Ciśnienie ma znaczenie. Dlaczego w komorze hiperbarycznej nie chodzi tylko o tlen?

Komora hiperbaryczna często kojarzy się przede wszystkim z tlenem. To jednak tylko połowa historii. Drugim, niezwykle ważnym elementem jest ciśnienie. I właśnie ono sprawia, że tlen zachowuje się w organizmie zupełnie inaczej niż podczas zwykłego oddychania.

Można oddychać tlenem bez zwiększania ciśnienia. Można również znaleźć się pod zwiększonym ciśnieniem bez oddychania czystym tlenem. Ale klasyczna medyczna tlenoterapia hiperbaryczna łączy wysokie stężenie tlenu z odpowiednio dobranym ciśnieniem.

Dlaczego ma to takie znaczenie?

Żeby to zrozumieć, trzeba na chwilę spojrzeć na organizm jak na system transportowy.

Tlen musi nie tylko znaleźć się we krwi. Musi jeszcze dotrzeć tam, gdzie jest potrzebny

Tlen dostaje się do płuc, przechodzi do krwi i jest w większości transportowany przez hemoglobinę znajdującą się w czerwonych krwinkach.

Można więc pomyśleć:

więcej tlenu w płucach = więcej tlenu w organizmie.

I rzeczywiście — do pewnego stopnia.

Problem polega na tym, że hemoglobina ma ograniczoną zdolność wiązania tlenu. Kiedy jest już niemal całkowicie wysycona, dalsze zwiększanie ilości tlenu, którym oddychamy, nie powoduje proporcjonalnego zwiększenia ilości tlenu transportowanego przez hemoglobinę.

Wtedy pojawia się drugi sposób transportowania tlenu — tlen rozpuszczony bezpośrednio w osoczu.

I właśnie tutaj zaczyna się najciekawsza część terapii hiperbarycznej.

Ciśnienie zmienia ilość tlenu rozpuszczonego we krwi

Jednym z podstawowych praw fizyki wykorzystywanych w tlenoterapii hiperbarycznej jest prawo Henry’ego.

W uproszczeniu mówi ono, że:

Im wyższe ciśnienie parcjalne gazu, tym większa jego ilość może rozpuścić się w cieczy.

Krew jest w dużej części cieczą. Jeżeli więc zwiększymy ciśnienie parcjalne tlenu, zwiększamy również ilość tlenu, który może zostać rozpuszczony bezpośrednio w osoczu.

To bardzo ważna różnica.

Podczas normalnego oddychania zdecydowana większość tlenu jest związana z hemoglobiną. W warunkach hiperbarycznych gwałtownie zwiększa się również ilość tlenu rozpuszczonego w osoczu.

Badania fizjologiczne pokazują, że przy typowych terapeutycznych ciśnieniach parcjalne ciśnienie tlenu we krwi może wzrosnąć z wartości rzędu około 100 mmHg do ponad 1000 mmHg, a w niektórych warunkach przekraczać 1500–2000 mmHg.

To właśnie jest jeden z fundamentalnych powodów, dla których ciśnienie w komorze ma znaczenie.

1 ATA, 1,5 ATA, 2 ATA, 3 ATA — co właściwie oznaczają te liczby?

W hiperbarii często spotykamy oznaczenie ATA.

ATA oznacza atmosferę absolutną — czyli ciśnienie liczone od próżni.

Na poziomie morza ciśnienie atmosferyczne wynosi około:

1 ATA.

Jeżeli komora pracuje przy:

1 ATA — jesteśmy mniej więcej przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym,
1,5 ATA — ciśnienie jest około 50% wyższe niż atmosferyczne,
2 ATA — ciśnienie jest około dwukrotnie większe,
3 ATA — ciśnienie jest około trzykrotnie większe.

I tutaj pojawia się bardzo ważna rzecz:

2 ATA nie oznacza po prostu „trochę więcej tlenu”.

Zmienia się fizyka całego środowiska, w którym znajduje się pacjent.

Dlaczego 2 ATA działa zupełnie inaczej niż normalne ciśnienie?

Wyobraźmy sobie dwie osoby.

Pierwsza siedzi w pomieszczeniu i oddycha tlenem.

Druga znajduje się w komorze, gdzie oddycha tlenem medycznym przy ciśnieniu 2 ATA.

Obie mogą oddychać gazem o bardzo wysokim stężeniu tlenu.

Ale ich organizmy nie otrzymują dokładnie tego samego „ładunku tlenowego”.

W przypadku drugiej osoby wysokie stężenie tlenu jest dodatkowo połączone ze zwiększonym ciśnieniem.

To oznacza znacznie większe ciśnienie parcjalne tlenu, a w konsekwencji — znacznie większą ilość tlenu rozpuszczonego w osoczu.

Właśnie dlatego nie można sprowadzać terapii hiperbarycznej do prostego stwierdzenia:

„Podajemy pacjentowi dużo tlenu.”

Bardziej precyzyjne stwierdzenie brzmi:

„Zwiększamy dostępność tlenu poprzez połączenie wysokiego ciśnienia parcjalnego tlenu z ekspozycją na podwyższone ciśnienie otoczenia.”

A co dzieje się z tlenem, który jest rozpuszczony w osoczu?

Tu pojawia się kolejna niezwykle istotna rzecz.

Tlen związany z hemoglobiną jest transportowany przede wszystkim przez czerwone krwinki.

Natomiast tlen rozpuszczony w osoczu może łatwiej dyfundować z naczyń krwionośnych do otaczających tkanek.

A im większa różnica ciśnienia parcjalnego tlenu pomiędzy krwią a tkanką, tym większa jest siła napędowa dyfuzji tlenu.

Można to sobie wyobrazić jak różnicę poziomów wody.

Jeżeli różnica jest niewielka, przepływ jest ograniczony.

Jeżeli różnica jest duża, „siła napędowa” transportu również rośnie.

W warunkach hiperbarycznych zwiększenie ciśnienia parcjalnego tlenu powoduje więc zwiększenie gradientu, który pomaga tlenowi przemieszczać się z krwi w kierunku tkanek.

Jest to szczególnie interesujące w sytuacjach, w których tkanka ma ograniczony dostęp do tlenu.

Badania opisujące mechanizmy HBO₂ wskazują właśnie na zwiększenie utlenowania krwi i tkanek jako jeden z podstawowych mechanizmów działania.