Mike Busch
Free Flight cikke alapján a Soaring Assiciation of Canada engedélyével
Legtöbbünk számára, akik repülnek a repülés olyan fontos, mint a lélegzés. Nagyon komolyan vesszük a repülést, és számtalan órát töltünk azzal, hogy megtanuljunk mindent, amit csak tudunk, amely biztonságos repülőemberekké (aviátorokká) tesz bennünket. Még 35 éves pilóta, oktatói, repülő tulajdonosi és repülési információra éhes függő múlttal rendelkezőként is ámulatba esek, hogy mennyi mindent lehet még tanulni. Mostanában botlottam bele egy témába, amelyet a korábbi repülési tanulmányaim és tapasztalatom során teljesen figyelmen kívül hagytam: a légzés. Hát és – lélegzés olyan egyszerű, hogy nem is kell rá figyelnünk. Nincsen ez másként a kabinban sem, ugye? Kivéve, ahogyan minden pilótát megtanítanak, a repülőgép emelkedésével fogy a levegő rendelkezésre álló oxigén tartalma. Ha elég magasra megyünk egy túlnyomás nélküli repülőben, akkor pótlólagos oxigént kell belélegezni, hogy elkerüljük a hipoxiát. Ez teljesen jól lefedi azt, amit egy pilótának tudnia kell a légzésről, ugye? Így tudtam én is – amely hibás volt.
Jól érzed magad, amikor magasan repülsz?
Turbólégcsavaros, túlnyomásos kabin nélküli repülőben sokat repülve magasan, már régóta az volt az érzésem, hogy a hipoxia témaköre sokal többet tartalmaz. Habár mindig pontosan követtem a pótlólagos oxigén használatának irányelveit, régóta tudtam, hogy a magasságra adott fizikai reakcióim rendkívül változóak. Legtöbbször teljesen jól érzem magam egy hosszú, nagy magasságú repülés után. Azonban néha, a repülés végére fejfájásom alakul ki, és alkalmanként még kellemetlenebb tünetek jelentkeznek kezdve a hányingertől egészen az ízületi fájdalmakig. Alváshiányra, vagy romlott ételre gyanakodtam. Visszatekintve, biztos vagyok, hogy valamilyen magassági betegség vett erőt rajtam.
Azt gondoltam, hogy kell legyen valamilyen tudományos mód a magassági repülés fiziológiás tüneteinek kezelésére. Így, amikor egy új, kis méretű és nem drága véroxigénszint-mérő (olyan eszköz, amely méri a vér oxigénnel telítettségének mértékét) megjelent a piacon1, azonnal beszereztem egyet a repüléseimhez. Végre, pontosan tudtam monitorozni a hipoxia szintemet, és meghatározni mennyi pótlólagos oxigénre van szükségem, hogy elkerüljem azt. Azonban, amikor először repültem ezzel az eszközzel (kütyüvel), akkor valami igazán furcsát fedeztem fel.
Megmagyarázhatatlan O2 ingadozás
Tengerszinten a véroxigénszint-mérő normálisnak (97-98%) mutatta a vérem oxigénnel telítettségét. És pont, ahogyan számítottam, láthattam fokozatosan csökkenni 90%-ra (nagyjából az előre beállított, mérhető hipoxia határ) az O2 szaturációt, ahogyan a gép 6-8000 láb magasságba emelkedett. Tovább emelkedve a véroxigénszint-mérő mutatója a 80-as értékek felé csökkent, azonban elkezdett ingadozni. Ahogyan elértem a 11000 lábat egyértelművé vált, hogy a véroxigénszint-mérő mutatója meghatározható mértékben oszcillált, kb. percenként 3-4-szer kitérve le és fel. 12000 és utána 13000 lábnál a kitérések még hangsúlyosabbak lettek, 90 % os értéktől (hipoxia határa) a 80 %-ig (veszélyes zóna).
„Nem gondolom, hogy ez a műszer rosszul működik.” – mondtam Dr. Brent Blue tapasztalt repülőorvos vizsgálónak, akivel a véroxigénszint-mérő fedélzeti használatának értékeléséről beszélgettem. „Ahogy 10000 fölé érek, az O2 szaturáció értéke össze-vissza ugrál.” Megegyeztünk, hogy a következő héten további vizsgálat céljából találkozni fogunk.
Dr. Blue kölcsönkért két különböző klinikai véroxigénszint-mérőt a helyi kórházból, egy kb. 5000 dollár értékű, aktatáska méretű egységet, és egy kb. 2000 dollár értékű kisebb modellt. A nagyobbat a T310-es Cessna-m hátsó ülésén helyeztük el, a kisebbet a két első ülés között, az enyémet pedig az ingzsebembe tettük. Hoztunk még egy laptopot és egy digitális kamerát, hogy rögzítsük az eseményeket. Ezután felszálltunk.
Bekapcsoltam a robotpilótát, az emelkedést 500 láb per perc értékre állítottam és felajánlottam a jobb kezemet a tudománynak. A saját véroxigénszint-mérőmet a mutatóujjamra helyeztem, Brent a másik két műszer szondáját a középső és a gyűrűs ujjaimra rakta. Másodperceken belül mindhárom egység mutatta a pulzusomat és oxigén szaturációmat %-os eltérésen belül ugyanazzal az értékkel. Ahogyan emelkedtünk, mindhárom érték fokozatosan csökkent. 10000 lábat elhagyva, mindhárom egység, szinte azonos módon és ütemben elkezdett oszcillálni.
Az artériás vérem oxigén szaturációjának oszcillációja valóságos volt. Valami baj van velem? Átraktuk mindhárom véroxigénszint-mérő szondáját Brent kezére és vártunk néhány másodpercet, hogy a készülékek stabil értékeket mutassanak. Azonnal nyilvánvaló volt, hogy ami itt történik nem csak nekem tudható be. Én kb. 300 láb tengerszint feletti magasságon élek, míg Brent kb. 6600 láb magasságon lakik. Én 54 éves vagyok, túlsúlyos és egyértelműen nem hozom a csúcsformámat. Brent fiatalabb, vékonyabb és mindenképpen jobb szív- és érrendszeri kondícióban van. Ha 10000 láb felett mind Brent és mind én ezeket a furcsa kitéréseket tapasztaljuk, akkor azt feltételezhetem, hogy a legtöbb pilóta ugyanilyen módon reagál. Miért?
Elsődleges gyanúsított: Cheyne-Stokes légzés
Visszatérve a földre, Dr. Blue és én lehetséges magyarázatokat próbáltunk találni a látott O2 szaturációs ingadozásra. Ő ugyanolyan megdöbbent volt, mint én, és azt gyanította, hogy a legvalószínűbb ok a Cheyne-Stokes légzésnek nevezett légúti rendellenesség. Ez egy akaratlan, nem tudatos légzési mód, amikor az ember először a szokásosnál mélyebbet lélegzik, aztán a légvételek gyorsan felszínessé válnak (bizonyos esetekben abba is maradnak), ezt követően pedig a ciklus újra és újra ismétlődik.
A Cheyne-Stokes légzést leggyakrabban komoly orvosi problémaként azonosítják, mint pl. szívelégtelenség és agytörzs sérülés, ugyanakkor egészséges hegymászóknál is feljegyezték nagy magasságban történt alvások alkalmával. Az online elérhető orvosi szakirodalomban nem található semmilyen említés a Cheyne-Stokes légzés és a repülés kapcsolatáról. A mögöttes működés egyértelmű. Feltételezzük, hogy gyorsabban és / vagy mélyebben lélegzel a szokásosnál. Az ilyen hiperventilláció kiöblíti a szén-dioxidot a tüdődből, és a tüdődben áramló, csökkent CO2 szintű véred kissé lúgossá (megnövekszik a pH érték) válik. Néhány másodperccel később, ez a lúgos vér bejut az agyba, ahol az agytörzs alsó részében lévő légzőközpont elkezdi gátolni a légzést. Ahogy a légzés egyre sekélyebb lesz, a tüdőkben lévő CO2 szint fokozatosan növekszik és az itt lévő vér egyre savasabbá válik. Néhány másodperccel később ez a savas vér eléri az agytörzset, amit a légzőszervi neuronok detektálnak és serkentik a légzést. A légzésed mélyebbé válik és a ciklus újra és újra ismétlődik.
Átlagos emberben, alacsony magasságon normális körülmények között az agytörzs légzésközponti működésének visszacsatolása elegendően csillapított, hogy megakadályozza a Cheyne-Stokes légzés kialakulását. Ha egy vagy két percig szándékosan mélyeket lélegzel és hagyod, hogy az akaratlan légzőszervi központ átvegye az irányítást, akkor először egy ideig nem fogsz levegőt venni (apnea) és utána lesz egy-két, jelentősen csillapított Cheyne-Stokes légzés ciklusod mielőtt a légzésed visszatér a normál nyugalmi állapotába. Ugyanakkor, nagy magasságban a csökkent oxigénszint az agytörzs légzőközpontjában oxigénhiányt érzékelő receptorokat ingereli, ezzel megnöveli a rendszer visszacsatolási jelét és spontán módon kialakul a Cheyne-Stokes oszcilláció. A Cheyne-Stokes légzés kezelésére az oxigén terápia a bevett klinikai eljárás.
Cheyne-Stokes elmélet igazolása
Dr. Blue elmélete, hogy Cheyne-Stokes légzésünk volt logikusnak tűnt, de szkeptikus voltam, hogy ciklikusan és rendellenes ütemben tudnék lélegezni anélkül, hogy tudatában lennék. Azt szintén nehéz volt elhinnem, hogy ilyen nyilvánvaló jelenség már 10000 láb közepes magasságban is be tud következni, és semmilyen repülőorvosi irodalom nem említi.
Könnyű lenne kideríteni. A következő útvonalrepülésemen, 13000 lábra emelkedtem és ráraktam a véroxigénszint-mérőt az ujjamra. Ahogyan elértem a 13000 lábat az O2 szaturációm őrült módon ingadozott 80-90% között. Amint pótlólagos oxigént lélegeztem, a véroxigénszint-mérő mutatója másodperceken belül visszatért a 90-es értékek közepére és az ingadozás megszűnt. Ismét, ahogyan elzártam az oxigént, a mutató visszaesett a 80-as tartományba és újra oszcillálni kezdett.
Következő alkalommal, megpróbáltam tudatosan irányítani a légzésem ritmusát. Lassan és mélyen kezdtem lélegezni kb. percenként hatszor (10 másodperc egy levegővétel). A véroxigénszint-mérő értékeinek kitérései másodpercenken belül megszűntek. Ami még meglepőbb, az O2 szaturáció értéke stabilan beállt a 92%-ra és ott is maradt. A magasságmérő 13000 lábat mutatott, a vérem oxigén telítettsége – ahogyan vártam – 6000 lábnak megfelelő volt. Mindehhez csak másképpen lélegeztem.
Érdekes módon, közepesen nehéznek találtam ennyire lassan és mélyen lélegezni. A teljes figyelmemet lekötötte és egyértelműen furcsának éreztem. Egy ponton, a figyelmemet megzavarta egy ATC rádióhívás. Lenyomtam a gombot, visszaolvastam az utasítást, beállítottam az új frekvenciát és bejelentkeztem az új irányítónál. Amire befejeztem és visszatért a figyelmem a véroxigénszint-mérőre az O2 szaturációm újra a 80-as tartomány alsó részén volt és kilengett. Az akaratlan légzési reflexem átvette az irányítást és újra Cheyne-Stokes módban voltam.
További repüléseken, különböző légzési mintákat próbáltam ki különböző magasságokban pótlólagos oxigénnel vagy anélkül. Azt találtam, hogy bármilyen tudatos, ritmikus légzés elnyomja a véroxigénszint-mérőn olvasható kilengéseket. Azonban, azt is felfedeztem, hogy lassú, mély légzés magasabb O2 szaturációs értékeket eredményez, mind a gyors, felszínes légzés. Ez különösen igaznak bizonyult, amikor kiegészítő oxigént használtam. Az orvosi szakkönyvek segítettek megmagyarázni a miértet.
Légzőszervi kapacitás és „halott térrész”
Tüdőnk kapacitása egyénenként jelentősen eltérő, de egy átlagos fiatal felnőtt férfi teljes tüdőkapacitása kb. 5,8 liter, a nőké pedig kb. 25%-kal kisebb. Ezen kívül, a maximális tüdő kapacitás csak álló testhelyzetben érhető el, fekve, sőt ülve ez lényegesen lecsökken. Ezen kapacitás nem teljes mértékben használható. Miután annyi levegőt fújunk ki, amennyit lehetséges, még mindig van levegő a tüdőben – egy fiatal felnőtt férfi esetében kb. 1,2 liter. Ez azt jelenti, hogy kb. 4,6 liter a maximális vitálkapacitás, amit egy belégzés-kilégzés alkalmával el lehet érni.
Ugyanakkor, normál légzés csak egy részét használja ennek a kapacitásnak. Egy fiatal felnőtt férfinél az átlagosan belélegzett levegő mennyisége csak 0,5 liter körüli. Még ha ülés közben becsatolt biztonsági övvel (mint a pilótafülkében) mélyen is vesz levegőt, a légcsere kb. 1 liter volumenű. Fel kell állni, hogy ennél többet lehessen belélegezni. Továbbá, a tüdő légzőhólyagjait, ahol az oxigén bekerülhet a vérbe nem a teljes belélegzett levegő éri el. A teljes bekerült levegőnek egy része az orrjáratot, garatot, hörgőket tölti meg. Ez a „halott térrész” kb. 200 ml. Tehát egy normál 500 ml-es légzésből csak kb. 300 ml éri el a légzőhólyagokat.
Ez különösen fontos, amikor pótlólagos oxigént használsz. Ha maszk vagy kanül használata közben „normálisan lélegzel”, akkor a belélegzett O2 kb. 40%-a kárba vész, mivel soha nem jut beljebb a halott térrészen.
Most vizsgáljuk meg a „teljes alveoláris légzés”-t, azaz az egy percnyi időegységre eső teljes friss levegő mennyiségét, amelyik eléri a légzőhólyagokat. Normális légvételszám 12 db / perc, és légvételenként 500 ml levegő áramlik, amiből csak 300 ml éri el a légzőhólyagokat. Így, a teljes alveoláris légzés átlagosan 12×300 vagyis 3600 ml / perc. Másik oldalon, feltételezzük, hogy tudatos erőfeszítést teszel, hogy lassan és mélyen lélegezz kb. 1000 ml-t percenként 6-szor. Ismét 200 ml-t számolva a halott térrészre a teljes alveoláris légzés átlagosan 6×800 vagyis 4800 ml / perc. Ha pótlólagos oxigént használsz, akkor csak a 20%-a vész el a halott térrészben.
A légzés egy jobb módja?
Látható, hogy a lassú és mély légzés miért biztosít sokkal hatékonyabb légcserét nagy magasságban, különösen pótlólagos oxigén használata mellett. A kérdés, hogy van ennek bármilyen gyakorlati haszna? Egy pilóta megtanulhatja megváltoztatni a légzési szokásait? Ebben még mindig nincsen egységes álláspont.
Tudomáson szerint, nagy magasságban sem a normális légzés rossz hatékonyságát, sem az akaratlan Cheyne-Stokes ingadozások nehezítő hatásait nem vizsgálták még repülési kontextusban. Ismerek néhány dokumentált kísérletet, hogy megtanítsanak tüdőtágulásos betegeket hatékonyabban lélegezni, azonban ezek a kísérletek állítólag nem voltak különösebben sikeresek. Ezen kívül, ezek a betegek nem részesültek egy véroxigénszint-mérő jótékony visszacsatolásának hatásából sem.
Abban az időben, amikor ezt a témát vizsgáltam, sikeresen optimalizáltam a légzésemet alkalmanként 10-20 percre, a véroxigénszint-mérő szerint drámai javulást eredményezve az artériás vérem oxigén tartalmában. Megelégedettségemre bizonyítottam, hogy csökkenteni tudom a fiziológiás magasságomat 8-10000 lábbal és meg tudom szüntetni a véroxigénszint-mérőn olvasható kilengéseket tisztán a légzésem gyakoriságának és mélységének megváltoztatásával. Ugyanakkor, ehhez egyértelműen tudatos erőfeszítésre van szükség és a zavaró tényezők (pl. kommunikáció az ATC-vel) megzavarják a kívánt légzési módot. Ez behatárolja ennek a technikának a gyakorlati értékét. Remélem, hogy a magasban a véroxigénszint-mérő segítségével meg tudom tanítani magam tudatos erőfeszítés nélkül lassabban és mélyebben lélegezni.
Nekem ez még túl korai, hogy elmondjam, hogy meg tudom-e csinálni vagy sem. Ahogyan megtanulni kézi váltós autót vezetni, a gyakorlás meghozza a gyümölcsét. Az idő megmondja. Mindenesetre, ha a hpoxia kialakulásának nem várt tüneteit tapasztalod és ellenőrizted, hogy az O2 rendszered működik, akkor a következő, amit csinálnod érdemes, hogy elkezdesz szabályosan és mélyen lélegezni.
Fordította: Vereczki-Rákóczy Csaba és Rónai Péter