powietrzu, czyli 1 200 k/h = 1 M, generuje falę uderzeniową wytworzoną z fal dźwiękowych zebranych w stożku bezpośredniego kontaktu atmosfery z samolotem. Fala uderzeniowa przemieszczająca się ku dołowi będzie słyszalna w środowisku naziemnym jako grom dźwiękowy. Doznanie słuchowe i wzrokowe będą jednoczesne. Przekroczenie prędkości 1 M powoduje lokalne skroplenie pary wodnej w postaci postrzegalnej mgiełki wokoło kadłuba samolotu. W przypadku lotu z prędkością większą od 1M obserwator najpierw zobaczy samolot, a dopiero potem go usłyszy. W takim przypadku, gdy skośna fala uderzeniowa dojdzie do obserwatora usłyszy on grom naddźwiękowy. Grom (grzmot) fali uderzeniowej słychać także wtedy, gdy pojazd ponownie zwalnia. Dotyczy to również lądującego promu kosmicznego. 162 Oddziaływanie hałasu na człowieka Hałas jest dla człowieka doznaniem szkodliwym, bowiem: o uszkadza słuch, może doprowadzić do jego utraty, o powoduje skurcz drobnych naczyń tętniczych, o inicjuje zmiany w funkcjonowaniu układu nerwowego i pokarmowego, o współuczestniczy w zakłóceniach wzrokowych (np. upośledzenie rozróżniania barw i ograniczenie pola widzenia), o obniża precyzję ruchów, o zmniejsza wydolność psychiczną i fizyczną. Każdy hałas, w tym lotniczy, niekorzystnie wpływa na dobrostan człowieka. Oddziałuje nie tylko na narząd słuchu, ale także poprzez centralny układ nerwowy, na inne narządy. Szkodliwość i nasilenie dolegliwości wywołanych hałasem zależy od: długotrwałości działania bodźca oraz: natężenia, częstotliwości, charakteru zmian w czasie, zawartości składowych niesłyszalnych. Przy analizie wpływu hałasu na organizm ludzki rozpatruje się poziom dźwięku A wyrażany w decybelach (dB) w zakresie (1-130 dB). Przedział czasu oddziaływania hałasu na organizm człowieka można podzielić na trzy okresy: Okres pierwszy obejmuje narażenie na hałas trwające od 2 do 4 lat. Skutkuje ono ubytkiem słuchu w zakresie 4 000 Hz. Drugi okres wyznacza narażenie na hałas wynoszący od 4 do 10 lat. Taki przedział czasu ekspozycji na hałas pogłębia ubytek słuchu, do którego doszło w pierwszym okresie, w zakresie średniej częstotliwości. Trzeci okres to narażenie na hałas trwające od 10 do 15 lat. W tym czasie następuje upośledzenie słuchu w zakresie wszystkich częstotliwości. Dla człowieka hałas to bodźce dźwiękowe, które wywołują w narządzie słuchu dźwięk, ale nie są bodźcami fizjologicznie pożądanymi. Odróżnienie hałasów nieszkodliwych od szkodliwych jest trudne, gdyż negatywne oddziaływanie (stresogenność) hałasu zależy zarówno od natężenia dźwięku, charakterystyki jego częstotliwości jak i czasu trwania. Dodatkowym, trudnym do zmierzenia czynnikiem jest wrażliwość osobnicza. Oddziaływanie stresowe może uszkadzać narząd słuchu, ale i wpływa na zmęczenie układu nerwowego oraz powoduje ogólny dyskomfort upośledzając komunikację werbalną. Hałas, u ludzi wrażliwych i narażonych na długą ekspozycję wywołuje zmiany wegetatywne (tab. 7) np.: zmiany czynności układu krążenia takie jak zmniejszenie objętości naczyń krwionośnych oraz wyrzutowej i minutowej objętości serca. Ludzie narażeni na częste działanie hałasu powinni być kwalifikowani do grupy podwyższonego ryzyka rozwoju nadciśnienia tętniczego oraz choroby wrzodowej żołądka i dwunastnicy. Hałas wpływa na wydajność i precyzję wykonywanej każdej pracy (tab. 7). Utrudnia procesy myślowe, wydłuża czas reakcji na zachodzące zmiany, przedłuża i spłyca proces podejmowania decyzji, w znaczący sposób utrudnia prace koncepcyjne, obserwację i analizę a także działania związane z kierowaniem zespołami ludzkimi (np. kapitan statku powietrznego) a także czynnościami operatorskimi (w tym lotniskowy operator naprowadzania naziemnego). Najwyższe dopuszczalne natężenie hałasu, odnoszone do poziomu ekspozycji podczas ośmiogodzinnego wymiaru czasu pracy wynosi 85 dB. Ludzie zatrudniani w lotnictwie najczęściej są narażeni na hałas o różnym poziomie natężenia w różnym czasie. W takiej zbiorowości pracowniczej należy określić ekwiwalentny poziom hałasu. Stanowi on sumę stosunku najwyższej dopuszczalnej ekspozycji na hałas w poszczególnych poziomach natężenia do okresu faktycznej ekspozycji w tych samych poziomach. Jeżeli suma tych stosunków przekracza liczbę „1”, to przyjmuje się, że została przekroczona, w badanym środowisku, dopuszczalna dawka hałasu. Zagrożenie hałasem powyżej 130 dB znacznie narasta, bowiem może występować wówczas zjawisko rezonansu narządów wewnętrznych, które może doprowadzić do zaburzeń w funkcjonowaniu komórek, tkanek i narządów, powodując przy poziomach powyżej 160 dB mechaniczne zniszczenie struktur organizmu. Ultradźwięki (hałas o wysokiej częstotliwości, powyżej 20 000 Hz przy 20kHz) są wykorzystywane w procesach technologicznych, a także w diagnostyce medycznej, w defektoskopii 163 itp., mogą być bardzo niebezpieczne przy nieodpowiednim stosowaniu i nieprzestrzeganiu podstawowych zasad obsługi urządzeń ultradźwiękowych. Infradźwięki (ryc. 80). Częstotliwość infradźwięków zawiera się w przedziale od 1 - 16 Hz. Są one odbierane przez receptory czucia wibracji. Pod wpływem infradźwięków dochodzi do rezonansu narządów wewnętrznych. Są one odczuwane przy poziomie 100 dB. Nadmierna ekspozycja na infradźwięki powoduje rozmaite objawy takie jak zmęczenie, dyskomfort, senność, zaburzenia równowagi oraz nieswoisty udział w zaburzeniach wielu funkcji fizjologicznych. Zarówno w przypadku ultradźwięków jak i infradźwięków istnieją szczegółowe normy określające dopuszczalne wartości poziomów ciśnienia akustycznego. Wymagania dotyczące hałasu i pomiarów jego natężenia określają: Rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz. U. Nr 217, poz. 1833 z późn. zm.). PN-N-01307 Hałas. Dopuszczalne wartości hałasu w środowisku pracy. Wymagania dotyczące wykonywania pomiarów. Dyrektywa 2002/49/WE Parlamentu Europejskiego oraz Rady z 25 czerwca 2002 r. - ocena i zarządzanie poziomem hałasu w środowisku Tab. 7. Zestawienie wybranych, z częściej występujących, zaburzeń wywoływanych hałasem Hałasy o poziomie A Oddziaływanie na organizm człowieka 35 dB 35 – 70 dB 70 – 85 dB 90-130 dB Nieszkodliwe Denerwujące (przy osobniczej podatności) Zmęczenie układu nerwowego Spłycają wartość snu i wypoczynku Utrudniają zrozumienie mowy Zaburzają porozumiewanie się z otoczeniem Zaburzenia nerwowe Bóle głowy Wpływa negatywnie na wydajność pracy Nagły uraz akustyczny Upośledzenie słuchu typu odbiorczego Postępujące osłabienie słuchu Zaburzają funkcje układu krążenia Obniżają ostrości wzroku Zaburzają fizjologiczną funkcję układu pokarmowego Wzbudzają drgania destrukcyjne organów wewnętrznych 130 dB Zaburza równowagę Pobudza do mdłości Zmienia proporcję zawartości różnych składników krwi Zaburza psychikę poszkodowanego W lotnictwie pracujący silnik samolotu wytwarza w kabinie pewne warunki akustyczne określane hałasem. Hałas we wnętrzu samolotu może pochodzić z różnych źródeł: przenoszenie wibracji z silników przez kadłub samolotu; hałas silników przenoszony drogą powietrzną; hałas spowodowany opływem powietrza wokoło statku powietrznego. Natężenie hałasu większe od fizjologicznej tolerancji organizmu pilota lub pasażera, działa na ich narząd słuchu jako uraz akustyczny. W kabinach wielu statków powietrznych (zalicza się tu również śmigłowce) natężenie hałasu przekracza 100 dB. Np. w kabinie śmigłowca Mi 8 globalne 164 natężenie hałasu osiąga poziom 90 do 106 dB., w samolocie „Iskra” TS-11 dochodzi do 104 dB. W kabinie samolotu MiG - 21 wynosi 111dB. Hałas o większej komponencie częstotliwości wysokich jest bardziej szkodliwy dla narządu słuchu od hałasu z przewagą częstotliwości niskich. Z klinicznych ustaleń wynika, że większa jest szkodliwość hałasów, które w swych widmach częstotliwości przekraczają wartość 2000Hz z natężeniem przekraczającym 90dB. W zależności od czasu ekspozycji i natężenia hałas może wywołać ostry lub przewlekły uraz akustyczny. Ostry uraz akustyczny przeważnie powoduje ekspozycja na hałas impulsowy. W trakcie jego trwania dochodzi do szybkiego wzrostu ciśnienia akustycznego do bardzo dużych wartości takich, które przewyższają fizjologiczną obronę narządu słuchu. Wyróżnia się trzy stopnie poziomów patologii (uszkodzeń): I. Lekki; pojawia się przemijające osłabienie słuchu, szumy uszne, zawroty głowy. Nie dochodzi do trwałych uszkodzeń narządu słuchu i objawy te po niedługi czasie ustępują samoistnie. II. Średni; objawia się upośledzeniem słuchu i niewielkimi zmianami chorobowymi w błonie bębenkowej. Uszkodzenia te są trwałe. III. Trwałe i rozległe uszkodzenia: błony bębenkowej, kostek słuchowych. Następuje głęboki ubytek słuchu a nawet głuchota. Personel latający może być narażony na uraz akustyczny zarówno ostry (np. szkolenie strzeleckie), jak i przewlekły (hałas występujący na pokładzie statków powietrznych). Zgodnie z polską normą, dopuszczalne natężenie hałasu dla 8-godzinnego czasu pracy wynosi 85 dB.; natomiast przy 91 dB., nie więcej niż dwie godziny na dobę. Zatem hałas występujący na pokładzie niektórych śmigłowców jak: Mi-2 [92 dB.], Mi-14 [95 dB.], Mi-24 [103 dB.] może być uznawany za czynnik narażenia zawodowego na przewlekły uraz akustyczny. Negatywne skutki takiej ekspozycji mogą wystąpić po kilku latach pracy, czasami już po okresie aktywności zawodowej. Istotnym czynnikiem w ocenie szkodliwości hałasu jest jego globalny poziom natężenia oraz czas działania w zakresie dobowym i rocznym. Długotrwałe (np. roczne) działanie hałasu, o poziomie powyżej 90dB., może być powodem przewlekłego urazu akustycznego. Na ten uraz narażeni są ludzie, którzy wykonują obowiązki zawodowe w środowisku powiązanym z hałasem. Ubytek słuchu powstały w takich warunkach określa się mianem głuchoty zawodowej. Klinicznym obrazem takiego urazu jest narastające upośledzenie słuchu o typie odbiorczym, w skrajnych przypadkach głuchota. Częstość występowania oraz dynamika narastania uszkodzenia słuchu personelu latającego najczęściej zależy od następujących czynników: globalnego natężenia hałasu i jego widma akustycznego; czasu działania bodźca; osobniczej wrażliwości; wieku narażonego. Długa ekspozycja na hałas doprowadza do zmian patologicznych w obrębie narządu słuchu dotyczących zaburzonego odbioru fal dźwiękowych. Objawia się to nieodwracalnym ubytkiem słuchu. Oprócz zmian w analizatorze słuchu, hałas może wywoływać wiele innych nieswoistych reakcji ogólnoustrojowych. Bodziec akustyczny wyzwala w ustroju szybkie, nieraz natychmiastowe reakcje psychiczne, somatyczne, i wegetatywne. Jest to możliwe poprzez wielotorowe połączenia narządu słuchu z ośrodkami sterującymi funkcją wielu narządów i układów. Obserwowano zmiany w układzie nerwowym, krążenia, oddechowym, trawiennym i w niektórych narządach zmysłów. Wegetatywny stan ustroju zaczyna się zmieniać od poziomu dźwięku wynoszącego 60dB, a wyraźne zmiany pojawiają się po przekroczeniu 75 dB., z narastaniem proporcjonalnym do wzrostu poziomu hałasu. Hałas wywołuje zakłócenia niektórych funkcji zmysłu wzroku jak: pole widzenia, szybkość spostrzegania, ostrość widzenia, percepcja barw. W zakresie układu krążenia powoduje zwężenie naczyń obwodowych i narastanie oporów krążenia. Obserwuje się pogorszenie ukrwienia błon śluzowych i skóry a także zmiany ciśnienia tętniczego krwi i częstości skurczów serca (występuje zazwyczaj przyspieszenie, ale obserwowano również zwolnienie czynności serca). Hałas zagłusza i maskuje mowę, utrudniając porozumiewanie się ludzi między sobą. Stwierdzono stałą zależność występującą pomiędzy poziomem natężenia mowy a poziomem hałasu. 165 Pełna zrozumiałość mowy występuje w warunkach, kiedy natężenie mowy przekracza o ok. 10 dB poziom hałasu. W sytuacji odwrotnej, gdy hałas jest o 10 dB głośniejszy od natężenia mowy, mowa nie jest rozumiana. Zrozumiałość mowy najbardziej zagłusza hałas, w którego widmie występują częstotliwości o zakresie: od 500 do 3000 Hz, następnie o komponentach wysokiej częstotliwości do 5000 Hz. Najmniej zagłusza mowę hałas, w którego widmie największe natężenia obejmują niskie częstotliwości do ok. 500 Hz. Poziom zrozumiałości dla słuchaczy mowy umożliwia lub upośledza prowadzenie korespondencji słownej pilota z załogą oraz personelem naziemnego dowodzenia. W warunkach bojowych meldunek czy rozkaz przekazywany drogą radiową musi być bezbłędnie zrozumiany i natychmiast wykonany. Analogiczna sytuacja występuje w ekstremalnych warunkach lotu każdego statku powietrznego. W związku z tym zrozumienie pojedynczych słów może mieć zasadnicze znaczenie. Słowo może niekiedy spełniać rolę kodu, którego zrozumienie warunkuje wykonanie manewru, czy zadania bojowego. Prawidłowe rozumienie kryptonimów, słów izolowanych, niepowiązanych w logicznie zdania, jest trudniejsze niż rozumienie mowy wiązanej. Z tego też względu pełne rozumienie testu jednosylabowego przez pilotów samolotów odrzutowych naddźwiękowych jest warunkiem wykonania zadania lotniczego. Tym bardziej jest to istotne, ponieważ w kabinach tych samolotów poziom natężenia hałasu jest o ok. 5 – 7 dB wyższy niż w samolotach poddźwiękowych. Badania, dotyczące rozpoznawania oraz rozumienia zniekształceń mowy symulowanych zakłóceniami hałasem, jest możliwe w specjalistycznej pracowni diagnostyki narządu słuchu i równowagi. W pracowni takiej można odbyć trening oceny optymalnej głośności mowy w słuchawkach. Trening ten jest ważny z tego powodu, że: wzmocnienie głośności mowy ponad konieczny poziom natężenia, o ok. 10dB większy od hałasu, powoduje zmniejszenie rozumienia mowy; natężenie mowy w słuchawkach przekraczające poziom ok. 110 dB stanowi czynnik traumatyzujący narząd słuchu. Pomiar hałasu może być bezpośredni, za pomocą dozymetru hałasu lub pośredni z wykorzystaniem standardowych mierników dźwięku z określeniem czasu trwania bodźca akustycznego. W trakcie pomiarów czujnik pomiarowy powinien być umieszczony w przestrzeni, w której najczęściej znajduje się głowa badanego pracownika (pilota) Zapobieganie. Pierwszym etapem jest dobór kandydatów do lotnictwa z prawidłowym słuchem. Następnie bezzwłoczne odsunięcie od pracy w hałasie osób nadwrażliwych, ze schorzeniami: narządu słuchu, ośrodkowego układu nerwowego, z zaburzeniem ciśnienia tętniczego krwi. Koniecznym warunkiem dobrej kondycji zawodowej są skrupulatne badanie okresowe określonych grup zwiększonego ryzyka. Dalszym etapem zapobiegania jest szkolenie odnośnie konieczności stosowanie przez załogi statków powietrznych oraz lotniskowych służb naziemnej obsługi, ochraniaczy słuchu, tłumiących urazowe działanie hałasu do wartości tolerowanych przez człowieka. Po odpowiednim przeszkoleniu i treningu adaptacyjnym bezwzględne jest stosowanie odpowiednich ochraniaczy słuchu Skuteczność tłumienia hałasu przez ochraniacze osobiste wynosi: Słuchawki ochronne: od 20 do 35 dB.; Hełmy lotnicze: od 30 do 45 dB. Ekspozycja narządu słuchu na hałas o natężeniu 95 dB nie powinna przekraczać ok. 100 minut na dobę. W przypadkach przekroczenia jednej z tych składowych wymagane jest stosowanie ochronników przeciwhałasowych z wmontowanymi słuchawkami lotniczymi. Trening lotniczy komunikacji słownej może dotyczyć kontrolowanej analizy oraz syntezy słownej. Najczęściej trening taki zawiera się w logopedycznym postępowaniu prawidłowej artykulacji u dorosłych. Zasięg oddziaływania hałasu lotniczego dotyczy nie tylko terenów przypisanych administracyjnie do lotnisk, ale obejmuje znacznie większe obszary, niejednokrotnie o zasięgu rzędu kilkudziesięciu kilometrów kwadratowych. Strefy najbardziej zagrożone hałasem znajdują się w bezpośrednim sąsiedztwie lotniska oraz w strefie korytarzy powietrznych startu i podejścia do lądowania. Poziom hałasu zależy od rodzaju samolotów, dobowej liczby startów i lądowań oraz od 166 organizacji ruchu lotniczego. Zarządzanie ruchem lotniczym warunkują procedury przebiegu oczekiwania, startu, oraz lądowania. Niektóre lotniska przyjmują i odprawiają duże samoloty towarowe poza okresem rejsowego ruchu osobowego, a więc nocą, wczesnym rankiem lub późnym wieczorem. Bardziej uciążliwy od cywilnego, o innej charakterystyce, jest hałas w sąsiedztwie lotnisk wojskowych. Samoloty operujące z tego typu lotnisk nie mają bezwzględnego wymogu konstrukcyjnego uwzględniającego maksymalne ograniczania emisji hałasu. Częste starty z użyciem dopalacza i szkoleniowe loty nocne, są dodatkową przyczyną wzrostu poziomu hałasu. Samoloty bojowe mają możliwość przekraczania prędkości dźwięku, wywołując wówczas akustyczną falę uderzeniową, która negatywnie wpływa nie tylko na organizmy żywe, ale także na budynki i inne obiekty użyteczności publicznej. Lotnictwo wojskowe, jako oddziały szybkiego reagowania, stanowi istotne ogniwo w utrzymywaniu bezpieczeństwa państwowego, regionalnego a także globalnego. Lotnictwo cywilne decyduje o poziomie krajowej i międzynarodowej gospodarki. Zapewnienie możliwości szybkiego przemieszczania się osób i towarów stanowi o globalnym znaczeniu ekonomicznym. Te i inne względy stały się powodem rozwoju lotnictwa, które jednak nie jest obojętnym dla środowiska. W związku z tym podjęto wieloletni (ponad 30 –letni) program zwiększenia mobilności lotniczej z jednoczesną poprawą o ok. 60% wydajności paliwa lotniczego (zmniejszenie emisji CO2) oraz o ok.95% zmniejszenie narażenia ludności na hałas lotniczy. Program ten przewiduje tworzenie stref lotniskowych objętych zakazem stałego zamieszkiwania przez okoliczną ludność. 167 XVI. TOKSYKOLOGIA Toksykologia jest to nauka o truciznach i ich wpływie na organizm żywy. Współdziała z innymi naukami w celu ustalania optymalnych warunków dla życia ludzi. Bada związki chemiczne i ich szkodliwy wpływ biologiczny w celu oceny stopnia niebezpieczeństwa dla zdrowia społecznego; zajmuje się także opracowywaniem metod leczenia, zapobiegania i rozpoznawania zatruć. Dzieli się na trzy podstawowe działy. I. Toksykologia ogólna definiuje, diagnozuje i leczy zatrucia ostre i przewlekłe. II. Toksykologia szczegółowa: bada i opisuje trucizny; zajmuje się czynnikami szkodliwymi, które działają w środowisku bytowania człowieka. III. Doświadczalna: zajmuje się właściwościami trucizn i ich działaniem w konkretnych warunkach badawczych; opracowuje modele badawcze i zajmuje się śledzeniem peregrynacji trucizn w organizmie. Trucizna jest to substancja, która wprowadzona do organizmu może wywołać zaburzenia w czynnościach ustroju. Zatrucie oznacza zaburzenie homeostazy wywołane kontaktem z trucizną w dawce odpowiednio dużej. Toksyczna zmiana funkcji lub struktury organizmu zależy od stężenia określonej substancji w miejscu działania, oraz od czasu jej kontaktu z tkanką. Trucizny w odpowiednio małych dawkach często są nieaktywne, tj. nie wywołują zmian klinicznych. Mimo tego w organizmie mogą zachodzić niekorzystne zmiany zagrażające patologii, które ustrój jest jeszcze w stanie kompensować. Dla powstania zatrucia duże znaczenie ma to, czy dawka była wprowadzona jednorazowo czy tez wielokrotnie i w jakich odstępach czasu. W lotnictwie pewnym zagrożeniem dla człowieka i środowiska mogą być paliwa. Paliwa w lotnictwie. Transport lotniczy osiąga coraz to większe osiągnięcia zarówno, co do zasięgu, jak i liczby godzin „wylatanych”. Miarą tych osiągnięć może być zużycie paliwa. W pierwszych latach XXI wieku globalne zapotrzebowanie na paliwo lotnicze wynosiło ok. 750 milionów litrów na jeden dzień. Statki powietrzne napędzane silnikami lotniczymi wykorzystują mieszaninę węglowodorów, otrzymywaną z przetwórstwa ropy naftowej; często z „polepszaczami”, które poprawiają własności eksploatacyjne. Paliwo lotnicze, ze względu na specyficzne warunki napędu musi spełnić następujące parametry: 1. Uzyskiwać maksymalnie dużo energii ze spalania w stosunku do masy i objętości paliwa. W samolotach istotna jest waga i objętość; zatem paliwo nie może być zbyt ciężkie i zajmować zbyt dużą objętość wnętrza statku powietrznego. 2. Wykazywać wytrzymałość na niskie temperatury otoczenia. Cecha ta ma znaczenie zasadnicze, bowiem co każde 100 m wysokości lotu temperatura spada o 0,65 stopni C. Na wysokości rejsowej floty pasażerskiej wynosi ok. –500 C. 3. Utrzymywać stabilność termiczną. Ze względu na typ silnika, paliwa lotnicze dzieli się na: Benzyny / nafty lotnicze Paliwa do turbinowych silników lotniczych Rakietowe materiały napędowe Paliwa eksperymentalne. Benzyny lotnicze. Właściwym paliwem dla tłokowych silników lotniczych jest benzyna lotnicza typu AVGAS. Różni się na od benzyn samochodowych liczbą oktanową (ok.100) oraz „polepszaczami”. W Polsce najczęściej stosowane są następujące benzyny lotnicze: Benzyna lotnicza AVGAS 100LL, posiadająca zawartości ołowiu do 0,56 g na litr paliwa; barwiona na niebiesko przeznaczona do silników tłokowych Benzyna lotnicza AVGAS 91/115 z zawartością ołowiu do 1,6 g na litr paliwa; barwiona na zielono przeznaczona do starszych typów silników tłokowych. Lotnicze nafty używane są do napędu silników odrzutowych. Techniczne parametry zależą od typów statków powietrznych napędzanych tym paliwem. Samoloty MiG czy Su napędza nafta lotnicza typu T-1, TS-1 i RT. Silniki turbinowe JET napędzane są paliwem produkowanym z komponentów uzyskiwanych podczas procesów hydroodsiarczania, hydrokrakingu i destylacji. Paliwo to uszlachetniane jest antyutleniaczami i antyelektronostatykami. Właściwości fizykochemiczne oscylują pomiędzy cechami paliw typu benzyny oraz nafty lotniczej. Paliwa JET A lub JET A1 charakteryzują się większą od nafty zdolnością odparowania, oraz niższą temperaturą 168 zapłonu i większą odpornością na zamarzanie. Paliwo do turbinowych silników lotniczych F-34 (kod NATO) jest produkowane z komponentów analogicznych do JET. Różni się tym, że nie zawiera dodatku zapobiegającego krystalizacji wody w paliwie, oraz jest dodatkowo uszlachetniane (oprócz uszlachetniaczy takich jak w JET) czynnikiem antykorozyjno-smarnościowym. Zatrucie benzyną. Wdychanie oparów benzyny o zawartości od 1% do2% objętości powietrza oddechowego przez kilka minut lub wypicie ok. 20 do 50 ml może wywołać ciężkie objawy zatrucia do śpiączki włącznie. Do zatrucia ostrego może dojść zarówno drogą oddechową, jak i pokarmową. Wypicie powoduje wymioty wskutek działania drażniącego błonę śluzową żołądka. Zachłyśnięcie nawet ilością ok. 1/2 do 1 ml, może być przyczyną krwotoku, obrzęku i wtórnego zapalenia płuc (ryc. 82). Objawy zatrucia benzyną Wdychanie oparów nudności zawroty i ból głowy podrażnione spojówki i błony śluzowe senność obniżenie temperatury ciała przyspieszenie tętna utrata przytomności Wypicie bóle brzucha, nudności i wymioty wolne, krwawe stolce uszkodzenie nerek i krwiomocz zawroty głowy po wypiciu większej ilości może pojawić się duszność, sinica oraz drgawki niepewny chód Skażenie skóry zaczerwienienie w miejscu wtarcia pęcherze owrzodzenia Ryc. 82. Objawy zatrucia benzyną w zależności od drogi dostania się do organizmu Benzyna działa toksycznie głównie na komórki nerwowe, krew i szpik kostny. U zatrutych mogą wystąpić krwotoki płucne w wyniku uszkodzenia naczyń krwionośnych. Śmierć następuje na skutek obrzęku płuc lub porażenia ośrodka oddechowego. Zatrucie przez skórę jest niezmiernie rzadkie. W przypadku zatrucia wdychanymi oparami benzyny, poszkodowanego należy wynieść na otwartą przestrzeń. Jeśli oddychanie zwykłym powietrzem atmosferycznym nie przynosi poprawy, należy podać tlen. W razie potrzeby włączyć sztuczne oddychanie i zapewnić komfort termiczny. W warunkach polowych (lotniskowych) nakryć zatrutego kocami lub dodatkową odzieżą. Zatrucie drogą pokarmową (wypicie benzyny) wymaga szczególnej ostrożności. Zapewnić podejrzanemu o zatrucie możliwość przebywania w spokojnych, w miarę stabilnych warunkach termicznych. Powstrzymać się od podawania poszkodowanemu mleka ani jakichkolwiek tłuszczów, gdyż ułatwi to i zwiększy wchłanianie benzyny. W przypadkach wątpliwych zapewnić jak najszybszą specjalistyczną opiekę toksykologiczną. Zatrucie przez przenikanie skórne. Skażoną skórę obficie obmyć wodą z mydłem. Zdjąć z poszkodowanego odzienie, jeśli jest podejrzenie pochlapania benzyną. Zdjęcie ubrania zabezpiecza przed dodatkowym powikłaniem toksycznego oddziaływania benzyny przez skórę. Benzyna wydala się z organizmu przez skórę, drogi: oddechowe i moczowe. Ponieważ najczęściej trudno ustalić osobniczą oporność na toksyczne działanie benzyny, najlepiej w każdym przypadku zorganizować pierwszą lub fachową pomoc medyczną. Jeśli zatruty wymaga odwiezienia do specjalistycznego ośrodka terapeutycznego i jest przytomny, wówczas transportować należy w pozycji półsiedzącej. Zatrucie benzyną najczęściej dotyczy mieszanki benzynowej używanej jako paliwo do silników spalinowych. Jest to mieszanina benzyny, benzolu, spirytusu i innych składników, z których czteroetylek ołowiu jest najbardziej trujący. 169 Zatrucia naftą mogą być przypadkowe, spowodowane pomyłką, albo w celach samobójczych, mogą też być następstwem stosowania (w niektórych środowiskach) jako lekarstwa. Zatrucie naftą bywa najczęściej przyczyną krwotocznego zapalenia płuc i krwotocznego zapalenia nerek. Wypicie przez dorosłego 6-7 łyżek nafty powoduje śmierć. Objawy zatrucia naftą są różne, w zależności od drogi wprowadzenia czynnika toksycznego (ryc. 83). Objawy zatrucia naftą Wdychanie oparów Objawy przypominają upojenie alkoholowe początkowe podniecenie przechodzi w senność i śpiączkę. Wypicie o o o o o o o o o o o bóle żołądka dolegliwości jelitowe wymioty biegunka bóle wątroby żółtaczka bóle głowy utrata przytomności drgawki zapalenie płuc zapalenie nerek Skażenie skóry pieczenie skóry, później zjawiają się pęcherze, o następnie pęknięcia skóry z wysiękiem o Oprócz objawów miejscowych, występują ogólne, jak przyspieszone bicie serca, podwyższona temperatura ciała, czasami drgawki. o o Ryc. 83. Objawy zatrucia naftą w zależności od drogi dostania się toksyny do organizmu Rakietowe materiały napędowe (ciekle, stałe), dla skutecznego działania wymagają wydzielania dużych ilości ciepła oraz wytworzenia odpowiedniego strumienia gorących gazów. Prędkość wylotowa gazów stanowi źródło napędu. Paliwa ciekle. Napęd rakietowy na paliwo ciekłe wykorzystuje energię kinetyczną strumienia gazów spalinowych wytwarzanych przez grupę silników odrzutowych. Silniki te muszą pracować wydajnie i bezzawodnie w każdym środowisku. Powinny wykazywać maksymalny ciąg bez względu na prędkość lotu. Zużycie paliwa nie stanowi najważniejszego uwarunkowania konstrukcyjnego, bowiem efektywna praca trwa od ułamka sekundy do kilkuset sekund. Materiałami napędowymi są pierwiastki lub związki chemiczne reagujące szybko ze sobą z wydzielaniem dużych ilości ciepła i gazów. Mogą to być: ciekły amoniak, hydrazyna, anilina, nitrometan. Najczęściej stosowanymi utleniaczami są: ciekły tlen i nadtlenek wodoru, ale również kwas azotowy dymiący, czterotlenek azotu, ciekły wodór, borowodory. Borowodory cechują się wysokim ciepłem spalania wynoszącym ok. 17 000 kcal/kg. Paliwa stałe. Stanowią dwie zasadnicze grupy: kompozytowe, dwuskładnikowe. Do paliw kompozytowych zalicza się: węglowodory stałe, polimery, żywice, asfalty, smoły, proszki metali; utleniaczami dla tych składników mogą być: nadchloran amonu lub potasu, azotan amonu. Paliwa dwuskładnikowe to najczęściej stosowane: nitroceluloza, nitrogliceryna, dwunitroglikol. Współcześnie stosuje się stałe paliwa rakietowe dwubazowe, homogeniczne. W USA o nazwie „Balistyt” i składzie: nitroceluloza (51.5%), nitrogliceryna (43.0%), plastyfikator (1.0%), inne dodatki (4.5%). W Rosji „Kordyt” o składzie: nitroceluloza (56.5%), nitrogliceryna (28.0%), plastyfikatory (4.5%), inne ulepszacze (11.0%). Nowoczesne paliwa rakietowe tzw. wysokoenergetyczne (HP – High Power), zawierają nitroaminy (heksogen, oktogen), nitrozwiązki (CL-20, TNAZ lub ONC) lub sole jonowe. Osiągnięcia syntezy wysokoenergetycznych związków stwarzają możliwości bardziej wydajnych stałych materiałów pędnych. Ostatnim osiągnięciem jest uzyskanie związku wysokoenergetycznego bardziej wydajnego od cyklonitroamin, o znikomej wrażliwości na ekstremalne warunki termiczne i udarowe. Współczesne paliwa rakietowe stwarzają problemy zarówno techniczne, jak i ekonomiczne oraz dla bezpieczeństwa personelu. Produkcja materiałów wysokoenergetycznych cechuje się znacznym stopniem trudności w uzyskiwaniu 170 wymaganej czystości technologicznej oraz bezpiecznej stabilizacji podczas przechowywania w warunkach innych niż laboratoryjne. Niektóre z tych materiałów wykazują skłonność do samoistnego detonacyjnego rozkładu. Możliwość niekontrolowanej detonacji stanowi zagrożenie dla ludzi i środowiska. Te powody stały się przyczyną wycofania jako utleniacza nadchloranu amonu, bowiem długotrwale zanieczyszcza wody powierzchniowe a jednocześnie musi być okresowo wymieniany i poddawany kosztownemu procesowi recyklingu. Paliwa eksperymentalne. Silniki hybrydowe na H2O2. Efekt pędny uzyskuje się w wyniku spalania heterogenicznego. Paliwo jest w fazie stałej a utleniacz ciekłej. W 2002 roku Lockheed opracował i wykonał udaną próbę lotu rakiety HYSR, wyposażonej w silnik hybrydowy HTPB/LOX o ciągu startowym 300 kN. Obecnie trwają intensywne prace dotyczące silników hybrydowych napędzanych H2O2 klasy HTPB. Przewiduje się wytworzenie rakiety o napędzie 90% H2O2, mogącej osiągnąć wysokości ok. 100 km i zabrać na pokład sprzęt do badań w warunkach mikrograwitacji. Nadtlenek wodoru (H2O2) nie jest obojętny dla organizmu człowieka i jego otoczenia. Jest silnym utleniaczem, stwarzającym zagrożenie pożarowe a w pewnych przypadkach i wybuchowe. W stężeniu 70% używany jest w technice rakietowej i do produkcji materiałów wybuchowych. Wysoko stężony, czyli HTP (High Test Peroxide ponad 90%), nie jest dostępny na wolnym rynku ze względów bezpieczeństwa. Dostępny jest jako perhydrol, czyli 30% wodny roztwór. Roztwór powyżej 50% zaliczany jest do utleniaczy i według dyrektywy Unii Europejskiej 96/82/EC „SEVESO” podlega stosowaniu szczególnych środków ostrożności w transporcie i magazynowaniu. Przechowywany w odpowiednich warunkach (przy pH 3 oraz wykluczeniu zanieczyszczenia) jest związkiem trwałym i chemicznie stabilnym. W postaci ciekłej jest niewybuchowy i niepalny. Wybuchają stężone opary, przy odpowiednio aktywnej inicjacji. Instalacje mające kontakt z H2O2 muszą podlegać pasywacji chemicznej i być utrzymywane w najwyższej czystości. Roztwory 80% 98% są jednoskładnikowymi wydajnymi materiałami pędnymi lub też utleniaczami rakietowymi. Rozkład wybuchowy może zostać wywołany przez jony katalityczne. Szczególną aktywność wykazują metale: żelazo, miedz, mangan, nikiel oraz chrom. Równie silnie aktywnymi są tlenki i wodorotlenki manganu, żelaza, kobaltu, niklu, ołowiu, baru oraz rtęci. Najwyższą aktywność wykazują metale szlachetne: platyna, osm, iryd, pallad, rod, srebro, kobalt oraz złoto. Przechowywanie nadtlenku wodoru wymaga pomieszczeń dobrze wentylowanych. Przewody wentylacyjne nie mogą znajdować się w miejscach przebywania ludzi, czyli w ogólnych magazynach, pomieszczeniach roboczych. Podłogi w pomieszczeniu przechowywania H2O2 nie mogą być nasiąkliwe a jednocześnie zapewniające swobodny odpływ ewentualnego wycieku. Wstęp do pomieszczenia, w którym jest przechowywany nadtlenek wodoru w niebezpiecznych stężeniach lub też ilościach, dozwolony jest tylko pracownikom, posiadającym na sobie odpowiednie wyposażenie ochronne. Wewnątrz muszą być rozwiesić odpowiednie tablice informacyjne. Metody pracy należy opracować tak, aby, unikać kontaktu skóry zatrudnionego z nadtlenkiem wodoru. W pobliżu muszą być łatwo dostępne urządzenia umożliwiające natychmiastowe przepłukanie wystarczającą ilością wody miejsc przypadkowo zwilżonych nadtlenkiem wodoru. Dodatkowo, należy przygotować dostateczna ilość wyraźnie oznaczonych natrysków i buteleczek do przemywania oczu. Kontakt skóry ze stężonym H2O2 objawia się natychmiastowym wystąpieniem białych, swędzących plam. Natychmiast ich przemycie wodą powoduje szybkie zniknięcie bez powikłań. Wpływ produktów ropopochodnych na organizm człowieka Ropa naftowa to mieszanina wielu pierwiastków i związków chemicznych (ok. 3000 rozpoznanych). Przeciętny skład elementarny ropy jest następujący: węgiel 80-88% wodór 10-14% tlen 0,1-7% azot 0,02-1,1% siarka 0,1-5% niewielkie ilości pierwiastków: sód, magnez, wapń, glin i krzem. Oprócz wymienionych, w ropie naftowej znajdują się liczne węglowodory. Najliczniejszą grupę stanowią węglowodory parafinowe; następnie alkany, o prostym lub rozgałęzionym łańcuchu 171 węglowym. Następną grupą są węglowodory gazowe (od CH4 do C4H10), będące głównym składnikiem gazu ziemnego. Innymi składnikami są „wyższe” alkany ciekłe, cykloalkany oraz węglowodory aromatyczne z szeregu: benzenu, naftalenu, antracenu. Zatrucie węglowodorami następuje wskutek ich połknięcia lub wdychania. Połknięcie/zachłyśnięcie może wywołać zachłystowe, śródmiąższowe zapalenie płuc. Wdychanie może być czynnikiem sprawczym nagłego migotania komór (bez zwiastunów). W postępowaniu ratowniczym nie poleca się opróżniania żołądka ze względu na zagrożenie zachłyśnięciem. Wprowadzenie do przewodu pokarmowego węglowodorów będących produktami destylacji ropy naftowej jak: benzyna, nafta, olej mineralny, rozpuszczalniki farb manifestuje się znikomymi objawami ogólnymi, ale wywołuje ciężkie powikłania płucne. Stopień toksyczności zależy od lepkości połkniętej substancji. Im produkt bardziej płynny i mniej lepki (np. benzyna), tym groźniejszy, bowiem szybko się rozprzestrzenia i skutki toksycznego działania są bardziej rozległe o ciężkim przebiegu. Połknięcie dużych ilości węglowodorów zagraża wchłonięciu ich do krążenia układowego, prowadząc do uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego i wątroby. Biotransformacja węglowodorów zachodzi głównie w wątrobie i nerkach. Fizjologiczny proces metaboliczny zmierzający do degradacji tych toksyn polega na ich utlenieniu, a to powoduje powstawanie neuro-, hepato- i nefrotoksycznych alkoholi. Powstałe z węglowodorów epoksydy zaburzają mitozę komórek, destabilizują i deformują strukturę kwasów nukleinowych oraz białek. Wywołują mutacje genetyczne. Degradacja benzenu prowadzi do powstania nefrotoksycznego fenolu. Większość węglowodorów po epoksydacji lub hydroksylacji zostaje usunięta z organizmu wraz z moczem (w połączeniu z kwasem siarkowym). Część węglowodorów ropopochodnych wydalana jest przez płuca (z powietrzem wydychanym). Niektóre kumulują się w tkance tłuszczowej. Zachodzi przy tym uszkodzenie organów wewnętrznych, co objawia się stanami zapalnymi, wysiękami surowiczymi, krwawymi wybroczynami i zwyrodnieniami. Przewlekłe narażenie na oddziaływanie zanieczyszczeń ropopochodnych (konsumpcja zanieczyszczonej wody i żywności) prowadzi do zaburzeń hormonalnych (wiele składników produktów ropopochodnych tworzy kompleksy z lipidowymi hormonami lub oddziałuje psychohormonalnie) i procesów krwiotwórczych (spadek stężenia hemoglobiny we krwi, obniżenie liczby erytrocytów, granulocytopenia, trombocytopenia). Długotrwałe oddziaływanie węglowodorów ropopochodnych prowadzi do zwłóknienia i stłuszczenia szpiku kostnego oraz osłabienia dynamiki mięśniowej. Zatrucie węglowodorami ropopochodnymi o lekkim lub przewlekłym przebiegu objawia się następująco: bóle głowy, luźne stolce, białkomocz, kaszel, szum w uszach, nadpobudliwość nerwowa, bezsenność, lekki obrzęk płuc. Wymienione objawy są niespecyficzne, które niejednokrotnie trudno jest powiązać z przyczyną. Połknięcie płynnego węglowodoru wyzwala kaszel, dławienie, wymioty (nie zawsze). Poszkodowani skarzą się na pieczenie w żołądku. Zachłystowe zapalenie płuc prowadzi do hipoksji i niewydolności oddechowej. Wchłonięcie znacznej ilości, zwłaszcza węglowodorów halogenowych, zagraża wystąpieniem patologicznej senności, śpiączki powikłanej drgawkami. Przeżycie niewydolności płucnej rokuje pomyślnie odnośnie dalszego przebiegu zatrucia. Zmiany w płucach cofają się zwykle po tygodniu. Fizjologiczne wydalanie oleju mineralnego lub nafty następuje po 5 do 6 tygodniach. Wdychanie węglowodorów ropopochodnych prowadzi do stanu euforii połączonej z zaburzoną świadomością. Jednocześnie „uczula” serce na endogenne katecholoaminy (hormony stresu, które przyspieszają pracę serca i podnoszą ciśnienie krwi) a to wyzwala komorowe zaburzenia rytmu, które są bezpośrednim zagrożeniem życia, szczególnie w sytuacjach stresowych lub podczas znacznego wysiłku. Oleje lotnicze są uzyskiwane w wyniku przeróbki ropy w rafineriach. Do eksploatacji statków lotniczych stosuje się znaczną gamę różnych olejów. Oleje mineralne, bez dodatków najczęściej stosowane są do docierania silników tłokowych. Z dodatkami dyspergującymi przeznaczone są do silników tłokowych, pracujących w warunkach trudnych i bardzo trudnych. Inną grupę stanowią oleje do przekładni (np. w śmigłowcach). Oprócz wymienionych występują w lotnictwie oleje do układów hydraulicznych oraz konserwujące. Oddzielną grupą są oleje do turbin lotniczych. 172 Smary lotnicze. Znaczna różnorodność warunkowana jest zastosowaniem do wielu elementów konstrukcyjnych statków powietrznych. Można wyróżnić następujące smary: Ogólnego zastosowania, na bazie mineralnej, przeznaczone do smarowania łożysk pracujących w wysokich temperaturach Do smarowania elementów wolno poruszających się pod dużym obciążeniem (z dodatkiem grafitu) Syntetyczne, na bazie estrów, do smarowania obciążonych, szybkoobrotowych łożysk i przekładni Mineralne, ogólnego zastosowania, z właściwościami antykorozyjnymi Do smarowania łożysk kulkowych i wałeczkowych na bazie silikonowej z dodatkiem teflonu Syntetyczne, ogólnego zastosowania w zakresie temperatur od -55°C do +200°C Grupa produktów syntetycznych, ogólnego zastosowania z różnymi polepszaczami, zależnymi od potrzeb ich zastosowania, głównie do optymalnego smarowania w dużej zmienności temperatur od -500C do +2300C Wazelina lotnicza bez dodatków, do smarowania precyzyjnych urządzeń W przypadku skażenia ludzi różnymi środkami trującymi istotne znaczenie w ratowaniu ich życia ma sposób udzielenia pierwszej pomocy. Zakres i sposób jej niesienia zależy od rodzaju środka toksycznego, drogi przenikania trucizny do organizmu i aktualnego stanu porażonego. Elementem zasadniczym jest przerwanie ekspozycji na działanie środka toksycznego głównie poprzez ewakuację porażonych ze skażonej strefy lub nałożenie maski przeciwgazowej, zdjęcie skażonej odzieży i odkażanie ciała. Wstępne rozpoznanie rodzaju środka trującego opiera się na danych o okolicznościach skażenia charakterystycznym powonieniu niektórych środków toksycznych oraz na podstawie objawów zatrucia. U osób nieprzytomnych lub w stanie drgawkowym w żadnym przypadku nie wolno prowokować wymiotów ani czegokolwiek podawać do jamy ustnej. W wielu przypadkach konieczne jest stosowanie sztucznego oddychania a zwłaszcza przy zaburzeniach oddechu i sinicy. Przy chemicznych uszkodzeniach oczu należy je płukać dużą objętością wody. Przy oparzeniach oczu wapnem nawozowym lub azotniakiem można do płukania oczu używać oleju parafinowego. Przy skażeniach wodą amoniakową oczy należy przemywać 2% roztworem kwasu bornego. Przy związkach fosforoorganicznych i karbaminianach do płukania oczu stosuje się 2% roztwór sody oczyszczonej. Każdy przypadek zanieczyszczenia oczu substancjami chemicznymi trzeba traktować bardzo poważnie i natychmiast po udzieleniu pomocy kierować poszkodowanego do okulisty. Podawanie zatrutym alkoholu może mieć miejsce jedynie w przypadku całkowitej pewności, że porażony został skażony metanolem (alkoholem metylowym) lub glikolem etylowym. Dla szybkiej diagnostyki zatrucia należy zabezpieczyć resztki substancji trującej, opakowania po środkach chemicznych, sprzęt, którym porażony się posługiwał a także wymiociny i mocz. Uzasadnione podejrzenie o zatrucie, zwłaszcza w przypadku, gdy objawy zatrucia już wystąpiły nakazuje, bez względu na ich nasilenie, przetransportować poszkodowanych do szpitala lub punktu medycznego. 1. Kontakt człowieka z różnymi (wybranymi) czynnikami toksycznymi znajdującymi się w środowisku lotniczym Tlenek węgla (CO), jest jednym z produktów niepełnego spalania substancji organicznych i nieorganicznych. Jest bezbarwnym gazem bezwonnym. Lżejszy od powietrza. Z innymi związkami chemicznymi łączy się nieznacznie. Jest bardzo niebezpieczny ze względu na silne i skryte działanie toksyczne (tab. 8). Zawartość 0,1 % tlenku węgla w powietrzu oddechowym powoduje śmierć w ciągu jednej godziny. Zawartość ok. 0,5% powoduje śmierć w ciągu kilku minut. Stężenie 1% powoduje natychmiastową śmierć. Przed wdychaniem tlenku węgla nie chroni zwykła maska przeciwgazowa. Półokres fizjologicznej eliminacji CO wynosi ok. 4 do 5 godzin, w warunkach oddychania powietrzem atmosferycznym a 1,5 godziny przy oddychaniu 100% tlenem. Szybkie wydalenie tlenku węgla możliwe jest w komorze hiperbarycznej zaprogramowanej na utrzymywanie tlenu pod ciśnieniem 3 atmosfer. W takich warunkach wydalenie CO następuje w 173 ciągu 20 minut. Jako produkt spalania tlenek węgla może wystąpić wszędzie. W związku z tym, w przypadku występowania niejasnych objawów chorobowych, a zwłaszcza przy utracie przytomności, należy brać pod uwagę możliwość zatrucia tlenkiem węgla. Zagrożenie zawodowe istnieje u wszystkich pracowników zatrudnionych przy urządzeniach, w których następuje spalanie, również w lotnictwie. Tab. 8. Toksyczność tlenku węgla dla ustroju ludzkiego Zawartość (stężenie) CO Nasilenie objawów zatrucia w powietrzu oddechowym 0,11-0,34 mg/l powietrza Lekkie nasilenie przy kilkugodzinnym wdychaniu (0,001-0,03%) 1,1-2,5 mg/l powietrza Średnio ciężkie zatrucie po 60 minutowym wdychaniu (0,1-0,2%) 2,5-4,0 mg/l powietrza Ciężkie zatrucie w ciągu 5-30 minut wdychania (0,2-0,3%) >0,5% Śmierć po 1 do 5 minutach wdychania Maksymalna dopuszczalna ilość CO w powietrzu budynków wynosi 0,002% (0,03 mg/l powietrza). Tlenek węgla zmieszany z powietrzem nabiera właściwości wybuchowych. Dlatego w przypadku podejrzenia obecności tlenku węgla nie wolno zapalać ognia ani używać urządzeń elektrycznych (możliwość iskrzenia niesprawnej instalacji). Tlenek węgla przedostaje się do krwi drogą inhalacyjną (oddechową), łączy się z hemoglobiną, tzn. barwnikiem czerwonych ciałek krwi i tworzy związek zwany karboksyhemoglobiną. Zdolność wiązania się CO z hemoglobiną jest 250300 razy większa niż z tlenem. Karboksyhemoglobina nie może przyswajać tlenu i służyć jako jego przenośnik po organizmie. Zawartość tlenu we krwi zmniejsza się i rozwija się niedotlenienie krwiopochodne. Ciężkość niedotlenienia i porażenia tlenkiem węgla zależy od ilości karboksyhemoglobiny we krwi. Po podaniu tlenu, najlepiej z dodatkiem 2-5% dwutlenku węgla, zaczyna się rozszczepianie karboksyhemoglobiny i wydalanie tlenku węgla przez płuca. Dlatego też tlen stanowi antidotum w porażeniach tlenkiem węgla. Proces ten można znacznie wspomagać przez podawanie tlenu pod ciśnieniem, jak to odbywa się w lecznictwie szpitalnym w komorze hiperbarycznej. W zależności od stężenia tlenku węgla w powietrzu, czasu narażenia i właściwości organizmu, rozwijają się zatrucia: lekkie, średnie i ciężkie. W zatruciach lekkich poszkodowany skarży się na: ból głowy, przeważnie w okolicach skroniowych i czołowych, uczucie nieprzyjemnego tętnienia w tętnicach skroniowych, szum w uszach, duszność, osłabienie, nudności, wymioty i okresowe zamroczenie. Na ogół chory jest w stanie poruszać się o własnych siłach. W razie przerwania toksycznego działania tlenku węgla bóle głowy mogą utrzymywać się jeszcze kilka dni. W zatruciach średnich objawy powyższe ulegają zaostrzeniu. Obserwuje się osłabienie mięśni i zaburzenia równowagi. Narasta duszność, tętno ulega przyspieszeniu, ciśnienie tętnicze krwi ulega obniżeniu, świadomość słabnie, zaburzenia równowagi są coraz większe, pojawiają się ubytki pamięciowe. Chory nie jest w stanie poruszać się o własnych siłach. W razie zastosowania leczenia objawy chorobowe ustępują w ciągu kilku dni. W zatruciach ciężkich występuje całkowita utrata przytomności ze śpiączką. Objawy te mogą utrzymywać się do dwóch tygodni. Skóra na twarzy przybiera kolor żywo czerwony, a kończyny sine. Tętno waha się w granicach 100-120 uderzeń na minutę, ciśnienie tętnicze krwi wyraźnie się obniża, oddychanie staje się niemiarowe, temperatura ciała podnosi się do 400C. Mięśnie są napięte i wskutek tego odruchy stają się zwolnione. Okresowo występują drgawki. We krwi poziom karboksyhemoglobiny dochodzi do 50% i stale wzrasta. Rokowania pod względem przeżycia są niepewne. Diagnostyka szczegółowa porażeń klinicznych tlenkiem węgla opiera się na określeniu ilości karboksyhemoglobiny przy pomocy metod laboratoryjnych, które nie są możliwe w ramach pierwszej pomocy. 174 Ogólne objawy zatruciem tlenkiem węgla: uczucie bezwysiłkowego ogólnego zmęczenia ból głowy zawroty głowy trudnościami z oddychaniem oddech przyspieszony i nieregularny duszność senność nudności. Osłabienie i znużenie oraz zaburzenia orientacji i zdolności oceny zagrożenia powodują, że poszkodowany jest bierny, nie podejmuje próby ucieczki z miejsca zagrożonego pogłębieniem zatrucia. Pozostawiony bez pomocy a dalej opieki, najczęściej umiera. Ogólne zasady pierwszej pomocy: Natychmiast zapewnić dopływ świeżego i czystego powietrza Wynieść poszkodowanego w bezpieczne miejsca z dobrą wentylacją lub przepływem nieskażonego powietrza Rozluźnić ubranie na poszkodowanym (rozpiąć pasek, guziki, poluzować krawat) Pozostawić tyle ubrania, ile potrzeba do zapewnienia stabilnych warunków termicznych uniemożliwiających przemarznięcie Wezwać służby ratownicze. Jeśli po wyniesieniu na świeże powietrze zaczadzony nie oddycha, należy niezwłocznie przystąpić do wykonania sztucznego oddychania i masażu serca (wczesna resuscytacja krążeniowo-oddechowa). Leczenie zatrucia CO. Skuteczność postępowania leczniczego zależy od czasu narażenia poszkodowanego na czynnik trujący. Z tego też powodu, zatrutego należy jak najszybciej wynieść ze strefy zagrożonej i podać do oddychania czysty tlen. Wczesne leczenie specjalistyczne i stosowanie hiperbarii tlenowej zapobiega występowaniu późnych powikłań psychicznych i neurologicznych. Zatrucie benzenem. Benzen otrzymywany jest w cyklu przetwórczym ropy naftowej. Stanowi wysokoenergetyczny składnik różnych benzyn silnikowych. W warunkach normalnych jest przezroczystą, bezbarwną, łatwopalną cieczą o ostrym zapachu, podobnym do zapachu nafty. Trudno rozpuszcza się w wodzie, łatwo rozpuszczalny w toluenie, etanolu, acetonie, eterze dietylowym, chloroformie, tetrachlorku węgla i disiarczku węgla. Jest dobrym rozpuszczalnikiem dla wosków, tłuszczy, naftalenu i innych związków chemicznych. Spala się kopcącym płomieniem. Powszechnie występuje w spalinach silników komunikacyjnych, przemysłowych i innych, wśród nich również lotniczych. Może być wchłaniany przez układ oddechowy, pokarmowy i skórę. Zawartość benzenu w drogach oddechowych zmniejsza się w trakcie trwania narażenia. Absorpcja przez drogi oddechowe jest największa w pierwszych kilku minutach narażenia. Wchłanianie par benzenu przez skórę jest niewielkie i wynosi około 1% dawki wchłoniętej przez płuca, wobec czego uznaje się, że związek ten raczej nie wchłania się przez skórę. Wchłanianie w przewodzie pokarmowym może dotyczyć całej spożytej dawki. Rozmieszczenie benzenu w ustroju jest warunkowane rozpuszczalnością w lipidach ustrojowych. Długotrwałe przebywanie człowieka w oparach benzenu, nawet o małych stężeniach, działa hemotoksycznie. W przypadkach zaawansowanych występuje pancytopenia (zmniejszenie wszystkich elementów morfotycznych krwi). Osoby narażone na kontakt z benzenem powinny być kwalifikowane do grupy szczególnej troski lekarskiej, zagrożonych białaczkami: przewlekłą, szpikową, limfatyczną. Może powodować uszkodzenia morfologiczne plemników. Genotoksyczność benzenu wykazano u ludzi zawodowo narażonych na ten związek. Uznawany jest za czynnik kancerogenny. Polskie ustawodawstwo umieściło benzen w wykazie substancji o działaniu rakotwórczym (Rozporządzenie ministra zdrowia i opieki społecznej z dnia 21.08.1997). W Polsce przyjęto najwyższe dopuszczalne stężenie (NDS) benzenu w powietrzu oddechowym środowiska pracy wynoszące 10 mg/m3. Narażenie na kontakt z benzenem można uznać za 175 powszechne. Przekonanie takie wynika z jego dużej lotności i możliwości tworzenia znacznych (szkodliwych) stężeń w powietrzu oddechowym. Szczególnie niebezpieczne są stanowiska pracy o dużej powierzchni parowania a małej hermetyzacji środowiska. Zatrucia są najczęściej wynikiem pomyłki lub niewłaściwego użycia (uwolnienie benzenu do środowiska) oraz zaspokojenia narkotycznego tzw. „wąchaczy” klejów i innych preparatów z benzenem. Obraz kliniczny (zależnie od dawki) określa się jako przed- lub narkotyczny. Zatrucie przewlekłe rozwija się powoli o nieuchwytnych objawach klinicznych. Wczesne objawy nie są charakterystyczne. Występują: bóle głowy, osłabienie apetytu, senność, ogólne złe samopoczucie, zmniejsza się krzepliwość krwi. Dość charakterystycznym objawem jest krwawienie z dziąseł bez wyraźnych przyczyn stomatologicznych. U osób przewlekle narażonych na benzen może wystąpić zapalenie kłębuszkowe nerek, bezmocz i przekrwienie nerek. Ciekły benzen działa drażniąco na skórę, uszkadzając naskórek. Podrażnienie ciekłym benzenem może wywołać: rumień, pęcherze i złuszczające zapalenie skóry. Obserwowano także podrażnienia oczu w wyniku kontaktu z benzenem. Wziewne zatrucie przewlekłe rozwija się powoli. Przewlekłe inhalacyjne zatrucie benzenem powoduje uszkodzenie układu immunologicznego. Zmiany zachodzące w układzie oddechowym mogą prowadzić do rozedmy płuc, przewlekłego zapalenia oskrzeli i astmy. Za dużym stężeniem przyjętej toksyny benzenowej (20 000 do 60 000 mg/m3) przemawiają następujące objawy: euforia, zwiększona aktywność psychoruchowa, drżenie mięśniowe i zawroty głowy. W dalszym narażeniu: utrata świadomości, zaburzenia oddechowo – krążeniowe. Cofanie się zmian chorobowych postępuje proporcjonalnie do poprawy stanu klinicznego. Benzen aplikowany inhalacyjnie może być wydalony albo w postaci niezmienionej z powietrzem wydechowym, albo z moczem w postaci metabolitów. W każdym przypadku powinien wzbudzić zaniepokojenie lekarza odnośnie odległych skutków wczesnej, szczególnie przewlekłej aplikacji benzenu. Fizjologiczna obrona organizmu przed benzenem polega na wybiórczym krwionośnym transportowaniu wchłoniętej toksyny do wątroby. Wątrobowy cytochrom P-450 ułatwia metabolizm do tlenku benzenu, który przy udziale hydratazy epoksydowej, przekształcany jest do 1 ,2dihydrobenzeno-1 ,2-diolu, jako ogniwa pośredniego do powstania katecholu. W nieenzymatycznej reakcji tkanek, benzen ulega przekształceniu do fenolu, a fenol do hydrochinonu. Fenol i hydrochinon są substratami detoksykacyjnej fazy metabolizmu, polegającej na sprzęganiu z kwasem glikuronowym i siarkowym. Fenol i hydrochinon mogą również przenikać do innych tkanek i narządów, w tym do szpiku kostnego, którego funkcję uszkadzają. Ogólnie przyjmuje się dwie drogi detoksykacji. Pierwsza to tworzenie kwasu fenylomerkapturowego, wydalanego przez drogi żółciowe, druga prowadzi do wydalania z moczem produktów sprzęgania z kwasem glikuronowym i siarkowym. Zatrucie ołowiem. Skażenie przyrody ołowiem związane jest z wykorzystywaniem tego pierwiastka w przemyśle, m.in. papierniczym, poligrafii, hutnictwie i garbarstwie. Zanieczyszczenie ołowiem ma również swoje źródło w komunikacji, gdzie wykorzystuje się czteroetylek ołowiu, który ma działanie przeciwstukowe, występuje także w benzynie lotniczej. Ze względu na dużą toksyczność tego związku, powoli rezygnuje się z niego na rzecz innych, bezpieczniejszych dla środowiska. Związki ołowiu przedostają się do gleby, wód gruntowych i powierzchniowych a zawieszony w powietrzu osadza się na roślinach, zmieniając ich metabolizm. Narażony na niebezpieczeństwo skażenia jest obszar znajdujący się w odległości 5-50 metrów od ruchliwych ulic czy lotniskowych pasów startowych i dróg kołowania. Ołów i jego związki są silnie toksyczne dla organizmów żywych. Łatwo przenikają do ustroju roślin i zwierząt z powietrzem, pokarmem lub przez skórę. Stopień asymilacji ołowiu zmienia się w zależności od indywidualnej podatności, a przede wszystkim, w zależności od ogólnego stanu zdrowia. Narażeni na zatrucia ołowiem są mieszkańcy dużych miast, gdzie jest silnie rozwinięta komunikacja, w tym i lotnicza oraz istnieje ryzyko zatrucia spalinami silników komunikacyjnych jak pojazdy mechaniczne i statki powietrzne. Należy odróżniać zatrucie od skażenia. Skażenie ołowiem pojawia się w sytuacji, kiedy ekspozycja na ten metal powoduje jego zwiększony poziom we krwi, bez objawów patologii. Jeśli skażenie jest wystarczająco duże, aby sprowokować pojawienie się symptomów patologii wówczas jest to zatrucie ołowiem. 176 Zatrucie ołowiem występuje w momencie nagromadzenia w organizmie zbyt dużej jego ilości. Objawy dostrzegalne mogą pojawić się po miesiącach lub latach od zatrucia. Nawet niewielkie ilości ołowiu mogą wywoływać problemy zdrowotne. Przykładem takiej sytuacji może być postrzał z broni palnej. Pocisk tkwiący w tkankach miękkich może latami podwyższać stężenie ołowiu we krwi. Ołów może spowodować uszkodzenia w każdej części ciała, ale najczęściej obserwuje się jego aktywność w białkach, przenoszących tlen w czerwonych krwinkach. Z czasem może również uszkodzić układ nerwowy. Kobieta będąca w ciąży narażona na działanie ołowiu może przenieść toksyczność na dziecko, powodując spowolnienie wzrostu płodu. Pierwszymi objawami zatrucia ołowiem, tzw. ołowicy, są: ogólne osłabienie organizmu, nudności, bóle głowy, oraz dolegliwości sercowe. W ostrym zatruciu występuje tzw. „kolka ołowicza”. Wzrost stężenia ołowiu we krwi doprowadza do bolesnego skurczu mięśni gładkich jelit. Dalsze narastanie stężenia staje się czynnikiem sprawczym patologii narządów wewnętrznych oraz zaburzenia funkcji obwodowego układu nerwowego. Zatrucie ołowiem najczęściej ma charakter przewlekły, często bez ostrych objawów zwiastujących. Jeśli zwiastuny występują, to najczęściej w postaci: niebiesko-czarnego zabarwienia dziąseł, bladoszarego odcienia skóry oraz anemii (ołów zaburza tworzenie hemoglobiny). Bez względu na to, czy objawy zwiastujące wystąpiły, czy też nie, zatrucie powoduje nieodwracalne zaburzenia poznawcze, neuropatie obwodowe, a także postępujące uszkodzenie nerek. Neuropatia obwodowa charakteryzuje się uczuciem drętwienia, pieczenia, mrowienia, a czasami bólu. Takie doznania nie ustępują po zmianie pozycji, jak w przypadku przejściowego niedokrwienia lub ucisku zakończeń nerwowych. Długotrwałość przykrych doznań spowodowana jest toksycznym uszkodzeniem nerwów. W zależności od tego, jakie nerwy i w jakim stopniu są dotknięte zaburzeniem, może dojść do ich osłabienia i wreszcie zaniku. Jeśli dotyczy to nerwów układu autonomicznego, może dojść do zakłócenia podstawowych funkcji, takich jak kontrola nad pęcherzem moczowym oraz oddawaniem stolca. Poza opisanymi zaburzeniami, ołów przyczynia się do powstania nowotworów żołądka, jajników, nerek, białaczek, mięsaków limfatycznych. Związki ołowiu utrudniają działanie enzymów wewnątrzkomórkowych i co się z tym wiąże powstrzymują syntezę kwasów nukleinowych. Wywołują niepożądane zakłócenia w psychice i układzie nerwowym, co objawia się agresywnością i zaburzeniem w odbieraniu wrażeń; jest to tzw. „encefalopatia ołowicza”. Miano to oznacza zaburzenia psychiczne, napady drgawkowe i ogniskowe napady ubytkowe. Stan taki kwalifikuje się jako poważne zagrożenie dla zdrowia lub życia pacjenta, dlatego konieczna jest natychmiastowa interwencja specjalistyczna. Związki ołowiu wpływają także negatywnie na układ rozrodczy, co stwarza ryzyko pojawienia się genetycznych zmian chorobowych wśród dzieci oraz uszkodzenia ich mózgu, powodujące opóźnienie umysłowe. Zatrucie wziewne czteroetylkiem ołowiu (składnika benzyny ołowiowej) powoduje, obok objawów charakterystycznych dla ołowicy, zaburzenia o charakterze ostrej psychozy. Posiada własności kumulacyjne. Okres utajenia trwa od kilku godzin do kilku dób. W początkowej fazie zatrucia następuje rozstrój odruchów warunkowych. Przy ostrych zatruciach pojawiają się zmiany w układzie nerwowym i naczyniowym. W przypadku kombinowanego zatrucia czteroetylkiem ołowiu lub jego mieszaninami z metanolem lub antyfryzem toksyczność wzmaga się znacznie. Niebezpieczne są zatrucia przewlekłe, małymi dawkami, prowadzące do zmian w korze mózgowej, powodujących zaburzenia naczyniowe, które gwałtownie ograniczają krążenie krwi. Objawy są nieswoiste: zaburzenie funkcji ośrodkowego układu nerwowego, ból głowy, stan podniecenia, bezsenność, porażenie wzroku, drgawki. Niekiedy obniżeniu ulega ciśnienie krwi i ciepłota ciała. Możliwe jest zejście śmiertelne w ciągu kilku dni od zatrucia. Wypicie kilku mililitrów prowadzi nieuchronnie do śmierci! Rozpoznanie, z powodu nieswoistych objawów, jest trudne. Najczęściej opiera się na postrzeganiu charakterystycznych objawów. Definitywnym dowodem rozpoznawczym jest stwierdzenie stężenia ołowiu we krwi 10 g/dl. Leczenie. W każdym przypadku należy eliminować źródła kontaktu człowieka z ołowiem. Pociski z broni palnej, tkwiące pod powłokami skórnymi postrzelonego, należy usuwać chirurgicznie. Wiązanie ołowiu w postać możliwą do wydalenia przez organizm, dokonuje się stosując środki chelatujące. Chelatowanie ustroju może być wielokrotne i trwać wiele lat. Terapia ta oraz podawanie preparatów farmakologicznych jest zastrzeżone dla specjalistów toksykologów. 177 Pacjenci wysokiego ryzyka zatruciem ołowiem, albo ludzie przebywający w warunkach zagrożonych kontaktem z ołowiem, należy poddać badaniu przesiewowemu na obecność ołowiu w organizmie. Najprostszym zapobieganiem jest skrupulatna, codzienna higiena osobista. W środowisku zagrożonym pracownicy powinni stosować środki ochrony osobistej (np. odzież ochronna). Mniejszą chłonność organizmu na ołów zapewniają takie pierwiastki jak: magnez, wapń, żelazo, cynk i miedź. Zażywanie witamin i biopierwiastków ochrania organizm przed toksycznym działaniem ołowiu. Poziom toksycznego stężenia ołowiu we krwi jest uwarunkowany indywidualną odpornością organizmu. Przyjęto, że średnie pobieranie ołowiu przez dorosłego człowieka wynosi 320-440 µg/ dzień, a dozwolona dawka tygodniowa wynosi 3000 µg. Dopuszczalne stężenie ołowiu wynoszące 35 mg/100 ml krwi, może się okazać śmiertelne dla osób szczególnie wrażliwych. Zatrucie alkoholem etylowym. Alkohol etylowy szybko wchłania się przez skórę, drogi oddechowe i prawie całkowicie (w ciągu 30 do 60 minut) z przewodu pokarmowego. Częściowo wydalany jest w postaci niezmienionej przez nerki ok. 8% i w kilku procentach z powietrzem oddechowym Część wchłoniętego alkoholu etylowego ulega utlenieniu do aldehydu octowego, który jest silną trucizną protoplazmatyczną. Objawy zatrucia zależą od stężenia we krwi. W miarę narastania stężenia alkoholu etylowego występują: osłabienie ostrości wzroku nienaturalnie zmienne samopoczucie z proporcjonalnym osłabieniem krytycyzmu zaburzenie szybkości reakcji i spostrzegawczości euforia i gadatliwość zniesienie czynności hamujących kory mózgowej powodującej nadmierną pewność swego postępowania, zaburzenia mowy (mowa bełkotliwa) zaburzenie równowagi i orientacji przestrzennej z wadliwą koordynacją ruchową stan zamroczenia alkoholowego. Stężenie we krwi wynoszące od 3,5‰ do 4‰ określa się jako ciężkie zatrucie zagrażające wystąpieniem głębokiej śpiączki często z powikłaniem zaburzeniami krążeniowo – oddechowymi oraz drgawkami. Stężenie od 5‰ uważa się za śmiertelne. Przy takim stężeniu alkoholu etylowego we krwi występuje porażenie ośrodków oddechowego i naczynioruchowego w pniu mózgu. Rozpoznanie: badanie stężenia etanolu we krwi albo zawartości etanolu w powietrzu wydychanym (alkomat) W ciągu pierwszych 60 minut zatrucia skutecznym jest prowokowanie wymiotów i płukanie żołądka (mało skuteczne ze względu na szybką wchłanialność etanolu). Zasadnicze leczenie zmierza do wyrównywania glikemii, kwasicy metabolicznej oraz zaburzeń wodno – elektrolitowych. Przez cały czas leczenia zatrucia należy otrzymywać optymalną ciepłotę ciała. W przypadku porażenia ośrodka oddechowego koniecznym jest wykonywanie sztucznej wentylacji. Zatrucie alkoholem etylowym trzeba wiązać z możliwością rozpoczynającego się lub trwającego uzależnienia alkoholowego (zatrucie może być objawem zespołu abstynencyjnego). Przypadek zatrucia alkoholowego wymaga czujności lekarskiej zmierzającej do uchronienia człowieka przed alhololizmem. Zatrucie alkoholem metylowym Alkohol metylowy (metanol, spirytus drzewny) ma szerokie zastosowanie techniczne. Od alkoholu etylowego nie różni się smakiem ani zapachem, a jest nieporównywalnie bardziej toksyczny, choć narkotycznie działa słabiej. Wydalany jest wolniej i spala się niecałkowicie. Zagrożenie oślepnięciem występuje po spożyciu 4 do15 ml. Do zatrucia alkoholem metylowym dochodzi zazwyczaj przypadkowo po wypiciu lub wdychaniu oparów rozpuszczalników albo odmrażaczy, itp. Metanol wchłania się dobrze z przewodu pokarmowego, oraz przez drogi oddechowe. Po dostaniu się do krwi trafia do tkanek i kumuluje się w narządach najbardziej uwodnionych (np. gałka oczna). W organizmie wykazuje toksyczność pośrednią. Po wchłonięciu do organizmu ulega przemianie głównie do formaldehydu i kwasu mrówkowego (kwasica metaboliczna), odpowiedzialnego za większość objawów zatrucia takich jak podrażnienie błony śluzowej przewodu pokarmowego, zaburzenia świadomości czy toksyczne uszkodzenie wzroku. 178 Dawka śmiertelna alkoholu metylowego wynosi od 30 do 250 ml, chociaż obserwowano zgony po wypiciu już 15ml alkoholu metylowego oraz wyleczenie po wypiciu 600ml metanolu. Rozpiętość dawki śmiertelnej dla człowieka jest bardzo duża, i osobniczo zmienna, ale przyjmuje się, że stężenie 80 mg/l w surowicy krwi stanowi istotne zagrożenie dla życia. Objawy zatrucia metanolem wstępują po okresie utajenia wynoszącym od 6 do 24h a ich nasilenie zależy głównie od ilości zażytego alkoholu. Toksyczne uszkodzenie organizmu przebiega trój- fazowo: 1) Faza narkotyczna; bez przemiany etanolu w toksyczne metabolity, objawia się: przyspieszonym oddechem, mdłościami i (lub) wymiotami, bólami i zawrotami głowy; objawy nie różnią się od zatrucia alkoholem etylowym, co utrudnia diagnostykę różnicową. 2) Faza kwasicza nasilająca się do kwasicy metabolicznej. Początkowo następuje przemiana do kwasu mrówkowego wyzwalającego kwasicę metaboliczną, która manifestuje się następującymi objawami: bóle brzucha, spadkiem ciśnienia krwi, obserwuje się zaczerwienienie skóry i spojówek; 3) Faza uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego, prowadząca do dysfunkcji mózgu, która objawia się następująco: rozkojarzeniem motorycznym, zaburzeniami doznań wzrokowych, pobudzenie a następnie zaburzenie świadomości, śpiączka, śmierć. Zgon zatrutego następuje w wyniku porażenia układu oddechowego, obrzęku mózgu lub płuc, niekiedy mocznicy. Rozpoznanie, w warunkach lotniskowych, można ustalić na podstawie dokładnie zebranego wywiadu z osobą zatrutą lub ze świadkami zdarzenia. Wczesne objawy nie różnią się od upojenia alkoholem etylowym. Bardziej charakterystyczne są indywidualne objawy występujące po wytrzeźwieniu: uczucie osłabienia zawroty i bóle głowy bóle kurczowe łydek nudności i wymioty bóle brzucha imitujące zapalenie trzustki zaburzenia widzenia, ograniczenie ostrości i pola widzenia, czasami ślepota; przemijające lub trwałe senność a w ciężkim zatruciu śpiączka z szerokimi i sztywnymi źrenicami i innymi objawami pogarszającej się niewydolności naczyniowo – sercowej. Udzielanie pierwszej pomocy osobie, u której doszło do zatrucia alkoholem metylowym polega na: zabezpieczeniu trucizny (jako dowodu w sprawie, oraz przed dalszym spożyciem) w razie utraty przytomności należy chorego ułożyć w pozycji bocznej ustalonej w razie potrzeby przeprowadzić płukanie żołądka, jeśli alkohol został spożyty przed < 2 do 4 godzinami podaniu doustnym wysokoprocentowego napoju alkoholowego (<100ml), alkohol etylowy kompetycyjne wypiera metanol z dehydrogenazy alkoholowej w wyniku czego nie powstają szkodliwe metabolity w przypadku jakichkolwiek wątpliwościach konieczny jest przewóz do szpitala Ratownicze wywołanie wymiotów lub płukanie żołądka może być stosowane jedynie w ciągu pierwszych 30 do 60 minut po spożyciu trującej dawki alkoholu metylowego. Podczas leczenia dąży się do jak najszybszego wyrównania kwasicy metabolicznej. Zatrucie pokarmowe oznacza chorobę przewodu pokarmowego, spowodowaną spożyciem pożywienia skażonego drobnoustrojami, pasożytami lub ich toksynami, albo substancjami chemicznymi (np. toksyny grzybowe). W Polsce zapadalność wynosi 52/100 000 badanych, w tym 80% to salmonellozy. Objawy zależą od czynnika etiologicznego, często pojawiają się nagle. Najczęściej występuje: biegunka, nudności, wymioty, bóle brzucha, złe samopoczucie, niekiedy podwyższona ciepłota ciała. Zatrucie jadem kiełbasianym (botulizm) najczęściej jest wynikiem spożycia domowego pasztetu zawekowanego. Clostridium botulinum jest laseczką beztlenową, więc dobrze namnaża się w konserwach produkcji domowej. Botulizm manifestuje się suchością jamy ustnej, podwójnym widzeniem, trudnościami w połykaniu, zaparciem. Po 12 do 36 godzinach od połknięcia toksyny występują objawy osłabienia mięśni. Rokowanie w zatruciach pokarmowych 179 jest, na ogół, dobre. Rozwój zakażenia zależy od przewagi czynników toksycznych nad czynnikami ochronnymi gospodarza (tab. 9). Tab. 9. Zestawienie czynników zakażających związanych ze spożywaniem pokarmów zainfekowanych drobnoustrojami z możliwościami ochronnymi gospodarza Czynniki zakażenia pochodzące od drobnoustrojów Patogenność Inwazyjność Liczebność drobnoustrojów (dawka zakażająca) Czynniki ochronne gospodarza Kwaśność treści żołądkowej Czynność motoryczna jelit Mechanizmy immunologiczne pasażu jelitowego Wystąpienie przypadku (ów) zatrucia pokarmowego wymaga zabezpieczenia podejrzanego pokarmu oraz zgłoszenie zachorowania do odpowiedniej stacji sanitarno-epidemiologicznej. Biegunka podróżnych występować może u osób przekraczających granice międzynarodowe lub regionalne. Może też dotyczyć podróżujących do kraju o niższym standardzie sanitarno- higienicznym (niższym poziomie higieny), czyli o zwiększonym ryzyku zachorowania. Najczęściej jest to zakażenie bakteryjne (ok. 80%) szczególnie szczepów eneterotoksycznych. Innym czynnikiem zakażającym mogą być wirusy i pasożyty. Zakażenie następuje drogą pokarmową przez spożycie skażonej wody lub pokarmu; często jest skutkiem spożywania pokarmów brudnymi rękami. Objawami mogą być: ostry nieżyt żołądkowo – jelitowy (dominują wymioty znacznie odwadniające), podwyższona ciepłota ciała, objawy odwodnienia, bolesność uciskowa jamy brzusznej. Podróżni tzw. „krótkich pobytów” mogą mieć kłopoty z kojarzeniem dolegliwości z odbytą podróżą, bowiem objawy mogą wystąpić po upływie 7 do 10 dni po powrocie (najczęściej w 3 do 4 dni od zakończenia podróży). Do grupy ryzyka należą osoby z upośledzeniem odporności oraz ze zmniejszoną kwaśnością treści żołądkowej (dotyczy to chorych leczonych przewlekle inhibitorami pompy protonowej i blokerami receptora H2). Ryzykownymi są surowe, niedomyte owoce i jarzyny, zwłaszcza kupowane na ulicy, surowe lub niedogotowane owoce morza (kraby, ostrygi) oraz woda z ujęcia wodnokanalizacyjnego. Potrawy mięsne pieczone i gotowane mogą być przygotowane według lokalnej receptury. Taka obróbka kulinarna nie eliminuje ryzyka zakażenia. Rozpoznanie czynnika etiologicznego jest trudne i w ok. 40% nie zostaje ustalone. Dla właściwego rozpoznania choroby najważniejsze znaczenie ma wywiad chorobowy. Informacja o niedawnym pobycie pacjenta za granicą powinna wszcząć poszukiwanie informacji o patogenach wywołujących biegunkę w danym rejonie świata. Identyfikacja patogenu wywołującego chorobę odbywa się na podstawie posiewu bakteriologicznego stolca. Podstawą leczenia jest uzupełnianie płynów (nawadnianie) oraz terapia objawowa. Antybiotykoterapia (najlepiej ukierunkowana na wynik antybiogramu), często w praktyce zachodzi potrzeba leczenia empirycznego. Przy podejrzeniu biegunki o etiologii pierwotniakowej dobre rezultaty daje zastosowanie wybranego chemioterapeutyka. Wskazaniami do hospitalizacji są: Odwodnienie znacznego stopnia lub objawy wstrząsu hipowolemicznego Odwodnienie u ludzi podeszłego wieku Ciężki stan ogólny Niemożność nawadniania doustnego Biegunka podróżnych jest dolegliwością dokuczliwą i nieprzyjemną. Najczęściej niegroźna. Ustępuje (w ok. 90% przypadków) samoistnie w ciągu kilku dni. Około 1% zachorowań wymaga hospitalizacji. Zapobieganie występowaniu biegunki podróżnych zawiera się w przekonującej edukacji osób wyjeżdżających za granicę, a dotyczącą zasad higieny osobistej oraz korzystania wyłącznie z gwarantowanej czystej wody pitnej i żywności. Główny nacisk należy położyć na unikanie pokarmów surowych lub niedogotowanych, a także owoców i warzyw ze skórką. Nie należy 180 korzystać z napojów niepochodzących z oryginalnie, fabrycznie zamkniętych opakowań. Woda zarówno do picia, jak do mycia zębów powinna być odpowiednio uzdatniona do użytku. Kontakt z substancjami żrącymi (Zakażenia kontaktowe) Oddziaływanie żrące najczęściej dotyczy oparzeń substancjami chemicznymi lub innymi drażniącymi. Pośród substancji chemicznych wyróżnić można oddziaływanie kwasów i zasad. Kwasy, w kontakcie z organizmem człowieka, powodują martwicę koagulacyjną. Ta cecha ogranicza penetrację czynnika tylko do powierzchownych warstw tkanek, w obszarze bezpośredniego kontaktu. Ciężkość przebiegu oparzenia i zagrożenie życia zależy od rozległości zmian, stopnia uszkodzenia tkanek, oraz szybkości w udzieleniu pierwszej pomocy. Zmiany bliznowate pooparzeniowe, mogą być przyczyną trwałych (lub do skutecznej korekty metodami chirurgii plastycznej) niezdolności do wykonywania czynności zawodowych. Szczególnie uciążliwymi wydają się być: ograniczenia ruchomości kończyn, zwężenia w przełyku, dysfunkcja mięśni mimicznych uniemożliwiającą zrozumiałość mowy i/lub utrudniającą przyjmowanie strawy, zwężenie przełyku, niedomykalność powiek. Zasady powodują martwicę rozpływną tkanek dotkniętych bezpośrednim kontaktem. Zmiany destrukcyjne najczęściej dotyczą: skóry, błon śluzowych jam ustnej i nosowo-gardłowej, przełyku, żołądka oraz oczu. Penetracja związana z martwicą rozpływną, niszczącą tkankową barierę ochronną, może być bardzo niebezpieczna. Niewielkie oparzenie rogówki, może zniszczyć cała gałkę oczną. Oparzenie przewodu pokarmowego może penetrować do jamy otrzewnowej. Podczas bezpośredniego kontaktu ze skórą substancje chemiczne mogą niszczyć jej warstwę ochronną, powodować wysuszenie, chropowatość i owrzodzenie. Stan taki określa się jako wyprysk z podrażnienia lub wyprysk toksyczny. Bezpośrednia styczność substancji chemicznych z oczami wywołuje zmiany destrukcyjne o zróżnicowanym nasileniu. Rozmiar i nasilenie uszkodzenia zależy od ilości substancji, na którą zostały narażone oczy, oraz od tego, czy pierwsza pomoc zostanie udzielona natychmiast. Substancje żrące (drażniące) wziewne wywołują patologiczne zmiany w drogach oddechowych. Gazy i pary takich substancji, jak: fluorowodór, chlorowodór, amoniak, formaldehyd, kwas octowy wywołują zmiany w górnych drogach oddechowych oraz w nosie, jamie nosowo-gardzielowej i krtani. Substancje takie, jak: chlor, ditlenek siarki, trichlorek arsenu, trichlorek fosforu wywołują zmiany w górnych drogach oddechowych i oskrzelach. Fosgen czy tlenki azotu wywołują zmiany bezpośrednio w tkance płucnej, mogą one być przyczyną obrzęku płuc i pojawienia się wysięku w pęcherzykach płucnych. Wysięk może się pojawić bezpośrednio po narażeniu lub po upływie kilku godzin, tj. po okresie utajenia. Działanie drażniące substancji chemicznych wywołuje kaszel i kichanie. Duże stężenie substancji może być czynnikiem sprawczym sinicy (objaw niedotlenienia) oraz odkrztuszania znacznych ilości śluzu. Osobnicy bardziej wrażliwi mogą być narażeni na wystąpienie odruchowego skurczu nagłośni i oskrzeli. Substancje drażniące układ oddechowy uszkadzają nie tylko funkcję oddechową, ale i mechanizmu obronne, co prowadzić może do obniżenia odporności a co za tym następuje zwiększenie podatności organizmu na różne infekcje, astmę czy rozedmę płuc. W tych przypadkach istotną rolę odgrywa tor oddychania: fizjologiczny przez nos, czy patologiczny przez usta. Toksyczne oddziaływanie substancji drażniących może powodować zmiany chorobowe w różnych narządach i układach anatomicznych. Często zmiany patologiczne obserwowane są w: nerkach, wątrobie, płucach, w układach nerwowym i krwiotwórczym. Zmiany te mogą występować z opóźnieniem w stosunku do działania narkotycznego, duszącego czy żrącego. Opóźnienie to może być kilku lub kilkunasto godzinne, niekiedy kilkunastodniowe. Ogólne zasady postępowania zapobiegawczo - ratowniczego w przypadku kontaktu człowieka z substancjami niebezpiecznymi: Przechowywanie substancji niebezpiecznych dozwolone jest wyłącznie w odpowiednich pojemnikach, wyraźnie opisanych, oraz dodatkowo oznaczonych tak, aby było to zrozumiałe dla nieumiejących czytać lub obcokrajowców nierozumiejących opisu, a także solidnie zamkniętych. Zamknięcie musi uniemożliwiać przypadkowe otwarcie i powinno być okresowo kontrolowane. Substancje niebezpieczne nie mogą być przechowywane w pobliżu artykułów spożywczych. Puste opakowania należy usuwać jako odpady niebezpieczne, podlegające utylizacji. 181 Niedopuszczalne jest używanie opakowań po artykułach spożywczych do przechowywania środków toksycznych. W przypadku kontaktu człowieka z substancjami toksycznymi, należy: Zabezpieczyć miejsce kontaktu, do dalszego postępowania wyjaśniającego i przed dalszym narażeniem innych osób Odizolować poszkodowanego od czynnika toksycznego z dbałością o własne bezpieczeństwo. Sprawdzić czynności życiowe poszkodowanego. W przypadku zagrożenia zdrowia lub życia wezwać fachową pomoc medyczną (pogotowie ratunkowe) Komunikat wzywający pomoc medyczną powinien zawierać następujące informacje: liczebność i wiek poszkodowanych, rodzaj i stężenie trucizny; czas, jaki upłynął od chwili wniknięcia substancji szkodliwej do organizmu porażonych, dostrzegalne objawy zatrucia i ogólny stan osób wymagających pomocy lekarskiej. Podczas oczekiwania na przybycie fachowej pomocy wdrożyć postępowanie przeciwwstrząsowe (podanie odtrutek, bezpieczne ułożenie, okrycie, wsparcie psychiczne). Zabezpieczyć: resztki pokarmu, wymiociny, opakowania po lekach, puste lub otwarte opakowania do przechowywania środków toksycznych. Łatwo dostępne ogólne odtrutki: świeże powietrze, czysta woda, zawiesina węgla aktywnego. Środki osłaniające powszechnego użytku: odtłuszczone mleko (przy zatruciach kwasami lub zasadami), białko jaj ptasich (w przypadku zatrucia metalami ciężkimi, fenolem oraz substancjami żrącymi), zawiesina mąki do picia w przypadku zatrucia jodem jednoczesna prowokacja wymiotna do czasu osiągnięcia niebieskawego zabarwienia wymiocin, mocny napar z herbaty w przypadku zatrucia alkaloidami. Produkty drażniące takie jak rozpuszczalniki i oleje, z natury są mniej reaktywne, niż kwasy i zasady, powodują reakcje odwracalne. Istnieją także inne typy agresywnych środków, które posiadają podwójne oznaczenia np. żrący/toksyczny. Mechanizm działania takich związków jest bardziej złożony. W pierwszej fazie, jako środki żrące doprowadzają do oparzenia chemicznego na powierzchni tkanki. Następnie poprzez uszkodzoną tkankę dostają się do wnętrza organizmu, w którym rozprzestrzeniają się za pośrednictwem krwioobiegu, działając na niego toksycznie. Oparzenia toksyczne. Przyczyną oparzeń mogą być kwasy i ługi. Środki parząco-żrące niszczą skórę i błony śluzowe oraz leżące pod nimi głębsze tkanki. Przy zażyciu doustnym może dołączyć się jeszcze zatrucie pokarmowe. Przy oparzeniach kwasami tworzą się na skórze i szczególnie wyraźnie na błonach śluzowych mocno przylegające strupy o charakterystycznej barwie (kwas solny - białe, kwas azotowy - żółte, kwas siarkowy - czarne). Oparzenia ługami powodują powstawanie szklistego obrzmienia. Wszystkie oparzenia chemiczne są bardzo bolesne. Uszkodzenie skóry stanowi prócz tego zagrożenie zakażenia rany. Wszystkie oparzenia chemiczne są bardzo bolesne. Zatrucia ostre charakteryzują się szybkim narastaniem szkodliwych zmian w organizmie, powstających w ciągu krótkiego czasu po wprowadzeniu jednorazowej dawki trucizny drogą: pokarmową, pozajelitową, przez jamy ciała (np. donosowo, dospojówkowo, doodbytniczo, dopochwowo) inhalacyjną lub po naniesieniu na skórę. Charakteryzują się przeważnie dużą dynamiką objawów klinicznych. Wyróżnia się następujące ostre zatrucia: Przypadkowe Zamierzone (rozmyślne): w celu samobójczym, zbrodniczym, terrorystycznym. Zatrucia przypadkowe stanowią poważne zagrożenie ze względu na to, że ulegają im nie tylko poszczególne osoby, lecz także często duże grupy społeczne. Z zatruciami przypadkowymi można się spotkać w życiu codziennym, np. omyłkowe podanie leków lub ich przedawkowanie, zatrucia chemikaliami używanymi w gospodarstwie domowym, spożywanie żywności nie tylko skażonej mikroorganizmami, lecz także zanieczyszczonej substancjami toksycznymi, a szczególnie środkami ochrony roślin. Mogą wystąpić w wyniku skażenia środowiska bytowania lub pracy. Pośród zatruć przypadkowych wyróżnić można zawodowe oraz środowiskowe dotyczące 182 nieprzestrzegania zasad bhp (zarówno przez pracodawcę, jak i pracownika), awarii w toksycznym środowisku pracy. W przypadku dużego prawdopodobieństwa ostrego zatrucia należy natychmiast dokonać usunięcia środka podejrzanego (trucizny) z powierzchni ciała i z oczu a także z górnego odcinka przewody pokarmowego. Zatrucia zamierzone mogą wystąpić z zamiarem pozbawienia zdrowia lub życia własnego lub innej osoby (osób). Wśród zatruć rozmyślnych najliczniejszą grupę stanowią zatrucia samobójcze. Zatrucia rozmyślne, zwłaszcza lekami, stanowią ważny problem społeczny. Najczęściej w tym celu były używane: barbiturany, chinina, leki uspokajające, tabletki od bólu głowy, tal, fosforek cynku, a ponadto gaz świetlny, nieraz ze znaczną dawką alkoholu etylowego. W zatruciach zbrodniczych najczęściej są używane: arszenik, strychnina, sublimat, cyjanek potasu. Obecnie do prób samobójczych najczęściej są wykorzystywane opiaty (amfetamina, opiaty w połączeniu z lekami z grup benzodiazepin, barbituranów, fenotiazyn). Zatrucia terrorystyczne dotyczyć mogą trudnych do odróżnienia produktów spożywczych zainfekowanych złośliwymi szczepami bakterii lub wirusów. Innym sposobem jest rozpylanie aerozolu toksycznego, szczególnie w środowisku zamkniętym jak kabina samolotu komunikacyjnego, ale i w różnych poczekalniach i miejscach gromadzeń ludzi. Wprowadzenie trucizny drogą pokarmową Wprowadzenie trucizny przez skórę lub błonę śluzową Zatruty Resztki trucizny obficie spłukiwać wodą Przytomny Nieprzytomny Nie wywoływać wymiotów przy zatruciach substancjami żrącymi i związkami węglowodorowymi Ułożenie w pozycji bocznej ustalonej Zdjąć części odzieży nasiąkniętej substancją trująca Ocena sytuacji powypadkowej Zagrożenie dla ratownika Brak zagrożenia dla ratownika Przytomny Nieprzytomny Poszkodowany przytomny Pobudzenie wymiotów Wprowadzenie trucizny drogami oddechowymi Kontrola świadomości oraz oddechu Kontrola świadomości oraz oddechu Poszkodowany nieprzytomny Kontrola świadomości oraz oddechu Ułożenie w pozycji bocznej ustalonej Sztuczne oddychanie Nie stosować sztucznego oddychania w truciznach kontaktowych Ewakuować z obszaru zagrożenia Nie stosować doraźnego ratownictwa. Zabezpieczyć miejsce wypadku Ułożenie w pozycji bocznej ustalonej Sztuczne oddychanie Wezwać kwalifikowaną pomoc medyczną (pogotowie ratunkowe) Ryc. 84. Standardy postępowania w przypadkach zatruć Wszystkie czynniki toksyczne, ze względów klinicznych, można podzielić na dwie grupy, dla których: 1) znane jest swoiste leczenie, 2) brak odtrutki. W przypadku zatrucia różnymi związkami chemicznymi podstawową strategią działania jest postępowanie (leczenie) objawowe podtrzymujące podstawowe funkcje życiowe. W każdym przypadku pierwszeństwo ma podtrzymanie oddychania i krążenia. Możliwość klinicznego monitorowania zatrutego, pozwala na ocenę skuteczności leczenia oraz wprowadzenia terapii wspomagającej. 183 XVII. Lotnictwo vs ekologia Pod nazwą ekologia opisuje się związki i wzajemne zależności oraz ogólne zasady oddziaływania różnych systemów biotechnicznych, kierując się (dość swobodnie) zasadami ekologii funkcjonalnej. Tak szerokie pojmowanie ekologii umożliwiło powiązanie fizjologii człowieka z bogactwem różnych sytuacji pro- i anty- ekologicznych. W tym opracowaniu ogólnym kierunkiem przewodnim jest lotnictwo. Transport lotniczy umożliwia bezpieczne przemieszczanie się osób i ładunków na duże odległości ze znaczną prędkością. Lotnictwo może kreować istotne korzyści ekonomiczne zarówno regionalnym, jak i krajowym gospodarkom. Stanowi też istotny czynnik rekreacyjno – poznawczy a także sportowy. Daje możliwość realizacji pasji lotniczej, czyli żeglowania w przestworzach. Poza opisanymi radosnymi doznaniami, może przyczyniać się do uciążliwych zmian klimatycznych. Zmniejszenie szkodliwego oddziaływania lotnictwa na środowisko wymaga kosztownych, ale niezbędnych, poczynań zapobiegawczych oraz modernizacyjnych. Już obecnie wydajność paliwa lotniczego wzrosła o ponad 70 %. Pomimo tego sukcesu, w ciągu ostatnich 40 lat, łączna ilość zużytego paliwa lotniczego zwiększyła się o ponad 400 %. Taka pozorna sprzeczność wynika z tego względu, że rozwój ruchu lotniczego był szybszy niż doskonalenie techniczne tak ekonomicznego spalania, jak samej jakości paliwa. Udział lotnictwa w emisji gazów cieplarnianych jest stosunkowo niewielki jednak, jak się przewiduje, będzie się zwiększał w tempie około 50 % analogicznie do rocznej stopy wzrostu natężenia ruchu lotniczego. Prognozowane zwiększenie nastąpi nawet, jeśli w najbliższych dekadach zrealizowane zoastaną wszystkie ambitne cele w dziedzinie badań i rozwoju technologii zmniejszających uciążliwość żeglugi powietrznej dla środowiska. Problem ma charakter ogólnoświatowy, dlatego też wymaga globalnych rozwiązań. Środki masowego przekazu informują, że lotnictwo szkodzi środowisku. Problem wygląda podobnie jak w przypadku innych środków transportu i dotyczy głównie emisji gazów powstałych podczas spalania paliw komunikacyjnych. Lotnictwo polskie nie stanowi, w odniesieniu do innych gałęzi transportu, czynnika szczególnie nieprzyjaznego środowisku. Linie lotnicze emitują szkodliwe substancje do atmosfery w mniejszych ilościach niż transport samochodowy lub kolejowy. Wprawdzie emisja toksyn pochodząca z jednego samolotu pasażerskiego jest większa niż z jednego samochodu, czy składu kolejowego, to jednak lotnictwo wykazuje optymalne wykorzystywanie miejsc transportowych. Wykorzystanie to w lotnictwie przekracza 80%, a w osobowym transporcie samochodowym oscyluje wokół 40%. Przedstawione dane stanowią interpretację relatywną, bowiem obiektywne ujęcie problemu wskazuje na potrzebę zmniejszania negatywnego oddziaływania lotnictwa na środowisko. Europejskie programy zaradcze przewidują redukcje emisji czynników szkodliwych takich, jak: CO2 o 50%, tlenków azotu o 80% oraz hałasu o 50% (podczas startu i lądowania). Komisja Europejska podjęła trzy obszary działań wchodzących w skład kompleksowej strategii proekologicznej. I. Działania o charakterze badawczo-rozwojowym w zakresie opracowania i wdrożenia technologii ograniczających degradację środowiska. W ramach 7 Programu Ramowego na rzecz badań i rozwoju technologicznego wysoki priorytet przyznano działaniom dotyczącym zmniejszenia oddziaływania transportu lotniczego na środowisko. Główną inicjatywą w ramach tych poczynań jest program pod nazwą: „Clean Sky”. Dodatkowo wskazano na konieczność ograniczenia emisji niedopalonych węglowodorów oraz tlenku węgla. II. Podniesienie efektywności systemów zarządzania ruchem i przestrzenią powietrzną. Wprowadzono odpowiednie rozwiązania prawne umożliwiające ustanowienie „Jednolitej Europejskiej Przestrzeni Powietrznej”. Dalszym udogodnieniem realizacji obszaru II jest podjęta modernizacja infrastruktury kontroli ruchu lotniczego w ramach projektu SESAR (wcześniej SESAME). W 2008 roku zakończyła się wstępna faza polegająca na zdefiniowaniu koncepcji rozwojowej i implementacji nowych rozwiązań dotyczących zarządzania ruchem lotniczym. Do 2013 roku utrwalane będą prace rozwojowe, po których w latach 2014-2020 nastąpi implementacja efektów. Zakłada się, że modernizacja systemów zarządzania ruchem przyczyni się do 10% redukcji emisji w przeliczeniu na każdy wykonany lot. III. Włączenie przewoźników lotniczych do systemu handlu emisjami spalin. 184 Opisane powyżej obszary działań są wobec siebie komplementarne i powinny być realizowane równolegle. Należy przewidywać koszty związane z realizacją kompleksowej strategii proekologicznej. Będą ona niemałe. Dla pasażerów lotnictwa oznacza to wzrost cen biletów lotniczych o 5 do 10%. Zmniejszenie negatywnego wpływu lotnictwa na środowisko nie ogranicza się jedynie do poczynań o charakterze legislacyjno-regulacyjnym. Trwają prace konstrukcyjne łagodzące transportową degradację środowiska. I tak największe światowe firmy produkujące samoloty zapowiadają wprowadzenie na rynek nowoczesnych samolotów (np. Boeing 787 Dreamliner i Airbus A350), które charakteryzują się mniejszym zużyciem paliwa (dzięki obniżonej wadze, poprawionej aerodynamice oraz zastosowaniu nowoczesnych silników), a przez to osiągnąć mogą zmniejszoną ilość emitowanych spalin, a także uciążliwego hałasu. Aktywność, w tym zakresie, można zauważyć również po stronie przewoźników, co dotyczy w szczególności: Zmniejszenia masy startowej statku powietrznego poprzez np. instalowanie na pokładzie jak najlżejszego wyposażenia oraz poprzez zmniejszenie rezerw paliwa potrzebnego do wykonania określonego lotu Zużycie paliwa poprzez optymalną konserwację silników pędnych (odpowiednio doskonalsze procedury ich czyszczenia) Poprawę aerodynamiki samolotu; jednym z najpopularniejszych rozwiązań jest instalowanie na skrzydłach wingletów (skrzydełek aerodynamicznych), zmniejszających indukowany opór skrzydła. Dostosowanie ścieżki schodzenia umożliwiającej ograniczenie zużycia paliwa. W 2009 roku na lotnisku Warszawa-Okęcie (jako pierwszym w Polsce i jednym z pierwszych w Europie) wdrażana jest nowa, bardziej ekologiczna ścieżka schodzenia CDA (Continuous Descend Approach). Podjęte poczynania dotyczące redukcji emisji dwutlenku węgla, tlenków azotu oraz hałasu można uznać za kluczowe postępowanie w zmniejszaniu globalnej degradacji środowiska bytowania człowieka. Szczególne niepokojącym może być emisja tlenków azotu, znacząco rosnąca i jak dotąd proporcjonalnie do rozwoju lotnictwa, która wpływa na jakość powietrza. Emisja ta podczas startów i lądowań statków powietrznych jest czynnikiem sprawczym eutrofizacji (nadmiernej i szkodliwej żyzności wód), zakwaszenia i zalegania ozonu przygruntowego. Medycyna lotnicza, jak i medycyna ogólnie definiowana ma ogromne powiązanie z ekologią. Miarą powiązania może być uniwersalna filozofia diagnostyki, którą za Hipokratesem można zdefiniować następująco: „każda choroba ma swoją «śmieciową» przyczynę”, skuteczność terapii zależy od jej usunięcia. Można przyjąć za pewnik, że schorzenia współczesne, takie jak: alergie, nowotwory, astma, cukrzyca, otyłość, choroby autoimmunologiczne, są powodowane głównie przez silne zanieczyszczenia powietrza, wody, gleby jak również przez spożywanie pokarmów pozbawionych należytych właściwości odżywczych, a jednocześnie skażone toksycznymi dodatkami. Ekologia wymusiła korektę istoty toksykologii, głoszącej: „dawka tworzy truciznę”. Badając wieloletnie oddziaływanie skażonego środowiska na istoty żywe, należy dokonać pewnej korekty pojęciowej, bo to nie dawka a częstość kontaktu z czynnikiem szkodliwym czyni truciznę. Współcześni ekolodzy głoszą, że częsty kontakt z mała ilością toksyny w dłuższym okresie, wywiera o wiele poważniejszy a nawet śmiercionośny skutek. Toksyna w małej dawce działająca na organizm ze znacznym nasileniem jest bardziej szkodliwa niż pojedynczy kontakt z dużą dawką tej samej substancji. Lekarze, posiadający wiedzę z zakresu ekologii, poszukują środowiskowych przyczyn zagrażających zachorowaniu. Oznacza to potrzebę permanentnej analizy czynników szkodliwych w środowisku bytowania, pracy, nauki. Równie ważnym jest poznawanie higieny życia codziennego i nawyków żywieniowych u podopiecznych. Analiza środowiska, w tym przypadku lotniczego, umożliwia skuteczną edukację załóg statków powietrznych i służb naziemnych (lotniskowych). Proponowane postępowanie wypełnia treścią slogan: „lekarz lotniczy leczy chorego a nie chorobę”. Określone jednostki chorobowe leczą specjaliści kliniczni. Największe zagrożenie lotnictwa dla środowiska bytowania człowieka może stanowić emisja następujących gazów: Dwutlenek węgla Tlenki azotu Para wodna 185 Siarczany Sadza Dwutlenek węgla (CO2) jest uważany za groźny i najważniejszy gaz cieplarniany. Przekonanie takie wydaje się być słuszne, mimo tego, że CO2 związany jest z Ziemią odkąd powstało tutaj życie. Gaz ten jest produktem przemiany materii zarówno u ludzi, jak i zwierząt. Stanowi jednocześnie podstawowy budulec ziemskiej flory. Tlen i dwutlenek węgla muszą być, aby na Ziemi mogło trwać życie. Do XX wieku, kiedy to rozmach przemysłu był umiarkowany, stężenie CO2 w atmosferze było dość stabilne. Wiek XX i początek XXI wieku wykazuje zachwianą równowagę pomiędzy emisją dwutlenku węgla do atmosfery a asymilowaniem go przez świat roślin i pochłanianiem przez glebę (ryc. 85). Promieniowania Słońca przemieszczając się przez atmosferę nie ulega istotnym zmianom. Zatem w pogodny dzień przy czystym powietrzu wartość promieniowania słonecznego w górnej warstwie atmosfery zbliżona jest do wartości na powierzchni Ziemi. Energia promieniowania słonecznego docierająca na powierzchnię Ziemi, ulega konwersji (przemianie) na ciepło, stając się wtórnym źródłem promieniowania (ryc.86). Wtórne promieniowanie ziemskie charakteryzuje się długością fali inną od słonecznego i znacznie mniejszą intensywnością. W przedziale długości fali promieniowania ziemskiego zawierają się pasma emisji i absorpcji gazów atmosferycznych. Właściwością dwutlenku węgla jest możliwość przepuszczania krótkofalowego pasma promieniowania słonecznego oraz pochłaniania długofalowego, cieplnego promieniowania z Ziemi, czyli przeciwdziała wypromieniowaniu ciepła ziemskiego. Wzrost zawartości dwutlenku węgla w atmosferze prowadzi, zatem do wzrostu temperatury panującej na Ziemi. Promieniowanie ziemskie w atmosferze zanieczyszczonej dwutlenkiem węgla ulega przemianie w ciepło. Efekt taki określany jest „efektem cieplarnianym”. Gazy warunkujące narastanie temperatury na powierzchni Ziemi nazwano „gazami cieplarnianymi”. Do gazów tych zaliczyć można: dwutlenek węgla metan, ozon oraz parę wodną. Stężenie CO2 (w ppm) 360 260 XIX wiek XX wiek Ryc. 85. Krzywa wzrostu dwutlenku węgla w atmosferze ziemskiej XXI wiek 186 Wymiana CO2 jaka zachodzi pomiędzy atmosferą a oceanami mogłaby skutecznie stabilizować stosunek ilości tego gazu w powietrzu i wodzie. Przeszkodą w utrzymywaniu tej równowagi jest działalność człowieka, a dokładnie gwałtowny rozwój przemysłu. W miastach przemysłowych zanieczyszczenie powietrza dwutlenkiem węgla wynosi od 0.05% do 0,07%, przy średnim zanieczyszczeniu atmosfery CO2 wynoszącym 0,03% . Dwutlenek węgla zanieczyszcza atmosferę ziemską, ale nie jest jedynym (a może nawet nie najważniejszym) gazem tworzącym efekt cieplarniany. Kosmos Słońce Ciepło słoneczne dł. fali: od 0,1 do 04 mm Ciepło wypromieniowane dł. fali: od 4 do 80 mm Atmosfera ziemska Konwersja promieniowania Ziemia słonecznego na ciepło Ryc. 86. Schemat konwersji promieniowania słonecznego na ciepło ziemskie a następnie wtórne promieniowanie ziemskie Dwutlenek węgla jest gazem cięższym od powietrza, bezbarwnym, bez zapachu. Rozpuszcza się w wozie, tworząc w niej nietrwały kwas węglowy. W warunkach naturalnych znajduje się w powietrzu atmosferycznym (jego stężenie powinno wynosić ok. 0,03 %). Większe stężenia mogą wywoływać podrażnienia organizmu. Przebywanie człowieka w środowisku podwyższonego stężenia CO2 wytwarzanego w procesie spalania (w tym paliw lotniczych) lub fermentacji, czyli środowiska ubogiego w tlen, prowadzi do niedotlenienia tkanek ustroju, a to prowadzi do utraty przytomności, bezdechu oraz metabolicznej kwasicy oddechowej. Porażony, leżący na podłożu (nisko), czyli w przestrzeni gromadzenia się dwutlenku węgla będącego cięższym od powietrza, narażony jest na postępującą hiperkapnię (podwyższonego ciśnienia parcjalnego CO2; powyżej 45 mm Hg). Najczęściej zgłaszanymi lub stwierdzanymi objawami są: bóle głowy, nudności i wymioty, zawroty głowy, zaburzenia wzrokowe, szum w uszach, niepokój ruchowy, zaburzenia świadomości aż do utraty przytomności z towarzyszącymi drgawkami pochodzenia ośrodkowego duszność, sinica rozszerzone źrenice arytmia serca, tachykardia, chwiejne ciśnienie tętnicze krwi Zatrucie dwutlenkiem węgla ze względu na jego bezwonny i bezsmakowy charakter jest trudne do wykrycia. Rozpoznanie ustala się na podstawie charakterystycznego wywiadu, okoliczności znalezienia ofiary zatrucia, oraz po wykluczeniu innych przyczyn wystąpienia podobnych objawów. 187 Postępowanie ratownicze: należy niezwłocznie wynieść zatrutego z pomieszczenia o dużym stężeniu dwutlenku węgla. Wykonać tą czynność tak, aby nie narażać ratujących na niebezpieczeństwo. Po wyniesieniu z obszaru zagrożenia, posadowić ratowanego w pozycji siedzącej podpartej lub bocznej stabilnej. Następnie należy wezwać pomoc kwalifikowaną celem przejęcia fachowego nadzoru oraz dalszego leczenia. Tlenki azotu Tworzenie się tych związków jest niepożądanym, ubocznym skutkiem procesów wykorzystania paliw stałych, ciekłych i gazowych dla celów energetycznych, na potrzeby transportu (samoloty) oraz dla potrzeb przemysłowych. Do źródeł związanych z działalnością ludzką przyczynia się również rolnictwo poprzez rozsiewanie nawozów sztucznych i pestycydów oraz źródła wtórne powstałe w wyniku utylizacji ścieków i odpadów np. spalarnie odpadów. Tlenki azotu wpływają na klimat dwutorowo. Światło słoneczne pobudza tlenki azotu do wytwarzania ozonu, co jednocześnie zmniejsza w atmosferze stężenie metanu. Następuje pogłębiająca się nierównowaga atmosferycznego metanu i ozonu, z przewagą ozonu, co powadzi do ocieplenia powierzchni Ziemi. Tlenki azotu są prekursorami powstających w glebie związków rakotwórczych i mutagennych. W połączeniu z gazowymi węglowodorami tworzą w określonych warunkach atmosferycznych zjawisko smogu fotochemicznego. Po utlenieniu w obecności pary wodnej, mają udział w tworzeniu kwaśnych deszczów. Toksyczność tlenków azotu jest różna, (NO2 jest czterokrotnie bardziej toksyczny niż NO). Wpływ lotnictwa na zanieczyszczanie środowiska tlenkami azotu jest znikomy. Wpływ tlenków azotu na środowisko: Zmniejszenie warstwy ozonowej. Tlenek diazotu (N2O)stopniowo przenika z niższych warstw atmosfery do stratosfery, gdzie reaguje z tlenem. W wyniku tej reakcji powstają dwie cząsteczki tlenku azotu. Tlenek azotu reaguje z ozonem następująco: NO + O3 → NO2 + O2. Tak właśnie tworzy się dziura ozonowa. Tworzenie kwaśnych deszczów. Tlenek azotu (NO), reaguje z tlenem atomowym lub ozonem, tworząc ditlenek azotu N2O łatwo reagujący z wodą, tworząc kwas azotowy HNO3. Powstawanie smogu fotochemicznego; smog (mgła inwersyjna) to szczególnie niebezpieczny rodzaj zanieczyszczenia powietrza powstający w wyniku połączenia się dymu i mgły lub pary wodnej. Wzrost stężenia smogu fotochemicznego pozostaje w ścisłym związku z motoryzacją. Silniki spalinowe uwalniają do atmosfery zarówno tlenki azotu jak i węglowodory. Uszkodzenia roślin. Oddziaływanie takie może mieć charakter bezpośredni, gdy uszkadzane są naziemne części roślin (igły, liście), lub pośredni, wskutek uszkodzenia roślin powstaje destrukcja gleby: zakwaszenie, powstanie w glebie rakotwórczych i mutagennych nitrozoamin. Szkodliwe oddziaływanie na organizm człowieka. Największe znaczenie ma NO2 ze względu na swoją toksyczność. Zaliczany jest do gazów silnie drażniących i duszących. Zatrucie ostre objawia się: kaszlem, łzawieniem oczu, zaczerwienieniem spojówek, bólami i zawrotami głowy. Przy zatruciach przewlekłych występuje upośledzenie wydolności oddechowej, przewlekłe zapalenie oskrzeli i rozedma płuc. Woda jest substancją, która może występować w przyrodzie w trzech stanach skupienia: ciekłym (oceany, rzeki, jeziora), stałym (lód, śnieg) i gazowym (para wodna). Para wodna, podobnie jak inne składniki suchego, czystego powietrza, jest niewidoczna i bezwonna. Para wodna uwalniana przez samoloty działa bezpośrednio jak gaz cieplarniany, ale ponieważ jest szybko usuwana z atmosfery w postaci opadów, skutki jej działania są niewielkie. Pewną niedogodność interpretacyjną stanowi to, że para wodna w atmosferze jest skutkiem a nie przyczyną działania innych gazów cieplarnianych. Jej ilość w atmosferze może w wyniku parowania w przeciągu dnia wzrosnąć o kilka procent. W innej sytuacji, w wyniku opadów, w przeciągu paru godzin jej ilość może spaść do zera. Zwiększenie się ilości pary wodnej w atmosferze powoduje powstawanie chmur, które jak lustro odbijają światło Słońca, co obniża temperaturę Ziemi. Oba efekty: ocieplania oraz schładzania w pewnym przybliżeniu znoszą się wzajemnie. Jednak para wodna uwalniana na dużych wysokościach może powodować powstawanie smug kondensacyjnych, które mają tendencję do ocieplania powierzchni Ziemi. Samolotowe smugi kondensacyjne powstają w górnej troposferze i dolnej stratosferze, są one związane głównie z kondensacją pary wodnej. Powstają za samolotem który swym pędem zakłóca ciśnienie powietrza i na skutek gwałtownej 188 zmiany ciśnień skraplają się cząsteczki wody, które zaraz zamarzają tworząc widoczny obłok. Innym czynnikiem sprawczym może być skroplenie przechłodzonej pary wodnej w wyniku działania aerozolu, wytworzonego ze spalin. Pojawienie się aerozolu ze spalin lotniczych, które zawierają tlenki siarki i azotu, powoduje ich reakcję z parą wodną. Wynikiem tej reakcji chemicznej jest tworzenie kropelek kwasów (odpowiednich do składnika: siarka, azot). Kropelki te stanowią tzw. „jądro kondensacji”, wokół których z pary tworzą się zaczątki kropel wody. Kropelki natychmiast zamarzają w drobne kryształki lodu, tworząc chmurkę. Opisane procesy tworzenia smug lotniczych są krótkotrwałe, samoistnie powracające do poprzedniego stanu, po wyrównaniu ciśnień, niekiedy tworzą ławicę chmur. Smugi kondensacyjne mogą przekształcać się w chmury typu cirrus (chmury zbudowane z kryształów lodu). Udział pary wodnej, jako krótkotrwałego elementu wywołującego efekt cieplarniany szacuje się w zakresie 95% do 99%. Pochłania ona większość promieniowania podczerwonego emitowanego przez powierzchnię Ziemi. Ponownie je emitując przyczynia się do zmniejszenia nocnych wychłodzeń powierzchni Ziemi i dolnych warstw atmosfery. Para wodna pod postacią chmur stanowi barierę przed ucieczką ciepła. Pośród gazów szklarniowych zawartość pary wodnej podlega największym wahaniom w okresie dobowym i sezonowym, znacząco uzależnionym od położenia geograficznego. Głównym źródłem pary wodnej w atmosferze są rzeki, oceany, morza, jeziora, wilgotne grunty. Siarczany są emitowane przez lotnictwo silnikowe jako aerozole siarczanowe. Rozpraszają one światło, co zwiększa jasność obłoków i czas ich trwania, bowiem będąc jądrami kondensacji, same tworzą chmury. Obłoki odbijają światło słoneczne w kierunku przestrzeni kosmicznej, zapobiegają, więc wzrostowi temperatury. Zatem schładzają atmosferę ziemską, a tym samym powierzchnię Ziemi. Działają odwrotnie niż gazy cieplarniane. Emisja siarki przyczynia się do powstawania kwaśnych opadów deszczu (o pH < 5,6), co ma negatywny wpływ na przyrodę. Prowadzi do poważnego pogorszenia biologicznie optymalnego stanu zarówno lasów, jak i gleby. Sadza pochłania ciepło. Aerozole węglowe (sadza) w połączeniu z siarczanowymi dominują, a tym samym niwelują chłodzące działanie siarczanów. Mechanizm takiego procesu jest następujący. Połączenie cząstek sadzy i siarki tworzy otoczkę pochłaniającą światło słoneczne. Następuje, więc absorpcja ciepła i akumulacja. Zmagazynowane ciepło jest emitowane, w kierunku Ziemi, w postaci promieniowania cieplnego. Inny mechanizm ocieplania Ziemi tłumaczy się tym, że cząsteczki sadzy stanowią jądra kondensacji, wokół których skrapla się para wodna, tworząc chmury, które zapobiegają utracie ciepła (ryc. 86). Krążąc w powietrzu, wychwytują promieniowanie słoneczne, kolor czarny absorbuje ciepło. Osadzając się na lodowcach, przyspieszają ich topnienie. Wpływ sadzy na środowisko bytowania człowieka jest trójefektywny. Efektem bezpośrednim jest pochłanianie ciepła słonecznego i ogrzewanie przestrzeni bliskiego kontaktu. Efekt pośredni to interakcja z chmurami wpływająca na charakter opadów. Efekt końcowy charakteryzuje się osadzaniem sadzy na śniegu, lodowcach i innych jasnych obiektach, co powoduje ich nagrzewanie (absorpcja ciepła). Biopaliwa. Opisane problemy związane z ułomnością spalania produktów ropopochodnych w silnikach lotniczych, stanowią bodziec do prac badawczych a dalej projektowych, mających na celu poprawę relacji lotnictwo vs ekologia. Wydaje, że się rewolucyjnym rozwiązaniem jest mieszanie paliwa lotniczego z olejem sojowym, co sprawia, że samoloty stają się bardziej przyjazne środowisku. Domieszka oleju sojowego zapobiega wydalaniu dwutlenku węgla ropopochodnego. Dalsze poszukiwania lotniczego paliwa alternatywnego dotyczą biopaliw ciekłych łatwo ulegających biodegradacji. Obecnie stosowane w Polsce biopaliwa ciekłe to: benzyny silnikowe zawierające powyżej 5,0 % obj. biokomponentów lub powyżej 15,0 % objętościowo eterów. Wytwarzany jest olej napędowy zawierający ok. 5,0 % obj. biokomponentów. Biokomponentami mogą być: alkohol etylowy (bioetanol), alkohol metylowy (biometanol), dimetyloeter, ester metylowy albo ester etylowy kwasów tłuszczowych, czysty olej roślinny, syntetyczne węglowodory lub mieszanki syntetycznych węglowodorów. Biopaliwa ciekłe, aby znalazły praktyczne zastosowanie w lotnictwie silnikowym powinny spełniać kryteria użytkowe, takie jak: łatwo dostępne w dostatecznie dużych ilościach, koszt wyprodukowania i dystrybucji powinien być mniejszy lub porównywalny z paliwami 189 konwencjonalnymi, brak konieczności wprowadzania zasadniczych zmian konstrukcyjnych w silnikach, łatwość magazynowania, niska toksyczność samego paliwa i produktów jego spalania. Prace badawcze dotyczące zmniejszenia uciążliwości lotnictwa dla środowiska są procesem ciągłym, bowiem zainteresowanie transportem powietrznym, w wymiarze globalnym, sukcesywnie wzrasta a maleje tolerancja zanieczyszczania środowiska. Czystość powietrza i zmniejszanie hałasu cywilizacyjnego skupiają uwagę zarówno inwestorów, jak i twórców oraz planistów a także projektantów. Niedostatki transportowe, w tym lotnictwa towarowego i pasażerskiego, stanowią barierę dla rozwoju przemysłu, handlu i usług, wpływają też negatywnie na wielkość wymiany zagranicznej i zmniejszają mobilność obywateli. Takie zależności pobudzają rozwój lotnictwa. Hałas lotniczy. Jednym z najważniejszych aspektów środowiskowego oddziaływania lotnisk na okolicznych mieszkańców jest hałas lotniczy. Zasięg oddziaływania hałasu lotniczego dotyczy nie tylko terenów lotnisk, jako terenu startów i lądowań, ale obejmuje znacznie większe obszary, niejednokrotnie wielkości rzędu kilkudziesięciu kilometrów kwadratowych. Strefy najbardziej zagrożone hałasem znajdują się w bezpośrednim sąsiedztwie lotniska oraz w strefie korytarzy powietrznych startu i podejścia do lądowania. Poziom hałasu zależy od rodzaju samolotów, liczby startów i lądowań oraz od organizacji ruchu lotniczego, od której uwarunkowany jest nie tylko przebieg procedury startu, lecz także czas oczekiwania na lądowanie, decydujący o liczbie wykonywanych pętli w szerokim obszarze nad lotniskiem. Utrudnienia te wzbudzają coraz większe zainteresowanie zarówno zarządzających lotniskami, jak i użytkowników lotnisk, producentów w branży lotniczej, organów administracji państwowej, a nade wszystko ludzi zamieszkujących otoczenie lotnisk, właścicieli nieruchomości, jednostki odpowiedzialne za planowanie przestrzenne, inwestorów podejmujących działania na terenach objętych oddziaływaniem uciążliwości lotniczych. Problem ten wymaga ciągłych prac analityczno kontrolnych. Do takich poczynań można zaliczyć: prowadzenie pomiarów ciągłych hałasu lotniczego w środowisku, sporządzanie map akustycznych, określających zasięg oddziaływania hałasu w środowisku. Działania związane z ograniczaniem emisji hałasu wytwarzanego przez statek powietrzny mogą być zmniejszone głównie przez konstruktorów i producentów lotniczych. Można ten problem złagodzić poprzez poczynania organizacyjne przewoźników lotniczych. Flota lotnicza wykorzystywana na danym lotnisku ma zasadniczy wpływ na zasięg oddziaływania hałasu w jego otoczeniu. W związku z tym dla ograniczania emisji hałasu niezwykle istotne jest, aby przewoźnicy wykorzystywali statki powietrzne o jak najlepszych parametrach akustycznych. I tak dyrekcja lotniska im. F. Chopina w Warszawie wprowadziła opłaty za korzystanie z portu lotniczego, zróżnicowane w zależności od parametrów akustycznych statków powietrznych. Wprowadzono tzw. „opłaty hałasowe”. Podstawowym założeniem tego zarządzenia jest promowanie statków powietrznych charakteryzujących się najlepszymi parametrami akustycznymi w swojej klasie wagowej oraz ograniczanie ruchu lotniczego w porze nocnej poprzez ustalenie wyższych stawek opłat w tym przedziale czasowym. Dopuszczalne poziomy hałasu lotniczego są ściśle powiązane ze sposobem zagospodarowania terenów. W związku z tym kluczowego znaczenia nabiera, dla bezkonfliktowego funkcjonowania lotniska w jego otoczeniu, kwestia planowania przestrzennego. Planowanie przestrzenne na obszarach otaczających lotniska prowadzone jest przez uprawnione do tego organy, zgodnie z obowiązującymi w tym zakresie przepisami. Zarząd Lotniskowy może uczestniczyć w tym procesie jako jednostka opiniująca projekty opracowań planistycznych i dostarczająca informacji, które powinny być wykorzystane do sporządzania optymalnych, dla środowiska, planów. Lotnisko jako element infrastruktury miasta, powinno być uwzględniane w pracach planistycznych poprzez właściwe zagospodarowanie przestrzenne jego otoczenia, mające na celu zapobieganie sytuacjom konfliktowym, które powstają głównie na skutek lokalizowania zabudowy mieszkaniowej i innych obiektów podlegających ochronie akustycznej, na obszarach narażonych na oddziaływanie hałasu lotniczego. Błędy popełnione w tym zakresie powodują, iż możliwe do zastosowania przez lotniska działania operacyjne, nie będą mogły przynieść rezultatów oczekiwanych przez ogół społeczeństwa zamieszkującego w otoczeniu portu lotniczego. Uniknięcie 190 konfliktu jest możliwe poprzez wprowadzanie uregulowań prawnych związanych z utworzeniem lotniczego obszaru ograniczonego użytkowania. Ogólnie, takie uregulowania dotyczą wykorzystywania dróg startowych dla dolotów i odlotów w taki sposób, aby ograniczyć przeloty statków powietrznych nad terenami o skoncentrowanej zabudowie mieszkaniowej wielorodzinnej. Dalszym uregulowaniem administracyjnym jest nakaz ograniczenia pracy lotniska w godzinach nocnych pomiędzy 2200 a 06.00 czasu lokalnego. Zakaz ten dotyczy również wykonywania prób silników, odbywania lotów szkolnych zarówno próbnych, jak i technicznych. Granice obszarów ograniczonego użytkowania, wokoło lotniska, wyznaczane są na podstawie przepisów określających dopuszczalne poziomy hałasu w środowisku obowiązujące dla obiektów najbardziej wrażliwych. Należą do nich, takie jak: szpitale, szkoły, przedszkola, żłobki, internaty, domy opieki społecznej. Dopuszczalne normy hałasu dla zabudowy mieszkaniowej są nieco wyższe od poniżej wymienionych. Ograniczenia i zakazy dotyczące wykonywania operacji lotniczych w portach lotniczych, jako element działań w zakresie ochrony przed hałasem, stosowane są w przypadku braku możliwości osiągnięcia zgodności z wymaganymi normami przy pomocy innych środków. Nie oznacza to jednak, iż zarządzający lotniskiem może wprowadzać ograniczenia lub zakazy dla dowolnie wybranych statków powietrznych. Dowolność w tym zakresie została prawnie uregulowana krajach zrzeszonych w Unii Europejskiej. Na podstawie porozumienia osiągniętego w ICAO (Międzynarodowa Organizacja Lotnictwa Cywilnego) zakazano eksploatacji głośnych samolotów odrzutowych, starszych generacji. Zakaz ten wprowadzony został mocą dyrektywy 92/14/EWG z dnia 2 marca 1992 od kwietnia 2002 r. Dyrektywa ta obowiązuje również w Polsce. Dotyczy ona tylko ruchu cywilnego, operacje realizowane przez jednostki wojskowe nadal wykonywane są przy wykorzystaniu „głośnych” samolotów starszej generacji. Zarządzenia unijne, dotyczące łagodzenia negatywnego oddziaływania lotnictwa na środowisko posługują się następującymi definicjami: Port lotniczy, oznacza cywilny port lotniczy na obszarze Wspólnoty, w którym dokonuje się ponad 50 000 operacji (przez operację rozumie się przylot lub odlot) cywilnych poddźwiękowych statków powietrznych w roku kalendarzowym, przy czym uwzględnia się średnią z ostatnich trzech lat kalendarzowych przed zastosowaniem przepisów niniejszej dyrektywy do danego portu lotniczego Miejski port lotniczy, oznacza port lotniczy pośrodku wielkiej aglomeracji, w którym żaden pas startowy nie umożliwia rozbiegu na starcie dłuższego niż 2 000 metrów i który zapewnia tylko usługi lotnicze pomiędzy poszczególnymi punktami na obszarze państw europejskich, gdzie znaczna liczba mieszkańców jest już dotknięta przez hałas powodowany przez samoloty i gdzie jakiekolwiek dodatkowe zwiększenie ruchu lotniczego stanowi szczególnie dużą uciążliwość ze względu na istniejącą bardzo wysoką emisję hałasu Cywilne poddźwiękowe odrzutowe statki powietrzne, oznaczają statki powietrzne o całkowitej masie startowej 34 000 kg i więcej według certyfikatu lub z maksymalną według certyfikatu dla danego typu statku powietrznego pojemnością pomieszczeń wewnętrznych zawierających ponad 19 miejsc pasażerskich, z wyłączeniem wszelkich miejsc przeznaczonych tylko dla załogi Samolot marginalnie zgodny, oznacza cywilny poddźwiękowy samolot odrzutowy, który wypełnia limity certyfikacyjne ustanowione w tomie 1 część II rozdział 3 załącznika 16 do Konwencji o międzynarodowym lotnictwie cywilnym; przez skumulowany margines nie więcej niż 5 EPNdB (efektywnie odczuwany hałas w decybelach), gdzie skumulowany margines jest liczbą wyrażoną w jednostkach EPNdB otrzymanych przez dodanie indywidualnych marginesów (tzn. różnic pomiędzy certyfikowanym poziomem hałasu i maksymalnym dopuszczalnym poziomem hałasu) na każdym z trzech referencyjnych punktów pomiaru określonych w tomie 1 część II rozdział 3 załącznika 16 do Konwencji o międzynarodowym lotnictwie cywilnym. Ograniczenia działalności, oznaczają działania związane z hałasem, które ograniczają lub zmniejszają dostęp cywilnych poddźwiękowych odrzutowych statków powietrznych do portu lotniczego. Obejmuje to również ograniczenia działalności nakierowane na wycofanie z eksploatacji w poszczególnych portach lotniczych samolotów marginalnie zgodnych, jak również 191 ograniczenia działalności o charakterze częściowym, wpływające na działalność cywilnych poddźwiękowych statków powietrznych według pory dnia Zainteresowane strony, oznaczają osoby fizyczne lub prawne, które są dotknięte lub, które zostaną prawdopodobnie dotknięte przez lub mające uzasadniony interes we wprowadzeniu środków redukcji hałasu, w tym ograniczeń działalności lotniczej i nielotniczej. Zrównoważone podejście, oznacza podejście, zgodnie, z którym państwa członkowskie Unii Europejskiej rozważają dostępne środki rozwiązania problemu hałasu w porcie lotniczym na swoim terytorium. Dotyczy to szczególnie: przewidywalnych skutków zmniejszenia hałasu samolotów u źródła, planowanie przestrzenne i zarządzanie, operacyjne procedury zmniejszenia hałasu oraz ograniczenia działalności. Każdy port lotniczy może, we własnym zakresie, zmniejszać uciążliwość dla otoczenia. Prace takie dotyczą ustawiania ekranów akustycznych w strefach maksymalnego zagrożenia hałasem. Ekrany akustyczne chronią przed hałasem lokalnym, powstającym na płycie lotniska np. na skutek prób silników, czy kołowania samolotów. Mogą one stanowić elementy dźwiękochłonnorozpraszające, ekranizujące, dźwiękochłonno-odbijająco-ekranujące. Wymiary geometryczne ekranu powinny być kilkakrotnie większe od długości fali akustycznej. I tak, przeszkoda w postaci wału o szerokości 100m i wysokości 8m, obniża hałas o 25 do 30dB. Pas zieleni izolacyjnej o szerokości 25 do 30m, obniża hałas o 10 do12dB. W celu ochrony środowiska przed hałasem prowadzi się strefowanie akustyczne terenu, grupujące źródła hałasu na jednym, wydzielonym obszarze. Lotnisk nie powinno się budować w pobliżu większych zbiorników wodnych, ponieważ ich zwierciadło odbija i przenosi fale dźwiękowe na znaczne odległości. Bardzo ważne jest także włączenie lotniska do istniejącej sieci komunikacyjnej i osiedleńczej oraz zapewnienie rezerwy terenowej na rozwój portu lotniczego. Program zmniejszania lotniczej emisji CO2. Postęp, bardzo realny, w rychłym przekształcaniu branży lotniczej w bardziej przyjazną środowisku, określa program pn. „Airport Carbon Accreditation”, podjęty w 2009 roku a mający na celu zmniejszenie lotniczej emisji dwutlenku węgla. Program ten został zatwierdzony przez Europejską Konferencję Lotnictwa Cywilnego oraz EUROCONTROL. Celem tej inicjatywy jest rozpoznanie technik zarządzania energią i śladem węglowym każdego ze stowarzyszonych lotnisk. „Ślad węglowy” (carbon footprint) oznacza sumę emisji gazów cieplarnianych emitowanych bezpośrednio lub pośrednio przez analizowaną osobę, organizację, wydarzenia lub produkt. Jest to pewien rodzaj śladu ekologicznego. Ślad węglowy obejmuje emisje: dwutlenku węgla, metanu, podtlenku azotu i innych gazów: szklarniowych a wyrażony końcowo w ekwiwalencie CO2. Korzyści płynące z udziału w inicjatywie „Airport Carbon Accreditation” wynikają z tego, że pomaga to w zrównoważonym rozwoju lotniska, ułatwia także osiąganie wymiernych korzyści finansowych poprzez zastosowanie środków mających na celu energooszczędność. Inicjatywa ta jest też polem do wymiany informacji oraz wypracowania najlepszych praktyk wiodących do redukcji emisji gazów cieplarnianych na lotniskach. Dodatkowo wzmacnia pozytywny wizerunek lotnisk wśród społeczeństwa jako przedsiębiorstw odpowiedzialnych społecznie i dbających o środowisko naturalne. Innym znaczącym osiągnięciem pro- ekologicznym, są zadawalające wyniki 1 187 lotów testowych wykorzystujących biosyntetyczne paliwa Lufthansy (biosyntetyczna nafta lotnicza pn. „biokerozyna”). Loty odbywały się na trasie Hamburg – Frankfurt. Opublikowano, że uzyskano zmniejszenie emisji dwutlenku węgla o 1 471 ton. Lotnictwo komunikacyjne świadczy usługi na korzyść coraz większych zbiorowości globalnej społeczności. Wraz z tą ekspansją nasilają się prace studyjne oraz wykonawcze proekologiczne. Zasadniczymi kierunkami dokonań są: sukcesywne zmniejszanie „produkowania” gazów cieplarnianych, ograniczenia hałasu oraz tworzenia stref ograniczonej działalności ludzkiej zlokalizowanych przeważnie wokoło dużych potów lotniczych. 192 XVIII. Obrona przed terroryzmem w lotnictwie Terroryzm to ogólnie pojęte użycie siły, fizycznej lub psychicznej, przeciwko ludziom lub własności, mające na celu wymuszenie realizacji określonych celów. Najczęściej są one dokuczliwe dla części część społeczeństwa. Definicja NATO: „Terroryzm to bezprawne użycie lub zagrożenie użyciem siły lub przemocy przeciwko jednostce lub własności w zamiarze wymuszenia lub zastraszenia rządów lub społeczeństw dla osiągnięcia celów politycznych, religijnych lub ideologicznych”. Definicja Unii Europejskiej: „Terroryści to osoby, które przeprowadzają lub mają zamiar przeprowadzić ataki terrorystyczne lub które uczestniczą, ułatwiają zlecanie ataków terrorystycznych oraz grupy i jednostki będące własnością lub kontrolowane przez takie osoby i osoby z nimi powiązane; osoby, grupy, jednostki działające w imieniu lub pod kierunkiem takich osób, włączając w to środki finansowe czerpane z własności lub kontrolowane pośrednio przez takie osoby, osoby z nimi powiązane, grupy, jednostki”. Założeniem ogólnym terrorystów jest ukazanie (wyobrażenie) cierpień małej zbiorowości (czasami pojedynczego człowieka), wpływających na zmuszenie pozostałych do odpowiednich (korzystnych dla terrorystów) zachowań. Oznacza to praktycznie, nieuzasadnione lub bezprawne użycie siły lub przemocy w celu zastraszenia lub wymuszenia na społeczności, rządzie albo grupie ludzkiej przyjęcia określonych celów politycznych, społecznych lub finansowych. Dla osiągnięcia takich zamiarów, działania terrorystyczne, czasami niewielkie, muszą charakteryzować się znacznym efektem psychologicznym i jak największym rozmachem społecznym dobrze nagłośnionym w środkach masowego przekazu. Zatem skuteczność akcji terrorystycznej bardziej zależna jest od takiego nagłośnienia przez środki masowego przekazu, które wywołuje lęk lub panikę, niż od rzeczywistych skutków materialnych czy uszczerbku na zdrowiu albo życiu grupy ludzi. Taktyka agresji terrorystycznej może być różna. Dotychczasowe zamachy można pogrupować następująco, jako terroryzm: Indywidualny. Przemoc skierowana przeciwko konkretnej osobie (osobom). Najczęściej wykonywane są: egzekucje, okaleczenia, mordy polityczne lub wyznaniowe, zastraszenia, porwania. Religijny. Celem jest aranżacja dramaturgii dramatycznej oraz tłumaczenie przemocy „wyższymi wartościami” a także „boską sprawiedliwością”. Wykonawcy są przekonani o słusznej realizacji woli boskiej. Często są społecznie postrzegani jako męczennicy „świętej wojny” za wiarę. Polityczny. Realizuje presję polityczną prowadzoną przez zbiorowość ludzką mającą na celu bezpośrednie zdobycie i utrzymanie rozgłosu, zastraszenia i wymuszenia oczekiwanych zachowań większej zbiorowości. Efektem końcowym jest pozyskanie władzy. Bezpośrednimi ofiarami są najczęściej przypadkowi ludzie. W założeniu ideowym terroryzm ten nie przewiduje ofiar w ludziach a raczej oczekuje rozgłosu w środkach masowego przekazu. Masowy. Najczęściej akty przemocy skierowane są przeciwko anonimowym i losowo wybranym ofiarom. Efektem takiego działania jest wywołanie paniki lub lęku, bowiem może dotyczyć każdego, wszędzie i w każdej okoliczności. Metodą zastraszenia mogą być: porwania samolotów, wybuchy (wysadzenia) w obiektach użyteczności publicznej, skażenia trucizną wziewną lub pokarmową miejsc różnych zgromadzeń (dotyczyć to może statków powietrznych lub innych środków masowej komunikacji), branie zakładników. Ekonomiczny. Akty sabotażu i dywersji zmierzające do zniszczeń lub znacznych uszkodzeń obiektów produkcyjnych lub przynoszących zyski. Sposoby są takie, aby wzbudzić zainteresowanie środków masowego przekazu i najczęściej stanowią: podpalenia, wysadzenia całego lub części obiektu. 193 Terroryzm może odnosić się do różnych przestrzeni działania: naziemny, nawodny, powietrzny oraz w cybeprzestrzeni. Każda agresja terrorystyczna może być realizowana w różnych, czasami trudnych do przewidzenia, kombinacjach. Bojownicy, nie są żołnierzami i nie przestrzegają zasad prowadzenia działań militarnych, nie stosują się do konwencji ani międzynarodowego prawa wojennego. Ta cecha powoduje nieprzewidywalność ich działań a dla służb ochronnych stanowi znaczną trudność zapobiegawczą. Terroryzmem interesują się służby specjalne, porządkowe oraz różne zastępy antyterrorystyczne. Zwalczaniu terroryzmu sprzyjają akty prawne narodowe i globalne. Mimo tego zagrożenie jest stale i realnie prawdopodobne. Medyków najbardziej niepokoi możliwość nagłego uszkodzenia lub rozstroju organizmu. Lotników natomiast spokojny i bezpieczny lot. Lekarzy i lotników zainteresować może terroryzm pokładowy realizowany np. przez podanie skażonej żywności. Postępowanie takie nie koniecznie musi być śmiertelne. Wywołuje panikę na pokładzie statku powietrznego, przez pewien czas (lotu) niedostępnego dla służb ratowniczych. „Osamotnienie” w locie daje terrorystom czas do artykulacji swych żądań, nagłośnienia i „nacisku” społecznego, co do ustępstw dla ratowania ofiar. Osoby związane z zabezpieczeniem medycznym (sanitarnym) lotnisk, samolotów i pasażerów lotnictwa komunikacyjnego, zainteresować powinny ogólne skutki bioterroryzmu. Bioterroryzm określany jest jako zamierzone użycie wirusów, bakterii lub innych czynników patogennych do wywołania chorób albo śmierci ludzi, zwierząt czy też roślin. Czyny te są powiązane z jednoczesną próbą osiągnięcia określonego celu politycznego, ekonomicznego lub religijnego. Materiał biologiczny, mogący być użyty jako oręż przestępczy można podzielić na trzy grupy patogenów: I Wywołujące śmiertelne choroby i łatwo rozprzestrzeniające się (np. wirus ospy prawdziwej, wąglik, dżuma, wirusy gorączek krwotocznych, bakterie jadu kiełbasianego, botuliny). II Przyczyniające się do wywoływania dokuczliwych chorób o umiarkowanej śmiertelności (bakterie: Salmonella, Shigella, Brucella, cholery, Escherichia coli; gronkowcowa enterotoksyna B, wirus wenezuelskiego zapalenia mózgu). III Uzyskane laboratoryjnie na drodze inżynierii genetycznej (np. wirus Nipah, wirus Hanta, wirus żółtej febry). Zamach terrorystyczny realizowany bywa poprzez: Namnażanie i przechowywanie patogenów: zjadliwe wirusy, zmutowane bakterie itp. Rozprowadzanie patogenów: aerozole biologiczne wprowadzane do klimatyzatorów lub rozpylane bezpośrednio Użycie naturalnych roznosicieli (gryzonie, owady itd.) Zanieczyszczenie wody pitnej Zanieczyszczenie żywności Doręczanie zakażonych przesyłek Analizując poczynania terrorystyczne, pod kątem możliwości ochrony zdrowia zagrożonych można przyjąć, że zawsze wystąpi u nich pogorszenie lub utrata życia. Najczęściej występowało zwiększenie zachorowalności (epidemie), powodowanie różnych urazów i prawie zawsze zaburzenia w psychice ofiar. Niektóre formy terroru przewidują śmierć wrogów, uczestników (bojownicy samobójcy) a także osób postronnych. Wielość zamierzeń, różność środków powoduje wielość skutków przewidywalnych albo przypadkowych. Wiele zagrożeń nieprzewidywalnych a czasami niewyobrażalnych, powoduje istotne utrudnienie opracowania uniwersalnego programu medycznego zabezpieczenia poszkodowanych. Zatem, z lekarskiego punktu widzenia, terroryzm można uznać za katastrofę lub wydarzenie nadzwyczajne, którego skutki realnie można najlepiej opanować w działaniu zespołowym. W każdym przypadku zabezpieczenie zapobiegawcze logistyczne lub medyczne odnoszone do ofiar, wymaga elastyczności w postępowaniu oraz improwizowania przy organizacji doraźnej pomocy, mając do dyspozycji najczęściej przypadkowe siły i środki. 194 W przypadkach bioterroryzmu najważniejszym zadaniem przygotowawczym (wyprzedzającym) jest podjęcie badań nad skutecznymi możliwościami reagowania ratunkowego, szczególnie w przypadkach o dużej skali rażenia. Zastosowanie terrorystycznego oręża biologicznego, poza psychologicznymi efektami paniki i chaosu oraz masowymi zachorowaniami i śmiertelnością, może skutkować zniszczeniami, pożarami a także katastrofami lotniczymi. Skutki użycia broni biologicznej nie występują natychmiast, objawy patologii dostrzegalne są czasami po kilku lub kilkunastu dniach. Ważnym, więc jest dostrzeżenie wszelkich symptomów i szybkie zdiagnozowanie rodzaju zastosowanych bakterii czy wirusów. W przypadku jadów chorobotwórczych, objawy ujawniają się późno (dni/tygodnie) po ataku terrorystycznym. Zasięg terytorialny jest trudny do ustalenia, bowiem może występować rozproszenie (początkowo bezobjawowych) zakażonych będącymi dalszymi (wtórnymi) nosicielami zakażenia. Czas staje się niekorzystnym czynnikiem zwielokratniającym zagrożenie. Kwarantanna możliwa jest w przypadku wczesnego zaistnienia bioterroryzmu o określonym zasięgu. Wszelkie sytuacje zdrowotne niejasne lub nietypowe, szczególnie dotyczące terytorium portów lotniczych lub morskich wymagają pilnego powiadomienia stosownych służb epidemiologicznych. 1.Terroryzm żywnościowy Terroryzm żywieniowy oznacza celowe zanieczyszczenie, lub groźbę planowanego zanieczyszczenia żywności przeznaczonej do konsumpcji przez człowieka. Zanieczyszczać żywność można: czynnikami chemicznymi, biologicznymi lub radioaktywnymi. Celem takich poczynań jest wywołanie uszczerbku na zdrowiu lub śmierci w określonej populacji i/lub zakłócenia stabilności społecznej, ekonomicznej albo politycznej określonego państwa. Atak terrorystyczny na żywność może być przeprowadzony w dowolnym miejscu łańcucha pokarmowego człowieka, począwszy od pola upraw rolnych, a skończywszy na bezpośredniej konsumpcji a nawet we wnętrzu organizmu człowieka. Żywność może być zakażona czynnikiem aktywującym się w zetknięciu z sokami trawiennymi, płynami ustrojowymi, lub posiadać opakowanie (mini kapsułkowane) uwalniające toksyny z określonym opóźnieniem w przewidzianym miejscu pasażu jelitowego (po strawieniu jednej lub dalszej osłony kapsułki). Na rycinie 87 umieszczono hipotetyczne drogi pokarmu od surowców, poprzez produkcję, do miejsc spożycia. W każdym ogniwie łańcucha wytwórczego wydało się możliwe umieszczenie „bomby” terrorystycznej. Która im bliżej jest producenta tym łatwiej zadziałać (umieścić), ale w takim przypadku potrzebne są tzw. „opóźniacze”, których zadaniem jest uczynnienie środka terrorystycznego w odpowiednim miejscu i z przewidywaną skutecznością. Może się wydawać, że terroryzm żywnościowy jest łatwym i niedrogim sposobem osiągnięcia oczekiwanego efektu, bez strat własnych. Terrorysta działając w obszarze surowców do produkcji żywności; spokojnie wykonuje swoją pracę i oddala się od miejsca przeprowadzonej akcji. Skutki, czasami odległe, zaczynają objawiać się a czasami i narastać do granic terminalnych w organizmach ludzkich określonego środowiska lub populacji. W przypadku zakażenia płodów rolnych, surowca hodowlanego żywego lub w ubojniach a także transportu (czasami na znaczne odległości) produktów lub żywności gotowej mija pewien (najczęściej określony) okres czasu, który „usypia” czujność kontrolerów, nawet w przypadku dostrzeżenia dyskretnych oznak zadziałania czynników zagrożenia. Opisana „łatwość” jest pozorna, bowiem każdy kraj posiada własny program, organizacyjno – prawny dotyczący skutecznej ochrony żywności. Szczelność programu jest zadawalająca i stąd do rzadkości należą przypadki terrorystycznego zainfekowania żywności na poziomie producenta. Ochrona zdrowia publicznego i konsumenta wymaga, aby artykuły żywnościowe były „produktami bezpiecznymi”. Bezpieczny produkt w typowych lub przewidywalnych warunkach stosowania, uwzględniając termin przydatności, nie stwarza żadnego niebezpieczeństwa, albo stwarza minimalne zagrożenia, akceptowalne przez instytucje 195 ochrony zdrowia i bezpieczeństwa ludności. W Polsce obowiązuje Ustawa o warunkach zdrowotnych żywności i żywienia (Dz.U. z 2005 nr 31), która kładzie szczególny nacisk na system kontroli wewnętrznej w ciągu technologicznym produkcji żywności, w tym również na etapie produkcji pierwotnej. Produkcja pierwotna obejmuje produkcję, chów lub uprawę produktów pierwotnych, włącznie ze zbieraniem plonów, łowiectwem, łowieniem ryb, udojem mleka oraz wszystkimi etapami produkcji zwierzęcej przed ubojem, a także zbiorem roślin uprawianych w warunkach naturalnych. Produkt pierwotny oznacza plon gleby, w tym rośliny rosnące w warunkach naturalnych, chów zwierząt, itd. Przemysłowe zagrożenia biologiczne zazwyczaj dzieli się na makrobiologiczne (robaki, muchy i inne owady) i mikrobiologiczne (bakterie, wirusy, grzyby itp.). Zagrożenia chemiczne mogą być powodowane przez różne substancje toksyczne, w każdym etapie produkcji i są one pochodzenia naturalnego (mikrobiologiczne pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego) lub są efektem dodania zanieczyszczonych substancji chemicznych takich jak barwniki, konserwanty, antyutleniacze, środki ochrony roślin itp. podczas procesu wytwarzania strawy. TERRORYZM Produkcja surowców produktów spożywczych (pola uprawne, hodowla zwierząt lub drobiu rzeźnego, ubojnie) oraz transport Produkcja żywności Zakażenie surowców Transport i przechowywanie Zakażenie produktów Dystrybucja Człowiek = konsument Zakażenie żywności Gastronomia Zakażenie bezpośrednie w GASTRONOMII Niepokoje, panika, przeciążenie służby zdrowia. Psychologiczny wpływ środków masowego przekazu i tp. Ryc. 87. Łańcuch tworzenia żywności z możliwością działania terrorystycznego (czerwoną barwą oznaczono możliwości ingerencji terrorystycznej) Terroryzm żywnościowy ze strefy odległej od lotniska. Surowce żywnościowe lub pożywienie może znajdować się w różnych odległościach od strefy lotniska (ryc. 87, 88). Im dalej tym łatwiejszy dostęp do produktów przetworzonych lub wytworzonych do bezpośredniego spożycia np. owoce, soki wyciskane bezpośrednio (na poczekaniu), lody, piwo z beczki itp. Działania terrorystów żywieniowych może ułatwić szczególna możliwość „transportu” czynników patogennych w oryginalnych opakowaniach porcji żywieniowych. W 196 których umieszczono surowce lub półprodukty pochodzące z farm (pól uprawnych) czy też magazynów żywnościowych, na terenie działania grupy terrorystów przygotowujących produkt dla określonego odbiorcy, na odpowiedni termin a nawet określony lot. Taka możliwość stanowi ważne ogniwo przemieszczenia czynnika szkodliwego. Przeniesienie toksyny w pakiecie żywieniowym na pokład statku powietrznego staje się „transportem” trudnym do wykrycia przez służby kontrolne. Opisane zagrożenie mogłoby zaistnieć w przypadku bezpośrednich dostaw pokładowych zestawów żywieniowych od pierwszego producenta, czyli np. rolnika. Takie możliwości, ani prawnie, ani zwyczajowo nie występują. Z tego też powodu terroryści nagłaśniają możliwość dostarczenia na pokład statku powietrznego zatrutej żywności. Odpowiednia dramaturgia tworzy wizję szybkiej albo opóźnionej paniki, zależnej od trasy przelotu: krótkiej nad lądem albo długiej transoceanicznej z odległymi portami lotniczymi. W przypadku długich przelotów potrzeba zawrócenia lub awaryjnego lądowania w odległym porcie wzbudza zainteresowanie środków masowego przekazu, a czas do wyjaśnienia problemu staje się wystarczająco długi, aby cel działania terrorystycznego stał się wiedzą globalną, wzbudzającą trwogę. Nagłośnienie zagrożenia o zasięgu masowym często jest już wystarczającym terrorystycznym celem. Wszelkie kontrole (jak np. ilustrowane ryc. 87, 88) wzbudzają, w grupach przestępczych potrzebę poszukiwania dróg obejścia. Wydaje się, ze lotniczy system kontroli żywności jest na tyle szczelny, że przełamanie tej bariery kontrolnej może przerastać możliwości terrorystów. Innym czynnikiem zniechęcającym może być i to, że terroryści zmierzają do osiągania znacznych efektów społecznych, przy niskich nakładach własnych. Żywność z gastronomii oddalonej Dostawy lotniskowe: Punkty gastronomiczne lotniskowe: restauracje bary kawiarnie automaty z napojami Produkty gotowe do spożycia Surowce spożywcze do szybkiego przetworzenia Inne surowce spożywcze Pokład statku powietrznego: Żywność własna pasażera (grupy) Żywność pokładowa (serwowana z zestawów cateringowych) Napoje i przekąski tzw. „PODNIEBNY BAREK” Żywność z gastronomii pobliskiej Ryc. 88. Przemieszczanie produktów spożywczych na pokład statku powietrznego z zaznaczeniem miejsce kontroli (Kłódki oznaczają szczególną kontrolę żywności przed strefą lotniskową oraz przed transportem na pokład statku powietrznego. linia przerywana oznacza kontrolę produktów opakowanych przez producenta) 197 Terroryzm żywnościowy ze strefy lotniska. Bardziej złożonym działaniem terrorystycznym może być lotnisko, rozumiane jako przedsiębiorstwo wieloprofilowe o znacznej przestrzeni. Lotnisko zawiera zespół następujących podmiotów: Port Lotniczy, to podmiot prawny, który w ramach obowiązujących przepisów zarządza terenem portu lotniczego, ustala zasady funkcjonowania innych firm na terenie lotniska, organizuje ruch lotniczy i pasażerski, zarządza terminalami. Linie lotnicze, czyli firmy funkcjonujące w ramach określonych przepisów prawa międzynarodowego i państwowego na terenie, którego są zarejestrowane, zajmują się one przewozem pasażerów i towarów, operując pomiędzy różnymi portami lotniczymi. Agenci Handlingowi, czyli różne agencje funkcjonujące na terenie Portu Lotniczego, które zajmują się obsługą pasażerów w terminalu pasażerskim (odprawa bagażu, obsługa biletowa) jak i na płycie lotniska (dowóz pasażerów do samolotu, załadunek i rozładunek bagażu i towarów). Służby celne i graniczne Policja Lotniskowa Straż Pożarna; samodzielna jednostka ratowniczo – gaśnicza Straż Ochrony Lotniska (SOL), to specjalistyczne służby zapewniające bezpieczeństwo pasażerom, statkom powietrznym i pracownikom. SOL działa na terenie całego lotniska, zajmuje się kontrolą osób wchodzących do stref zastrzeżonych oraz innych podejrzanych. Firma cateringowa; zajmuje się przygotowaniem i dostarczaniem posiłków na pokład samolotu. Nowe zagrożenie dla lotnictwa cywilnego, to możliwość wykorzystania, na pokładzie statku powietrznego, płynnych składowych materiałów wybuchowych. Połączenie dwóch czy więcej obojętnych (bezpiecznych) składowych, może utworzyć mieszaninę wybuchową. W związku z tym, Unia Europejska (UE) podjęła prace nad ochroną lotniska i pokładów statków powietrznych, wykorzystywanych w ruchu pasażerskim. Prace te zakończono wprowadzeniem do obowiązkowego stosowania rozporządzenia dotyczącego zasad ochrony w portach lotniczych (Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 300/2008). Postanowienia rozporządzenia dotyczą wszystkich portów lotniczych lub części portów lotniczych znajdujących się na terytorium państwa UE, a które nie są wykorzystywane jedynie do celów wojskowych. Dotyczą wszystkich operatorów, w tym przewoźników lotniczych, świadczących usługi w portach lotniczych. Rozporządzenie dotyczy także wszystkich podmiotów znajdujących się na terenie lub poza terenem portu lotniczego, ale świadczących usługi dla tych portów. Wspólne europejskie podstawowe normy w zakresie ochrony lotnictwa cywilnego obejmują: o ochronę portu lotniczego, o strefy wydzielone w portach lotniczych, o ochronę statków powietrznych, o ochronę pasażerów i bagażu kabinowego, o ochronę bagażu rejestrowanego, o załadunek i pocztę, i materiały przewoźnika lotniczego, o zaopatrzenie lotu i portu lotniczego, o środki ochrony podczas lotu, o rekrutację i szkolenie personelu, o logistykę sprzętu służącego do ochrony i bezpieczeństwa lokalnego. Rozporządzenie zawiera listę ogólnych środków, określających kryteria i warunki dla wspólnych norm podstawowych, w celu wykorzystania do zmiany elementów innych niż istotne elementy wspólnych norm. Zawiera również wykaz szczegółowych środków określających wymogi i procedury wdrażania wspólnych norm podstawowych. Państwa UE mogą stosować bardziej rygorystyczne środki niż wspólne normy podstawowe, po przeprowadzeniu oceny ryzyka oraz pod warunkiem, że środki te są istotne, obiektywne, 198 niedyskryminujące i proporcjonalne do danego ryzyka. Państwa UE muszą poinformować Komisję o tych środkach, a Komisja następnie przekaże takie informacje pozostałym państwom UE. Rozporządzenie (WE) 185/2010 z 2010 r. Ustanowiło ono szczegółowe środki w celu wprowadzenia w życie wspólnych podstawowych norm ochrony lotnictwa cywilnego UE. Pasażerowie mogą zabierać na pokład płyny ogólnie dopuszczone do posiadania w kabinie pasażerskiego statku powietrznego obejmujące: żele, pasty, emulsje, płynne/stałe mieszanki, np. pasty do zębów, napoje, zupy, syropy, perfumy, dezodoranty, pianki do golenia, aerozole oraz inne produkty o podobnej konsystencji. Pasażerowie odlatujący z unijnych lotnisk mają, warunkowe prawo do przywozu innych płynów, aerozoli i żelów, które: Znajdują się w pojedynczych opakowaniach o pojemności nieprzekraczającej 100 ml lub równowartości; zapakowane są w jednej oraz zamykanej przezroczystej plastikowej torbie o pojemności nieprzekraczającej 1 litra. Zawartość torby musi być tak upakowana, aby można było ocenić wzrokowo jej zawartość odnośnie zgodności z rozporządzeniem UE Znajdują się w torbie, wyżej opisanej. Dodatkowo mogą tam znaleźć się produkty wskazujące na ich zużycie w trakcie podróży, oraz takie, które są niezbędne dla pasażera z przyczyn zdrowotnych lub ze względu na specjalną dietę (dotyczy to także pożywienia dla niemowląt). W razie konieczności pasażer musi przedstawić dowód autentyczności dopuszczonego płynu. Zostały zakupione poza punktem kontroli kart pokładowych, w punktach sprzedaży podlegających zatwierdzonym procedurom ochrony w ramach programu ochrony portu lotniczego, pod warunkiem, że każdy płyn zapakowany jest w torbę, która uwidacznia czy były próby jej otwarcia. Torba ta musi być wyposażona w odpowiedni dowód zakupu w danym porcie lotniczym, i wykazującym dokonanie zakupu w tym samym dniu. Zostały zakupione w pasażerskiej strefie zastrzeżonej, w punktach sprzedaży podlegających zatwierdzonym procedurom ochrony w ramach programu ochrony lotniska. Zostały zakupione w innym porcie lotniczym Wspólnoty pod warunkiem, że płyn zapakowany jest w torbę uwidaczniającą próby jej otwarcia, jak i wyposażoną w odpowiedni dowód zakupu w strefie operacyjnej danego lotniska, dokonanego w tym samym dniu. Zakupione zostały na pokładzie dowolnego statku powietrznego należącego do wspólnotowego przewoźnika lotniczego, pod warunkiem, że płyn zapakowany jest w torbę, która uwidacznia próby jej otwarcia, jak i wyposażoną w odpowiedni dowód zakupu na pokładzie danego statku powietrznego, dokonanego w tym samym dniu. Podczas kontroli bezpieczeństwa pasażer przekazuje do oddzielnej kontroli wszystkie płyny, aerozole i żele w pojedynczych opakowaniach o pojemności nieprzekraczającej 100 ml lub równowartości, umieszczonych w jednej zamykanej przeźroczystej torebce plastikowej o pojemności nie większej od 1 litra i dokładnie zamkniętej. W przypadku podróży z lotniska spoza UE z przesiadką w unijnym porcie, przewóz wcześniej zakupionych płynów jest dozwolony. Warunkiem jest opakowanie w przezierną torbę, jak wyżej opisano, z dowodem zakupu z ostatnich 36 godzin. Catering lotniczy serwuje różne dania przygotowywane w zależności od portu lotniczego, czasu lotu, trasy i typu samolotu. Niektóre lotniska mogą zaoferować swoim pasażerom catering lotniczy w razie dużych opóźnień samolotów. Najczęściej podawanie posiłków lub napojów dotyczy obsługi pokładowej. Wszystkie posiłki dostarczane na pokłady samolotów są wykonywane zgodnie z systemami zarządzania jakością i bezpieczeństwem żywności. Zarówno produkcja, jak i dostawa gotowych wyrobów obwarowane są szczegółowymi procedurami i instrukcjami. Ich przestrzeganie jest konieczne, by o czasie wyprodukować i dostarczyć na pokład samolotu zamówione zestawy posiłków. Posiłki dostarczane na pokłady samolotów są wykonywane zgodnie z systemem HACCP (HACCP = Hazard Analysis Critical Control Point tj. Analiza Zagrożeń i Krytyczne Punkty Kontroli) oraz normami PN EN ISO 9001-2000 (ryc. 89). Produkcja i dostawa gotowych posiłków obwarowana jest szczegółowymi procedurami i 199 instrukcjami. Niektóre linie lotnicze posiadają „własną” kuchnię, inne korzystają z usług firm cateringowych. W wielu portach lotniczych firmy cateringowe prowadzą również swoje bary i restauracje ulokowane na terenie portu lotniczego. Niezależnie od tego, jaka firma świadczy usługi cateringowe, zawsze podlegają one przepisom ISO 22000, stanowiących System Zarządzania Bezpieczeństwem Żywności. Wymagania dla organizacji uczestniczących w łańcuchu żywnościowym dotyczą ujednoliconych i globalnie zharmonizowanych standardów w zakresie bezpieczeństwa i higieny żywności, ułatwiając jednocześnie implementację systemu HACCP oraz integrację z normą ISO 9001:2000 (ryc. 88). Normy te powstały przy współudziale ekspertów z przemysłu spożywczego, Komisji Codex Alimentarius oraz innych międzynarodowych organizacji. Norma podkreśla konieczność komunikacji na wszystkich etapach łańcucha żywnościowego. Punkt 5.6 Normy rozgranicza konieczność komunikacji zewnętrznej dotyczącej: dostawców i kontrahentów, klientów, władze i służby nadzoru oraz komunikacji wewnętrznej dotyczącej wszystkich zagadnień mających wpływ na bezpieczeństwo żywności w firmie. Norma wprowadza nowy termin PRP (Prerequsite Programme), który jest tłumaczony jako programy operacyjne warunków wstępnych. Surowce CATERING Półprodukty Lotnisko: Bufety w strefie odlotów Pokład samolotu Inne punkty dystrybucji żywności (np. automaty z napojami) Produkty (pieczywo, przyprawy, sól, cukier itd.) Ryc. 89. Schematyczny system (punkty) kontroli (oznaczone zamkniętymi kłódkami) bezpieczeństwa żywności na etapach dolotniskowego łańcucha żywnościowego. Program PRP przewiduje i ustala jednolite kryteria oceny: o higienę personelu o czyszczenie i dezynfekcję pomieszczeń produkcyjnych oraz magazynowych o zwalczanie szkodników o środków przeciwdziałania zanieczyszczeniom krzyżowym o procedur pakowania o zarządzania surowcami, składnikami, chemikaliami czy odpadami Standardy zawarte w programie PRP mogą podlegać certyfikacji zewnętrznej, ale mogą być również wdrożone bez potwierdzania zgodności. Międzynarodowa norma harmonizująca wymagania dotyczące zarządzania bezpieczeństwem żywności, pomaga zintegrować systemy ISO 9001 i HACCP. Obejmuje swoim zakresem wszystkie organizacje w łańcuchu żywnościowym. Wymagania tej normy są na tyle ogólne, że mogą być przeznaczone do zastosowania we wszystkich firmach, które włączone są w łańcuch żywnościowy, bez względu na ich wielkość i złożoność. Dotyczy to organizacji pośrednio i bezpośrednio zaangażowanych w łańcuch żywnościowy, np.: producentów pasz, rolników, producentów składników żywności, producentów żywności, handlowców, firm cateringowych, firm świadczących usługi sprzątania i dezynfekcji, firm transportowych, firm magazynujących i dystrybujących żywność, a także dostawców wyposażenia, środków 200 czystości czy materiałów opakowaniowych. Standardy te opisują szczegółowo wymagania dotyczące komunikacji wewnętrznej i zewnętrznej, a także odnoszą się do sytuacji kryzysowych i wypadków. Ponadto odnoszą się do wymagań dotyczących surowców, składników i materiałów kontaktujących się z wyrobem. W normie zwrócono uwagę na elementy, które muszą być rozważone podczas analizy schematów procesów, np. w odniesieniu do wszelkich procesów realizowanych na zewnątrz i przez podwykonawców czy też miejsc wtórnego przetwarzania i recyklingu. Ustalona standaryzacja wprowadza podział środków nadzoru na te, które wymagają zarządzania w ramach operacyjnych programów wstępnych oraz planu HACCP, a także określa, jakie działania muszą być podjęte w przypadku utraty kontroli nad operacyjnymi PRP lub podczas przekroczenia wartości krytycznych w CCP (krytyczny punkt kontroli). Właściwie przeprowadzona analiza zagrożeń jest kluczowym etapem skutecznego wdrożenia systemu zarządzania bezpieczeństwem żywności, gdyż pozwala na uporządkowanie wiedzy potrzebnej do określenia środków nadzoru (środki nadzoru to działania lub działalność, które mogą być stosowane w celu zapobieżenia lub wyeliminowania zagrożenia bezpieczeństwa żywności lub zredukowania go akceptowalnego poziomu). Określone operacyjne programy mają zastosowanie podczas analizy zagrożeń w odniesieniu do wyrobów lub środowiska procesu wytwarzania żywności. Są podstawowymi zasadami służącymi nadzorowaniu prawdopodobieństwa pojawienia się zagrożeń dla bezpieczeństwa żywności. Certyfikowanie odnoszone jest wyłącznie do wypełnienia zasad wysokiego bezpieczeństwa żywności. Certyfikaty wystawiane są na trzy lata, a w międzyczasie przeprowadzane są wizyty kontrolne w czasie, których audytorzy potwierdzają, że system funkcjonuje właściwie. Ilość i wymiar wizyt kontrolnych zależy od rodzaju firmy i zagrożeń dla bezpieczeństwa żywności, które mogą pojawić się w wyrobach gotowych lub w środowisku procesu produkcyjnego lub serwisowego. Norma EN ISO 22000:2005 opisuje wymagania dla każdej organizacji uczestniczącej w łańcuchu żywnościowym oraz wprowadza ujednolicony i globalnie zharmonizowany standard w zakresie bezpieczeństwa i higieny żywności. Uwzględniono w niej wszystkie zalecenia odnoszące się do systemu HACCP zawarte w przewodniku Komisji Kodeksu Żywnościowego WHO, włączając również wymagania dla tzw. Dobrej Praktyki Produkcyjnej/Dobrej Praktyki Higienicznej. Norma zawiera również wymagania dotyczące systemowego zarządzania organizacją. Wdrożenie normy EN ISO 22000:2005 oznacza, zatem dla przedsiębiorstwa automatycznie wprowadzenie systemu HACCP. System Zarządzania Bezpieczeństwem Żywności oraz międzynarodowe standardy zarządzania (HACCP, ISO 22000) określają zasady planowania, wdrażania i funkcjonowania oraz nadzoru nad procesami dotyczącymi produkcji żywności i procesami pochodnymi (takimi jak np. opakowania dla produktów żywnościowych, transport żywności, przechowywanie żywności, itp.). System HACCP zarządza i dokumentuje produkcję w celu zapewnienia bezpiecznego żywienia. Pozwala eliminować zagrożenia już od momentu powstania surowca po bezpieczny produkt. Jest to system prewencyjny służący do minimalizowania ryzyka zagrożeń fizycznych, chemicznych i mikrobiologicznych. Podstawowym dokumentem, który podaje zasady HACCP i etapy jego wdrażania jest Codex Alimentarius. Najważniejszymi elementami tego dokumentu są bieżące informacje dotyczące: o identyfikacji mogących pojawić się zagrożeń o oceny istotności przewidywalnych zagrożeń o oszacowanie ryzyka (prawdopodobieństwa) ich wystąpienia o określenie metod likwidowania lub ograniczenia skutków zagrożenia Wdrażanie międzynarodowych standardów zarządzania bezpieczeństwem żywności umożliwia firmom korzystanie z najlepszych praktyk zarządzania w branży, w połączeniu z poprawą swojego wizerunku na rynku, ułatwieniem z zakresu legislacji krajowej jak i prawa Unii Europejskiej dotyczących zasad higieny produktów żywnościowych. Akceptowany system uruchamia mechanizmy doskonalenia, posiada również istotne elementy konkurencyjności rynkowej. Międzynarodowe standardy zarządzania pozwalają: o wdrożyć efektywną komunikację z wszystkimi stronami łańcucha żywnościowego, 201 o usystematyzować działania związane z produkcją bezpiecznej żywności, o oszacować i ocenić wymagania konsumentów, o podwyższyć bezpieczeństwo żywności, zmniejszyć koszty związane ze tzw. złym wyrobem, o wykazać zgodność z unijnym i polskim prawem żywnościowym, o starać się o uzyskanie powszechnie uznawanego na świecie certyfikatu Powody, dla których terroryści mogą wybierać żywność jako element zastraszenia: Stosowanie przez terrorystów żywności jako oręża w atakach bioterrorystycznych powoduje ofiary o charakterze przypadkowym oraz wywołuje wśród ludności strach, panikę i utratę lub ograniczenie zaufania do producentów żywności i do władz. Wynikiem działalności bioterrorystycznej na sektor rolno-spożywczy może być zachwianie rynku żywnościowego, co ściśle wiąże się z dużymi stratami ekonomicznymi. Atak terrorystyczny przeprowadzony na rolnictwo jest na ogół łagodniej odbierany przez społeczeństwo aniżeli atak przeprowadzony bezpośrednio na ludzi, choć rozgłos może być analogiczny. Żywność może zostać skażona biologicznie i chemicznie oraz promieniotwórczo. Powody mogą być różne, skutki zawsze jednakowe, produkty takie nie nadają się do spożycia i podlega zniszczeniu. Przechowywanie żywności przeznaczonych dla zakładów żywienia zbiorowego podlega określonym następującym rygorom: Przetrzymywanie surowców i artykułów spożywczych możliwe jest tylko w szczelnych pomieszczeniach wyposażonych w urządzenia filtrowentylacyjne. Zwykłe pomieszczenia magazynowe muszą być dodatkowo uszczelnione a zgromadzone produkty nakryte plandekami lub folią. Używaniu do transportu wyłącznie samochodów chłodni, hermetycznych kontenerów, cystern itp. Produkcja żywności oraz innych jej składników a także obrót tymi artykułami, w warunkach zapewniających właściwą ich jakość zdrowotną, jest regulowana odpowiednimi ustawami. W Polsce np. Ustawa o bezpieczeństwie żywności i żywienia z 2006 r. Urzędowa kontrola żywności, materiałów i wyrobów przeznaczonych do kontaktu z żywnością przeprowadzana jest przez właściwego Państwowego Inspektora Sanitarnego według programu kompleksowego oraz w każdym przypadku podejrzenia lub uzyskania informacji o uchybieniach zagrażających zdrowiu lub życiu człowieka. Inspekcja sanitarna bada również prawidłowość prowadzenia dokumentacji i zapisów dotyczących stosowanych systemów kontroli wewnętrznej w tym systemu HACCP oraz realizacji zasad dobrej praktyki higienicznej i dobrej praktyki produkcyjnej żywności. Lekarskie badania profilaktyczne pracowników gastronomii opierają się na przepisach: Kodeksu Pracy, Rozporządzenia Ministra Zdrowia dotyczącego przeprowadzania badań lekarskich pracowników. Przebieg badania i wypływające wnioski zapisuje się w odpowiednim protokole badań w postaci np. „Karty Badań Profilaktycznych”. Każdy pracownik zatrudniony w branży spożywczej obowiązany jest poddawaniu się wstępnym, okresowym i kontrolnym badaniom lekarskim i stosowanie się do zaleceń lekarskich. Pracownik, który odmawia poddania się wymaganym badaniom kontrolnym, narusza przepisy BHP, co obliguje pracodawcę do zastosowania kary porządkowej. Zgodnie z zapisami wielu aktów prawnych o znaczeniu lokalnym i międzynarodowym każdy człowiek ma prawo do czystej wody i zdrowej żywności. Ma również prawo domagać się ochrony powietrza przed zanieczyszczeniami oraz sprawiedliwości społecznej, zgodnej z przyjętymi za obowiązujące w wielu krajach zasadami rozwoju zrównoważonego. Aby wszystkie podstawowe prawa człowieka były skrupulatnie przestrzegane konieczna jest zmiana priorytetów społeczeństw uprzemysłowionych i przejście z dążenia dotyczącego maksymalnych zysków ekonomicznych do działania długoterminowego, uwzględniającego zarówno teraźniejsze potrzeby ludzi jak i potrzeby i prawa przyszłych pokoleń a co za tym idzie do działania, ponad wszystko, chroniącego środowisko naturalne. 202 XIX. Wpływ wibracji na organizm człowieka Wibracje, czyli drgania mechaniczne, są stałym zjawiskiem występującym w lotnictwie. Ich źródłem jest praca układów napędowych oraz działanie sił aerodynamicznych statku powietrznego. Drgania przenoszone są przez elementy konstrukcyjne i działają na organizm pilota. Ich skutki postępują powoli; najczęściej manifestują się lekceważonym, przemijającym łagodnym bólem. Częsta ekspozycja na wibracje może banalny i przejściowy ból spotęgować do urazu lub choroby. Rozwój techniki i mechanizacji ułatwiającej życie codzienne człowieka, wytworzył coraz powszechniej występujące środowisko wibracyjne. Bytowanie w środowisku wibracyjnym oznacza korzystanie z wszelakich maszyn i urządzeń technicznych, zawodowego oraz domowego i rekreacyjnego zastosowania, pośród nich różnych pojazdów W medycynie przyjmuje się, że wibracja to cykliczne drgania o częstotliwości większej niż 0,5 Hz, przenoszone z ciała drgającego na cały organizm lub poszczególne tkanki człowieka. Lokalizacja ich oddziaływania nie jest charakterystyczna ani stała, bowiem drgania przenosząc się przez poszczególne części ciała oddziałują na tkanki położone głębiej, a ich odczynowość zależy od fizycznych parametrów przewodzonej wibracji, oraz możliwości uzyskania własnych innych drgań wskutek określonego wzbudzenia początkowego. Głównym ośrodkiem przenoszenia drgań lotniczych od powierzchni siedzeniowej do sklepienia czaszki jest kręgosłup. Dużą rolę w tłumieniu odgrywają fizjologiczne krzywizny kręgosłupa oraz mięśnie pośladkowe i tkanka tłuszczowa tej okolicy. Nie bez znaczenia jest też masa ciała, szczególnie przy działaniu na organizm drgań o kierunku wzdłuż osi długiej. Wyróżnić można następujące reakcje organizmu człowieka na wibracje: Subiektywne Zaburzenie funkcji psychomotorycznych Zaburzenia aktywności fizjologicznej ustroju. Reakcje subiektywne najsilniej objawiaj ą się przy ekspozycji na niskie częstotliwości drgań od 2Hz do 20 Hz. Częstotliwości od 5 Hz do 10 Hz mogą wywoływać bóle brzucha. Przy częstotliwości ok. 10 Hz występują dolegliwości narządów klatki piersiowej i brzucha. Częstotliwości od 10 Hz do 20 Hz wzbudzają reakcję układu mięśniowo – szkieletowego, objawiającą się bólami głowy i szyi. Wibracje o częstotliwości ok. 20 Hz mogą powodować zawroty głowy. Przy częstotliwościach ok. 35 Hz pojawia się atonia naczyń krwionośnych. Oddziaływanie drgań na organizm człowieka można rozpatrywać w kategoriach: dokuczliwe albo szkodliwe. Sporadyczne i krótkotrwałe oddziaływanie wibracji lotniczych na organizm człowieka nie powoduje zmian chorobowych, jedynie może wyzwalać nieprzyjemne subiektywne odczucia. Nieprzyjemne, czy dokuczliwe działanie drgań dotyczą najczęściej: rozdrażnienia, zaburzenia snu, utrudnienie koncentracji i koordynacji ruchowej, zwiększenie czasu reakcji, osłabienie pamięci itp. Oddziaływanie szkodliwe najczęściej prowadzi do ogólnego obniżenia fizjologicznej sprawności organizmu. Szkodliwe zaburzenia czynności, czyli przekroczenie granicy fizjologicznej tolerancji organizmu, pojawiają się wówczas, gdy czas ekspozycji przekracza kilka godzin dziennie i powtarza się przez kilka miesięcy lub lata; stopień uszkodzenia zależy od dawki energii drgań działających na człowieka. W takich przypadkach należy oczekiwać rozwoju zmian patologicznych w następujących układach: krążenia, nerwowym, kostno – stawowym. Niezależnie od tych patologii umiejscowionych, mogą występować zmiany upośledzające funkcje receptorów czucia. Drgania nie u wszystkich ludzi powodują takie same skutki destrukcyjne. Rodzaj i nasilenie zmian zależy od indywidualnej wrażliwości ustroju. W każdym przypadku wyróżnić można trzy czynniki wpływające na skutki zdrowotne w organizmie człowieka, znajdującego się w środowisku wibracyjnym: 1. Wartość progowa, czyli nasilenie wibracji lub sporadyczna ekspozycja nieprzekraczająca fizjologicznej oporności konkretnego organizmu; nie powoduje postrzegalnych objawów patologii. 203 2. Nasilenie objawów chorobowych zależy od osobniczej reakcji na przyjętą dawkę wibracji. Odpowiedź ustroju powoduje inicjację przebiegu patologii, który ma związek przyczynowo – skutkowy z ilością ekspozycji na wibrację tj. od całkowitej ilości energii drgań wprowadzonych do organizmu. Takie zależności mogą wyzwolić objawy patologii po miesiącach lub latach od narażenia wibracyjnego. 3. Okres utajenia zmian chorobowych jest cechą indywidualną i odwrotnie zależną od intensywności ekspozycji, tzn. im większa intensywność tym krótszy czas utajenia objawów. Badanie wpływu drgań na organizm człowieka wymaga brania pod uwagę następujących cech charakterystycznych dla wibracji: Kierunek działania wibracji Częstotliwość drgań „Droga” wejścia drgań do organizmu Czas oddziaływania środowiska wibracyjnego na organizm człowieka. Kierunek oddziaływania drgań na organizm człowieka wyrazić można w trzech osiach: przedniej (x), bocznej (y) i pionowej (z). Oś „x” oznacza kierunek oddziaływania drgań od pleców do klatki piersiowej. Oś „y” od prawej do lewej strony ciała (lub odwrotnie). Oś „z” od stóp do głowy (w pozycji siedzącej od pośladków do głowy). Działanie drgań w określonych osiach oraz przy znanej ich częstotliwości ułatwia diagnostykę, a także prognozowanie zagrożenia. Postępowanie zapobiegawcze oraz lecznicze utrudniają, często występujące, tzw. „miksty”, czyli różne mieszaniny i kombinacje osiowe drgań o zmiennej częstotliwości. Szczególnie drgania rezonansowe mogą wzmacniać oddziaływanie fali pierwotnej a tym samym zwiększać szkodliwe efekty w określonych przestrzeniach anatomicznych znajdujących się w osi działania wibracji. Przykład: u osoby siedzącej drgania przenoszone od pośladków (z obręczy miednicy) ku głowie mogą wyzwolić drgania rezonansowe narządów miękkich brzucha. U osób wrażliwych, drgania skierowane na obręcz biodrową o częstotliwości 4 – 8 Hz mogą wywołać rezonans narządów miękkich brzucha i klatki piersiowej, natomiast o częstotliwości 10 – 12 Hz rezonans kręgosłupa, w przypadku drgania o ok. 30 Hz rezonansowi podlegać może szyja i głowa. Przenoszenie drgań po całym ciele człowieka (wibracja ogólna) charakteryzuje się prostą zależnością pomiędzy ich częstotliwością a możliwością fizjologicznego ich tłumienia. Narażenie na wibrację ogólną, dotyczy najczęściej ludzi znajdujących się w różnych środkach transportu a pośród nich i w statkach powietrznych. Niskie częstotliwości ( 20 Hz) powodować mogą dysfunkcje narządów, na które zadziałały drgania; wysokie ( 20 Hz) nawet ich mechaniczne uszkodzenie. Zaburzenia czynnościowe u osób przebywających w środowisku wibracyjnym dotyczą najczęściej: układów nerwowego oraz pokarmowego a także narządów: ruchu, słuchu i równowagi. W niektórych przypadkach mogą pojawiać się patologie w zakresie gospodarki białkowej, węglowodanowej, tłuszczowej elektrolitowej i witaminowej. Zmiany te, w trakcie lub krótko po ekspozycji na wibrację, objawiają się: bezsennością, dolegliwościami żołądkowymi, bólami oraz zawrotami głowy, utrudnionym oddychaniem, wzmożonym napięciem mięśniowym, niedomogami w koncentracji oraz podzielności uwagi, a także zawężeniem pola widzenia. Przebywanie przez dłuższy czas w podprogowym środowisku wibracyjnym powoduje uczucie zmęczenia ogólnego ze niemożnością skupienia uwagi na wykonywanych czynnościach a w końcowym efekcie uzyskiwaniem znikomej efektywności wykonywanej pracy. Czas reakcji ruchowej pilota na bodziec świetlny lub słuchowy, w takich warunkach, ulega przedłużeniu. Sprawność ruchowa jest znacznie obniżona. U badanych obserwuje się upośledzenie koordynacji ruchów, utrudniające pilotowanie statku powietrznego. W czasie działania wibracji lotniczych może wystąpić: obniżenie ostrości wzroku, zmniejszenie szybkości postrzegania, zaburzenia rozróżniania barw. Dzienne narażenie progowe, utrzymujące się przez wiele lat może doprowadzić do zaburzeń zdrowotnych, takich jak podwyższenia: tętna, poboru tlenu i częstości oddechów. Często, objawy te występują bez innych dolegliwości. Pewną pomocą diagnostyczną może być, trudna do wyjaśnienia, zmniejszona ogólna wydajność pracownicza. Wibracja, u osób wrażliwych, może wywołać kinetozę. W przypadku lotnictwa, przy patogennej częstotliwości od 0,1 Hz do 0,6 Hz, można prognozować zagrożenie kinetozą lotniczą, zwaną czasami „chorobą powietrzną”. Choroba 204 ta może wystąpić podczas podróży statkiem powietrznym. Objawia się: bladością powłok skórnych, nudnościami, wymiotami. Rozpoznanie nie jest łatwe, bowiem oddziaływania drgań mechanicznych na organizm ludzki charakteryzuje się niejednolitym obrazem klinicznym. Utrudnieniem diagnostycznym jest i to, że nie został określony zespół objawów charakterystycznych dla długotrwałej (lata pracy) ekspozycji ogólnej na drgania o małej częstotliwości. Nie opracowano też norm laboratoryjnych ani testu diagnostycznego wyznaczających zagrożenie uszkodzeniami wibracyjnymi. Nieswoistość dostrzegalnych zmian i brak kryteriów rozpoznawczych utrudniają indywidualną diagnostykę orzeczniczą. Uszkodzenia wibracyjne są rozpoznawane najczęściej na drodze eliminacji innych schorzeń o podobnym obrazie klinicznym. Nieswoisty obraz chorobowy utrudnia orzekanie lotniczo – lekarskie, zarówno dotyczące dopuszczenia do wykonywania pracy lotniczych w warunkach wibracyjnych, jak i czasowej izolacji od środowiska wibracyjnego. Działanie lecznicze sprowadza się najczęściej do odsunięcia poszkodowanego od pracy w kontakcie z urządzeniami drgającymi; oraz postępowaniem terapeutycznym objawowym. Zapobieganie polega na tłumieniu oraz utrudnianiu przenoszenia drgań z elementów konstrukcyjnych na ciało pilota. Ponadto zaleca się gimnastykę rozluźniającą po zakończeniu lotu, ze szczególnym uwzględnieniem kręgosłupa oraz kończyn górnych i dolnych. W przypadku ewakuacji rannych z wykorzystaniem śmigłowca, mniej traumatyczne jest podwieszanie noszy niż układanie rannych na podłodze tego statku powietrznego. Poszkodowany transportowany na podłodze w pozycji leżącej jest bardziej narażony na szkodliwe wibracje niż w pozycji siedzącej. Wibracja wywołuje reakcję typową dla czynników stresowych. Wyzwala odruchy obronne charakterystyczne dla pobudzenia układu wegetatywnego. Wibracja ogólna, występująca w środkach transportu, wyzwala rezonans narządów wewnętrznych załogi i pasażerów. Duże natężenia drgań mogą być czynnikiem sprawczym mechanicznego uszkodzenia a niskie natężenia dysfunkcji narządów. Przewlekłe działanie drgań doprowadza do obrazu klinicznego choroby wibracyjnej. Zaburzeniem zdrowotnym wywołanym wibracją jest choroba wibracyjna zwana też zespołem wibracyjnym. Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 30 lipca 2002 r. w sprawie wykazu chorób zawodowych, szczegółowych zasad postępowania w sprawach zgłaszania podejrzenia, rozpoznawania i stwierdzania chorób zawodowych oraz podmiotów właściwych w tych sprawach (Dz. U. 2002, nr 132, poz. 1115) uznaje zespół wibracyjny za chorobę zawodową. Klinicyści różnicują zespół wibracyjny wywołany: ogólnym albo miejscowym działaniem drgań mechanicznych. Rozwój obrazu chorobowego zależy od wielkości (częstotliwości) emisji drgań oraz czasu narażenia. Działanie wibracji, przekraczającej fizjologiczną tolerancję, wyzwala początkowo stan ogólnego pobudzenia ustroju. Wczesne objawy na ogół są lekceważone i raczej tłumaczone jako skutki ogólnego przemęczenia. Można wśród tych objawów wyróżnić następujące, mogące przemawiać za przyczynowym udziałem wibracji: Uczucie przemęczenia, niewspółmiernego do wykonywanej pracy Poczucie mniejszej siły w kończynach, niekiedy powiązanej z upośledzeniem czucia Zaburzenia koordynacji ruchowej, bez współistnienia innych objawów chorobowych Ogólne rozdrażnienie, czasami poczucie bezradności. Choroba wibracyjna charakteryzuje się wielopostaciowością objawów. Wyzwolenie oraz narastanie zmian chorobowych opisywane jest następująco: bodziec wibracyjny wytwarza i powoduje przepływ strumienia impulsów z obwodowych receptorów do ośrodkowego układu nerwowego. W początkowym okresie działania wibracji ośrodkowy układ nerwowy wyzwala pobudzenie a następnie korowe hamowanie uruchamiające uogólniony mechanizm obronny wyrażający się osłabieniem koordynacyjnych wpływów kory mózgowej na struktury podkorowe inicjujące zaburzenia wegetatywne. Najbardziej charakterystyczne są zaburzenia naczyniowe, które wynikają z przestrojenia czynności ośrodkowego układu nerwowego a polegają one na fałszywej regulacji napięcia naczyń obwodowych. Przy wibracji ok. 50 Hz występuje atonia naczyń, powyżej tej wartości ujawnia się nerwica naczyniowa. U ludzi narażonych na działanie wibracji ogólnej, przekazywanej z powierzchni siedzeniowej na tułów, mogą wystąpić zmiany chorobowe w kręgosłupie. W obrazie radiologicznym obserwuje się wówczas zmniejszenie odstępów między 205 kręgami i grubości chrząstek międzykręgowych oraz ogniskowe odwapnienia w trzonach kręgów. U pilotów zmiany kostno - stawowe mogą być zlokalizowane także w obrębie kończyn dolnych, w kościach nadgarstka, stawach łokciowych i barkowych. Takie zmiany związane są z nakładaniem się kumulacyjnym drgań pochodzących z powierzchni siedzeniowej oraz z dłoni utrzymujących urządzenia sterownicze. Zmiany te na ogół powodują trwałe upośledzenie czynności ruchowych. Miejscowe oddziaływanie drgań było powodem klinicznego wyróżnienia w chorobie wibracyjnej trzech następujących postaci: naczyniowo-nerwowej, kostno-stawowej i mieszanej. Postać naczyniowo-nerwowa jest najczęstsza i stanowi przeszło 50% przypadków. Postać kostnostawowa ok. 25% przypadków; manifestuje się dolegliwościami bólowymi ze strony kończyn oraz obecnością zmian radiologicznych w kościach kończyn. Postać naczyniowo-nerwowa. Drgania o częstotliwości powyżej 30 Hz wywołują zaburzenia naczyniowe. Zmiany chorobowe narastają bardzo powoli (często od kilku do kilkudziesięciu lat). W przebiegu tej postaci wyodrębnia się następujące okresy: Zwiastunów zaburzeń. W dalszym czasie następuje osłabienie siły mięśniowej oraz upośledzenie sprawności manualnej. Zmian zaawansowanych. W tym okresie opisane zmiany patologiczne ulegają wyraźnemu nasileniu. Dodatkowo chorzy skarżą się na drętwienie i mrowienie w jednej lub obu rękach, które ustępuje po wykonaniu kilku ruchów. Nasilenie dolegliwości może być przyczyną przerwania snu. Ból narasta pod koniec tygodnia pracy i w chłodnej porze roku. Dolegliwości subiektywne mogą utrzymywać się latami bez pogorszenia. Czasami mogą, po kilku miesiącach, ustąpić całkowicie. Zmian wczesnych. Chorzy podają, że dolegliwości w miarę upływu czasu stają się częstsze, bardziej intensywne; bóle rąk często przerywają sen; rano ręce charakteryzują się upośledzoną sprawnością, są zdrętwiałe, optymalna aktywność ruchowa rąk powraca w ciągu dnia; pojawia się nadwrażliwość dłoni na działanie chłodu. Występować mogą okresowe: bóle i zawroty głowy, oraz bóle w okolicy serca, często z przyspieszeniem akcji serca, nadpobudliwością i ogólnym osłabieniem. Przewodnictwo nerwowe może być nieznacznie zwolnione. Objawy utrzymują się przez wiele lat. Wraz z czasem trwania narasta częstość przykrych doznań i intensywność powikłaniami są: osłabienie czucia i siły rąk z zanikiem tętna na jednej lub obu tętnic promieniowych. W dalszym czasie występuje zanik mięśni międzykostnych śródręcza. Leczenie, najczęściej objawowe w połączeniu z zabiegami fizykoterapeutycznymi. Konieczna jest profilaktyka techniczna polegająca na udoskonaleniu narządzi albo stosowania nakładek tłumiących drgania. Zmiany zaawansowane naczyniowo-nerwowej postaci zespołu wibracyjnego kwalifikują do orzekania o inwalidztwie z tytułu choroby zawodowej. Postać kostno-stawowa. Objawia się dolegliwościami bólowymi ze strony kończyn czasami również w stawach barkowo – obojczykowych z dostrzegalnymi zmianami patologicznymi w obrazie radiologicznym (rtg). Zmiany w obrazie rtg wyprzedzają subiektywne odczucia bólowe. Ból pojawia się w porze odpoczynku a nasilenie maleje podczas pracy. Niespecyficzne dolegliwości (często lekceważone), oraz mało typowy obraz rtg; utrudniają diagnostykę. Decydującym czynnikiem do postawienia prawidłowego rozpoznania może być powiązanie zgłaszanych dolegliwości z wibracyjnym środowiskiem pracy. Patologiczne zmiany kostno – stawowe najczęściej wywołują drgania o częstotliwości 20 40 Hz. W etiopatogenezie istotnymi czynnikami są: sposób wykonywania pracy (pozycja ciała, siła nacisku na drgające narzędzia i napięcie mięśni, a także częste wykonywanie powtarzanych ruchów) oraz rodzaj i stan techniczny obiektów wytwarzających drgania. Ważnym czynnikiem patogenetycznym jest osobnicza podatność. Podczas procedury orzeczniczej należy brać pod uwagę trudności diagnostyczne oraz najczęściej występowanie braku proporcjonalności pomiędzy wynikami technicznych pomiarów fizycznej wibracji narzędzi a energią wibracyjną przekazywaną organizmowi człowieka, a także osobniczo indywidualną odpowiedź na bodziec wibracyjny. Postępowanie orzecznicze bardziej dotyczy obszaru doznań subiektywnych, niż dowodów obiektywnych uzyskanych z urządzeń pomiarowych. 206 Diagnostyka postaci kostno-stawowej choroby wibracyjnej opiera się na podstawowym klasycznym zdjęciu rtg. Pomocne, mogą być inne techniki obrazowania jak: tomografia komputerowa lub rezonans magnetyczny (NMR). Pewność diagnostyczną można uzyskać w przypadkach badań dodatkowych uzupełniających rozpoznanie wstępne. Leczenie. Najczęściej stosuje się fizyko- i balneoterapię, w szczególnych przypadkach (np. uszkodzenie struktur ścięgien, więzadeł albo torebek stawowych) postępowanie operacyjne. Złożoność interakcji i mechanizmów biologicznych wyzwalanych wibracjami utrudnia ustalenie granicznych wartości drgań bezpiecznych dla zdrowia pracowników. Profilaktyka zespołu wibracyjnego powinna przebiegać dwutorowo. Pierwszy ciąg zapobiegawczy dotyczy poprawy stanu narzędzi, urządzeń, zmiany technologii, zmodernizowania prac, a także stosowania środków ochrony np. w postaci rękawic i wkładek elastycznych. Drugim czynnikiem zapobiegawczym jest dbałość o stan zdrowia pracowników (w tym o odpowiedni dobór zdrowotny kandydatów do pracy i częste kontrole lekarskie, a także utrzymywanie optymalnej aktywności fizycznej, poprzez propagowanie odpowiedniego treningu wydolnościowego). Ważne jest też, żeby w przypadkach wykonywania prac w warunkach zimnego mikroklimatu (naziemne służby lotniskowe) zapewnić pracownikom możliwość okresowego ogrzewania. Statki powietrzne charakteryzują się różnym środowiskiem wibracyjnym: W śmigłowcach od 25 do 75 Hz o złożonym charakterze W samolotach tłokowych od 10 do 150 Hz o niewielkiej intensywności W samolotach odrzutowych ok. 100 Hz o znacznej intensywności. 1. Wibracja w lotnictwie. Drgania mierzone na pokładzie samolotów transportowych (w tym pasażerskich) nie wykazują postrzegalnego zagrożenia odnośnie krótkotrwałego ani długoterminowego pogorszenia zdrowia i funkcjonowania załóg. Wpływ drgań o częstotliwości 100 Hz na załogi samolotów nie jest dokładnie poznany, ale wielkość drgań i czas ekspozycji nie wskazuje na jakiekolwiek znaczące skutki dla zdrowia lotników. Dane powyższe dotyczą ludzi zdrowych, dopuszczonych do wykonywania pracy w powietrzu. Odnośnie pasażerów o słabej wydolności fizjologicznej oraz korzystających z medycznego transportu lotniczego nie można wykluczyć zagrożenia negatywnym oddziaływaniem wibracji na ich kondycję zdrowotną oraz psychiczną. Podobnie, brak dowodów na to, czy naturalne wibracje statku powietrznego nie mają znaczącego wpływu na wymaganą waleczność żołnierzy lub innych pasażerów uczestniczących w operacji wojskowej. Szczególnie, jeśli pasażerowie planowani są do niezwłocznego, po wylądowaniu, podjęcia działań operacyjnych o wysokim ryzyku, przy jednocześnie oczekiwanej perfekcyjności wykonawczej np. zrzut grup dywersyjnych na obce terytorium. Osoby planowane do takich działań nie powinny odbywać długich lotów w środowisku wibracyjnym, bez wykorzystania środków tłumiących. W przypadku konieczności wykonania długiego przelotu z personelem bojowym lub ewakuowanym, zgrupowanym w zwykłej kabinie transportowej, koniecznym jest podjęcie następujących przedsięwzięć organizacyjnych: Określenia stref wysokich wibracji; nie lokowania w nich rannych, porażonych oraz grup natychmiastowego reagowania. Instalowanie urządzeń redukujących wibracje; praktycznie stosuje się izolację pasażera poprzez elastyczne montowanie siedzisk do ścian bocznych kabiny statku powietrznego oraz stosowanie miękkich wyściółek albo wyścielanych foteli pasażerskich. Szkolenie załóg lotniczych oraz kontyngentów żołnierzy kierowanych do grup szybkiego reagowania w zakresie przeciwdziałania lub łagodzenia skutków oddziaływania wibracji na organizm człowieka. Informowanie lotników samolotów transportowych oraz akrobacyjnych i sportowych o narażeniu na zmienne, co do kierunku (osie: x,y,z) wibracje a szczególnie miksty występujące w tym samym czasie, oraz z różną częstotliwością, a także ze zmienną wielkością fizyczną. 207 Ewakuacja lotnicza rannych i porażonych wymaga, aby organizatorzy i wykonawcy posiedli wystarczającą wiedzę dotyczącą narażenia człowieka na wibrację całego ciała lub lokalną zarówno segmentową, jak i transmitowaną; a także wpływu określonych drgań na organizm poszkodowanych. Lokalizacja skutków drgań jest trudna, czasami nieprzewidywalna, co do precyzyjnego ustalenia, ale możliwa do opisania okolicy anatomicznej. Przebywanie człowieka w strefie wysokiej wibracji powoduje transmisję drgań po całym ciele wywołując powstanie fizycznie nowego ciała wibrującego obarczonego różnymi komponentami transmisyjnymi: narządów lub jednostek anatomicznych. Osoby, u których następuje zasadnicze wprowadzenie drgań przez obręcz biodrową (pozycja siedząca), narażone są na wyzwolenie lokalnych drgań stóp (od podłogi), głowy i rąk (drgania transmisyjne). Rozprzestrzenianie się takiej wibracji utrudnia określenie narażenia jednego konkretnego narządu organizmu człowieka. Poza czynnikiem fizycznym, jakim są drgania czynnikami maskującymi oddziaływanie wibracji są zmienne czynniki wewnętrzne dotyczące ciała (zespól tłumiący), jak: postawa, pozycja i orientacja przestrzenna ciała, wzrost i waga, ogólny stopień sprawności fizycznej oraz „muskulatura”. Zmiana, nawet niewielka, jednej z wymienionych zmiennych może poważnie skomplikować skutki, tym więcej im wyższe są częstotliwości drgań. Niewielkie zmiany napięcia mięśni i stanowiska przestrzennego człowieka mogą zmienić wpływ przepływu drgań przez ciało, albo zwiększenie ich transmisji do kręgosłupa do głowy. Ogólnie, warunki fizyczna ciała (szczególnie połączenia międzystawowe) i umięśnienie wpływają na lepszą tolerancję drgań działających na człowieka w osi „z” (nogi – głowa). Skutki drgań zależą od płci i wieku. Podatność na chorobę lokomocyjną jest większa u kobiet. Narażenie zazwyczaj maleje wraz z wiekiem (jednakowo u kobiet jak i mężczyzn). Grupy desantowe, lotnicy oraz personel pokładowy najczęściej doznają wibracji w osi x (od pleców do klatki piersiowej). Drgania w tej osi występują często i mogą wywołać: przewlekły lub okresowy ból pleców, przemieszczenie krążków międzykręgowych, degenerację kręgów lędźwiowych, urazowe zapalenie stawów i kości. Nasilenie oraz częstość występowania tych dolegliwości jest zmienna i zależna min. od postawy ciała (np., ciasno usytuowani w kabinie żołnierze transporterów bojowych, lub duży desant spadochronowy z małej kabiny) oraz rodzaju drgań, ale mogą one wystąpić nawet po krótkich okresach narażenia na wibracje. Udoskonalenia techniczne, jak poprawa lędźwiowego podparcia pilotów helikopterów wojskowych zmniejszyła liczebność dolegliwości wiązanych ze środowiskiem wibracyjnym. Wiele czynników towarzyszących, jak znaczne zróżnicowanie drgań oraz nieprzewidywalna transmisja wibracji uniemożliwia precyzyjne zapobiegawcze prognozowanie zagrożeń. Można domniemywać, że zawodowa ekspozycja na drgania lotnicze może wcześniej, niż w innych przypadkach, wyzwolić zwiększenie częstości występowania bólów kręgosłupa a także zmian chorobowych jak np. degeneracja kręgów lędźwiowych kręgosłupa. Odpowiedź na ekspozycję drgań jest indywidualnie zmienna. Zatem nie można uogólniać powikłań zdrowotnych występujących u jednej osoby, na inne bytujące w analogicznym środowisku wibracyjnym. Podobnie, wpływ różnych zmiennych zewnętrznych, charakterystyka wibracji oraz inne czynniki stresogenne jak hałas i temperatura, mogą różnie wpływać na fizjologiczną oporność lub nasilenie patologii. Ogólna wiedza o środowisku wibracyjnym ułatwia przewidywanie zagrożeń, a może bardziej unikania na ich narażenie. Fizjologiczna obrona przed wibracjami polega na hiperwentylacji oraz zwiększeniu częstości akcji serca, a co jest z tym związane większe zużycie tlenu. Zaobserwowano, że podczas drgań w pionie (oś „z”) w zakresie od 2 Hz do 20 Hz wyzwalana jest odpowiedź sercowo – płucna podobna do występowania podczas umiarkowanej aktywności fizycznej w normalnych warunkach. Osoba narażona na niewielką wibrację (np. pilot samolotu pasażerskiego), może regulować podatność swego organizmu na drgania, poprzez np. zmiany pozycji w fotelu lotniczym. W takim przypadku mały bodziec, fizjologicznie korzystny, może potencjalnie wykazywać znaczący wpływ zarówno na zdrowie wykonawcy, jak i wydajność wysiłku. Najwyższa wrażliwość człowieka na oddziaływanie środowiska wibracyjnego występuje w osi „z”; przy drganiach od 4 Hz do 8 Hz. Natomiast w osi „x” i „y” od 1 Hz do 2 Hz. Znajomość danych dotyczących środowiska wibracyjnego oraz kierunków (osi) przenikania drgań do organizmu pozwala na korzystne umieszczanie porażonych oraz rannych ewakuowanych drogą lotniczą. Podnosi też skuteczność różnych, szczególnie ratowniczych, misji lotniczych. 208 Wibracje mogą mieć wpływ na pracę zespołową, czyli załogi statku powietrznego, szczególnie przy konieczności dobrego wzajemnego zrozumienia w słowach i gestach, a także postrzegania, aktywności ruchowej i optymalnego przetwarzania informacji. Wydajność takiej pracy jest gorsza podczas występowania, w tym samym czasie, drgań o różnej częstotliwości, przy zmiennej podatności osobniczej. Można wówczas oczekiwać negatywnego działania bezpośredniego na precyzję przekazu słowno – ruchowego, opisywania doznań wzrokowych i precyzję wykonawczą ruchów dłoni. Pośrednim skutkiem obniżonej efektywności pracy zespołu wykonującego czynności zawodowe w środowisku wibracyjnym może być wystąpienie spadku motywacji jednostki albo zespołu, obniżenie nastroju i osłabienie pobudzenia aktywizującego etos pracy. Długotrwałe narażenie na wibrację całego ciała zwiększa zmienność stanów emocjonalnych. Występować może: zmęczenie niewspółmierne do wysiłku, depresja, przygnębienie, niepokój, wzmożone napięcie psychiczne i fizyczne. Wymienione objawy pogłębiają się w zależności od czasu trwania ekspozycji. Przeciwnie, ekspozycja na drgania o częstotliwościach pomiędzy 3,5 Hz a 6 Hz może oddziaływać pobudzająco, poprawiając wydajność w wykonywaniu nudnych (nużących) zadań wymagających długotrwałej czujności. Zwiększenie czujności operatorskiej tłumaczyć można wzmożonym napięciem mięśni tułowia, które fizjologicznie tłumią drgania, a jednocześnie pobudzają krążenie. Jednak tak złożona fizjologiczna odpowiedź organizmu na drgania prowadzić może do wcześniejszego ogólnego zmęczenia i obniżenia wydajności pracy. Wpływ wibracji na spostrzeganie zależy od stopnia, w jakim jest wibracja przekazywana do oka. Poniżej częstotliwości 10 Hz, „odruch przedsionkowo-oczny" fizjologicznie kompensuje drgania głowy, utrzymując w ten sposób linię widzenia we właściwym usytuowaniu przestrzennym. Wydajność wizualna najbardziej jest ograniczona w zakresie 10 Hz - 25 Hz. Translacyjne ruchy głową mogą spowodować problemy ze spostrzeganiem obrazowania bliskiego, jak w przypadku wyświetlania danych na przyłbicy kasku lotniczego (czynione są próby wyświetlania komunikatów na szkłach gogli lotniczych) lub szybie kokpitu. Postrzeganie z oddali nie będzie zmienione. Przy niskich częstotliwościach, kiedy obserwator i wyświetlacz wibrują jednocześnie, wizja jest lepsza niż w przypadku oddzielnego wibrowania obserwatora albo wyświetlacza. Ekspozycja na drgania w osiach „x” oraz „y” wpływa na szybkość i dokładność czytania. Najmniejsza szybkość czytania występuje przy drganiach 4 Hz. Pionowe drgania powodują zazwyczaj najwięcej błędów lotniczych a współistniejąca ich niska częstotliwość może doprowadzić do 40% więcej błędów w zadaniu śledzenia dynamicznego, niż występuje podczas śledzenia w warunkach statycznych. Drgania powodują tłumienie odruchów odpowiedzi, ta ułomność trwa czas jakiś po ustaniu wibracji. Wibracyjne zmęczenie mięśni badane z zastosowaniem elektromiografu w środowisku wibracyjnym śmigłowców wykazały, że patologia spowodowana była bardziej postawą ciała pilotów niż krótkotrwałym pobytem w środowisku wibracyjnym. Udział wibracji w wyższych procesach poznawczych, badany był sporadycznie. Uzyskane wyniki badań pozwalają przypuszczać, że procesy te mogą być odporne na degradację wibracyjną. Nie oznacza to, że nie mogą występować drobne ubytki krótkotrwałej percepcji. Wykazano, że wibracje powodują od 10% do 20% redukcji efektów nauki (zapamiętywania). Odkrycie to ma istotne znaczenie dla lotnictwa, bowiem załogi samolotów uczą się w środowisku statycznym a wykorzystują nabytą wiedzę w środowisku wibracyjnym. Niezgodność nakładu edukacyjnego do efektu intelektualnego tłumaczy się zaburzeniem w przetwarzaniu informacji. W kabinie lecącego statku powietrznego (środowisko wibracyjne) efekty ubytku wiedzy były niewielkie w odniesieniu do domen operacyjnych. Jednak ułomność ta może mieć decydujące znaczenie decyzyjne w warunkach wysokiego stresu; np. podczas realnego zagrożenia życia lub w sytuacji konieczności szybkiego postrzegania, zapamiętywania i przetwarzania wielu informacji napływających z różnych rozpraszających źródeł. Częściej taki zbieg obciążeń może wystąpić w lotnictwie bojowym, sportowym, akrobacyjnym (wyczynowym) niż pasażerskim. Możliwości ograniczania szkodliwości wibracji dotyczącej całego ciała. Stałą troską konstruktorów lotniczych oraz lotniczej służby zdrowia jest poszukiwanie sposobów zapobiegających lub przynajmniej znacznie ograniczających takie zagrożenie. Oczywistymi kierunkami prac są: skrócenie czasu ekspozycji na wibrację lub zmianę częstotliwości drgań, 209 szczególnie najbardziej szkodliwych dla organizmu człowieka. Najczęściej modyfikacje dotyczą konstrukcji foteli, podłóg oraz zawieszenia kadłuba na konstrukcji nośnej statku powietrznego. Inne dostosowania poprawiające wydajność operatorską lotnika, dotyczą wizualizacji. Okazało się, że większe znaki ostrzegawcze, lepsza stabilność wyświetlaczy sterowniczych, korzystnie poprawia skuteczność pracy personelu lotniczego. Ważnym usprawnieniem w śmigłowcach było boczne usytuowanie drążka sterowniczego z możliwością wsparcia przedramienia. Takie rozwiązanie konstrukcyjne zmniejszyło liczbę błędów wiązanych z wibracją o 50% w odniesieniu do joysticka centralnie montowanego. W lotnictwie najczęstszą pozycją załogi i pasażerów jest siedzenie w fotelu lotniczym. Można, więc opisać wpływ określonych właściwości siedziska na transmisję drgań całego ciała. Dobrze zaprojektowany fotel znacząco ogranicza ekspozycję na drgania płaszczyznowe, co jednocześnie zmniejsza ryzyko patologii związanej z narażeniem wibracyjnym. Funkcjonalność siedziska, jego ogólny kształt, sztywność lub obecność anatomicznych stref podparcia może mieć duże znaczenie w rozprzestrzenianiu się drgań w całym organizmie, oraz ich rezonansie w różnych częściach ciała. Dobra stabilizacja górnej części ciała łagodzi skutki drgań o niskich częstotliwościach. Przy wysokich częstotliwościach, taka stabilizacja, jest mniej korzystna, bowiem ułatwia przenoszenie drgań na okolicę czołową i potyliczną. Optymalne konstruowanie fotela lotniczego komplikuje środowisko wibracyjne z wieloma częstotliwościami, zwłaszcza przy jednoczesnym występowaniu pomieszanych bardzo wysokich i bardzo niskich częstotliwości. Łagodzeniu drgań sprzyja dobór materiału wyścielającego siedzisko. Ważnym elementem łagodzącym skutki drgań jest wykładzina podłogowa kabiny statku powietrznego, bowiem część wibracji przenoszona jest, podczas siedzenia, za pośrednictwem stóp. Współczesne statki powietrzne uwzględniają optymalne, co do warunków technicznych i ekonomicznych, rozwiązania łagodzące skutki drgań przenoszone na całe ciało człowieka. Drgania występujące w lotnictwie mogą być przenoszone przez różne powierzchowne obszary anatomiczne organizmu człowieka. W lotnictwie najczęstszym kontaktem z narzędziem drgającym jest dłoń. Większość ręcznych narzędzi wibruje w zakresie od 8 do 1000 Hz. Wibracje te mogą powodować zmiany patologiczne ścięgien, mięśni, kości i stawów, mogą też wpływać na układ nerwowy. Łącznie działania są określane jako zespół wibracyjny ręka-ramię (Hand-Arm Vibration Syndrome tj. HAVS). Kontakt dłoni z zimnym urządzeniem drgającym znacznie osłabia fizjologiczną oporność ręki na drgania. Pojawienie się dostrzegalnych objawów oraz ich nasilanie jest stopniowe i może być rozłożone w czasie od miesięcy do lat. Ekspozycja wibracji ręka - ramię wpływa na upośledzony (wibracyjna dynamika naczyniowa) przepływ krwi, co powoduje utratę czucia dotyku w palcach. Napadowe skurcze naczyń krwionośnych objawiają się blednięciem opuszki jednego lub więcej palców (tzw. „choroba białych palców”). Choroba białych palców jest wynikiem uszkodzenia małych naczyń krwionośnych dłoni. Objawy pojawiają się po długotrwałym narażeniu na wibracje o częstotliwości pomiędzy 25Hz a 250 Hz przekazywanymi przez ręce. Okres wyzwolenia objawów może trwać od 4 do10 lat. Pracownicy narażeni na czynniki mogące wywołać zespół wibracyjny ręka - ramię powinni być objęci szczególną opieką medyczną. Wywiad lekarski należy ukierunkować na uzyskanie odpowiedzi czy pojawiają się następujące doznania: występowania ataków wybielania jednego lub więcej palców pod wpływem ekspozycji na zimno mrowienia i utraty czucia w palcach utraty odczuwania delikatnych bodźców bólowe odczuwanie chłodu między okresowymi atakami „białych palców” utraty siły przyczepności dłoni podczas uchwytu narzędzia lub innego przedmiotu Istotnym dowodem diagnostycznym jest stwierdzenie obecności w badaniu obrazowym (rtg) palców i nadgarstków następujących zmian patologicznych: torbieli wakuoli ognisk odwapnienia zmian w beleczkowaniu utkania kostnego 210 zniekształcenie szpar stawowych. Wywiad chorobowy poparty badaniami dodatkowymi wskazującymi na zagrożenie wibracyjne, stwarza konieczność wdrożenia ograniczeń organizacyjno-administracyjnych. Polegają one na: skracaniu czasu narażania na drgania, wydzielaniu pomieszczeń do odpoczynku, przesunięcie do pracy na innym stanowisku, szkolenia pracowników w celu uświadomienia ich o występujących zagrożeniach powodowanych ekspozycją na drgania, oraz możliwości ich unikania. Zdrowy człowiek o optymalnej kondycji psychofizycznej przeważnie dobrze toleruje niedługą zmienność środowiska wibracyjnego występującego w lotnictwie. Oddziaływanie lotniczej wibracji na chorych, porażonych i ogólnie poszkodowanych jakąś traumą, będących w szoku; może być różne i trudne do przewidzenia. W takich sytuacjach ważna jest decyzja uwzględniająca możliwość przeżycia przy natychmiastowym, czy też odłożonym, zastosowaniu transportu lotniczego. W przypadku braku wskazań do natychmiastowego transportu lotniczego, korzystniej jest odłożyć ewakuację do czasu wyrównania zaburzonych życiowo ważnych czynności fizjologicznych oraz wyprowadzenia poszkodowanego z szoku urazowego. Troska o bezpieczeństwo załóg lotniczych, utrzymywanie wysokiej wydajności ich pracy, oraz możliwie najwyższy komfort pasażerów narażonych na przebywanie w środowisku wibracyjnym, było powodem opisania standardów zapewniających łagodzenie oddziaływania drgań lotniczych na organizm człowieka. Międzynarodowa Organizacja ds. Normalizacyjnych (ISO) ustanowiła wytyczne dla oceny środowiska wibracyjnego, zapobiegające występowaniu choroby lokomocyjnej, czy zespołu wibracyjnego ręka-ramię oraz innych zagrożeń. Wiele krajów opracowało podobne standardy. Unia Europejska osiągnęła porozumienie w sprawie dyrektywy dotyczące oddziaływania wibracji na organizm człowieka (Dyrektywa 2002/44/WE). Polska przyjęła to postanowienie rozporządzeniem ministra gospodarki i pracy z dnia 5 sierpnia 2005 roku; w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy przy pracach związanych z narażeniem na hałas lub drgania mechaniczne. Dz.U. nr 157. 2.Profilaktyka i trening antywibracyjny Dobrze rozbudowane i aktywne mięśnie stanowią najlepszą, fizjologiczną warstwę tłumiącą drgania; podnoszą ogólną tolerancję organizmu na ich skutki. Ważnym czynnikiem jest umiejętność wykonywania czynności codziennych w anatomicznie korzystnym układzie kręgosłupa. Ważność tego problemu, dla lotników, zawiera się w tym, że niskie częstotliwości wibracji wpływają szkodliwie na układ kostny, stawowy i mięśniowy. Przewlekłe działanie drgań prowadzi do zmian zwyrodnieniowych upośledzających ruchomość. Optymalne ułożenie ciała oraz aktywność fizyczna stanowią istotne czynniki utrzymujące fizjologiczną optymalną wydolność dynamiczną ustroju lotnika. Trening wibracyjny mieści się popularnym klubowym doskonaleniu tężyzny sportowej jak: aerobik, fitness, a nie rzadko i rehabilitacja. Wibracje, podczas takiego treningu, przenoszone są na całe ciało lub poszczególne jego części poprzez podest wibracyjny, który wprawiany jest mechanicznie w drgania pionowe. Trening statyczny polega na utrzymywaniu określonej pozycji wyjściowej ciała znajdującego się na drgającej platformie. Trening dynamiczny, charakteryzuje się wykonaniem, na podeście wibracyjnym, zadanego ćwiczenia angażującego stosowne grupy mięśni. W jednym i drugim treningu drgania mechaniczne oddziałują na ciało ćwiczącego. Bodziec wibracyjny w niewielkich, krótkotrwałych, powtarzalnych ekspozycjach stymuluje oraz wzmacnia układ kostno-mięśniowy, zwiększa poziom testosteronu oraz hormonu wzrostu w surowicy krwi, co przeciwdziała sarkopenii i osteoporozie. Cykliczna zmiana obciążeń powoduje zwiększenie przepływu cieczy w kanalikach kości oraz zmianę naprężeń struktury kostnej. Powoduje to, że przepływy są bardziej intensywne, tworząc efektywniejszy mechanizm transportu między krwią a osteocytami. Kanaliki kostne zmieniają swoje wymiary przestrzenne, powodując efekt „pompowania” w centralnym systemie przepływu. Po odciążeniu, świeże płyny odżywcze są zasysane z kanalików Hawersa do naczyń włosowatych. Większa sprawność układu kostno – mięśniowego odgrywa istotną rolę w selektywnym przyjmowaniu i pochłanianiu oraz tłumieniu drgań. Sprawny układ mięśniowo więzadłowo stawowy zwiększa fizjologiczną oporność strukturalną na 211 wibracje. Istota działania terapeutycznego w przypadkach wibracji ogólnej polega na uruchamianiu fizjologicznych mechanizmów przywracania do stanu równowagi, zaburzonych procesów energetycznych organizmu. Planowanie ćwiczeń fizycznych powinno zmierzać ku temu, aby sprawiały one ćwiczącemu przyjemność i były bezpieczne. Ćwiczenia można wykonywać w sposób ciągły, albo w kilku sesjach w ciągu dnia. Utrzymywanie dobrej kondycji fizycznej wymaga wykonywania ok. 15 ćwiczeń dziennie. Przy ich umiarkowanej intensywności nie wymaga się badań lekarskich mających na celu określenie poziomu wydolności ani wykonywania testów wysiłkowych. Warunkiem odnoszenia korzyści z ćwiczeń fizycznych jest ich systematyczne uprawianie, najlepiej jako spontaniczna aktywność ruchowa i rekreacyjna. Ważnym jest, aby nawyki czynnej rekreacji zostały utrwalone i stanowiły naturalny element stylu życia. Wczesne uprawianie ćwiczeń fizycznych powoduje zachowanie wyuczonych i korzystnych stereotypów ruchowych przez całe życie. Osoby, które regularnie ćwiczą są mniej skłonne do depresji, mają wyższą samoocenę. W gabinetach odnowy biologicznej możliwa jest nauka i wykonywanie treningu fizycznego, zarówno dotyczącego pojedynczych, jak i zespołu mięśni. Możliwe są ćwiczenia wykonywane pojedynczo i zbiorowo. Fachowy personel dobiera, według indywidualnych potrzeb, zestawy ćwiczeń, stosowane przyrządy gimnastyczne oraz ewentualne masaże lecznicze lub relaksacyjne wspomagane zabiegami fizykalnymi. W podjęciu regularnych ćwiczeń najbardziej przeszkadzają następujące czynniki: brak czasu; niemożność wykonania zbyt intensywnych ćwiczeń; znikoma satysfakcja zawodowa. Brak czasu uznaje się powszechnie za główną przyczynę niechęci do regularnego podejmowania wysiłku fizycznego. W związku z tym łatwiej jest akceptować programy, które zalecają: regularne, korzystnie rozłożone w czasie, jak również liczne, ale krótkie ćwiczenia. Motywacją do regularnego treningu fizycznego może być wiedza o tym, jak wykonywanie pracy w powietrzu, przybywanie lat życia i sytuacje stresowe dnia codziennego przyspieszają wypalenie zawodowe a tym samym zmniejszają ogólną wydolność fizyczną. Uciążliwość pracy, szczególnie w odmiennym od naziemnego, środowisku i przy braku indywidualnego wysiłku zapobiegawczego może prowadzić do tego, że siła mięśniowa może wykazywać spadek o ok. 15%; co każde 20 lat życia. Regularna aktywność fizyczna znacznie spowalnia naturalne procesy zużywania się organizmu. Pozwala jednocześnie spowolnić lub zatrzymać mechanizmy destrukcyjne związane z przybywaniem lat życia i nasileniem pracy. Niemożność wykonania treningu lotniczego dyskwalifikuje pilota do wykonywania czynności zawodowych w powietrzu, to jest zrozumiałe i stanowi poważny problem orzeczniczy dotyczący przydatności do wykonywania pracy w powietrzu. Aktywność fizyczna uzyskiwana poprzez regularne ćwiczenia też jest treningiem lotniczym i powinna podlegać odpowiedniej interpretacji Prawa Lotniczego. Zrozumienie konieczności utrzymywania wysokiej kondycji psychicznej i fizycznej wymaga szkolenia i permanentnego oddziaływania prozdrowotnego lotniczej służby zdrowia. Mała satysfakcja z wykonywania różnych treningów (w tym fizycznego) wystąpić może w przypadku „wypalenia zawodowego”, słabej motywacji zawodowej oraz niskiej kondycji zdrowotnej dyskwalifikującej zawodowe wykonywanie zarówno czynności lotniczych na pokładzie statku powietrznego, jak i lotniskowych (naziemna obsługa samolotów). W lotnictwie sportowym i wyczynowym unikanie treningów nie rokuje pozytywnie odnośnie osiągania sukcesów a raczej przemawia za porażką w rywalizacji uzyskiwania rekordowych wyników. W lotnictwie rekreacyjnym zaniechanie treningowe osłabia przyjemność przebywania w przestrzeni powietrznej. Dobra i stale podtrzymywana kondycja fizyczna powinna być istotnym czynnikiem motywowania podwładnych. Motywacja pracowników wszak składa się z wielu czynników; nie tylko finansowych, ale także zachęcania do wytworzenia osobistej potrzeby ponadprzeciętnych osiągnięć i znaczenia w pracy. 212 XX. Trening fizyczny lotników Fizjologia mięśni. W organizmie człowieka występują trzy rodzaje tkanki mięśniowej: 1) poprzecznie prążkowana szkieletowa, 2) poprzecznie prążkowana sercowa 3) gładka. Mięśnie szkieletowe stanowią około 43% masy ciała dorosłego człowieka. Pojedyncza komórka mięśniowa jest najmniejszą zdolną do skurczu jednostką strukturalną mięśnia szkieletowego. Ze względu na wydłużony kształt komórkę tą nazwano włóknem mięśniowym. Włókno mięśnia szkieletowego ma zdolność do zamiany energii chemicznej zmagazynowanej w formie ATP w energię mechaniczną niezbędną do skurczu wynikiem, czego jest ruch. Efektem pracy mięśni jest ruch całego organizmu bądź poszczególnych jego elementów. Mięsień przechodzi ze stanu spoczynku w stan czynny objawiający się skurczem pod wpływem podniety (bodźca). Aby nastąpił pojedynczy skurcz włókna mięśniowego bodziec musi mieć odpowiednią siłę. Wyróżnia się następujące skurcze mięśniowe: Izotoniczny, następuje skrócenie mięśnia, a jego napięcie nie ulega zmianie Izometryczny, następuje wzrost napięcia mięśnia, zmienia się jego długość a przyczepy mięśnia pozostają w tej samej odległości Tężcowy, czyli silne i długotrwałe napięcie mięśnia Kloniczny, co oznacza serię krótkich skurczów włókien mięśniowych. Dla mięśnia podstawowe źródło energii stanowią takie składniki pokarmu jak węglowodany, a po ich wyczerpaniu tłuszcze. Zgodnie z prawem zachowania energii, energia chemiczna zawarta w mięśniach ulega zamianie na mechaniczną i cieplną. Energia mechaniczna, z której może korzystać komórka mięśniowa w celu wykonywania określonej pracy powstaje w toku procesów biochemicznych zachodzących w związku z utlenianiem substancji pokarmowych. W obecności tlenu powstały w toku glikolizy kwas pirogronowy ulega spaleniu na dwutlenek węgla i wodę. Przy braku tlenu proces glikolityczny zatrzymuje się na etapie powstawania kwasu pirogronowego, który ulega redukcji na kwas mlekowy. Im więcej zewnętrznej i wewnętrznej pracy wykonują mięsnie, tym więcej pobierają nośników energii (węglowodany i tłuszcze). Zapasy glikogenu zgromadzone w tkance mięśniowej ulegają stopniowemu wyczerpaniu, a na ich miejscu gromadzi się kwas mlekowy. W tym stanie energia do resyntezy ATP czerpana jest w procesie mniej wydajnej glukolizy beztlenowej. Jest to proces ograniczony w czasie ze względu na hamujące zmniejszenie się pH w komórce na skutek gromadzenia się mleczanów. Dobrze rozwinięte mięśnie brzucha to najlepszy sposób zapobiegania nadmiernemu wygięciu odcinka lędźwiowego kręgosłupa do przodu, tzn. pogłębionej lordozie lędźwiowej. Silne mięśnie brzucha to także właściwa tłocznia (ciśnienie wewnątrzbrzuszne), która chroni narządy trzewne jamy brzusznej. Dobrze rozwinięte mięśnie grzbietu - zwłaszcza odcinka lędźwiowego kręgosłupa - to wraz z mięśniami brzucha najlepszy „gorset mięśniowy" chroniący kręgosłup przed różnymi (w tym i zawodowymi) przeciążeniami. Szczególnie istotne u młodych ludzi jest rozwijanie mięśni kończyn dolnych. Te grupy mięśni to nie tylko niezbędna część harmonijnej sylwetki, ale podstawa sprawnego poruszania się człowieka. Ważne jest symetryczne rozwijanie zarówno mięśni prostujących, jak i zginających kończyny dolne, górne oraz tułów. Odpowiednia, pozostająca we właściwej proporcji siła mięśni antagonistycznych jest najlepszą ochroną każdego stawu przed urazami. Trening mięśniowy wpływa na ogólny rozwój człowieka. W okresie dojrzewania wymiar (grubość) włókien mięśniowych zwiększa się, w krótkim czasie osiągając optymalną masę mięśniową. Ma to znaczenie w amatorskim lotnictwie młodzieżowym, lub w procesie szkolenia kandydatów do lotnictwa zawodowego, od których wymagana jest pozytywna ocena sprawności fizycznej. W kolejnych latach życia człowieka zarówno różnorodność ćwiczeń, jak i czas poświęcany na podnoszenie sprawności fizycznej są na ogół mniejsze. Jednym ze skutków zmniejszającej się aktywności fizycznej oraz postępujących procesów starzenia się organizmu człowieka jest stosunkowo powolne, ale systematyczne obniżanie się możliwości siłowych. Spadek siły mięśniowej powoduje szereg niekorzystnych zmian, które istotnie obniżają sprawność fizyczną człowieka. Na przykład w okresie między 20 a 70 rokiem życia siła mięśniowa może obniżyć się o 30% do 40%; wraz z taką zmianą zwiększa się amplituda wychwiań (oscylacji) środka ciężkości 213 ciała w postawie stojącej. Najmniejsza amplituda wychwiań rejestrowana jest między 30 a 40 rokiem życia, a więc w okresie, w którym siła mięśniowa jest największa. Opisana prawidłowość fizjologiczna wymaga, w odniesieniu do personelu lotniczego szczególnej aktywności treningowej, np. jako przeciwdziałanie wibracji. Ćwiczenia ukierunkowane na różne cechy układu mięśniowego mogą spełniać istotną rolę w utrzymywaniu, a nawet zwiększaniu sprawności fizycznej osób w różnym wieku. Wyróżnia się trzy rodzaje mięśni spełniających określone funkcje w organizmie człowieka: Mięśnie szkieletowe (poprzecznie prążkowane) zbudowane są z długich, cylindrycznych komórek, posiadających wiele jąder. Skurcz tych mięśni następuje szybko i trwa krótko. Szybko również następuje ich zmęczenie. Działanie podlega woli człowieka. Mięśnie te są przyczepione do kości szkieletu i dzięki nim możliwa jest aktywność (mobilność) ruchowa. Mięśnie gładkie tworzone są przez komórki jednojądrowe, o kształcie wrzecionowatym. Skurcze i rozkurcze mięśni gładkich są powolne, mogą utrzymywać się przez długi czas. Funkcjonowanie ich nie podlega woli człowieka i nie podlegają zmęczeniu. Ten rodzaj mięśni wyściela przewody układów i narządów wewnętrznych, jak: przewód pokarmowy, naczynia krwionośne, przewody wyprowadzające gruczołów. Występują też w innych narządach, np. w obrębie układu wydalniczego, oddechowego itp. Mięsień sercowy jest odmianą mięśni poprzecznie prążkowanych; komórki są wielojądrowe i również widoczne są naprzemienne włókienka jasne i ciemne. Włókna tego mięśnia nie tworzą jednak zwartej tkanki, ale tworzą rozgałęzienia. Funkcjonowanie mięśnia sercowego nie podlega woli człowieka, posiada własny mechanizm regulujący pracę. Tworzą go wyspecjalizowane komórki, zlokalizowane w prawym przedsionku, jest to tzw. rozrusznik serca. Łączy on w sobie właściwości komórek mięśniowych oraz nerwowych. Skurcze są rytmiczne, a mięsień nie ulega zmęczeniu jest, bowiem stale zaopatrywany w duże ilości tlenu oraz substancji odżywczych. Wydolność fizyczna jest jednym z podstawowych czynników charakteryzujących możliwości adaptacji do różnych uciążliwości pracy zawodowej. W fizjologii i medycynie lotniczej wysoki poziom wydolności fizycznej uważany jest za ważny element zdolności pilota do wykonywania zadań lotniczych. Znaczenie tego elementu wzrasta w relacji wykonywania pracy w warunkach wysokościowych innych niż przeciętne naziemne. Trening fizyczny jest najtańszym i fizjologicznym sposobem podwyższania tolerancji przeciążeń +Gz. Najlepsze wyniki osiąga się przy stosowaniu treningu siłowego. Ćwiczenia siłowe powodują wzrost masy (również i siły) mięśniowej. Dla lotnictwa najważniejsze jest uzyskiwanie wyższej sprawności mięśni nóg, obręczy barkowej, szyi i brzucha. Mięśnie te wykonują znaczącą pracę podczas wykonywania manewru przeciw przeciążeniowego. Udowodniono ścisłą zależność pomiędzy siłą i mocą kończyn dolnych a tolerancją przyspieszeń +Gz. W lotnictwie wojskowym zalecane jest większa od przeciętnej siła mięśniowa szyi i karku. To zalecenie związane jest ze znacznym obciążeniem głowy maską tlenową oraz osłanianej hełmem często dodatkowo wspomaganym noktowizorem. Piloci, szczególnie samolotów wysokomanewrowych narażeni są na dyskomfort mięśniowy odcina szyjnego podtrzymującego głowę z lotniczym obciążeniem. Nasilenie tych dolegliwości jest zależne głównie od: częstości wykonywanych lotów z działaniem dużych szybko narastających przyspieszeń, uwarunkowań anatomicznych budowy szyi, stopnia wytrenowania mięśni, kąta ustawienia oparcia fotela. Znaczny zakres ruchów oraz wysoka sprawność mięśni odcinka szyjnego kręgosłupa wynika z konieczności amortyzowania kompensacyjnej stabilizacji głowy. Następuje to przez izometryczne napięcie strony przeciwnej mięśni szyi w stosunku do wykonywanego ruchu. Podczas działania przyspieszenia, silnie rozwinięte mięśnie karku, optymalnie utrzymują korzystną stabilizację głowy pilota wpływając na właściwą dynamikę ruchową głowy a tym samym możliwość precyzyjnego wykonania zdania lotniczego. Niedostatek amortyzacji kompensacyjnej objawia się unieruchomieniem głowy i szyi, co zmniejsza skuteczność operacyjną pilota, ponieważ zmniejszona ruchomość tego odcinka kręgosłupa wpływa na zawężenie pola obserwacji środowiska przestrzennego lotu i utrudnia widoczność niżej położonych wskaźników przyrządów pokładowych. W samolotach F-16 kąt odchylenia oparcia fotela wynoszący 30°, sprawia, że utrzymanie głowy w pozycji pionowej, podczas obserwacji do przodu, wymaga jednoczesnego przemieszczenia ciała ku przodowi. Opisany mechanizm obciążenia głowy i kompensaty mięśniowej nabiera szczególnego 214 znaczenia, przyjmując, że podczas lotu z przyspieszeniem 9 Gz obciążenie głowy pilota myśliwskiego hełmem wraz z wyposażeniem może powodować nacisk na szyję wynoszący około 70 kG. Przykład ten może tłumaczyć niechęć niektórych pilotów do zmiany położenia głowy z obawy przed wystąpieniem dotkliwego bólu szyi. Kompleksowy system treningu fizycznego AEROFIT. System ten składa się z dwóch stanowisk ćwiczeniowych umożliwiających trening i ocenę poziomu sprawności fizycznej pilota. Pierwsze stanowisko stanowi cykloergometr wzbogacony o czujnik obrotów, przetwornik impulsów i odpowiednie oprogramowanie komputerowe. Drugie stanowisko systemu umożliwia diagnostykę poziomu siły mięśniowej badanego w odniesieniu do kończyn górnych i dolnych. Diagnostyka możliwości siłowo – szybkościowych układu ruchu człowieka obejmuje zestaw dwu trójpowtórzeniowych prób wykonywanych w warunkach izotonicznych i izokinetycznych. W procesie przygotowania fizycznego pilotów samolotów wysokomanewrowych trening ten jest ważny, ze względu na ścisłą zależność między parametrami wydolności siłowej mięśni a tolerancją przyspieszeń. W związku z tym opracowano w WIML stosowną metodykę postępowania treningowego. Do tego celu służy urządzenie treningowe „Prowertest-M”. Program komputerowy sterujący urządzeniem treningowym AEROFIT, na podstawie wyników prób diagnostycznych, dokonuje doboru obciążenia zewnętrznego, liczby powtórzeń i liczby serii ćwiczeń. Program „samosterujący” umożliwia trening osobom bez przygotowania z zakresu teorii sportu. System AEROFIT pozwala na przeprowadzanie kontrolowanego treningu siły i mocy kończyn dolnych w trakcie turnusów szkoleniowych w WOSzK (Wojskowy Ośrodek Szkoleniowo – Kondycyjny). W WIML wykorzystywany jest przede wszystkim do badań wstępnych kandydatów do szkolenia lotniczego. Wyposażenie: WOSzK, „Szkoły Orląt” i WIML w analogiczne systemy pozwala śledzić długofalowe zmiany sprawności fizycznej lotników: od kandydata do pilota oraz przez cały okres pracy zawodowej Trening izometryczny. W WIML funkcjonuje stanowisko diagnostyczno – treningowe dla pilotów do treningu izometrycznej siły mięśni kończyn dolnych. W założeniach konstrukcyjnych uwzględniono wymagania eksploatacyjne środowiska pracy pilota. Zgodnie z tym trening odbywa się w pozycji, jaką przyjmuje się w samolocie wykonującym realny lot. Stanowisko odwzorowuje kształty oparcia i siedliska oraz stabilizację pilota w fotelu lotniczym. Fotel posadowiony jest na podstawie, która umożliwia zmianę kąta zaklinowania w dwóch położeniach: I. Standardowe. W położeniu tym oparcie odchylone jest od pionu o 130. II. Odchylone. Fotel odchylony jest ku tyłowi o 300 z oparciem odchylonym od pionu o 430. Podstawa stanowiska treningowego posiada odpowiednik orczyka samolotu, stanowiącego miernik siły nacisku kończyny dolnej. Naprzeciwko fotela umieszczony jest monitor, na którym wyświetlane są informacje i polecenia dla ćwiczącego. Oprogramowanie stanowiska umożliwia: Pomiar maksymalnej siły statycznej (nacisku) prawej i lewej (niezależnie) kończyny dolnej. Pomiar wielkości zmian siły nacisku w teście ciągłym. Rejestrację i ocenę zdolności osiągania maksymalnej wartości siły nacisku na orczyk w teście pulsacyjnym. Pomiar szybkości narastania siły, od rozpoczęcia treningu do wartości maksymalnej. Standardowe ćwiczenia fizyczne, stanowiące siłowy trening podwyższający fizjologiczną wydolność organizmu pilota, wykonywane są w pozycji siedzącej przy stałej wartości 1200 ugięcia kończyn dolnych w stawach kolanowych. Warunki takie umożliwiają pełne zaangażowanie mięśni prostujących stawy kolanowe, biodrowe oraz zginające tułów. Czas pojedynczego wysiłku przy 80% intensywności wynosi 30 sekund, a 20 sekund przy intensywności 90%. Liczba serii ćwiczeń wynosi, w kolejnych tygodniach, od 4 do 8 przy stałej liczbie sześciu serii powtórzeń. Program treningu, dla osiągnięcia optymalnych wyników, powinien trwać 8 tygodni z częstotliwością 4 razy w tygodniu. Dla nabycia optymalnej masy i siły mięśniowej najbardziej korzystne jest stosowanie w programie treningowym tzw. ćwiczeń podstawowych, głównie na grupy wielkich mięśni. Nie powinno się sugerować, w tym okresie początkowym przyrostem tkanki tłuszczowej, gdyż stosując duże obciążenia konieczne jest spożywanie większej ilości kalorii w diecie dziennej. Dieta wysokokaloryczna dostarcza do organizmu większych od przeciętnych ilości proteiny i tłuszczu. 215 Ważne jest również zrozumienie tego, że ciężary w poszczególnych ćwiczeniach powinny stopniowo wzrastać, ale czas treningu powinien pozostawać ten sam. Odnowa biologiczna organizmu po dużych wysiłkach jest równie ważna, jak duże ciężary do budowania masy mięśniowej. Obciążenia fizjologiczne zadawane z zadawalającą skutecznością wykonywania nawet części serii lub powtórzeń ruchów częściowych albo niepełnych, przynoszą zauważalnie dostateczne rezultaty. Stosując przy tym duże ciężary uzyskać można masę i gęstość mięśni przez maksymalne ich obciążanie. Trening na masę z dużymi ciężarami należy zaczynać dopiero po 2-4letnim przygotowaniu z mniejszymi, średnimi obciążeniami, a więc po wypracowaniu podstawowej bazy fizycznej. Aby organizm dobrze reagował na dużą pracę mięśni, a przy tym powodował rozwój masy mięśniowej i siły, konieczne są optymalne ćwiczenia angażujące praktycznie całe ciało. Do takich należą np. przysiady ze sztangą, które angażują wiele podstawowych mięśni. Dobre rezultaty osiągać można wykonując np. wspięcia na palce w siadzie, nawet z dużymi ciężarami, bowiem wtedy pobudzane są lokalnie głównie mięsnie łydek. Ćwiczeniem podstawowym jest również martwy ciąg ze sztangą z ugiętych nóg, który kształtuje wszechstronnie mięśnie grzbietu, nóg, barków. Silne mięśnie grzbietu są bardzo potrzebne do wykonywania innych ćwiczeń, jak np. wiosłowania ze sztangą w opadzie przodem. Wyciskanie sztangi w leżeniu na ławce, (najlepiej skośnej pod kątem 30 stopni), pozytywnie wpływa na rozwój masy mięsni klatki piersiowej, barków i prostowników ramion. W ćwiczeniach podstawowych stosuje się tzw. wolne ciężary (sztanga, sztangielki), bowiem angażują one wszechstronniej wiele grup mięśniowych, a tym samym przyczyniają się do ich wzrostu. Warto je jednak uzupełniać ćwiczeniami na maszynach i wyciągu bloczkowym, przysiadami na hack-maszynie lub prostowanie nóg na suwnicy w leżeniu tyłem, przyciąganie linki wyciągu do klatki w siadzie płaskim, wyciskanie zza karku w siadzie na maszynie itp. Najbardziej optymalne wydaje się stosowanie takich ciężarów, aby można było wykonać kilka serii z sześcioma do ośmiu powtórzeniami lub przy progresji obciążenia (z serii na serię) z dwoma lub sześcioma powtórzeniami. Rozpoczęcie ogólnego treningu mięśniowego w domu lub klubie wymaga poznania tzw. fizjologicznej filozofii ćwiczeń mięśniowych. Trening jest to proces fizjologiczny polegający na poddawaniu organizmu stopniowo rosnącym obciążeniom w wyniku, czego następuje adaptacja i wzrost poziomu jego poszczególnych cech motorycznych, przyjmujących gotowość do wzmożonego wysiłku funkcjonalnego. Pojęcie treningu obejmuje także naukę nawyków ruchowych związanych z daną dyscypliną sportu lub pracy. Poprzez odpowiedni trening połączony z właściwym odżywianiem można kształtować pewne cechy morfologiczne np. zwiększać masę mięśniową czy redukować poziom tkanki tłuszczowej. Rozgrzewka jest nieodłącznym elementem treningu mięśniowego. Prawidłowa rozgrzewka przygotowuje psychicznie, fizycznie i motywacyjnie do podjęcia wysiłku, jednocześnie zapobiega kontuzjom czy urazom. Fizjologiczne reakcje ustroju zachodzące podczas rozgrzewki przygotowują i przyspieszają procesy adaptacyjne do określonych (planowanych) ćwiczeń zarówno bez, jak też z obciążeniem. Pośród wielu fizjologicznych procesów adaptacyjnych najważniejszym jest fizjologiczne przestawienie czynności spoczynkowych na wysiłkowe. Dotyczy to: zwiększenia zaopatrzenia tlenowego, ułatwienia dopływu krwi do określonej grupy mięśni, funkcjonalnej gospodarki energetycznej i elektrolitowej powiązanych z funkcjami gruczołów wydzielania wewnętrznego utrzymywania optymalnych warunków termicznych organizmu, zarówno lokalnych jak i ogólnych przygotowania dróg nerwowych biorących udział w przewodzeniu impulsów będących podstawą wykonania określonej techniki ruchu przygotowania aparatu ruchowego (więzadłowo – ścięgnowego, kostno – stawowego, mięśni, ścięgien, więzadeł, tkanek kostnych i stawowych) do prawidłowego oraz sprawnego, skoordynowanego wykonania wyuczonych nawyków ruchowych; takie przygotowanie obniża ryzyko kontuzji albo urazu podwyższenia ciepłoty ciała. 216 Podczas ćwiczeń mięśniowych wzrasta temperatura mięśni. Tempo wzrostu wynosi: podczas pierwszych 5 – 10 minut w tkance mięśniowej, natomiast w całym organizmie podwyższa się stopniowo i wolniej, bowiem w ciągu około 25 – 30 minut. Z punktu widzenia fizycznej sprawności organizmu istotnym czynnikiem jest optymalna ciepłota mięśni oraz układu więzadłowo-ścięgnowego. Rozgrzewka pobudza, w organizmie człowieka, istotne mechanizmy sprzyjające uzyskaniu oczekiwanych wyników treningu. Można osiągnąć, w tym zakresie, następujące fizjologiczne efekty: zwiększenie dopływu krwi do mięśni, co zwiększa ich reaktywność na wykonywane ćwiczenia rozgrzanie mięśni - sprzyja pracy mięśniowej stymulującej prawidłowy rozwój ich masy rozciąganie włókien mięśniowych zwiększające zakres ich ruchomości a to wzmacnia skuteczność treningu. Fizjologicznie rozgrzane i przygotowane do wysiłku mięśnie mogą zwiększyć: Wyzwalanie maksymalnej mocy podczas poszczególnych ćwiczeń Elastyczność tkanki mięśniowej Siły skurczu i rozkurczu Przemianę materii, dostarczającej energii pokrywającej zwiększone zapotrzebowanie organizmu. Ciepłotę ciała wpływającą na usprawnienie fizjologicznych czynności układów krążenia krwi i oddechowego, poprzez uruchamianie następujących mechanizmów: Przyspieszenie częstości skurczów serca Zwiększenie pojemność oddechowej i wentylacji płuc Zwiększenie przepływu krwi przez wszystkie naczynia krwionośne Poprawę transportu tlenu i substancji odżywczych do komórek mięśniowych Zwiększenie prędkości przekazywania impulsów nerwowych Ważną częścią rozgrzewki jest rozciąganie mięśni (stretching). Ma to na celu uelastycznienie włókien mięśniowych, poprawienie ich ukrwienia oraz przygotowanie do startu motorycznego całego mięśnia lub grupy mięśniowej. Odpowiednia rozgrzewka poprawia koncentrację i koordynację organizmu, stwarza dobre wyczucie ruchu oraz zwiększa spostrzegawczość i czujność. Rozgrzewka wywierając wpływ na centralny i obwodowy układ nerwowy optymalizuje zdolność spostrzegania i reagowania, przez co stanowi istotny warunek skuteczności wykonywania zadań w trudnych warunkach pracy, jak w lotnictwie. Systematyczne stosowanie rozgrzewki podwyższa zdolność przyjmowania tlenu przez mięśnie, poprawia szybkość i płynność ruchów, co skutkuje lepszą efektywnością w czasie wysiłku. Ponadto zwiększa elastyczność stawów, co z kolei wpływa na zmniejszenie podatności na przeciążenia, urazy i kontuzje. W dalszym ciągu rozgrzewki zwiększa się zdolność do rozluźnienia mięśni, relaksu i odpoczynku, co ma znaczenie dla szybkości i precyzji ruchów, a także dla cyklicznie powtarzających się intensywnych działań motorycznych. Trening poprawiający ogólną tężyznę fizyczną człowieka pobudza mięśnie do ich wzrostu. Uzyskanie oczekiwanego przyrostu masy mięśniowej możliwe jest w warunkach odnowy organizmu po każdym większym wysiłku. Trening organizmu nie wypoczętego skraca odnowę, co spłyca proces wzrostu muskulatury. Odnowa nie jest procesem prostym. Dotyczy nie tylko doskonalenia poszczególnych mięśni, ale całego organizmu. Dobre samopoczucie (brak odczuwania zmęczenia) nie oznacza zakończenia licznych procesów metabolicznych niezbędnych do odnowy organizmu. Trening wytrzymałościowy powoduje zmiany w czynności układu krążenia, układu oddechowego oraz wykazuje istotne znaczenie w procesach metabolicznych. Pod wpływem regularnych ćwiczeń wzrasta pojemność życiowa płuc oraz ich możliwa maksymalna wentylacja. Dzięki treningowi wzrost wentylacji jest mniejszy niż przed nim, przy tym samym obciążeniu organizmu. Poprawia się pobieranie tlenu, głównie poprzez pogłębienie oddechów bez zwiększania ich częstości, a także zdecydowanie lepsze (racjonalne) jest wykorzystywanie tlenu zawartego we wdychanym powietrzu. 217 Trening mięśni szyi, karku i grzbietu. Szyja umożliwia człowiekowi wykonywanie czterech podstawowych czynności ważnych w bezpiecznym wykonywaniu czynności lotniczych: 1) zginania do przodu, 2) prostowania do tyłu, 3) obracania oraz 4) skłonu głowy do boku. Zakres ruchu w przypadku każdej czynności jest odmienny. Normalny zakres ruchu dla zginania, czyli przywodzenia brody w kierunku klatki piersiowej, wynosi 450. Prostowanie związane z podnoszeniem wzroku na sufit waha się w granicach 500. Obracanie głowy na boki, polegające na przenoszeniu brody znad jednego barku na drugi, obejmuje zakres ok. 800. Skłony do boku, czyli przywodzenie ucha jak najbliżej barku, nie przekracza zwykle 450. Indywidualne różnice wynikające z budowy ciała i aktywności motorycznej mogą wynosić od 100 do150 przy każdym ruchu. Szyja składa z mięśni powierzchownych i głębokich, ale także z mięśni żuchwy oraz mięśni mimicznych. Mięśnie szyi mają szereg funkcji: powierzchowne łączą kości czaszki z kręgosłupem, klatką piersiową, obojczykami i łopatkami. Większość głębokich mięśni szyi związanych jest z procesem połykania. Dzięki nim pokarm wędruje do przełyku i dalej do pasażu jelitowego. Inne mięśnie szyi uczestniczą w ruchach żuchwy współdziałają też w czynnościach głosowych, mięśniowa dynamika krtani stanowi o prawidłowej emisji głosu. Na szyi znajduje się 18 mięśni, dzięki którym możemy zginać szyję na boki, kiwać głową w przód i w tył oraz obracać nią. Mięśnie grzbietu pod względem pochodzenia i rozmieszczenia dzielą się na mięśnie powierzchowne i głębokie. Właściwą mięśniówkę grzbietu stanowią mięśnie głębokie, które przebiegają podłużnie po obu stronach kręgosłupa, a unerwione są przez gałęzie grzbietowe nerwów rdzeniowych. Czynnościowo należą do mięśni oddziaływających na kręgosłup. Mięśnie powierzchowne grzbietu są mięśniami płaskimi, pokrywają mięśnie głębokie na całej powierzchni tułowia, a rozwojowo należą do mięśniówki brzusznej (są unerwione przez gałęzie brzuszne nerwów rdzeniowych). Czynnościowo należą do mięśni działających na kończynę górną i żebra. Podstawowe, proste ćwiczenia mięśni szyi można wykonywać w ciągu dnia, podczas codziennych zajęć, w każdym miejscu pracy. Najprostsze ćwiczenie to chodzenie z podniesioną głową. Zaleca się wykonanie w ciągu dnia kilku ćwiczeń izometrycznych. Polegają one na okresowym napinaniu mięśni bez ich rozciągania. Rozciąganie mięśni szyi i karku. Każde ćwiczenie mięśni powinna poprzedzić krótka rozgrzewka. Może to być np. krążenie głowy ok. 10 razy w jedną i drugą stronę. Wykonanie umiarkowanie powolne, bez odchylania głowy ku tyłowi. Kilkakrotne krążenie barków, raz w jedną i naprzemiennie w drugą stronę. Rozciąganie tej grupy mięśni powinno odbywać się powoli. Każde ćwiczenie powinno trwać od 5 do 6 sekund. Propozycja następujących ćwiczeń: W pozycji siedzącej wyprostowanej zbliżyć brodę do mostka, (na ile można bezboleśnie). Pozostać w tej pozycji kilka sekund a następnie wyprostować kręgosłup szyjny z utrzymywaniem wcześniej uzyskanego zbliżenia brody do mostka. W pozycji siedzącej lub stojącej wyprostowanej zapleść dłonie na karku, aby stanowiły oparcie dla głowy. Kilkakrotnie przemieszczać głowę naprzemiennie w prawo i lewo. W pozycji siedzącej. Uchwycić jedną dłonią krawędź siedziska i ściągać bark ku dołowi. W uzyskanej pozycji przechylić głowę w stronę przeciwną do skłonu. Ćwiczeni powtarzać kilkakrotnie naprzemiennie w prawą i lewą stronę. W pozycji stojącej. Ramiona wyciągnięte poziomo przed siebie, lekko ugiąć w łokciach z jednoczesnym zwrotem grzbietów dłoni ku twarzy. Utrzymując uzyskaną pozycję ramion pochylić głowę ku dołowi i jednocześnie usiłować ściągać łopatki ku środkowi ciała. Pogłębienie rozciągnięcia mięśni tylnej części szyi można uzyskać poprzez pogłębienie skłonu głowy przyciąganiem brodu ku klatce piersiowej. W takiej pozycji należy pozostać przez ok. 5 sekund. Po powrocie do pozycji wyjściowej konieczna jest chwila odpoczynku. Zakończyć rozciągnie mięśni ogólnym rozluźnieniem mięśniowym. Przed rozpoczęciem jakiegokolwiek treningu mięśni szyi i karku należy wykonać rozgrzewkę: np. ćwicząc rozciąganie oraz skłony, skrętoskłony, przysiady, krążenia kolan, bioder, luźny bieg, wyrzuty nóg w podporze rękoma itd. Propozycja dotyczy treningu złożonego z kilku dość łagodnych ćwiczeń usprawniających: 218 Przywodzenie brody do szyi. Można to ćwiczenie wykonać tylko opuszczając luźno głowę. Tak prostym ćwiczeniem nie można uzyskać efektu zwiększenia masy mięśniowej. Zatem należy napiąć mięśnie na szyi i przy tak napiętych mięśniach ściągać brodę do dołu. Podczas tej czynności można wyraźnie odczuć pracę mięśnia mostkowego-obojczykowo-sutkowego. Prostowanie karku; wykonuje się w pozycji leżącej z twarzą zwróconą ku dołowi, unosząc głowę i opuszczając naprzemiennie. W tym ćwiczeniu głowa stanowi naturalne obciążenie. Zginanie do boku, wykonuje się w pozycji stojącej. Trening rozpoczyna się od swobodnego opuszczenia głowy na bok (stronę lewą lub prawą), następnie powoli należy podciągać głowę do pionu. Ćwiczenie należy wykonywać naprzemiennie w lewo i prawo. Obracanie głowy naprzemiennie w prawo i lewo. Przed każdą zmianą kierunku należy chwilę pozostać w pozycji wyprostnej. Przywodzenie i odwodzenie głowy leżąc w pozycji bocznej. Ćwiczenie to rozwija boczne partie mięśni szyi i górne części mięśnia czworobocznego. Ćwiczenia siłowe. Proponowane ćwiczenia należy wykonywać po konsultacji z lekarzem i pod nadzorem uprawnionego trenera. Samodzielnie wykonywany siłowy trening szyi i karku prowadzić może do poważnych kontuzji. W związku z tym podane zostaną tylko nazwy, znane trenerom i stosowane w różnych klubach kulturystycznych, klubach fitness albo pracowniach odnowy biologicznej. Oto proponowane ćwiczenia: rolowanie karku; mostek zapaśniczy; wyprosty karku z partnerem lub pojedynczo z obciążnikami w postaci obręczy lub opaski owiniętej wokoło tylnej części głowy. Mięśnie szyi i karku dość dobrze ulegają wzmocnieniu również podczas wykonywania ćwiczeń dotyczących innych grup mięśniowych. Każdy ruch treningu mięśniowego musi być wykonywany wolno i pod całkowitą fachową kontrolą. W dobrze wyposażonych siłowniach można spotkać wiele urządzeń specjalnie przystosowanych do ćwiczeń odpowiednich partii ciała. Waga obciążenia, stosowanego podczas treningu, nie oznacza prostego przełożenia na siłę mięśniową jaką należy wyzwolić do pokonania oporu ciężaru. Trening karku odbywający się dwa razy w tygodniu można uznać za wystarczający. Dla początkujących wystarczy jeden trening tygodniowo. W każdej serii powinno się wykonywać 12-15 powtórzeń. Ból jest sygnałem, że część ćwiczenia wykonywana jest błędnie. Należy powstrzymać się od dalszych ćwiczeń na czas pełnej regeneracji organizmu. Ból związany z dolegliwościami karku może być odczuwany w innych rejonach ciała, np. w okolicy barków, ramion lub dłoni. Nadmierny ucisk nerwów przebiegających szlakiem odcinka szyjnego kręgosłupa może objawiać się oprócz dolegliwości bólowych, również nudnościami, zawrotami głowy, zaburzeniem widzenia.. Szeroki, silny kark zapobiega bólom barków czy uszkodzeniom obciążonego szyjnego odcinka kręgosłupa. Szczególnie dotyczy to pilotów wojskowych, i sportowych a pośród nich wysokomanewrowych i akrobacyjnych. Trening mięśni kończyn górnych. Rozgrzewka jest ważnym elementem poprzedzającym te, jak i inne ćwiczenie mięśniowe. W tym treningu należy właściwie przygotować stawy łokciowe i nadgarstki, bowiem na nich skupi się największe obciążenie pracą, podczas treningu tej grupy mięśni. Górna połowa ciała (stawy barkowe, kręgosłup piersiowy), będzie zaangażowana podczas ćwiczeń siłowych z zastosowaniem sztangi lub wyciągu. Korzystnym jest kilkuminutowy trening aerobowy (dla zwiększenia ogólnej ciepłoty i rozgrzania ścięgien oraz stawów). Dobre rezultaty można osiągnąć wykonując: wymachy i krążenia ramion, pompki. Rozciąganie mięśni (kilkuminutowe) poprawia ich elastyczność i przygotowuje do skutecznego podjęcia treningu z obciążeniem. Propozycja kilku ćwiczeń rozciągających mięśni kończyny górnej: Kończyna uniesiona do poziomu i wyprostowana. Dłoń drugiej kończyny naciska na palce od strony grzbietowej, kończyny rozciąganej. Kończyna uniesiona jak poprzednio. Palce drugiej kończyny przywodzą kciuk w stronę przedramienia. Rozgrzewka stawów nadgarstkowych. Pozycja wyjściowa: stojąca swobodna. Przedramiona złączone, palce dłoni splecione na wysokości twarzy. Ćwiczenie zasadnicze: Ruchy okrężne w nadgarstkach obustronne, naprzemiennie. 219 Rozgrzewka stawów łokciowych. Pozycja stojąca w lekkim rozkroku z łokciami zgiętymi na wysokości barków. Ćwiczenie zasadnicze: łokcie wyprostowywane jednocześnie na boki, albo naprzemiennie prawy staw łokciowy zgięty, lewy wyprostowany i naprzemiennie kilkakrotnie. Rozgrzewka stawów barkowych. Postawa wyjściowa: jedna kończyna skierowana ku dołowi a druga ku górze. Ćwiczenie zasadnicze: krążenie w stawach barkowych przy wyprostowanych kończynach; naprzemiennie w przód i w tył. Trening siłowy z obciążeniem powinno poprzedzić kilkuseryjne ćwiczenie z mniejszym obciążeniem (np. połowa ciężaru maksymalnego) oraz ze zwiększoną (10 do 15) ilością powtórzeń Mięsień dwugłowy ramienia działa na: staw ramienny i staw łokciowy. Trening mięśni dwugłowych jest mało skomplikowany, ale niewłaściwie wykonywany może być przyczyną różnych urazów. Trening siłowy wymaga stwierdzenia braku przeciwwskazań lekarskich oraz permanentnego nadzoru trenera zarówno podczas zajęć wprowadzających, jak i okresowego podczas wykonywania poszczególnych ćwiczeń. Rozgrzewka, rozciąganie mięśnia dwugłowego. Pozycja stojąca w lekkim rozkroku. Dłonie splecione na stronie grzbietowej; unosić należy do chwili poczucia napięci bicepsów (mięśni dwugłowych). Pozycję taką należy trzymywać przez ok. 20s. Ćwiczenie to rozciąga mięśnie dwugłowe oraz klatki piersiowej i naramienne. Podstawowe, proste ćwiczenia mięśni dwugłowych można wykonywać samodzielnie w wolnych chwilach. Należy podczas indywidualnego treningu domowego, przestrzegać ogólnych zasad: Podczas rozciągania bicepsów nie dążyć do maksymalnego prostowania ramion (uzyskiwania pełnego zakresu ruchomości w stawie łokciowym); ćwiczenia wymagają stabilnej pozycji ciała, pracują tylko stawy łokciowe; podnoszenie ciężarka wykonuje się szybciej, niż opuszczanie; obciążenie nie powinno utrudniać wykonywania ćwiczeń (nie obciążać do granic wytrzymałości). Przykłady ćwiczeń: Zginanie ramion w pozycji podpartej leżąc przodem (tzw. pompki). Należy wykonać podpór z leżenia przodem. Ręce powinny być rozstawione na szerokość barków, dłonie skierowane ku przodowi. Tułów wyprostowany a głowa z wzrokiem skierowanym ku podłożu. Nogi złączone a stopy oparte na podeście wyżej niż dłonie. W tej pozycji wykonuje się uginanie ramion w stawach łokciowych (pompki) tak, aby klatkę piersiową maksymalnie zbliżyć (nie dotykać) do podłoża. Ćwiczenie z ciężarkami. Pozycja stojąca wyprostowana, ręce opuszczone wzdłuż ciała, obciążone ciężarkami. Ćwiczenie właściwe: należy przemieszczać wyprostowane ręce obciążone ciężarkami ku przodowi, a następnie cofać w tył. Ćwiczenie można wykonywać naprzemiennie raz jedną, raz drugą ręką. Wykonywać 10 do 20 krotnie Ćwiczenie z hantlami, naprzemienne. Pozycja wyjściowa. Ręce wyciągnięte wzdłuż tułowia z łokciami przylegającymi do boków. Ćwiczenie właściwe: należy napiąć biceps i unieść jedną rękę obciążoną ciężarkiem do ramienia; utrzymać przez chwilę i opuścić. Ćwiczenie powtórzyć drugą ręką. Wykonywać kilkakrotnie naprzemiennie raz prawą, raz lewą ręką. Ćwiczenia wyczynowe modelujące bicepsy, możliwe są do wykonywania po stwierdzeniu przez lekarza braku przeciwwskazań oraz pod nadzorem uprawnionego trenera. Częściej wykonywane w siłowniach ćwiczenia modelujące mięsień są następujące: Uginanie ramion z podchwytem sztangą w pozycji stabilnej stojącej. Wyróżnia się: uchwyt wąski (węższy od szerokości ramion), większe obciążenie zaangażowanie głów krótkich, uchwyt średni (na szerokość ramion), równomiernie obciążone obie głowy, uchwyt szeroki (szerszy od ramion), większe obciążenie głów długich. Uginanie ramion ze sztangielkami z podchwytem stojąc lub w pozycji siedzącej może być wykonywane z obrotem dłoni (tzw. supinacja nadgarstka). Wykonuje się naprzemiennie kończyną prawą a następnie lewą lub oburącz jednocześnie. Uginanie ramion ze sztangielkami stojąc tzw. „uchwyt młotkowy”. Uginanie ramion ze sztangą na tzw. „modlitewniku”. Uginanie ramion ze sztangielkami w siadzie na ławce skośnej, z supinacją nadgarstka. Uginanie ramienia ze sztangielką w siadzie z podporem na kolanie. 220 Uginanie ramion ze sztangą nachwytem stojąc Uginanie nadgarstków z podchwytem w siadzie Uginanie nadgarstków z nachwytem w siadzie Trening mięśni trójgłowych. Mięśnie trójgłowe ramienia (tricepsy), znajdują się w tylnej części ramienia. Składają się z trzech części zwanych głowami: długiej, bocznej i przyśrodkowej. Pełnią one następujące funkcje: głowa długa, prostowanie ramienia w stawie ramiennym (unoszenie ramienia do tyłu) głowa boczna i głowa przyśrodkowa, prostowanie przedramienia w stawie łokciowym. Rozciąganie wykonać można w pozycji stojącej lekko rozkrocznej podnosząc ramiona nad głową, tak by łokcie znalazły się blisko uszu. Jedną ręką należy chwyć za przeciwny łokieć i popychać go za głowę oraz w dół w kierunku łopatki. Należy uważać, by nie ciągnąć górnej części ramienia w stronę głowy. Uzyskany efekt utrzymać przez ok. 10 s. Ćwiczenie wykonywać trzykrotnie, powtarzać, co 2 do 3 dni. Przykłady mało skomplikowanych ćwiczeń tzw. domowych: Zginanie ramion w pozycji podpartej leżąc przodem (tzw. pompki). Pozycja wyjściowa typowa, ale z rękami ułożonymi na szerokość barków z łokciami skierowanymi lekko ku tyłowi i dłońmi skierowanymi ku przodowi. Całe ciało jak w pompkach klasycznych. Ćwiczenie zasadnicze: podczas zginania ramion, łokcie należy kierować ku tyłowi. Wyciskanie sztangielki stojąc. Pozycja stojąca wyprostna w lekkim rozkroku. Ręka obciążona ciężarkiem opuszczona wzdłuż boku. Ćwiczenie zasadnicze: należy unieść rękę ze sztangielką tak, aby ramię znalazło się przy uchu; wykonując wdech jednocześnie zgiąć przedramię tak, aby przenieść sztangielkę za kark. Podczas wydechu wyprostować i opuścić przedramię. Ćwiczenie wykonywać kilkakrotnie i naprzemiennie prawą i lewą ręką. Prostowanie przedramion ze sztangielkami w opadzie tułowia. Postawa wyjściowa z wykroku przejść do skłonu tułowia w przód. Palce stóp skierowane ku przodowi, tułów wyprostowany. Ramiona zgięte w stawach łokciowych ułożone wzdłuż tułowia a dłonie obciążone ciężarkami. Ćwiczenie zasadnicze: podczas wdechu należy wyprostować jednocześnie przedramiona utrzymując je w pozycji dotylnej prostopadłej do podłoża; utrzymać. Z wdechem zgiąć przedramiona do pozycji wyjściowej. Kilka przykładów ćwiczeń wyczynowych, możliwe są do wykonywania po stwierdzeniu przez lekarza braku przeciwwskazań oraz pod nadzorem uprawnionego trenera: Prostowanie ramion na wyciągu stojąc Wyciskanie „francuskie” sztangi w: siadzie, leżeniu, opadzie tułowia Prostowanie ramion na wyciągu w płaszczyźnie poziomej: stojąc, w podporze Pompki na poręczach Pompki w podporze tyłem Wyciskanie w leżeniu na ławce poziomej wąskim uchwytem Trening mięśni klatki piersiowej. Klatka piersiowa jest złożona z dwóch grup mięśni piersiowych: większych i mniejszych. Mięsień piersiowy większy leży na zewnątrz klatki, bliżej powłok skórnych. Składa się z trzech części: obojczykowej, zaczynającej się przy obojczyku, brzusznej połączonej z mięśniami skośnymi brzucha, oraz mostkowo-żebrowej. Każda z nich przebiega w poprzek piersi. Mięśnie te szerokie w części wewnętrznej zwężają się ku bokowi, łącząc się z kością ramienną. Mięsień piersiowy mniejszy ma kształt trójkątny, leżąc poniżej mięśnia piersiowego większego. Tworzące go mięśnie zaczynają się na trzecim, czwartym i piątym żebrze oraz łączą się na łopatce. W czasie głębokiego oddychania unoszą żebra. Obie grupy mięśni decydują o obrotach górnej części ramienia i jego ruchu w poziomie. Dodatkowo stabilizują staw barkowy. Mięśnie klatki piersiowej nie mogą pracować w izolacji; wymagają wspomagania przez mięśnie barków i tricepsów. Optymalnie umięśniona (rozwinięta) klatka piersiowa wystarczająco ochrania serce i płuca oraz duże naczynia krwionośne przed różnymi urazami, pośród nich także związane z lotnictwem (np. przeciążenie, wibracja). Trening należy rozpocząć od rozgrzewki. Dobrze jest wykonywać kilkuminutowe krążenie ramion i nadgarstków, następnie wymachy ramion a po tym kilka klasycznych pompek. Ćwiczenia proste „domowe” charakteryzują się pobudzaniem do aktywności grupy (nie pojedynczych) mięśni. Przykłady takich ćwiczeń: 221 Pompki przy ścianie stojąc. Pozycja wyjściowa wyprostna z ramionami wysuniętymi ku przodowi, równolegle do podłoża, dłonie oparte o ścianę. Ćwiczenie zasadnicze polega na uginaniu ramion w stawie łokciowym i przemieszczaniu ciała (przyciąganiu się) do ściany oraz powrocie do pozycji wyjściowej (pompki). Tułów przez cały czas ćwiczenia pozostaje wyprostowany. Półpompki, czyli unoszenie siłą ramion i klatki piersiowej, górnej (od pasa) połowy ciała, krótkie wytrwanie w tej pozycji, następnie opuszczanie do pozycji wyjściowej. Pompki boczne. Pozycja wyjściowa: wyprostna podparta boczna (oparcie przedramieniem na stabilnej podporze). Ćwiczenie zasadnicze: unoszenie i opuszczanie wyprostowanego tułowia na uginanej i prostowanej jednej ręce (jednorącz bokiem). Tułów wyprostowany w pionowym ułożeniu, przez cały czas trwania ćwiczenia. Ruchy opuszczania powinny być kontrolowane tak, aby ich głębokość nie wyzwalała zbytnich przeciążeń w stawach barkowych. Najczęściej sygnałem ostrzegawczym jest drżenie lub ból kończyny. Podczas treningu siłowego wskazane jest stosowanie narastających obciążeń. Pierwsze serie ćwiczeń powinno się wykonywać przy wykorzystywaniu ok. 50% ciężaru przewidywanego jako maksymalny. Przykłady treningów wykonywanych w siłowniach, pod fachowym nadzorem. Wyciskanie sztangi w pozycji leżącej; rozwija mięśnie klatki piersiowej, oraz mięśnie trójgłowe ramion. Można zamiast sztangi wyciskać hantle, jak również wykonywać to ćwiczenie na specjalnej treningowej maszynie. Rozpiętki na ławeczce skośnej z hantlami; skos ławeczki w dół 300. Warianty: rozpiętki na ławce skośnej w dół angażuje dolne partie mięśni klatki piersiowej, w górę, górne partie mięśni klatki piersiowej. Przenoszenie sztangielki za głowę leżąc; rozwija mięśnie klatki piersiowej, oraz mięśni grzbietu i obręczy barkowej Przenoszenie sztangi za głowę leżąc. Ćwiczenie wpływa na rozwój mięśni klatki piersiowej, oraz mięśni grzbietu, obręczy barkowej, mięsień trójgłowy ramienia. Trening mięśni grzbietu. Mięśnie grzbietu są, najważniejszą grupą układu mięśniowego człowieka. Biorą udział we wszystkich czynnościach, szczególnie wykonywanych w pozycji stojącej. Stabilizują sylwetkę w pionie (wspólnie z mięśniami brzucha) ochraniając kręgosłup. Występują w dwóch warstwach mięśni: powierzchownej i głębokiej. Właściwą mięśniówkę grzbietu stanowią mięśnie głębokie, które przebiegają podłużnie po obu stronach kręgosłupa. Czynnościowo należą do mięśni oddziaływających na kręgosłup. Sięgają od miednicy do czaszki i przebiegają po obu stronach kręgosłupa. Mięśnie te służą głównie do utrzymania kręgosłupa w pozycji pionowej i do prostowania kręgosłupa, a jej antagonistyczną grupę stanowią mięśnie brzucha. Mięśnie głębokie grzbietu są unerwione przez gałęzie grzbietowe nerwów rdzeniowych. Mięśnie powierzchowne pokrywają mięśnie głębokie na całej powierzchni tułowia, a rozwojowo należą do mięśniówki brzusznej, choć czynnościowo działają na kończynę górną i żebra. Pośród nich niektóre, ze względu na funkcję, nazywane bywają mięśniami oddechowymi. Mięsień zębaty tylny górny określany jest wdechowym. Mięsień zębaty tylny dolny natomiast wydechowym. Mięsień najszerszy grzbietu, przy ustalonej kończynie górnej unosi żebra stanowiąc pomocniczy mięsień wdechowy, ale boczny skraj podczas skurczu uciskając łuk żebrowy działa podczas wydechu (szczególni ułatwia odksztuszanie, nasila skuteczność kaszlu). Trening mięśni grzbietu nie jest skomplikowany. Najważniejsze w ich aktywizowaniu do rozwoju są ćwiczenia podstawowe, ale dość złożone. Wykonując ćwiczenia zarówno treningowe jak i siłowe należy liczyć się z tym, że mięśnie grzbietu są grupą szczególnie narażoną na kontuzje. Skutki kontuzji mogą być niebezpieczne ze względu na funkcję ochronną kręgosłupa. Z tego zagrożenia wywodzi się szczególna konieczność starannego wykonywania rozgrzewki. Ważnymi elementami rozgrzewki powinny być: skręty, skłony tułowia, krążenia bioder, krążenia ramion i tym podobne ćwiczenia wzbogacane gimnastyką rozgrzewającą stawy i ścięgna. Czas rozgrzewki nie powinien być krótszy od 10 minut i nie dłuższy niż 25 minut. Wymóg przestrzegania właściwej techniki ćwiczeń wynika z potencjalnej możliwości urazu podczas treningu tych mięśni. Częstym błędem jest wykonywanie ćwiczeń ze zbyt dużym obciążeniem. Ćwiczenia mięśni grzbietu powinny odbywać się ruchami płynnymi. Istotnym elementem jest właściwa pozycja ciała. 222 Ćwiczenia mięśni grzbietu w domu, powinno się wykonywać po 2 – 3 serie z przerwą rozluźniającą trwającą ok. 5 s. Po zakończeniu wykonać kilka przykładów: Trening mięśni najszerszych grzbietu z podporą. Pozycja wyjściowa klęcząc ze splecionymi ramionami tak, aby jedno przedramię w całości zachodziło na drugie. Ćwiczenie zasadnicze: spleciona ramiona należy oprzeć na stabilnej podporze (np. ławka, krzesło) i pochylać tułów do pozycji równoległości z podłożem. Utrzymać pozycję przez kilka sekund. Trening mięśni dolnych grzbietu. Pozycja leżąca na plecach z rękami rozpostartymi na podłodze tworząc wobec siebie kąt 1800, z nogami luźno złączonymi. Ćwiczenie zasadnicze: Należy przenieść jedną nogę na przeciwną stronę tak, aby wewnętrzna strona stopy dotknęła podłoża. Utrzymać pozycję przez kilka sekund i powtórzyć analogicznie z udziałem drugiej nogi. Skłony. Pozycja wyjściowa wyprostna z rękami splecionymi na pośladkach. Ćwiczenie zasadnicze: wykonywanie skłonów tak, aby tułów i głowa znalazły się w pozycji równoległej do podłoża. Po osiągnięciu tej pozycji należy wykonać kilka pogłębień z rekami uniesionymi ku górze z jednoczesnym ściągnięciem dośrodkowo łopatek. Utrzymać pozycję i powrócić do pozycji wyjściowej. Ćwiczenie powtarzać dziesięciokrotnie. Siady. W pozycji siedzącej należy ugiąć nogi w kolanach a stopy oprzeć na podłożu; wyprostowane ręce dłońmi oprzeć na podłożu z palcami skierowanymi ku stopom. Ćwiczenie zasadnicze: Unosić powoli biodra do uzyskania płaszczyzny poziomej równoległej do podłoża, utworzonej z ud, tułowia i głowy. W pozycji tej napiąć mięśnie brzucha i grzbietu. Utrzymać pozycję przez kilka sekund i powrócić do pozycji wyjściowej. Wykonać 10 powtórzeń, po każdym powtórzeniu przerwa 5-cio sekundowa.. Leżenie na plecach. Pozycja wyjściowa leżąca z nogami rozstawionymi i ugiętymi w kolanach a rękami wyprostowanymi wzdłuż tułowia. Ćwiczenie zasadnicze: unosić powoli biodra do utworzenia wraz z tułowiem linii prostej. Napiąć pośladki. Pozycję tą utrzymywać przez kilka sekund. Po powrocie do pozycji wyjściowej 5-cio sekundowa przerwa. Powtarzać ćwiczenie 10 razy. Ćwiczenia siłowe wzmacniające mięśnie kręgosłupa zalecane do wykonywania pod specjalistycznym nadzorem: Skłony ze sztangą trzymaną na karku (ćwiczenie zwane „dzień dobry”) Dociąganie sztangi do brzucha Wznosy barków tzw. szrugsy Martwy ciąg Podciąganie (wiosłowanie) w leżeniu na ławeczce poziomej Podciąganie sztangi lub sztangielki w opadzie tzw. wiosłowanie z przyciąganiem linki wyciągu dolnego w siadzie płaskim Podciąganie się na drążku zastosowanie z szerokim i wąskim uchwytem Trening mięśni brzucha. Mięśnie brzucha tworzą tzw. tłocznię brzuszną, utrzymują trzewia w optymalnym położeniu, współdziałają w akcie oddychania, współdziałając z prostownikami grzbietu i innymi mięśniami zapewniają pozycję stojącą. Ze względów topograficznych wyróżnić można grupy mięśniowe: tylne, przednie, boczne. Mięśnie brzucha wraz z żebrami i mostkiem ochraniają organy wewnętrzne znajdujące się wewnątrz jamy ciała, jednocześnie tłumią lub amortyzują niekorzystne bodźce zewnętrzne. Stanowią jeden z czynników chroniących kręgosłup. Różnorodność i wielokierunkowość działania umożliwia wykonywanie wieloosiowych skrętów tułowia, czy miednicy. Umożliwiają unoszenie ciała z pozycji leżącej do siedzącej a dalej do wyprostu. Ich aktywność umożliwia obroty ku tyłowi. Nadają elastyczność w sterowaniu posturą człowieka. Stanowią istotny czynnik wspomagający optymalne funkcjonowanie organizmu, np.: oddychanie, wydalanie, mowę. Trening mięśni brzucha powinien być poprzedzony rozgrzewką. Prawidłowa rozgrzewka zawiera, poza ćwiczeniami aerobowymi (zwiększającymi temperaturę mięśni), także odpowiednie ćwiczenia angażujące dolny odcinek grzbietu, jak np. skłony, skręty tułowia, krążenia bioder. Przed rozpoczęciem treningu należy zapoznać się z kilkoma zasadami wstępnymi: 223 Ćwiczenia rozpoczyna się od aktywizacji dolnych mięśni brzucha. Taki początek angażuje (przygotowuje do podjęcia wysiłku) górną część brzucha. Rozpoczynanie aktywizacji od górnych mięsni brzucha powoduje gorszą aktywność (zmęczenie mięśni), co utrudnia a czasami nawet uniemożliwia pełny cykl ćwiczeniowy treningu dolnej części. Ćwiczeń mięśni brzucha nie powinno się wykonywać przed treningiem siłowym dolnego odcinka grzbietu. W tym programie ćwiczeniowym mięśnie brzucha powinny być wypoczęte i maksymalnie sprawne, bowiem asekuracyjnie stabilizują tułów. Ważnym elementem ćwiczeń jest skrupulatne przestrzeganie techniki wykonawczej. Skracanie zakresu ruchu stwarza złudzenie bardziej intensywnego oraz efektywnego ćwiczenia; w rzeczywistości postępowanie takie zmierza do skracania mięśni. Zamaszystość ruchów wyhamowuje napięcie mięśniowe. Ćwiczenia dolnych mięśni brzucha, powinny być zawarte w każdym programie ćwiczeń, ponieważ te mięśnie uczestniczą w stabilizacji kręgosłupa oraz zabezpieczają ćwiczących przed kontuzjami pleców. Niektóre z nich są możliwe do wykonania w warunkach domowych. Oto kilka przykładów: Podnoszenie wyprostowanych nóg. Pozycja wyjściowa: leżenie na plecach z nogami wyprostowanymi i rękami wyprostowanymi obok ciała. Pozycja startowa: Unoszenie powolne nóg do pozycji kąta prostego w odniesieniu do linii ciała. Ćwiczenie zasadnicze: powolne opuszczanie nóg i zatrzymanie tuż przed kontaktem pięt z podłożem. Utrzymywanie pozycji przez ok. 2 s. Po tym czasie powolny powrót do pozycji startowej. Ćwiczenie należy powtarzać, po krótkiej przerwie, kilkanaście razy. Podciąganie kolan z pozycji leżącej. Pozycja wyjściowa: leżenie na plecach przylegających do podłoża. Ćwiczenie zasadnicze: podciąganie ugiętych kolan do klatki piersiowej z jednoczesnym zgięciem kręgosłupa, krótkie wytrzymanie i powrót do pozycji startowej. Wykonać należy kilkanaście powtórzeń przeplatanych ok. 2 minutowymi przerwami. Nożyce leżąc. Pozycja wyjściowa: leżenie na plecach z nogami wyprostowanymi i uniesionymi pod kątem 450 do podłoża. Ćwiczenie zasadnicze: napinając mięśnie brzucha należy przekładać jedną nogę nad drugą (nożyce); przekładania takie wykonywać naprzemiennie. Wskazane jest wykonanie kilkadziesiąt powtórzeń z przerwami od czasu do czasu, zależnie od indywidualnej wydolności. Najpopularniejszym ćwiczeniem mięśni brzucha to unoszenie tułowia, czyli tzw. „brzuszki". Przynoszą one dobre efekty, pod warunkiem prawidłowego wykonania tego i innych ćwiczeń „domowych”. Przykłady wybranych ćwiczeń: „Brzuszki”. Pozycja wyjściowa: leżenie na plecach z nogami zgiętymi w kolanach, rozstawionymi na szerokość bioder i stopami płasko opartymi na ziemi. Dłonie za głową delikatnie dotykają szyi za uszami. Ćwiczenie zasadnicze: w pozycji wyjściowej wykonać należy wykonać wdech i w chwili rozpoczęcia wydechu należy unosić głowę i górną część klatki piersiowej do zbliżenia ku kolanom. Pozycję tą należy utrzymać przez kilka sekund i powracać do pozycji wyjściowej, kontynuując i kończąc wydech powietrza. Po krótkiej przerwie ponowić ćwiczenie. Skłony z leżenia płasko. Pozycja wyjściowa leżąc na materacu, kocu lub ławce; z nogami ugiętymi i rękami nad głową. Ćwiczenie zasadnicze: wykonać głęboki wdech a następnie podczas wolnego wydechu unosić tułów sukcesywne; najpierw głowa, następnie barki i tułów. W końcowej fazie unoszenia zaleca się wykonanie skrętów tułowia. Kończąc wydech zakończyć ćwiczenie powracając do pozycji wyjściowej. Skręty nóg i miednicy w leżeniu. Pozycja wyjściowa: leżenie płaskie na plecach z ramionami złączonymi pod pośladkami, ze złączonymi nogami uniesionymi do pionu. Ćwiczenie zasadnicze: z pozycji wyjściowej należy wykonać uniesienie miednicy z jednoczesnym skręceniem nóg w prawo. Pozycję tą należy utrzymać przez kilka sekund a następnie powoli uzyskiwać pozycję wyjściową. W drugiej części wykonać należy uniesienie miednicy, jak poprzednio, ale wykonując nogami skręt w lewo. Na tym ćwiczenie zakończyć i po chwili przerwy powtarzać kilkakrotnie. 224 Skręty tułowia z nogami w górze. Pozycja wyjściowa: leżenie płaskie na plecach z uniesionymi wyprostowanymi nogami i łokciami szeroko odwiedzionymi a dłońmi ułożonymi przy głowie na wysokości uszów. Ćwiczenie zasadnicze: napiąć mięśnie brzucha z jednoczesnym skrętem tułowia w prawo; utrzymanie przez kilka sekund i powrót do pozycji wyjściowej. Powtórzenie ćwiczenia ze skrętem tułowia w lewo. Ćwiczenie wykonywać naprzemiennie kilkunastokrotnie. „Wiatrak” w leżeniu na brzuchu. Pozycja wyjściowa: leżenie na brzuchu z głową uniesioną nad podłoże, dłonie ułożone pod miednicą. Nogi wyprostowane. Ćwiczenie zasadnicze: uniesienie jednej nogi (jak najwyżej), utrzymanie przez chwilę i powolne opuszczanie do pozycji wyjściowej z jednoczesnym unoszeniem drugiej nogi. Ćwiczenie wykonywać wielokrotnie. Trening siłowy mięśni brzucha. Trening mięśni brzucha nie musi odbywać się wyłącznie w siłowni. Można go wykonywać w domu, na plaży, nawet w samolocie (izometryczne napinanie mięśni brzucha), bez korzystania ze specjalnego sprzętu. Ćwiczyć należy często, krótko i intensywnie. W mięśniach brzucha znajduje się więcej czerwonych, wolno kurczących się włókien, które wytrzymują wiele powtórzeń. Treningi mięśni brzucha powinny mieć charakter aerobowy, to znaczy odbywać się nieprzerwanie, aby wywołać, deficyt tlenu. Ćwiczenia w siłowni są bardziej efektywne i muszą być wykonywane pod fachowym nadzorem trenera. Kilka przykładów ćwiczeń w siłowni: Podciąganie kolan w zwisie; ćwiczenie dolnych mięśni brzucha Skłony w pozycji leżącej z głową w dół; aktywizuje mięśnie proste i skośne brzucha Wznosy tułowia z obciążeniem (np. talerzem sztangi) i piłką lekarską Skłony tułowia przy wyciągu Brzuszki na piłce Skręcone brzuszki; aktywizacja skośnych mięśni brzucha Trening mięśni kończyn dolnych. Mięśnie kończyny dolnej można podzielić na następujące grupy: obręczy kończyny dolnej (miednicy), uda, goleni i stopy. Mięśnie obręczy kończyny dolnej wspomagają utrzymywanie pionowej pozycji ciała, chodzenie, zginie stawu biodrowego, zginanie kręgosłupa w przód, stabilizują kręgosłup lędźwiowy, ułatwiają podnoszenie tułowia z pozycji leżącej. Grupa mięśni uda umożliwia dynamikę ruchową w stawie biodrowym i kolanowym. Mięśnie goleni i stopy uczestniczą w czynności stawu kolanowego; inicjują i utrzymują precyzyjną i wielofunkcyjną dynamikę stopy. Dobrą rozgrzewką mięsni kończyn dolnych może być gimnastyka mięśni antygrawitacyjnych. Przydatnymi ćwiczeniami są dynamiczne: przysiady, podskoki na jednej nodze i naprzemiennie na drugiej, na ugiętych nogach tzw. „żabki”, biegi „w miejscu” do przodu i do tyłu; oraz statyczne, czyli utrzymywanie pozycji siedzącej opartej o ścianę, ale bez kontaktu pośladków z podłożem. Ćwiczenia rozgrzewające powinny trwać ok. 15 minut. Ćwiczenia proste „domowe” mają na celu pobudzanie aktywności grupy mięśni. Przykłady takich ćwiczeń: Przysiad klasyczny. Pozycja wyjściowa: pionowa wyprostna ze stopami ułożonymi równoległe lub lekko skierowane na zewnątrz wzrok skierowany przed siebie. Ćwiczenia zasadnicze: należy wykonać głęboki wdech, napiąć mięśnie brzucha i lędźwiowe a następnie opaść do przysiadu; podczas przysiadu utrzymywać kolana w pozycji nieprzekraczającej linii palców stóp. Przysiad klasyczny angażuje głównie mięśnie czworogłowe uda, mięśnie pośladkowe, mięśnie przywodziciele, mięśnie prostownik grzbietu, mięśnie brzucha oraz kulszowo – goleniowe. Bardzo dobrze aktywizuje mięśnie pośladkowe. Marsz w przysiadzie. Pozycja wyjściowa: pełny przysiad. Ćwiczenia zasadnicze: marsz w przysiadzie, plecy wyprostowane. Wykonanie do oznak zmęczenia. Przysiady nożycowe. Pozycja wyjściowa: stojąca w wykroku. Ćwiczenia zasadnicze: Wykonanie przysiadu poprzez ugięcie w kolanie nogi wysuniętej; z tej pozycji należy wykonać wyskok w miejscu z jednoczesnym wykrokiem drugiej nogi. Ćwiczenie należy rozpocząć od spokojnej nauki wykonania, po opanowaniu techniki ćwiczenie powtarzać kilkakrotnie. Trening siłowy w klubie fitness lub siłowni: Przysiady ze sztangą na barkach, łagodniejsza modyfikacja to przysiady płytkie lub półprzysiady 225 Przysiady ze sztangą trzymaną z przodu; gryf sztangi usytuowany jest na mięśniach naramiennych i górnej części klatki piersiowej. W tym ćwiczeniu ważnym jest stopniowe obciążanie Hack – przysiady z ułożeniem sztangi pod pośladkami w wyprostowanych rękach Przysiady na suwnicy skośnej „Syzyfki” aktywujące głównie mięsnie czworogłowe nóg Wypychanie ciężaru na suwnicy Przysiady wykroczne ze sztangą lub sztangielkami Wysoki step ze sztangą lub sztangielkami „Martwy ciąg” na prostych nogach „Ośle wspięcia” w zależności od ułożenia stóp zaangażowane są: głowy przednie lub boczne mięsni brzuchatych łydek, mięśnie płaszczkowate, mięśnie strzałkowe długie Wypychanie na suwnicy ciężaru palcami nóg. Przykłady ćwiczeń siłowych mogą być jedynie pomocne przy układaniu indywidualnego programu. Wybór ćwiczeń i ich nasilenie w treningu siłowym zależy od potrzeb ćwiczącego oraz doświadczenia i wiedzy trenera. Osiąganie wysokiej wydolności mięśniowej, korzystnej dla wykonywania pracy w powietrzu uzasadnia zalecanie ćwiczeń, które angażują większą grupę mięśni, a nie tylko skupiają się na jednej. Takie ćwiczenia są bardziej funkcjonalne, a trening staje się złożony i wymagający a efekty praktyczne w górnej granicy fizjologicznej doskonałości. Kluczem do sukcesu nie jest bezmyślne powtarzanie ćwiczeń, liczby serii i powtórzeń, tylko odpowiednio skomponowany plan, dobrane obciążenie i tempo wykonawcze. Można przyjąć zasadę, że całe ćwiczenie tj. ruch aktywny jak i powrót do pozycji wyjściowej należy wykonywać w tym samym tempie. Największe zaangażowanie ćwiczącego powinno dotyczyć precyzyjnej poprawności w technice wykonawczej. Zainteresowanie treningiem mięśniowym wiąże się z wątpliwością, jaki zastosować trening? Trening siłowy niekoniecznie i w każdym przypadku musi przynieść oczekiwane rezultaty. Może zatem zastosować trening aerobowy lub interwałowy? Trening aerobowy (ryc. 90), czyli rodzaj wysiłku tlenowego o stałym niewielkim zaangażowaniu siłowym mięśni. Procesy tlenowe zachodzą podczas każdego wysiłku fizycznego trwającego dłużej niż 6 minut. Wyróżnia się dwie drogi pozyskiwania energii dla pracujących mięśni podczas metabolizmu tlenowego: 1. Organizm wykorzystuje łatwo dostępne substancje, takie jak węglowodany i aminokwasy, 2. Organizm wykorzystuje trudne do uruchomienia, ale za to bogatoenergetyczne substraty, czyli tłuszcze. Która z wymienionych dróg zostanie wykorzystana przez organizm, zależy głównie od intensywności wysiłku tlenowego. Podczas treningu aerobowego o bardzo dużej intensywności energię dla pracujących mięśni organizm pozyskiwanie najpierw z węglowodanów (z glikogenu mięśniowego i wątrobowego), a potem z aminokwasów (z masy mięśniowej). Kiedy zapotrzebowanie energetyczne nie jest zaspokojone, wówczas organizm korzysta z zapasów tłuszczowych. Wymieniona kolejność wynika z możliwości wyrównywania zapotrzebowania tlenowego. Jeśli trening jest zbyt intensywny, organizm nie nadąża z dostawami tlenu w ilości potrzebnej do uwolnienia energii z tłuszczu, zatem wykorzystuje przemiany węglowodorowe i aminokwasowe, związane z mniejszym zapotrzebowaniem na tlen. Regulując intensywność wysiłku można utrzymywać przemiany metaboliczne na poziomie tlenowym wystarczającym do wykorzystania podskórnej warstwy tłuszczu. Na początku ćwiczenia (do 2 minuty wysiłku) energia pobierana jest z wysokoenergetycznych związków fosforowych. Podczas następnych 2 do 4 minut ćwiczenia, niezbędnej energii dostarcza glikogen mięśniowy. W dalszym czasie ćwiczenia energia czerpana jest z glikogenu wątrobowego. Następnie zachodzą procesy utleniania kwasów tłuszczowych (ryc.19, 21). Można przyjąć następującą prawidłowość czasową: przez pierwsze 30 minut ćwiczenia energia czerpana jest głównie z węglowodanów, po pół godzinie organizm spala po połowie węglowodanów i tłuszczów. Po upływie ok. 40-45 minut ok. 80% energii pochodzi ze spalania tłuszczów, a ok. 20% z węglowodanów. 226 W przypadku deficytu składników energetycznych, dochodzi do rozpadu białek, z których organizm uzupełnia niedostatki energetyczne. Reakcje energetyczne zwiększają zapotrzebowanie na tlen. W przypadku treningu beztlenowego (np. wyczyn siłowy kilkunasto sekundowy) dochodzi do „długu” tlenowego „spłacanego” po wysiłku. Wysiłek tlenowy również generuje deficyt tlenowy, ale jest on „spłacany” podczas równowagi czynnościowej. Stan równowagi czynnościowej, to okres zrównoważenia: zapotrzebowania z poborem tlenu produkcji i wydalania CO2. Czas uzyskania stabilizacji tlenowej jest osobniczo zmienny. Stabilizacja tlenowa pokrywa się ze stabilizacją tętna. Szybkością nabywania stabilizacji tlenowej można mierzyć wydolność organizmu. Pomiar intensywności wysiłku aerobowego. Miarą optymalnego wysiłku aerobowego jest utrzymywanie wartości pomiędzy 65% a 85% indywidualnego tętna maksymalnego (HRmax). Matematycznie wliczyć można według następującego wzoru: HRmax = 220 - wiek w latach. Obliczenie takie daje wiedzę bardzo orientacyjną. W każdym przypadku podjęcia zamiaru o treningu aerobowym należy skontaktować się z lekarzem w celu ustalenia przedziału tętna bezpiecznego dla konkretnej osoby. Przykład: Zainteresowany ma 30 lat życia maksymalne tętno badanego wynosi 190 uderzeń na minutę, bowiem: HRmax = 220 – 30 czyli 190; 65% z 190 = 190 x 0,65 co wynosi 124; 85% z 190 = 190 x 0,85 co wynosi 162. W tym przypadku optymalne spalanie tłuszczu podczas treningu aerobowego zachodzi przy minimalnym tętnie 124 uderzeń na minutę i maksymalnym 162 uderzenia na minutę. Intensywność treningów aerobowych należy dostosowywać się do indywidualnych potrzeb a stymulować w oparciu o utrzymywanie określonego tętna. Ustalenie określonego tętna uzyskuje się po stabilizacji rytmu i oporu wykonywanego ćwiczenia. Trening aerobowy zwiększa ogólną wydolność organizmu, poprawia krążenie, zwiększa dotlenie. Jeśli wymienione elementy są głównym celem wówczas podnoszenie intensywności treningów zwiększać będzie oczekiwane rezultaty podwyższonej kondycji fizycznej. Trening, w każdym przypadku oczekiwanego celu, należy rozpoczynać od ćwiczeń, przy których tętno nie przekracza 50% maksymalnego a oddech jest nieznacznie przyspieszony. Taka procedura inicjacji powoduje łagodne (fizjologiczne) podjęcie wysiłku. Mięśnie, ścięgna i stawy podejmują akcję systematycznego nabywania trwałej oporności na dodatkowe obciążenia. Górna granica intensywności ćwiczeń może być wyznaczana tętnem stanowiącym do 85% maksymalnego dla danego organizmu. Innym wskaźnikiem granicznym jest test oddechu. Maksymalna intensywność treningu określana jest mówieniem z natychmiastową zadyszką. Zadyszka, sama w sobie (bez mówienia), oznacza przekroczenie fizjologicznie bezpiecznej granicy wydolności tlenowej mięśni. W tej sytuacji włókna mięśniowe uzyskują energię z procesów beztlenowych. Bezpieczny trening aerobowy powinien przebiegać w cyklu dwudniowym: jednego dnia trening, drugiego odpoczynek regeneracyjny. Codzienny trening aerobowy można rozpoczynać dopiero po uprawianiu go, co drugi dzień od wielu miesięcy przy braku objawów przemęczenia ani innych postrzegalnych zaburzeń funkcjonalnych. Przykłady ćwiczeń aerobowych tzw. „domowych”: skakanka, marsz, jogging, bieg, pływanie, rower, stepper (niewielkie bardziej lub mniej skomplikowane urządzenie do naśladowania chodzenia po schodach lub jazdy na rolkach). Trening interwałowy. Inną formą ćwiczeń aerobowych jest trening interwałowy, charakteryzujący się wysiłkiem o zmiennej intensywności. Trening powinien trwać od 5 do 25 minut wraz z rozgrzewką bez przerw między seriami. Najbardziej klasyczną wersją opisywanego treningu jest zamienne zastosowanie truchtu ze sprintem, trwającymi od 30 do 60 s. Przerwy pomiędzy sprintami powinny trwać do momentu uzyskania tętna 60%HRmax. Częstotliwość 227 skurczów pracy serca powinna wynosić maksymalnie podczas fazy maksymalnie intensywnej ok. 90%HRmax, a podczas fazy minimalnie intensywnej ok. 60%HRmax. Przykład treningu interwałowego. Rozgrzewka: krążenie ramionami i biodrami, skłony do przodu i do boku, skrętoskłony w opadzie tułowia. Swobodne rozciągania mięsni. Trening właściwy: ok. 15 minutowy naprzemienny bieg: trucht (90 s) i sprint (20 s). Dla zaawansowanych: trucht ok. 30 s, a sprint 20 s; łącznie ok. 25 min. 60%- 90% 65% – 85% 50% 30 s 20 s Rozgrzewka Ryć.90. Trening aerobowy (sinusoida ciągła) w zakresie 65% do 85% HRmax; Trening interwałowy w zakresie 60% do 90% HRmax. Przykładowe wykonanie treningu interwałowego: 30 sek truchtu (55-65% HRmax) i 10sek Spritnu (ok.90% HRmax). Trening aerobowy (tlenowy); rodzaj długotrwałej aktywności fizycznej (np., bieg, jazda na rowerze, pływanie), do której energia uzyskiwana jest z węglowodanów i tłuszczów na drodze ich oksydacji. Podczas ćwiczeń wzrasta tętno i przyspiesza oddech. Trening anaerobowy (beztlenowy), krótki i intensywny wysiłek; energia do pracy mięśni pozyskiwana jest z trójfosforanów adenozyny (ATP) oraz fosforanów kreatyny. W mięśniach i krwi pojawia się kwas mlekowy jako produkt uboczny takich przemian. Podczas wysiłku mięśniowego tętno i oddech utrzymują się na wysokim poziomie. 1. Trening wibracyjny Trening wibracyjny został opracowany i wykorzystywany podczas przygotowań radzieckich kosmonautów do dłuższego przebywania w stanie nieważkości. Ustrój ludzki z punktu widzenia mechaniki klasycznej stanowi rodzaj układ sprężystego, przez co sprzyja biernej obronie przed oddziaływaniem drgań i wstrząsów. Występujące pod wpływem drgań o niewielkiej częstotliwości, podświadome skurcze mięśni zapewniają obronę czynną. Właściwość tą wykorzystuje się podczas treningu wibracyjnego. Trening odbywa się z wykorzystaniem platformy wibracyjnej. Generowane wibracje przenoszone są do ciała człowieka powodując uaktywnienie wielu systemów organizmu. Wibracje wywołują m.in. bezwarunkowy odruch skurczu mięśni. W czasie treningu wibracyjnego zaangażowane jest prawie 100% włókien mięśniowych, podczas gdy trening tradycyjny pobudza je w granicach 40%. W zależności od wybranej pozycji na platformie oraz napinania i rozluźniania mięśni osiągać można efekt ich wzmocnienia, rozciągania, masażu lub relaksu. Wibrotrening stosowany jest w medycynie sportowej, szczególnie rehabilitacyjnej. Trening ten wykorzystuje drgania pionowe o częstotliwości od 20 Hz do 60 Hz, które pozytywnie stymulują fizjologiczne mechanizmy organizmu ludzkiego (pobudzają włókna mięśniowe do skurczu, usprawniają krążenie 228 krwi i limfy). Nie wolno stosować częstotliwości poniżej 20Hz, ponieważ grozi to uszkodzeniem organów między innymi wątroby, serca płuca. Ćwiczenie na platformie wibracyjnej powoduje zaburzenie fizjologicznej równowagi pomiędzy odpowiednimi grupami mięśni. Drgania wyzwalają toniczny odruch wibracyjny (TVF Tonic Vibration Flex), pobudzający wybrane mięśnie do skurczu. Organizm uruchamia mechanizmy wyrównawcze poprzez napięcie pozostałych grup, innych niż ćwiczących. Jedne mięśnie kurczą się w wyniku odruchu wibracyjnego a inne wyrównawczo zmieniają napięcie. Taka „gra” mięśniowa wpływa na zwiększenie ich siły i wytrzymałości. Praca mięśni w środowisku wibracyjnym na ogół jest tym większa, im większa jest częstotliwość drgań. Zastosowanie treningu wibracyjnego nie wiąże się w ograniczeniami w ogólnej kondycji fizycznej. Zaleta ta wynika z tego, że drgania wzmagają wydzielanie hormonów naprawczych, które ułatwiają regenerację tkanki mięśniowej oraz wzmagają jej wydajność czynnościową. Trening ten minimalnie naraża stawy na przeciążenie wibracyjne a w związku z tym nie stanowi istotnego zagrożenia dla wystąpienia urazów wysiłkowych. Wibracyjne skurcze mięsni napinają więzadła i ścięgna, natomiast rozkurcze zmniejszają napięcie. Ten mechanizm zwiększa ich elastyczność i giętkość. Poprzez odruchy bezwarunkowe i zwiększanie przepływu krwi trening wibracyjny wpływa na zwiększenie elastyczności, giętkości i wytrzymałości wiązadeł oraz ścięgien. Trening daje również lepsze odżywienie struktur stawowych oraz nie powoduje szkodliwych ich przeciążeń, przez co nie ulegają one przedwczesnemu zużyciu. Hormony naprawcze, których wydzielanie stymulują drgania, oddziałują regeneracyjnie na tkankę kostną. Stosowanie treningu obciążonego wibracją powoduje wzrost odporności ścięgien i więzadeł oraz stawów na przeciążenia, co zwiększa ich wytrzymałość w trudnych warunkach pracy, jak w lotnictwie. Wymienione korzyści wynikające z treningu wibracyjnego nie czynią tych ćwiczeń absolutnie bezpiecznymi. Wymagają tzw. dopuszczenia lekarskiego oraz fachowego nadzoru wykonawczego. Przeciwwskazania do stosowania tego treningu są następujące: Ciąża, połóg, karmienie piersią Zakrzepowe zapalenie żył Choroba wieńcowa, by-pasy Nowotwory i guzy (do 5 lat od wyleczenia) Niedoczynność tarczycy Świeże rany pooperacyjne Dyskopatia, spondyloza, przepuklina Cukrzyca Padaczka Rozrusznik serca, mózgu Endoprotezy (również śruby, płytki i inne metalowe lub syntetyczne zespolenia kostne, implanty dentystyczne) Choroby zapalne i zakaźne Migrena 2. Trening fizyczny zwiększający tolerancję wibracji Dobrze rozbudowane i aktywne mięśnie stanowią, fizjologiczną warstwę tłumiącą drgania zwiększając wibracyjną tolerancję organizmu. Niekorzystne skutki długotrwałego oddziaływania drgań zależą od miejsca ich przenikania do organizmu. Mogą oddziaływać miejscowo lub ogólnie. Działanie drgań na kończyny górne powoduje skutki miejscowe, natomiast przenikanie drgań przez kończyny dolne, miednicę, plecy powoduje skutki ogólne. W lotnictwie zagrożenie drganiami miejscowymi występuje u pilotów śmigłowców trzymających w dłoni drgający drążek sterowy. Wszyscy lotnicy zagrożeni są skutkami ogólnymi działania drgań generowanych przez statek powietrzny. Codzienne wykonywanie profilaktycznych ćwiczeń fizycznych wpływa na ich tłumienie i znaczne utrudnienie przenoszenia z powierzchni siedzeniowej (mięśnie pośladkowe) w kierunku sklepienia czaszki. Pomocniczą rolę w tolerancji wibracji spełniają fizjologiczne krzywizny kręgosłupa. Dobrze rozwinięte mięśnie obręczy biodrowej (mięsnie: pośladkowy wielki, 229 średni, mały, napinacz powięzi szerokiej, czworoboczny uda, zasłaniacz zewnętrzny) a szczególnie mięsień pośladkowy wielki, mają zasadnicze znaczenie w tłumieniu drgań komunikacyjnych. Długotrwałe kierowanie pojazdem (również statkiem powietrznym) zwiększa zagrożenie wystąpienia objawów choroby wibracyjnej (choroba zawodowa pracowników narażonych przewlekle na działanie drgań o dużej częstotliwości). Fizjologiczna funkcja mięśni pośladkowych: Utrzymują wyprostowaną postawę ciała. Prostują staw biodrowy (głównie mięsień pośladkowy wielki). Odwodzą udo (unoszenie nogi bokiem, głównie mięsień pośladkowy średni, mały i powięzi szerokiej). Obracają udo na zewnątrz i na wewnątrz Trening wzmacniający mięsień pośladkowy wielki należy rozpocząć od rozgrzewki (5-cio – 10-cio minutowej). Może to być spacer, przysiady, wykroki. Podczas ćwiczeń dobrze jest kontrolować oddech wykonując rytmicznie i spokojnie: wdech nosem a wydech ustami. Ćwiczyć należy do pierwszego objawu zmęczenia. Poniżej zostaną opisane przykłady ćwiczeń, które można komponować dowolnie, według uznania albo określonej potrzeby, (którą grupę mięśni bardziej mobilizować) i aktualnych możliwości wykonawczych. Dobrze jest wcześniej ustalić bieżący lub długoterminowy zestaw ćwiczeń, powtarzany kilkakrotnie (np. po 3 razy). Po zakończeniu ćwiczenia z aktualnego zestawu, należy wykonać kilka ogólnych ćwiczeń uspokajających i rozluźniających układ stawowo – mięśniowy. Unoszenie ugiętej nogi w podporze. Pozycja wyjściowa: klęczna z łokciami opartymi na podłożu na wysokości barków. Kolana powinny się znaleźć pod biodrami. Plecy proste. Mięśnie brzucha napięte. Ćwiczenie zasadnicze: Wyprostować jedną nogę, drugą ugięć w kolanie pod kątem prostym, kolano na wysokości biodra a palce stopy skierowane w stronę kolana. Głęboki wdech. W chwili rozpoczęcia wydechu unieść ugiętą nogę; utrzymać chwilę. Następnie wdech połączony z opuszczaniem nogi. Powrót do pozycji wyjściowej, zmiana nogi ćwiczącej i powtórzenie ćwiczenia. Ważnym jest kontrolowanie unoszenia kolan tak, aby nie przewyższały pośladków, nie wspomagać ćwiczenia aktywnością kręgosłupa. Ćwiczyć należy do zmęczenia mięśnia pośladkowego. Wypady. Pozycja wyjściowa: stojąca, wyprostowana z wykrokiem do przodu, dłonie oparte na biodrach. Ćwiczenie zasadnicze: Podczas wdechu należy ugiąć przednią kończynę do uzyskania równoległości uda do podłoża. Kolano nogi zakrocznej (tylnej) nie powinno dotykać podłoża. Utrzymać pozycję przez chwilę. Odbiciem nogi wykrocznej powrócić do pozycji wyjściowej. Ćwiczenie należy wykonywać naprzemiennie raz jedną, raz drugą nogą w wykroku. Im większy rozstaw stóp, tym mocniejsza praca mięśnia pośladkowego wielkiego. Prostowanie biodra w klęku na przedramionach. Pozycja wyjściowa: klęczenie z podparciem na przedramionach. Ćwiczenie zasadnicze: Jedną nogę wyprostować w stawie kolanowym i unieść do wyraźnego uczucia napiętego pośladka. Pozycję utrzymać przez chwilę i powrócić do pozycji wyjściowej. Ćwiczenie wykonywać naprzemiennie, aktywizując raz jedną, raz drugą nogę. Wznosy miednicy w leżeniu tyłem. Pozycja wyjściowa: leżenie na plecach z ugiętymi nogami w stawach kolanowych i podparciem stopami o podłoże. Ramiona ułożone swobodnie wzdłuż tułowia. Ćwiczenie zasadnicze: Podczas wdechu unosić biodra do jednej linii z tułowiem. Z wydechem opuszczać, ale nie dotykając do podłoża. Ćwiczenie powtarzać kilkakrotnie. Unoszenie nogi w leżeniu przodem. Pozycja wyjściowa: Leżenie na brzuchu podparte przedramionami. Ćwiczenie zasadnicze: Uniesienie jednej nogi jak najwyżej i opuszczanie, ale nieco powyżej podłoża. Ćwiczenie należy wykonywać wielokrotnie i naprzemiennie, unosząc raz jedną, raz drugą nogę. Odwodzenie biodra w leżeniu na boku. Pozycja wyjściowa: leżenie na boku. Ćwiczenie zasadnicze: Głowę należy oprzeć na ramieniu, drugą ręką podeprzeć ciało. W tym ułożeniu należy unieść w bok nogę wyprostowaną w kolanie, do uczucia napięcia pośladka. Półprzysiady. Pozycja wyjściowa: Stojąca w lekkim rozkroku, ze stopami rozstawionymi na szerokość bioder, palce stóp skierowane lekko na zewnątrz. Ćwiczenie zasadnicze: Wyprost 230 pleców z wypięciem klatki piersiowej. Podczas wdechu wykonać półprzysiad z ramionami skrzyżowanymi przed klatką piersiową. Osiągnąć ułożenie poziome ud, równolegle do podłoża, wówczas ciężar ciała przenieść na pięty. Zakończyć wdech. Utrzymać pozycję przez chwilę. Podczas wydechu powolnie powrócić do pozycji wyjściowej. Ćwiczenie powtarzać kilkakrotnie. Wykrok głęboki. Pozycja wyjściowa: Stojąca. Ćwiczenie zasadnicze: Wykrok jedną nogą do przodu. Odległość wykroku nogi warunkuje moc aktywizacji mięśni kulszowo – goleniowego oraz pośladkowego wielkiego, natomiast rozciągnięciu ulegną mięsień prosty uda i biodrowo lędźwiowy nogi zakrocznej. Utrzymać pozycję przez chwilę. Powrót do pozycji wyjściowej stanowi początek ćwiczenia drugą nogą. Ćwiczenie należy wykonywać naprzemiennie, kilka razy. Unoszenie miednicy w pozycji leżącej. Ćwiczenie angażuje mięśnie kulszowo - goleniowe oraz pośladkowe. Jest bardzo łatwe i skuteczne. Wzmacnia dolny odcinek kręgosłupa. Zalecane minimum 20 powtórzeń. Systematyczna aktywność fizyczna jest najskuteczniejszym sposobem utrzymywania wysokiej kondycji zdrowotnej. Poprawia jakość życia i sprzyja uzyskiwaniu wysokiej wydajności pracy. Ruch korzystnie wpływa na optymalną funkcję układu oddechowego, krwionośnego a także koordynację ruchową. Aktywność fizyczna usprawnia systemy kontrolujące przebieg procesów metabolicznych. Regularny trening zwiększa pojemność życiową płuc oraz stopień wentylacji, a także ilość krwi wtłaczanej z płuc do krwiobiegu. Wiąże się z tym większa wytrzymałość organizmu. Regularnie wykonywany trening fizyczny powoduje, że objętość krwi znajdującej się w krwiobiegu rośnie. Jednocześnie wzrasta pojemność wyrzutowa serca, dzięki czemu, zarówno podczas wysiłku, jak i spoczynku skurcze serca są rzadsze. Zapewnia to lepsze wykorzystanie, przez tkanki tlenu, dostarczanego wraz z krwią. Dzięki zwiększonemu przepływowi krwi przez tkanki, końcowe produkty przemian metabolicznych są sprawniej usuwane z organizmu. Systematyczny trening powoduje ponad dwukrotne zwiększenie objętości naczyń krwionośnych, rozrost sieci naczyń wieńcowych a w efekcie narastanie efektywności pracy serca. Zmniejsza się ryzyko zawału serca. Takie przemiany przygotowują ustrój do podjęcia i tolerancji większych od przeciętnych obciążeń. Trening stymuluje korzystne zmiany w mięśniach szkieletowych, które polegają na zwiększeniu liczby mitochondriów oraz nasileniu syntezy enzymów uczestniczących w oddychaniu tlenowym. Bardziej efektywna gospodarka tlenowa umożliwia przyrost masy mięśniowej, które jednocześnie nabywają większej siły wykonawczej. Optymalna aktywność mięśni skutecznie chroni układ kostno – stawowy przed kontuzjami. Trening fizyczny, szczególnie zbyt forsowny, może być niebezpieczny. Ryzyko kontuzji zmniejsza rozgrzewka poprzedzająca każdy trening. Oprócz rozgrzewki, ważnym czynnikiem zabezpieczającym przed kontuzjami z nadgorliwości, jest systematyczność oraz stała kontrola pozytywnych relacji pomiędzy intensywnością a możliwościami wykonawczymi poszczególnych ćwiczeń. Zbiorowe uprawianie treningu fizycznego integruje środowisko a także umacnia relacje międzyludzkie załóg pracowniczych, poprawia samopoczucie i wpływa korzystnie na efektywność pracy w normalnych i trudnych warunkach wykonawczych. Rozważny trening fizyczny uruchamia i utrzymuje w aktywności fizjologiczne mechanizmy samoregulujące organizm człowieka. 231 XXI. Treningi lotniczo – lekarskie umożliwiające łagodzenie lub wygaszanie czynników zmniejszających fizjologiczną tolerancję środowiska lotniczego Podróż lotnicza związana jest z przyspieszeniami, wynikającymi z II zasady Newtona. Przyspieszenia pośrednio oddziałują na baroreceptory, które reagują na przemieszczanie się krwi w ustroju, przeciwne do kierunku przyspieszenia (III zasad Newtona). Uaktywnienie baroreceptorów inicjuje kaskadę reakcji odruchowych, których sumą jest fizjologiczna tolerancja przyspieszenia lub jej brak. Jednym z czynników nagle zmniejszających tolerancję przyspieszenia jest gwałtowna zmiana wielkości, kierunku i zwrotu wektora przyspieszenia. Przyspieszenie, w ruchu prostoliniowym, jest równe szybkości zmiany prędkości. Zależność tą matematycznie można zapisać następująco: a= ΔV Δt a= przyspieszenie, ΔV= przyrost prędkości, Δt = czas zmian prędkości; ΔV = prędkość końcowa V – V prędkość początkowa k o Zapis prędkości wektorowy: a= ΔV V0 Oznacza możliwość skierowania przyspieszenia pod kątem do prędkości a Δt Vk Ruch zmienny, czyli o zmiennej prędkości może być: przyspieszony lub opóźniony. W ruchu jednostajnie przyspieszonym droga przebyta przez ciało mające prędkość początkową V0 i poruszające się z przyspieszeniem a w czasie t wyraża się wzorem: s = V0 + ( a · t2 )/ 2 Jeśli ruch jest jednostajnie opóźniony, to wzór przyjmuje następującą postać: s = V0 - ( a · t2 )/ 2 Wykresem drogi w ruchu jednostajnie zmiennym jest parabola. Jeśli prędkość początkowa (V0) jest równa zeru, to wzory na prędkość i drogę przyjmują prostszą formę: V = a · t; s = ( a · t2 )/ 2 Opisane powyższe zmienności ruchu są wybranymi zależnościami wynikającymi z II zasady dynamiki: „zmiana pędu ciała jest proporcjonalna do wartości działających na to ciało siły i zachodzi wzdłuż kierunku jej działania”. Człowiek znajdujący się na pokładzie statku powietrznego doznaje oddziaływania zgodnego z III zasadą dynamiki, czyli oddziaływania wzajemnego przeciwnie skierowanego. Zależność tą można skrótowo przedstawić następująco: A B FBA = - FBA Wytłumaczenie krótkotrwałej utraty tolerancji przeciążenia wywołanego przyspieszeniem jest bardziej skomplikowane niż zobrazowanie matematyczno - fizyczne, bowiem w takim przypadku zmienność warunków biofizycznych nakłada się na indywidualne tłumienia i mechanizmy adaptacyjne żywego organizmu przystosowanego do stałego przyspieszenia ziemskiego równego 1g. Przyspieszenie statku powietrznego (g) wyzwala odpowiedź organizmu człowieka (G). Gwałtowne przyspieszenie (g) w jednej osi powoduje nagłe przemieszczanie się krwi w przeciwnym kierunku (odpowiedź G) tej samej osi (III zasad dynamiki). Można przyjąć, że umiarkowane przyspieszenia w kierunku Gx i Gy (ryc. 60,61) nie wykazują postrzegalnego wpływu na wysycenie tlenem tkanki mózgowej, jednak w kierunkach ujemnych –Gx oraz –Gy obserwowano kilku procentowy spadek objętości krwi w mózgu, mogące dyskretnie upośledzać fizjologiczne funkcje mózgu. Przyspieszenia Gz (ryc. 62) mogą powodować zmniejszenie a nawet utratę tolerancji organizmu człowieka na przeciążenia. Manewr lotniczy polegający na przejściu z lotu poziomego do nurkowego (oddanie sterownicy, czyli „pusch”) z szybkim ciągnięciem sterownicy lotniczej („pull”) powoduje gwałtowny lot ku górze a u pilota 232 odczucie narastającego ciężaru z jednoczesnym wtłaczaniem ciała w siedzisko fotela, ruchy głowy i ramion stają się coraz trudniejsze. Przy wykonywaniu takiego manewru występuje osobnicze obniżenie tolerancji przeciążeń w osi +Gz w wyniku bezpośrednio poprzedzającej ekspozycji na przeciążenie -Gz. Zjawisko to nazwano „pchanie - pociąganie” (push-pull). Jest to krótkotrwała kilkunasto sekundowa nietolerancja, ale bardzo niebezpieczne dla pilota, który nieświadom skutków, wykonując manewr z przeciążeniem zbliżonym do zera zmniejsza jednocześnie zdolność swego organizmu do tolerowania wysokich przeciążeń, które w innych warunkach jego organizm mógłby akceptować. Praktycznie zjawisko „push-pull” występuje podczas przejścia samolotu z lotu poziomego do lotu nurkowego a następnie gwałtownego wznoszenia (wyrwania). Oznacza to zmianę przyspieszenia od -1g do +1g w czasie mniejszym niż 2 sekundy. Wyzwolona tym manewrem utrata orientacji sytuacyjnej jest wynikiem przeciążeniowej utraty świadomości. Nasilenie opisanych odczuć będzie tym większe im większe przyspieszenie osiągać będzie statek powietrzny. Dalsze narastanie przyspieszenia powoduje zmniejszenie ilości krwi docierającej do głowy. Przemieszczenie się statku powietrznego ku górze powoduje proporcjonalny odpływ krwi w kierunku od głowy do stóp (+Gz; ryc. 62), co skutkuje niedokrwieniem głowy. W tym obszarze anatomicznym, szczególnie mózg i oczy potrzebują do wypełniania swych fizjologicznych funkcji stałej dostawy, drogą krwionośną, węglowodanów i tlenu. Konieczność stałej dostawy powodowana jest tym, że zarówno mózg jak i oczy posiadają znikomy zapas obu tych elementów energetycznych. Niedobór energetyczny skutkuje częściową utratą przytomności z zaburzeniami widzenia tzw. „Grayout”. Oznacza to pogarszanie się peryferyjnego widzenia aż do tzw. „tunelowego widzenia”, czyli utraty ok. 75% pola widzenia. Jeżeli przeciążenie nadal będzie rosło, wówczas pilot utraci widzenie, jest to tzw. „Blackout”, wyzwalany w wyniku braku dopływu krwi do mózgu. Pilot będzie jeszcze przytomny. Opóźnienie utraty funkcji mózgu w stosunku do wzroku może być momentem ratunkowym. Opisano przypadek pilota RAF-u, który w sytuacji Blackout-u, utrzymał kontrolę nad samolotem siłą woli przy jednoczesnym optymalnym doświadczeniu lotniczym, czyli na „czucie”. Narastanie przeciążenia powoduje uruchomienie biomechanizmów fizjologicznej tolerancji, której sprawność podporządkowana jest zadawalającemu ukrwieniu mózgu. W momencie utrudnienia lub chwilowego niedokrwienia ośrodkowego układu nerwowego następuje proporcjonalne zaburzenie tolerancji przeciążenia. Medycyna lotnicza sytuację taką określa jako ALOC, czyli niepełną utratę percepcji lub G-LOC, czyli utrata świadomości. Skutki przyspieszenia ulegają wzmocnieniu podczas zmiany oddziaływania kierunku przyspieszenia z –Gz na +Gz. Niebezpieczeństwo takiego manewru lotniczego wiąże się z tym, że przyspieszenie –Gz zmniejsza tolerancję na +Gz. Praktycznie oznacza to, że podczas osiągania +Gz po uprzednim –Gz, pilot zagrożony jest krótkotrwałą utratą świadomości, czyli wystąpi wówczas zjawisko push-pull. Okazało się, że występuje osobnicze obniżenie tolerancji przeciążeń w osi +Gz w wyniku bezpośrednio poprzedzającej ekspozycji na przeciążenie -Gz. Opisana sytuacja lotnicza może nagle wystąpić w warunkach realnego lotu bojowego. Taka możliwość była powodem opracowania systemu monitorowania oraz ostrzegania pilota o funkcjonowaniu jego organizmu z informacją o zagrożeniu utraty świadomości. W warunkach naziemnych opracowano trening umożliwiający poznanie własnych (indywidualnych) możliwości mechanizmów mogących ułatwić przezwyciężanie wysokich wartości nagłych przeciążeń. Te właśnie potrzeby były powodem modernizacji symulatora przyspieszeń. Wprowadzono możliwość obrotu kabiny wokół osi podłużnej w czasie rozpędzania wirówki. Obrót o 180° odwzorowuje przeciążenie -1g. Powrót w ciągu 2 sekund do pozycji wyjściowej symuluje przeciążenie +1g, dalsze rozpędzanie ma na celu osiągnięcie dużych (według programu badań) przyspieszeń. Układ napędowy wyzwalający zmianę położenia kabiny sterowany jest z dyspozytorni. Posiada on regulator nastawiania prędkości odwracania, służący do możliwości badania szybkości zmiany położenia wektora przeciążeniowego względem pilota oraz jego fizjologiczne reakcje. Odtworzenie zjawiska „push-pull” w warunkach lotu symulowanego daje bezpieczną możliwość zapoznania się pilota z indywidualnymi fizjologicznymi możliwościami osiągania (określonych wskaźnikami medycznymi) konkretnych manewrów lotniczych. 233 Potrzeba poznania indywidualnej tolerancji przyspieszeń wynika z tego, że zjawisko „pushpull” stanowi zagrożenie wystąpienia katastrofy lotniczej, natomiast znajomość osobniczych możliwości niweluje zagrożenie. Pilot, jeśli przekroczy swe możliwości wytrzymałościowe wówczas traci kontrolę nad lotem statku powietrznego. Szybki powrót do tolerowanego przeciążenia skutkuje przywróceniem przytomności, trwa to ok. 15 sekund, ale okres pełnego wybudzenia trwa przez dalsze 10 do 30 sekund (ten czas jest osobniczo różny). Po wybudzeniu pilot wykazuje całkowitą utratę pamięci minionego zdarzenia. W czasie kilkunastu sekund nieprzytomności samolot utrzymuje lot niekontrolowany. Zmieniają się wskazania przyrządów pokładowych, ogląd okolicy jest odmienny od zapamiętanego sprzed utraty przytomności. W percepcji pilota „czas się zatrzymał”. Zatem po epizodzie G-LOC może wystąpić dezorientacja sytuacyjna, brak pewności, co do rzetelności wskazań przyrządów nawigacyjnych, lęk, strach i inne doznania psychiczne. U niektórych pilotów może wystąpić fałszywa samoocena dobrej tolerancji znacznego przeciążenia. Szybkie narastanie przeciążenia + Gz, z utrzymaniem na osiągniętym wysokim poziomie może spowodować G-LOC po około 4 sekundach bez ostrzegawczych objawów wizualnych. Jeżeli narastanie +Gz nie jest zbyt szybkie a dalej występuje lot prostolinijny, wówczas pilot nie dozna zaburzeń widzenia lub G-LOC. Czas trwania G-LOC również jest osobniczo zróżnicowany, ale na ogół trwa od kilku do kilkunastu sekund. Opisane, uproszczone wyjaśnienie nie odzwierciedla skomplikowanych bioprocesów adaptacyjnych a jedynie pokazuje końcowy efekt, który bezpośrednio zagraża katastrofą lotniczą. Zagrożenie to dotyczy na ogół lotników pokazów akrobatycznych. Lotnicy akrobacyjni wiedząc, kiedy fizjologia przenika się z patologią, unikają sytuacji dramatycznej. Polega to na tym, że wykonują na tyle krótki manewr, aby organizm nie zdążył zareagować utratą przytomności. Piloci wojskowi a szczególnie samolotów wysokomanewrowych, nie zawsze mogą przerwać niebezpieczny manewr bojowy, uniemożliwić to może pragnienie zwycięstwa w walce powietrznej. Dodatkowym czynnikiem sprzyjającym patologii, w przypadku samolotów supermanewrowych, jest możliwość latania na nadkrytycznych kątach natarcia oraz manewrowania z dużymi (np. radian/s) prędkościami kątowymi. Lot w skrajnych warunkach pilotażu nie powoduje utraty sterowności samolotu. Zadanie bojowe, w wykonaniu tego typu samolotów, przewiduje wykonywanie ewolucji lotniczych niemożliwych do bezpiecznego wykonania przez inne konwencjonalne statki powietrzne. Dotyczy to przykładowo wykonywanie ciasnych zakrętów i nagłych zwrotów oraz gwałtownych zmian prędkości, bez niebezpieczeństwa ślizgu na skrzydło. W takich przypadkach zagrożenia związane ze zmianą kierunków i wartości przeciążeń mogą łatwo osiągnąć granicę wydolności fizjologicznej i gwałtowne załamanie możliwości obronnych organizmu. Biorąc pod uwagę indywidualną podatność, można przyjąć realną możliwość wystąpienia zagrożenia niezdolności do kontynuowania lotu u niektórych, szczególnie słabo wyszkolonych załóg nagle eksponowanych na ekstremalne warunki lotu. Takie zagrożenie jest możliwe (np. wymuszony ekstremalną sytuacją nagły manewr ratunkowy) podczas lotu każdego statku powietrznego, stąd wynika konieczność treningu i szkolenia lotników w zakresie poznania możliwości unikania czynników obniżających indywidualną tolerancję przyspieszeń, Zagrożenie lotnicze spowodowane chwilową utratą widzenia, czyli kontrolowania lotu powoduje, że ciągle trwają prace nad złagodzeniem skutków lub wyeliminowania doświadczenia przez pilota G-LOC. Współczesne prace zmierzają do doskonalenia urządzeń antygrawitacyjnych oraz coraz bardziej efektywnego szkolenia i treningu. Szczególnym zagrożeniem w bezpiecznym wykonywaniu lotu jest zmiana przyspieszenia z –Gz na +Gz. Osiąganie przyspieszenia +Gz poprzedzonego –Gz opisano jako efekt „push – pull”. Trening (Schemat zwiększania tolerancji przyspieszeń lotniczych pokazano na ryc. 73). G -LOC jest ważnym problem w fizjologii przyspieszeń. Nowoczesne samoloty myśliwskie osiągają coraz to większe możliwości przyspieszeń. Osiągnięcia te tworzą sytuację braku zgodności pomiędzy możliwościami technicznymi a ich tolerowaniem przez pilota. Wirówka przeciążeniowa stanowi odpowiednie narzędzie treningowe, które pozwala zarówno na prowadzenie intensywnego szkolenia, mającego na celu wyuczenie pilotów poprawnego wykonywania manewru przeciwprzeciążeniowego, jak również oswojenie załóg lotniczych z efektami działania wysokich 234 wartości przeciążeń o przedłużonym czasie działania oraz zjawiskiem push-pull. Trening z zastosowaniem wirówki umożliwia u jednych odtworzenie a u innych podtrzymanie nabytej wcześniej optymalnej tolerancji przeciążeń. Najczęściej stosuje się następujące programy szkoleniowo – treningowe (ryc. 89): Powolne, liniowe narastanie przyspieszenia (GOR tj. „Gradual Onset Rate”) Gwałtowne narastanie przyspieszenia (ROR tj. „Rapid Onset Rate”) Symulacja walki powietrznej (SAM tj. „Simulated Air Combat Manuver”) Jedną z globalnych strategii szkolenia lotniczego przyjęto nauczanie teoretyczne podstaw fizjologii wydolności lotniczej a następnie trening sprawdzający w kontrolowanym i bezpiecznym środowisku wirówki przeciążeniowej. Kraje wchodzące w skład NATO, najczęściej posiadają własne programy szkoleniowe. Przeważnie dotyczą one, poprzez trening, osiągania tolerancji ok. 9 G przez 45 sekund. Powszechnie, w lotnictwie wysokomanewrowym, przyjmuje się, ze trening z zastosowaniem wirówki umożliwia określenie indywidualnej granicy tolerancji przyspieszeń oraz uzyskiwanie zwiększenia tej tolerancji. Najczęściej W programie GOR określa się narastanie przeciążenia od wartości 0,1 G/s; natomiast w ROR 1 G/s interwałowo. Stosuje się również program szybko narastających przeciążeń ok. 6G/s, ale jako etap wyższy od podstawowego w ubiorze A-G (przeciw przeciążeniowym). Istotą treningu zwiększającego wydolność na przeciążenia lotnicze jest umiejętność i praktyczna poprawność wykonywania manewrów M - 1, L – 1, Q-G oraz kontrolowanego oddechu, w zależności od doznawanego „G". Przeciążenie [+Gz] Czas [s] Ryc. 89. Programy treningowe wykorzystywane do szkolenia lotniczego z zastosowaniem wirówki przeciążeniowej Liniowe narastanie przyspieszenia Gwałtowne narastanie przyspieszenia Symulacja walki powietrznej Manewry M-1, L-1 oraz Q-G opisano w rozdziale XII. Programy treningowe z wykorzystaniem wirówki przeciążeniowej mogą naśladować trudne figury akrobacji lotniczej, które mogą być także wykorzystywane w walce powietrznej. Przykład: figura powietrze lotnicza „kobra”. Można ją wykonywać samolotem o bardzo dobrej sterowności. Jako element akrobacji lotniczej jest odpowiednio widowiskowa. W walce powietrznej umożliwia uzyskanie przewagi nad goniącym przeciwnikiem. Gwałtowne i niespodziewane zmniejszenie prędkości lotu zmusza przeciwnika do wyprzedzenia gonionego. W takiej sytuacji „goniony staje się goniącym” uzyskując dogodną pozycję strzelecką. Nagłe wyhamowanie uzyskać 235 można poprzez „postawienie” samolotu. Występuje wówczas gwałtowne zwiększenie oporu powietrza. Prawidłowe wykonanie tej figury (również manewru bojowego) wymaga w locie pionowym zdławienia ciągu i maksymalne ściągnięcie drążka („pull” – pociąganie drążka). Pozwala to na poderwanie dzioba samolotu, czyli osiągnięcia wysokiego kąta natarcia, nawet do 1200. Z tego położenia przestrzennego (pionowego do kierunku lotu), pilot zwiększa ciąg i oddaje drążek („push”). Samolot odzyskuje pozycję poziomą z horyzontalnym kierunkiem lotu. W Polsce manewr ten nie występuje w programie szkolenia, ale jako przykład zmiennych kierunków przyspieszeń możliwy jest do wykonywania w symulatorze. Interesującym jest problem tolerancji odwróconego „push-pull”. Podobnym, ale mniej skomplikowanym jest manewr (figura akrobacyjna) nazywana „Ślizg na ogon”. Wykonuje się ten manewr poprzez ostre wznoszenie (zbliżone do pionu >900) do wytracenia prędkości. Podczas ześlizgu „po ogonie” pilot wypycha ster wysokości („push”). Samolot wykonuje wówczas przewrót „przez plecy”. W takim układzie manewrowym pilot doświadcza zmiennych kierunków przyspieszeń. Tolerancja takich, zmiennych przeciążeń przemawia za indywidualną opornością organizmu w przypadku wykonywania trudnych manewrów stanowiących potwierdzenie możliwości latania w formacjach lotniczych bojowych lub wyczynowych akrobatycznych. Trening naziemny symulowanego lotu wymaga odwzorowania złożonych manewrów lotniczych połączonych ze znaczną dynamiką przedłużonych przyspieszeń działających w różnych osiach ciała pilota. Wirówka przeciążeniowa jest odpowiednim symulatorem dla lotników pilotujących samoloty: wysokomanewrowe, akrobacyjne lub sportowe o wysokim wskaźniku wyczynowości. Uzyskanie takich możliwości technicznych pozwala na określenie indywidualnego zakresu tolerancji fizjologicznej, czyli ustalenia granicznej, bezpiecznej możliwości manewrowania podczas walki powietrznej, akrobacji czy wyczynu lotniczego. Warunki takie spełnia wirówka z gondolą zawieszoną żyroskopowo umożliwiającą trójosiowe zadawanie przeciążeń, trenowanemu pilotowi (ryc. 90). A Ryc. 90. Symulator szkoleniowo- treningowy; wirówka przeciążeniowa z gondolą zawieszoną żyroskopowo A: Ogólny widok; B: Gondola. Strzałka B pokazuje właz do gondoli „kokpitu” z odwzorowaniem samolotu wysokomanewrowego Przykładowo pokazane wirówki (ryc.74 oraz 90) umożliwiają szkolenie w pełnym zakresie nauczania lotników właściwego wykonywania manewrów przeciwprzeciążeniowych oraz określenie wydolności fizjologicznej indywidualnie granicznych przeciążeń (ryc. 74) o zmiennych kierunkach oraz przedłużonym działaniu (ryc.90). Trening wirówce, (jak na ryc. 90), umożliwia podtrzymywanie optymalnej tolerancji przeciążeń wówczas, gdy wykonywanie zadań w powietrzu jest niemożliwe lub niepożądane. Koszty takiego treningu są niższe niż od treningowego lotu nowoczesnego samolotu bojowego. Gondola wirówki, na długim ramieniu, umożliwia uzyskiwanie przeciążenia w osi „z” w zakresie od -3G do 16G z maksymalnym gradientem przyrostu przeciążenia do 14,5 G/s. Dodatkowo żyroskopowe zawieszenie umożliwia zadawanie przeciążeń w 236 osiach x i y odpowiednio w zakresie wartości ±10G i ±6G. Symulator (ryc. 90) przeznaczony jest do szkolenia i treningu pilotów czynnych zawodowo; a także do badania kandydatów do szkolenia na pilotów oraz pilotów samolotów wysokomanewrowych (bojowych, akrobacyjnych oraz sportowych). Wymienne elementy gondoli wirówki umożliwiają funkcjonalne odwzorowanie wyposażenia kokpitów podstawowych samolotów wielozadaniowych. Trening wirówkowy. Efektywny trening lotniczy indywidualnej tolerancji znacznych wielokierunkowych przyspieszeń możliwy jest z wykorzystaniem wirówki przeciążeniowej. Symulator taki wykorzystywany jest do oswojenia się badanego z oddziaływaniem na organizm przeciążeń o przedłużonym działaniu. Taki trening (zapoznawczy) dotyczy najczęściej kandydatów do lotnictwa lub słuchaczy we wczesnym okresie szkolenia lotniczego. Wartości przeciążeń są stopniowane w zależności od indywidualnych cech fizjologicznej wydolności na warunki symulowanego lotu. Cechy te określają wyniki ciągłych pomiarów medycznych, takich jak: EKG, EEG, EMG, reografia impedancyjna, amplituda tętna z płatka usznego, ciśnienie tętnicze krwi, wysycenie tlenem krwi tętniczej, częstość oddychania, częstość skurczów serca, siła nacisku stóp na pedały. Opanowanie lęku przed przeciążeniami lotniczymi staje się początkiem teoretycznego nauczania wykonywania manewrów przeciwprzeciążeniowych. Sprawdzianem skuteczności ich nauczania w normalnych warunkach sali ćwiczeń jest test wirówkowy wykonywany z zastosowaniem prostych symulatorów lotniczych jak np., huśtawki, albo krzesła obrotowego. Piloci czynni wymagają bardziej wyrafinowanego treningu. W takich przypadkach wirówka przeciążeniowa wykorzystywana jest jako symulator treningowy umożliwiający podtrzymanie wcześniej nabytej optymalnej tolerancji przeciążeń. Trening wirówkowy umożliwia odwzorowanie najbardziej wyszukanych ekstremalnych obciążeń zarówno, co do ich wielkości, jak i kierunku działania na organizm pilota. Nabycie umiejętności szybkiego reagowania staje się bardzo przydatne w nieprzewidzianych sytuacjach lotniczych, zarówno podczas misji pokojowych (osłonowych) jak i bojowych (agresywnych) w różnych warunkach dodatkowego zagrożenia sytuacyjnego. Misje lotnictwa bojowego wszak odbywać się mogą zarówno nad terytorium własnym, przyjaznym lub wrogim, jak również w zmiennych warunkach klimatycznych od tropiku po obszary biegunowe Ziemi. Trening lotniczy w symulatorze badawczo – treningowym JAPETUS. Symulator ten jest uniwersalnym urządzeniem badawczo – naukowym, testowym oraz treningowym. Posiada wielofunkcyjne wyposażenie dynamiczne o sześciu stopniach swobody ruchu przestrzennego. Kabina oraz osiągi symulacji lotu odzwierciedlają pilotaż samolotu dwusilnikowego, odrzutowego, szkolno – treningowego. Modułowa kolimacja obrazu tworzy na ekranie (szybie czołowej) kokpitu kompleks impulsów uruchamiających fizyczno – psychiczny proces przyjmowania bodźca świetlnego poprzez przewodzenie percepcyjne i rozpoznanie jako obrazu rzeczywistego. Badany widzi trójwymiarową sytuację operacyjną. Wzbogacenie symulatora w nowoczesną aparaturę medyczną do śledzenia parametrów fizjologicznych pilota w czasie symulowanego lotu, czyni zeń wartościowy zestaw narzędzi badawczych z zakresu: fizjopatologii, medycyny lotniczej i psychologii. (ryc. 91, podobnego przeznaczenia symulatory Embraer oraz Japetus). Symulatory tego typu posiadają możliwość urozmaicania doznań, w dowolnej sekwencji treningowej, o tzw. „trudne warunki lotu” pozwala na wieloprofilową ocenę wydolności oraz predyspozycji (przydatności) kandydatów do szkolenia lotniczego. Badania selekcyjne mogą być wykonywane na różne potrzeby jak: lekarsko – orzecznicze, przydatności do lotnictwa wojskowego w różnym zakresie eksploatowanego sprzętu, ale także do możliwości wykonywania lotnictwa akrobacyjnego, czy też sportowego wyczynowego. Wykorzystanie do celów treningowych: Aktywacja zawodowa pilotów po dłuższej przerwie w lataniu (sprawdzenie i ewentualna korekta standardów tzw. nawyków lotniczych) Okresowy trening poprawności pilotażu w symulowanych ekstremalnych warunkach lotniczych Trening fizyczny i psychiczny zapobiegający zagrożeniu incydentem lotniczym w symulowanych wyjątkowo trudnych wieloczynnikowych warunkach lotu (np. terroryzm) Okresowy trening umiejętności skutecznego postępowania ratunkowego w symulowanych sytuacjach awaryjnych zagrażających katastrofie lotniczej 237 Trening w symulatorze lotu pozwala na nabywanie i utrwalanie umiejętności optymalnego postępowania w symulowanych ekstremalnych warunkach lotu. Skutkuje lepszą oceną warunków czasowo – przestrzennych a to pozwala na podejmowanie właściwych decyzji oraz skutecznego postępowania w warunkach niedoboru czasowego. Pozwala również na sterowanie ręczne samolotu w bardzo złych warunkach pogodowych czy to podczas startu czy też lądowania. Nabywanie pewności pilotażu możliwe jest, ponieważ współczesne symulatory doskonale odwzorowują warunki zaplanowanego lotu. Loty szkolne są kosztowne a wykonywane w trudnych warunkach, niebezpieczne. Można przyjąć zasadę: „Wiele godzin treningu w symulatorze zbliża do zera możliwość opóźnienia podjęcia optymalnego manewru podczas wystąpienia awaryjnej sytuacji podczas lotu”. Taki trening wykonuje się w symulatorach, bo do tego celu są przeznaczone, aby ułatwiały podjęcie słusznego działania w locie. „Katastrofa lotnicza” w symulatorze nie kończy się nieszczęściem a tylko dalszym powtarzaniem niedopracowanego ćwiczenia, aż do osiągnięcia wyznaczonej skuteczności działania. Trening przy wykorzystaniu symulatora lotu pozwala pilotowi skupić się na zasadniczym temacie szkolenia. Nie wymaga uruchamiania, kołowania na pas startowy i całą otoczkę proceduralną startu i lądowania. Ryc. 91 Symulatory lotu: Embraer i Japetus Urządzenie do treningu katapultowania. Szkolenie personelu latającego dotyczące awaryjnego opuszczania samolotu z wykorzystaniem fotela katapultowego składa się z dwóch części tj.: nauczania teoretycznego oraz praktycznego wyuczonego postępowania. Zależnie od potrzeb, urządzenia te mogą być wyposażone w różnego rodzaju fotele katapultowe, najczęściej występujące w eksploatowanych samolotach, lub inne na szczególne zamówienie. Trening naziemny doskonali pilotów w szybkim i słusznym podejmowaniu decyzji o konieczności katapultowania. Decyzja o awaryjnym opuszczeniu kokpitu poprzez katapultowanie należy do najtrudniejszych, jakie w ekstremalnych warunkach powinni podejmować piloci samolotów wojskowych. Zazwyczaj odbywa się ta czynność w sytuacji zaskoczenia, oraz braku czasowych możliwości dokonania pełnej analizy zaistniałej sytuacji. Jest to, więc chwila obarczona znacznym stresem. Stosowanie coraz to bezpieczniejszych systemów ratowniczych nie znosi pewnego ryzyka pomyślnego lądowania awaryjnego wynikającego z katapultowania. Dodatkowym problemem jest również fakt, że nie jest możliwe trenowanie tej procedury w warunkach rzeczywistych. Wprawdzie wykonuje się ćwiczebne „awaryjne” opuszczanie kabiny, ale w locie bezpiecznym. Z tego i ekonomicznego względu wielokrotny trening z zastosowaniem symulatora, który zarówno naucza, jak i sprawdza właściwe przygotowanie załóg do katapultowania jest szczególnie istotnym elementem szkolenia pilotów samolotów wojskowych. Doskonali ów trening umiejętność i poprawność wykonywania czynności z optymalnym wykorzystaniem czasu i możliwości technicznych określonego fotela katapultowego. Szczególnie ważnym czynnikiem praktycznego ćwiczenia jest przyjmowanie przez pilota prawidłowej pozycji katapultowej. Przyjęcie prawidłowej pozycji, nabytej podczas treningu naziemnego, pozwala uniknąć urazów będących następstwem dużych przeciążeń występujących podczas rzeczywistego katapultowania. „Wystrzelenie” fotela 238 treningowego z pilotem dokonuje układ pneumatyczny mogący wytworzyć przyspieszenie od 3 g do 5 g. Swobodna dostępność do tego symulatora pozwala na doskonalenie i kilkakrotne w ciągu roku utrwalanie wykonywania czynności warunkujących bezpieczne awaryjne opuszczanie kokpitu statku powietrznego. Częsty trening powoduje zapamiętywanie sekwencji czynności, które powinny być wykonywane „odruchowo”, poza tym łagodzi stres wykonawczy. Urządzenie posiada wiele różnych czujników oraz mikroprocesorów, które poprzez komputerowy układ kontrolno – pomiarowy oceniają wykonywane czynności a także uniemożliwiają uruchomienie symulatora w przypadku zajęcia niewłaściwej pozycji w fotelu. Bardziej zaawansowane wersje pozwalają pilotowi na śledzenie i samoocenę rozwoju sytuacji awaryjnej podczas lotu i wyboru właściwego momentu na podjęcie decyzji o katapultowaniu. Szczegółowa konfiguracja symulatora oraz oprogramowanie sytuacyjne jest uzależniona od indywidualnych wymagań użytkownika. Ryc. 92. Urządzenie do nauki i treningu katapultowania z samolotu; schemat i obraz rzeczywisty. Urządzenie do treningu katapultowania wzbogacone o dodatkowe wyposażenie laboratoryjne, zbliża warunki treningowe do rzeczywistych oraz wpływa na jakość uzyskiwanych sukcesów szkolno – treningowych, czyniąc pracę w powietrzu bardziej bezpieczną. Dodatkowe wspomaganie treningu może dotyczyć następujących instalacji: Komputerowa „Baza danych o awaryjnym opuszczaniu samolotu” umożliwia ewidencję i dokonywanie zestawień statystycznych oraz wnioskowanie sugerujące potrzebę ewentualnych usprawnień w: systemach stosowanych w poszczególnych typach statków powietrznych programach nauczania albo doszkalania zasad awaryjnego ich opuszczania. Komputerowe stanowisko do symulacji procesu katapultowania jest weryfikowane na przykładach znanych zdarzeń lotniczych. Model symulujący dynamikę układu fotel-pilot oraz fragment kokpitu uwzględniają typowe charakterystyki aerodynamiczne ruchu przestrzennego. Eksperymentalnie ustalono, że trzy kolejne próby katapultowania z zastosowaniem symulatora wykonane poprawnie, przemawiają za zadawalającym wyuczeniem niezbędnych czynności. Stanowią, zatem przyzwolenie do dalszego szkolenia lotniczego, lub wykonywania lotów zagrożonych katapultowaniem. Symulator Lotniczy GYRO-IPT. Należy do linii symulatorów GYRO z polepszonymi trzyosiowymi możliwościami ruchowymi (pochylenie i przechylenie). Posiada zamkniętą pętlę sterowania, która umożliwia demonstrowanie pilotom zjawisk powiązanych z dezorientacją 239 przestrzenną odnoszoną zarówno do samolotów, jak i śmigłowców oraz konkretnych sytuacji lotniczych (ryc. 93). Orientacja przestrzenna umożliwia pilotowi ocenę rzeczywistego położenia statku powietrznego w stosunku do Ziemi lub innych obiektów latających. W środowisku lotniczym zależy ona od indywidualnej sprawności fizjologicznych procesów przetwarzania informacji, czyli bieżącej uwagi i pamięci roboczej. Optymalna ich sprawność jest szczególnie ważna podczas pilotowania samolotu w trudnych warunkach atmosferycznych. Utrata orientacji w przestrzeni lotniczej jest możliwa na skutek błędów percepcyjnych mogących występować jako efekt złudzeń wzrokowych, kinetycznych albo obu jednocześnie. Dochodzi do nich szczególnie w sytuacjach, gdy piloci nie dysponują wzrokowymi wskazówkami odniesienia lub doznania wzrokowe, które odbierają są bodźcami niedostatecznymi do ich właściwej percepcji, jak podczas lotu przy złej pogodzie lub w nocy. Pod wpływem nieświadomego złudzenia fałszywego postrzegania horyzontu piloci zmieniają kurs lotu zgodnie z kierunkiem przechylenia pułapu chmur. Zaburzona orientacja przestrzenna pilotów powoduje spadek efektywności wykonywania przez nich innych czynności realizowanych w tym samym czasie. Pilot, który ma świadomość tego, że parametry lotu odbiegają od założonych koncentruje się przede wszystkim na ich rozpoznaniu, a dopiero potem na podjęciu czynności sprawdzających i korygujących. Każdy człowiek może syntetycznie odbierać zarówno informacje pochodzące z pola widzenia jak i ze wskaźników technicznych, w tym przypadku z przyrządów pokładowych. Lotnik, na ogół bardziej ufa własnej niezawodności doznań, niż urządzeniom pokładowym. Taka sytuacja wymaga trafnego wyselekcjonowania informacji oraz ich właściwej interpretacji, z jednoczesnym skupieniem uwagi na sterowaniu statkiem powietrznym. Objawem sygnalnym utraty orientacji przestrzennej jest utrudnienie oceny położenia przestrzennego statku powietrznego w odniesieniu do ziemskiego pionu grawitacyjnego. Oddziaływanie naprawcze, czynione przez pilota ufającego własnym doznaniom, na ogół pogłębia fałszywość nawigacji w stosunku do planowanego lotu. Dokładność utrzymania parametrów lotu zależy od indywidualnych różnic w spostrzeganiu, myśleniu i przetwarzaniu informacji. Negatywnym czynnikiem jest stres emocjonalny sytuacji ekstremalnej obniżający jakość racjonalnej oceny wskazań przyrządów pilotażowych. A B Ryc. 93. Symulator lotniczy do treningu orientacji przestrzennej typu GYRO-IPT A widok ogólny symulatora; B wnętrze kabiny symulatora z urządzeniami sterowniczymi Piloci samolotów wysokomanewrowych dysponują ogromnymi możliwościami osiągania przyspieszeń przedłużonych o dużej wartości i zmiennych, co do osi ich działania. Duże możliwości supermanewrowości za pomocą wektorowania ciągu pozwalają na zwiększenie 240 sterowności podłużnej (szybkie zwiększenia kąta natarcia). Zachowanie sterowności podłużnej na dużych nadkrytycznych kątach natarcia umożliwiają ciasne zakręty i zwroty bojowe, co ma decydujące znaczenie w skutecznym atakowaniu celów z małej wysokości. Opisane te i inne możliwości szybkich zmian położenia przestrzennego samolotu, powiązane są z malejącym przedziałem czasu na spokojną analizę sytuacji nawigacyjnej. Piloci mają naturalną skłonność do poddawania się silnym i przekonywującym, ale często mylnym, odczuciom subiektywnym płynącym z narządu przedsionkowego. W takich przypadkach doświadczenie lotnicze wspierane treningiem wzbudzającym fałszywe subiektywne doznania; przekonuje o potrzebie poznawania oraz utrwalania lotniczych czynności naprawczych opartych na odczytywaniu danych z urządzeń pokładowych. Osiągnięcie takiego celu warunkuje skuteczne przeciwdziałanie zaburzonej orientacji przestrzennej, mogącej wystąpić w każdym locie. Symulator GYRO-IPT może generować przyspieszenia kątowe oraz stwarzać różne iluzje przedsionkowe i wzrokowe, mogące wyzwalać zaburzenie orientacji przestrzennej zbliżone do mogących wystąpić podczas lotu. Mechanizm uzyskiwania oczekiwanych efektów jest następujący. Sterowanie wspomagane odpowiednim programem komputerowym umożliwia wierne odwzorowanie wybranych figur pilotażu. Programy symulacji wywołującej nieskoordynowane (rozbieżne) złudzenia wzrokowe oraz przedsionkowe, nałożone na trening pilotażu są wystarczające do osiągnięcia efektu dezorientacji mogącego dotknąć pilota podczas wykonywania określonego (zaplanowanego) zadania lotniczego. Podczas wytworzenia tego efektu, jeśli pilot wyprowadzani statek powietrzny z symulowanego zakłóconego położenia przestrzennego, wówczas test jest zaliczony a wynik treningu uznany za korzystny dla badanego. Istotnym elementem tego symulatora jest konsola operatora zawierająca monitory kontrolne o następującym przeznaczeniu: Obrazujący badanego (trenowanego) za pomocą kamery pracującej w podczerwieni Ekran symulacyjny kopiujący obraz monitora z kokpitu roboczego Ekran komputera nawigacyjnego. Trening w GYRO-IPT wyrabia przekonanie o złożoności fizjologicznego zachowania równowagi i orientacji w przestrzeni, szczególnie w warunkach działania zmiennych przyspieszeń kątowych i liniowych. Wykazuje zależność od optymalnego współdziałania narządu przedsionkowego, narządu wzroku i czucia proprioceptywnego. Niedostatek lub osłabienie bodźców napływających z któregoś z trzech opisanych narządów rzutuje na utratę fizjologicznie właściwej orientacji przestrzennej. Skuteczność treningu zawiera się w przekonaniu konkretnego pilota o tym, że w warunkach braku pełni doznań wyzwalających fizjologiczne procesy orientacji przestrzennej, lepiej i bezpieczniej jest polegać na wskazaniach przyrządów pokładowych niż, na czasami zupełnie odmiennych, odczuciach subiektywnych. Dodatkową korzyścią wynikającą z treningu w symulatorze GYRO-IPT jest adaptacja i habituacja, przy odpowiednio (indywidualnie) częstych ekspozycjach na laboratoryjnie wywoływaną dezorientację przestrzenną. Adaptacja zmniejsza poziom reaktywności układu równowagi, który przejawia się redukcją reakcji subiektywnych, czyli zmniejszeniem skłonności do percepcji iluzji. Habituacja redukuje reakcje subiektywne, ale też łagodzi reakcje odruchowe, jako rezultat wielokrotnego powtarzania analogicznych stymulacji przedsionkowej. Drażnienie bodźcem zagrożenia niewiązanym z jakimkolwiek niebezpieczeństwem powoduje zanik fizjologicznej odpowiedzi na ten bodziec. Uzyskanie habituacji jest indywidualnie różne i wymaga długotrwałego treningu z zastosowaniem właściwego symulatora lotniczego. W tym przypadku GYRO-IPT lub fotela obrotowego. Uzyskanie tak korzystnego efektu nie stanowi wartości trwałej, efekt zanika w przypadku długiej przerwy w lataniu. Zatem każda dłuższa przerwa wymaga poddania personelu lotniczego badaniom z zastosowanie symulatora wyzwalającego zaburzenie orientacji przestrzennej; pozytywny wynik badania stanowi jeden z warunków orzekających o dopuszczeniu badanego do pracy w powietrzu. Dobre rezultaty treningowe osiąga się w przypadku dezorientacji przestrzennej uświadamianej przez pilota, jako poczucie dyskomfortu. W takim przypadku wytrenowana konfrontacja doznań własnych z odczytem przyrządów wydaje się naturalną koniecznością. Bywają jednak przypadki, w których pilot nie kojarzy różnicy pomiędzy nieprawidłowym położeniem przestrzennym samolotu a subiektywnymi doznaniami. Polega na własnych doznaniach, przyjmując uszkodzenie (awarię) wskaźników pokładowych, nie koryguje lotu na przyrządy a taka nawigacja „na czuja” najczęściej kończy się źle. Obowiązek organizowania i wykonywania treningów w ramach 241 szkolenia ogólnego oraz z podstaw medycyny lotniczej nakłada na wszystkie kraje członkowskie NATO porozumienie standaryzacyjne nr 3114. Urządzenie do treningu procedur pilotażu i nawigacji „MEWA” Ryc. 94. Symulator lotniczy MEWA, czyli urządzenie do treningu pilotażu i nawigacji. W części górnej: symulowana sytuacja zewnętrzna; w dolnej: widok kokpitu Konstrukcja symulatora oparta została na bazie samolotu M-20 Mewa. Jest to samolot z załogą dwuosobową. Wykorzystano oryginalną przednią część płatowca PZL-130, wyposażoną w zmodyfikowane dla potrzeb symulacji lotu przyrządy pilotażowe oraz nawigacyjne. Wizualizację 242 symulatora skonstruowano w systemie tzw. tylnej projekcji. Do projekcji dynamicznej sytuacji zewnętrznej wykorzystano projektor multimedialny, którego obraz jest przekazywany za pomocą lustra na ekran umieszczony przed przednią częścią kabiny załogi. System wizualizacji posiada możliwość prezentacji zachmurzenia o dowolnie sterowanej podstawie i górnej granicy wraz z procentową jego wielkością. Instruktor prowadzący trening posiada możliwość dowolnego sterowania symulacją lotu, wprowadzając następujące dane: wybór położenia samolotu na określonym lotnisku (pas startowy); wybór dowolnego położenia samolotu w przestrzeni; wprowadzenie, potrzebnego do symulacji, zachmurzenia; wybór pory roku (lato, zima); wybór pory dnia (dzień, noc, świt, zmierzch); wprowadzenie dowolnego kierunku i prędkości wiatru. Symulator posiada możliwość nałożenia na symulowany lot kilku sytuacji szczególnych jak np.: niesprawności urządzeń i przyrządów pokładowych. Urządzenie spełnia wymagania normy PL-STD3A dla urządzeń typu FNPT II dla przykładowego samolotu PZL M-20 Mewa (ryc. 94). Wykazuje znaczne podobieństwo do podobnych, stosowanych w światowym nauczaniu latania na różnych statkach powietrznych. Symulator ten przeznaczony jest do szkolenia początkowego pilotów w zakresie typowych sytuacji i czynności pilotażowych oraz nawigacji według przyrządów z wykorzystaniem pomocy radionawigacji. Służyć może do treningu wznawiającego, w tych zakresach. Przydatny do treningu dla pilotów zaawansowanych w lataniu a niewykonujących lotów przez czas opisany w odnośnych przepisach lotniczych. Szczególne znaczenie może mieć w szkoleniu pilotów wojskowych do wykonywania lotów według przepisów lotnictwa cywilnego. Szkolenie i trening lotniczy zgodny jest z jednolitym systemem europejskich licencji lotniczych. Symulator Hyperion; umożliwia wczesną ocenę podzielności uwagi wzrokowej, orientacji przestrzennej, koordynacji wzrokowo – ruchowej oraz jakości podejmowanych decyzji. Przeznaczony jest do badań z zakresu fizjologicznej wydolności kandydatów jako jeden z warunków zezwalających na dalsze szkolenie lotnicze. W odniesieniu do pilotów oraz operatorów zautomatyzowanych systemów lotniczych, stanowi symulator do treningu wydolnościowego w powyższym zakresie. Stanowi urządzenie wspomagające inne symulatory treningowe ułatwiające osiąganie większego bezpieczeństwa latania. Symulator Hyperion wyposażony jest w system posturograficzny umożliwiający ocenę odporności badanych na pobudzenie układu przedsionkowego wywołanego bodźcami wzrokowymi. Trening habituacyjny polega na cyklicznym powtarzaniu bodźców optokinetycznych, do czasu uzyskania zadawalających wyników optymalnego reagowania nawigacyjnego w sytuacji zaburzonej orientacji przestrzennej. Symulator ten umożliwia optymalny trening funkcji percepcyjno – motorycznych w warunkach znacznego obciążenia pracą, którego wynikiem jest doskonalenie wykonawcze określonych, założeniami treningowymi, zadań lotniczych. Trening lotniczy polega na jednoczesnym sterowaniu bryłami w wirtualnej przestrzeni (ryc. 95). Kolejne powtórzenia treningowe wykazują poprawę koordynacji wzrokowo - ruchowej. Poprawnie wykonywany trening polepsza skupienie uwagi na wykonywanej czynności oraz pamięci odnośnie reakcji na bodźce wzrokowe. Zadawalająco wpływa na zmniejszenie ilości popełnianych błędów w wykonaniu zadania podstawowego, co oznacza znaczny przyrost jakości uczenia się. Trening ten może być szczególnie przydatny dla podwyższania efektów pracy osób będących operatorami systemów zautomatyzowanych. Szczególna wartość opisanego treningu wynika z aktualnych wymogów współczesnego lotnictwa wiążących się z globalną (ujednoliconą) charakterystyką środowiska pracy pilota dotyczącą: sposobu jednolitego prezentowanych informacji pilotażowych oraz nawigacyjnych; charakterystyki procesów decyzyjnych; cech motorycznych operatora statku powietrznego, opisanych dla przewidywanej globalnej wymienialności załóg lotniczych. 243 Ryc. 95. Schemat działania systemu HYPERION. Fazy ćwiczenia: początkowa (A) i kocowa (B) W przypadku wystąpienia przesłanek dotyczących niezadowalającej wydolności, w przewidywanym poziomie obciążenia pracą, konieczny jest trening koordynacyjny z zastosowaniem między innymi symulatora Hyperion. Trening naziemny zwiększa bezpieczeństwo lotnicze i jednocześnie obniża koszty ewentualnych niepowodzeń lotniczych. Umożliwia przywrócenie do pracy doświadczonego personelu z krótkotrwałym obniżeniem efektów pracy w bezpośredniej lub pośredniej obsłudze statków powietrznych. VENTUS jest urządzeniem mobilnym rejestrującym i gromadzącym informacje o jakości przeprowadzanego treningu lotniczego. Rejestratory sygnałów fizjologicznych oraz parametrów lotu a także określających stan psychologiczny oraz środowiskowy osoby badanej, pozwala na pogłębioną analizę skuteczności restytucji wydolności fizjologicznej wskutek określonego treningu. Mobilność oraz cyfryzacja sygnałów pomaga w określaniu reakcji organizmu na wybrane etapy lub warunki treningowe, zarówno w symulatorach naziemnych, jak i podczas lotu wybranym statkiem powietrznym (badania w locie). System składa się z rejestratora osobistego współpracującego z komputerem systemowym wyposażonym w oprogramowanie obsługujące rejestratory poprzez łącze USB lub Bluetooth. VENTUS archiwizuje i może wizualizować odbierane sygnały. Urządzenie VENTUS (rejestrujące sygnały fizjologiczne) jest łatwe do zastosowania w wybranych warunkach treningu a także pracy będącej sprawdzianem skuteczności treningowej. Dużym ułatwieniem aplikacyjnym jest waga urządzenia wynosząca 253 g; z możliwością samodzielnej pracy ciągłej przez 24 godziny z zasilania bateryjnego (baterie AA). Ventus rejestruje następujące sygnały: EKG (2 kanały) Przyspieszenia (3 osie) Wysokość, na podstawie ciśnienia atmosferycznego Temperatura zewnętrzna Temperatura ciała Pozycja GPS 244 Współczesne symulatory z repliką kokpitu oraz zobrazowaniem „wykonywanego” lotu wykorzystuje się od lat do podstawowego szkolenia pilotów oraz treningu sytuacji awaryjnych. Przydatne są one do symulowanych lotów według przyrządów oraz przeszkalania pilota na inny typ samolotu. Innym symulatorem treningowym dla wzmocnienia koordynacji wzrokowo - ruchowej w funkcji czasu decyzyjnego jest program – gra komputerowa, który można wykonywać z zastosowaniem domowego komputera PC. Taka możliwość skutecznie wspomaga szkolenie lotnicze licencyjne w kategorii turystycznej. Korzystanie z techniki komputerowej ułatwia trening frazeologii lotniczej w języku ojczystym lub obcym (np. angielskim). Wykorzystując interfejs sieciowy symulatora oraz darmowe oprogramowanie trenujący pilot może połączyć się z siecią wirtualnych kontrolerów lotniczych. Organizacje zrzeszające wirtualnych lotników stworzyły szereg stron internetowych i poradników, przy których korespondencja radiowa staje się zrozumiała. Wirtualny lotnik, który pozna podstawy angielskiej frazeologii lotniczej (w Polsce powszechnie stosowanej), już jako pilot turystyczny będzie rozumiał korespondencję, zazwyczaj używaną w przestrzeni kontrolowanej oraz przez organy informacji powietrznej. Ryc. 96. Urządzenie rejestrujące sygnały fizjologiczne w różnych warunkach (w tym i treningu) obciążenia pracą w środowisku lotniczym Warunkiem pozytywnego efektywnego treningu z zastosowaniem techniki komputerowej jest użycie odpowiedniego symulatora lotu do wybranego rodzaju ćwiczonej czynności. Właściwy dobór programu komputerowego może ułatwić doskonalenie niektórych procedur lotniczych jak: oswojenie się i zapoznanie z opisem a także rozmieszczeniem w kokpicie wskaźników oraz sygnalizatorów lotniczych określonego statku powietrznego, loty z według wskazań przyrządów (ograniczone dostępnością programów), albo doskonalenie korespondencji radiowej. 245 XXII. Fizjopatologia widzenia i trening noktowizyjny Widzenie polega na przetwarzaniu bodźców świetlnych na impulsy bioelektryczne; jest złożonym procesem fizyczno-psychicznym, w którym wyróżnić można trzy fizjologiczne czynniki: 1. Przyjęcie bodźca wzrokowego (sprawny narząd wzroku) 2. Przetworzenie bodźców świetlnych na impulsy nerwowe i przewodzenie ich do ośrodków wzrokowych mózgu (ośrodki bodźco-przewodzące organizmu człowieka) 3. Zebranie i rozpoznanie bodźców wzrokowych, a następnie przesłanie do innych wykonawczych ośrodków mózgowych (ośrodkowy układ nerwowy). Czynnik trzeci umożliwia odpowiednią reakcję ustroju, czyli podjęcie aktywności psychicznej oraz ruchowej na odebrany bodziec wzrokowy. Oczy (rozumiane szerzej niż narząd wzroku) spełniają, więc złożoną funkcję poznawania środowiska pracy lub bytowania. Oczami człowiek uzyskuje około 80% wszystkich informacji o otoczeniu. Ważność takiego poznawania wyraża się zaangażowaniem ok. 10% kory mózgowej do interpretacji pozyskiwanych informacji. Wzrok, poza słuchem i dotykiem a także smakiem, dostarcza najwięcej doznań dotyczących otoczenia. Dzięki niemu możliwe jest rozróżnianie barw, kształtów, jasności i rozmiarów. Wzrok pozwala śledzić ruch, jako zjawisko we względnej relacji odnośnie otaczających obiektów i oceniać przestrzenne ruchy własnego ciała. Prawidłowa anatomia i fizjologia narządu wzroku umożliwia załodze statku powietrznego optymalną skuteczność pracy w przestrzeni lotniczej. Narząd wzroku składa się z gałki ocznej (ryc. 97) wraz z nerwem wzrokowym oraz narządów dodatkowych w skład, których min. wchodzą układ optyczny oraz następujące receptory: pręciki i czopki a także drogi przewodzące impulsy nerwowe z siatkówki. Gałka oczna, wraz z narządami dodatkowymi, znajduje się w kostnej jamie czaszkowej, zwanej oczodołem. Głębokość oczodołu wynosi ok. 45 mm, objętość ok. 30 cm3. Gałka oczna zajmuje ok. 25% oczodołu. Znaczną część przestrzeni wypełniają: gruczoł łzowy, umiejscowiony w górno-zewnętrznej części oczodołu i wydzielający łzy do sklepienia górnego spojówki, sześć mięśni zewnętrznych oka, nerwy oraz naczynia krwionośne. Pozostałą część wypełnia tłuszcz oczodołu, który odgrywa ważną rolę w amortyzacji oka. Szczyt oczodołu łączy się z jamą czaszki poprzez dwa otwory: kanał wzrokowy, z przebiegającym w nim nerwem wzrokowym wraz z tętnicą oczną, oraz szczelinę oczodołową górną. Przez tę szczelinę do oczodołu wchodzą wszystkie nerwy czaszkowe unerwiające m. in. gałkę oczną. Przedni otwór oczodołu zamykają powieki. Ochraniają one gałkę oczną przed urazami zewnętrznymi oraz wysychaniem. Ruch powiek rozprowadza po powierzchni rogówki i spojówki płyn łzowy, który utrzymuje stałe nawilżenie oka. Ryc. 97. Schemat budowy oka 246 Spojówka jest cienką, delikatną błoną śluzową, która wyściela tylną powierzchnię obu powiek (ryc. 97). Słabe unerwienie czuciowe spojówki pozwala na jej dotykanie i usuwanie niektórych ciał obcych z jej powierzchni bez stosowania kropli znieczulających. Gałka oczna ma postać prawie kulistą, o przeciętnym wymiarze osi przednio-tylnej 25 mm, osi poziomej 23 mm (promień ok. 11 mm), objętości 6,5 cm3. Zbudowana jest z trzech błon (ryc. 97) o różnym przeznaczeniu: I. Zewnętrzna włóknista; ok. 80% tej błony to twardówka, która w przedniej części przekształca się w rogówkę II. Środkowa naczyniowa: naczyniówka, ciało rzęskowe, tęczówka III. Wewnętrzna czuciowa, czyli siatkówka. Błona włóknista tworzy elastyczny, ale dość odporny szkielet gałki ocznej. Do twardówki przyczepione są mięśnie gałki ocznej. Warstwa środkowa składa się z naczyniówki, ciała rzęskowego i tęczówki. Naczyniówka zbudowana jest z licznych naczyń krwionośnych włosowatych oraz włókien sprężystych, a jej głównym zadaniem jest odżywianie gałki ocznej i dostarczanie optymalnej ilości tlenu. Ciało rzęskowe zbudowane jest w wyrostków rzęskowych i mięśnia rzęskowego, który bierze udział w akomodacji. Od wyrostków odchodzą liczne cienkie włókna, tworząc aparat zawieszający dla soczewki. Fizjologiczną funkcją ciała rzęskowego jest produkcja cieczy wodnistej. Tęczówka jest błoną w kształcie krążka o średnicy około 12 mm, która pełni rolę przesłony źrenicznej o zmieniającej się szerokości. Warstwę wewnętrzną stanowi siatkówka. Jej tylna cześć zawiera komórki światłoczułe, natomiast przednia część (rzęskowa i tęczówkowa) jest niewrażliwa na bodźce świetlne. Zasadniczym elementem struktury siatkówki są komórki światłoczułe: komórki czopkowe oraz pręcikowe. W komórkach tych następuje proces zamiany światła na sygnały elektryczne, które w postaci impulsów nerwowych przenoszone są do mózgu. Najważniejszą częścią siatkówki jest dołek (ryc. 98) środkowy, w którym znajdują się wyłącznie czopki (im bliżej skraju siatkówki, tym maleje liczba czopków a rośnie liczba pręcików). Komórki czopkowe odpowiadają za widzenie barwne natomiast pręcikowe za widzenie zmierzchowe. Pręciki i czopki siatkówki Czopki siatkówki Dołek środkowy siatkówki Ryc. 98. Schematyczny rysunek dołka siatkówki Twardówka („białko oka”) tworzy sztywną, nieprzezroczystą, białą zewnętrzną otulinę gałki ocznej. W części tylnej, przechodzi w pochewkę nerwu wzrokowego, tutaj grubość jej jest największa i wynosi 1,3mm. W części przedniej jest najcieńsza o grubości ok.0,3mm. Unaczynienie i unerwienie jest słabe, co jest powodem wyzwalania dyskretnych objawów w przypadkach wystąpienia zmian patologicznych. Rogówka, to przeźroczysta błona, otaczająca od zewnątrz gałkę oczną w jej przedniej części, o rozległości około 1/3 jej powierzchni, spełniając jednocześnie funkcję ochronną tęczówki. 247 Kształtem swym stanowi wycinek kuli o promieniu ok. 7 mm. Charakteryzuje się silnym unerwieniem czuciowym. W związku z tym gwałtownie reaguje bólem i łzawieniem na dotyk lub obecność ciała obcego, jeśli znajduje się na jej powierzchni (silna funkcja obronna). Nie posiada naczyń krwionośnych; odżywiana jest z naczyń rąbka rogówki oraz łzami. Stanowi pierwszą i główną część układu optycznego oka. Siła załamująca światło osiąga wartość 42 dioptrii. Niewłaściwe załamywanie światła jest przyczyną wady refrakcji, którą można korygować chirurgicznie lub szkłami korekcyjnymi. Rogówka zbiera i ogniskuje obrazy wzrokowe. Gładkość i przejrzystość jej struktury warunkuje optymalne funkcjonowanie. W miarę przybywania lat życia, nasilają się zmiany destrukcyjne w strukturze molekularnej. Zmniejszanie przezroczystości wzmaga rozpraszanie światła. Postrzeganie staje się coraz bardziej nieostre. Kształt rogówki ulega spłaszczeniu, co powoduje zmniejszenia pola widzenia. Niedobory te można wyrównywać szkłami korekcyjnymi. Naczyniówka znajduje się pomiędzy twardówką a siatkówką. Stanowi położoną najbardziej ku tyłowi część błony naczyniowej oka. Wypełniona jest gęstą siecią naczyń krwionośnych o różnej średnicy, rozdzielonych niewielką ilością tkanki łącznej oraz komórek barwnikowych i włókien elastycznych. Głównym fizjologicznym zadaniem naczyniówki jest odżywianie gałki ocznej i zewnętrznych warstw siatkówki. Ku przodowi tworzy przedłużenie zwane „ciałem rzęskowym” oraz tęczówkę. Ciało rzęskowe stanowi część naczyniówki bogato ukrwionej. Tworzy mięsień rzęskowy zbudowany z sieci gładkomięśniowych nitek ścięgnistych, które wiązadełkami łączą się z soczewką. Otacza pierścieniowato przestrzeń za tęczówką. Dynamika tego mięśnia reguluje grubość soczewki (uwypuklenie lub spłaszczenie). Taka możliwość umożliwia wypełnienie niektórych fizjologicznych funkcji wzrokowych, jak: optymalne skupianie promieni świetlnych oraz możliwość widzenia obrazów o różnej odległości od oka (akomodacja). Nabłonek wyrostków rzęskowych produkuje ciecz wodnistą, regulującą ciśnienie oczne. Tęczówka, czyli przednia część błony naczyniowej oka (ryc. 97). Jest przedłużeniem siatkówki, rogówki i naczyniówki wyrastającym z ciałka rzęskowego Zawiera, w nabłonku barwnikowym, pigment, który chroni oko przed rozproszonym światłem w otoczeniu a jednocześnie nadaje barwę oczu. Kształtem odpowiada krążkowi z otworem w części centralnej. Zawartość okrężnych włókien mięśniowych umożliwia regulowanie średnicy otworu; a to oznacza zwiększanie lub zmniejszanie ilości światła docierającego do siatkówki. Otwór w tęczówce, to źrenica. Szerokość źrenicy jest niezależna od woli człowieka, zmienia się pod wpływem wielu bodźców, spośród których natężenie światła jest istotne z fizjologicznego punktu widzenia, bowiem chroni oczy przed nadmiernym olśnieniem. Siatkówka wyściela wnętrze gałki ocznej i stanowi jej światłoczułą część odpowiedzialną za powstawanie obrazów w oku. Budowa histologiczna siatkówki jest bardzo złożona, jej grubość wynosi od 0,15 do 0,18 mm i składa się z dziesięciu warstw. W obrębie tzw. bieguna tylnego oka znajduje się dołek środkowy, leżący w obszarze plamki (żółtej), czyli małej, beznaczyniowej przestrzeni siatkówki. Dołek środkowy (ryc. 98) jest małym zagłębieniem w plamce przystosowanym do najostrzejszego widzenia. Innym ważnym elementem dna oka jest tarcza nerwu wzrokowego, która jest skupiskiem komórek nerwowych pochodzących z siatkówki, które w tarczy tworzą początek nerwu wzrokowego. Nerw ten przebiega z oczodołu przez kanał nerwu wzrokowego i, krzyżując część swych włókien, dociera do mózgu. Siatkówka, poprzez procesy fizyczne i biochemiczne, przetwarza bodźce świetlne na impulsy nerwowe, które przesyłane są do korowych ośrodków wzroku. Warunkiem optymalnego widzenia jest fizjologiczna aktywność czopków (jest ich ok. 7 mln), oraz pręcików w liczbie ok. 130 mln. Łącznie stanowią zewnętrzną warstwę siatkówki, jako jej składniki światłoczułe. Pręciki ulokowane są głównie na obwodzie; w miarę przybliżania do dołka siatkówki narasta liczba czopków. W dołku siatkówki występują wyłącznie czopki (ryc. 98). Czopki warunkują fizjologiczne widzenie kształtów i barw przedmiotów jasno oświetlonych. Pręciki przystosowują oko do słabych oświetleń, co wyraża się fizjologiczną możliwością rozróżniania obrysów obserwowanych przedmiotów. Ten mechanizm wyjaśnia plamkowe widzenie dotyczące dokładnego rozpoznawania szczegółów w zakresie ich kształtu i barwy. Widzenie obwodowe ułatwia ogólną orientację przestrzenną. Połączenie szlaków 248 nerwowych siatkówki z układem mięśniowo – szkieletowym umożliwia odruchową reakcję obronną. Bodziec wzrokowy może wyzwolić natychmiastową reakcję unikową przed zagrożeniem (np. spadającym przedmiotem). W lotnictwie występować może olśnienie (np. podczas lotu nad chmurami), wówczas odruch obronny wyrażać się będzie nagłym i niezależny od woli lotnika odwróceniem głowy z jednoczesnym zwarciem powiek. Wnętrze gałki ocznej składa się z trzech komór (ryc. 99): przedniej, tylnej i komory ciała szklistego. Komora przednia zawarta jest pomiędzy rogówką a tęczówką, komora tylna jest szczeliną między tęczówką, ciałem rzęskowym, ciałem szklistym i soczewką. Obie te komory wypełnia ciecz wodnista, której zasadniczym zadaniem jest odżywianie rogówki i soczewki. Pomiędzy tylną powierzchnią tęczówki a przednią powierzchnią ciała szklistego znajduje się soczewka. Jest to dwuwypukła, przeźroczysta struktura, która posiada zdolność do zmiany swojej krzywizny. Przestrzeń między soczewką a siatkówką wypełnia ciało szkliste. Ciało szkliste (ryc. 99), jest przezroczystą, bezbarwną, galaretowatą substancją, w 99% składająca się z wody oraz niewielkiej ilości białka. Wypełnia ok. 75% gałki ocznej. Podobnie jak soczewka, nie posiada ono naczyń krwionośnych. Fizjologiczna funkcja polega na utrzymaniu kształtu oka; udziału w załamywaniu promieni świetlnych oraz na amortyzacji wstrząsów i ruchów gałki ocznej; reguluje ciśnienie wewnątrzgałkowe. Zmiany zwyrodnieniowe ciała szklistego zaczynają się wcześnie. Obserwowane są u ok. 34% badanych pomiędzy 10 a 40 rokiem życia. Zwyrodnienie związane jest ze zmianami fizykochemicznymi mogącymi wyzwalać spostrzeganie jaśniejszych lub ciemniejszych tworów, tzw. latających muszek. Soczewka (ryc. 97); znajduje się w części przedniej oka, pomiędzy tęczówką a ciałem szklistym i jest umocowana do ciała rzęskowego za pomocą cienkich wiązadełek. Zbudowana jest z przezroczystych substancji białkowych, które otoczone są torebką. Jest dwuwypukła i silnie załamuje światło. Szczególne zawieszenie soczewki tworzą wiązadełka rozchodzące się promieniście od jej torebki do okrężnie leżącego ciała rzęskowego. Dzięki takiemu zawieszeniu zmienia się kształt soczewki na bardziej lub mniej wypukły. Możliwość zmiany kształtu ułatwia przystosowywanie układu optycznego oka do ostrego widzenia z różnych odległości, czyli akomodacji lub nastawności. Regulacja ostrości widzenia zachodzi przez zmianę kształtu soczewki i ma charakter odruchowy. Uwypuklenie soczewki powoduje mocniejsze załamywanie światła i umożliwia ostre widzenie przedmiotów położonych blisko. Spłaszczenie soczewki powoduje mniejsze załamanie światła i widzenie przedmiotów odległych. Z wiekiem człowieka czynność ta ze względu na stwardnienie soczewki znacznie maleje. W wieku 5 lat wielkość akomodacji wynosi 20 dioptrii, w wieku 20 lat osiąga 10 dioptrii, a w wieku 70 lat równa jest zeru. Komora szklista Komora przednia Ciało szkliste Komora tylna Ryc. 99. Schematyczny rysunek komór gałki ocznej Komory oka: Szklista; ograniczona od przodu przez soczewkę i ciało rzęskowe a z pozostałych stron przez siatkówkę, jest to całe wnętrze gałki ocznej wypełnione ciałem szklistym. 249 Przednia; stanowi przestrzeń ograniczoną tylną powierzchnią rogówki, przednią powierzchnią torebki soczewki razem z przednią powierzchnią tęczówki. Tylna; znajduje się za tęczówką, pomiędzy boczną częścią soczewki a ciałem rzęskowym. Komory przednia i tylna wypełnione są cieczą wodnistą, produkowaną przez ciało rzęskowe. Z komory przedniej ciecz ta częściowo jest wchłaniana przez tęczówkę, a reszta odpływa przez tzw. kąt przesączania, aby ostatecznie dotrzeć do splotów żylnych twardówkowonadtwardówkowych, poprzez które opuszcza oko. Wydolne fizjologiczne krążenie cieczy wodnistej ma znaczenie w regulacji ciśnienia śródocznego. Oko (narząd wzroku) jest parzystym organem umożliwiającym odbiór bodźców wzrokowych. Składa się z gałki ocznej i narządów dodatkowych. Do narządów dodatkowych gałki ocznej zaliczane są: mięśnie poruszające gałką oczną powieki spojówka narząd łzowy nerwy i naczynia Mięśnie poruszające gałką oczną; czyli aparat ruchowy gałki ocznej tworzy sześć mięśni. Umożliwiają one poruszanie okiem w płaszczyźnie pionowej, poziomej, poprzecznej i skośnej. Poruszają one gałką oczną w taki sposób, by obraz postrzeganego obiektu rzutował (padał) na plamkę żółtą siatkówki. Podczas postrzegania wielu przedmiotów oczy ustawione są pod takim samym kątem. Prawidłowe, fizjologiczne ruchy oczu oraz równoległe ich ustawienie uwarunkowane są odpowiednio precyzyjnym optymalnym unerwieniem i ukrwieniem. Niewielka niedomoga mięśniowa powoduje, że oczy ustawiają się w zezie i może nastąpić dwojenie obrazu. Powieka to parzysty fałd skórny wyściełany od strony wewnętrznej błoną śluzową (spojówką). Fizjologiczną funkcją powiek jest: zamykanie przedniego otworu oczodołu, ochrona oka przed nadmiarem światła, wysychaniem oraz urazami mechanicznymi a także czyszczenie powierzchni oka i rozprowadzanie łez. Powieki mogą poruszać się zarówno samowolnie, jak i zależnie od woli człowieka. Połączone są ze sobą w kąciku zewnętrznym i wewnętrznym. Znajdują się tam kanaliki łzowe, przez które odprowadzane są łzy do woreczka łzowego i następnie do nosa. Wolne krańce powiek zakończone są rzęsami, które służą do ochrony oka przed ciałami obcymi. Do ich mieszków uchodzą gruczoły łojowe i potowe. Spojówka jest cienką, delikatną błoną śluzową, która wyściela tylną powierzchnię obu powiek. Wąska, szczelinowata przestrzeń pomiędzy okiem a powieką, która jest pokryta spojówką, nazywa się workiem spojówkowym. Znajdują w nim ujście gruczoły łzowe, którymi spływają łzy. Dzięki swej elastyczności spojówka umożliwia łagodne poruszanie się oka. Spełnia fizjologiczną funkcję mechanicznej ochrony oka oraz ochronę immunologiczną, a ponadto wytwarza śluz, który stanowi ważny element warstwy łzowej. Słabe unerwienie czuciowe spojówki pozwala na jej dotykanie i usuwanie niektórych ciał obcych z jej powierzchni bez stosowania znieczulenia. Narząd łzowy wypełnia fizjologiczne następujące funkcje: chronienia i nawilżania przedniej ściany oka oraz obronę przed infekcjami a także umożliwia utrzymywanie stałej temperatury rogówki i usuwanie różnych nieczystości. Składa się z dwóch części: wytwarzającej i wyprowadzającej łzy. Gruczoł łzowy położony jest w bocznej okolicy oczodołu. Łzy składają się w 99% z wody oraz rozpuszczonego w niej niewielkiej ilości chlorku sodu. Zawierają również lizozym, który wykazuje działanie bakteriobójcze. Zwiększoną produkcję łez powoduje podrażnienie spowodowane obecnością ciała obcego w oku, oraz emocje (radość, smutek). Mruganie przyspiesza odpływ łez. Nerw wzrokowy to parzysty nerw czaszkowy, który przenosi informację wzrokową z siatkówki do ośrodków wzrokowych w mózgu. Wychodzi on z gałki ocznej, skąd biegnie przez kanał optyczny i wchodzi do jamy czaszkowej okolicy przysadki mózgowej. W tym miejscu łączy się z przeciwległym nerwem wzrokowym. Przez oś nerwu wzrokowego przebiega tętnica środkowa siatkówki, która po wejściu do oka rozdziela się na niewielkie żyły dostarczające substancje odżywcze do siatkówki. Obok tętnicy siatkówki znajduje się żyła, która odprowadza odtlenioną krew z siatkówki. 250 Układ optyczny oka stanowi złożony, załamujący światło aparat optyczny (rogówka, ciecz wodnista, soczewka i ciało szkliste), który dostosowany jest w pełni do potrzeby ogniskowania promieni świetlnych na siatkówce. Postrzeganie przez człowieka jakiegoś przedmiotu możliwe jest wówczas, gdy promienie świetlne przemieszczają się odpowiednim szlakiem. W pierwszej kolejności padają na rogówkę, gdzie następuje pierwsze załamanie światła i skierowanie go do wnętrza oka. Następnie strumień świetlny przechodzi przez komorę przednią oka (ciecz wodnistą i źrenicę), stąd trafia do soczewki, gdzie ulega ponownemu załamaniu. Soczewka ogniskuje promienie, które zostaną przepuszczone przez ciało szkliste tak, aby zbiegały się dokładnie na siatkówce, gdzie powstaje odwrócony i pomniejszony obraz postrzeganego przedmiotu (ryc. 100). Odpowiednie skupienie światła jest konieczne, aby na siatkówce mógł powstać ostry obraz oglądanego przedmiotu. Padające na siatkówkę promienie są odbierane przez komórki światłoczułe i za pomocą procesów chemicznych dochodzi do przemiany energii świetlnej na elektryczne impulsy nerwowe. Poprzez nerw wzrokowy przekazywane są one następnie do odpowiedniego ośrodka w mózgu, gdzie powstaje rzeczywisty obraz oglądany. Pod względem fizycznym soczewka oczna jest prostą soczewką dwuwypukłą skupiającą i wyrażaną odpowiednimi prawami fizyki. Dla soczewki skupiającej odnosi się następujące równanie: W równaniu tym f oznacza ogniskową, x odległość przedmiotu od soczewki, a y odległość obrazu od soczewki Przedmiot Obraz Ryc. 100. Powstawanie obrazu z zastosowanie soczewki dwuwypukłej Promienie świetlne przechodzące przez soczewkę, ulegają załamaniu i na siatkówce powstaje obraz przedmiotu (ryc., 100). Jeśli obraz przedmiotu jest ostry wtedy mówi się o tzw. dobrym widzeniu. Tworzenie obrazu w oku ludzkim jest skomplikowane, bowiem promienie świetlne przenikają przez różne środowiska (ciecz wodnista, ciało szkliste) tworzące różne ogniskowe przedmiotu i obrazu a soczewka może dostosowywać kształt do odległości postrzeganego obrazu (akomodacja oka). Siatkówka w części środkowej ma najmniejszą grubość (dołek środkowy) tutaj zdolność rozdzielcza ma największą wartość. W obszarach siatkówki oddalonych od centrum następuje sukcesywne obniżenie zdolności rozdzielczej. Objawia się to tym, że przy dużych kątach widzenia człowiek może zarejestrować obecność jakiegoś przedmiotu w polu widzenia natomiast nie jest w stanie zidentyfikować jego szczegółów. Powstanie wrażenia wzrokowego wymaga odpowiedniego (ilościowego) dopływu energii promieniowania świetlnego. Najmniejsza ilość energii niezbędna do inicjacji wrażenia wzrokowego nosi nazwę bezwzględnego progu czułości. Dla przeciętnego człowieka wartość progowa wynosi 4 · 10-17J. Oko ludzkie wykazuje szereg możliwości adaptacyjnych np. do zmian natężenia i barwy światła. Jednym z mechanizmów umożliwiających adaptację jest automatyczna regulacja średnicy źrenicy. Może ona się zmieniać w zakresie od 2 do 8 mm. Drugi mechanizm to zdolności przystosowawcze komórek światłoczułych. Czopki charakteryzują się możliwością widzenia tylko 251 przy dostatecznym natężeniu światła (widzenie fotopowe, czyli jasne). Bardziej wrażliwe na światło są pręciki, które umożliwiają widzenie ciemne, czyli skotopowe. Widzenie trójwymiarowe warunkuje dwuoczność. Oczywiście oczy muszą patrzeć na ten sam obszar. Przy obserwacji tylko jednym okiem zostaje zaburzona możliwość oceny odległości danego przedmiotu od oka, a tym samym utrudnia to precyzyjną orientację w przestrzeni. Na widzenie przestrzenne wpływa również ruch człowieka. Przedmiot znajdujący się bliżej w polu widzenia przemieszcza się szybciej niż ten, który znajduje się w większej odległości. Za miarę widzenia trójwymiarowego, czyli stereoskopowego uznaje się bezwzględną różnicę kątów widzenia, pod którymi każde z oczu widzi dwa przedmioty, które według obserwatora znajdują się jeszcze w innych odległościach od niego. Oko odbiera tylko część promieniowania, w zakresie tzw. okna optycznego, które do niego dociera. Okno optyczne to przedział długości fali świetlnej (elektromagnetycznej) o długości od ok. 400nm (barwa fioletowa) do ok. 700nm (barwa czerwona). Powyżej długości 700nm, podczerwień jest niewidoczna dla człowieka. Poniżej 400nm, ultrafiolet również jest niewidoczny. Inne fale elektromagnetyczne, jak promienie gamma czy X, są także niewidoczne dla człowieka. Ostrość wzorku jest to zdolność oka do rozróżnienia dwóch punktów w przestrzeni. Zależy od zdolności aparatu optycznego oka do ogniskowania promieni świetlnych na siatkówce, ale również od intensywności i barwy oświetlenia, kontrastu i przejrzystości załamujących światło części oka oraz od ilości fotoreceptorów w danym miejscu siatkówki. Człowiekowi wydaje się, że cały czas widzi ostro. Odczucie takie powstaje dzięki temu, że ludzkie oko nieustannie i szybko dostosowuje ostrość do przenoszenia wzroku (patrzenia) z miejsca na miejsce. Ciągłość i prędkość zmian nie jest zauważalna przez mózg ludzki. Bywają takie sytuacje, np. u lotników, że koncentracja wzroku na wybranym, pobliskim przedmiocie, powoduje nieostre postrzeganie pozostałych obiektów (obraz rozmazany). Akomodacja to zdolność oka do przystosowania się do postrzegania bliskich lub oddalonych przedmiotów, czyli zdolność do zmiany mocy optycznej soczewki oka. Akomodacja następuje poprzez spłaszczenie lub uwypuklenie się soczewki za pomocą mięśnia rzęskowego. Patrzenie na obraz daleki powoduje ustawienie osi oczu prawie równoległe. Zbliżanie przedmiotu powoduje zmianę położenia gałek ocznych tak, aby osie patrzenia przecinały się pod coraz to większym kątem. Zjawisko to nosi nazwę konwergencji. Mózg człowieka, analizując ten kąt, wnioskuje o odległości przedmiotu od oczu. Samoczynna zdolność dostosowania się do różnych poziomów oświetlenia, nazywana jest adaptacją oka. Rozróżnia się adaptację do światła (tzn. przejście z ciemności do światła) i do ciemności (tzn. przejście ze światła do ciemności). W przeciwieństwie do akomodacji nie przebiega ona natychmiastowo, ale w drodze stopniowej zmiany wielkości źrenicy i powolnych procesów postrzegania w siatkówce. Jeżeli zdolność adaptacyjna oka nie odpowiada intensywności wpadającego do niego światła, dochodzi do oślepienia. Sytuacją taką są szczególnie zagrożeni piloci lotnictwa lekkiego o znacznej swobodzie wykonywania lotów. Piloci zadowi mają obowiązek stosować okulary ochronne a wojskowi specjalne przyłbice. Oślepienie może być bezpośrednie a spowodowane zbyt intensywnym blaskiem źródła światła, lub wywołane silnym światłem odbitym. Pole widzenia to część przestrzeni, która widziana jest przez oko nieporuszające się i spoglądające prosto do przodu. Wyrażone liczbowo oznacza kąt widzenia. Dla ludzkiego oka kąt widzenia osiąga około 90° na zewnątrz od osi głowy, około 50° w stronę nosa, w płaszczyźnie pionowej również około 50°. Wartość kąta widzenia oka zależy przede wszystkim od intensywności oświetlenia, rozmiaru i koloru obserwowanego przedmiotu. Największa jest dla koloru białego, następnie kolejno: żółtego, niebieskiego i czerwonego, a najmniejsza dla zielonego. Przy patrzeniu obuocznym równocześnie pola widzenia pokrywają się, ale nie w całości a w znacznej mierze. W kierunkach peryferyjnych zdolność rozróżniania kolorów maleje. Przy normalnym oświetleniu człowiek posiada zdolność rozróżnienia około 150 kolorów, a w sumie postrzega ponad 2000 ich odcieni. Daltonizm, czyli ślepota barwna, może występować jako częściowa lub całkowita, jednak w każdej odmianie jest dolegliwością niepozwalającą człowiekowi na pełnię rozróżniania barw. Całkowity daltonizm objawia się tym, że człowiek widzi otaczający go świat tylko w odcieniach 252 szarości. W przypadku częściowego daltonizmu występuje brak jednego rodzaju czopków w oku. Wtedy to rozróżnia się następujące odmiany daltonizmu: deuteranopia, brak rozróżniania barwy zielonej protanopia, brak rozróżniania barwy czerwonej tritanopia, - człowiek nie rozróżnia barwy fioletowej. Częściowy daltonizm może także objawiać się tym, że człowiek wprawdzie postrzega, ale znacznie słabiej odczuwa różnice kolorystyczne niż pozbawiony tego schorzenia. 1. Fizjopatologia widzenia w warunkach lotu Pobyt człowieka na wysokości do 2 000 m n.p.m. (ryc. 1) wyzwala skuteczne fizjologiczne mechanizmy wyrównujące zmniejszone ciśnienie otoczenia. Lot na wysokości powyżej 2 000m n.p.m., ale do 4 000m n.p.m. jest więcej lub mniej, ale fizjologicznie wystarczająco kompensowany. Od symulowanej w KNC wysokości 5 000m n.p.m. występują zaburzenia widzenia barwnego; początkowo kolorów niebieskiego i zielonego a przy dalszym obniżaniu ciśnienia następuje utrata widzenia czerwieni. Równocześnie następuje zawężenie pola widzenia przebiegające od czoła i płaszczyzn nosowych. Loty na większych wysokościach zagrażają narastaniem patologii. Loty na dużych wysokościach, w kabinach hermetyzowanych, wiązane są z występowaniem „krótkowzroczności przestrzennej”. Zjawisko to występuje wskutek niemożności odnalezienia punktów „zawieszenia” wzroku. Poszukiwanie takiego punktu utrzymuje stałe napięcie akomodacji, co objawia się rzekomą krótkowzrocznością wynoszącą od 0,5 do 1,5 dioptrii. Zaburzenie takie utrudnia prawidłową postrzegalność odległych obrazów. W warunkach lotniczych dolegliwość ta wyraża się pogorszonym spostrzeganiem innych statków powietrznych a także upośledzoną zdolnością oceny ich odległości i położenia przestrzennego. Niedotlenienie lotnicze wyzwala fizjologiczne mechanizmy obronne utrzymujące wyrównujące krążenie krwi w tylnym biegunie gałki ocznej, co podtrzymuje zachowanie ostrości wzroku i postrzegania barw. Wyczerpanie możliwości wyrównawczych organizmu w wyniku przedłużonego niedotlenienia, wyzwala patologię, czyli upośledzone widzenie. Zmiany patologiczne związane z niedotlenieniem narządu wzroku, mogą objawiać się następująco: Poszerzeniem pola widzenia z pogorszoną: ostrością, kontrastem i akomodacją Pogorszenie adaptacji wzroku do ciemności Upośledzone widzenie barw, najczęściej niebieskiej i zielonej Koncentryczne zawężenie pola widzenia Zaburzenia metabolizmu siatkówki wyrażającymi się perestezjami wzrokowymi. Przyspieszenia lotnicze wyzwalające przeciążenia np. +Gz (ryc. 62) mogą wywoływać zaburzenia w optymalnym widzeniu. Nasilenie patologii zależnej od przyspieszenia jest wprost proporcjonalne do wartości, czasu działania i szybkości narastania przeciążenia. Mechanizm tej patologii jest konsekwencją spadku ciśnienia tętniczego na poziomie głowy, co wyraża się również spadkiem ciśnienia śródgałkowego. Objawem tracenia fizjologicznej wydolności jest stopniowe, postępujące zawężanie pola widzenia. Krótko przed całkowitą utratą widzenia występuje widzenie centralne lub lunetowe, jest to objaw załamywania się fizjologicznych mechanizmów obronnych. Objaw ten (dla pilota sygnalny!) utrzymuje się przez okres od 2 do 3 sekund. W warunkach treningowych przyjmuje się, że zaburzenia widzenia występują przy (jeszcze bezpiecznej) 500 utracie pola widzenia. W warunkach powolnego narastania przyspieszenia zanik pola widzenia wyprzedza utratę świadomości o 0,8 do 1,2 G. Jest to fizjologiczne pasmo ostrzegawcze do ratunkowego zmniejszania przeciążenia lotniczego. Przeciążenia –Gz (ryc. 62) powodują utrudniony odpływ krwi żylnej z gałki ocznej i oczodołu. Następstwem takich zmian w hydrodynamice krwi może być wzrost ciśnienia śródgałkowego; a zatem mogą występować towarzyszące, łatwo postrzegalne, następujące objawy: Obrzęk powiek Wybroczyny przed-, do- i podsiatkówkowe Wylewy krwawe podspojówkowe i inne podobne 253 Trening z wykorzystaniem wirówki przeciążeniowej ułatwia poznanie indywidualnych możliwości fizjologicznej wydolności utrzymującej, choćby szczątkowe, widzenie. Doposażenie kokpitu wirówki w elektroniczny polomierz zintegrowany z monitorem umożliwia jakościową i ilościową ocenę osobniczych reakcji pilota podanemu treningowi w symulatorze. Naziemne, czyli bezpieczne ustalanie progu wydolności ułatwia opracowanie indywidualnego treningu lotniczego obciążającego organizm pilota do granicy optymalnych i efektywnych czynności lotniczych, bez ich przekroczenia. Innymi słowy trening wyznacza dopuszczalne granice bezpiecznego lotu. 2. Widzenie w warunkach fizjologicznie nieodpowiedniego oświetlenia. Noktowizja Lotnicy, członkowie lotniczych zastępów poszukiwawczo – ratowniczych, lotniskowe służby naziemne potrzebują widzieć więcej i lepiej niż umożliwiają to aktualne warunki jak: pora dnia, pogoda i inne zjawiska atmosferyczne. Widzenie w trudnych warunkach umożliwia wykorzystanie promieni ultrafioletowych lub podczerwonych, które tworzą obrazy, ale nie są one postrzegalne przez człowieka. Istnieją techniczne możliwości zobrazowania fotonów za pomocą luminoforów, tj ekranów wykorzystujących energię elektronów z fotokatody do wytworzenia obrazu widzialnego przez ludzki narząd wzroku. Promieniowanie nadfioletowe, charakteryzuje się długością fali elektromagnetycznej od 400 nm do 10 nm. Wchodzi w skład promieniowania widzialnego, ale nie jest rejestrowane przez oko ludzkie, w związku z tym nie uczynnia fizjologicznego mechanizmu widzenia. Promieniowanie to emituje każde ciało rozgrzane do bardzo wysokiej temperatury. Jest emitowane zarówno przez Słońce, którego temperatura wynosi ok. 6 000oC jak i przez łuk elektryczny powstający podczas spawania. Najbardziej rozpowszechnionymi źródłami promieniowania nadfioletowego są: naturalnym Słońce a sztucznymi lampy wyładowcze. Fale ultrafioletowe wywołują fluorescencję, fotoluminescencję, odznaczają się one silnym działaniem fotochemicznym i dużą aktywnością biologiczną. Są bardzo przenikliwe, jonizują powietrze i wywołują zjawisko fotoelektryczne. Dzięki swoim właściwościom promieniowanie nadfioletowe jest wykorzystywane m.in. w technice oświetleniowej (świetlówki), w analizie luminescencyjnej, do sterylizacji pomieszczeń, w biologii w badaniach mikroskopowych tkanek i komórek, w kryminalistyce, muzealnictwie, w przemyśle do przyspieszania procesów polimeryzacji tworzyw sztucznych. Promieniowanie podczerwone jest termicznym promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fali od 1 mm do 800 nm. Promieniowanie to jest niewidzialne dla oka, ale jest odczuwalne w postaci ciepła. Naturalnymi źródłami promieniowania podczerwonego są wszystkie ciała ogrzane, także ciało człowieka czy Słońce a także nagrzana ziemia. Promieniowanie podczerwone charakteryzują się cechami podobnymi do promieniowania świetlnego. Fotografie wykonane za pomocą podczerwonych filtrów, ukazują wiele szczegółów niewidocznych dla ludzkiego oka w normalnych warunkach. Atmosfera ziemska przepuszcza podczerwień w zakresie 400-700 nm. Każde ciało emituje promieniowanie, niekiedy o fali bardzo długiej, przypadającej nie na widzialny zakres widma, lecz na zakres dalekiej podczerwieni czy fal radiowych. Zastosowanie podczerwieni jest bardzo duże. Każde urządzenie będące w ruchu wysyła fale podczerwone. Tą cechę wykorzystuje się do budowy systemów alarmowych i przekaźnikowych umożliwiających włączanie oświetlenia tylko w momencie wykrycia ruchu. W technice kryminalistyki fale podczerwone stosowane są do wykrywania fałszywych dokumentów i dzieł sztuki. Promieniowanie podczerwone doznaje mniejszego osłabienia niż widzialne przy przechodzeniu przez warstwę chmur i mgłę, co pozwala na fotografowanie przedmiotów położonych w znacznej odległości. Na wykorzystaniu promieniowania podczerwonego oparte jest działanie kamery termowizyjnej. Podczerwień umożliwia widzenie w ciemności dzięki wykorzystaniu do tego celu noktowizorów. Noktowizor służy do gromadzenia i wzmacniania światła podczas obserwacji w warunkach szczątkowego oświetlenia. Podstawowymi elementami noktowizora są: obiektyw wzmacniacz obrazu elektronika sterująca okular lub ekran 254 Światło o szerszym widmie emisyjnym od widma czułości oka pada na elementy obserwowane, odbija się od nich i pada na układ optyczny noktowizora. Obiektyw skupia rozproszone światło podczerwone. W ognisku układu optycznego znajduje się wzmacniacz obrazu, który przekształca powstały obraz na strumień elektronów, które kierowane są na luminofor (elektronika sterująca) powodując jego świecenie i w konsekwencji powstanie obrazu w odcieniach zieleni. Podstawowymi parametrami wzmacniaczy obrazu (noktowizorów) są: Czułość, czyli zdolność systemów noktowizyjnych do wykrywania światła i tworzenia obrazu. Zwykle, im większa czułość tym lepsza zdolność postrzegania w coraz to ciemniejszych warunkach. Rozdzielczość; zwykle mierzona jako rozdzielczość ekranu. Większa jej wartość zapewnia lepszą zdolność do prezentowania ostrych obrazów. Zasięg, tj. zrównoważona funkcja wzmocnienia systemu, rozdzielczości, powiększenia obrazu i ilości dostępnego światła w otoczeniu. Najbardziej skuteczny zasięg jest osiągalny przez zestaw soczewek, posiadający minimalne powiększenie (<3x). Jakość obrazu tworzy funkcja kilku parametrów m.in. rozdzielczości, zniekształceń, kontrastu, zakłóceń itp. Elektronika sterująca pozwala łatwo dobrać odpowiedni stopień wzmocnienia (a zatem również kontrast), a przy tym może posiadać funkcję automatycznego odłączenia zasilania w razie nagłego wzrostu oświetlenia. Uzyskany obraz może być obserwowany (postrzegany) przez użytkownika za pomocą okularu lub ekranu. Luminancja powstałego obrazu jest kilka tysięcy razy większa od nocnej obserwacji tzw. „nieuzbrojonym” okiem. Wszystkie barwy mają na ekranie jednakowy np. zielony kolor, a szczegóły obiektów mogą być wykrywane jedynie na podstawie ich jasności. Kolor zielony charakteryzuje się największą ilością odcieni ze wszystkich barw światła, co w efekcie umożliwia wykrywanie obiektów niewiele się różniące od siebie. Dzięki temu wzrasta kontrast i widoczność szczegółów. W całkowitych ciemnościach działanie noktowizora jest niemożliwe; konieczne jest zastosowanie dodatkowych źródeł światła. Niewidocznym, dla człowieka, oświetleniem jest stosowanie promienników podczerwieni. Ze względu na konieczność doświetlania, noktowizory dzieli się na: aktywne tj, wymagające doświetlenia; mają niewielki zasięg widzenia pasywne, które mogą pracować bez dodatkowych źródeł światła, korzystając jedynie ze wzmocnienia światła szczątkowego Noktowizory w zależności od zastosowanych wzmacniaczy obrazu dzielą się na cztery generacje: Noktowizory I generacji wzmacniają światło kilka tysięcy razy umożliwiając dobre widzenie w ciemności. Generacja II urządzeń noktowizyjnych jest głównie używana przez służby mundurowe i adresowana do szczególnych zastosowań. Główna różnica między urządzeniami I i II generacji sprowadza się do zastosowania płytki mikrokanalikowej we wnętrzu wzmacniacza obrazu. Noktowizory pierwszej generacji są bardzo wrażliwe na działanie silnego światła, które spowodować może chwilowe maksymalne rozjaśnienie całego ekranu i powolny powrót do poprawnego działania. W przypadku oślepienia noktowizora drugiej generacji, dochodzi do nasycenia ekranu jedynie lokalnie. Pozostała część ekranu pozwala na dalszą obserwację. Wzmocnienie w przetworniku drugiej generacji może sięgać wielkość 50 000 krotności. Tak duże wzmocnienie zapewnia poprawną pracę np. w bezksiężycową noc. Do noktowizorów III generacji dodano arsenek galu do fotokatody, aby uzyskać jaśniejszy i bardziej ostry obraz w porównaniu z noktowizorami II generacji. IV generacja posiada wzmacniacz obrazu z automatycznym bramkowaniem. Technologia ta ma na celu zapewnienie optymalnego działania i minimalizacji poświaty podczas skanowania zarówno w bardzo ciemnych obszarach, jak i obszarach lepiej oświetlonych. Cywilne zastosowanie noktowizorów dotyczy najczęściej: myśliwych, wspomagania nocnego monitoringu budynków, obserwacji i filmowania przyrody warunkach nocnych bez 255 płoszenia zwierząt sztucznym oświetleniem. W siłach zbrojnych noktowizory umożliwiają skuteczne działanie, zarówno ofensywne, jak i obronne przeprowadzane w warunkach nocnych. Lotnictwo wykorzystuje noktowizory do działań poszukiwawczo – ratowniczych w przypadkach klęsk żywiołowych, akcji militarnych lub innych zleceń o charakterze humanitarnym. Lotnictwo wojskowe wykorzystuje noktowizję do zwiększenia skuteczności działań w warunkach nocnych lub osłabionej widoczności. Najczęściej stosowane jest w śmigłowcach ratowniczych, obserwacyjnych oraz bojowych operujących w zmiennych warunkach oświetlenia. G Ryc. 101. Przykład posadowienia gogli noktowizyjnych (G) na hełmie lotniczym Trening noktowizyjny, poprzedza szkolenie naziemne (często z zastosowaniem symulatorów, jak np. w „Pracowni Widzenia Mocnego” Wojskowego Instytutu Medycyny Lotniczej w Warszawie) a następnie lotów szkolno – treningowych z wykorzystaniem gogli do nocnego widzenia (NVG). Szkolenie naziemne skupia się na nauczaniu procedur i technik zastosowań NVG. Najczęściej trening w zakresie widzenia nocnego przeznaczony jest do: szkolenia i treningu personelu latającego wykonujących loty z wykorzystaniem śmigłowców oraz bojowych samolotów wielozadaniowych, a także pilotów wojskowych po przerwie w użytkowaniu gogli noktowizyjnych. Trening naziemny w zakresie nocnego widzenia, najczęściej obejmuje zagadnienia dotyczące: Niebezpieczeństw i zagrożeń dla bezpieczeństwa lotu związanych z nocnymi misjami lotniczymi (np. bojowymi, poszukiwawczo - ratowniczymi) Fizjopatologii widzenia związanego z różnym oświetleniem obiektów postrzeganych Zasad konstrukcji i stosowania gogli noktowizyjnych; Psychologicznego reagowania człowieka stosującego do pracy w powietrzu urządzeń wspomagających widzenie nocne Możliwości wystąpienia dezorientacji przestrzennej podczas wykonywania zadań lotniczych w warunkach zmierzchu i nocy Odmienności w rozpoznaniu iluzji wzrokowych oraz identyfikacji elementów terenu w poświacie nocnej „gołym” okiem i z użyciem gogli noktowizyjnych Wskazania i przeciwwskazania do użytkowaniu gogli noktowizyjnych Demonstracja ćwiczeń mięśni karku, mających na celu zwiększenie tolerancji obciążenia głowy hełmem lotniczym z umocowanymi na nim goglami noktowizyjnymi. Część teoretyczna jest wstępem do praktycznych zajęć symulacyjnych z użyciem makiety terenu o różnych (zmiennych) warunkach terenowych, porach roku i warunków pogodowych. 256 Makieta wykorzystywana jest do odtworzenia wizualnej scenerii adekwatnej do omawianych zagadnień w części teoretycznej szkolenia. Warunki techniczne pracowni umożliwiają symulowanie wysokości obserwacji makiety terenu odpowiednio z 150, 200 i 300 metrów. Trenowana osoba znajduje się w replice kabiny śmigłowca umożliwiającej trening indywidualnej regulacji poziomu oświetlenia przyrządów pokładowych oraz dostosowanie ustawień gogli do optymalnej obserwacji wskazanych obiektów o sterowanej z pulpitu trenera intensywności oświetlenia (aż do braku oświetlenia). Trening ten jest dobrze tolerowany i ułatwia adaptacje organizmu pilota do skutecznej obserwacji przy zastosowaniu gogli noktowizyjnych. 3. Wpływ oświetlenia na wydajność pracy Energia promieniowania słonecznego (irradiancja) wyraża się falami elektromagnetycznymi o długości 280-4000nm. Widzenie oznacza oddziaływanie na siatkówkę oka części promieniowania słonecznego o przybliżonej długości fali od 380nm do 780nm (światło widzialne). Każdy człowiek charakteryzuje się nieco inną wrażliwością. Ludzki narząd wzroku nie reaguje na inne długości fali elektromagnetycznej niż światło widzialne (nie reaguje na ultrafiolet i podczerwień). Światło widzialne przenika przez atmosferę ziemską oraz wodę. W atmosferze ziemskiej występuje mała absorpcja światła widzialnego przez gazy i chmury. Widzenie dominuje w relacjach informacyjnych człowieka z urządzeniami technicznymi, co ma podstawowe znaczenie dla optymalnej wydajności pracy załogi statku powietrznego. Jest to relatywizm negatywny, bowiem w wyborze właściwej informacji komunikaty pochodzące z osprzętu technicznego mają mniejszą rangę niż bezpośrednio postrzegane. Podczas pracy w środowisku lotniczym, człowiek odbiera zmysłem wzroku ok. 90% różnych informacji. Widzenie, czyli postrzeganie jako percepcja fizjologiczna jest dominantą w relacjach z sygnałami urządzeń technicznych. Jest to relatywizm negatywny, co oznacza, że komunikaty wytwarzane przez informatory mają mniejszą rangę, niż postrzegane. Warunkiem zapewnienia dobrego kontaktu z otoczeniem jest fizjologiczna sprawność organu wzroku i prawidłowe oświetlenie. Wzrok ludzki przystosowany jest do oświetlenia naturalnego, czyli świtała słonecznego. Skład widmowy światła słonecznego umożliwia dokładne rozróżnienie barw, natomiast korzystne rozproszenie światła przez atmosferę pozwala na dobre widzenie plastyczne przedmiotów. Światło naturalne (dzienne) stwarza najlepsze warunki widzenia dla każdej pracy, a w związku z tym zapewnia największe bezpieczeństwo pracy. Niewłaściwe oświetlenie ogranicza bądź wyklucza pracę zmysłu wzroku. Percepcja widzenia jest w prostej relacji z tzw. „wygodą widzenia”. Zależy ona od tego czy: zdolność rozróżniania szczegółów jest pełna spostrzeganie jest sprawne i pozbawione ryzyka pomyłki spostrzeganie nie powoduje nadmiernego zmęczenia lub przykrych odczuć. Ilościowy i jakościowy stan oświetlenia warunkuje: ostrość widzenia, stopień adaptacji i akomodacji, szybkość rozróżniania, stałość wyraźnego widzenia i wrażliwość kontrastową. Ostrość widzenia określa się na podstawie możliwości widzenia oddzielnego dwóch punktów blisko siebie położonych (np. l mm) z odległości 10 cm. Ostrość widzenia upośledza złe oświetlenie. Jednostką natężenia oświetlenia jest luks (lx). Optymalnym, dla człowieka, jest światło słoneczne, które daje oświetlenie 100 000 lx, natomiast światło księżyca (ok. 0,4 lx) pozwala na widzenie ograniczone do postrzegania bardziej konturów niż szczegółów. Przeciętna praca wymaga oświetlenia ok.100 lx, a praca precyzyjna ok. 1 000 lx. Norma europejska wymaga dla utrzymywania optymalnych warunków do pracy natężenia oświetlenia 300 lx. 1 luks (lx) określa oświetlenie wywołane równomiernie rozłożonym strumieniem świetlnym o wartości 1 lumena (lm) padającym na powierzchnię 1m2 czyli lx = lm / m2. 257 Zmiany w warunkach oświetlenia, powodują konieczność adaptacji narządu wzroku. Rozróżnia się adaptację do ciemności i adaptację do światła. Pełna adaptacja oka do ciemności trwa ok. 30 min. Adaptacja całkowita trwa około 60 min. Czas adaptacji do światła jest krótszy niż do ciemności. Największe tempo adaptacyjne występuje w pierwszych 2 - 3 min, natomiast bezwzględny próg pobudliwości osiąga najwyższy poziom po 8 -10 min. Pomiędzy światłem dziennym a ciemnością nocną jest zmierzch, wyzwalający widzenie zmierzchowe. Z tego światła korzystają piloci lotnictwa amatorskiego przy tzw. granicznym dolocie do lotniska dziennego. W odbieraniu bodźców świetlnych zmierzchowych biorą udział zarówno, choć nie zawsze po równo, czopki (widzenie barwne), jak i pręciki (widzenie achromatyczne). Widzenie zmierzchowe, czyli mezopowe, oznacza pracę ludzkiego narządu wzroku w warunkach niedostatecznej ilości światła. Z fizjologicznego punktu widzenia jest widzeniem upośledzonym, chociaż nie jest patologią. W miarę osłabiania natężenia oświetlenia wyłączeniu ulega czynność czopków, co oznacza utratę najpierw widzenia pasma czerwonego a następnie pasma zielonego. Widzenie otoczenia zaczyna przybierać odcienie niebiesko – szare. Barwy od zieleni do czerwieni są odbierane jako szarość ciemniejsza od rzeczywistości. Zaburzenia te określane są jako „efekt Purkiniego”. Jest to, zatem widzenie pośrednie pomiędzy fotopowym (widzenie dzienne) a skotopowym (przy znikomej ilości światła). Z widzeniem zmierzchowym czasami wiążę się patologia czynności pręcików w siatkówce oka, czyli ślepota zmierzchowa (nyktalopia). Osoby dotknięte tą patologią nie widzą przy słabym oświetleniu. Zmiana oświetlenia od słabego do jaskrawego, jeśli występuje nagle, wywołuje zjawisko olśnienia. Odróżnia się olśnienie bezpośrednie, gdy źródło światła pokrywa się z osią wzroku, i pośrednie, kiedy źródło znajduje się na innej osi. Ze względu na skutki olśnienie może być: oślepiające, przeszkadzające, przykre. Powoduje szybsze zmęczenie narządu wzroku i zmęczenie ogólne. Olśnienie jest czynnikiem zagrażającym bezpieczeństwu lotniczemu. Zmienne oświetlenie może niekiedy wyzwalać występowanie tzw., powidoków. Jest to postrzeganie najpierw barwy światła olśniewającego, następnie barwy dopełniającej. Efekty takie powstają wskutek tego, że pobudzenie siatkówki nie powraca do normy natychmiast po przerwaniu działania bodźca świetlnego, ale jeszcze przez jakiś czas przesyła impulsy do ośrodków wzrokowych kory mózgowej. Rozkład natężenia oświetlenia w środowisku pracy człowieka powinien być równomierny, aby zapobiegać powstawaniu zbyt dużych kontrastów, mogących wywoływać patologiczne widzenie. Nie wystarcza zapewnienie wymaganego natężenia tylko w obrębie pracy wzrokowej, bowiem wzrok odrywa się od przedmiotu lub powierzchni pracy i przenosi w różnych kierunkach. Znaczne różnice luminancji w bliższym i dalszym otoczeniu powierzchni pracy wpływają na jakość widzenia. Jakość widzenia jest wynikiem relacji pomiędzy analizatorem wzrokowym a warunkami otoczenia. Na jakość widzenia mają wpływ: luminancja przedmiotu pracy i jego kontrast z tłem, kontrast tła z otoczeniem, czas ekspozycji, stopień odzwierciedlania barw. Luminancja (L); fizyczna miara jaskrawości. Zależy ona od natężenia oświetlenia obserwowanego obiektu, jego właściwości odbiciowych oraz pola pozornej powierzchni świecącej. Pozorna powierzchnia świecąca jest to wielkość postrzeganej przez obserwatora powierzchni płaszczyzny świecącej; uzależniona od kierunku jej obserwacji. Zwiększenie natężenia oświetlenia stanowiska pracy, ale nie wywołującego lośnienia, powoduje wzrost wydajności pracownika przy jednoczesnym wzroście komfortu wykonywanych czynności. Wydajność pracy, określanej liczbą popełnianych błędów, nie ma przebiegu prostoliniowego. W miarę narastania natężenia oświetlenia od 300 lx, liczba błędów zmniejsza się, do ok. 1000 lx. Dalsze zwiększanie oświetlenia (ponad 1 000 lx) gwałtownie pogarsza wygodę widzenia a tym samym zwiększa liczbę popełnianych błędów (ryc. 102). Wydolność wzrokowa człowieka zależy od wygody widzenia (percepcji) oznacza to zależność nie tylko od ilości, ale również od jakości oświetlenia (charakterystyki widmowej źródeł światła). W sytuacji oświetlenia sztucznego, w warunkach ograniczonej przestrzeni roboczej, np. kokpit statku powietrznego, 258 uzyskanie wysokiej wydolności wzrokowej jest uzależnione od zapewnienia dostatecznie dobrego oświetlenia określanego m.in. optymalnymi poziomami natężenia oświetlenia na kierunku płaszczyzny roboczej (konsola wskaźników) oraz płaszczyznach bocznych, przy jednoczesnym uwzględnieniu możliwości olśnienia docierającego przez oszklenie kokpitu. Przy określonym natężeniu oświetlenia wydolność wzrokowa nie jest taka sama u wszystkich ludzi. Trening lotniczy w symulatorze generującym zmienne oświetlenie pozwala lotnikom określić indywidualną wrażliwość na olśnienie, a tym samym uwrażliwić na unikanie nagłych zmian oświetlenia podczas gwałtownego przenoszenia wzroku ze wskaźników nawigacyjnych na jaskrawą dal horyzontu. Liczba błędów Optymalna wydajność pracy 0 (ciemność) 100 300 1000 lx Ryc. 102. Orientacyjna zależność wydajności pracy zależna od oświetlenia (lx); mierzona ilością błędów 4. Trening wzrokowy Praca na pokładzie statku powitanego związana jest ze stresem zawodowym oraz napięciem uwagi nawigacyjnej. Podczas długiego lotu, widzenie może być gorsze niż o poranku po fizjologicznym wypoczynku. Dobry trening oczu może przyczynić się do poprawy wysiłkowego widzenia. Trening racjonalnego widzenia. 1. W możliwie „wolnej chwili” oderwij wzrok od wykonywanej czynności 2. Wykonaj dalekie „błądzenie” wzrokiem; lustruj panoramę widoku dali zaczynając spostrzeganie jednego, następnego i wielu innych punktów. W przypadku nieostrego widzenia pierwszego punktu, należy na chwilę zamknąć oczy, rozluźnić się i wykonać dwa, trzy głębokie oddechy 3. Nie wytężając wzroku patrz na fragment pola widzenia zachowując świadomość całego (wcześniej postrzeganego) pola widzenia 4. Kilkakrotnie przenoś wzrok na różne przedmioty, różnie odlegle wskaźniki kokpitu. Ćwiczenie takie rozluźnia mięśnie wzroku. 259 5. Podczas czytania rekreacyjnego, wybieraj miejsce dobrze oświetlone, zachowuj umiarkowane tempo czytania. Co jakiś czas wykonaj przerwę na mruganie oczami. Mruganie nawilża oczy i działa łagodząco oraz przeciwzapalnie Przykłady treningów rozluźniających napięcie oczu, czyli ułatwiające postrzeganie bodźców wzrokowych z obrzeży pola widzenia. Ruchy wahadłowe gałek ocznych. Pozycja wyjściowa siedząca podparta swobodna. Należy przy zamkniętych oczach wyobrazić sobie wahadło wolno poruszające się przy znacznej amplitudzie. Głową należy wykonywać ruchy (wodzenie) odpowiednie do wyobrażonego wahadła. Ruchy ósemkowe. Pozycja wyjściowa siedząca podparta swobodna. Należy wykonywać gałkami ocznymi, bez poruszania głową, ruchy po torze wyobrażonej ósemki. Patrzenie naprzemienne Pozycja wyjściowa siedząca podparta swobodna (przy oknie albo w ogrodzie, parku). Zasadą tego ćwiczenia jest obserwowanie obiektów położonych w różnej odległości. Przez chwilę należy obserwować jakiś obiekt, znajdujący się w odległości ok. 50 cm, po chwili należy skierować wzrok na obiekt bardziej oddalony. Ćwiczenie można powtarzać wielokrotnie wybierając coraz to inne obiekty spostrzegania. Ruchy gałek ocznych w płaszczyźnie poziomej. Pozycja wyjściowa siedząca swobodna, przed ścianą. Należy powoli przenieść wzrok w lewo, bez poruszania głowy. Utrzymanie pozycji przez chwilę i następnie powrót do pozycji wyjściowej. Powtórzenie analogicznie, ale w prawo. Ćwiczenie można powtarzać wielokrotnie. Ruchy gałek ocznych w płaszczyźnie pionowej. Pozycja wyjściowa siedząca swobodna wzrok skierowany na sufit. Należy powoli przenieść wzrok (bez poruszania głową) do patrzenia przed siebie. Utrzymać wzrok przez chwilę a następnie przenieść wzrok (bez poruszania głową) do patrzenia w dół. Utrzymać prze chwilę i powrócić do patrzenia przed siebie. Ćwiczenie można powtarzać wielokrotnie Opisany trening rozluźniający można wykonywać w każdych warunkach, w których możliwy jest relaks i swobodne rytmiczne oddychanie. Regularne ich wykonywanie wpływa korzystnie na jakość widzenia oraz poprawia samopoczucie (relaksacja wzrokowa). Opisane i inne pozornie błahe czynności bardzo korzystnie wpływają na stan oczu i jakość widzenia, a to przenosi się na optymalną skuteczność pracy i relaksujący wypoczynek rekreacyjny. Inne techniki treningowe jak: naświetlanie (solaryzacja) czy palming: klasyczny, wizualizacyjny, oddechowy oraz wymagające specjalistycznego sprzętu najlepiej wykonywać w odpowiednich placówkach terapii wzroku. 260 XXIII. Trening zdrowotny i zawodowy Aktywność fizyczna, jako bodziec naturalny, może korzystnie oddziaływać na organizm człowieka, wpływając na fizjologiczną dynamikę narządów. Stanowi bazę, na której wznosić można strategię zdrowego stylu życia. Warunkiem skuteczności treningu fizycznego jest wykonywanie czynności nieprzekraczających krytycznych wartości indywidualnej wydolności ustroju, przy optymalnym dozowaniu ilościowym. Każdy trening powinien być poprzedzony rozgrzewką z obciążeniami narastającymi stopniowo i odpowiednio do osobniczych możliwości wykonawczych. Wreszcie optymalną skuteczność treningu warunkuje jego systematyczność. Systematyczna aktywność fizyczna to najskuteczniejszy i najtańszy sposób skutecznej profilaktyki zdrowotnej. Dzięki lepszemu dotlenieniu mózgu wzrasta sprawność pamięci i koncentracji, co ma istotne znaczenie dla ludzi wykonujących pracę w lotnictwie. Siedzący tryb życia, lotników samolotów pasażerskich i transportowych dalekiego zasięgu, urzędników administracji lotniczej, kontrolerów ruchu lotniczego i innych służb lotniskowych, prowadzi nie tylko do drobnych dolegliwości, ale może być czynnikiem sprawczym lub podtrzymującym groźne schorzenia (np.: żylaki, nadciśnienie, cukrzyca typu 2). Organizm człowieka nie posiada fizjologicznego „programu” spędzania większej części ustrojowej aktywności dziennej w bezruchu. Mała aktywność ruchowa organizmu nie umożliwia pełnego spożytkowania dostarczanych kalorii, których nadmiar zamieniany jest w tkankę tłuszczową. Nadmiar tkanki tłuszczowej stopniowo uszkadza układ krążenia, zwiększa zagrożenie rozwoju niektórych nowotworów, nadmiernie obciąża więzadła i stawy. Niedostatek ruchu zaburza przebieg wielu procesów ustrojowych zaliczanych do tzw. „życiowo ważnych”, m.in. przemian węglowodanowych, spalania tłuszczów, przyswajanie wapnia. Regularny wysiłek fizyczny 30-to minutowy, wykonywany przez większość dni tygodnia może być uzupełnieniem aktywności ruchowej przy siedzącym trybie pracy. Przy krótkim niedostatku czasowym trening 10 minutowy też wypełnia minimum ruchowe. Oprócz treningu fizycznego trening zdrowotny przewiduje, jeśli jest taka potrzeba, zmianę dotychczasowych przyzwyczajeń dotyczących: sposobu żywienia, przyjmowania używek, łagodzenia niekorzystnych sytuacji zdrowotnych. Trening zdrowotny można zdefiniować jako zespół zachowań i nawyków zmierzających do podtrzymywania potencjału zdrowotnego z jednoczesnym niwelowaniem ryzyka zachorowania a także rozwijanie osobowości (trening interpersonalny). Najkrócej czynności te można określić jako: osiąganie optymalnej zdrowotności poprzez trening fizyczny. Regularny trening fizyczny zwiększa ogólną wydolność organizmu, ponieważ: Poprawia utlenowanie krwi, co m.in. wzmacnia sprawność intelektualną i oporność psychiczną Podnosi kondycję mięśnia sercowego Nasila intensywność syntezy enzymów biorących udział w oddychaniu tlenowym, a to powoduje lepszą przyswajalność tlenu. Zwiększa masę i siłę mięśni szkieletowych Reguluje procesy metaboliczne Koryguje błędy żywieniowe Niweluje objawy zmęczenia Modeluje sylwetkę, sprzyja energicznym i pewnym ruchom (doskonałość manualna) Wymienione cechy korzystnie poprawiają psychikę człowieka. Trening zawodowy z wykorzystywaniem symulatorów jest przedsięwzięciem interdyscyplinarnym, mającym na celu bezpieczne kształcenie, zarówno teoretyczne jak i praktyczne oraz wieloprofilowe doskonalenie umiejętności pracowniczych. Wybrane zalety szkoleń z wykorzystywaniem symulatorów: Nauczanie praktycznych czynności lotniczych w bezpiecznych warunkach naziemnych Kształtowanie nawyków ogólnych u lotników po czasowej niezdolności do wykonywania pracy w powietrzu 261 Nabywanie umiejętności bezpiecznego latania w ekstremalnych warunkach meteorologicznych i pilotażowych Mniejsze koszty niż loty szkolno – treningowe Znikome ryzyko uszkodzenia sprzętu Możliwość treningu bez względu na warunki pogodowe Trening symulowanego oblotu nowej trasy (pasażerskiej, towarowej lub specjalnego znaczenia) o znacznym stopniu trudności Nie generuje zagrożenia ekologicznego Możliwość programowania lub szybkiej korekty indywidualnego szkolenia. Symulacja zawodowa dąży do doskonalenia konkretnych umiejętności oraz uczenia się na własnych błędach popełnianych w bezpiecznej sytuacji treningowej. Niefortunne manewry lotnicze, będące elementami treningu można poddać korekcie, zastosować „reepley” i powtarzać wielokrotnie. Wyniki treningów pozwalają na nabywanie wiedzy o umiejętności i sprawności zawodowej określonych zbiorowości zawodowych, a to staje się przyczynkiem do konstruowania nowych procedur edukacyjnych. Trening można uznać za zasadniczy mechanizmem osiągania wysokiej sprawności w działaniu. Czy trening z zastosowaniem symulatorów uczy zawodu lotnika? Nie, ale go doskonali (ryc.103). TRENING LOTNICZY Informacyjno - szkoleniowy Zwiększający fizjologiczną oporność na wysiłek lotniczy Symulatory lotniczo - lekarskie Mistrz symulacji Lot treningowy Lęk przed akcją rzeczywistą Mistrz lotniczy Bezpieczny lot w ekstremalnych warunkach Ryc. 103. Schemat skutecznego treningu lotniczego (linią przerywaną zaznaczono niedostatek treningu odnoszonego do bezpiecznego latania) 262 Czynności zawodowe w lotnictwie dokonują się w trudnym i wymagającym środowisku pracy. Efektywność pracy lotników zmniejsza udział tzw. „czynnika ludzkiego” w katastrofie lotniczej. Oznacza to, że im większa efektywność pracy załogi, tym mniejsze zagrożenia zdrowia a czasami i życia pasażerów oraz ludności zamieszkującej okolice lotniska. Wysoka wymagalność odnoszona do lotniczego „czynnika ludzkiego” oraz warunki pracy odmienne od naziemnych zmuszają personel do stałego uaktualniania swej wiedzy, doskonalenia umiejętności i najkorzystniejszego reagowania w skrajnych warunkach lotu. Wymogi te najlepiej wypełniać można poprzez ustawiczne samokształcenie z wykorzystaniem zalecanych materiałów szkoleniowych. W lotnictwie, bardziej niż w innych środowiskach zawodowych, można odróżniać pojęcia kwalifikacji od kompetencji. Kwalifikacje, najczęściej postrzegane są jako możliwość legitymowania się dokumentem stwierdzającym uzyskanie wykształcenia zawodowego oraz nadanie tytułu lub stopnia naukowego. Kwalifikacje przewidują możliwość wykonywania czynności w przeciętnych (w czasie kształcenia) warunkach zawodowych. Kompetencje umożliwiają wykonywanie nabytych kwalifikacji również w warunkach ekstremalnych. Zatem kompetencje są pojęciem szerszym niż kwalifikacje. Szkolenie lotnicze, rozumiane jako nabywanie kwalifikacji zawodowych określają stosowne przepisy krajowe i resortowe. Końcowy sprawdzian (egzamin) dopuszcza do wykonywania określonych czynności lotniczych. Dokument jest ważny i uznawany przez środowisko lotnicze. Jako przykład opisane zostanie bardzo skrótowo szkolenie paralotniarzy, które trwa 5 do 6 dni i podzielone jest na dwa etapy. Celem szkolenia w I etapie jest nauka: startu, zmiany prędkości lotu, wykonywania zakrętów, korygowania znoszenia przez wiatr, precyzyjnego podejście do lądowania i lądowania. Etap II obejmuje trening umiejętności pilotażowych, nabytych w etapie I. Pilot uczeń po zakończeniu tego etapu szkolenia powinien umieć wykonać najmniej jedną metodę wytracania wysokości. Po zakończeniu tego etapu, szkolony powinien umieć wylądować w obszarze ograniczonym kwadratem o wymiarach 60 na 60 metrów. Formalnie pilot - uczeń po zakończeniu kursu musi m.in. posiadać: minimalny 6-cio godzinny nalot; trzy loty żaglowe nie krótsze niż 30 minut każdy; loty termiczne nie krótsze niż 40-sto minutowe a także ocenić warunki meteorologiczne i terenowe z wykorzystaniem ich analizy do przygotowania planu lotu oraz w nawigacji podczas lotu. Nabyte kwalifikacje są wystarczające do wykonywania lotów w zwykłych europejskich warunkach lotniczych, przy sprzyjających warunkach meteorologicznych utrzymujących się podczas całego lotu. Niedogodnością tego szkolenia jest możliwość planowania cyklu edukacyjnego bez ciągłości (np. dzień po dniu), wymogiem jest zaistnienie 4 do 6 dni lotnych (czasami korzystnych) w dowolnych odstępach czasu. Nadmiernie długie przerwy nie sprzyjają efektywności nauczania. Inną niedogodnością dydaktyczną jest wykorzystywania, w czasie szkolenia, specjalnych skrzydeł szkoleniowych, „bardzo bezpiecznych w obsłudze”. Takie szkolenie jest wystarczającym dla uzyskania kwalifikacji lotniczej. W Polsce jest ok. 70 ośrodków, które szkolą pilotów do licencji turystycznej. Taka liczba uczelni wzbudza wątpliwość, czy dysponują owe ośrodki odpowiednią infrastrukturą oraz lotniczymi bazami szkoleniowymi? Innym, choć ważnym zagadnieniem jest nabywanie kompetencji. Kompetencje można podzielić na osobiste i społeczne. Kompetencje osobiste wyrażają się dążeniem do doskonałości, poprzez osiąganie coraz to trudniejszych celów. W odniesieniu do szkolenia oznacza to chęć uczestnictwa w zorganizowanym doskonaleniu zawodowym oraz permanentnego samokształcenia. Kompetencje społeczne wyrażają efektywne postępowanie w różnych sytuacjach interpersonalnych. W lotnictwie jednymi z najważniejszych kompetencji społecznych jest asertywność oraz utrzymywanie optymalnych i skutecznych relacji interpersonalnych odnoszonych do załogi i pasażerów statku powietrznego. Kompetencje osobiste oraz społeczne mają decydujące znaczenie radzenia sobie w sytuacjach trudnych, a także związanych ze stresem zawodowym. Najczęstszą metodą nabywania umiejętności społecznych jest naturalny trening, który przebiega w toku codziennych interakcji z innymi, na zasadzie modelowania, czyli nauczanie poprzez obserwację i naśladowanie, oraz metodą prób i błędów, czyli indywidualnego analitycznego doświadczania przyczynowo – skutkowego. Skuteczność treningu można zwiększyć poprzez łatwy dostęp do informacji zwrotnej a także wykorzystując czas na refleksyjne zrozumienie 263 swoich zachowań. Współpraca z trenerem znakomicie przyspiesza osiąganie optymalnych wyników. Dynamiczny rozwój ruchu lotniczego wyzwolił potrzebę utworzenia europejskiej instytucji dbającej o bezpieczeństwo i wspólnotowy rozwój lotnictwa. Władze narodowe mają obowiązek wypełniania zadań operacyjnych. Najczęściej dotyczą one standaryzacji statków powietrznych a także szkolenia i wydawania licencji lotniczych dla pilotów. Europejska Agencja Bezpieczeństwa Lotniczego (European Aviation Safety Agency, EASA) rozwija wspólne standardy bezpieczeństwa i ochrony środowisk lotniczych. EASA promuje szkolenia personelu lotniczego w aspekcie możliwości wymienialności załóg statków powietrznych. Lotnictwo wojskowe dostrzega potrzebę rytmicznego szkolenia doskonalącego personelu lotniczego. Duży nacisk kładzie się na obowiązkowe treningi z zastosowaniem symulatorów lotów. Przyjęto znowelizowany program szkoleniowy wykorzystujący krajową i zagraniczną bazę edukacyjną. I tak załogi samolotów Casa C-295, Hercules C-130 i śmigłowców Mi-8, szkolone będą w ośrodkach zagranicznych. Wymogi obecnie nakładane na europejski personel lotniczy przewyższają uprawnienia dawniej nabyte w różnych ośrodkach szkolenia lotniczego. Współczesna potrzeba optymalnych kompetencji lotniczych wyraża się nabywaniem umiejętności: podejmowania trafnych decyzji w sytuacjach ekstremalnych, odporności na stres, asertywności (ryc. 104). Uzyskanie wymaganej doskonałości zawodowej jest możliwe poprzez dobrze zorganizowany trening pracy. Celem tego treningu jest uzyskanie mistrzostwa zawodowego, przy maksymalnym wykorzystaniu kwalifikacji i kompetencji zawodowych, bowiem końcowy efekt wykonywanej pracy zależy od wiedzy oraz nabytych umiejętności odpowiednich do aktualnych potrzeb wykonawczych. Kompetencje zawodowe w lotnictwie Osobiste Doskonałość jednostkowa Społeczne Efektywność wykonawcza Asertywność Optymalne relacje interpersonalne N a t u r a l n y T r e ni g Minimalizacja stresu zawodowego Ryc. 104. Zależność doskonalenia kompetencji zawodowych w minimalizowaniu stresu pracowniczego 264 Efektywna edukacja tym bardziej jest skuteczna, im powszechniej stosuje się techniki rozwijające umysł i usprawniające uczenie się. Prowadzą one do nabywania umiejętności szybkiego czytania i zapamiętywania a także usprawniają pamięć i szybkie przetwarzanie informacji. W odniesieniu do lotników szczególnie wartościowym jest nabywanie umiejętności szybkiego i trwałego zapamiętywania treści szkoleń, instrukcji oraz komend pilotażowych w językach obcych, a także powiększania zasobów pamięci dotyczącej danych liczbowych. Poniżej zostaną opisane wybrane (powszechnie dostępne) techniki efektywnego uczenia. Mnemotechniki, odnoszą się do zwiększania trwałości poprzez system krótkich powtórek. W treningu pamięci ważna jest synergia między prawą i lewą półkulą mózgu. Prawa półkula związana jest z wyobraźnią, marzeniami, spostrzeganiem relacji przestrzennych oraz odbiorem kształtu, koloru, rytmu i muzyki. Lewa półkula odpowiada za działania logiczne i analityczne a także za operowanie pojęciami, liczbami, kategoriami. W czasie procesu uczenia się człowiek nieświadomie wykorzystuje głównie lewą, tzw. logiczną półkulę. Ćwiczenie wyobraźni powiązanej ze swobodnymi skojarzeniami czyni pamięć bardziej wydajną, bowiem obrazy są lepiej zapamiętywane niż pojęcia. Taka kompozycja uruchamia potencjał prawej półkuli, co czyni bardziej harmonijną pracę mózgu, a to ułatwia zapamiętywanie każdej, nawet skomplikowanej informacji. Ćwiczenia takie nie tylko odblokowują prawą półkulę mózgu, ale również uspakajają umysł i uczą koncentracji uwagi. Wybrane rodzaje mnemotechnik Grupowanie, polega na uporządkowaniu informacji według pewnych zasad, np. podobieństwa znaczeniowego czy formalnego. Akronim, polega na wymyśleniu słowa lub wyrażenia, w którym pierwsze litery odnoszą się do zapamiętywanych informacji. Zwrot stanowiący akronim nie musi być sensowny. Akrostychy; tworzy się zdanie, w którym początkowe litery wyrazów odnoszą się do listy zapamiętywanych informacji, np. chcąc zapamiętać przypadki rzeczownika w języku polskim (mianownik, dopełniacz, celownik, biernik, narzędnik, miejscownik, wołacz.), wymyśla się zdanie: Mama Dała Celinie Bułkę Nasmarowaną Masłem Wiejskim. Rymowanki. Polegają na uczeniu się krótkich wierszyków, które poprzez analogię ułatwiają zapamiętanie potrzebnych informacji. Rymowanki liczbowe. Pomagają zapamiętać ciągi cyfr. Cyfry są reprezentowane przez słowa o określonej liczbie liter. Metoda miejsc albo technika lokacji. Ćwiczenie to odwołuje się do wyobraźni, a polega na kojarzeniu zapamiętywanych informacji ze znanymi miejscami. Jest to technika bardzo przydatna do zapamiętania dużej ilości informacji w określonym porządku. Kotwice. Metoda polega na wybraniu sobie miejsc, w których chce się „zahaczyć” dane informacje do zapamiętania. Łańcuchowa technika skojarzeń. W tej technice kojarzy się ze sobą kolejne elementy. Obrazy te przechodząc jeden w drugi, tworzą swego rodzaju film, widziany oczyma wyobraźni. Ćwiczenia w zbiorze treningu mnemotechniki są różne, standardowe lub komponowane indywidualnie. Skuteczność treningu zależna jest od wielu ćwiczeń, spokoju wykonawczego, wysiłku ćwiczącego oraz doświadczonego trenera. Uczenie się jest skomplikowanym procesem biofizjologicznym, charakteryzującym się zmianami w zachowaniu, powstającymi wskutek przystosowywania się jednostek do nowych warunków. Efekty uczenia się są względnie trwałe, jeżeli można określić, co należy tylko zrozumieć? A co również zapamiętać? Szybkie czytanie. Brytyjscy psycholodzy dla potrzeb armii opracowali i wdrożyli metodę odróżniania konturów samolotów. Okazało się, że możliwe jest rozpoznanie samolotów wroga eksponowanych jedynie przez bardzo krótką chwilę (kilka milisekund). Po wojnie metodę tę zaczęto wykorzystywać do szybkiego odczytywania tekstów. Obecnie ośrodki zajmujące się szybkim czytaniem stosują bardzo zbliżone metody, sprawdzone w wieloletniej praktyce. Uczestnicy szkolenia przechodzą przez dwie fazy. Pierwsza polega na wyeliminowaniu złych nawyków czytelniczych, natomiast druga na przyswojeniu i utrwaleniu nowych. Złe nawyki to najczęściej: wracanie wzrokiem do przeczytanych fragmentów tekstu oraz wokalizacja 265 Cofanie wzroku do przeczytanego już tekstu czasami jest nieświadome, a innym razem świadome dla lepszego zrozumienia czytania. Powrót do fragmentu przeczytanego wiąże się z utratą wątku a tym samym pogorszeniem zrozumienia. Jest to tzw. regresja. Wyeliminowanie regresji jest podstawowym czynnikiem w nauce szybkiego czytania. Szybkie przeczytanie i nawet „zgubienie” wyrazów lub zdań pozwala na uzyskanie ogólnej wiedzy o treści danego tekstu. Stosując ćwiczenia można obejmować jednym spojrzeniem kilka wyrazów, wierszy a przy dalszym treningu całych akapitów. Jest to możliwe pod warunkiem realizowania systematycznego treningu. Kolejną przeszkodą w szybkim czytaniu jest wokalizacja. Polega na wymawianiu w myślach lub nawet na głos (do siebie) czytanego tekstu. Przeciętna szybkość mówienia wynosi około 400 słów na minutę i taka szybkość ogranicza czytanie. Pozbycie się wokalizacji umożliwia uzyskiwanie większych prędkości czytania. Aktywne powtórki, to element technik efektywnego uczenia się. Najdłużej w pamięci pozostaje wiedza dotycząca pytań, na które sam uczący znalazł odpowiedź. Istnieje następujący system powtórek, który pozwala uczynić naukę znacznie bardziej efektywną: Natychmiast powtarzać nowo zdobyte informacje Powtarzać nabytą wiedzę po upływie jednej godziny Powtarzać nabytą wiedzę po upływie jednego dnia a dalej po upływie: jednego tygodnia, jednego miesiąca. Postęp naukowo-techniczny wyzwala nieustającą potrzebę zdobywania dodatkowych kwalifikacji, a zachodzące zmiany wymuszają konieczność ciągłego poszerzania swojej wiedzy, w celu przystosowania się do zmieniającej się rzeczywistości. Tylko te jednostki, które są w stanie skutecznie analizować, przetwarzać, a następnie wykorzystać informacje, mają duże szanse na sukces i na bardziej intensywne życie. Wiedza zdobyta dzięki samodzielnej pracy ćwiczącego, zostaje w pamięci na długo i staje się zasobem do efektywnego jej wykorzystania. Uczenie się nie może być procesem ciągłym. Mózg człowieka nie wykazuje ciągłości przyswajania wiedzy na tym samym poziomie. Fizjologiczne skupienie uwagi występuje w czasie pierwszych 20 minut edukacyjnych. Zatem optymalna skuteczność nauczania wymaga podzielenia cyklu nauczania na 30 minutowe bloki tematyczne dotyczącego jednego tematu (obsługi urządzenia). Pomiędzy blokami powinna być przerwa od 5 do 10 minutowa. Taki odpoczynek mózgu przywraca odpowiednią efektywność nauki. Nauka naprzemienna zagadnień ścisłych przeplatanych humanistycznymi lepiej wykorzystuje czynności obu półkul mózgowych. Podczas przerwy dobrze jest wykorzystywać techniki relaksacyjne powodujące odprężenie, dobrą wentylację płucną oraz zmniejszenie napięcie mięśni. Przykłady treningu relaksacyjnego: Ćwiczenia fizyczne rozluźniające na świeżym powietrzu lub przy otwartym oknie Trening Jacobsona, czyli napinanie i rozluźnianie określonych mięśni (odpowiednich do konkretnych czynności) Trening medytacji odprężającej i dotleniającej Trening oddychania przeponą (zwłaszcza dla wykładowców) Po przerwie konieczne jest „wejście” w rytm i treść nauczania. Szybkie podążanie za tokiem nauczanej wiedzy wymaga dobrej koncentracji. Treningiem koncentracji jest skupienie myśli. Ćwiczenie wymaga wykluczenia wszelkich doznań zewnętrznych, a jedynie oddanie umysłu dla wyłączności pewnego (zadanego, poznawanego) ciągu myślowego. Oznacza to eliminację, już w chwili pojawiania się percepcji słuchowej, wzrokowej i innej. Praktycznie należy nauczyć się nie podążać ruchami głowy za dźwiękami, wodzeniem oczami za bodźcami świetlnymi i zaniechania innych zbędnych stereotypów ruchowych (np. podpieranie dłonią brody albo tzw. „kręcenia młynków” kciukami). Ważnym ćwiczeniem jest punktualność. Dobre efekty daje rozpoczynanie treningu, nauczania, wypoczynku o tych samych porach dnia. Fizjologiczny rytm dnia pracy skutkuje: wzrostem efektywności wykonywanych czynności skracaniem czasu nauczenia 266 maksymalnym wykorzystaniem relaksacji ciała i umysłu. Komunikacja werbalna i niewerbalna. Bezpieczeństwo i sprawność lotnicza zależy, oprócz innych czynników, również od dobrej komunikacji werbalnej pomiędzy członkami załogi statku powietrznego. Ważnym jest, aby każda informacja słowna była poprawnie odbierana i interpretowana. Warunek ten najlepiej zostanie wypełniony, jeśli przekaz ustny zostanie podany krótko, jasno i w odpowiednim czasie. Komunikacja interpersonalna jest dynamicznym przekazem bodźców. Każdy bodziec w postaci słowa, gestu czy mimiki powoduje u odbiorcy komunikatu pojawienie się określonych myśli oraz stanów uczuciowo - emocjonalnych, zwanych intencjami. Wymiana informacji zaliczana jest do jednych z ważniejszych czynników wykonywania czynności lotniczych. W lotnictwie najczęściej zachodzi wymiana informacji pomiędzy: członkami załogi, załogą (kapitan pilot) a obsługą naziemną załogą a pasażerami statku powietrznego. Komunikacja słowna zależy od tzw. „sztuki mówienia” oraz dobrego rozumienia w relacji nadawca i odbiorca wykonujących swe zadania według jednego (tego samego) systemu przekazu informacji. Umiejętności oraz trening doskonalący współpracy w załodze wieloosobowej (MCC – Multi-Crew Cooperation) prowadzą specjalistyczne placówki lotnicze (np. Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych). Szkolenie personelu latającego Sił Zbrojnych RP obejmuje tematykę dotyczącą MCC na kursach dotyczących wyłącznie tej tematyki. Zagadnienie zarządzania ryzykiem i współpracy w załodze lotniczej zostały włączone do programów kształcenia i kursów doskonalących dla personelu latającego. W lotnictwie cywilnym szkolenie teoretyczne obejmuje 14 godzin wykładów, co wypełnia wymogi JAR-FCL. [Szkolenie pilota w Polsce normują przepisy uzgodnione przez kraje Unii Europejskiej. Określone są one jako wspólne wymagania lotnicze, czyli (Joint Aviation Requirements tj. JAR). Wspólnie określone wymagania dotyczą między innymi licencjonowania załogi lotniczej (flight crew licensing tj. FCL)]. Efektywność komunikacji słownej zależy od optymalnego słuchania. Słyszenie jest fizjologicznym procesem wyzwalanym przez receptory narządu słuchu zapoczątkowujących słuchanie, czyli czynność selektywną polegająca na rozkodowywaniu znaczeń bodźców słuchowych. Wyróżnić można słuchanie bierne i aktywne. Bierne oznacza praktycznie jedynie słyszenie i występuje w przypadku niskiej motywacji poznawczej. Aktywne słuchanie związane jest ze zdobywaniem wiadomości lub informacji oraz zapoznanie się z poglądami, postawami czy uczuciami mówcy, ale jednocześnie wymaga od słuchacza podążania za tokiem myślenia i przyjęcia poglądu rozmówcy. Komunikacja interpersonalna w lotnictwie ma szczególne znaczenie, bowiem zaburzona i niewłaściwie prowadzona może być przyczyną wielu nieporozumień, które stają się przyczynkiem do katastrofy. Najbardziej efektywna i skuteczna komunikacja jest wtedy, kiedy określona wypowiedź jednej ze stron jest odczytana i zinterpretowana zgodnie z założeniami nadawcy. Komunikacja interpersonalna może odbywać się werbalnie i niewerbalnie. Komunikacja werbalna (słowna) charakteryzuje się tym, że przekaz informacji odbywa się poprzez wypowiadane słowa, które są przekształcane w zdania. Natomiast komunikacja niewerbalna (bezsłowna) opiera się na mowie ciała (np. gestach, mimice, nieartykułowanymi dźwiękami). Obie komunikacje mogą być jednoczesne jak werbalna wzmacniana niewerbalną, albo oddzielnie. W każdym przypadku, poza okresem snu, występuje zawsze. Każda sytuacja życiowa stanowi źródło przekazywania i odbierania informacji stosownych do okoliczności. Brak komunikacji słownej nie oznacza „milczenia informacyjnego”, bowiem ciało człowieka przekazuje informacje o samopoczuciu, aktywności, bezradności, zamyśleniu itp. Taki przekaz jest spontaniczny i nie podlega świadomości. Ekspresja głosowa, mimowolne gesty dłoni, źrenice oczu przekazują otoczeniu wiele niemodulowanych informacji. Odmiennie, mimika twarzy modulowana zwana jest „niewerbalnym kłamcą”. Twarz łatwo podlega samokontroli. Bez trudu można wywołać oglądem oblicza fałszywe informacje, jak np. uśmiech w chwili smutku, albo udawane zdziwienie w przypadku znanej informacji pochodzącej z innego przekazu. Załoga statku powietrznego, często posługuje się gestami do wskazywania określonych urządzeń, albo ważnego widoku na zewnątrz kokpitu. Szczególnego znaczenia nabiera poruszanie 267 głową. Ruchy głowy mogą stanowić przekaz wzmocnienia własnej komunikacji, zgodę lub jej brak z przekazem rozmówcy, chęć zabrania głosu. Czasami przypadkowy gest (zdziwienie okazane uniesionymi brwiami) może wypaczyć odbiór komunikatu z pozytywnego na negatywny. Ogólnie można przyjąć, że są dwa sposoby komunikacji niewerbalnej: 1) ruchy ciała, do których zalicza się mimikę, dotyk, kontakt wzrokowy, różne inne gesty i dźwięki nieartykułowane; 2) niemierzalne zależności psychiczne, czyli brak więzi emocjonalnej oraz niechęć do nawiązania kontaktu interpersonalnego. Pozycja ciała wyraża własne samopoczucie, różne stany psychiczne wyrażane znakami statycznymi i kinezycznymi. Pośród statycznych postrzegać można: zaciśnięte usta, dłonie złożone w pięści, ściśle złączone stopy, opuszczona głowa, itp. Do kinezycznych zalicza się: ruchy głowy (aprobaty, dezaprobaty), ruchy brwi (np. zdziwienia), ruchy dłoni, stóp, kołysanie ciała itp. Ogólna postawa ciała może wyrażać sympatię lub antypatię, zachętę do kontaktu wzrokowego, pobłażliwości itd. Komunikacja niewerbalna może spełniać funkcje: informacyjną lub wspierającą wypowiedź. Funkcja informacyjna dostarcza wiedzy o: samopoczuciu rozmówcy, jego stanie uczuciowym i emocjonalnym, pewności swej wiedzy, postawie emocjonalnej w odniesieniu do rozmówcy. Szczególną wartością tych informacji jest niewielka możliwość sterowania wolą adwersarza. Funkcja wspierająca dotyczy najczęściej jednoczesnej komunikacji werbalnej. Wyrażać może potwierdzenie lub zaprzeczenie, albo wątpliwość wartości przekazu. Wyrażanie takie może być przez środowisko odbierane fałszywie, celowo lub w dobrej wierze. Zasadnicze funkcje komunikacji niewerbalnej można określić jako: informacyjna, wzmocnienie wypowiedzi słownej, wyrażanie emocji, przekazywanie relacji emocjonalnej pomiędzy komunikującymi się osobami. Przesłuchiwanie nagrań z komunikacji werbalnej załogi statku powietrznego w procedurze badania przyczyn katastrofy lotniczej, w przypadku braku zgodności poleceń z wykonywaniem czynności lotniczych; powinno wzbudzić zainteresowanie możliwością zniekształcenia interpersonalnej komunikacji werbalnej, komunikacją niewerbalną nienagrywaną w rejestratorach pokładowych Optymalny rezultat komunikacji wymaga, aby osobnicy komunikujący się wykazywali umiejętność aktywnego słuchania. Oczekiwaną aktywność można uzyskać (wymusić) poprzez zastosowanie poniższych technik i relacji międzyludzkich: Klasyfikacja, czyli wskazanie najważniejszego wątku wypowiedzi, który wymaga szczególnego skupienia uwagi. Parafrazowanie, oznacza powtórzenie przekazanego komunikatu innymi słowami; potwierdzenie adwersarza oznacza właściwe zrozumienie treści pozyskanej wiadomości. Potwierdzenie sprowadza się do wtrącenia kilku słów, podczas przekazywania informacji, które potwierdzą zainteresowanie pozyskiwanym komunikatem. Potrzeba treningu dotyczącego złożonej (wieloczynnikowej) umiejętności i biegłości w przekazywaniu informacji, w lotnictwie, ma szczególne znaczenie, bowiem komunikat wyrażony za pomocą słów jedynie w mniej niż 10% wpływa na ocenę wypowiedzi. Zatem wspomaganie czynnikami niewerbalnymi jest konieczne, gdyż ton głosu ma wpływ na ocenę w ok. 40%, a mimika w ok. 50% percepcji przekazywanych informacji. Zapewnianie bezpieczeństwa, zarówno w odniesieniu do personelu naziemnego, jak i lotniczego; szczególnie pracującego w systemie MCC (w którym zadania pilotażowe są podzielone pomiędzy wielu członków załogi) wymaga, aby komunikacja była zrozumiała dla nadawcy i odbiorcy. Skuteczny, i zrozumiały w odbiorze nadawca, powinien: mówić wyraźnie; rozpocząć przekazywać informacje, gdy adwersarz jest gotowy do aktywnego odbioru; przekazywać informacje przystępnie i zrozumiale, co daje możliwość optymalną wykonalność. 268 Dobry odbiorca powinien: poinformować nadawcę o gotowości do odbioru przykładać należytą uwagę do wysłuchania całej wiadomości potwierdzić zrozumienie otrzymanej wiadomości. Nabywanie umiejętności i doskonalenie treningowe uzyskać można stosując tzw. Coaching. Coaching jest procesem dydaktycznym doskonalącym umiejętności pracownika, w procesie pracy, prowadzonym w układzie jeden szkolący na jednego szkolonego. W procesie tym występuje najczęściej pięć elementów stanowiących o skuteczności działania. 1. Trener (coach) prowadzący szkolenie i odpowiedzialny za przygotowanie, ocenę i niezbędną adaptację do aktualnych potrzeb. 2. Szkolony (trenowany) osoba nabywająca lub podnosząca swoje kwalifikacje. 3. Oczekiwany wynik szkolenia, lub poziom umiejętności, jaki powinien osiągnąć szkolony. 4. Metody treningu: objaśnienie, demonstracja, ćwiczenie praktyczne, weryfikacja i ocena osiągnięć. 5. Zasady treningu, czyli regulamin szkolenia i wnioskowanie odnośnie przydatności oraz skuteczności, jako dane bazowe do ewentualnych modyfikacji. Celem zasadniczym coachingu jest wykształcenie lub doskonalenie umiejętności pracowniczych potrzebnych w procesie pracy na określonym stanowisku. Zakłada się możliwość prowadzenia procesu doskonalącego zarówno w warunkach rzeczywistego, jak i symulowanego stanowiska pracy, bez chronometrycznych ograniczeń dotyczących czasu cyklu treningowego. Czas szkolenia określa nabycie możliwości wykonywania samodzielnie określonych elementów ćwiczonych. Sukces lotniczy zależy, w pierwszej kolejności od czynnika ludzkiego, czyli doskonale przygotowanego i ukierunkowanego zespołu pracowników z odpowiednimi kwalifikacjami i potencjałem zawodowym, a w drugiej kolejności od czynników technicznych. Osiąganie sukcesu zacząć należy od skutecznego programu kompleksowej i wieloczynnikowej metody doboru kandydatów oraz pracowników. Dalszym postępowaniem jest okresowy trening zdrowotny i kompetencyjny. Utrzymywanie wysokiej skuteczności lotniczej wymaga doskonalenia organizacji pracy unikającej prowokowania do wypalenia zawodowego. W odniesieniu do pracodawcy i pracownika należy wykazywać zachowanie asertywne. To oznacza nie obarczania pracownika nadmiarem dodatkowych zadań, a pracownik powinien nabyć umiejętność odmawiania. Zachowanie asertywne człowieka nie jest dyspozycją wrodzoną, ale może być kształtowane odpowiednim treningiem. Koncepcja treningu asertywności polega na ćwiczeniu różnych form zachowań, jak: poznawanie i obrona indywidualnych przywilejów obywatelskich, wyrażanie i przyjmowanie doznań uczuciowych, sposobu określania potrzeb i próśb, artykulacji swoich poglądów oraz konstruktywne reagowanie na poglądy odmienne. Zachowanie asertywne oznacza bezpośrednie, uczciwe i stanowcze wyrażenie wobec innej osoby swoich uczuć, opinii, możliwości lub pragnień, z pełnym poszanowaniem drugiej osoby. Trening asertywności. Ćwiczenie wymaga wstępnego poznania własnych ułomności w zachowaniu asertywnym. Korzystną formą są grupowe treningi prowadzone jako kursy doskonalące. Powinny być skierowane do odpowiedniej grupy ludzi zdrowych. Techniki treningu asertywności wykazują dużą skuteczność, jeśli skierowane są do profesjonalistów. W przypadkach dotyczących lotnictwa można tworzyć grupy treningowe, jak następujące przykładowe: ●pilotów linii pasażerskich, ●obsługi kabinowej, ●pilotów służb mundurowych, ●kontrolerów ruchu lotniczego, ●personelu naziemnej obsługi lotniskowej. Sukces treningu zależy od dobrej organizacji metodycznej we właściwie dobranych grupach wykonawczych, lub współpracujących ze sobą. 269 XXIV. Trening lotniczej ewakuacji medycznej Szybki transport rannych znacząco skraca czas od zaistnienia wypadku do uzyskania kwalifikowanej pomocy medycznej. Ta droga stanowi wypełnienie programu Ministerstwa Zdrowia pn.:. „Zintegrowane Ratownictwo Medyczne”. Program ten opiera się na czterech filarach ściśle ze sobą powiązanych. Są nimi: Pogotowie Szpital Łączność Lotnictwo sanitarne. The American Hart Association zaproponowało “Łańcuch przeżycia” w celu upowszechnienia kolejności czynności, których wykonanie zwiększy szansę skutecznej resuscytacji w przypadku zatrzymania akcji serca. Wczesne powiadomienie służb ratowniczych (early access) Wczesna resuscytacja krążeniowo – oddechowa (early, CPR) Wczesna defibrylacja (early defibrillation) Wczesna pomoc wykwalifikowana personelu medycznego, (early advanced care) Ryc.103 Ratowniczy łańcuch przeżycia. Wymienione elementy (ryc. 103) systemu powinny ze sobą tak współpracować i odpowiadać takim normom jakościowym i ilościowym oraz standardom, aby „złota godzina”, czyli czas od momentu wypadku do znalezienia się poszkodowanego pod opieką lekarzy w szpitalu nie był dłuższy niż 60 minut. Zintegrowany system ratownictwa medycznego ma zagwarantować, a w niektórych przypadkach zwiększyć, szansę przeżycia poszkodowanego bez względu na przyczynę zagrożenia jego życia. W siłach zbrojnych równie ważnym zagadnieniem jak zaopatrzenie w materiały i środki bojowe jest ewakuacja medyczna z pola walki. Jest to problem niezwykle złożony. Obecnie w NATO obowiązuje zasada 6 godzin. Nakazuje ona, aby żołnierz otrzymał pomoc medyczną adekwatną do swojego stanu zdrowia nie później niż do 6 godzin po otrzymaniu rany. W takich przypadkach ważną rolę odgrywa optymalny transport: szybki, łatwo dostępny, bezpieczny. Kryteria wymienione najlepiej wypełnia korzystanie ze statków powietrznych, szczególnie śmigłowców. Przy możliwości wyboru statku powietrznego, należy brać pod uwagę utrudnienia, które osobniczo mogące negatywnie wpływać na pasażerów lotnictwa. Wybrane czynniki są następujące: 270 Turbulencja, która może wystąpić w każdej chwili lotu, wywołuje czasem kinetozę, (jeśli występuje w warunkach lotnictwa, to bywa nazywana „chorobą lotniczą”) lub obrażenia ciała. Uniknięcie urazów możliwe jest przy spełnieniu warunku siedzenia pasażerów w swoich fotelach z zapiętymi pasami bezpieczeństwa przez cały czas trwania lotu. Zaburzenie rytmów okołodobowych (dług czasowy). Szybkie podróże połączone z przekraczaniem wielu stref czasowych wiążą się z różnymi obciążeniami biologicznymi i psychicznymi. Po długich przelotach podróżni na miejscu przeznaczenia powinni zaplanować 24 do 48 godzinny odpoczynek adaptacyjny. Zapobieganie zdrowotne dotyczące terapii lekowej dotyczy zalecenia stosowania leków według schematu dawkowania opartego o czas ordynacji. Przechodzenie na czas lokalny powinno odbywać się powoli, ale z zachowaniem odpowiednich przedziałów czasowych. Napięcia psychiczne związane z lękiem przed lataniem lub klaustrofobią mają podłoże psychiczne. Tendencje psychotyczne mogą się nasilać podczas lotu. Psychoterapia znosi tą dolegliwość Ewakuacja. Wyróżnia się ewakuację pierwotną i wtórną. Pierwotna oznacza transport rannych, chorych, porażonych z miejsca zdarzenia do najbliższego szpitala. Wtórna dotyczy przemieszczania poszkodowanych z jednej jednostki leczniczej do innej. Wstąpienie Polski do NATO i przyjęcie zobowiązań sojuszniczych oraz udział w pracach organizacji międzynarodowych działających pod auspicjami NATO, m.in. Komitetu Planowania Na Wypadek Zagrożeń (CEPC) nałożyło na Polskę szereg zobowiązań wynikających z tzw. „Celów Sił Zbrojnych NATO” oraz ustaleń międzynarodowych. Przyjęcie przez RP warunków związanych z celem: „Możliwości lotniczej ewakuacji medycznej” wymusiła konieczność zapewnienia oraz utrzymywania gotowości do strategicznej lotniczej ewakuacji medycznej dla sił własnych oraz wojsk sojuszniczych. W siłach zbrojnych statek powietrzny używany do udzielania pomocy medycznej określany jest jako „Ambulans Powietrzny” (Air Ambulanse). Ambulans taki powinien mieć możliwość: lądowania tam, gdzie tradycyjny ambulans naziemny nie jest w stanie dotrzeć, uzyskiwanie czasu dotarcia do miejsca zdarzenia zasadniczo krótszego od innego transportu (lądowego lub wodnego). W przypadku odległego (międzynarodowego lub międzykontynentalnego) transportu poszkodowanych, względy zarówno praktyczne jak i ekonomiczne przemawiają za wykorzystaniem lotnictwa. Załoga Ambulansu Powietrznego (AP) przybywa na lotnisko startowe ze sprzętem, który umożliwia udzielanie pomocy medycznej każdemu poszkodowanemu, rannemu lub choremu. Należy odróżnić AP od dowolnego statku powietrznego wykorzystywanego do transportu medycznego bez opieki lekarskiej (czasami z ratownikiem medycznym lub sanitariuszem). W sojuszniczym (NATO) lotnictwie wojskowym procedury ewakuacyjne określają następujące przepisy: MEDEVAC (ewakuacja medyczna z dowolnych wskazań lekarskich) CASEVAC (ewakuacja rannych w boju lub innych wyjątkowych zdarzeniach). Służby Medevac dokonują transportu poszkodowanych bezpośrednio z miejsca zranienia, (z punku zbiórki rannych) do odpowiedniej (wskazanej) placówki medycznej. Transport ten zapewnia ograniczoną opiekę fachową, głównie w zakresie podtrzymywania życia. Najczęściej wykorzystywane są śmigłowce lub wersje samolotów z możliwością instalowania na ich pokładach urządzeń lub sprzętu medycznego. Samoloty Medevac są oznakowane i podlegają ochronie Konwencji Genewskiej, jako obiekty bezbronne nieposiadające środków militarnie agresywnych. Poczynania bojowe skierowane przeciwko takim statkom powietrznym kwalifikowane jest jako zbrodnia wojenna i podlegają rygorom II Konwencji Genewskiej. W przypadku Casevac wykorzystuje się statki powietrzne aktualnie dostępne bez standaryzacji medycznej; potrzeba taka podyktowana jest brakiem czasu na skierowanie odpowiedniego transportu z fachową załogą. Statki powietrze Casevac mogą być uzbrojone, nie muszą być oznakowane i nie podlegają ochronie Konwencji. 271 Wykorzystywanie transportu systemów Medevac/Casevac doprowadziło do ok. 90% przeżycia porażonych i rannych w różnych współczesnych działaniach bojowych. Sukces ten stał się powodem podjęcia przez medyczną grupę roboczą NATO, badań dotyczących możliwości wykorzystania samolotów bezzałogowych (Unpiloted Aerial Vehicles) do ewakuacji ofiar różnych misji militarnych. 1.Podstawowy trening ewakuacji medycznej Według NATO-wskiego systemu ewakuacji medycznej program edukacyjny obejmuje nauczanie ogólne i czynności praktyczne niezbędne do skutecznego wzajemnego zrozumienia oczekiwań i możliwości (ryc. 106). Nauczanie sprowadza się do krótkiego poinformowania o aktualnych procedurach wzywania lotniczego transportu medycznego. Następnie powinno nastąpić zapoznanie słuchaczy z elementami udzielania pierwszej pomocy lekarskiej w miejscu zdarzenia a także zasad ewakuacji medycznej Część praktyczna dotyczy przygotowania i ubezpieczenia lądowiska oraz przekazania poszkodowanego (poszkodowanych) personelowi przybyłego transportu lotniczego. TRENING EWAKUACJI MEDYCZNEJ wg. MEDEVAC Procedura wzywania lotniczej ewakuacji medycznej. Zapotrzebowanie na MEDEVAC Wykład przypominający z zakresu oddziaływania na organizm człowieka przyspieszenia lotniczego Korzystne ułożenie rannych Np. z zagrożeniem wystąpienia krwotoku w odniesieniu do kierunku przyspieszeń Możliwości lokowania porażonych w kabinie określonego statku powietrznego. Wykład w symulatorze, z wykorzystaniem schematów lub wizualizacji komputerowej Wykład przypominający udzielanie pierwszej pomocy (przedlekarskiej, lekarskiej; zależnie od słuchaczy) Przygotowanie logistyczne lądowiska Militarne ubezpieczenie lądowiska Ustalenie jednolitego systemu środków łączności Przypomnienie języka komunikacji werbalnej Przekazanie rannych, poszkodowanych, chorych, załodze przybyłego transportu lotniczego Ryc. 106. Przykład treningu teoretycznego z zakresu MEDEVAC 272 Osiągnięcie optymalnych rezultatów wymaga osiągnięcia następujących, wspólnych standardów: Jednakowego zrozumienia zasad ewakuacji medycznej. Wiedza ta dotyczy zarówno wzywających, jak i organizujących pomoc medyczną. Dysponowania jednolitym systemem środków łączności. Znajomości w stopniu podstawowym języka do komunikacji werbalnej. Procedura wezwania Medevac przez żołnierzy Sił Koalicyjnych NATO powinna trwać kilka (w szczególnych przypadkach kilkanaście) minut. Nauczanie i doskonalenie w zakresie ewakuacji medycznej można realizować w grupie zainteresowanych lub w zespołach tematycznych. Trening działania zespołu bojowego poszukiwania i ratownictwa musi osiągnąć doskonałe zgranie w czasie i przestrzeni oraz wymaga łatwego zrozumienia wykonawczego, aby jak najszybciej udzielić rannemu żołnierzowi pomocy medycznej i odtransportować go do punktu medycznego. Jednocześnie, na podstawie standardowego określenia sytuacyjnego, można opracowywać ewentualny plan dalszej ewakuacji. Praktyczny trening zmierza do tego, aby lotnicy ratownictwa mogli wykonać zadanie CSAR (Combat Search and Rescue), które obejmuje ratowanie personelu z terenów zagrożonych, ewakuację medyczną oraz transport rannych. Potrafili korzystnie dostosować postępowanie do wezwania. Cześć praktyczna szkolenia odbywać się powinna przy wykorzystaniu symulatorów i komputerowych systemów wspomagających. Treningowe systemy komputerowe powinny uwzględniać kategorię wezwań. Żądania ewakuacji dzieli się na cztery kategorie: I. A (Alpha) i B (Bravo); otrzymują natychmiastową pomoc. II. C (Charcie) i D (Delta) oznaczają zgłoszenia o mniejszym priorytecie, które mogą zostać zrealizowane w późniejszym czasie. III. Zgłoszenie MEDEVAC wzywa najczęściej załogę CSAR. Hasło „Pedros”, co oznacza wzywamy załogę helikoptera. IV. Hasło „Guardian Angels” – wzywamy helikopter z załogą paramedyków na pokładzie (ryc.107 - 109). Trening praktyczny w grupach Wypełnianie karty zapotrzebowanie na MEDEVAC Zabezpieczenie medyczne i logistyczne miejsca zdarzenia Udzielanie poszkodowanym pierwszej pomocy przed- lub lekarskiej Przygotowanie i ochrona lądowiska Przekazanie poszkodowanych załodze MEDEVAC Ryc. 107. Przykładowy układ tematyczny szkolenia lotników ratownictwa medycznego Zgłoszenie potrzeby ewakuacji medycznej, w wojskach sojuszniczych NATO odbywa się z zastosowaniem alfabetu fonetycznego ICAO zwanym również alfabetem NATO, albo międzynarodowym alfabetem fonetycznym. Alfabet ten jest najbardziej rozpowszechnionym systemem literowania w specyficznych zastosowaniach. W lotnictwie stosuje się go podczas prowadzenie komunikacji radiowej. Praktycznie każda litera alfabetu ma przypisane sobie słowo (ryc. 109). 273 Podstawową zaletą tego kodowania jest jego prostota, jednoznaczność i odporność na zakłócenia. Ponieważ żadna z sylab tworzących poszczególne słowa kodu nie powtarza się, w związku z tym nawet fragmentaryczna transmisja może być zrozumiana. Literowanie polega na zastąpieniu poszczególnych liter potocznymi, umownymi słowami rozpoczynającymi się na tę właśnie literę. W łączności krajowej stosuje się przyjęte przez Ministerstwo Łączności literowanie za pomocą imion, natomiast w międzynarodowych (w tym anglojęzycznych) stosuje się system używany przez ICAO/NATO. http://sithreborn.freehost.pl/szkolenia_treningi.php Ryc. 108. Przykład karty zapotrzebowania na MEDEVAC. Polski system opieki zdrowotnej dysponuje służbą ratownictwa medycznego, która realizuje zadania z zakresu lotniczego transportu ratowniczego i sanitarnego. Instytucją właściwą jest Lotnicze Pogotowie Ratunkowe (LPR), świadczące usługi w ramach transportu sanitarnego. W bazach LPR stacjonują śmigłowcowe zespoły ratownictwa medycznego HEMS (Health Emergency Medical Service). Baza Samolotowego Zespołu Transportowego dysponuje samolotami sanitarnymi „Piaggio” Strategiczną ewakuację medyczną wykonuje certyfikowany statek powietrzny B767-300, będący we wspólnym władaniu Ministerstwa Obrony Narodowej, LPR i PLL”LOT”S.A. Załogę LPR stanowi: pilot, ratownik medyczny lub pielęgniarka, lekarz. Zlecenie (wezwanie) lotniczego transportu sanitarnego wydaje lekarz opiekujący się danym pacjentem. Ostateczna decyzji odnośnie podjęcia akcji lotniczej należy do lekarza LPR-u. W przypadku zdarzeń masowych do wezwania HEMS upoważnieni są: Dyspozytor krajowy LPR Lekarze koordynatorzy ratownictwa medycznego Dyspozytorzy pogotowia ratunkowego Kierownicy (ordynatorzy) oddziałów pomocy doraźnej Dyspozytorzy medyczni Centrum Powiadamiania Ratunkowego Inni dyspozytorzy instytucji, takich jak: Państwowa Straż Pożarna, GOPR, TOPR, WOPR, poprzez dyspozytora medycznego pogotowia ratunkowego, w szczególnych przypadkach bezpośrednio, na podstawie odpowiedniej dyspozycji wydanej na konkretną okoliczność. 274 Doskonalenie i trening załóg transportu medycznego odbywa się według wytycznych, które opisuje „Narodowy Program Szkolenia Dyspozytorów Medycznych” (NPSDM). Zasadniczym celem poczynań edukacyjno – treningowych jest doskonalenie współpracy dyspozytorów z załogami LPR, zarówno w porze dziennej, jak i nocnej. Stale aktualnym jest okresowy trening dotyczący procedur związanych z podjęciem poszkodowanego, ewakuacją oraz przekazaniem pacjenta załodze LPR. Litera Kod Wymowa polska A Alpha alfa B Bravo brawo C Charlie czarli D Delta E Cyfra Kod Nazwa polska 0 Zero Zero 1 One Jedynka delta 2 Two Dwa Echo eko 3 Three (Tree) Trzy F Foxtrot fokstrot 4 Four (Fower) Cztery G Golf golf 5 Five (Fife) Piątka H Hotel hotel 6 Six Sześć I India india 7 Seven Siedem J Juliett dżuliet 8 Eight Osiem K Kilo kilo L Lima lima 9 Nine (Niner) Dziewięć M Mike majk Decimal lub Stop Kropka N November nowember O Oscar oskar P Papa papa Q Quebec kebek R Romeo romijo S Sierra sjera T Tango tengo U Uniform juniform V Victor wiktor W Whiskey łyski X X-Ray eks-rej Y Yankee janki Z Zulu zulu Ryc. 109. Alfabet fonetyczny NATO (Na naszym terytorium dopuszczalna jest polska wymowa cyfr) Trening informacji z terenu zdarzenia. Wskazanie przygodnego lądowiska odbywa się poprzez przyjęcie postawy wyprostowanej z rękami uniesionymi do góry; sylweta informatora powinna przybrać wizerunek litery „Y” (Yes). Jeśli pomoc jest już zbyteczna, informuje się poprzez postawę wyprostowaną z jedną rękę wyciągniętą ku górze a drugą opuszczoną. Cała postać przybiera kształt litery „N” (No). Ogólna wiedza i trening (kierowane do personelu lotniczego mogącego uczestniczyć w ewakuacji medycznej). Większość samolotów wykorzystywanych jako AP (ambulans powietrzny), 275 z wyjątkiem samolotów czarterowych oraz niektórych wojskowych, wyposażanych jest trwale albo doraźnie w sprzęt umożliwiający zaawansowane zabiegi resuscytacyjne. Najczęściej wzywane do zadań ewakuacyjnych jako AP są helikoptery. Charakteryzują się łatwą dostępnością, ale również niekorzystnym wysokim poziomem hałasu pokładowego i ograniczoną przestrzenią miejsca pracy dla ratownika albo lekarza. Wprawdzie sprzęt jest na odpowiednio wysokim poziomie technologicznym i wygodnie pogrupowany, to może jednak wystąpić utrudnione wykonywanie niektórych procedur diagnostycznych podczas lotu, jak np. osłuchiwanie, klatki piersiowej poszkodowanego. Dodatkowy problem może być związany z brakiem hermetycznej kabiny ewakuacyjnej samolotu. Wiele marek śmigłowców używanych jako cywilne AP, np.: Bell 207, 407 i 429, Eurocopter AS-350, BK-117, EC130, EC135, EC145, Agusta Westland 109 i 149; posiadają możliwość transportu tylko jednego pacjenta, w szczególnych przypadkach dwóch poszkodowanych. Pewnym utrudnieniem, odnośnie helikopterów, są ograniczenia pogodowe oraz wysokościowe nieprzekraczające 10 000 stóp n.p.m. Ta dopuszczalna wysokość lotu wymaga, aby personel lotniczy dysponował zaawansowaną wiedzą z zakresu medycyny lotniczej, w tym fizjologii oddychania i podstaw dynamiki gazów. Personel lotniczy AP powinien mieć doświadczenie większe niż wymagane w lotnictwie komunikacyjnym. Niektóre korporacje (np. w USA) wymagają od pilotów certyfikacji CAMT (Commission on Accreditation of Medical Transport), czyli dopuszczenia do lotów w systemie transportu ewakuacyjnego. Standardy akredytacyjne są okresowo aktualizowane w celu uwzględnienia dynamicznie zmieniających się środowiskowych warunków transportu medycznego, z coraz większym udziałem wszystkich dyscyplin medycznych. Odnośnie personelu medycznego, wiedza i doświadczenie powinno być większe od przeciętnych wymogów dotyczących naziemnego ratownictwa medycznego. Personel ratowniczy (nie lekarski) powinien nabyć umiejętność pozwalającą na: większą swobodę podejmowania decyzji medycznych, umiejętność oceny laboratoryjnych badań dodatkowych. Wiedza taka, wzmocniona okresowym treningiem, ułatwia konsultacje z lekarzami nadzorującymi oraz wystawianie zleceń awaryjnych podczas lotu, w przypadku ich niezbędności ratowniczej, czyli ratowania lub podtrzymywania życia. Załoga AP powinna posiadać (każdy z członków załogi) licencję członka personelu lotniczego wchodzącego w skład załóg statków powietrznych. Polskie przepisy lotnicze przewidują takie licencjonowanie. W związku z tym zastępy ratowniczo – poszukiwawcze, czy też ratownicy przewidziani do pracy w lotnictwie powinni przejść badania analogiczne jak kandydaci do pracy w powietrzu. Następnie odbyć procedury licencjonowania. Z medycznego punktu widzenia członkowie załóg ratowniczych a także poszukiwawczo ratowniczych wykonują pracę w powietrzu ze wszystkimi tego konsekwencjami obciążeń tolerancji fizjologicznej a niekiedy nabywania patologii. Należy unikać sytuacji, w których ratownik wyśmienicie wyszkolony w warunkach naziemnych, w powietrzu wskutek nietolerancji warunków przebywania w przestrzeni powietrznej; zamiast opiekować się ewakuowanymi sam tej opieki potrzebuje. 276 276 XXV. Strach przed lataniem Człowiek, w rozwoju filogenetycznym, nabył umiejętność oraz odpowiednie cechy anatomiczno – fizjologiczne, niezbędne do przemieszczania się naziemnego. Praktycznie oznacza to dyslokację pieszą (marsz, bieg) albo z wykorzystaniem zwierząt (koń, wielbłąd) lub urządzeń mechanicznych (rower, samochód). Organizm człowieka toleruje albo akceptuje pływanie, ponieważ jest on w stanie nauczyć się pływać (bezpośrednio). Latania współczesny człowiek nauczyć się nie może. Potrafi na jakąś chwilę oderwać się od powierzchni gruntu (podskok), ale to nie oznacza unoszenia się w przestworzach jak ptaki, czy latające ssaki (np. nietoperz). Niemożność latania bezpośredniego wzbudza w człowieku strach przed lataniem pośrednim, czyli z wykorzystywaniem statku powietrznego. Strach przed lataniem jako stymulator ostrożności może objawiać się zachowaniami przypisywanymi lękowi lub fobii, które wprawdzie dyskretnie, ale różnią się między sobą (ryc. 110) Strach Objawy fizjologiczny Trwa krótko Nasila zdolności do działania. Powoduje zwiększoną gotowość do „walki i ucieczki”, co wiąże się z przygotowaniem organizmu do lepszego radzenia sobie z niebezpieczeństwem Upodmiotowiony Lęk Objaw psychopatologiczny Trwa dłużej niż strach Ogranicza zdolności działania, nie mobilizuje Ułatwia przygotowanie do potencjalnego zagrożenia Może być bardziej intensywny niż strach Nieupodmiotowiony Fobia Zaburzenie nerwicowe Cierpienie sytuacyjne Trudna do opanowania siłą woli i racjonalnym myśleniem Ogranicza zdolności działania, utrudnia normalne życie społeczne Może być upodmiotowiona i nieupodmiotowiona Ryc. 110. Zestawienie podstawowych cech emocji lotniczych: strachu, lęku i fobii . Strach jest podstawową cechą pierwotną wywodzącą się z instynktu przetrwania. Mechanizm fizjologiczny lokuje takie doznanie w kategorii emocji. Są one reakcjami automatycznymi, powstającymi w wyniku zmian w zachowaniu homeostazy. Strach wyzwala zwiększoną gotowość do „walki i ucieczki”, co wiąże się z przygotowaniem organizmu do lepszego radzenia sobie z niebezpieczeństwem. Zmysły stają się bardziej wyczulone na zmiany. Zwiększa się podaż tlenu do mięśni. Myślenie i działanie staje się coraz sprawniejsze. Następuje zwiększona aktywność współczulnego układu nerwowego, a także wzrost napięcia mięśni. Stan emocjonalnego napięcia wywołany przez konkretny bodziec, występujący w sytuacji realnego zagrożenia jest naturalną (fizjologiczną) reakcją organizmu. Strach powodowany jest zdolnością zapamiętywania i kojarzenia podobnych sytuacji. Bywa traktowany jako funkcjonalna odmiana lęku. Lęk określić można jako negatywny stan emocjonalny związany z przewidywaniem nadchodzącego niebezpieczeństwa. Taki stan mieści się w granicach reakcji fizjologicznych. Lęk nie ma związku z bezpośrednim zagrożeniem, czym różni się od strachu. Objawia się: niepokojem, skrępowaniem w zamiarach i czynach, poczucia zagrożenia. Reakcje lękowe tracą swoją funkcję przetrwania i są nieadekwatne do bodźców. Lęk staje się patologią, kiedy dominuje w zachowaniu, uniemożliwia swobodę racjonalnego działania. Może stawać się inicjacją innych objawów, przybiera wówczas jedną z poniższych postaci: Ogólnego nieokreślonego niepokoju Napadów lękowych Zlokalizowaną, dotyczącą części ciała lub konkretnej sytuacji Lęk skoncentrowany na obiektach zewnętrznych może przybierać postać fobii. Fobia, jest to zaburzenie nerwicowe objawiające się uporczywym lękiem przed różnymi sytuacjami, zjawiskami lub przedmiotami z jednoczesnym unikaniem kontaktu z czynnikami 277 przyczynowymi. Zasadniczy obraz fobii to przesadne reakcje zaniepokojenia i trwogi, pomimo świadomości o irracjonalności własnego lęku oraz zapewnień, że obiekt strachu nie stanowi realnego zagrożenia. Oprócz silnego niepokoju mogą pojawiać się inne, bardzo różnorodne i nieprzyjemne reakcje organizmu na uczucie zagrożenia, jak na przykład: drżenie rąk, zawroty głowy, mdłości, przyspieszone bicie serca. W zależności od sytuacji wywołującej lęk wyróżnia się wiele rodzajów fobii. Klaustrofobia to lęk przed ciasnymi, zamkniętymi miejscami. Agorafobia to lęk przed znalezieniem się w miejscu publicznym albo w innej sytuacji, z której nie można się łatwo wydostać bez zwracania uwagi na siebie (ludzie chorzy na tę postać fobii unikają tłumu, supermarketów, starają się nie jeździć komunikacją pasażerską, a w ciężkich przypadkach w ogóle nie wychodzą z domu). Fobia społeczna to paraliżujący lęk przed kontaktami z innymi ludźmi i zawieraniem nowych znajomości. Inne fobie mogą przyjmować postać lęku przed ciemnością, pająkami, wężami, śmiercią, rakiem, AIDS itd. Ludzie dotknięci jakąś fobią starają się to ukryć a już samo myślenie o możliwości jej ujawnienia może prowadzić do ataków paniki. Strach przed lataniem może wynikać z instynktu samozachowawczego. Może też być wywoływany nie tylko bezpośrednimi, ale i pośrednimi czynnikami będącymi wynikami różnych fobii oraz mniej lub bardziej uzasadnionych obaw ogólnych, jak: Lęk wysokości Obawa wystąpienia choroby lokomocyjnej Agorafobia, czyli irracjonalna obawa przebywania w otwartej przestrzeni Obawa przed unoszeniem się nad wodą Obawa przed nocną „pustą” przestrzenią Podróż samolotem pasażerskim uważana jest za bezpieczną. Każdy samolot przed dopuszczeniem do eksploatacji przechodzi dokładne badania techniczne. Proces ten uwzględnia także loty z jednym wyłączonym silnikiem, a także loty w warunkach przekraczających standardowe możliwości maszyny. Dopuszczane do lotu są tyko samoloty o perfekcyjnej sprawności technicznej. Poza tym, po każdym locie, pilot musi sprawdzić oraz sporządzić sprawozdanie z pracy wszystkich systemów samolotu, a także ma obowiązek dokonać przeglądu podstawowego, czyli obejść samolot i dokonać oglądu, czy nie ma na nim widocznych uszkodzeń (np. podwozia, silników, powierzchni skrzydła). Podczas, szczególnie długotrwałego lotu, mogą wystąpić pewne, okresowo występujące, elementy zmieniające stan emocjonalny pasażerów (ryc. 111). Najczęściej występować mogą następujące czynniki wpływające na stan emocjonalny pasażerów: organizacyjne (np. zmiana toru lotu) meteorologiczne (np. turbulencje) techniczne (wyłączenie jednego silnika) akustyczne (np. uruchamiania klap albo podwozia). Zmiana toru lotu najczęściej wynika z podejrzenia lub wystąpienia drobnej usterki statku powietrznego, pogorszenia warunków atmosferycznych lub zmiany w organizacji obsługi docelowego lotniska. Wyłączenie jednego z silników, przy długich trasach, bywa czasami stosowne jako czynność zapobiegawcza przed przegrzaniem, zmienne czynniki akustyczne są najczęściej normalnymi odgłosami związanymi z dynamiką lotu. Oddziaływanie wymienionych elementów lotu na zmysły pasażera może wywołać kryzys psychologiczny, szczególnie u bardziej wrażliwych i nieprzygotowanych osób. Rozwijanie się kryzysu wywołuje wysoki poziom napięcia i lęku, a w konsekwencji prowadzi, do zablokowania względnie wyczerpania indywidualnych możliwości i środków zmagania się z przeciwnościami losu. Sytuacja taka napotyka na sprzyjające okoliczności psychofizyczne, jakimi są warunki lotu w przestrzeni ponadziemskiej. Zachwianie równowagi emocjonalnej jest najczęściej skutkiem uświadomienia sprzeczności pomiędzy występującymi nieznanymi objawami typowego lotu, mogącymi przemawiać za sytuacją zagrożenia bezpieczeństwa lotu, a środkami zaradczymi dostępnymi dla pasażera. Istotnym czynnikiem jest 278 brak dostępu do urządzeń sterujących statkiem powietrznym (uczucie bezradności w nowym środowisku na dużej wysokości). Taki kryzys psychologiczny występujący podczas podróży lotniczej może stanowić inicjację rozwoju strachu przed lataniem. Czynniki lotu najczęściej wpływające na poczucie bezpieczeństwa pasażerów lecących w statku powietrznym Zmiana toru lotu Awaria silnika Różne dźwięki kabinowe Chowanie i wysuwanie podwozia Krążenie nad lotniskiem Wsuwanie/wysu wanie klap Turbulencje Lądowanie awaryjne Zmiana ciągu silników Strach lotniczy Ryc.111. Okresowo występujące elementy lotu mogące wyzwalać strach przed lataniem Objawianie się strachu przed lataniem jest osobniczo różne. Niektórzy czują się dobrze na terenie portu lotniczego, nie wykazując oznak obawy. Pierwsze symptomy lęku ujawniają się dopiero w chwili wejścia na pokład statku powietrznego. Inne osoby odczuwają niepokój już w porcie lotniczym. Wreszcie bywają tacy, u których strach objawia się podczas planowania podróży lotniczej a nawet na myśl o takiej podróży. Lęk przed lataniem (Aerodromophobia). Cierpiący na ten rodzaj lęku odczuwają obawę, napięcie i inne symptomy towarzyszące zazwyczaj niepokojowi. Nasilenie tych odczuć jest różne od łagodnego zaniepokojenia do lęku uniemożliwiającego korzystanie z transportu lotniczego. Przyczyn jest wiele i nie wszystkie są opisane, bowiem czasami stanowią przypadki pojedyncze, znane tylko osobie dotkniętej tą niedogodnością lub najbliższemu otoczeniu. Pośród opisywanych najczęściej wymienia się następujące: Brak rozumienia aerodynamiki i mechaniki lotu, czyli wiedzy jak latają statki powietrzne Brak wiary w sprawność techniczną statku powietrznego Słaba znajomość podstawowych i najważniejszych procedur lotniczych Odniesienie do siebie zagrożenia po obejrzeniu katastrofy lotniczej (naturalnie lub wirtualnie) Strata bliskiej osoby w katastrofie lotniczej Przyczyny lęku przed lataniem szczególnie dotyczące pasażerów: Brak kontroli nad maszyną poruszającą się w przestworzach Brak wiary w umiejętności i doświadczenie pilotów oraz załogi statku powietrznego Poczucie „uwięzienia” w samolocie, z którego nie można się wydostać podczas lotu Poczucie zagrożenia po oderwaniu od powierzchni Ziemi Klaustrofobia 279 Obawa przed turbulencjami i złą pogodą zagrażającymi wykonywaniu bezpiecznego lotu Obawa przed zamachem terrorystycznym Lęk przed otwartą przestrzenią przestworzy Niektórzy ludzie mogą reagować lękiem wskutek zakłopotania, w jakie wprawić może współpasażerów pocenie się, emocjonalna zbędna gestykulacja lub wymioty. Ludzie ambitni i perfekcjoniści, jako pasażerowie statku powietrznego, wykazują większą niż inni skłonność do odczuwania lęku podczas lotu, bowiem pozbawieni są kontrolowania i osobistego decydowania o przebiegu lotu. Zaburzenia lękowe najczęściej ujawniają się pod wpływem sytuacji stresowej, ale w zasadzie wyzwalane są u osób podatnych, u których wcześniej wystąpiły epizody traumatyzujące, jak: konfliktowe kontakty emocjonalne w dzieciństwie, metody wychowawcze źle tolerowane, konflikt wewnętrzny. Wynikiem wpływów traumatyzujących, szczególnie w dzieciństwie, jest ukształtowanie nieprzystosowanej postawy społecznej i nieadekwatnych mechanizmów obronnych, objawiających się u człowieka dorosłego, a wyrażanych jako agresja lub lęk. Zaburzenia lękowe, zaliczane do zaburzeń nerwicowych, można sklasyfikować w zależności od objawów mogących ujawnić się po raz pierwszy podczas podróży lotniczej (ryc. 112). Zaburzenia lękowe mogące wystąpić podczas pierwszej podróży lotniczej Lęk paniczny Fobie lotnicze Fobie społeczne Fobie specyficzne mogące mieć powiązanie z podróżą lotniczą Lęk uogólniony Mieszane zaburzenia depresyjno-lękowe Ryc. 112. Klasyfikacja zaburzeń lękowych mogących wystąpić nieoczekiwanie, podczas pierwszej podróży lotniczej Fobie lotnicze (bezpośrednie) oznaczają irracjonalne obawy przed lataniem lub tylko przebywaniem w kabinie statku powietrznego, nieadekwatne do sytuacji, o różnym stopniu możliwości ich opanowania. Unikanie narażenia na takie bodźce pogarsza funkcjonowanie zawodowe oraz społeczne. Ze względu na zasadniczy czynnik wyzwalający fobie określa się następująco: Aerofobia, strach przed przebywaniem w powietrzu (przestworzach). Aerodromofobia, lęk przed jakąkolwiek podróżą, w tym przypadku lotniczą 280 Aviatofobia wyzwala niepokój już podczas samego myślenia o odbyciu podróży transportem lotniczym. Aviofobia, oznacza irracjonalny strach przed lataniem, jako zjawiskiem fizycznym. Pteromerhanofobia, czyli strach przebywania w urządzeniu, które może unosić (unieść) się w przestworzach. Inne fobie (pośrednie) jak: acrophobia, czyli strach wysokości oznaczający oddalanie się od podłoża (np. lęk przed wejściem na drabinę, przebywanie na piętrze budynku itp.), agorafobia, czyli obawa przed zatłoczonymi miejscami, czy agrofobia (lęk przed przebywaniem w otwartej przestrzeni), klaustrofobia (niechęć przebywania w przestrzeniach zamkniętych), mogą mieć pośredni związek z odbywaniem podróży lotniczej. Panika. Strach przed lataniem może osiągnąć poziom obawy tak duży, że uniemożliwi podróż lotniczą lub, gdy człowiek jest zmuszony (potrzebą wewnętrzną lub koniecznością zawodową) do odbycia lotu, wówczas może doznać ekstremalnego objawu, jakim jest panika. Panika na pokładzie małego samolotu, dwu lub cztero- miejscowego może być istotnym zagrożeniem wystąpienia katastrofy lotniczej z udziałem przyczynowym tzw., „czynnika ludzkiego”, choć nie pilota. Panika wyzwalana jest najczęściej różnymi emocjami szczególnie strachem. Wyzwala instynktowną potrzebę ucieczki jako pierwotnego sposobu ratunku przed rzeczywistym lub rzekomym niebezpieczeństwem. Przyczyną paniki mogą być czynniki fizyczne i fizjologiczne, np. warunki klimatyczne, zmęczenie, depresja itd. Również przyczyny społeczne wzbudzające strach zbiorowy, jak np. negatywne pogłoski, czy sugestie. Panika może istniejące zagrożenie tak zwielokrotnić, że prowadzi to do spontanicznych działań, których skutki mogą powodować zbędne straty ludzkie albo materialne. Czasami błahe powody paniki powodują tragiczne skutki, najczęściej w odniesieniu do człowieka panicznie przerażonego. Panikę niekontrolowaną poprzedzają zwykle napady lęku panicznego, które wcześnie rozpoznane mogą ułatwić zapobieganie dalszym skutkom trudnym do przewidzenia. Napady lęku panicznego charakteryzują się, często nagłym wystąpieniem w krótkim czasie po starcie (< 10 min.). Mogą manifestować się pojedynczymi lub zespołem objawów(kolejność dowolna), mogące być następującymi symptomami: Omdlenie, mogące sygnalizować załamywanie czynności życiowych ustroju Intensywne przerażenie Uczucie omdlewania Obawa przed utratą samokontroli Mimowolnym popuszczaniem lub oddawaniem moczu Subiektywne uczucie niemiarowego lub silnego bicia „kołataniem” serca Uczucie trudności w oddychaniu lub hiperwentylacja Uczucie zawrotu głowy, często powiązane z zachwianiem równowagi Nadmierna potliwość Czerwienienie skóry (często „pąsowa” twarz) Uderzenia gorąca Nudności, czasami z towarzyszącymi wymiotami Wzdęcia brzucha czasami z trudnymi do powstrzymania wiatrami (głośne) Suchość w ustach Drżenie ciała lub uczucie wewnętrznego drżenia Mrowienie (lub inne parestezje), zwykle dotyczy rąk lub twarzy Uczucie obcości otoczenia (derealizacja) Uczucie obcości do samego siebie (depersonalizacja) Strach przed lataniem zmniejsza liczbą potencjalnych pasażerów statków powietrznych. W związku z tym niektóre linie lotnicze i agencje turystyczne prowadzą zajęcia treningowe ułatwiające przezwyciężenie tej uciążliwości. Treningi wygaszania stresu przed podróżą statkiem powietrznym. Edukacja odgrywa bardzo ważną rolę w przezwyciężeniu lęku przed lataniem. Zrozumienie tego, co oznaczają pewne dźwięki lub, że wystąpienie turbulencji nie zniszczy samolotu jest korzystne 281 dla złagodzenia strachu przed nieznanym. Niektórzy kapitanowie statku powietrznego objaśniają pasażerów o elementach lotu mogących wzbudzać ich niepewność, co do bezpieczeństwa podróży. Personel pokładowy zachęca do skupienia uwagi, na czym innych niż lot np. oglądanie filmów wyświetlanych na monitorach pokładowych. Seminarium relaksowania w czasie lotu. Udział w seminarium jest wskazany dla osób odczuwających niepokój, strach czy lęk przed lataniem. W takich przypadkach nie ma znaczenia częstotliwość podróży statkiem powietrznym (często, sporadycznie, pierwszy lot). Zajęcia odbywają się w małych grupach (do10 osób). Odpowiednio uspakajająca aranżacja przy udziale doświadczonego psychologa, ułatwia pokonanie (na ogół trwałe) strachu przed lataniem. Odbycie „podróży” z wykorzystaniem symulatorów, czyli „Wirtualnego Lotnictwa”. Trening odbywa się w warunkach pełnej symulacji lotu przy udziale doświadczonych pilotów liniowych. Rzeczywisty krótki lot w komercyjnej linii lotniczej z doświadczonym terapeutą na pokładzie. Zabiegi specjalistyczne: psychoterapia, techniki relaksacyjne, hipnoterapia i inne mające na celu wykształcenie umiejętności samokontroli emocjonalnej. Leczenie farmakologiczne, realizowane w specjalistycznych placówkach medycznych. Zapobieganie panice. Najlepszym sposobem przeciwdziałania panice jest niedopuszczenie do niej. Zapobieganie ułatwia znajomość czynników wyzwalających (ryc. 113) Szczególnie ważnym jest wyjaśnienie pasażerom, na czym polega bezpieczeństwo lotu konkretnego statku powietrznego. Możliwości przejściowego (przebijanie przez chmury, turbulencje meteorologiczne) zaburzenia lotu nieprzyjemnie odczuwanego, ale nieczyniące szkody statkowi powietrznemu. Takie przygotowanie wyprzedzające przygotowuje pasażerów psychicznie do niemiłej sytuacji. Czasami wystarczy komunikat kapitana samolotu: „proszą zająć miejsca w fotelach i zapiąć pasy, mijamy front burzowy, mogą wystąpić niemiłe kołysania”. Dzięki takiemu uprzedzeniu zetknięcie się z zagrożeniem nie będzie zaskoczeniem. Uspakajająco działa rzeczowa informacja słowna i gestami, gdzie znajdują się ciągi ewakuacyjne, wyjścia awaryjne, jak korzystać z urządzeń ratowniczych: maska tlenowa, kamizelka do wodowania itp. Gesty pokazujące powinny być spokojne i utrzymywane przez chwilę niezbędną do uzyskania przez pasażerów gotowości do zrozumienia następnego gestu. Następujące jedne po drugich wskazania prowadzą do kumulacji wrażeń. Specjalistyczny trening dla załóg statków powietrznych można odbyć w symulatorze wywołującym wirtualną panikę jak np. australijski „Universal Motion Simulator” z uniwersytetu Deakin. Lęk Nadmierna aktywacja współczulnego układu Szok tlenowy (hiperwentylacja) Spadek CO2 w płucach Mózgowy niedobór tlenowy Nasilanie odczuwania lęku Uczucie omdlewania Napad paniki Ryc. 113. Schemat wystąpienia napadu paniki Prezentowane informacje, ze względu na osobniczą podatność lub zmienność objawów, powinny być traktowane jako orientacyjne. W każdym przypadku zaburzeń emocjonalnych najkorzystniejszym sposobem postępowania jest specjalistyczna opieka lekarsko - psychologiczna. 282 XXVI. Bezpieczeństwo w lotnictwie Nowoczesne środki komunikacyjne podlegają permanentnemu doskonaleniu zmierzającemu ku wygodzie i bezpieczeństwu pasażerów. Jednocześnie dąży się do uzyskiwania optymalnych warunków pokonywania jak największych odległości w możliwie najkrótszym czasie. Poczynania te angażują nie tylko konstruktorów statków powietrznych o różnym przeznaczeniu, ale i ekologów dbających o wolne od zagrożeń środowisko bytowania człowieka, a także całe środowisko „pasjonatów lotnictwa”. Szybko rozwijający się transport lotniczy, wydaje się nie zmniejszać tempa, z tendencją do poszerzenia oferty zastosowania. Prognoza Międzynarodowej Rady Portów Lotniczych ACI (Airports Council International) do 2025 r. wykazuje, że przewozy ładunków (w tonach) będą rosnąć szybciej niż pasażerskie. Obroty przeładunkowe mogą osiągnąć 214 mln. ton (roczny wzrost o 5,4%). Najlepszy wynik (+6,5%) prognozowany jest dla rejonu AzjaPacyfik. Wysoki wzrost (+5,3%) jest oczekiwany na Bliskim i Środkowym Wschodzie, podobnie w Afryce (+5,4%) a w Europie +4,8%. Przewiduje się (Air Transport World), że regionalne lotniska będą w przyszłości odgrywały coraz większą rolę przewyższającą znaczenie głównych portów lotniczych. Takie prognozy wymuszają potrzebę opracowywania strategii umożliwiających obsługę, jednoczenie niskobudżetowych oraz regularnych linii lotniczych, zarówno osobowych, jaki i towarowych. Tworzenie uniwersalnych portów lotniczych nie jest możliwe bez znacznych nakładów inwestycyjnych skierowanych na budowę nowych obiektów lub przebudowę istniejącej infrastruktury. Nasilenie ruchu w powietrzu powiązanego z maksymalnym bezpieczeństwem lotniczym obciąży lotników bardziej intensywną pracą w powietrzu, a na lotnisku konieczny będzie większy wysiłek służb naziemnych. Rozwój transportu lotniczego zawsze wiąże się z problemem oddziaływania na środowisko. Pojęcie „bezpieczeństwo” zawiera w sobie znaczną swobodę interpretacyjną. Można uznać za wystarczające określenie wyrażające stan pewności dotyczący braku zagrożenia bezpośredniego oraz poczucie zabezpieczenia ochraniającego przed niebezpieczeństwami pośrednimi. W określeniu „bezpieczeństwo lotnicze” częściej zawiera się konkretny podmiot oznaczający osobę lub grupę ludzi, niż czynnik ekologiczny lub techniczny. Poczucie bezpieczeństwa odnosi się do świadomości określonego podmiotu. Deklarowane bezpieczeństwo kształtuje stan psychiki korygowany postrzeganiem zjawisk, jeśli są one korzystne wówczas sprzyjają fizjologicznemu poczuciu dobrostanu osobniczego. Nowoczesne samoloty pasażerskie są bezpieczne i na ogół wygodne. Jednakże, wszystkie loty, zarówno krótko jak i długotrwałe mogą być kłopotliwe dla niektórych podróżnych. Bardziej wrażliwi pasażerowie mogą odczuwać pewne niedogodności jeszcze przed dotarciem do portu lotniczego. Działania różnych służb związanych z bezpieczeństwem pasażerów przyjmują ogólną zasadę niedopuszczenia do jakiegokolwiek zagrożenia w obszarze terminalu lotniczego. Takie postępowanie dla dobra podróżnych stanowić może dla nich właśnie pewną niedogodność. I tak np. wyprzedzenie ewentualnego zamachu terrorystycznego powoduje podjęcie pracy kontrolnej przez policjantów, wywiadowców, obserwatorów służb specjalnych w znacznej odległości od portu lotniczego. Nadmierna podejrzliwość, podchwytliwe pytania oraz śledzenie oznak nietypowego zachowania; u wielu pasażerów wywoływać może uczucie upokorzenia. Duże porty lotnicze wprowadzają systemy identyfikacji biometrycznej. Bada się najczęściej: twarz, tęczówkę oka (oczu), linie papilarne palców. Biometryka twarzy stanowi system: identyfikacji, kontroli, rejestracji i elektronicznego przetwarzania trzech charakterystycznych cech osobniczych. Obraz identyfikacyjny najczęściej ogranicza się do oka prawego i lewego oraz obrysu oblicza. Biometryka tęczówki oka stanowi najbardziej precyzyjną cechę identyfikacyjną. Urządzenie FGB (Frame Grabber Unit) utrwala tworzenie analogowych obrazów tęczówki, następnie konwertuje je na format cyfrowy, który może być przetwarzany przez serwer PC (Personal Computer) lub ICU (International Components for Unicode). System ten nie stanowi fizycznego zagrożenia w odniesieniu do bezpieczeństwa badanego. Pewnym nadużyciem z zakresu ochrony danych osobowych może być możliwość nieograniczonego przesyłania zapisu cyfrowego uzyskanych danych do innych urządzeń typu input/output oraz do modułów rozpoznających. Rejestracja systemu, monitorowanie i zarządzanie może być zdalnie obsługiwane z dowolnego PC 283 znajdującego się w sieci. Biometryka odcisków palców zaliczana jest do łatwych i skutecznych sposobów personalnej identyfikacji porównawczej. Precyzyjne czujniki oraz algorytmy umożliwiają bardzo szybkie wprowadzanie odpowiedniego wskaźnika identyfikacji odcisków palców badanego do bazy danych lub wyszukiwanie odpowiednika ze zbiorów archiwalnych. Podróże lotnicze uzyskują pozycję dominującą w społecznej komunikacji dalekiego zasięgu. Maleją ograniczenia zdrowotne pasażerów, koszty stają się coraz bardziej dostępne zbiorowości biznesowej, turystycznej oraz zwyczajnej pasażerskiej, jednak nadal pozostaje lęk dotyczący bezpieczeństwa lotniczego. Naturalny lęk dotyczący przebywania w przestworzach stanowi istotny hamulec w wykorzystywaniu statków powietrznych do masowego transportu osobowego. Lęk, mniej lub więcej nasilony, występuje pomimo tego, że bezpieczeństwo i wygoda podróży człowieka zaliczane są w lotnictwie do hierarchii potrzeb o najważniejszym znaczeniu. Fizjologiczne sytuacje lękowe wzmacnia globalny obieg „złych” informacji, oraz możliwości natychmiastowej łączności słownej powiązanej z przekazem dramaturgii obrazów (telewizja). Możliwości techniczne, w tym zakresie, pozwalają uzyskiwać aktualne wiadomości o światowej sytuacji w zakresie tematów poszukiwanych (np. przez Internet). Zatem środki masowego przekazu stają się dominującym czynnikiem kształtującym opinie i reakcje społeczne na określone sytuacje zarówno lokalne, jak i o szerszym zasięgu. Informacje o katastrofach lotniczych, zagrożeniach terrorystycznych i innych niebezpieczeństwach, potęgują strach a nawet wywoływać mogą panikę. Nadmierna pogoń za sensacyjnymi informacjami może tworzyć specyficzną wirtualną rzeczywistość grozy. Współczesny świat charakteryzuje się informacjami o różnych zagrożeniach w tak znaczącym wymiarze czasu emisji, że człowiek nie może bezgranicznie ufać w możliwości zabezpieczenia się przed wszystkimi kłopotami potencjalnymi, czy też realnymi. W tej sytuacji koniecznością staje się ciągłe dokonywanie wyborów pomiędzy mniej lub bardziej niebezpiecznymi zdarzeniami codzienności. Indywidualne ustalenie oceny zagrożenia jest procesem złożonym a bywa czasami niezrozumiałym, szczególnie dla osób postronnych. Pewną rolę przypisać można osobniczej wrażliwości dotyczącej odbioru informacji dostarczanych przez środki masowego przekazu, które kształtują współczesnego człowieka. Media wszak kreują (czasami sztucznie) świat wyobraźni społecznej. Paradoksalnie największy niepokój wzbudzają zagrożenia statystycznie najmniej prawdopodobne, takie jak: katastrofa lotnicza, atak terrorystyczny, skażenie promieniotwórcze. Jednocześnie są to wiadomości najlepiej sprzedające się w środkach masowego przekazu. Badania dotyczące oceny ryzyka zagrożenia społecznego wykonane w Polsce (2004 r.) wykazały, że lotnictwo towarowe wzbudza zaniepokojenie u 18,48% a lotnictwo pasażerskie u 13,84% badanych. Wydaje się, że teoria społeczeństwa ryzyka i kultury teorii strachu przyjmować może różne wymiary pośród analogicznych społecznych zjawisk, postrzeganych w zbiorowościach ludzkich o różnych cechach temperamentnych. W ogólnym znaczeniu bezpieczeństwo obejmuje zaspokojenie takich potrzeb, jak: istnienie, całość anatomiczna oraz czynnościowa, przetrwanie, tożsamość, niezależność, spokój i pewność rozwoju. Lotnictwo, w znacznej mierze, wypełnia bezpieczne wymogi współczesności wyrażające się następującymi czynnikami: Globalizacja pracy Szybkość wymiany informacji interpersonalnych Intensyfikacja bezpośrednich kontaktów międzyludzkich Wymienione czynniki warunkują nowe zastosowanie statku powietrznego, jako miejsce pracy nie tylko pilotów i personelu pokładowego, ale również pasażerów wykorzystujących podróż lotniczą jako specyficzne środowisko do kontynuacji aktywności zawodowej, szczególnie przy wykorzystywaniu bezprzewodowych łącz oraz technik komputerowych. Takie zastosowanie lotnictwa wymaga tworzenia optymalnych warunków bezpiecznego komfortu, zarówno bytowego jak i intelektualnego. Praktycznie oznacza to nabycie umiejętności zarządzania ryzykiem, którego początkiem jest identyfikacja zagrożenia. Identyfikacja zagrożenia (ryc. 114) stanowi zbiór podstawowych danych do konstruowania programów związanych z wdrażaniem wszelkich procedur bezpieczeństwa. Procedury dotyczące bezpieczeństwa lotniczego można podzielić na statyczne i dynamiczne. Bezpieczeństwo statyczne oznacza stan braku zagrożenia osiągnięty poprzednimi działaniami 284 różnych służb. Tworzenie koncepcji zabezpieczenia oraz realne zapewnianie i permanentne monitorowanie bezpieczeństwa w różnych (przewidywalnych) sytuacjach staje się procesem dynamicznym. Dynamika zawiera się w korygowaniu lub uzupełnianiu wszelkich działań naprawczych. W lotnictwie cywilnym bezpieczeństwo dynamiczne najczęściej dotyczy przeciwdziałania zagrożeniom i maksymalne unikanie, lub zmniejszanie ryzyka. W lotnictwie wojskowym jest inaczej niż w cywilnym, bowiem zagrożenia są zwalczane orężem a ryzyko załóg latających jest „wpisane” w specyfikę służby wojskowej. Potrzeba doskonalenia systemów bezpieczeństwa lotniczego (ryc. 114, 115) wynika z narastającego zainteresowania nie tylko pasażerów, ale i środków masowego przekazu, biur podróży, towarzystw ubezpieczeniowych, organizatorów imprez lotniczych, inwestorów oraz sponsorów. Ogólnie można określić, że zainteresowanie to wykazuje wiele różnych branż usługowo – produkcyjnych pośrednio lub bezpośrednio związanych z lotnictwem. Identyfikacja zagrożenia bezpieczeństwa lotniczego Ocena ryzyka Wybór zarządzania ryzykiem Raportowanie Działania naprawcze Informacja o aktualnym bezpieczeństwie lotniczym Monitorowanie postępu przedsięwzięć zapobiegawczych Ryc. 114. Schemat standardowego zarządzania bezpieczeństwem lotniczym Zagrożenie bezpieczeństwa lotniczego rozpatrywane w systemie zarządzania ryzykiem można podzielić na dwie grupy przyczynowo – skutkowe: I. Związane z działaniem sił przyrody. Najczęściej dotyczy gwałtownej zmiany pogody. Wzrost częstotliwości występowania niebezpiecznych zjawisk pogodowych w dużej mierze jest zależne od degradacji środowiska naturalnego wskutek zmniejszania się powierzchni lasów oraz ociepleniem spowodowanym emisją gazów cieplarnianych. Do tych zagrożeń zaliczyć można: silne podmuchy wiatru lub huragan, wyładowania atmosferyczne i inne. II. Związane z działalnością człowieka. Dotyczyć mogą błędów konstrukcyjnych, niedoskonałości wykonawczej oraz banalnych awarii, będących stałym zagrożeniem wszystkich urządzeń technicznych. Do niebezpieczeństw wynikających z działalności ludzkiej zaliczyć można: a. Zagrożenia cywilizacyjne będące odległymi skutkami postępu technicznego, objawiające się katastrofami komunikacyjnymi wynikającymi ze złego stanu przestarzałej infrastruktury lotniskowej. Każdy rozwój cywilizacyjny generuje nowe (czasami nieprzewidywalne) czynniki zagrożenia bezpieczeństwa ludzkiego. Pozytywną prawidłowością rozwojową jest tworzenie rozwiązań przeciwstawnych polegających na 285 tworzeniu nowych lub doskonaleniu istniejących sposobów zabezpieczających przed możliwością negatywnego oddziaływania postępu cywilizacyjnego. b. Zagrożenia terrorystyczne, czyli celowe, zamierzone i niszczycielskie działania określonych grup ludzi. Celami działań terrorystycznych mogą być zarówno obiekty lub urządzenia techniczne, jak również: porwania, choroby zakaźne, skażenie środowiska. Wszystkie te i inne poczynania mają wywołać pośród znacznej populacji ludności psychozę strachu, czyli tzw. „medialnego efektu strachu”. Osobnicza ocena ryzyka wyraża świadomość realnego lub potencjalnego zagrożenia, co nie w każdym przypadku oznacza zgodność ze stanem faktycznym. Wynika z tego potrzeba oceny stanu bezpieczeństwa uwzględniająca rzeczywistość z jednoczesnym określeniem wiedzy i świadomości osobniczej lub konkretnej zbiorowości, od której zależy percepcja oraz poczucie zagrożenia (jednostki lub grupy). Indywidualne postrzeganie zagrożeń ma wpływ na działania instytucjonalne organów odpowiedzialnych za bezpieczeństwo a których zadaniem jest nie tylko eliminowanie bądź zmniejszanie ryzyka zagrożenia, ale skuteczne psychologiczne oddziaływanie na jednostki, zbiorowości a nawet społeczności. Ocena ryzyka zagrożenia powinna rozdzielić trzy warianty reagowania ludzkiego: 1. Brak realnego zagrożenia wystąpienia niebezpieczeństwa, społecznie prawidłowo postrzegalnego 2. Realne ryzyko wystąpienia niebezpieczeństwa, kiedy społeczne lub indywidualne poczucie braku bezpieczeństwa jest proporcjonalnie do zagrożenia. 3. Fałszywe ryzyko wystąpienia niebezpieczeństwa: a. duże zagrożenie jest lekceważone; b. małe zagrożenie wzbudza trwogę. Analiza ryzyka powinna obejmować trzy główne aspekty: 1) Prawdopodobieństwo negatywnych konsekwencji. 2) Dotkliwość konsekwencji zdarzenia. 3) Akceptowalność ryzyka. Zarządzanie ryzykiem. W lotnictwie oznacza postępowanie mające na celu identyfikację, analizę i eliminację (lub łagodzenie) uciążliwości oraz wynikającego z nich ryzyka, które zagrażają dalszej egzystencji. Optymalny poziom bezpieczeństwa podmiotu można uzyskać poprzez zapewnienie zaplanowanej skuteczności bezpośredniego przeciwdziałania zaistniałym zdarzeniom z wykorzystaniem systemu ratownictwa. Poziom lokalnego bezpieczeństwa lotniczego zależy od następujących czynników wykonawczych: Skuteczności poczynań, zapobiegających rozwijaniu się rozpoznanego zagrożenia Należytego przygotowania podmiotu na wypadek uaktywnienia rozpoznanego wcześniej rodzaju zagrożenia (edukacja, racjonalne rozmieszczenie i dostępność sił i środków przeciwdziałania) Zwiększanie skuteczności sił i środków systemu ratownictwa w trakcie przeciwdziałania skutkom rozpoznanego zdarzenia Maksymalna skuteczność działań w usuwaniu następstw zdarzenia, które trwa lub wystąpiło. Rada Organizacji Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego (ICAO) nakazuje organom zarządzającym certyfikowanymi lotniskami wdrożenia Systemu Zarządzania Bezpieczeństwem (Safety Management System = SMS). SMS stanowi aktywne zarządzanie bezpieczeństwem dotyczącym zapobiegania wypadkom lotniczym. Realizacja aktywności dokonywana jest poprzez ciągłe gromadzenie informacji i danych o potencjalnych zagrożeniach pochodzących z różnych źródeł. Pozyskiwane dane podlegają sukcesywnej analizie, stanowiącą bazę do opracowywania postępowania zapobiegawczego lub korygującego, zależnie od wyników postępowania analitycznego. Celem SMS jest zapewnienie bezpieczeństwa, poprzez redukowanie, a następnie utrzymywanie stabilnych warunków uniemożliwiających wystąpienia szkód osobowych lub w mieniu. Realizacja skuteczności działania SMS zawiera się w następującym dziesięciopunktowym kanonie postępowania: 1. Planowanie 2. Aktywizacja kadry kierowniczej 3. Organizacja i podział zadań 4. Identyfikacja zagrożeń 5. Ewaluacja ryzyka, 286 6. Zapewnienie możliwości prowadzenia badań i analizy danych dotyczących bezpieczeństwa lotniczego 7. Promocja bezpieczeństwa lotniczego 8. Nadzór dotyczący pozyskiwanej dokumentacji lotniczej 9. Zarządzanie uzyskiwanymi informacjami dotyczącymi bezpieczeństwa ogólnego oraz lotniczego 10. Permanentny nadzór i monitorowanie bezpieczeństwa lotniczego Monitorowanie przedsięwzięć zapobiegawczych. Każda jednostka organizacyjna transportu powietrznego, począwszy od Międzynarodowej Organizacji Lotnictwa Cywilnego, poprzez urzędy lotnicze we wszystkich krajach, po lotnictwo cywilne i wojskowe, dysponuje systemem zarządzania bezpieczeństwem. Zarządzający bezpieczeństwem starają się zmniejszać prawdopodobieństwo zaistnienia wypadków, poprzez trening i nadzór zapobiegawczy. W przypadku wystąpienia zagrożenia bezpieczeństwa lotniczego czynione są starania analityczno – edukacyjne, aby sytuacja, w jakiej doszło do wypadku, więcej się nie powtórzyła. Optymalna skuteczność zapobiegawcza zależy od permanentnego obiegu informacji pomiędzy: zleceniodawcami wykonawcami, wykonawcami kontrolerami zleceniodawcami. Utworzenie sprzężenia zwrotnego obiegu niezbędnych informacji do wszystkich ogniw wdrażających system oraz osób odpowiedzialnych warunkuje maksymalną skuteczność. Przewidywany rodzaj i stopień zagrożeń określa opracowanie sposobów wykrywania oraz identyfikacji zdarzeń wtórnych, a to warunkuje monitorowanie postępowania zapobiegawczo – naprawczego. Pośród różnych rodzajów zdarzeń wtórnych wywołanych incydentem lub katastrofą lotniczą, wyróżnić można ze względu na fizyko – chemiczne i społeczne oddziaływanie na człowieka i środowisko, następujące: Pożar: budynków mieszkalnych, różnych obiektów przemysłowych oraz użyteczności publicznej, lasów i innych przestrzeni bytowej lub przyrodniczej Skażenie chemiczne: wydobywanie się substancji toksycznych z uszkodzonych rurociągów, uszkodzonych zakładów produkcyjnych, Rozszczelnienie składowisk substancji ekologicznie niebezpiecznych Biologiczne uwolnienie substancji lub organizmów biologicznie czynnych (najczęściej w wyniku sabotażu lub działań terrorystycznych) Uszkodzenia, awarie i katastrofy infrastruktury technicznej, np. instalacji gazowej, sieci wodno – kanalizacyjnej, paliwowej a także telekomunikacyjnej i informacyjnej Zaburzenie w komunikacji powietrznej i (lub) lądowej Odczucie utraty (zmniejszenia) bezpieczeństwa publicznego Opisane zdarzenia wtórne są tylko wybranymi przykładami, temat ten jest szeroki i nadal otwarty, bowiem życie pisze nieprzewidywalne scenariusze zagrożeń. Najczęściej występują zbiory zdarzeń o różnym oddziaływaniu wzajemnym. Stan bezpieczeństwa nie jest stanem stabilnym, nie jest dobrem danym podmiotowi raz na zawsze. W świecie realnym występują ciągłe jego zagrożenia, zarówno pochodzące od sił natury jak i niezamierzonych i zamierzonych skutków działalności człowieka. Każdy podmiot musi czynić starania o zapewnienie stabilności swego stanu bezpieczeństwa, co w efekcie końcowym warunkuje bezpieczeństwo globalne. Bezpieczeństwo lotnicze w skali globalnej stanowi zbiór partykularnych systemów bezpieczeństwa lotów, którego zasadnicze składowe ilustruje rycina 109. Tworzenie takiego systemu poprzedza analiza zadań, jakie wykonują różne rodzaje lotnictwa wojskowego i cywilnego. Pośród wojskowego wyróżnić można lotnictwo bojowe, transportowe, ratownicze i specjalnego przeznaczenia (np. samoloty bezzałogowe np. o długotrwałych i nieprzerywalnych zadaniach szpiegowsko – obserwacyjnych). Lotnictwo cywilne może realizować usługi komercyjne, czyli komunikacyjne lub transportowe (towarowe). Lotnictwo sportowe i wyczynowe, zarówno wojskowe jak i cywilne, będące w stałej pogoni za rekordami, wymaga większej troski w kreowaniu bezpieczeństwa lotniczego niż lotnictwo rekreacyjne. Największe zagrożenie występuje w lotnictwie wykonującym specyficzne szczegółowe zadania poszukiwawczo - ratownicze, jak śmigłowcowe podejmowanie rannych z trudnodostępnych obszarów górskich, morskich, klęsk żywiołowych, gaszenie rozległych pożarów poprzez zrzuty wody z samolotów itp. 287 Bezpieczeństwo ma charakter podmiotowy będący naczelną potrzebą nie tylko pojedynczego człowieka ale i grup społecznych, jest zarazem podstawową potrzebą państwa. Działania tych podmiotów skierowane powinno być otoczenie zewnętrzne oraz na sferę wewnętrznych doznań ludzkich. Oddalenie możliwości zagrożenia eliminuje lęk zarówno pojedynczego człowieka, jak też społeczności o różnej liczności. W przypadku podróży lotniczej problem ten dotyczy zarówno portu lotniczego jak i ludzi tam zgromadzonych, oraz pasażerów oczekujących na start konkretnych statków powietrznych. W wymiarze globalnym można wyróżnić bezpieczeństwo: wewnętrzne i zewnętrzne. Bezpieczeństwo wewnętrzne oznacza przeciwdziałanie zagrożeń mogących wystąpić na terytorium konkretnego państwa; poziom tych poczynań jest elementem (wyrazem) polityki wewnętrznej określonego państwa. Według Strategii bezpieczeństwa narodowego Rzeczypospolitej Polskiej ]nadrzędnym celem jest utrzymanie zdolności do reagowania w przypadku wystąpienia zagrożeń bezpieczeństwa publicznego oraz bezpieczeństwa powszechnego, związanych z ochrona porządku prawnego, życia i zdrowia obywateli oraz majątku narodowego przed bezprawnymi działaniami oraz skutkami klęsk żywiołowych, katastrof naturalnych i awarii technicznych. Bezpieczeństwo zewnętrzne oznacza brak zagrożenia ze strony innych podmiotów oraz sił natury. Niedostateczne bezpieczeństwo stanowi istotny przyczynek do zaistnienia wypadku lotniczego. Wypadek lotniczy opisuje zdarzenie związane z użytkowaniem statku powietrznego, które wystąpiło w chwili wejścia człowieka na jego pokład w celu wykonania lotu. Trwa nieprzerwanie do chwili, kiedy wszystkie osoby opuszczą pokład. Postępowanie i wykładnia prawna opisane zostały w Dzienniku Urzędowym z 27 lutego 2004. Załącznik 13 do Konwencji o międzynarodowym lotnictwie cywilnym pt. „Badanie wypadków i incydentów lotniczych” dokładnie opisuje m.in. międzynarodowe standardy i zalecane praktyki postępowania dotyczące bezpieczeństwa lotniczego. System bezpieczeństwa lotniczego Naziemne zabezpieczenie działalności lotniczej Ośrodek kierowania lotami Programu rozwoju sieci lotnisk i lotniczych urządzeń naziemnych *) Załoga statku powietrznego Ryc. 115. Modelowy schemat działania systemu bezpieczeństwa lotniczego *) Przyjęty Uchwałą Nr 86/2007 Rady Ministrów w dniu 8 maja 2007 r. Zwiększanie poziomu bezpieczeństwa lotniczego związane jest z ponoszeniem określonych kosztów. Naturalnym dążeniem decydentów jest uzyskanie maksymalnego poziomu bezpieczeństwa przy minimalnych kosztach. Pewne zmniejszenie wydatkowanych środków finansowych można uzyskać poprzez wykorzystanie następujących procedur logistycznych: 288 Perfekcyjna analiza realnych i wirtualnych zagrożeń bezpieczeństwa w relacji do skuteczności istniejących zabezpieczeń Rozpatrzenie możliwości korzystnej rozbudowy albo naprawy czy też aktualizacji funkcjonujących systemów zapobiegawczych Doskonalenie postępowania zapobiegawczego oraz łagodzącego skutki przewidywanych incydentów lotniczych Określenie ilości i jakości środków ratowniczych niezbędnych do osiągnięcia przewidywanego (ustalonego) poziomu bezpieczeństwa Opracowanie i permanentna aktualizacja planu organizacji przeciwdziałania skutkom zdarzenia lotniczego oraz sposobu prowadzenia poczynań ratowniczych Wytworzenie systemu zarządzania kryzysowego na wypadek wystąpienia skutków katastrofy lotniczej, których nie można opanować siłami i środkami ratowniczymi określonego podmiotu. Zarządzanie kryzysowe przewiduje dwie wersje zdarzeń: kryzys i sytuacja kryzysowa. Określenie kryzys oznacza utratę funkcjonowania istniejącego stanu rzeczy (ładu społecznego). Kryzys inicjuje sytuację kryzysową, czyli wszystkie zjawiska będące skutkiem kryzysu. Sytuacja kryzysowa trwa do czasu stabilizacji w nowej rzeczywistości. Katastrofa lotnicza, przeważnie nie jest kryzysem, ale niekiedy jej rozmiar może sprawiać wrażenie kryzysu, szczególnie dla dotkniętych tym zdarzeniem lotniczym. Zapobieganie wypadkom lotniczym. Wypadek lotniczy powstaje wskutek wystąpienia w krótkim czasie, kolejno po sobie następujących, wielu negatywnych czynników wywodzących się z systemu wykonywania zadań lotniczych lub występujących doraźnie i niespodziewanie. System zarządzania bezpieczeństwem lotniczym, sam w sobie lub każda z jego składowych może być czynnikiem przyczynowym zagrożeń, które wynikają z uwarunkowań zewnętrznych (np. stopnia wyeksploatowania statku powietrznego, niedomagającego wskutek niedosytu treningowego tzw. „czynnika ludzkiego”, wzmożonego ruchu lotniczego sezonowego lub okazjonalnego, ułomności w rygorystycznym przestrzeganiu standardów bezpieczeństwa lotniczego). Optymalne i bezpieczne wykorzystanie lotnictwa komunikacyjnego warunkuje szereg czynników pokazanych na rycinie 115. Aktywne zapobieganie wykorzystuje raportowanie dotyczące wykazu możliwych zagrożeń wynikających z bieżących informacji służb technicznych oraz opisu realizacji poszczególnych zadań lotniczych. Ważnymi przesłankami zagrożenia mogą być uwagi załogi o pojawiających się objawach potencjalnych lub realnych niedogodności występujących na pokładzie statku powietrznego. Niezależnie od powyższych czynności, dokonywana jest analiza rejestratorów, która umożliwia identyfikację przestrzegania bezpiecznej eksploatacji (opisanej przez producenta) oraz wykonawczych procedur operacyjnych. Postępowanie takie nabiera dodatkowego znaczenia w związku z ciągłym narastaniem stopnia skomplikowania technicznego oprzyrządowania statków powietrznych. Współczesny pilot samolotu komunikacyjnego coraz bardziej staje się operatorem pilotażowych technicznych urządzeń pokładowych. Większa część rejsu wymaga raczej obecności, a nie ciągłej aktywności pilotów. Znaczna część lotu przebiega w warunkach pilotowania pasywnego, bowiem bezpiecznym i planowanym przebiegiem lotu transportowego, w zwykłych warunkach atmosferycznych, sterują programy systemów komputerów pokładowych. Można, z pewnym uogólnieniem, przyjąć określenie pilota samolotu komunikacyjnego jako „operatorską rezerwę intelektualną wyrafinowanej automatyki pokładowej”. Potrzeba aktywności ludzkiego intelektu niezbędną się staje w chwili pojawienia się sygnału o braku zgodności pozyskiwanych danych z programem autopilota. Sygnał alarmowy wymaga od pilota przejęcia sterowania samolotem. Potrzeba taka jest niezbędna, bowiem rzeczywistość zaskakuje nieprzewidzianymi okolicznościami niemożliwymi do przewidzenia i zaprogramowania w najbardziej skomplikowanych technicznie urządzeniach, wyposażonych w sztuczną inteligencję. Sztuczną inteligencję wszak tworzy człowiek, ona go wspomaga, ułatwia, przyspiesza, ale nie zastępuje myślenia, które też czasami bywa ułomne. Błędna ocena sytuacji, lub fałszywe decyzje pilota tworzą skomplikowany krąg wielu zdarzeń powikłanych różnymi okolicznościami warunkującymi zagrożenie wykonywania bezpiecznego lotu. Każdy błąd w sekwencji takich zdarzeń stanowi poważne zagrożenie wystąpienia katastrofy lotniczej. Dodatkowym czynnikiem utrudniającym szybkie podejmowanie optymalnych przedsięwzięć jest mnogość informacji sytuacyjnych i 289 eksploatacyjnych jednocześnie napływających do kabiny pilotów przy zmniejszającym się przedziale czasowym niezbędnym do analitycznego myślenia decyzyjnego oraz wykonania koniecznych czynności. Oprócz tych utrudnień, występuje fizjologiczna reakcja stresowa na ekstremalne warunki lotu. W takich przypadkach sprawdza się następujące porzekadło lotnicze „Poziom wyszkolenia i treningu lotniczego powinien być odwrotnie proporcjonalny do zagrożenia wypadkiem lotniczym” Lotniczy trening operatorski. Wielość informacji uzyskiwanych z kontrolnych urządzeń pokładowych zmusza konstruktorów lotniczych do wprowadzania wskaźników dyrektywnych, będących analityczną wykładnią poprawności w pilotowaniu samolotu. Konieczność ta wynika z ograniczonej fizjologicznej percepcji organizmu człowieka. Trening lotniczy powinien przekonać pilota, że automatyzacja nawigacyjna ułatwia pilotowanie statku powietrznego, ale nie zastępuje człowieka i jego wiedzy. Co więcej, im większe skomplikowanie systemów tym bardziej potrzebna jest aktywność intelektu pilota do tego, aby w sytuacji ekstremalnej samodzielnie decydować o poczynaniach pilotażowych, które nie mogły być zaprojektowanymi w automatach urządzeń sterowniczych. Nabywanie stosownej wiedzy i trening czynności lotniczych w warunkach ekstremalnych najlepiej i najbezpieczniej jest realizować z zastosowaniem symulatorów lotniczych. Treningiem najbardziej skutecznym i imitującym rzeczywistość może być szkoleniowy ekstremalny pilotaż w sztucznie wytworzonej rzeczywistości wirtualnej wywołującej typowe, dla danej sytuacji, reakcje organizmu trenowanego pilota. Warunki takie może wypełniać symulator typu Full Flight Simulator (FFS). Zwykły trening operatorski, bez sytuacji ekstremalnych, ale doskonalący wykonywanie czynności poszczególnych elementów lotu z wykorzystywaniem przyrządów, korzystnie jest wykonywać z zastosowanie symulatora typu Basic Instrument Training Device (BITD). Korzyścią takiego treningu jest łatwość instalacyjna, bowiem obraz oprzyrządowania kabinowego możliwy jest do wyświetlania na ekranie dowolnego monitora. Dobór kandydatów do szkolenia lotniczego Szkolenie kandydatów oraz załóg lotniczych Trening personelu lotniczego (również naziemnego) Warunki wykonywania zadań lotniczych Zabezpieczenie przed wystąpieniem zagrożenia lotniczego Zrozumiałe i realne procedury lotnicze Niezawodność sprzętowa wykorzystująca Psychiczne i fizyczne możliwości człowieka Sprawne zabezpieczenie lotów przez personel naziemny Zarządzanie lotnictwem Inne czynniki występujące doraźnie lub okazjonalne; przewidywalne/nieprzewidywalne trenowane z zastosowaniem symulatorów lotniczych Ryc.116. Optymalnie bezpieczne funkcjonowanie lotnictwa komunikacyjnego Elementy 290 optymalnie bezpiecznego funkcjonowania lotnictwa komunikacyjnego Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady Wspólnoty Europejskiej (PEiRWE nr 549/2004) ustanowiono zasady tworzenia Jednolitej Europejskiej Przestrzeni Powietrznej. Stanowi ona pakiet środków na rzecz realizacji przyszłych potrzeb w zakresie wydajności oraz bezpieczeństwa lotniczego. Ma ona zastosowanie zarówno do sektora cywilnego, jak i wojskowego. Obejmuje aspekty regulacyjne, ekonomiczne, środowiskowe, technologiczne i instytucjonalne oraz kwestie bezpieczeństwa w lotnictwie. Celem rozporządzenia jest wzmocnienie aktualnych standardów bezpieczeństwa oraz ogólnej wydajności ruchu lotniczego w Europie. Nie wyklucza ono zastosowania przez kraje UE środków, jakie niezbędne będą do zagwarantowania bezpieczeństwa i interesów polityki obronnej. Rozporządzenie PEiRWE nr 216/208 stanowiło podstawę prawną do utworzenia Europejskiej Agencji Bezpieczeństwa Lotniczego (EASA), która jest głównym elementem strategii bezpieczeństwa lotniczego Unii Europejskiej. EASA jest organem Unii Europejskiej posiadającym osobowość prawną. Agencją kieruje dyrektor wykonawczy oraz zarząd złożony z przedstawicieli każdego państwa członkowskiego. Główne zadania EASA są następujące: Wspieranie opracowywania wspólnych reguł w dziedzinie lotnictwa cywilnego oraz udzielanie pomocy technicznej, naukowej i administracyjnej podczas wykonywania tych zadań Prowadzenie inspekcji standaryzacyjnych, mających na celu zapewnienie właściwe stosowanie opracowanych reguł w państwach członkowskich Nadawanie rekomendacji przedsiębiorstwom europejskim w dziedzinie konstrukcji statków powietrznych, wystawianie certyfikatów statkom powietrznym (zdolność statków powietrznych do bezpiecznego lotu) wykorzystywanym w Europie oraz przewoźnikom lotniczym i organizacjom zaangażowanym w obsługę lub szkolenie z siedzibą w krajach trzecich. W ramach udzielanej rekomendacji zawiera się również co następuje: Certyfikacja załóg, czyli wymóg posiadania przez pilotów licencji lotniczej oraz orzeczenia lekarskiego stosownych do wykonywanej działalności. Licencję może otrzymać jedynie osoba spełniająca wymagania w zakresie wiedzy teoretycznej, umiejętności praktycznych, kompetencji językowych i doświadczenia. Kontrola organizacji szkolenia lotniczego i użytkujących symulatory lotów dotycząca wymogu posiadania odpowiednich zaświadczeń dopuszczających do wykonywanych czynności. Kontrola wymogu dotyczącego członków załogi kabinowej, biorących udział w działalności zarobkowej, którzy muszą posiadać stosowne zaświadczenia i poddawać się regularnej kontroli lekarskiej, co gwarantuje, że mogą wywiązywać się z przydzielonych im zadań dotyczących bezpieczeństwa lotniczego. Konstruowanie rocznych programów wspierających poprawę bezpieczeństwa lotnictwa europejskiego EASA wykazuje dbałość o to, aby infrastruktura lotniskowa posiadała odpowiednie dokumenty gwarantujące zdolność do bezpiecznego użytkowania. Poza tym, aby służby i personel odpowiedzialny za zarządzanie ruchem lotniczym również posiadał odpowiednie zaświadczenia. Zarządzeniem Agencji państwa członkowskie uznają zaświadczenia wydane zgodnie z niniejszym rozporządzeniem bez spełniania żadnych dodatkowych wymagań ani przeprowadzania oceny technicznej. Państwa członkowskie i Agencja prowadzą kontrole, w tym inspekcje lotnisk, i stosują wszelkie środki, aby zapobiec naruszaniu przepisów. Zatem, spełnia kluczową rolę w regulacjach z zakresu bezpieczeństwa lotnisk i systemów kierowania ruchem lotniczym. EASA utrzymuje bliską współpracę z innymi organizacjami zajmującymi się bezpieczeństwem. Są to: Międzynarodowa Organizacja Lotnictwa Cywilnego (ICAO), Federalna Administracja Lotnicza (FAA) w Stanach Zjednoczonych oraz władze lotnicze Kanady, Brazylii, Izraela, Chin i Rosji. Kontakty robocze między EASA a tymi organizacjami mają na celu harmonizację standardów i promocję najlepszych praktyk w zakresie bezpieczeństwa lotniczego na całym świecie. 291 XXVII. Wybrane problemy stomatologiczne związane z lotnictwem Współczesna potrzeba rozwoju dostępności podróży lotniczych, jako sposobu na szybkie pokonywanie coraz większych odległości, tworzy dentystom następującą prawidłowość: „Każdy pacjent u dentysty jest potencjalnym pasażerem lotniczym lub lotnikiem”. Z powyższego uwarunkowania wynika zalecenie, aby lekarze stomatolodzy nabywali ogólną wiedzę dotyczącą fizjologii narządu żucia oraz zabezpieczenia zdrowotnych potrzeb dentystycznych w odniesieniu do osób planujących jak i odbywających częste podróże lotnicze zarówno jako: lotnicy zawodowi, amatorzy, sportowi albo wyczynowi, a także jako pasażerowie statków powietrznych. Zadania medycyny lotniczej, w jej składzie również stomatologii, można określić jako: informacyjne, zapobiegawczo – lecznicze oraz organizacyjne. W odniesieniu do lotników kanony medycyny lotniczej zawierają się w następującym ciągu postępowania: Zdrowotna selekcja kandydatów do lotnictwa Trening lotniczo – medyczny (poprawa wydolności psychofizycznej) Specjalistyczne zapobieganie Leczenie stosowne do potrzeb Permanentna promocja „zdrowego” życia zawodowego. Stomatolodzy powinni aktywnie uczestniczyć czynnie we wszystkich wymienionych postępowaniach medycznych. Podróż lotnicza zaczyna się od przybycia podróżnego do portu lotniczego. Po przybyciu na teren lotniska pasażer zgłasza się do jednego ze stanowisk odpraw (check-in), gdzie, otrzymuje kartę pokładową (boarding pass), upoważniającą do wstępu na pokład samolotu. Pobyt w hali lotniskowej nie należy do szczególnie przyjemnych. Uciążliwość hałasu lotniczego w halach odprawowych wzmacniana jest poprzez konieczność pokonywania znacznych odległości ciągów pieszych, transportowanie bagażu osobistego, niepewność punktualności odlotu. Przed wejściem na pokład samolotu pasażerowie oczekują w hali odlotów. Najczęściej jest tu kaplica, bary przekąskowe, różne sklepy oraz lotniskowa pomoc medyczna. Czas dłuższego pobytu w hali odlotów, wprowadza pasażera w pobudzenie charakterystyczne dla niezrozumiałego oczekiwania. Dodatkowo, tumult portu lotniczego, różne ogłoszenia megafonowe, w nie zawsze rozumianym języku, nie sprzyjają uspokojeniu. Taka sytuacja podróżna nie przez wszystkich jest dobrze tolerowana, często pogłębia zdenerwowanie. W lotnictwie komunikacyjnym odprawa pasażerów zaczyna się przeważnie na około 2h przed i kończy 40 minut przed planowanym odlotem. Znajomość procedur oraz obyczajów lotniskowych, łagodzi niedogodności oczekiwania. Wiedza taka daje pewne poczucie bezpieczeństwa. Czas oczekiwania wymuszają okoliczności wykonania niezbędnych czynności przedstartowych. W tym czasie, kiedy pasażerowie przebywają w hali odlotów, odpowiednio oznakowany bagaż kierowany jest do kontroli bezpieczeństwa, celnej i dalej kierowany jest do bagażowych luków samolotu. Długo utrzymujący się stan oczekiwania na możliwość zajęcia miejsca w kabinie samolotu, może wywołać silne emocje, jak: rozdrażnienie, niezadowolenie, napięcie, gniew, a czasami nawet poczucie zagrożenia, strach, agresję. Odnośnie zachowań, mogą wystąpić następujące objawy: trudności z wysławianiem się, reakcje histeryczne, impulsywność, sięganie po różne używki, leki, narkotyki, a także chęć ucieczki. Zdenerwowanie przed samym lotem pogłębiane oczekiwaniem najczęściej wyzwala zwiększoną wrażliwość na dolegliwości bólowe bagatelizowane w zwykłych warunkach ziemskich. Przykładem takiej nadwrażliwości może być odczuwanie bólu w przypadku preparowania ubytku próchnicy głębokiej w znieczuleniu, na kilka godzin przed lotem. Ustępujące znieczulenie może ujawnić łagodne preparacyjne podrażnienie miazgi (np. termiczne, chemiczne). Podrażniona miazga zęba odpowiada fizjologicznym obronnym przekrwieniem wyzwalającym ból ciśnieniowy (wzrost ciśnienia w komorze zęba) o różnym nasileniu, często ćmiący, czasami pulsujący. Innym niemiłym doznaniem może być adaptacja do niedawno oddanej dentystycznej protezy ruchomej. Tolerancja ciała obcego, w zwykłych warunkach, bywa dość uciążliwa; w warunkach rozdrażnienia może stać się nieznośna. Zatem należy unikać oddawania nowych protez ruchomych u pacjentów planujących rychłą podróż lotniczą. W przypadku protetycznej odbudowy powierzchni żucia uzupełnieniami stałymi może 292 wystąpić obciążeniowy ból ozębnowy. Ucisk masy uzupełnienia oraz obciążenie funkcją żucia, uprzednio wyłączonego ze zgryzu zęba, może wyzwolić objawy przeciążenia więzadeł utrzymujących ząb w zębodole (proporcjonalne do rozległości rekonstrukcji) a dalej fizjologiczną odpowiedź wrażliwej ozębnej. Sytuacja bezradnego oczekiwania prowokuje do poszukiwania w sobie powodów do litości, czyli „wyszukiwanie” nawet słabych dolegliwości podnoszonych do poważnego problemu. Oczekiwanie przed wejściem na pokład samolotu może wyzwalać różne parafunkcje i dysfunkcje wykonywane z nadmierną intensywnością. Nadmierna aktywność („uspokajająca”) narządu żucia może być przyczyną uszkodzenia lub wyssania skrzepu po usunięciu zęba w krótkim czasie przed podróżą. Następstwem takiego „samookaleczenia” może być, poza bólem, pozabiegowe krwawienie o różnym nasileniu. Znając „aurę” oczekiwania lotniczego można przewidzieć, że wiele zabiegów z zakresu leczenia chorób zębów oraz przyzębia może wyzwolić niemiłe doznania jeszcze w naziemnej strefie podróży lotniczej. Należy brać pod uwagę i to, że lekarz dyżurny lotniska nie jest stomatologiem i często, poza podaniem środka łagodzącego ból, niewiele może pomóc Zwiększona wrażliwość, szczególnie bólowa, zazwyczaj zależy od konkretnego człowieka, gdyż reaguje on na bodźce napływające z otoczenia według własnej interpretacji ich znaczenia. Jeżeli dostrzeże zagrożenie i znać będzie własne możliwości władcze (obronne) w tym zakresie, wówczas będzie mógł łatwiej eliminować objawy stresu. Zatem poinformowanie pasażera (pacjenta) o możliwości wystąpienia łagodnych pozabiegowych dolegliwości bólowych może zapobiec lękowi. Informacja powinna być na tyle spokojna i przekonująca o bezpieczeństwie konkretnej sytuacji stomatologicznej, aby nie wywołała stanu oczekiwania na wystąpienie zjawiska nieznanego. Najlepiej spokojnie acz wyraźnie oznajmić, że odległe skutki poczynań terapeutycznych, jeśli wystąpią, to zalicza się je do niemiłych, ale całkowicie nieszkodliwych. Bardziej wrażliwe osoby należy zaopatrzyć w leki przeciwbólowe lub uspokajające. Posiadanie choćby jednej słabo działającej tabletki przeciwbólowej (czasami wystarczy placebo) daje wystarczające poczucie bezpieczeństwa. Brak możliwości ratunkowych generować może stres nawet w banalnej sytuacji zdrowotnej, szczególnie w warunkach rozdrażnienia występującego przed lotem. W przypadku ordynowania preparatów uspokajających (szczególnie w odniesieniu do podróży biznesowej) koniecznym jest, w zaleceniach przyjmowania leku, uwzględnienie ustąpienie jego działania tuż po wylądowaniu. Kalkulacja czasowa wiąże się z potrzebą podejmowania szybkich i najlepszych decyzji przez ludzi przystępujących do interesów (negocjacji) zaraz po wylądowaniu. Wejście na pokład i start statku powietrznego rozpoczyna właściwą podróż lotniczą, której specyfikę organizm człowieka różnie osobniczo toleruje. Dobre rady lekarza i świadomość pasażera ułatwiają podróż oraz łagodzą skutki przebywania w środowisku kabiny statku powietrznego. Współczesna strategia rozwoju zarówno portów, jak i linii lotniczych dotyczy lepszego i bardziej bezpiecznego wykorzystania przestrzeni powietrznej. Porty lotnicze rozbudowały infrastrukturę bezpieczeństwa i monitoringu bagażu, a przewoźnicy skupili się na lepszym dostosowaniem floty powietrznej do bezpiecznej wygody przewożonych pasażerów. Pomimo wielu udogodnień pasażerowie linii lotniczych powinni być przygotowani na pewne niedogodności. Wynikają one z uniwersalnej zasady „bezpieczeństwo lotnicze jest wartością bezwzględną a komfort podróży względną”. Troska personelu lotniczego o szczęśliwą podróż pasażerów doprowadziła do praktycznej powszechności dostępności transportu lotniczego. Możliwym jest wcześniejsze zamówienie odpowiedniego transportu do i z kabiny dla osoby niepełnosprawnej ruchowo. Port lotniczy może przygotować opiekę lekarską lub pielęgniarską (z odpowiednim wyposażeniem) świadczącą usługi medyczne bezpośrednio na pokładzie statku powietrznego w czasie lotu. Wreszcie samoloty pasażerskie wyposażone są w zestawy medyczne (pielęgniarskie i lekarskie) dla osób źle tolerujących lot. Poza tym nad każdym pasażerem znajduje się maska tlenowa, automatycznie opadająca w przypadku spadku ciśnienia atmosferycznego w kabinie. Pomimo poczynań tak dalece zapobiegawczych, trudno uniknąć nagłych ekstremalnych warunków (turbulencje, awaryjne lądowanie itp.) podróży lotniczej. Trudne a czasami ekstremalne warunki lotu są „codziennością” lotnictwa wojskowego, tymi problemami zajmuje się wojskowa medycyna lotnicza. Wymagania stomatologiczne w odniesieniu do wojskowego personelu lotniczego określa 293 „Regulaminu lotów lotnictwa Sił Zbrojnych RP”, który w § 47 opisuje, jak poniższy cytat dotyczący stomatologii. Wymagania stomatologiczne 1. Personel latający w celach profilaktycznych oraz dla podjęcia planowego leczenia stomatologicznego podlega obowiązkowym przeglądom stomatologicznym narządu żucia nie rzadziej niż 2 razy w roku a w odniesieniu do badania wydolności układu stomatognatycznego podczas badań kwalifikacyjnych do lotnictwa a następnie w cyklu pięcioletnim. Badania wydolności wymagają dołączenia do dokumentacji lotniczo-lekarskiej aktualnego ortopantomogramu (przydatny również do celów indentyfikacyjnych). 2. Za organizację przeglądów i badania wydolności układu stomatognatycznego oraz niezbędne postępowanie rehabilitacyjno – lecznicze realizowanie w WIML, odpowiada lekarz medycznego zabezpieczenia lotów. 3. Dowódca jednostki zabezpieczającej (oddziału gospodarczego), w odniesieniu do personelu latającego, zobowiązany jest do zaplanowania i zabezpieczenia środków finansowych przeznaczonych na realizację przeglądów, badania wydolności a w dalszej konsekwencji postępowania rehabilitacyjnego (protezowanie dentystyczne, regulacja wady zgryzu itp.) oraz leczenia dentystycznego schorzeń układu stomatognatycznego ujawnionych podczas badania stomatologicznego. 4. Członek personelu latającego powinien być uznany za czasowo niezdolnego do wykonywania czynności lotniczych w przypadku: 1) złego stanu uzębienia lub przyzębia - do czasu wyleczenia; 2) w wyniku zastosowania znieczulenia podczas leczenie zachowawczego próchnicy zębów: miejscowego – na czas do 24 godzin, ogólnego na czas 72 godzin od zakończenia procedury leczniczej; 3) usunięcia zęba (ów) oraz zabiegów chirurgicznych okołozębowych – na czas do 7 dni; 4) leczenia dentystycznego, które może powodować wystąpienie reakcji ubocznych zmniejszających optymalną wydolność organizmu lotnika. Powszechna dostępność lotnictwa komunikacyjnego powoduje, że każdy stomatolog, z różnych powodów, może spotkać się z zapytaniem dotyczącym porady odnośnie bezpiecznego lotu. Ogólnie można przyjąć, że nie występują dentystyczne przeciwwskazania do odbycia podróży drogą lotniczą. Mimo tego, dobrze mieć jakąś wiedzę on tym, że mimo uznania lotu za najbardziej bezpieczną podróż; mogą czasami wystąpić różne niekorzystne sytuacje. Tkanki zęba spełniają różne ważne funkcje niezbędne dla funkcjonowania człowieka jako organizmu żywego oraz stanowiącego jednostkę społeczności ludzkiej. Posiadają one odmienne możliwości sygnalizowania bólem na niekorzystne czynniki zaburzające funkcję (tab. 10). Szkliwo w zasadzie nie generuje bólu. Cecha ta umożliwia fizjologiczną tolerancję różnych bodźców mechanicznych i chemicznych związanych z żuciem. Wykazuje natomiast wrażliwość na przewodzenie ciepła. Bodźce termiczne mogą powodować dolegliwości bólowe zależne od grubości pokrywy szkliwnej. Zębina i cement korzeniowy sygnalizują bólem informację o osiąganiu granicy ich fizjologiczne tolerancji na czynniki fizyczne. Brak lub zniesienie reakcji obronnej organizmu na ból prowadzić może do destrukcji tkanek narządu żucia. Najgwałtowniej reaguje miazga i ona to wyzwala dolegliwości o największym nasileniu. Występuje w tym przypadku prosta zależność pomiędzy „ustrojową ważnością” tkanki a dolegliwością ostrzegawczą. Leczenie stomatologiczne próchnicy zębów, polega na wprowadzeniu w miejsce tkanek chorobowo zmienionych, po ich usunięciu, materiału innego niż okoliczne tkanki naturalne. Materiały wypełniające nie posiadają cech zastępowanych tkanek a zatem nie przenoszą fizjologicznych czynności ani odżywczych, ani obronnych, jak również doznań czuciowych. Bardziej rozległe zniszczenia próchnicowe wymagają rekonstrukcji korony, fizjologicznej albo anatomicznej. Rekonstrukcja ułatwia (umożliwia) powrót do fizjologicznego wykonywania podstawowej funkcji narządu żucia (funkcja sieczna, kruszenia i rozcierania pokarmu, 294 wspomaganie mowy). Nieodwracalne zmiany patologiczne dotyczące miazgi zęba wymagają leczenia edodontycznego. Współczesne badania stomatologiczne (International travel and health, WHO 2008) informują, że w warunkach zmiennego ciśnienia otaczającego powikłanego możliwością wystąpienia przeciążenia obowiązuje zakaz wykonywania lotów z niedokończonym leczeniem endodontycznym głównego kanału zęba objętego ropniem przyzębnym. Zabiegi endodontyczne zastępują usunięte chore tkanki komory i kanału(ów) korzeniowych materiałami, które nie odżywiają tkanek okolicznych, nie odbierają bodźców termicznych oraz nie posiadają mechanizmów odporności komórkowej. Wypełnienie ubytku próchnicowego zęba jest rodzajem „protezy” tkankowej. Nie można w tym postępowaniu leczniczym uzyskać organicznego połączenia równoważnego z fizjologicznym przenikaniem się tkanek. W zawiązku z powyższym „na złączach” występują, odmienne od naturalnych, warunki fizyko-chemiczne oraz czynnościowe. Przestrzenie łączenia się tkanek z uzupełnieniami (ciałami obcymi) stanowią obszar największej podatności na czynniki szkodliwe a wśród nich na różnicę ciśnień. Braki w doskonałości połączeń materiałów wypełniających ubytek próchnicowy z tkankami zęba ujawniają badania zjawiska „mikroprzecieku”. W badaniach doświadczalnych wykazano prostą zależność mikroprzecieku od cykli zmian (gradientów) ciśnienia i temperatury. Najbardziej obrazowym badaniem było wykazanie penetracji barwnika w oznaczaniu jakości materiałów stosowanych w stomatologii zachowawczej. Zatem warunki lotu, generujące cykliczne zmiany ciśnienia, mogą ułatwiać wystąpienie lub spowodować wystąpienie mikroprzecieku. Tab. 10. Funkcje oraz reakcje bólowe poszczególnych tkanek zęba Funkcja Reakcja bólowa Symboliczne nasilenie bólu Nie generuje bólu Może reagować bólem — ± Zębina Osłania koronę zęba Obszar słabej oporności na czynniki patologiczne Osłania miazgę zęba Ozębna Osłania korzeń zęba Tkanka zęba lub obszar anatomiczny Szkliwo Szyjka zęba Cement korzeniowy Miazga Osłania zębinę korzeniową Odżywcza Ochronna przed zakażeniem Reaguje bólem stłumionym Reaguje bólem nasilającym się w miarę narastania przeciążenia zęba Reaguje bólem przeciążeniowym Reaguje ostrym bólem, trudnym do zniesienia. + +^ >+< +++> Rekonstrukcja zęba za pomocą wypełnień, wkładów, nakładów czy koron protetycznych przywraca funkcję narządu żucia, ale nie odbudowuje komunikacji komórkowej w systemie tkankowym. Sytuacja taka sprzyja, w warunkach zmiennego ciśnienia, wystąpieniu przesłanek do barodontalgii. Stosowanie, coraz częstsze, systemów samowytrawiających zapobiega możliwości popełniania błędów szczególnie z nadmiernego lub niedomiarowego wytrawienia tkanek przy braku optymalnej wilgotności ubytku próchnicowego przygotowanego do wypełniania. Ważnym powikłaniem niedoskonałości tradycyjnego wytrawiania jest nadwrażliwość pozabiegowa, która w przypadku podróżujących drogą lotniczą może wyzwolić ból, zarówno w okresie oczekiwania lotniskowego, jak i w czasie lotu. Kliniczna ocena adaptacji brzeżnej wypełnień za pomocą lusterka i zgłębnika nie może ujawnić rzeczywistego połączenia wypełnienia z tkankami zęba. Niemożność ta występuje z tego powodu, że zgłębnik dentystyczny ujawnia nieszczelność wypełnienia o 295 szerokości powyżej 50 μm., natomiast występowanie szczeliny brzeżnej od szerokości ok. 2 μm jest już groźne dla miazgi zęba. Nieszczelność brzeżna prowadząca do mikroprzecieku bakteryjnego uszkadza rekonstrukcję korony zęba. Początkowo skrycie, przy okazjonalnych sygnałach bólowych, np. w ekstremalnych warunkach lotu; a dalej ból staje się dokuczliwy we wszystkich okolicznościach. Ból zębów może być wyzwalany przez różnicę ciśnień gazów. Mechanizm i objawy tej dolegliwości opisano w rozdziale IV, 3 podrozdziale „barodontalgia”. Częstość występowania barodontalgii w zależności od czynników patogennych Przednie zęby stanowią mniejsze zagrożenie barodontalgią niż zęby tylne. Taka proporcja wynika z tego, że rozległość ubytków próchnicowych jest mniejsza niż w zębach trzonowych. Inna prawidłowość postrzegana jest w przypadkach wypełnień ubytków próchnicowych amalgamatem srebra. Zęby z wypełnieniami amalgamatowymi są bardziej podatne na wystąpienie barodontalgii. Wydaje się, że wypełnienia amalgamatowe z powodu różnicy w rozszerzalności termicznej pomiędzy wypełnieniem a szkliwem, są bardziej podatne na tworzenie się mikroszczeliny będącej początkiem tzw. „mikroprzecieku bakteryjnego”, który usadowiony pod wypełnieniem, niezauważalny, powoli acz skutecznie reaguje na zmiany ciśnienia atmosferycznego. W lotnictwie: ponad 70% wszystkich bólów dotyczących części twarzowej czaszki wiązane jest przyczynowo z zębami. Wśród nich w ponad 60% przypadków czynnikiem wyzwalającym dolegliwości są zęby z ubytkami próchnicowymi wypełnionymi zachowawczo. Dolegliwości bólowe częściej dotyczą żuchwy (54%) niż szczęki (46%). Analiza dostępnych autorowi publikacji umożliwiła orientacyjne zestawienie (tab.11) czynników zagrożenia w przedziałach wielkości. Tab. 11. Częstość występowania czynników zagrażających wystąpieniu barodontalgii Czynnik zagrożenia Wypełnienie próchnicy pierwotnej Wypełnienie próchnicy wtórnej Wypełnienie próchnicy głębokiej Wypełnienie kanałów zębowych Zapalenie miazgi zęba Martwica miazgi zęba Infekcja przywierzchołkowa Zapalenie zatoki szczękowej Zgorzel zęba powikłana zapaleniem zatoki szczękowej Zranienie twarzy Zakres częstości występowania 23% - 39% 20% - 40% ok.3% 30%-31% 22% - 41% 18% - 36% 16% - 23% 1% - 18% ok.6% ok. 15% Dane zawarte w tabeli 11 przemawiają za tym, że największą wrażliwość na barodontalgię wykazują zęby z wypełnieniami ubytków próchnicy (pierwotnej lub wtórnej). Wypełnienie kanałów zęba stanowiące zagrożenie barodontalgią w ok. 30% sugeruje konieczność szczególnej kontroli takich zębów przy każdym przeglądzie dentystycznym. W przypadku uzyskania informacji o bólu wywodzącego się z narządu żucia w czasie lotu; pierwszą czynnością diagnostyczną powinna być kontrola tzw. „zębów martwych”, do których zalicza się zęby pozbawione żywej miazgi z wypełnionymi kanałami korzeniowymi. Czynniki wyzwalające dolegliwości bólowe w warunkach różnicy ciśnień dotyczące chorób tkanek zęba wykazują logiczną zgodność z reaktywnością bólową poszczególnych tkanek lub obszarów anatomicznych. Każde zranienie twarzy, wymagające interwencji chirurgicznej, powinno być poddane kontroli diagnostycznej w komorze ciśnieniowej. Potrzeba taka wynika z tego, że ok. 15% przypadków bez uchwytnych objawów w warunkach naziemnych, może stanowić zagrożenie wystąpienia bólu w czasie lotu. Skargi pacjenta na dolegliwości odnoszone do barodontalgii wymagają szczegółowego opracowania diagnostycznego. Pomocnym może być racjonalnie ukierunkowany wywiad chorobowy wzmocniony przeglądem dentystycznym. Wykonanie badań dodatkowych (dentoskopia, obrazowanie radiologiczne, test żywotności miazgi, diafanoskopia i inne niezbędne) 296 oraz symulacja warunków lotu w komorze barycznej a w razie potrzeby konsultacja laryngologiczna (zatoki oboczne nosa) ułatwiają trafne rozpoznanie prowadzące w konsekwencji do skutecznego leczenia. Pomocą diagnostyczną oraz istotnym elementem w procedurach orzeczniczych może być klasyfikacja barodontalgii wg Stein’a, zalecana przez FDI (Międzynarodowa Federacja Dentystyczna: www.fdiworldental.org); która powinna również obowiązywać w Polsce (tab.12). Tab. 12. Proponowany przez Stein’a system klasyfikacji barodontalgii (wg. Stein L.,A.: The rarest barotrauma. Alert Diner Sep/Oct 1993, www.scuba-doc.com) Klasa 1 2 3 4 Główna skarga Ostry, chwilowy ból podczas wznoszenia (dekompresja); następnie malejący (asymptotyczny) przy zejściu z wysokości (kompresja) Przyćmiony, gwałtowny ból podczas wznoszenia (dekompresja); następnie asymptotyczny (malejący) przy zejściu (kompresja) Przyćmiony, gwałtowny ból podczas wznoszenia (dekompresja); następnie asymptotyczny (malejący) przy zejście (kompresja) Dotkliwy, uporczywy ból po wznoszeniu (dekompresja) albo po opadaniu (kompresja) Badania kliniczne Próchnica czynna, albo wypełnienie z nieodpowiednim podkładem. Ząb jest żywy. Prześwietlenie nie pokazuje zmian patologicznych. Głęboka próchnica albo wypełnienie. Ząb jest żywy / pozbawiony cech żywotności. Badanie radiologiczne nie pokazuje patologii. Próchnica albo wypełnienie. Ząb jest pozbawiony cech żywotności. Badanie radiologiczne pokazuje patologię. Próchnica albo wypełnienie. Ząb jest pozbawiony cech żywotności. Badanie radiologiczne pokazuje patologię. Diagnostyka Ostre zapalenie miazgi Przewlekłe zapalenie miazgi Martwica miazgi Przywierzchołkowy: ropień lub torbiel Leczenie Środek przeciwbólowy. Wypełnienie tymczasowe; w ciągu dwóch tygodni wykonanie docelowego trwałego wypełnienia z dobrym podkładem. Leczenie kanałowe, w przypadku koniecznym. Leczenie kanałowe Leczenie kanałowe lub ekstrakcja zęba nienadającego się do rekonstrukcji Leczenie kanałowe i / lub zabieg chirurgiczny lub ekstrakcja zębów nienadających się do rekonstrukcji Prezentowana tabela 12 jest międzynarodowym zaleceniem FDI; może być wykorzystana do prac prognostycznych i orzeczniczych. Stanowisko lekarza dotyczące takiego lub innego kwalifikowania dolegliwości opisanych klasą od 1 do 4, staje się zrozumiałe i nie wymaga szczegółowego opisu, szczególnie w językach obcych. Wydaje się, że kwalifikowanie do wykonywania czynności lotniczych może dotyczyć wyłącznie klasy 1. W pozostałych przypadkach (klasa od 2 do 4) wymaga czasowego zawieszenia w czynnościach lotniczych, na czas wyleczenia. W przypadkach klasy 3 i 4, zakończenie leczenia można uznać za skuteczne po przeprowadzeniu symulacji lotu w komorze ciśnień. Stwierdzenie czynników usposabiających do barodonalgii podczas stomatologicznego badania orzeczniczego wymaga powstrzymania badanego od wykonywania czynności lotniczych na czas niezbędny do przeprowadzenia odpowiedniego leczenia dentystycznego. 1. Wpływ przeciążenia lotniczego na postępowanie dentystyczne Innym czynnikiem lotu, oprócz zmian ciśnienia jest przeciążenie, jakiego doznaje organizm człowieka podczas przyspieszenia. Problemy związane z przyspieszeniem i jego zmiennością dotyczą raczej lotników wojskowych, sportowych oraz wyczynowych. W cywilnym lotnictwie transportowym mogą wystąpić sporadycznie w przypadkach awaryjnego lądowania albo koniecznego „ostrego” manewru związanego z niesprawnością statku powietrznego i innymi rzadko występującymi szczególnymi sytuacjami. Rzadkość występowania nie eliminuje zagrożenia ale zawsze wymaga odpowiedniego reagowania. Dotyczy to również stomatologów. Jak wcześniej opisano, przeciążenie (G) oznacza współzależność zachodzącą między wagą (np. ciała człowieka) w czasie działania przyspieszenia (g) a wagą rzeczywistą, oznaczoną w 297 zwykłych warunkach przyspieszenia ziemskiego. Praktycznie można przyjąć, że cyfra przed „g” oznacza krotność wzrostu wagi ciała. Powyższa zależność odnosi się tak do całego ciała człowieka jak i poszczególnych obszarów anatomicznych a w tym i tkanek narządu żucia. Tkanki ustroju człowieka znajdują się w relacjach licznych współzależności czynnościowych i funkcjonalnych. Zależności te łagodzą a niekiedy wzmacniają skutki przeciążeń. W przypadku np. żuchwy ciężar i oddalenie bródki od stawów skroniowo – żuchwowych wzmacnia skutki przeciążenia, co może np., powodować rozerwanie ust w czasie katapultowania. Inaczej jest w przypadku ciał obcych a więc protez rozumianych jako: uzupełnienie protetyczne braków zębowych, ruchomy aparat ortodontyczny, wypełnienie ubytku próchnicowego, czy fizjologiczny skrzep wypełniający ranę poekstrakcyjną. W takich przypadkach ciało obce podlega wszystkim fizycznym warunkom przyspieszenia. Proteza stomatologiczna ruchoma o wadze np. 10 gramów i dobrym przyleganiu oraz z funkcjonalnie właściwie zaplanowanymi klamrami protetycznymi; w warunkach ziemskich jest optymalnie stabilna. Ta sama proteza w czasie lotu, przy krótkotrwałym przyspieszeniu (działającym np. w dziesiętnych częściach sekundy), które nie wywoła zauważalnych reakcji organizmu osiągnie wagę 100 gramów. Taka waga protezy, przy zmiennych kierunkach przyspieszenia, może być przyczyną oderwanie jej od podłoża. Uwolniona, od czynników stabilizujących, proteza uzyskuje własną prędkość i kierunek, nadany przyspieszeniem powikłanym zależnością przyspieszenia od masy. Wartość przyspieszenia jest odwrotnie proporcjonalna do masy ciała. Oznacza to, że przy takiej samej wartości siły napędzającej lub hamującej wartość przyspieszenia będzie tym większa im mniejsza jest masa przyspieszonego ciała. Dwukrotnie lżejsze ciało będzie mieć dwa razy większe przyspieszenie. Zatem przy znikomej wadze protezy uzyskane przyspieszenie będzie znacznie większe niż całego ciała człowieka. Zależność np. masy ciała obcego (protezy dentystycznej) do masy ciała pilota wyraża różnice w przyspieszeniach wymienionych ciał. Nie trudno sobie wyobrazić, że pozbawiona stabilizacji proteza dentystyczna nagryziona w stresowym nasileniu parafunkcji, łatwo ulega złamaniu. Fragmenty protezy nabierają jeszcze większych przyspieszeń, w stosunku do ciała człowieka, zaczynają w określonych warunkach działać jak strzała wypuszczona z łuku, lub pocisk wystrzelony z broni palnej. W obu przypadkach rany zadane przez odłamki protezy (jak pociski) zależą od posiadanej (skumulowanej) energii kinetycznej. Można domniemać (jak zapewne również wyliczyć matematycznie), że przy odpowiedniej energii kinetycznej fragmenty połamanej protezy dentystycznej mogą wbić się w tkanki miękkie jamy ustnej lub tchawicy. Opisano przypadek pilota, u którego w czasie lotu bojowego uległa przemieszczeniu korona protetyczna ze zniszczonym (w wyniku mikroprzecieku) materiałem wypełniającym. Pilot „wgryzł” ją na swoje miejsce, ale okazało się, że powierzchnia żująca nie odpowiada antagoniście, bowiem w czasie „dogryzienia” nastąpiła dynamiczna rotacja korony. W bazie lotniczej, po zdjęciu korony ujawniono zniszczony próchnicą fragment naturalnej korony z pokruszonymi resztkami cementu. Opisywano przypadki uszkodzonych (utrata szczelności brzeżnej) wypełnień amalgamatowych, które uległy destabilizacji podczas wykonywania manewru lotniczego. Pilot w czasie treningu „lotu pościgowego” doznał odczucia przeszkody w płaszczyźnie zwarciowej. Działając w stresie dokonał niekontrolowanego zwarcia łuków zębowych. Przeszkoda ustąpiła, ale pojawił się ból. Po wylądowaniu, pilot zgłosił wystąpienie bólu (bliżej nieokreślonego) w obrębie części twarzowej czaszki. Pierwsze rozpoznanie lekarza lotniczego dotyczyło zaburzenia funkcji barycznej ucha. Wykonano szereg badań laryngologicznych, klinicznych i funkcjonalnych, które nie wykazały oznak patologii. Zaczęto szukać innych przyczyn. W czasie badania dentystycznego powstały wątpliwości, co do jakości jednego z wypełnień amalgamatowych. Badanie radiologiczne potwierdziło diagnozę kliniczną. Wypełnienie zostało usunięte, ubytek oczyszczony z próchnicy pod „starym” wypełnieniem. Dokonano ponownego wypełnienia. Pilota poddano badaniu kontrolnemu w komorze niskich ciśnień. Objawy bólowe ustąpiły. Pilot mógł powrócić do wykonywania lotów. Podobny mechanizm fizyczny (oderwania od podłoża) może doprowadzić do przemieszczenia się skrzepu chroniącego wczesną ranę poekstrakcyjną. Opisane przykłady, jeśli dotyczą pasażerów, stanowią niemiłe epizody. Najczęściej są one wstydliwie skrywane. Proteza zębowa nie stanowi powodu do dumy, jak również liche wypełnienie ubytku próchnicowego, czy „wyssanie” skrzepu. Wszak dentysta ostrzegał: „nie wysysać, nie wprowadzać koniuszka języka w wolną przestrzeń po usuniętym zębie itp”. Zaburzenia w narządzie 298 żucia poddanego przeciążeniu mogą spowodować chwilowy brak kontroli nad rozpędzoną maszyną będącą w locie bojowym. Jest to fizjologiczna reakcja skupienia się na swojej nagłej dolegliwości, będącej dominantą w odniesieniu do jednoczesnego skutecznego kontrolowania lotu. Taka sytuacja staje się przesłanką do wystąpienia zagrożenia bezpieczeństwa lotniczego. Opisane wpływy zmian ciśnienia atmosferycznego oraz przyspieszenia lotniczego, jakich doznawać może człowiek odbywający podróż lotniczą wymagają uwzględniania w podejmowaniu optymalnego planu leczenia stomatologicznego. Najkorzystniejsze jest wczesne leczenie dentystyczne. W przypadku wypełniania ubytków próchnicy niepowikłanej umożliwia zachowanie żywej miazgi. W innych schorzeniach narządu żucia wczesne leczenie zapobiega powikłaniom ze strony innych narządów osłabiających osobniczą obronność. Ogólne postępowanie kliniczne w leczeniu schorzeń narządu żucia u lotników nie odbiega od zasad opisanych w aktualnych podręcznikach akademickich. W związku z potrzebą jednoczesnego leczenia i zapobiegania wystąpieniu barodontalgii oraz zwiększania oporności na przeciążenia, wydaje się niezbędnym przypomnienie kilku szczegółów, które w tym przypadku mają znaczenie istotne; w innym (np. odnośnie urzędników) mogą nie stanowić szczególnego zainteresowania, bowiem podręcznikowa terapia jest całkowicie wystarczająca. Leczenie zachowawcze dotyczy najczęściej: typowej procedury wypełniania ubytków twardych tkanek zęba pochodzenia próchnicowego i innego (fizjologiczne i patologiczne starcie zębów, ubytki klinowe, ubytki przyszyjkowe, erozje szkliwa itp.), endodoncji, chorób błony śluzowej i przyzębia. Leczenie ubytków próchnicy zębów u lotników powinno uwzględniać stosowanie podkładów o wysokich cechach izolacyjnych. W planie postępowania medycznego, należy przewidywać realną możliwość występowania mikroprzecieku bakteryjnego mogącego być wynikiem cyklicznych zmian ciśnienia. Materiały do wypełnień ubytków w twardych tkankach zęba powinny cechować właściwości podobne do tych, które wykazują naturalne tkanki zęba przez nie zastępowane. Powinny, więc wykazywać wysokie walory: biologicznej zgodności z okolicznymi tkankami, wysokiej adhezji, wytrzymałości na ścieranie i ściskanie, znikomego skurczu polimeryzacyjnego, utrzymywania maksymalnej szczelności brzeżnej. W przypadku zębów trzonowych wypełnionych amalgamatem srebra konieczna jest częsta kontrola jakościowa, bowiem po 4 latach obserwacji, niewłaściwa adaptacja brzeżna występowała w około 50% badanych przypadków. Szczególnie narażonym okazał się obszar przydziąsłowy. Do celów prognostycznych oraz planowania leczenia stomatologicznego u lotników mogą być przydatne obserwacje kliniczne wykazujące, że średnio po 2 - 3 latach ulegają poważnemu uszkodzeniu wypełnienia ubytków o głębokości mniejszej niż 1 mm i umieszczone do 2 mm nad dziąsłem. Płytkie ubytki nie zapewniają optymalnej powierzchni retencyjnej. Możliwość zukośnienia ściany przydziąsłowej i przysiecznej tych ubytków pod kątem 135 stopni poprawia ich retencję. Problemem komplikującym współczesne wypełnianie ubytków próchnicowych jest tzw. zjawisko pompy ciśnieniowej. Warunki do uruchomienie „pompy” mogą wystąpić u pilotów (również u pasażerów statków powietrznych), wykonujących loty na wysokości >3 000 m n.p.m. Ogólnie leczenie zachowawcze zębów lotników powinna cechować wyjątkowa staranność, dobór materiałów wytrzymujących większe obciążenia niż u przeciętnego człowieka wykonującego naziemne czynności zawodowe. Niezbędny jest pewien zasób wiedzy z zakresu medycyny lotniczej i w oparciu o tą wiedzę racjonalne przewidywanie ewentualnych niedogodności lotniczych. Przyzębie reaguje na wpływy ogólnoustrojowe, związane z ogólną odpornością organizmu. Zaobserwowano istotnie szybszy rozwój zmian chorobowym w przyzębiu osób narażonych na zawodowe sytuacje stresowe, takimi sytuacjami mogą być okresowe narażenia na przeciążenia lotnicze (nawet łagodne). Najczęściej dotyczą one lotników wojskowych pilotujących samoloty bojowe wielozadaniowe. W dalszej konsekwencji przeciążonego przyzębia zawsze dochodzi do odsłonięcia zębiny i nadwrażliwości zębowej, co w praktyce oznacza wywoływanie bólu przez różne (najczęściej termiczne) bodźce zewnętrzne. Powiązanie zmian chorobowych z odbywaniem 299 podróży lotniczych lub wykonywaniem pracy w powietrzu (zawodowi lotnicy) jest prawdopodobne, choć nie często kojarzone w relacji przyczyna skutek. Ważnym czynnikiem sprawczym mogą być powikłania stomatologicznych zbiegów chirurgicznych, zaliczane do trudnych diagnostycznie. W takich przypadkach można mieć do czynienia z dolegliwościami bólowymi związanymi z ustępującym znieczuleniem albo z trudno wyrównywanym ciśnieniem w zachyłkach rany poekstrakcyjnej, szczególnie po usunięciu zęba trzonowego z rozbudowanymi oraz rozbieżnie ułożonymi korzeniami. Skrzep może stanowić ochronne pokrycie rany, ale nie koniecznie całkowite jej wypełnienie. Do innych czynników sprawczych bólu mogącego wystąpić w czasie lotu można zaliczyć zaburzenia w funkcji stawów skroniowo – żuchwowych. W XXI wieku obserwuje się zauważalne narastanie liczby chorych z dysfunkcją układu ruchowego narządu żucia. Wzrost ten najczęściej dotyczy krajów wysoko rozwiniętych, co można tłumaczyć wpływem stresu cywilizacyjnego. Stres wyzwala wzmożoną aktywność mięśni narządu żucia oraz mimicznych. Sytuacje stresowe mogą powodować zmniejszenie możliwości adaptacyjnych układu ruchowego narządu żucia, co prowadzi do występowania parafunkcji, czyli szkodliwych nawyków ruchowych i (lub) zwiększeniem intensywności ich wykonywania. Najczęściej stwierdza się bólową postać dysfunkcji związaną z przemieszczeniem się krążka stawowego stawu skroniowo-żuchwowego (SSŻ). Jeśli zaburzenia dynamiczne nie przekraczają osobniczej adaptacji fizjologicznej, wówczas mogą przebiegać (przez pewien czas) bez objawów bólowych. Przedłużająca się sytuacja stresowa może prowadzić do sukcesywnego przemieszczania krążka stawowego. Przemieszczeniom krążka w SSŻ zawsze towarzyszą objawy dysfunkcji narządu żucia. Stres u lotników oraz pasażerów statków powietrznych może wyzwalać szkodliwe reakcje ruchowe żuchwy zwane parafunkcjami. Częste sytuacje stresowe, zwłaszcza w powiązaniu z dyskomfortem lotniczym (np. podczas turbulencji) stanowić mogą wzmocniony czynnik wyzwalający zmiany strukturalne mazi stawowej. Taki mechanizm rozwoju patologii stawowej zagraża zawodowym lotnikom wykonującym długie i częste loty np. międzykontynentalne. Szczególnie wrażliwym elementem stawu jest chrząstka stawowa. Jest to tkanka żywa o złożonej strukturze histochemicznej, morfologii i architektonice, o znacznej wytrzymałości mechanicznej oraz niewielkiej zdolności regeneracyjnej. Około 75% jej masy stanowi woda; wytrzymałość na kompresję reguluje ciśnienie hydrostatyczne tej właśnie wody. Kompresja chrząstki powoduje wyciskanie z niej niewielkiej ilości płynu, który tworzy dodatkową warstwę zmniejszającą tarcie powierzchni stawowych, ale odpowiednio zubaża jej uwodnienie. Zmiany destrukcyjne chrząstki stawowej mogą być następstwem: obrażeń mechanicznych, o charakterze ostrym, czyli urazowych; uszkodzeń przeciążeniowych, zwykle o charakterze przewlekłym; chorób stawowych i pozastawowych o różnej etiologii. Odpowiedź chrząstki na uszkodzenie jest różna zależna od charakteru obrażenia. W przypadku uszkodzenia struktury (przerwanie ciągłości) nie występuje proces reperacyjny. Chrząstka stawowa nie zawiera komórek macierzystych zdolnych do różnicowania się w tkankę mogącą uzupełnić ubytki powstałe w wyniku uszkodzenia. W miejscu uszkodzenia dochodzi do lokalnego zaniku chondrocytów, bez możliwości migracji z innych obszarów. Skutkiem takiego mechanizmu tworzy się tzw. „zianie” z objawami postępującego zwyrodnienia stawu. Opisany mechanizm zaburzeń w SSŻ pogłębia sytuacja różnicy ciśnień (u lotników lub pasażerów lotniczych) pomiędzy otoczeniem człowieka a ciśnieniem śródstawowym. Dodatkowym negatywnym czynnikiem jest stosowanie lotniczej maski tlenowej o innym ciśnieniu jej wnętrza niż otoczenia. Szczelne (większe niż wymóg konstrukcyjny) przyleganie maski może źle wpływać na swobodne funkcje stawów, oraz naczyń krwionośnych, i limfatycznych. Praca człowieka w ekstremalnych warunkach wyzwala parafunkcje narządu żucia. Parafunkcje, są to stereotypowe nieuświadomione, nieprawidłowe, utrwalone czynności narządu żucia, odbiegające jakościowo i ilościowo od prawidłowych funkcji. Wykonywanie tych czynności ułatwia rozładowanie stresu albo odruchowo zmienia przeciążenie narządu żucia. Wyróżnia się parafunkcje zwarciowe i niezwarciowe. Zwarciowe to np.: zaciskanie zębów, nagryzanie na jeden ząb, zgrzytanie zębami. Niezwarciowe: obgryzanie paznokci, skórek wokół paznokci, żucie gumy, 300 nagryzanie różnych przedmiotów (np. ołówków, długopisów, oprawek do okularów, igieł itp.), a także warg, błony śluzowej policzków, języka i in. Zaburzenia w układzie ruchowym narządu żucia, spowodowane długotrwałymi nawykowymi parafunkcjami, mają charakter zmian przeciążeniowych, określanych mianem zespołu powtarzanych naprężeń. Uświadomione parafunkcje żuchwy obserwowano, w różnych populacjach, u 60-80% badanych. Zatem jest to potencjalne zagrożenie nasilenia w warunkach częstych i długotrwałych podróży lotniczych. Kliniczne objawy zaburzeń w układzie ruchowym narządu żucia zarówno obiektywne, jak i subiektywne, w tym bezbólowe i bólowe, mogą być umiejscowione nie tylko w narządzie żucia, ale również w obrębie twarzy, głowy, w narządzie wzroku i (lub) słuchu, w okolicy szyi, karku i pasa barkowego, mięśni klatki piersiowej i kręgosłupa, ale również w obrębie kończyn górnych i dolnych. Mogą one występować jedno- lub obustronnie. Poza tym, przemieszczeniom krążka SSŻ mogą towarzyszyć objawy ze strony układu krążenia, oddechowego i pokarmowego a także różnego rodzaju objawy wegetatywne. Objawy dysfunkcji narządu żucia można lokalizować jako wewnątrzustne lub zewnątrzustne a wśród nich bliskie i odległe. Wewnątrzustne mogą występować w uzębieniu, przyzębiu, w mięśniach, w obrębie języka, błony śluzowej jamy ustnej i są najczęściej związane z czynnościami fizjologicznymi jamy ustnej. Wśród zewnątrzustnych objawów dysfunkcji należy odróżnicować bliskie objawy: w narządzie żucia (w mięśniach i samych stawach), w obrębie twarzy, głowy, w narządzie wzroku i słuchu oraz odległe objawy umiejscowione w innych okolicach ciała. W ciężkich postaciach klinicznych zespołu dysfunkcji narządu żucia, chorzy skarżą się na złe samopoczucie psychiczne, ogólny dyskomfort, chroniczne zmęczenie i zaburzenia snu i (lub) na trudności w czynnościach dynamicznych żuchwy. Podstawą klinicznego rozpoznawania zaburzeń w czynności układu ruchowego narządu żucia jest analiza ruchów żuchwy. Przemieszczanie krążka stawowego SSŻ jest nieodłącznie związane z zaburzeniem ruchów żuchwy i z patologicznymi objawami akustycznymi w stawach. Wartościami normy fizjologicznej, dla ruchów żuchwy, są odległości ok. 43 mm między brzegami siecznymi centralnych siekaczy w rozwarciu i ok. 6 mm w czasie ruchu wysuwania przy braku zbaczania w czasie tych ruchów. Norma dla ruchów bocznych waha się w granicach od 8 do 10 mm. Trzaski w SSŻ towarzyszące ruchom żuchwy świadczą o repozycji przemieszczonego krążka bez zablokowania. Ograniczenie zakresu ruchu żuchwy i brak trzasków w czasie jego wykonywania wskazują na przemieszczenie krążka bez jego repozycji, tj. z zablokowaniem. Istotną pomocą diagnostyczną są badania rentgenodiagnostyczne (w tym MR). Leczenie dysfunkcji układu ruchowego narządu żucia polega w zasadzie na wygaszaniu parafunkcji narządu żucia. W tym postępowaniu istotna jest walka ze stresem i opanowanie umiejętności radzenia sobie w sytuacjach trudnych. Jednocześnie niezbędnym jest miejscowe leczenie skutków długotrwałego wykonywania fałszywych funkcji powikłanych nieprawidłowym uczynnieniem mięśni. W wielu przypadkach (stany depresyjne) niezbędnym staje się połączenie leczenia psychoterapeutycznego z leczeniem psychiatrycznym. Miejscowe leczenie przyczynowe polega na odbudowaniu prawidłowych stosunków wewnątrz stawowych w warunkach fizjologicznie funkcjonującego zwarcia, oraz na odtworzeniu prawidłowej czynności mięśni narządu żucia (kinezyterapia ortodontyczna). W ciężkich stanach bólowych, o dużym nasileniu bólu, wskazane jest równoczesne leczenie farmakologiczne. Nieodłącznym elementem dalszego leczenia chorych z dysfunkcją żuchwy jest stosowanie treningu mięśni narządu żucia oraz ćwiczenia ogólne i rehabilitacja ortopedyczna. Diagnostyka różnicowa patologii SSŻ nie jest łatwa, bez stosowania postępowania klinicznego poszerzonego o badania dodatkowe. Trudność diagnostyczna wynika z tego, że wiele objawów zmian chorobowych zębów, przyzębia i innych tkanek narządu żucia lub głowy naśladuje patologię SSŻ. Dla ułatwienia prawidłowej diagnozy pogrupowano w tabeli 13 objawy bólowe oraz różne zmiany destrukcyjne wewnątrz- i zewnątrzustne mogące wzbudzić podejrzenie wystąpienia patologii w SSŻ. Różnorodność obrazów klinicznych schorzeń stawów skroniowo - żuchwowych utrudnia opracowanie ogólnego programu zapobiegawczego. Można jednak propagować pewne uniwersalne postępowanie profilaktyczne, zawierające się w następujących poczynaniach prozdrowotnych: 1. Dbałość o utrzymywanie fizjologicznej funkcji narządu żucia. 2. Trening czynnościowy, czyli żucie twardych pokarmów. 301 3. Eliminowanie parafunkcji szczególnie takich jak: jednostronny nawyk żucia, obgryzanie paznokci, zgrzytanie zębami. 4. Dbałość o wczesne, planowe leczenie stomatologiczne i zapobieganie występowaniu czynników jatrogennych. Tab. 13. Lokalizacja objawów dysfunkcji narządu żucia w obrębie głowy; pomocne w procesie diagnostycznym Objawy chorobowej i urazowej patologii wewnątrzustnej umiejscowione w uzębieniu i w przyzębiu, wymagające różnicowania z zaburzeniami funkcji stawów skroniowo żuchwowych Dolegliwości o charakterze zapaleń miazgi (pseudopulpitis) Dysplazja, pęknięcie szkliwa Neuralgia nerwu językowo-gardłowego Odontalgia Patologiczne odsłonięcie szyjek zębowych Patologiczne starcie zębów Przemieszczenia przestrzenne zębów (desmodontoza) Rozchwianie pojedynczych zębów lub grup zębowych Ślady nagryzania błony śluzowej policzków, języka i (lub) warg Ubytki klinowe Uczucie „drętwienia” lub „mrowienia” zębów i (lub) wyrostków zębodołowych Zaburzenia w wydzielaniu śliny Złamania zębów z żywą miazgą Objawy chorobowe w obrębie twarzy i głowy wymagające różnicowania z patologią stawów skroniowo - żuchwowych Bolesność dotykowa mięśni żwaczowych i (lub) SSŻ Ból twarzy z (lub) bez bolesności dotykowej różnych okolic twarzy Ból głowy umiejscowiony w okolicy czołowej, skroniowej, ciemieniowej i (lub) podpotylicznej bez lub z bolesnością dotykową odpowiednich mięśni głowy Drętwienie bródki, policzka i innych okolic twarzy Podrażnienie lub mechaniczne zapalenie warg ze śladami ich nagryzania Obrzęk okolicy SSŻ Uczucie przemieszczania się ("ucieczki") żuchwy do tyłu lub na bok Objawy typowe dla neuralgii nerwu trójdzielnego Uczucie ucisku i (lub) rozpierania w SSŻ w kierunku przeciwnym do przemieszczonego (przyśrodkowo lub bocznie) krążka wrażenie ściskania (w przypadku obustronnych bocznych przemieszczeń krążka SSŻ) lub rozciągania twarzy w okolicy policzków (w przypadku obustronnych przyśrodkowych przemieszczeń krążka SSŻ). 2. Okresowe badanie układu stomatognatycznego u personelu latającego Określenia układu stomatognatycznego. Definicja klasyczna. Układ stomatognatyczny człowieka (US) jest anatomicznym systemem strukturalnym stanowiącym zespół wzajemnie zależnych elementów mięśniowo-szkieletowych głowy, szyi i obręczy barkowej; charakteryzujący się ścisłym powiązaniem czynnościowym oraz morfologicznym. Zawiera w sobie: jamę ustną, jako zespół funkcyjny układu pokarmowego i oddechowego; kości: szczęki, żuchwy z wyrostkami zębodołowymi i zębami; stawy skroniowo-żuchwowe, symetryczne; stawy zębowo-zębodołowe; oraz zębowo-zębowe (tzw. punkty styczne); zespół nerwowo-mięśniowy; naczynia krwionośne i limfatyczne oraz gruczoły wydzielnicze. Układ ten posiada wspólne unerwienie i unaczynienie. W skład US wchodzą następujące składowe anatomiczne: szczęka, 302 żuchwa, mięśnie żucia, mięśnie mimiczne, gruczoły wydzielnicze. Narząd żucia (NŻ) spełnia funkcje czynnościowe US. Poza tym występują tu inne narządy: zębowy stanowiący struktury zmineralizowane zębów (zębina, szkliwo, cement); przyzębie będące zbiorem struktur utrzymująco – oporowych zębów; smaku wydzielniczy - składający się z trzech gruczołów ślinowych dużych oraz licznych małych rozsianych w jamie ustnej oraz języku. Optymalną dynamikę narządu żucia (DNŻ) warunkują wymienione symetryczne, wieloosiowe stawy skroniowo – żuchwowe oraz liczne połączenia stawowe zębowo - zębodołowe. Do funkcji US zalicza się: oddychanie, żucie, połykanie, mowę, kształtowanie indywidualnego wizerunku oblicza człowieka. Definicja holistyczna. US jest częścią organizmu ludzkiego i podlega fizjologicznym procesom systemowym oraz systematycznych działań na rzecz wzmacniania i kreacji rozwoju osobowości, z istotnym udziałem środowiska bytowania człowieka. W takim ujęciu US jest całością morfologiczno-czynnościową podlegającą dynamicznym przeobrażeniom w czasie życia osobniczego, co powoduje, iż „norma” układu stomatognatycznego u osób młodych z niezakończonym rozwojem narządu żucia jest inna niż u osób dorosłych. W miarę upływu czasu zachodzą zmiany spowodowane starzeniem się człowieka i „zużyciem” poszczególnych elementów układu. Przemiany strukturalne i czynnościowe zależą nie tylko od fizjologicznego starzenia się ustroju, ale również od czynników psychoemocjonalnych. Funkcja US jest zależna od fizjologicznej wydolności całego organizmu, ale posiada również pewną autonomię. Szczególnie definicja holistyczna uwzględnia możliwość indywidualnego wpływu osobniczych emocji na utrzymywanie funkcji lub generowanie dysfunkcji. Ta zależność może stanowić ważny czynnik narastania niekorzystnych zmian wydolnościowych u ludzi tzw. „trudnych zawodów”, do których zalicza się lotników, a wśród nich szczególnie wojskowych pilotów samolotów wysokomanewrowych. Badania epidemiologiczne wskazują na systematyczny wzrost liczby ludzi z zaburzeniami czynnościowymi US. Patogeneza dotyczy zarówno czynników ogólnych, jak i miejscowych; z różnym ich przyczynowym udziałem. Splatanie się dominacji różnych czynników sprawczych manifestuje się w przypadkach obarczonych ekstremalnymi warunkami środowiska pracy lub bytowania. Do czynników ogólnych zalicza się: stres, dysfunkcję hormonalną, nieprawidłową postawą ciała (u lotników uwarunkowaną „dopasowaniem” postawy do szczególnych stanowisk pracy w kokpicie). Czynnikami miejscowymi mogą być: para- lub dysfunkcje w DNŻ, utrata zębów w strefach podparcia, zaniki kostne w części twarzowej czaszki, błędy jatrogenne. Ze względu na wieloprzyczynowość oraz zróżnicowany obraz kliniczny dysfunkcje US stanowią duży problem w diagnostyce i terapii; szczególnie przy niedostatku opisania algorytmu postępowania leczniczego oraz braku programu grupowej (korporacyjnej) rehabilitacji. Ważnym dla medycyny transportu ogólnego a w tym i lotniczego, jest opisanie wpływu aktywności US na osobnicze funkcje poznawcze. Wpływ ten tłumaczony jest trojako. I. Aktywność NŻ wpływa na wydolność systemu cholinergicznego neuroprzekaźnika dotyczącego wydolności ludzkiej pamięci. II. Malejąca aktywność US zakłóca funkcję osi podwzgórzowo-przysadkowo-nadnerczowej będącą częścią ogólnego zespołu adaptacji stanowiącego pierwszą linię obrony organizmu przed potencjalnie szkodliwymi czynnikami. III. Zmniejszona aktywność żucia wywołuje synaptyczną redukcję gęstości w korze mózgowej, szczególnie w płatach ciemieniowych oraz zmniejszenie liczby komórek piramidalnych hipokampa. Procesy poznawcze (wrażenia, spostrzeganie, pamięć, uwaga i myślenie) warunkują prawidłową wymianę informacji pomiędzy organizmem człowieka a otoczeniem. Precyzyjna i szybka wymiana informacji kształtuje niezawodność, która umożliwia efektywne oraz bezbłędne 303 wykonywanie zadań w różnych (szczególnie ekstremalnych) warunkach pracy. Maksymalna wydolność czynników poznawczych jest szczególnie pożądana w zawodach o znacznej zmienności warunków pracy lub/i obarczonych dużymi konsekwencjami społecznymi jak np. straty w ludziach lub utraty kosztownego sprzętu. Schemat poznawczy można określić jako cykl odbiorczoprzekształcająco-zwrotny, czyli wykonawczy. Oznacza to, że odbierane informacje z otoczenia są postrzegane (percepcja), magazynowane i sukcesywnie interpretowane; następnie ponowne wprowadzane do otoczenia w postaci reakcji organizmu, adekwatnej do procesu poznawczego, oraz osobniczej aktywności. W takim rozumieniu funkcji poznawczych udział optymalnej aktywności US nabiera szczególnego znaczenia, jako składowej warunków bezbłędnego wykonywania zadań lotniczych, czyli eliminacji jednego z ogniw tzw. „czynnika ludzkiego” w zdarzeniach (wypadki, incydenty) lotniczych. Uzasadnienie potrzeby badań okresowych wydolności US u pilotów. Głównym powodem opisania potrzeby analitycznego orzekania o wydolności US jest wymóg badania stomatologicznego pilotów, będącego jedną ze składowych lekarskiego procesu orzekającego o możliwości pracy w powietrzu. Wymóg ten, to nakaz dość ogólny. Zwyczajowo ogranicza się do oględzin NŻ oraz wypełnienia standardowego diagramu zębowego, określającego aktualny stan uzębienia. Standardowy przegląd stomatologiczny jedynie informuje lekarza orzecznika o możliwości czynnościowej NŻ a nie o wydolności US jako ważnego czynnika „dobrej roboty” a tym samym sukcesu lotniczego. Ponadto potrzeba okresowego badania wydolności US wynikać może z następujących istotnych czynników: - udział w ważnych życiowych funkcjach człowieka, - powszechność występowania zaburzeń funkcji, - wpływu na procesy poznawcze, - wielość patogennych czynników jatrogennych, - zaburzenia w czynności związane z doskonałością wykonywanego zawodu, - względy orzecznicze. US bierze udział w ważnych funkcjach człowieka: oddychanie, żucie, połykanie, mowa, kształtowanie wizerunku oblicza. Oddychanie zewnętrzne, czyli respiracja u człowieka odbywa się poprzez drogi oddechowe, które w swym początkowym odcinku, oczyszczają, ogrzewają i nawilżają powietrze oddechowe. Składają się one z: jamy nosowej, gardła, krtani i tchawicy. Niektórzy ludzie oddychają przez usta. Jest to „wygodne” przyzwyczajenie (czasami konieczność), bowiem jama ustna nie stanowi fizjologicznej drogi oddechowej. Przez usta oddychają najczęściej osoby z zaburzoną drożnością nosa oraz niektórymi wadami zgryzu. Oddychanie przez usta jest traktowane jako czynność patologiczna. Patologia oddychania (przez usta) w wieku rozwojowym, przyczynia się do powstawania zaburzeń zgryzowych, destrukcyjnych zmian w stawie skroniowo-żuchwowym oraz zaburza rozwój artykulatorów mowy. Zaburzenia rozwojowe US związane z oddychaniem przez usta wyjaśniają następujące teorie ucisku lub niedoczynności. Teoria ucisku. Uchylone wargi i głębokie położenie języka powodują zachwianie równowagi mięśniowej tej okolicy. Stałe napięcie mięśni twarzy (oddychanie przy otwartej jamie ustnej) zwęża łuki zębowe, przy jednoczesnym mobilizowaniu doprzedniego rozwoju szczęki. Język usytuowany w zawężającej się przestrzeni łuków zębowych przemieszcza się ku przodowi, aktywując doprzedni rozwój szczęki z jednoczesnym obniżeniem i cofnięciem żuchwy. Teoria niedoczynności. Najważniejszym czynnikiem patogennym jest atrofia jamy nosowej z powodu zmiany toru oddychania z fizjologicznego przez nos na kierunek ustny. Zwiększenie aktywności czynnościowej jamy ustnej, wskutek przepływu powietrza oddechowego przy jednoczesnym malejącym przepływie przez jamę nosową, ułatwia wykształcenie wysokiego i wąskiego podniebienia, pogarszającego możliwość powrotu do fizjologicznego oddychania przez nos. W dalszych latach życia, oddychanie przez usta, jako dysfunkcja albo patologia utrwalona, powoduje: permanentne dostarczanie zanieczyszczonego powietrza oddechowego, wysychanie błony śluzowej jamy ustnej, poranne bóle gardła. Nawykowe (patologiczne) oddychanie przez usta usposabia do rozwojowych zmian anatomicznych na poziomie gardła i nosa a to wiązane jest z 304 obturacyjnym bezdechem sennym (OBS). Objawy dzienne OBS wynikają z niewyspania. Najczęściej wyrażają się: porannym zmęczeniem, bólem głowy, dyskomfortem śluzówek jamy ustnej, bólem gardła, nadmierną sennością dzienną, drażliwością, osłabieniem funkcji poznawczych, skłonnością do reakcji depresyjnych. Opisano przypadki (szacunkowo kilka procent) ludzi, którzy zasypiali podczas pracy. Epizody te stawały się niebezpieczne, gdy dotyczyły operatorów urządzeń mechanicznych oraz kierowców różnych pojazdów. Katedra Chorób Wewnętrznych Pneumologii i Alergologii UM w Warszawie rejestrowała zgłoszenia pilotów samolotów cierpiących na obturacyjny bezdech podczas snu (http://www.pulsmedycyny.com.pl). Z powyższego opisu wynika, że w lotnictwie skutki nawykowego oddychania przez usta stanowić mogą bezpośrednią przesłankę do katastrofy lotniczej, szczególnie w samolotach rekreacyjnych lub sportowych z jednoosobową załogą. Funkcja żucia US stanowi wypadkową wydolności morfologiczno-czynnościowej stawów skroniowo-żuchwowych (SSŻ), zębów i przyzębia oraz systemu nerwowo – mięśniowego US. Zaburzone żucie wyzwala, a gdy jest przewlekłe, wówczas nasila mioartropatię skroniowożuchwową. Dzieje się to szczególnie na skutek: nieleczonej próchnicy szkliwa zębowego; braków w uzębieniu, nieodbudowanych protetycznie; występowania chorób przyzębia; nieleczonych wad zgryzu, prowadzących do artrozy SSŻ; innych przyczyn jatrogennych. W postępowaniu orzeczniczo-diagnostycznym występuje potrzeba odróżnicowania dysfunkcji SSŻ od zespołu skroniowego. Objawami zaburzeń w funkcji SSŻ mogą być: bóle stawów i mięśni, objawy akustyczne (trzeszczenia i trzaski), czynnościowe zbaczanie żuchwy, trudności w żuciu twardych pokarmów, bolesne ziewanie, niemożność odgryzania dużych kęsów, utrudnienie gry na instrumentach dętych. Przewlekłe dolegliwości mogą prowadzić do różnych powikłań w ośrodkowym układzie nerwowym, a ujawniać się w postaci depresji czy stanów lękowych. Zespół skroniowy (zespół płata skroniowego); charakteryzuje się zróżnicowanymi objawami psychoorganicznymi związanymi z uszkodzeniem okolicy skroniowej mózgu. Kliniczne objawy zespołu skroniowego najczęściej dotyczą: ogniskowego zaburzenia mowy, zaburzenia czytania oraz liczenia, uciążliwej zmienności emocjonalnej. Chorzy doświadczają okresowego dyskomfortu tymczasowego lub wieloletniego o różnym nasileniu i zmiennej lokalizacji, często dolegliwości sugerują uszkodzenie SSŻ. Wystąpienie wymienionych objawów u lotników lub kontrolerów ruchu lotniczego może stanowić przesłankę do zagrożenia wystąpienia katastrofy komunikacyjnej z zakresu tzw. czynnika ludzkiego. Połykanie umożliwia przemieszczanie pokarmu z jamy ustnej przez gardło i przełyk do dalszych odcinków przewodu pokarmowego. Faza ustna jest dowolna, pozostałe odruchowe. Zaburzenia mogą objawiać się jako dysfagia ustno-gardłowa (przedprzełykowa), czyli trudności w przełykaniu związane z zaburzeniem przechodzenia pokarmu do przełyku. Najbardziej zaawansowaną postacią dysfagii jest adagia, czyli niemożność połykania płynów i pokarmów. Można spotkać się z odynofagią, czyli połykaniem bolesnym związanym ze zmianami chorobowymi w jamie ustnej np.: liczne afty lub aftoza nawrotowa. Rodzaj i konsystencja pożywienia warunkują odpowiednie cykle żucia. Optymalny (fizjologiczny) cykl żucia polega na rytmicznej i skoordynowanej akcji mięśni nadzorujących funkcje oddychania i połykania. Akcję mięśniową modelują bodźce czuciowe napływające z różnych receptorów jamy ustnej, ale głównie z przyzębia. Powiązanie, poprzez bliskość 305 anatomiczną, zaburzeń skroniowych (TMD Temporomandibular disorders) z funkcją US stwarzać może kłopoty diagnostyczne, szczególnie przy pobieżnym badaniu orzeczniczym. Etiopatogeneza TMD nie jest jasna, ale w zasadzie dotyczy mięśni a nie stawu, najczęściej występuje u ludzi w wieku 20 i 40 lat. W przypadku TMD badani skarżą się na dolegliwości bólowe: ucha, szczęki, żuchwy, SSŻ i mięśni twarzy, z towarzyszącym utrudnieniem żucia. W diagnostyce różnicowej należy uwzględnić objawy nowotworowe. Choroba nowotworowa stanowi zagrożenie wystąpienia zaburzeń połykania w ok. 20% przypadków. Miejscowo rozrastające się zmiany nowotworowe języka, jamy ustnej, przełyku zwężają światło górnego odcinka przewodu pokarmowego, uniemożliwiając pasaż kęsa pokarmowego. U ponad 80% takich chorych występuje dysfagia. Dysfagia, różnie nasilona, może powodować lub utrwalać wady zgryzu i wymowy. W codziennym bytowaniu objawia się krztuszeniem podczas jedzenia współistniejącym z nieefektywnym odruchem kaszlowym. Ogólnie dysfagia pogarsza komfort bytowy człowieka, co w zawodach wymagających szczególnej koncentracji uwagi i dyspozycyjności funkcjonalnej utrudnia precyzyjne wykonywanie zadań; szczególnie w lotnictwie wojskowym. Mowa. Zaburzenia mowy objawiają się znaczną zmiennością, co do występowania oraz stopnia nasilenia. Kłopoty z mową mogą dotyczyć artykulacji od kilku do wszystkich głosek i wówczas wypowiedź staje się mało- lub niezrozumiała dla otoczenia. Związek z wydolnością US mają następujące wady wymowy: Seplenienie w przypadkach: wad zgryzu, urazów okolicy US, wad rozwojowych szczęk lub języka, niskiej sprawności lub porażenia warg i języka lub mięśni twarzy. Wymowa bezdźwięczna w wyniku braku koordynacji między pracą więzadeł głosowych a narządami jamy ustnej. Rotacyzm (nieprawidłowa realizacja głoski „r”); w przypadkach: zbyt niskiej sprawności ruchowej języka (zwłaszcza jego koniuszka), nieprawidłowej budowy anatomicznej języka. Rynolalia, polega na mówieniu z nieprawidłowym rezonansem nosowym. Przyczyny nosowania otwartego to: rozszczepy podniebienia, krótkie podniebienie. Przyczyny nosowania zamkniętego to: niedrożność jamy nosowo-gardłowej spowodowanej przerostem śluzówki nosa, przerost trzeciego migdałka, obrzęk śluzówki przy ostrych i przewlekłych stanach kataralnych. Palatolalia, w tej publikacji oznacza określenie sprzężonych zaburzeń mowy, tj. dyslalii (wielorakiej, złożonej) oraz rynolalii (nosowania), występujących w przypadkach: rozszczepu podniebienia, podniebienia gotyckiego, wad budowy języka i nieprawidłowości zgryzowych. Kształtowanie wizerunku oblicza człowieka. Twarz, czyli przednia część głowy człowieka, składa się z czoła, brwi, oczu, nosa, policzków, ust i podbródka. Uważana jest za najbardziej indywidualną część ciała, w związku z tym traktowana jest jako ważny (czasami zasadniczy) element indywidualnej tożsamości każdego osobnika. W psychologii twarz stanowi rodzaj komunikacji międzyludzkiej, wyrażającej stany wewnętrzne, relacje i informacje społeczne. Gesty mimiczne stanowią źródło komunikacji niewerbalnej. W lotnictwie mogą mieć znaczenia jako wzmocnienie lub łagodzenie porozumiewania się załogi statku powietrznego. Gestami można wyrazić więcej niż pojedynczymi słowami znaczącymi (np. ruszaj; hamuj; stój; spójrz, słuchaj itp.). Mimika różni się intensywnością i czasem trwania; może być kontrolowana. Emocja wyrażana gestami cechuje się wielością różnych, charakterystycznych oraz powszechnie rozumianych wyrazów mimicznych. Mieszanina różnych uczuć (satysfakcja, lęk, radość, smutek, bezradność, wstyd, zdziwienie, złość itd.) tworzy nowe gesty mimiczne, których subtelności nie można wyrazić pojedynczymi słowami. Mimika twarzy może być powodem błędnego zrozumienia wypowiedzianych informacji. Przykład: rozpoczęcie procedury zniżania z wysokości przelotowej ogłoszone przez dowódcę (kapitana) statku powietrznego informacją słowną „lądujemy” z ekspresją twarzy smutku lub lęku może oznaczać dla pozostałych członków załogi konieczność rozpoczęcia awaryjnego niebezpiecznego lądowania. Zaburzenia funkcji US o cechach rozwijających się albo już utrwalonych dys- lub parafunkcji ze zróżnicowaniem nasileniem objawów klinicznych występują globalnie powszechnie. 306 Piśmiennictwo z przełomu wieków XX i XXI informuje, że dysfunkcja US występowała u 12% do 80% badanych i obejmowała wszystkie populacje (w populacji ludzi dorosłych wahała się w przedziale wielkości od 50% do 80%). Obraz kliniczny zmian czynnościowych cechuje znaczne zróżnicowanie dolegliwości i stopnia nasilenia objawów. Lokalizacja dolegliwości wykracza poza US i może dotyczyć okolicy czołowej, ciemieniowej czy skroniowej głowy, a także oczu, uszu, szyjnego odcinka kręgosłupa itp. Odczuwanie odległych dolegliwości bólowych utrudnia subiektywne kojarzenie sprawcze z ruchową częścią US. Bywa, że pacjenci tacy udają się po poradę do innych specjalistów jak: laryngolodzy, okuliści czy neurolodzy. Badanie subiektywnych i obiektywnych zaburzeń czynnościowych US wykazują potrzebę nie tylko podstawowego badania klinicznego, ale i poszerzenia o specjalistyczne metody rozpoznawania dysfunkcji US. Często niezbędnym staje wykorzystanie diagnostyki obrazowej. Zaburzenia funkcji US rozpoznane we wczesnym okresie dyskretnych objawów i szybkim podjęciem leczenia może uchronić lotników od zawieszenia (na dłuższy lub krótszy czas) w wykonywaniu czynności lotniczych; a co być może ważniejsze wyeliminować jeden z potencjalnych czynników ludzkich w bezpiecznym lataniu. Wielość czynników jatrogennych mogących być przyczyną powikłań dotyczących US. Najczęstszym zagrożeniem powikłania jatrogennego są znieczulenia. Częstość ta ma związek z powszechnością stosowania anestezji przed wieloma zabiegami dentystycznymi. Powikłania mogą być następstwem albo postępowania anestezjologicznego, albo niedoskonałości wykonywania samego zabiegu stomatologicznego. Obrzęk lub obrzmienie pozabiegowe, może wyzwalać ból o różnym natężeniu. Powikłanie to jest konsekwencją traumatyzacji tkanek, najczęściej będącej w prostej zależności do wielkości obrzęku. Objawy występują bezpośrednio po zabiegu lub po pewnym (indywidualnie różnym) czasie. Należy przyjąć, że po zabiegu przeprowadzonym w znieczuleniu; ból (bardziej lub mniej dokuczliwy) wystąpi w prawie każdym przypadku. Takie założenie wymusza uprzedzenie o tym pilota lub pasażera z jednoczesnym zaleceniem powstrzymania się, na czas od 24 do 72 godzin, od odbycia podróży lotniczej. Dolegliwości dotyczą najczęściej: przyzębia, warg, policzków oraz okolicy podjęzykowej. Jatrogenne urazy SSŻ mogą wynikać z: nadwichnięcia, zwichnięcia, uszkodzenia torebki stawowej, stłuczenia. Nadwichnięcie może wystąpić do: przodu, tyłu lub boku. Zwykle występuje do przodu. Może być jednostronne lub obustronne. Objawia się bezpośrednio lub po pewnym czasie od wystąpienia urazu. Należy zawsze liczyć się z wystąpieniem tego powikłania po urazie lub podczas stosowania instrumentarium dodatkowego (szczękorozwieracz, intubacja) najczęściej podczas zabiegów wykonywanych w znieczuleniu ogólnym. Szczególnie narażeni są pacjenci z anomalią SSŻ. Najczęstsze zwichnięcie SSŻ do przodu zachodzi przy maksymalnym rozwarciu ust. Można przyjąć, że wystąpi zawsze u pacjentów cierpiących na zwichnięcia nawykowe SSŻ. Dalszymi konsekwencjami tego powikłania są bóle stawowe czynnościowe i bierne. Uszkodzenie torebki SSŻ dotyczy najczęściej nadmiernego jej rozciągnięcie lub rozerwania. Rozerwanie torebki, związane jest z utratą mazi stawowej i zmianami ortopatycznymi. Stłuczenie jatrogenne wynika najczęściej z urazu pośredniego (np. „kleszczozmyk” przy usuwaniu trzeciego trzonowca częściowo wyrżniętego przy niefortunnym uchwycie dostępnego fragmentu korony). Uraz taki może powodować wysięk lub krwiak. Urazy SSŻ są przeciwwskazaniem do wykonywania pracy w powietrzu aż do czasu ustąpienia objawów i przywrócenia fizjologicznej funkcji. Jatrogenne powikłania wynikające z preparowania miazgi dotyczą najczęściej przegrzania lub oparzenia tkanek zęba. Osiąganie wysokiej temperatury podczas skrawania twardych tkanek związane jest bezpośredniego z wiertarkami szybkoobrotowymi z mało wydajnym lub uszkodzonym chłodzeniem. Dodatkowo znieczulenie sprzyja przekroczeniu tolerancji organizmu, bowiem znosi lub niebezpiecznie zmniejsza fizjologiczną obronę pacjenta. Występujące, w tych przypadkach, odległe w czasie (po ustąpieniu znieczulenia) dolegliwości bólowe mogą bezpośrednio zagrażać bezpieczeństwu wykonywanego lotu lub być istotnym utrudnieniem w diagnostyce różnicowej dyskopatii SSŻ. Zapobiegawczo należy wyłączyć lotnika z wykonywania czynności lotniczych na okres jednej doby po każdym niepowikłanym ambulatoryjnym zbiegu dentystycznym z zastosowaniem znieczulenia. 307 Czynniki jatrogenne w stomatologii występują niezbyt często (nie doszukano się, w dostępnej literaturze odpowiednich danych statystycznych), ale przypadkowe możliwości są nieograniczone i dotyczyć mogą zabiegów w prostej i skomplikowanej terapii. Zatem informacje z wywiadu o niedawno odbytej wizycie u dentysty oraz ślady pozabiegowe (protetycznie oszlifowane zęby, zabiegi na przyzębiu, stałe aparaty ortodontyczne, nowe protezy stomatologiczne itp.) powinny uczulić lekarza orzecznika na możliwość wystąpienia dolegliwych powikłań jatrogennych. Taką „czujność” warunkuje orzeczenie lekarskie; nie tylko dotyczące samej zdolności do wykonywania pracy w powietrzu, ale również bezpieczeństwa lotniczego (załogi, pasażerów, obiektów naziemnych itd.). Zaburzenia w czynności US związane z wykonywanym zawodem stanowią trzecią dolegliwość stomatologiczną wymienianą w medycynie pracy a dotyczącą zagrożeń związanych z bezpieczeństwem wykonywanych czynności zawodowych. Etiopatogeneza jest złożona i nie do końca poznana. W tych przypadkach na równi akcentuje się czynniki miejscowe jak i ogólnoustrojowe, takie jak stres albo wzmożona pobudliwość psychoemocjonalna wiązana z cechami osobowości. Na potrzeby medycyny lotniczej ważnym jest kojarzenie dysfunkcji US z trwałym nie fizjologicznym obciążeniem tkanek układu stomatognatycznego z jednoczesnym zaburzeniem albo zdolności przystosowawczych tego układu, albo wydolności odnoszonej do zwiększonych obciążeń towarzyszącym ekstremalnym warunkom pracy. Sytuacja taka może wystąpić w powiązaniu z używaniem maski tlenowej, szczególnie niestarannie założonej lub źle dopasowanej. Duże napięcie nerwowo-mięśniowe może być wywołane przez stres lotniczy, przy czym reakcja ta jest w znacznym stopniu uzależniona od cech osobowości lotnika. Zaburzenie funkcji US określane jako chromanie żuchwy i języka w powiązaniu z nocnym bólem głowy przemawiać może za tym, że badany cierpi na chorobę Hortona, czyli olbrzymiokomórkowe zapalenie tętnic. Chromanie w tym przypadku oznacza dyskomfort lub ból związany z funkcją ruchu SSŻ lub języka, określane, przez badanych, jako bolesne żucie. W 40% przypadków dotyczy objęcia procesem chorobowym gałęzi tętnicy szyjnej zewnętrznej. Względy orzecznicze. Analityczne badanie funkcji US jest niezbędne do wszczęcia stomatologicznej procedury orzeczniczej w lotnictwie wojskowym. Badanie ogólnej dokumentacji orzeczniczej (http://www.ol.21net.pl) wykazało, że ocena dysfunkcji stanowiła 22% wszystkich wniosków o orzeczenie długotrwałej niezdolności do pracy. Wnioski te w 78% nie opisywały ani jakości ani stopnia upośledzenia funkcji. Dane z wywiadu chorobowego oraz opisy objawów i rodzaju wykonywanych czynności zawodowych stanowią ważny, dla orzecznika, zbiór informacji medycznych. Wielość informacji, w tym i stomatologicznych, nabiera szczególnego znaczenia w procedurze orzekania. Lekarz orzekający uwzględnia dobro chorego, ale w ścisłym powiązaniu z wykonywanym zawodem i środowiskiem pracy. Choroby stomatologiczne nie w każdym, lecz w niektórych przypadkach stanowić mogą poważne zagrożenie społeczne i indywidualne. Przykład: operatorzy skomplikowanych maszyn, piloci, ratownicy zastępów szybkiego reagowania, nurkowie, doznający nagłej niedyspozycji dentystycznej, banalnej dla urzędnika, mogą stać się „czynnikiem ludzkim” w niepowodzeniu zawodowym o różnym znaczeniu indywidualnym i społecznym. W konkretnych przypadkach, oprócz predyspozycji zawodowych, występuje zróżnicowanie bezpieczeństwa osobistego oraz osób, wobec których praca będzie wykonywana a nawet zagrożenie dla środowiska. Zatem osoby o tych samych uwarunkowaniach zdrowotnych mogą otrzymać różne orzeczenia lekarskie określające medyczną zdolność do wykonywania określonej pracy. Podstawowa wiedza z zakresu medycyny pracy, wydaje się niezbędna w praktyce stomatologicznej, bowiem do zadań lekarza dentysty należy m.in. wydawanie opinii i orzekanie o stanie zdrowia pacjenta pracującego w określonych warunkach lub wykonującego konkretne czynności. (Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 24 listopada 2004 r., w sprawie wykazu gwarantowanych świadczeń lekarza dentysty oraz rodzaju dokumentu potwierdzającego uprawnienia do tych świadczeń. Dz. U. z dnia 9 grudnia 2004 r.). Orzekanie w przypadkach dysfunkcji narządu żucia powinno składać się z dwóch części: I. Opis stwierdzanych faktów dotyczących stanu zdrowotnego badanego. Jest to tzw. „świadectwo prawdy”. II. Konkluzja orzecznicza, czy też wnioski orzecznicze, będące skutkiem I części. W tej czynności lekarskiej korzysta się z pewnych ustaleń o charakterze umowy społecznej, a mającej swe 308 odzwierciedlenie w normach prawnych (prawo ubezpieczeniowe, prawo pracy, prawo lotnicze) oraz zasadach orzekania, które kształtuje m. in. doświadczenie orzecznicze. 3. Hipotetyczne rangowanie pozyskiwanych informacji orzeczniczych podczas badania składowych US Badanie stomatologiczne kliniczne, orzecznicze czy też terapeutyczne dotyczące US dostarczyć może wielu informacji: (1) o wydolności ważnych dla życia człowieka funkcji (oddychanie, żucie, połykanie, mowa); (2) obecności szkodliwych czynników jatrogennych oraz innych dysfunkcji; (3) występowaniu zaburzeń utrudniających wykonywanie konkretnej pracy w określonym środowisku. Daje to możliwość wyliczenia (4) nasilenia zagrożenia wyrażanego częstotliwością występowania objawów chorobowych. Wreszcie poprzez powiązania czynnościowo-anatomicze możliwe jest (5) określenie odległych skutków różnych incydentów pozornie, w chwili wystąpienia, bez większego znaczenia. Oznaczenia cyfrowe wyrażają rangi opisywanych informacji wynikających z doświadczenia klinicznego oraz wieloletniego analizowania danych z przeglądów stomatologicznych personelu lotniczego. Oznaczenia te będą wykorzystane w obrazie graficznym (ryc.117). W tym przypadku (tej publikacji) ponumerowanie bloków informacji ułatwiło zobrazowanie graficzne pomocne w zrozumieniu niedoskonałości orzeczniczej dotyczącej wydolności US wyrażanej badaniem tylko części tego układu. Przyjmując, że wymienione czynniki uzasadniające badania okresowe US są równoznaczne (co nie jest udowodnione ani opisane w dostępnym piśmiennictwie), wówczas każdemu czynnikowi można przypisać 20%-towe uczestnictwo w zagrożeniu optymalnej wydolności. Zatem orzecznicza analiza zdrowotności poszczególnych składowych możne hipotetycznie dostarczyć ok. 20% informacji niezbędnych do stosownej kwalifikacji zdrowotnej. Badana standardowo wydolność NŻ oznacza pozyskiwanie informacji z ¼ udziałów UZ w ważnych funkcjach człowieka. W praktycznym orzekaniu stomatologicznym odnoszonym do personelu latającego bada się ją i opisuje w diagramie, wyrażając tym zapisem odnoszonym do (1), co następuje: 1a. Występowanie czynnych ubytków próchnicowych szkliwa, 1b. Braki w uzębieniu, odbudowane/nieodbudowane protetycznie, 1c. Występowania chorób przyzębia (najczęściej dotyczy występowania kamienia nazębnego) 1d. Wady zgryzu, zagrażające artrozie SSŻ, Zatem wypełnienie diagramu zębowego oznacza pozyskanie maksymalnie do 20 % informacji o wydolności US. (Opisane zależności ilustruje rycina 117.) Analiza wyników badania NŻ może mieć znaczenie w ujawnieniu ognisk zakażenia zębopochodnego, oraz w określeniu wydolności naturalnej lub odbudowanej protetycznie powierzchni żucia. Ułatwia ona planowanie medyczne dotyczące promocji zdrowia lotników. Dane z badania NŻ mogą stanowić motywację do licznych poczynań zapobiegawczo-leczniczych, badawczych czy orzeczniczych, ale bez początkowej a dalej okresowej analizy US nie mają odniesienia do tzw. „stanu wyjściowego lub poprzedniego”, czyli utrudniają określenie dynamiki czynnościowej. Badając NŻ nie można wykluczyć wystąpienia patologii zagrażającej pracy pilota, przy jednoczesnym „idealnym” diagramie wynikającym ze standardowego badania dentystycznego. Przykład możliwego przypadku, kiedy to u badanego lotnika nie stwierdzono ognisk próchnicy ani zmian chorobowych w przyzębiu (diagram zębowy idealny) a jednak wystąpiło zagrożenie bezpiecznego wykonywania pracy w powietrzu. Badany pilot po wyleczeniu ortodontycznym, nie uzyskał odpowiedniej rehabilitacji czynnościowej, czyli pozostał z nawykowym (patologicznym) oddychaniem przez usta, możliwym do ujawnienia podczas dynamicznych badań US. Patologiczne oddychanie przez usta powoduje przewlekłe dostarczanie do organizmu zanieczyszczonego powietrza oddechowego i staje się czynnikiem usposabiającym do OBS ze wszystkimi konsekwencjami tej choroby (prowadzi do nadmiernej senności podczas dnia, osłabienia potencji i różnych zaburzeń ze strony układu krążenia może też powodować niedotlenienie mózgu, serca, nerek, wątroby). W niektórych przypadkach zaostrzenia apnoe (przewlekłe bezdechy senne) można oczekiwać wystąpienia nasilonej duszności utrudniającej mówienie, przy ogólnym znacznym osłabieniu, zamroczeniu i „nieodpartej” senności. Wystąpienie 309 powikłania objawiającego się „podsypianiem” w czasie pilotowaniu paralotni albo samolotu lekkiego z jednoosobową załogą źle rokuje odnośnie bezpieczeństwa lotu. Przykład ten nie jest pozbawionych cech prawdopodobieństwa, bowiem znane są przypadki drzemki załogi podczas lotu z włączonym autopilotem. Takie postępowanie lotników stanowi czynnik H 6 z przyczynowej grupy wypadków i incydentów lotniczych („członkowie/członek załogi/pilot są niezdolni do wykonywania czynności z powodu fizycznej lub psychofizycznej niedyspozycji”), w tym przypadku sen (podsypianie) wypełnia opisaną niezdolność. I tak 13 lutego 2008 r. zaistniał incydent lotniczy z udziałem dwóch amerykańskich pilotów lokalnych linii lotniczych cierpiących na senność dzienną. Zaśniecie było powodem przekroczenia o 15 mil lotniska Hilo na Hawajach. Incydent ten spowodował poszerzone badania analityczne specjalistów z National Aeronautics and Space Administration's (NASA). Okazało się, że Raporty Systemu Bezpieczeństwa Transportu Lotniczego USA z lat 1995 do 2007 donosiły o odnotowaniu 17 zgłoszonych przypadków zasypiania podczas lotu, co najmniej jednego pilota załogi, a w 5 przypadkach zasypiania obu pilotów. Ponadto NASA stwierdziła, że ok. 80% pilotów z 26 regionalnych linii lotniczych przysypiało, na krócej lub dłużej, podczas wykonywania lotu. Opisywana senność dzienna wiązana była z OBS. Zebrane przez FAA (Federal Aviation Administration) dane z różnych źródeł zajmujących się bezpieczeństwem lotniczym pozwoliły na oszacowanie, że ok. 7% pilotów cierpi na jakąś formę bezdechu sennego, a ok. 0,5% przypadków dotyczy pilotów I klasy. W związku z tym FAA wydało kilka zaleceń mających na celu obowiązek ujawniania osób podatnych na bezdech senny. [NTSB recommends pilot screening for sleep apnea; http://www.pprune.org. 2009 ]. Udział US w ważnych funkcjach ustroju człowieka 1 1a 1b 1c 5 1d 4 2 3 Ryc. 117. Hipotetyczny udział składowych badania wydolności US w pozyskiwaniu informacji orzeczniczych. Oznaczenia opisano w tekście symbolami od 1 do 5 Inny incydent dotyczył samolotu linii Air India, który minął lotnisko docelowe w Bombaju, ponieważ obaj piloci zasnęli. Kontrolerzy lotu domyślili się przyczyny minięcia lotniska i wywołali alarm w kokpicie, który obudził pilotów, a ci zawrócili i wylądowali szczęśliwie [26-06-2008 http://wiadomosci.onet.pl]. „Wprost 24” [http://www.wprost.pl 2010-05-22] opublikował informację o tym, że Boeing 737-700 tanich linii lotniczych Air India Express, który rozbił się w maju na lotnisku w Mangalore, wadliwie wykonał procedurę lądowania, ponieważ pilot większość lotu przespał. Potwierdziły tę wersję zdarzenia odczyty zapisów czarnych skrzynek. Urządzenia w kabinie pilotów zarejestrowały chrapanie pierwszego pilota i jego głęboki senny oddech. Drugi 310 pilot zbyt późno ostrzegł kapitana o naprowadzeniu samolotu autopilotem nad pas startowy lotniska docelowego i niepodjęciu procedury lądowania. Zaproponował, aby „ręcznym” sterowaniem ponowić podejście do lądowiska. Pierwszy pilot zignorował radę drugiego i wykonywał skrócone lądowanie (jak w trybie awaryjnym) za pierwszym podejściem, które okazało się tragiczne. W katastrofie zginęło 158 osób, osiem przeżyło. Jak z tych przykładów wynika, zasypianie lub podsypianie za sterami samolotu nie jest zjawiskiem incydentalnym. 4. Jak często badać kompleksową sprawność ruchową US? Deterioracja (pogorszenie) różnych funkcji jest indywidualnie zróżnicowana. Zatem nie łatwo określić uniwersalny czas zmniejszania się wydolności ruchowej poszczególnych układów lub narządów człowieka. Szczególne zagrożenie wypadkami występuje na stanowiskach operatorskich nadzorowania skutecznością działania maszyn i urządzeń będących w ruchu. Szacuje się, że przyczyną ponad 50% wypadków operatorskich dotyczyło tzw. „czynnika ludzkiego”. Coraz większą wagę przywiązuje się do tego, aby pracownicy zatrudniani na stanowiskach o dużej wymagalności sprawnościowej byli zawsze niezawodni. Sprawność psychomotoryczna jednak maleje wraz z wiekiem badanych, dotyczy to głównie czasu reakcji oraz koordynacji wzrokoworuchowej. Z tego względu powstaje konieczność okresowej oceny sprawności funkcji motorycznych, aby wcześnie podjąć postępowanie zmierzające do zmniejszenia ryzyka udziału czynnika ludzkiego w wypadku albo katastrofie przemysłowej lub komunikacyjnej. Korzystnym jest przeprowadzanie badań sprawności psychomotorycznej nie rzadziej, niż co 4 lata. W odniesieniu do wojskowego personelu lotniczego systematyczna ocena stanu zdrowia określona jest w odpowiednich orzeczniczych przepisach wykonawczych. W zakresie stomatologii badania okresowe odbywają się raz w roku. Są to statyczne badania ogólne, które stwierdzają brak lub obecność schorzeń narządu żucia mogących wpływać na bezpieczne wykonywanie zadań lotniczych. Natomiast problem lekarskich badań dynamicznych US nie występuje w opisie badań personelu latającego. Należy przypomnieć, że w polskim orzecznictwie lotniczym badaniu podlega narząd żucia, który stanowi istotną, ale jedynie składową US. Wydaje się, że podążając za ogólnymi zaleceniami kontroli skuteczności psychomotorycznej pracowników przemysłu i komunikacji oraz biorąc pod uwagę coroczne konsultacje dentystyczne personelu lotniczego, można przyjąć za optymalną następującą procedurę badania dynamiki US: pierwsze informacje pozyskiwać podczas badania kwalifikacyjnego do lotnictwa; następne analityczno - porównawcze, co pięć lat. Pierwsze badanie stanowiłoby zbiór danych do analitycznych badań następnych. Taka procedura orzecznicza umożliwi szybkie ujawnianie objawów zagrożenia wydolności US oraz dynamiki deterioracji (obniżenia sprawności). Jak się wydaje i co wynika z powyższego opisu, okresowe badanie wydolności układu stomatognatycznego należy włączyć do zakresu orzeczniczych badań kandydatów do lotnictwa oraz personelu latającego, pomimo braku formalnego nakazu, ale z lekarskiej rzetelności zawodowej. 5. Podstawowe informacje ogólne dotyczące badania orzeczniczego lotników z zakresu stomatologii Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 1 stycznia 2011 r. zawiera przepisy dotyczące prowadzenia dokumentacji medycznej, które umożliwiają wykorzystywanie formy tradycyjnej lub elektronicznej. W odniesieniu do postępowania stomatologicznej zapisane zostały następujące wymogi, cytat: Lekarz prowadzący praktykę ma obowiązek prowadzić dokumentację indywidualną pacjenta, czyli historię zdrowia i choroby zakładaną podczas pierwszej wizyty. W pracowniach protetyki stomatologicznej oraz ortodoncji musi być zakładana i prowadzona dokumentacja zbiorcza w postaci księgi pracowni oraz indywidualna w formie kart zleceń. Podstawowe badanie stomatologiczne określa zalecenie WHO (World Health Surveys Basic Methods): powinno ono odbywać się w oświetleniu sztucznym za pomocą lusterka stomatologicznego i zgłębnika dentystycznego (sondy). Pewien problem może wystąpić podczas analizy zapisów zawartych na diagramach wyników przeglądów dentystycznych. Szczególnie, jeśli 311 analizy dokonuje lekarz niebędący stomatologiem. Dla orzecznika lotniczego numerowanie zębów (ryc.118) kolejno od 1 do 32 powszechnie w AAFS (American Ambulance and Field Service tj. Amerykańska Wojskowa Służba Medyczno - Sanitarna) wydaje się skomplikowane, choć jest proste a także logiczne. Numerowanie rozpoczyna się od górnego trzeciego trzonowca [ósemka] po stronie prawej (nr 1). Następnie wzdłuż łuku zębowego do lewego trzeciego trzonowca górnego [ósemki górnej lewej] (nr16). Dalej żuchwa; od trzeciego trzonowca lewego dolnego [ósemka dolna lewa] (nr17) wzdłuż łuku zębowego; do prawego trzeciego trzonowca [ósemka dolna prawa] (nr32). 1 32 2 31 3 4 30 29 5 28 6 7 27 8 9 10 26 25 24 23 22 11 12 13 21 20 14 19 15 18 16 17 Numerowanie zębów kolejno od 1 do 32 (stosowane czasami w Polsce, często w wielu krajach Ryc. 118. Zapis numeryczny zębów w diagramie dentystycznym Innym rodzajem zapisu badania dentystycznego występującym w diagramie stomatologicznym może być oznaczanie zębów za pomocą znaków umownych. Podstawą takiego oznaczania zębów jest podział uzębienia na 4 części, czyli kwadranty (tzw. krzyż uzębienia). Numeracja wg Zsigmondy'ego polega na rysowaniu kąta obok liczby oznaczającej ząb, jak to ilustruje rycina 119. W zapisie tym linia pionowa określa, czy jest to ząb prawy czy lewy; linia pozioma informuje czy jest to ząb górny czy dolny. Strona prawa górna Strona lewa górna 5 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 Strona prawa dolna Strona lewa dolna 3 Cyfry rzymskie oznaczają uzębienie mleczne np.: III Ryc. 119 Numeracja zębów wg Zsigmondy'ego Numeracja wg Haderupa. W tej numeracji zrezygnowano z krzyża uzębienia. Wprowadzono oznaczenie plusem dla zębów górnych oraz minusem dla dolnych. Numerację tą wprowadzono w 1909 roku, ale nadal jest dość powszechnie stosowana. Oznaczenia poszczególnych zębów ilustruje rycina 120. Rycina zawiera, dla łatwiejszej czytelności krzyż uzębienia, który drukowany jest na wielu protokołach orzeczniczych. Zatem zastrzeżenia zdrowotne dotyczące konkretnego zęba wpisuje się do diagramu (wówczas w odpowiednim kwadrancie), albo niezależnie, np.: +6, co oznacza „pierwszy ząb trzonowy górny po stronie lewej”. 312 8+ 7+ 8- 7- 6+ 5+ 4+ 3+ 2+ 1+ 6- 5- 4- 3- 2- +1 +2 +3 +4 1- -1 -2 -3 +5 +6 +7 -4 -5 -6 -7 +8 -8 Ryc. 120. Numeracja zębów wg Haderupa Oznaczanie numeryczne zębów zalecane przez wg WHO (tzw. TDS: twodigits-system) ilustrowane ryciną 121, przypisuje odpowiednim kwadrantom cyfry arabskie. Strona prawa górna oznaczona jest cyfrą 1; lewa górna cyfrą 2; lewa dolna cyfrą 3; prawa dolna cyfrą 4. 1 8 7 8 6 7 4 6 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 1 1 2 2 3 4 5 3 4 6 5 7 6 2 8 7 8 3 43 48 Trzeci trzonowiec dolny prawy 22 18 Pierwsza cytra określa umiejscowienie zęba arabska, kolejność zęba oznacza druga cyfra. Ryc. 121. Oznaczenie numeryczne zębów zalecane przez WHO Odpowiednie zęby od 1 (siekacz centralny) do 8 (trzeci trzonowiec) oznacza druga cyfra. I tak oznaczenie 48 oznacza ząb trzonowy trzeci znajdujący się w czwartym kwadrancie, czyli w żuchwie po stronie prawej. Dla zębów mlecznych przyjmuje się oznaczenie kwadrantów (cyfra pierwsza) następująco: cyfra 5 oznacza kwadrant prawy górny; cyfra 6 lewy górny; cyfra 7 lewy dolny; cyfra 8 oznacza kwadrant prawy dolny. I tak oznaczenie 85 oznacza ząb mleczny trzonowy drugi w żuchwie po stronie prawej. W polskim orzecznictwie stomatologicznym dotyczącym lotników wojskowych spotyka się oznaczanie cyfrowe zębów pokazane na rycinie 122. SZCZĘKA GÓRNA = SZCZĘKA Strona prawa górna Strona lewa górna Strona prawa dolna Strona lewa dolna 7 SZCZĘKA DOLNA = ŻUCHWA 1 2 4 3 Ząb 17 Ząb 35 313 Ryc. 122. Oznaczanie zębów występujące w polskim orzecznictwie stomatologicznym Opisy oznaczeń numerycznych zębów występujących w dokumentach orzeczniczych, w części „badanie stomatologiczne”, uwzględnia uzębienie mleczne. Znajomość oznakowania uzębienia mlecznego wiąże się z możliwością występowania u osobnika dorosłego tzw. przetrwałego zęba lub zębów mlecznych, które w przypadkach wymogu utrzymywania ciągłości łuków zębowych (np. przy wrodzonym braku odpowiednika stałego) traktować należy jak ząb stały tylko trochę mniejszy i najczęściej o jaśniejszej barwie. W publikacjach dotyczących planowania zabezpieczania potrzeb stomatologicznych (ryc. 123) spotka się czytelnik z klasyfikacją tzw. potrzeb stomatologicznych. Praktycznie oznacza to tworzenie grup dyspanseryjnych wymagających kolejno: pilnego lub odroczonego leczenia, albo niewymagających leczenia w najbliższym czasie. Klasyfikacja ta uwzględnia 4 zbiorowości zdrowotne i jest następująca: I klasa: badani niewymagający pomocy dentystycznej przez ponad 12 miesięcy. II klasa: osoby niewymagające pomocy dentystycznej przez 12 miesięcy. III klasa: badani wymagający planowej pomocy dentystycznej w okresie najbliższych 12 miesięcy. IV klasa: osobnicy wymagający szybkiej (natychmiastowej) opieki medycznej. Klasyfikacja taka ułatwia planowanie sił i środków dentystycznych dla utrzymywania wysokiej kondycji zdrowotnej podległych zbiorowości pracowniczych. W tym przypadku dotyczy korporacji lotniczych zgrupowanych w określonych liniach komunikacyjnych, albo stanowiących korpus osobowy sił zbrojnych. Profilaktyka stomatologiczna Indywidualna Zbiorowa Zawodowa BADANIA STOMATOLOGICZNE Okresowe orzecznicze tzw. licencyjne Okazjonalne – z przyczyn zdrowotnych W ramach promocji zdrowia Leczenie interwencyjne: Zakład Stomatologii lotnictwa Gabinet stomatologiczny garnizonu Szpitalne Grupy dyspanseryjne Organizowanie grup zwiększonego ryzyka wystąpienia schorzeń stomatologicznych. Planowe Leczenie stomatologiczne Leczenie ubytków próchnicy szkliwa Leczenie chorób przyzębia Protezowanie stomatologiczne Postępowanie chirurgiczne w trybie ambulatoryjnym. Czasowe zawieszenie w wykonywaniu czynności lotniczych Ryc. 123. Zabezpieczanie stomatologicznych potrzeb zdrowotnych wojskowego personelu lotniczego 6. Zapobieganie stomatologiczne jako składowa zdrowia publicznego będącego częścią polityki zdrowotnej WHO (Światowej Organizacji Zdrowia) 314 Określenie „zdrowie publiczne” oznacza stan zdrowia populacji ściśle powiązany z wszelkimi poczynaniami dotyczącymi zdrowia ludności. Osiąganie sukcesu zapobiegawczego, czyli utrzymywanie zadawalającej zdrowotności określonej zbiorowości zależy od następujących przedsięwzięć: Analityczne badanie problemów warunkujących zdrowie określonej społeczności (np. występowanie chorób o znacznej umieralności, zagrożenie chorobami zakaźnymi, warunki socjalne i bytowe, skuteczność realizacji potrzeb zdrowotnych powiązana z możliwościami ekonomicznymi). Opracowanie strategii promocji zdrowia Działania metodologiczne uwzględniające następujące działy: ekonomika, socjologia, epidemiologia. Po uzyskaniu wyników prac analitycznych z powyższych działów można rozpocząć opracowywanie priorytetów zarządzania. Zdrowie publiczne, jako forma aktywności społecznej jest silnie powiązane z polityką zdrowotną, bowiem decyzje polityczne warunkują wybór a także ekonomiczne zabezpieczenie priorytetów. Formułując politykę zdrowotną kraju należy przyjąć jako punkt wyjścia, że stan zdrowia jamy ustnej pozostaje w związku ze stanem ogólnym organizmu i jakością życia człowieka. Politycznym wyrażeniem zabezpieczania potrzeb zdrowotnych obywateli jest narodowy system ochrony zdrowia, który zawiera w sobie następujące działania z zakresu takich dziedzin jak: Opieka zdrowotna, czyli medycyna: zapobiegawcza, lecznicza, naprawcza Ochrona zdrowia rozumiana jako wszelkie poczynania dotyczące optymalnego zdrowia publicznego Zarządzanie ochroną zdrowia oraz opieką zdrowotną Finansowanie wszelkich, czasami tylko możliwych, działań prozdrowotnych. System ochrony zdrowia powinien dążyć do uzyskiwania i utrzymywania dwóch zasadniczych celów: Zaspakajanie potrzeb zdrowotnych obywateli: Indywidualnych (w tym i stomatologicznych) wyrażanych publikacjami wyników badań lekarskich określonych populacji (w tym środowiska lotniczego) Rzeczywistych, wynikających z systemowych opracowań analitycznych. Zapewnienie zabezpieczenia zbiorowych potrzeb zdrowotnych zmniejszających ryzyko utraty lub pogorszenia zdrowia, do których zaliczyć można następujące warunki: Życia i zamieszkania Pracy zarobkowej Wypoczynku i rekreacji Racjonalnego odżywiania Leczenia w przypadku zachorowania Innych aspektów życia zbiorowego Zaspokojenie powyższych potrzeb zdrowotnych wymaga sprawnego funkcjonowania dwóch działów zapobiegawczo – leczniczych: I. Indywidualnej opieki zdrowotnej (społecznej, resortowej, korporacyjnej, zakładowej i innej) II. Zbiorowej ochrony zdrowia rozumianej jako budżetowa służba zdrowia. Aktywność systemu ochrony zdrowia powinna wypełniać (a czasami wyprzedzać) oczekiwania społeczne. Osiągnięcie wysokiej oceny populacji podopiecznych wymaga określenia i społecznej akceptacji zasadniczych składowych, jak ochrona przed: zachorowaniem oraz zagrożeniem niepełnosprawnością w ramach podstawowej opieki medycznej zagrożeniami środowiska bytowania i pracy niekorzystnymi warunkami społecznymi (bezrobocie, ubóstwo, patologie społeczne) w ramach świadczeń publicznej (budżetowej) pomocy społecznej. Europejskie Biuro Regionalne Światowej Organizacji Zdrowia przyjęło w 1998 roku dokument strategiczny determinujący działania rządów państw członkowskich opisywany jako 315 „Zdrowie dla Wszystkich w XXI wieku”. W dokumencie tym postanowiono, że „jednym z podstawowych praw każdej istoty ludzkiej jest najwyższy możliwy do uzyskania standard zdrowia, a powodzenie polityki społecznej należy mierzyć jej wpływem na zdrowie ludzi”. Jednocześnie wyznaczono dwa główne cele, jako zadania strategii „Zdrowie XXI”: I. Promocja i ochrona zdrowia ludzi w ciągu całego ich życia II. Zmniejszenie występowania chorób i urazów oraz złagodzenie cierpień z ich powodu. Podstawą etyczną założeń „Zdrowia XXI” są trzy fundamentalne wartości: I. Zdrowie jako podstawowe prawo człowieka II. Równość w zdrowiu i solidarność w działaniu na rzecz zdrowia wewnątrz krajów i pomiędzy krajami oraz ich mieszkańcami III. Uczestnictwo w stałym rozwoju dziedziny zdrowia i odpowiedzialność za efekty działalności jednostek, grup, instytucji i społeczności lokalnych. Potrzeba zapewnienia zrównoważonego pod względem naukowym, gospodarczym, społecznym i politycznym przebiegu wdrażania „Zdrowia XXI” była czynnikiem sprawczym określenia czterech podstawowych strategii działania: I. Podjęcia strategii wielosektorowych, uwzględniających fizyczne, ekonomiczne, społeczne oraz kulturowe uwarunkowania zdrowia, przyjmujące perspektywę uwzględniającą potrzeby mężczyzn i kobiet a także zapewniających możliwość oceny oddziaływania na dziedzinę zdrowia II. Wspieranie programów optymalizujących skuteczność opieki zdrowotnej i inwestowanie w rozwój zdrowia oraz opiekę kliniczną III. Propagowanie aktywności lokalnej podstawowej opieki zdrowotnej, wspieranej przez elastyczny system opieki szpitalnej IV. Współuczestniczenie w procesie rozwoju zdrowia na poziomie rodziny, szkoły, miejsca pracy, społeczności lokalnej i kraju oraz promowanie idei wspólnego podejmowania decyzji, a także wdrażania ich i rozliczania przez partnerów. Narodowy program zdrowia, będący wynikiem realizacji polityki zdrowotnej stanowi zjednoczenie działań różnych organów administracji rządowej, organizacji pozarządowych oraz społeczności lokalnych w celu ochrony, utrzymania i poprawy zdrowia społeczeństwa polskiego, stanowi również integralną część Strategii Rozwoju Ochrony Zdrowia. Ochrona zdrowia ludności polskiej wyraża się realizacją następujących zadań: Monitorowanie aktualnego stanu zdrowia, będącego podstawą do określenia potrzeb zdrowotnych społeczeństwa, czyli wyznaczania racjonalnej polityki zdrowotnej Zapobieganie rozprzestrzenianiu się chorób, ze szczególnym uwzględnieniem chorób zakaźnych i społecznych Identyfikacja i eliminowanie czynników środowiskowego ryzyka zdrowotnego w: miejscu zamieszkania, pracy, nauki oraz w placówkach służby zdrowia Zapobieganie wypadkom i urazom oraz zapewnienie kompleksowej pomocy ofiarom katastrof, kataklizmów i klęsk żywiołowych Nadzór epidemiologiczny i dotyczący zagrożeń mogących wynikać z wymiany handlowej oraz komunikacyjnej z zagranicą Promowanie aktywnego współuczestnictwa społeczeństwa w działaniach na rzecz zdrowia i zdrowego stylu życia wszystkich obywateli Kształcenie i doskonalenie zawodowe lekarzy i innego personelu medycznego, zgodnie z wymogami współczesnej wiedzy medycznej, w tym zapewnienie warunków rozwoju nauk medycznych Zapewnienie jednolitych, kompleksowych regulacji prawnych dotyczących systemu organizacji, finansowania i zarządzania placówkami opieki medycznej, ekonomiki zdrowia, zasad orzecznictwa lekarskiego – zgodnych z konstytucyjnymi uprawnieniami obywateli Monitorowanie jakości świadczeń medycznych, ich dostępności, przestrzegania zasad bioetyki zawodowej personelu, przestrzegania konstytucyjnych uprawnień pacjenta i międzynarodowych regulacji prawnych w ochronie zdrowia 316 Sukcesywnej oceny sytuacji zdrowotnej kraju na tle porównań międzynarodowych, analiza wyzwań i zagrożeń wynikających z procesów globalizacji. Ogólne cele narodowego programu zdrowia, dotyczą profilaktyki dentystycznej, która jest elementarnym standardem dbałości zarówno o zbiorową jak i indywidualną kondycję zdrowotną. Ocena zdrowia jamy ustnej u dorosłej populacji polskiej, wyrażana zdrowym uzębieniem i przyzębiem nie wypada na tyle korzystnie, aby uznać za skuteczną realizację narodowego programu zdrowia. Szczególnie niepokojącym jest wzrastający odsetek ludzi z niepełnym i nieodbudowanym protetycznie (protezami stałymi) uzębieniem naturalnych. Jest to niepokojący objaw, bowiem zachowanie w ciągu całego życia człowieka naturalnych zębów, które pełnią w organizmie wiele istotnych funkcji jest naczelnym zadaniem stomatologicznych systemów zdrowia. Zatem przeciwdziałanie utracie uzębienia naturalnego powinno być priorytetowym elementem strategii zdrowia dla kraju. Za główne stomatologiczne cele zapobiegawcze można przyjąć następujące: Promocja zdrowia jamy ustnej Minimalizacja wpływu chorób jamy ustnej oraz innych schorzeń przebiegających z objawami w jamie ustnej. Cel ten dotyczy najpierw jednostki a następnie społeczeństwa. Realizować go można poprzez rozwój wczesnej diagnostyki, zapobiegania i leczenia chorób układowych. Wymienione cele mają istotne znaczenie, bowiem wynikają z wyników ogólnopolskich badań epidemicznych stanu zdrowia jamy ustnej ludności, prowadzonych regularnie i wskazujących, że próchnica zębów i choroby przyzębia stanowią nadal poważny problem zdrowotny naszego społeczeństwa. Całkowita utrata uzębienia przybiera masowy charakter wśród osób po 45 roku życia. Problemem ten wzbudza niepokój nie tylko w skali lokalnej, ale i w środowisku organizatorów opieki zdrowotnej na świecie. Przyjmuje się, że jedynie skuteczna edukacja prozdrowotna jest efektywnym i podstawowym sposobem promocji zdrowia. Rozwój wiedzy dentystycznej pozwolił na określenie trzech podstawowych obszarów działania mających na celu zdrowy narząd żucia ludności, a mianowicie: (1) higienę jamy ustnej, (2) właściwe odżywianie (3) powszechne stosowanie związków fluoru. Działanie globalne wyraża się w proponowanych przez WHO strategicznych kierunkach opisanych następująco: Obniżenie frekwencji próchnicy oraz innych chorób i nieprawidłowości zębowych w grupach populacji najsłabszych społecznie i ekonomicznie Promocja zdrowego stylu życia i obniżenie czynników ryzyka chorób jamy ustnej związanych z warunkami bytowymi oraz środowiskiem społecznym itp. Aktualizacja poczynań służących poprawie zdrowia jamy ustnej oraz systemów opieki dentystycznej odpowiadających oczekiwaniom każdego społeczeństwa Rekomendowanie polityki zdrowotnej opartej na integracji potrzeb zdrowotnych jamy ustnej ze zdrowiem ogólnym we wszystkich programach i na różnych poziomach realizacyjnych. Cele zasadnicze profilaktyki oraz promocji zdrowia możliwe są do osiągnięcia w przypadku właściwego zapobiegania indywidualnego (ryc.124), czyli codziennego dbania o własne zdrowie. Zapobieganie indywidualne człowiek sam może wykonywać codziennie w domu. Koniecznym staje się doprowadzenie do wiadomości każdego, że higiena jamy ustnej odzwierciedla fizyczną, psychiczną i ekonomiczną kondycję; przemawia za dbałością o własną osobę. Nabywanie wiedzy, czyli edukacja zdrowotna jest w ścisłej korelacji z promocją zdrowia oraz dobrostanem obywatelskim. Praktyczna realizacja polityki prozdrowotnej odbywa się w gabinetach dentystycznych. Tam to właśnie należy kłaść znaczny nacisk na demonstrowanie wykonywania codziennych zabiegów higienicznych, wykonywanie standardowych zabiegów zapobiegających powstawaniu chorób zębów oraz dziąseł. W ramach poczynań profilaktycznych powinno się każdemu pacjentowi proponować: Edukację prozdrowotną połączoną z instruktażem w zakresie higieny jamy ustnej z indywidualnym doborem szczoteczki wraz z dokładnym przedstawieniem (demonstracja na fantomie dentystycznym) metod szczotkowania zębów, używania nici dentystycznej, szczoteczek międzyzębowych oraz pasty do zębów a także płukanek. Ocenę skuteczności szczotkowania zębów za pomocą markerów wybarwiających płytkę nazębną. Usuwanie kamienia nazębnego skalerami ultradźwiękowymi. 317 Usuwanie wszelkich osadów przez piaskowanie powierzchni zębów oraz polerowanie zębów odpowiednimi pastami. Lakowanie profilaktyczne bruzd zębowych preparatami uwalniającymi fluor. STOMATOLOG Znajomość potrzeb zdrowotnych pacjenta. Spełnianie zdrowotnych oczekiwania pacjenta. Ocena motywacji wykonywania zaleceń higienicznych. Możliwości zakresu usług zapobiegawczych. PACJENT Świadomość własnych Zakres potrzeb zdrowotnych. czynnego udziału w Aktywność zdrowotna. zapobieganiu Akceptacja w stosunku do zapobiegawczych chorobom świadczeń medycznych. narządu Regularne korzystanie z żucia. opieki zdrowotnej. Ryc.124. Współpraca pomiędzy lekarzem a pacjentem w zakresie zapobiegania stomatologicznego Promocję zdrowia rozpoczynać należy na pierwszej wizycie w gabinecie stomatologicznym albo, jeśli są takie możliwości w gabinecie higieny stomatologicznej. Indywidualne zapobieganie powinno poprzedzić szczegółowe badanie stomatologiczne. Następnie ustalenie planu leczenia mającego na celu wyleczenie zębów i chorób błony śluzowej jamy ustnej (w miarę potrzeby i zgodnie z ogólnymi zasadami). Oprócz leczenia ubytków próchnicowych zębów oraz przyzębia, niezbędne są inne wspomagające czynności terapeutyczne. Leczenie, poprzedzające zapobieganie indywidualne, zależy od indywidualnych potrzeb pacjenta. Wszystkie niezbędnie poczynania lekarskie przywracające fizjologiczną wydolność narządu żucia, określa się nazwą: „sanacji jamy ustnej”. Dopiero po czynnościach zasadniczych i wspomagających; stomatolog lub higienistka stomatologiczna powinni udzielić instruktażu, połączonego z demonstracją na fantomie, dotyczącego szczotkowania (czyszczenia) zębów oraz przestrzeni międzyzębowych. Na koniec należy omówić zasady racjonalnego odżywiania w aspekcie stomatologii prewencyjnej. Systematyczne szczotkowanie zębów powinno stać się nawykiem warunkującym dobre samopoczucie człowieka. Celem używania szczotki do zębów jest mechaniczne usuwanie zalegających w miejscach retencyjnych resztek pokarmowych oraz cząsteczek śluzu, stanowiących materiał biologiczny podatny na gnicie i fermentację; nie bez znaczenia jest też możliwość usuwania osadów nazębnych, które po inkrustacji solami mineralnymi łatwo przekształcają się w kamień nazębny. Umiejętnie wykonywane szczotkowanie, to także masaż dziąseł. Liczne badania kliniczne wykazuję, że jedną z najskuteczniejszych i łatwo dostępnych metod zapobiegających powstawaniu nowych próchnicowych uszkodzeń szkliwa jest regularne używanie do czyszczenia zębów past fluorkowych. Pasty takie sprzyjają remineralizacji plam próchnicowych. Efekt zapobiegawczy zależy w znacznym stopniu od: Czasu czyszczenia. Zaleca się szczotkowanie zębów przez minimum 3 minuty po każdym z trzech głównych posiłków. 318 Płukania jamy ustnej po szczotkowaniu. W przypadku stosowania past fluorkowych, zaleca się ograniczenie płukania do niezbędnego minimum. Po około 2 - 3 latach, stosowania takiego programu higienicznego, można oczekiwać ok. 20% obniżenia przyrostu powierzchni próchnicowych w porównaniu ze stosowaniem past bez zawartości fluorków. Wspomaganie codziennych zabiegów higienicznych można uzyskać stosując preparaty mogące hamować tworzenie się płytki nazębnej (ważny czynnik chorobotwórczy). Środki takie najwygodniej aplikować w postaci płukanek, tabletek do ssania czy gumy do żucia. Preparaty do miejscowego chemicznego zwalczania płytki nazębnej powinny cechować się następującymi właściwościami: Szeroki zakres działania przeciwko bakteriom bytującym w jamie ustnej Duża stabilność chemiczna Długi czas utrzymywania się w jamie ustnej Nie może wyzwalać objawów ubocznych, Czynnik bezpieczny, tak pod względem toksykologicznym, jak ekologicznym. Obserwacje kliniczne wskazują, że używanie płukanki stomatologicznej przez 30 sekund przed szczotkowaniem zębów pastą fluorkową zadawalająco redukuje płytkę nazębną. W szczególnych przypadkach (głębokie i wąskie bruzdy międzyguzkowe) nie można zapobiec próchnicy szczelin nawet poprzez stosowanie dobrej higieny jamy ustnej, racjonalnej diety oraz fluorkowaniem. W tych przypadkach koniecznym staje się profilaktyczne uszczelnianie bruzd lakami światłoutwardzalnymi. Lakowaniem zębów trzonowych i przedtrzonowych można osiągnąć redukcję próchnicy rzędu 60%, w lakowanych zębach. Ważnym elementem higieny jamy ustnej jest oczyszczanie języka. Zabieg ten wykonywany codziennie (5 ruchów szczotką od tyłu do przodu grzbietu języka) obniża liczbę drobnoustrojów w jamie ustnej oraz ogranicza ilościowe osadzanie płytki nazębnej. Racjonalne żywienie dotyczy zarówno promocji zdrowia jak i profilaktyki. Zadowolenie ze zdrowego życia można osiągnąć stosując: prawidłowy dobór pokarmów i ich odpowiednią ilość oraz dobre obyczaje żywieniowe przestrzegane w ciągu całego życia. Czynniki te przyczyniają się również do zachowania zdolności do pracy, żywotności, energii, większej odporności na choroby. Pożywienie niedoborowe pod względem kalorii, białka i witamin wpływa niekorzystnie na rozwój organizmu, wydolność fizyczną i zdolność do pracy; upośledza zdolności umysłowe. Odżywianie człowieka zdrowego polega na podawaniu mu tzw. diety normalnej, czyli podstawowej. Dla zapewnienia odpowiedniej ilości białka, tłuszczu, węglowodanów, związków mineralnych i witamin (dieta podstawowa) należy uwzględnić w codziennym żywieniu pięć grup pokarmów: 1) mleka i jego przetworów, 2) warzyw i owoców, 3) mięsa, drobiu i ryb, 4) produktów zbożowych i ziemniaki, 5) tłuszczów i słodyczy (w tym owoce). Wymienione grupy pokarmów gwarantują dostarczenie organizmowi niezbędnych składników energetycznych oraz budulcowych. Systematyczne badania kontrolne w ramach leczenia planowego lub orzekania o zdolności do wykonywania zadań lotniczych; pozwalają na korygowanie programu zapobiegawczego. Takie postępowanie pozwala na lepsze ukierunkowanie poczynań uwzględniających potrzeby, możliwości i oczekiwanie pacjenta. Jeżeli personel medyczny wyzwoli w podopiecznych pozytywną motywację do wykonywania codziennych czynności kosmetyczno - higienicznych, interesująco przekaże instruktaż teoretyczny, atrakcyjnie wykona trening praktyczny, przekonywująco zachęci do stosowania racjonalnej diety; wówczas można oczekiwać optymalnych sukcesów profilaktycznych ściśle powiązanych z zadowoleniem człowieka. 319 XXVIII. Wybrane wiadomości dotyczące orzecznictwa lotniczo – lekarskiego oraz licencjonowania lotniczego Prawo Lotnicze, czyli Ustawa z dnia 3 lipca 2002 określa, że do wykonywania lotów oraz innych czynności lotniczych uprawnieni są wyłącznie członkowie personelu lotniczego oraz osoby uczestniczące w szkoleniu lotniczym prowadzonym zgodnie z odpowiednimi przepisami. Członkiem personelu lotniczego jest osoba, która posiada ważną licencję lub świadectwo kwalifikacji i jest wpisana do odpowiedniego państwowego rejestru personelu lotniczego. Licencje wydaje się odrębnie dla każdego rodzaju specjalności lotniczej, wymienionych poniżej: 1) personel wchodzący w skład załóg statków powietrznych: a) pilot samolotowy turystyczny, b) pilot samolotowy zawodowy, c) pilot samolotowy liniowy, d) pilot smigłowcowy turystyczny, e) pilot smigłowcowy zawodowy, f) pilot smigłowcowy liniowy, g) pilot wiatrakowcowy turystyczny, h) pilot wiatrakowcowy zawodowy, i) pilot sterowcowy liniowy, j) pilot sterowcowy zawodowy, k) pilot balonu wolnego, l) pilot szybowcowy, m) nawigator lotniczy, n) mechanik pokładowy, o) radiooperator pokładowy, 2) skoczek spadochronowy zawodowy; 3) mechanik poświadczenia obsługi statku powietrznego; 4) kontroler ruchu lotniczego; 5) dyspozytor lotniczy; 6) informator służby informacji powietrznej; 7) operator tankowania statków powietrznych Orzeczenie lotniczo-lekarskie jest dokumentem stanowiącym integralną część Licencji Lotniczej. Bez pozytywnego orzeczenia lotniczo-lekarskiego Licencja pilota lub innego członka personelu lotniczego jest nieważna. Zasady i tryb przeprowadzania badań lotniczo -lekarskich określają następujące akty prawne: Prawo lotnicze (Dz.U. Nr 130) Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 2003 r., w sprawie badań lotniczo – lekarskich Rozporządzenie Ministra Obrony Narodowej z 2010 r., w sprawie orzekania o zdolności do zawodowej służby wojskowej oraz właściwości i trybu postępowania wojskowych komisji lekarskich w tych sprawach (Dz. U. z dnia 2 lutego 2010) Regulamin lotów lotnictwa Sił Zbrojnych Rzeczypospolitej Polskiej (Dz.Urz. MON Nr 19, poz. 252). Zgodnie z przytoczonymi aktami badaniom lotniczo – lekarskim, na wniosek osoby zainteresowanej, pracodawcy lub lekarza orzecznika, podlegają: Osoby ubiegające się o wydanie licencji członka personelu lotniczego Osoby ubiegające się o wydanie świadectwa kwalifikacji członka personelu lotniczego Posiadacze licencji członka personelu lotniczego Posiadacze świadectwa kwalifikacji członka personelu lotniczego Rozporządzenie Ministra Infrastruktury opisuje badanie lekarskie jako: ogólne określające stan zdrowia, specjalistyczne oraz pomocnicze. W badaniu ogólnego stanu zdrowia nakazuje ocenę następujących układów: 320 krążenia oddechowego nerwowego kostnego mięśniowego innych, zależnie od wskazań klinicznych. Pośród badań specjalistycznych cytowane rozporządzenie przewiduje ocenę następujących narządów: wzroku słuchu i równowagi innych, zależnie od wskazań lekarskich stanu psychicznego, zależnie od wskazań lekarskich. Badania specjalistyczne i pomocnicze dotyczą oceny tolerancji organizmu w warunkach symulowanej wysokości powyżej 4 000 m n.p.m., w odniesieniu do kandydatów i personelu lotniczego wykonujących czynności lotnicze w kabinach niehertmetyzowanych. Badania pomocnicze należy wykonywać albo na zlecenie podmiotu uprawnionego, albo lekarza przeprowadzającego badanie specjalistyczne. Realizację badań lotniczo – lekarskich nakazanych przepisami prawnymi instytucjonalnie skierowano do Urzędu Lotnictwa Cywilnego. Tam to działa Sekcja Lotniczo-Lekarska, którą kieruje Naczelny Lekarz Lotnictwa Cywilnego. Sekcja przyjęła w całości przepisy medyczne JAR FCL-3 (Joint Aviation Requirements Flight Crew Licensing (Medical), jako obowiązujące (Dz. U. Nr 139, poz. 1329) w stosunku do kandydatów na pilotów i pilotów Klasy I (licencja CPL i ATPL) oraz Klasy II (licencja PPL lub szybowcowa). Stan zdrowia kontrolerów ruchu lotniczego, dyspozytorów lotniczych, pilotów motolotni, skoczków spadochronowych amatorów ocenia się zgodnie z przepisami aneksu Nr 1 ICAO oznaczonych jako Klasa III. Klasa I zdrowia wymagana jest od kandydatów, którzy ubiegają się licencję umożliwiającą im latanie na ciężkich maszynach wielosilnikowych jako piloci zawodowi lub liniowi. II klasa wymagana jest do latania turystycznego lekkimi samolotami bądź szybowcami. Przepisy JAR zaliczają do klasy II tylko te samoloty, które posiadają silnik. W polskim lotnictwie wpisano do tej klasy również szybowce. Zmianę tę zaakceptowała JAA (Joint Aviation Authorities). Organizacja ta jest otwarta na wszelkie zmiany, proponuje różnego rodzaju rozwiązania nie narzucając sztywnych reguł. Korzystając z tego przyzwolenia w Polsce dopisano klasę III, która zawiera wymagania zdrowotne zapisane w aneksie 1 ICAO (International Civil Aviation Organization, czyli Międzynarodowa Organizacja Lotnictwa Cywilnego). Klasa III wymagalna jest w odniesieniu do: dyspozytorów lotniczych, kontrolerów ruchu lotniczego, motolotniarzy, instruktorów lotni, paralotni i motolotni oraz uczestników zawodów paralotniarskich. Powszechnie dostępne piśmiennictwo lotnicze różnymi cyframi, rzymskimi lub łacińskimi, oznacza klasy lotnicze. W tym opracowaniu przyjęto za równoznaczne opisanie: klasa I = 1; klasa II = 2; Klasa III = 3. Badania okresowe w poszczególnych klasach zdrowia wykonuje się: w klasie 1: do 39 roku życia co 12 miesięcy; od 40 i więcej lat – co 6 miesięcy w klasie 2 i 3: do 29 roku życia co 5 lat od 30 do 49 lat – co 2 lata, od 50 i więcej lat – co 12 miesięcy. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury (Dz.U. Nr 187) w §§ od 2 do 5 opisuje potrzebę stwierdzenia istnienia lub braku przeciwwskazań do wykonywania funkcji personelu lotniczego. Kandydaci do lotnictwa obowiązani są poddać się lekarskim badaniom wstępnym. Personel lotniczy (z mocy prawa) podlega badaniom lekarskim okresowym i okolicznościowym. Badania okresowe dotyczą oceny sprawności psychicznej i służą do 321 przedłużenia licencji lub świadectwa kwalifikacji; a odbywają się z różną częstotliwością i tak: Członkowie personelu latającego badani są jeden raz w 1 roku Personel służb zabezpieczających loty badany jest jeden raz na 2 lata Personel SIL (Służby Inżynieryjno – Lotnicze) jeden raz na 3 lata Badania okolicznościowe dotyczą osób posiadających licencję lub świadectwo kwalifikacyjne członka personelu lotniczego, a które to osoby w skutek pogorszenia stanu zdrowia utraciły czasową zdolność do wykonywania pracy w powietrzu lub innych czynności lotniczych. Orzecznicze badanie lekarskie powinno ocenić aktualną sprawność psychiczną i fizyczną umożliwiającą lub dyskwalifikującą przewrócenie do funkcji personelu lotniczego. Każdy członek personelu lotniczego obowiązany jest mocą Rozporządzenia Ministra Infrastruktury § 10 do niezwłocznego zasięgnięcia porady lekarza orzecznika w przypadku wystąpienia następujących wątpliwości lub ograniczeń zdrowotnych: Pogorszenia sprawności fizycznej lub psychicznej Poddaniu się zabiegowi chirurgicznemu Zachorowania wymagającego leczenia szpitalnego Leczenia farmakologicznego obciążającego ogólną wydolność organizmu Poddania się inwazyjnym badaniom medycznym Potrzeba stosowania korekcyjnych szkieł kontaktowych Choroby trwającej powyżej 10 dni Ciąży Uczestniczenia w wypadku lotniczym Badania lotniczo – lekarskie powinny przebiegać zgodnie z wymaganiami zdrowotnymi dotyczącymi klasy 1 (I), 2 (II) lub 3 (III). Po badaniach podmiot uprawniony wydaje orzeczenie lekarskie stwierdzające brak lub istnienie przeciwwskazań do wykonywania funkcji członka personelu lotniczego. Prawo Lotnicze zapewnia kandydatowi na pilota i pilotowi (Klasy 1, 2 i 3) możliwość odwołania się od niekorzystnych orzeczeń lekarskich oraz reguluje tryb postępowania odwoławczego. Wymienione w Prawie Lotniczym centra przeprowadzają badania lotniczo – lekarskie w wyniku, których wydają orzeczenia o braku przeciwwskazań zdrowotnych do wykonywania funkcji członka personelu lotniczego. W Polsce zarejestrowane są trzy (ULC nowelizacja z 2012 roku) następujące centra medycyny lotniczej: Wojskowy Instytuty Medycyny Lotniczej w Warszawie Centrum Medycyny Lotniczej GOBLL we Wrocławiu Centrum Medycyny Lotniczej LUXMED w Warszawie W wymienionych centrach badania lotniczo-lekarskie przeprowadza i wydaje orzeczenia komisja lekarska danego centrum medycyny lotniczej złożona z lekarzy orzeczników oraz specjalistów z zakresu medycyny transportu lub medycyny lotniczej. Ustawa o zawodzie lekarza nakłada na osobę mającą wymagane kwalifikacje, potwierdzone odpowiednimi dokumentami, obowiązek udzielania pomocy w zakresie świadczeń zdrowotnych. Należą do nich: badanie stanu zdrowia, rozpoznawanie i zapobieganie odnoszone do stwierdzonych chorób, leczenie i rehabilitacja chorych, udzielanie porad i promowanie zdrowia, wydawanie opinii i orzeczeń lekarskich. Istotą orzecznictwa lekarskiego jest wyrażanie opinii o wnioskach wynikających ze stwierdzonych badaniem (-ami) odchyleń od stanu zdrowia. Orzeczenie lekarskie ma istotne znaczenie, bowiem w wielu przypadkach może od niego zależeć los człowieka, jego zdrowie, 322 warunki bytowe, a nawet wolność i honor. Każdy lekarz, wydając orzeczenie lekarskie, powinien zdawać sobie sprawę z odpowiedzialności i kredytu zaufania, jakim obdarzyło go społeczeństwo. Toteż żadne względy wynikające ze współczucia, litości, powiązań zawodowych i towarzyskich nie mogą mieć wpływu na treść wystawianego orzeczenia lekarskiego. Każdy lekarz, wydając orzeczenie, analizuje zdrowotny stan faktyczny badanego i wysnuwa wnioski. Orzeczenie powinno być zgodne z aktualnym stanem wiedzy medycznej i przepisami prawa w danej dziedzinie, a także z etyką i sumieniem wydającego je lekarza. Prawo lotnicze w Art. 108. opisuje: „Lekarzem orzecznikiem może zostać lekarz, który łącznie spełnia następujące wymagania: 1. 1) posiada prawo wykonywania zawodu lekarza, 2) jest specjalistą z zakresu medycyny lotniczej lub medycyny transportu, 3) odbył szkolenie dla kandydatów na lekarzy orzeczników i złożył egzamin, 4) złożył wniosek do Naczelnego Lekarza o wpisanie na listę lekarzy orzeczników. 2. Wpis na listę lekarzy orzeczników dokonywany jest na okres 3 lat. 3. Do obowiązków lekarza orzecznika należy: 1) przeprowadzanie badań lotniczo-lekarskich i orzekanie o istnieniu lub braku przeciwwskazań zdrowotnych do wykonywania funkcji członka personelu lotniczego, 2) udostępnianie wyników badań uprawnionym organom oraz zainteresowanemu na każde żądanie, 3) udostępnianie dokumentacji medycznej na każde żądanie Naczelnego Lekarza. 4. Lekarze orzecznicy mają prawo przetwarzać dane medyczne kandydatów na członków personelu lotniczego oraz członków personelu lotniczego wyłącznie na potrzeby wykonywanych badań oraz prowadzonych postępowań. 5. Wpisanie lekarza na listę lekarzy orzeczników lub skreślenie go z tej listy następuje na podstawie decyzji Prezesa Urzędu, wydanej na wniosek Naczelnego Lekarza lub zainteresowanego lekarza, o której zainteresowany lekarz zostaje poinformowany w drodze pisemnego powiadomienia. 6. Naczelny Lekarz wnioskuje o skreślenie lekarza z listy lekarzy orzeczników w razie: 1) ujemnej corocznej oceny działalności, o której mowa w art. 107 ust. 1 pkt 5, potwierdzonej ponowną ujemną oceną, która nie może być dokonana wcześniej niż po upływie sześciu miesięcy, 2) utraty bądź zawieszenia prawa wykonywania zawodu lekarza, 3) ograniczenia go w wykonywaniu czynności medycznych, związanego z orzekaniem, 4) upływu terminu, na jaki został dokonany wpis na listę, 5) ukończenia 65 lat. 7. Prezes Urzędu prowadzi listę lekarzy orzeczników. 8. Minister właściwy do spraw transportu w porozumieniu z ministrem właściwym do spraw zdrowia określi, w drodze rozporządzenia, tryb wpisywania lekarzy na listę lekarzy orzeczników oraz skreślania z niej, z uwzględnieniem wzoru listy lekarzy orzeczników.” W lotnictwie wojskowym postępowanie lekarsko – orzecznicze regulują: Rozporządzenie Ministra Obrony Narodowej z 2010 r., w sprawie orzekania o zdolności do zawodowej służby wojskowej oraz właściwości i trybu postępowania wojskowych komisji lekarskich w tych sprawach (Dz. U. z dnia 2 lutego 2010) oraz Regulamin lotów lotnictwa Sił Zbrojnych Rzeczypospolitej Polskiej (Dz.Urz. MON Nr 19, poz. 252). Kandydaci na pilotów i piloci mają zaostrzone wymagania zdrowotne w stosunku do żołnierzy innych specjalności i co za tym idzie są oni poddawani bardziej szczegółowym badaniom podczas orzekania o ich zdolności do służby w powietrzu, czy też podczas przewidzianych w wymienionym regulaminie lotów okresowych i okolicznościowych badaniach personelu lotniczego. 323 Kandydatów na pilotów bada się w trzech podgrupach: IA - kandydaci oraz piloci samolotów bojowych naddźwiękowych, piloci doświadczalni samolotów naddźwiękowych, IB kandydaci
