1. Inleiding.
P2= uiteindelijke druk
V1= initieel volume
V2= uiteindelijke volume
De wet van Henry: " de hoeveelheid gas geabsorbeerd door een bepaalde hoeveelheid vloeistof, is rechtevenredig tot de partiële druk van dit gas op de vloeistof, bij een bepaalde temperatuur".
Deze wet verklaart het fenomeen van luchtbel vorming in het bloed bij vermindering van de atmosferische druk. Dit fenomeen wordt ook decompressieziekte genoemd.
De samenstelling van de lucht blijft dezelfde nl. N2= 78 % en O2= 21 %.
Argon-CO2-H2O-O3-CH4 voor
een klein gedeelte (1 %).
| Hoogte ft. | Druk mm Hg | temp °C |
| 0 | 760 | 15 |
| 18000 | 380 | -20 |
| 33000 | 190 | -50 |
| 90000 | 13 | -50 |
Hieruit kan men besluiten dat het grootste deel van de atmosfeer zich
bevindt in de buurt van het aardoppervlak.
Wanneer men dezelfde stijg -of daalsnelheid gebruikt, dan zijn de drukveranderingen veel groter dan wanneer men zich dicht bij de aarde bevindt. Op grote hoogte zijn de effecten van de drukveranderingen op het menselijk lichaam verwaarloosbaar. De temperatuur neemt af wanneer men stijgt.
3. De effecten van drukveranderingen op het menselijk lichaam.
Het lichaam bevat verscheidene met gas gevulde holtes die al of niet met de buitenwereld in verbinding staan. Bij drukveranderingen, bijvoorbeeld bij opstijgen of landen, of bij een plotseling verlies van cabinedruk, moet de druk van het gas in deze holtes in evenwicht komen met de druk van de nieuwe omgeving. Indien dit niet gebeurt, treden er allerlei symptomen op.
Men kan deze lichaamsholtes onderverdelen in gesloten en halfgesloten holtes.
Gesloten holtes: gastro-intestinale ruimte.
Dit hoofdstuk beschrijft de belangrijkste lichaamsholten en het mechanisme waarop de druk binnen deze holten in evenwicht wordt gebracht bij verandering van atmosferische druk en ook de problemen die kunnen ontstaan wanneer de drukken niet in evenwicht worden gebracht.
4. Mechanisme van gasexpansie.
Bij stijgen zal het volume van het gas toenemen. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij stijgen, of bij verlies van cabinedruk op grote hoogte.
Bij dalen zal het volume van het gas binnen de lichaamsholtes afnemen want: P1V2=P2V2 CtC
5. Effecten van drukveranderingen op semi-gesloten lichaamsholten.
a. Het middenoor.
De holte in het middenoor is van de buitenwereld gescheiden door het trommelvlies. Er is een verbinding met de neusholte en dus met de buitenwereld langs de buis van Eustachius. Het proximale 2/3 gedeelte van deze buis heeft zachte wanden (slijmvlies) en is in normale omstandigheden gecollabeerd.
Bij stijgen expandeert het gas in het middenoor en zal ontsnappen langs deze buis van Eustachius, zodat de druk binnen en buiten het trommelvlies geëgaliseerd wordt. Het proximale gedeelte van de buis echter werkt als een éénrichtingsklep, zodat het stijgen veroorzaakt dan nooit problemen. Het ontsnappen van gas langs de buis van Eustachius wordt ervaren als een klikgevoel in de oren. Deze klik treedt ongeveer alle 500 ft tot 1000 ft op.
Bij dalen moet de lucht van de neusholte binnenstromen in het middenoor om een drukevenwicht te bekomen in het middenoor en erbuiten. Bij de meeste mensen verhindert de éénrichtingsklep in de buis het passief binnenstromen van lucht naar het middenoor. Dit heeft tot gevolg dat de groter wordende atmosferische druk buiten, het trommelvlies lichtjes naar binnen zal duwen. Dit gaat zo verder tenzij er lucht binnenstroomt via de buis van Eustachius. Deze vervorming van het trommelvlies veroorzaakt een gevoel van volheid in het oor en een vermindering van het gehoor. Indien het dalen verder gaat zonder egalisatie van de drukken zal dit pijn veroorzaken. Soms veroorzaakt dit ook een stimulatie van het binnenoor (evenwichtsorgaan) met duizeligheid tot gevolg. Deze druk op het trommelvlies ,dat rood wordt, eventueel gaat bloeden en zelfs scheuren, noemt men ook :BAROTRAUMA.
Om nu de drukken langs het trommelvlies te egaliseren, tijdens de landing, moeten soms actieve manoeuvres uitgevoerd worden om de buis van Eustachius open te maken: slikken, geeuwen, onderkaak bewegingen. Dit is echter maar efficiënt bij ongeveer 50 % van de bemanningen. De anderen moeten de druk verhogen in de neusholte om het gas naar het middenoor te forceren. Dit noemt men het Vasalva-manoeuver (geforceerde expiratie met gesloten lippen en neus). Dit wordt regelmatig gedaan door piloten bij de landing. Er bestaan ook nog andere technieken zoals het manoeuvre van Frenzel bij gesloten glottis(luchtpijp) mond en neus, worden de mondbodemspieren en de spieren van de pharynx samengetrokken. Men kan dit vergelijken met wat er gebeurt als men de neus snuit, maar het moet aangeleerd worden. Deze techniek kan zowel gebruikt worden bij uitademing als bij inademen.
Toynbee-manoeuver: slikken terwijl de neus gesloten is. Deze techniek wordt gebruikt om na te gaan of de buis van Eustachius goed functioneert op grondniveau. Hij veroorzaakt een vermindering van ruk in de neus en mag dus niet gebruikt worden bij de landing.
Deze technieken worden dus veelvuldig gebruikt door bemanningen van een vliegtuig. (alle 1000 ft , tot één keer per 4000 ft of meer). De druk die kan gemaakt worden door deze technieken is echter beperkt en de buis van Eustachius gaat "op slot" wanneer het drukverschil binnen en buiten het middenoor groter wordt dan 90-120 mm Hg.
Bij infectie van de hogere luchtwegen, zwelt het slijmvlies van deze luchtwegen op, zodat er een belemmering ontstaat voor het binnenstromen van lucht in het middenoor, tijdens het dalen. Het trommelvlies wordt dan naar binnengerukt en dit veroorzaakt doofheid en pijn. De veranderingen in het trommelvlies en het middenoor, veroorzaakt door slechte ventilatie van het middenoor, worden ook BAROTRAUMA genoemd. Dit ontstaat vooral als er een infectie bestaat van de hoge luchtwegen, maar het kan ook veroorzaakt worden door een te snelle daling of het niet toepassen van de technieken om het middenoor te ventileren.
b. De paranasale sinussen.
Deze sinussen zijn holtes gelegen in de aangezichtsbeenderen en de schedel. De frontale sinussen zijn verbonden met de neusholte via een relatief lange tube, terwijl de sinussen naast de neus zijn verbonden met de neusholte, via een gat in de wand.
Tijdens het opstijgen en het dalen worden deze holtes dus geventileerd via de neusholte, zodat er zich geen drukverschil kan opbouwen. Wanneer echter de wanden van de sinussen gezwollen zijn of ontstoken komt de ventilatie in het gedrang, vooral bij de landing. Dit veroorzaakt een ernstige pijn in het aangezicht, de wangen, het voorhoofd of diep in het hoofd, dikwijls gepaard gaand met lopende ogen.
Hier helpen de hierboven beschreven technieken(Vasalva,Frenzel, Toynbee) niet. Nasale decongestiva (neusspray) helpen om het slijmvlies te laten ontzwellen, maar meestal moet de daalsnelheid verlaagd worden of moet er zelfs opnieuw gestegen worden.
Bij verder dalen ontstaat er beschadiging van het slijmvlies in de sinussen met een daar uit volgende bloeding in de sinus. Dit fenomeen treedt gemakkelijk opnieuw op en een chirurgische ingreep is dan aangewezen.
C. De longen.
De longen bevatten een groot volume gas en de verbindingen van de longblaasjes met de buitenwereld zijn zeer nauw. Daarom zijn de longen zeer kwetsbaar bij een groot, plots optredend drukverlies zoals bij een cabinedecompressie op grote hoogte.
Tot nu werden echter nog geen grote letsels beschreven bij decompressie met open luchtwegen. Experimenteel werden wel longletsels vastgesteld bij proefdieren. Deze letsels worden veroorzaakt door uitrekking van het longweefsel( zoals een kapot springende elastiek). Bij het scheuren van het longweefsel vloeit de lucht tussen het weefsel naar het mediastium en zelfs tot in de nek. Lucht vloeit ook in de gescheurde bloedvaten en veroorzaakt gasembolen.
Het komt er dus op aan van niet te slikken of de adem in te houden bij een plotse decompressie( omdat de luchtwegen dan een gesloten met gasgevulde ruimte worden).
6. Effecten van drukveranderingen op gesloten ruimtes.
a. Het spijsverteringskanaal
Gezonde personen hebben een volume van 0 to 400 ml lucht in het spijsverteringskanaal. Deze lucht is afkomstig van het inslikken van lucht, wordt geproduceerd door de bacteriën in de darmen en wordt veroorzaakt door uitwisseling tussen gassen in de weefsels en het bloed.
Bij stijgen zet het gasvolume in de maag uit en ontsnapt via de slokdarm en de mond. Het gas in de dikke darm verlaat het lichaam via de anus. Bij snelle decompressie kan dit wel eens problemen veroorzaken zoals buikpijn en in sommige gevallen zelfs zeer hevige krampen in het abdomen, gaande tot bewustzijnsverlies. Er werden echter nooit letsels beschreven van de organen in de buikholte.
Deze problemen worden groter bij infectie van het darmkanaal of wanneer grote hoeveelheden gasproducerende voeding werd gegeten zoals wortelen, bonen ,bloemkolen of zuurhoudende dranken. Door ervaring leren vliegeniers welke voeding veel gas produceert en wordt deze dan ook vermeden daags voor de vlucht.
b. De tanden.
De uitzetting van gas in de tanden kan bij opstijgen ernstige tandpijn veroorzaken. Dit gas kan zich tussen de tand en een diepe vulling bevinden. De kwaliteit van tandvullingen is echter in die mate geëvolueerd dat dit fenomeen zeldzaam is geworden. Toch kan nog tandpijn voorkomen veroorzaakt door cariës, waarbij gas geproduceerd wordt door micro-organisme en dan vooral bij een acuut of chronisch geworden apicaal tandabces.