Строение и функции уха в контексте подвоха ч.1

2017-05-28T17:55:00+03:00 2017-05-28T18:00:07+03:00
0
TSK
Модераторы
0
Кит
[b]При нырянии в глубину ухо подвергается воздействию большого давления и для безопасного занятия фридайвингом необходимо иметь представление о строении уха и происходящих в нем процессах. [/b]

Для удобства рассмотрения в ухе различают наружное, среднее и внутреннее ухо (см. рис. 1, а также схему на рис. 3). 
Наружное ухо

Рис. 1. Ухо человека




Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Ушная раковина представляет собой хрящевую пластинку, покрытую кожей. Лишь часть ее, называемая мочкой, лишена хряща. Ушная раковина необходима для различения направлений на источники звука, расположенные на разной угловой высоте, т.е. спереди, сверху, сзади и снизу. Наружный слуховой проход покрыт кожей, которая имеет волосы и серные железы. Он защищает среднее и внутреннее ухо от механических повреждений и перепадов температуры и влажности. Ушная сера защищает ухо от пыли, влаги, сухости и обладает бактерицидными и репеллентными свойствами. 

Среднее ухо Рис. 2


А) Барабанная перепонка снаружи. 
Б) Барабанная перепонка изнутри. 
С) Среднее ухо.

Границей между наружным и средним ухом служит барабанная перепонка — тонкая, но довольно прочная, полупрозрачная пластинка овальной формы, перламутрово-серого цвета. Ее размер приблизительно 9×8 мм, толщина 0,05–0,1 мм. Она состоит из трех слоев: эпидермиса (со стороны наружного уха), фиброзной ткани, слизистой (со стороны среднего уха). За барабанной перепонкой располагается барабанная полость — основная часть среднего уха. Ее объем 0,7–1,0 мл. Внутри этой полости имеются слуховые косточки (молоточек, наковальня и стремя), подвижно подвешенные на связках и соединенные истинными суставами между собой. Общая масса слуховых косточек около 60 мг и в несколько раз превышает массу барабанной перепонки. В среднем ухе имеются две мышцы — мышца, натягивающая барабанную перепонку, и мышца, напрягающая стремя. Первая мышца (m. tensor tympani) прикреплена к рукоятке молоточка и втягивает барабанную перепонку внутрь (рис. 1, 2). Вторая, стременная мышца (m. stapedius), прикреплена к головке стремени и втягивает основание стремени (подножную пластинку) внутрь барабанной полости[3]. Она является самой миниатюрной мышцей в теле. Указанные мышцы настраивают барабанно-косточковый механизм среднего уха на оптимальное проведение звука и регулируют чувствительность уха к звуку, — при громких звуках они рефлекторно напрягаются и проводимость звука уменьшается. Они также уменьшают амплитуду отклонения барабанной перепонки и основания стремени при перепадах давления.
TSK
Модераторы
0
Кит
Слуховые косточки и среднее ухо



К барабанной полости прилегают сообщающиеся с ней многочисленные воздухоносные полости височной кости (рис. 1) — сосцевидная пещера и сосцевидные ячейки. Большая часть их объема расположена сзади ушной раковины. Общий объем сильно вариабелен — от 0 до 20 мл с каждой стороны. По данным компьютерной томографии среднее значение и дисперсия: у мужчин 10±3 мл, у женщин 8±3 мл[5]. Таким образом, объем полости среднего уха определяется в основном объемом воздухоносных полостей височной кости. Очевидно, эти полости улучшают акустические свойства среднего уха за счет увеличения его объема, выполняют теплоизолирующую функцию для предотвращения колебаний температуры во внутреннем ухе. Температура и влажность вблизи барабанной перепонки не зависит от погодных условий[6]. Кроме того, через поверхность слизистой ячеек происходит газообмен N2, а также O2, CO2, H2O[7]. Этот газообмен, хоть и является довольно медленным (десятки минут), но оказывается существенным механизмом в изменении давления при нарушении проходимости слуховой трубы. 


Слуховая труба


Барабанная полость сообщается с носоглоткой через слуховую (евстахиеву) трубу (рис. 1), которая пропускает воздух из носоглотки в среднее ухо. Хороший обзор по анатомии слуховой трубы дан Лагутиной Т.[8]

Длина евстахиевой трубы у взрослых равна 3–4 см. На 1/3 длины она образована костной тканью (со стороны барабанной полости) и на 2/3 — перепончато-хрящевой (со стороны носоглотки). Перепончато-хрящевой отдел состоит из хряща в форме желоба, формирующего верхнюю, медиальную и небольшую часть латеральной стенки трубы, и фиброзной перепонки, образующей остальную часть стенки слуховой трубы. Эта подвижная перепонка может прилегать к хрящевой части, перекрывая тем самым трубу. Область стыка двух отделов трубы называется перешейком. 

Внутренняя поверхность всех частей слуховой трубы покрыта слизистой оболочкой, выстланной мерцательным эпителием. Движения его ресничек направлены к носоглотке и способствуют очищению барабанной полости и слуховой трубы от слизи, частиц слущенного эпителия и других твердых или жидких тел, которые могут образоваться в барабанной полости или попасть в нее через трубу. Вблизи глоточного отверстия слуховой трубы в слизистой оболочке носоглотки сосредоточено скопление лимфоидной ткани, образующее трубную миндалину. Слизистые железы слуховой трубы выделяют бактерицидные вещества.

От слуховой трубы берут начало три мышцы мягкого неба: мышца, напрягающая нёбную занавеску; мышца, поднимающая нёбную занавеску и трубно-глоточная мышца. Эти мышцы называют тубарными, потому что их сокращение изменяет просвет этого органа. Так при глотательных движениях слуховая труба раскрывается и воздух свободно проникает в барабанную полость. 
Слуховая труба взрослого человека имеет направление от среднего уха к подбородку (точнее вниз, вперёд и медиально, образуя угол 45° со срединной и 30° с горизонтальной плоскостью). Направленность вниз способствует выведению секрета из барабанной полости и препятствует проникновению в неё содержимого носоглотки. Ширина просвета слуховой трубы в перепончато-хрящевой части составляет 2–4 мм, в области перешейка — менее 2 мм, а в костной части — от 2 до 6 мм. Таким образом, объем слуховой трубы — 0,1–0,5 мл. 
О барофункции слуховой трубы будет отдельно сказано далее. 
В ходе развития в матке на стадии эмбриона слуховая труба образуется из эмбриональной жаберной щели. У человека слуховая труба впервые подробно описана в 1564 г. итальянским врачом и анатомом Бартоломео Евстахио (В. Eustachio).
Учись нырять глубоко в школе подводной охоты KatranGunClub. Инструктор Александр Акулов
TSK
Модераторы
0
Кит
[b]Внутреннее ухо[/b]

Рис. 3. Схема внутреннего уха

Внутреннее ухо располагается кнутри от среднего уха в височной кости черепа (рис. 3). Оно состоит из двух частей — органа слуха (улитки) и органа равновесия (полукружных каналов). 



Орган слуха

Рис. 4. Улитка в поперечном разрезе. Длина эндолимфатического канала улитки — около 3 см




Орган слуха имеет спиралевидную форму и напоминает улитку внутри кости (рис 1, 2, 3). Полость улитки разделена на три параллельных канала, заполненных жидкостью. Сверху расположен верхний перилимфатический канал, под ним — эндолимфатический и под ним — нижний перилимфатический (рис 3, 4). Верхний и нижний перилимфатический каналы соединены в конце улитки и поэтому в действительности образуют один перилимфатический канал. Наполняющая его жидкость называется перилимфой. По составу она сходна с внеклеточной и цереброспинальной жидкостью и имеет сообщение с последней через водопровод улитки (cochlear aqueduct). Перилимфатические каналы имеют выходы в среднее ухо: верхний через овальное окно, к которому с помощью эластичной кольцевой связки герметично присоединено стремя, нижний — через круглое окно, герметично закрытое тонкой эластичной мембраной. Жидкость, наполняющая эндолимфатический канал, называется эндолимфой и по составу сходна с внутриклеточной жидкостью. 

Звуковые волны проходя через наружный слуховой проход, давят на барабанную перепонку. Она приводит в движение прикрепленный к ней молоточек. Молоточек давит на наковальню, наковальня — на стремя, стремя — на перилимфу в верхнем перилимфатическом канале. Площадь барабанной перепонки в 20—25 раз больше площади овального окна, поэтому происходит усиление давления и оптимизация передачи звуковых волн из газовой среды в жидкую. Если бы овальное окно непосредственно контактировало с воздушной звуковой волной (такое случается при отсутствии барабанной перепонки), то им бы воспринималось всего около 0,1 % падающей на него звуковой энергии. При звуковых колебаниях амплитуда движения овального окна доходит до 50—70 % от амплитуды движения барабанной перепонки[11]. Амплитуда звуковых колебаний барабанной перепонки очень мала — при самых тихих звуках, какие способен услышать человек, она составляет менее 10—10 м[12]. Звуковое давление на барабанную перепонку при этом около 2×10—5 Па (этот уровень принят за 0 дб). При громкости звука на грани боли давление звука достигает 2×10—2 Па (т.е. больше поргового в 107 и составляет 140 дб).[4] Под давлением стремени перилимфа приходит в движение, так что мембрана круглого окна выгибается наружу. Давление на эндолимфатический канал со стороны нижнего и верхнего перилимфатических каналов вызывает движение жидкости в нем. Внутри эндолимфатического канала имеется желеобразное вещество (текториальная мембрана, рис. 4), которое удерживается волосками чувствительных клеток. Движение эндолифмы смещает желеобразное вещество и вызывает изгибание волосков чувствительных клеток, которые при этом посылают нервные импульсы в мозг. В коре головного мозга происходит анализ звуков и возникают слуховые ощущения. 
Строение улитки из двух каналов (перилимфатического и эндолимфатического) и ее форма позволяют распознавать различные частоты звука, поскольку разные частоты создают в улитке бегущие волны на мембране, имеющие разное положение максимумов амплитуд вдоль улитки. Межушные нервные связи позволяют определять разность фаз между колебаниями в левой и правой улитках. Комплекс механических, биохимических и электрических процессов в улитке обеспечивает усиление и дифференциацию слабых звуковых колебаний (детали этого процесса до конца не исследованы и здесь не приводятся, чтобы не перегружать текст). Чувствительность уха удивительна: при самых тихих звуках, какие способен услышать человек, амплитуда движения барабанной перепонки меньше размера молекулы водорода, равного 0,7×10—10 м, а амплитуда движения мембраны в улитке меньше еще на порядок! Благодаря своему строению этот деликатный орган не повреждается при погружении даже на сотни метров[5]. Вместе с тем, он оказывается чувствительным ко многим лекарствам, а также алкоголю, которые оказывают на него негативное (ототоксическое) влияние. 
Благодаря распознаванию частоты мы отличаем одни звуки от других, а распознавание разности фаз между ушами является одной из составляющих в функции определения направления на источник звука (акустической пеленгации). 

Через границу воздух-вода (в обе стороны) проходит около 0,1 % звуковой энергии, остальная часть отражается. Это соответствует ослаблению силы звука на 30 дб. Поэтому звуковая коммуникация между находящимися в воде и на суше затруднена. Для подачи сигналов можно шлепать по воде или стучать по опущенному в воду предмету. 


Акустическая пеленгация

Акустическая пеленгация имеет огромное значение для выживания, особенно для животных. Если животное не будет знать с какой стороны приближается опасность — его шансы на выживание сильно падают. Акустическая пеленгация основана на трех составляющих — разности фаз между ушами (так называемый временной механизм), разности громкости между ушами (интенсивностный механизм) и изменении частотного спектра звука ушными раковинами (спектральный механизм). Первый механизм состоит в том, что к дальнему от источника звука уху звук приходит с опозданием. Фазовый механизм позволяет определять направление на источник звука в диапазоне от низких частот до 1,5 кГц. На частотах выше 1,5 кГц возникает неоднозначность фаз и фазовый механизм дополняется интенсивностным механизмом. Он состоит в том, что при частотах выше 1,5 кГц длина звуковой волны становится меньше размера головы и появляется звуковая тень, — когда звук приходит сбоку, дальнее ухо оказывается в тени головы, и громкость звука в нем оказывается меньше. На частотах ниже 1,5 кГц из-за дифракционного огибания головы звуковыми волнами тень почти не образуется. На частотах свыше 7 кГц ухо начинает хуже различать изменения в громкости и интесивностный механизм теряет чувствительность (а вместе с ним, по-видимому, и фазовый), но примерно на этих частотах в силу вступает спектральный механизм. Грубо говоря, спектральный механизм состоит в том, что при 7 кГц длина волны сравнивается с размером ушной раковины и на частотах больше 7 кГц она образует различные звуковые тени для звуковых волн разных частот и направлений, что позволяет их различать. Только спектральный механизм обеспечивает вертикальную пеленгацию.
TSK
Модераторы
0
Кит
Естественные источники звука обычно содержат сочетание низких, средних и высоких частот, и поэтому пеленгация осуществляется сразу всеми тремя механизмами, что существенно повышает ее точность. 

У человека точность азимутальной (горизонтальной) пеленгации неподвижных источников звука, находящихся спереди, около 12º. Когда источник находится сбоку, точность падает в несколько раз. При азимутальном смещении источника, расположенного спереди, человек способен заметить смещение, если отклонение превышает 1–3º, что соответствует разнице во времени распространения звука до ушей менее 3·10-5 с. Как мозг достигает такой точности до сих пор не ясно[13] ■. Точность вертикальной пеленгации намного ниже азимутальной. 
В водной среде способность определять направление на источник звука у человека нарушается. Кажется, что звук приходит сразу со всех сторон. Это обусловлено тем, что звуковые волны в системе голова-вода, распространяются иначе, чем в системе голова-воздух. Если в воздушной среде 99,9% энергии звука отражается от головы и звук проникает к внутреннему уху преимущественно через барабанные перепонки, то в водной среде звук меньше отражается от головы и большая его часть проникает в нее. В результате звуковая тень от головы образуется слабо и чувствительность интенсивностного механизма существенно снижается. Ушные раковины оказываются почти прозрачными для звука в водной среде, и обеспечиваемый ими спектральный механизм не работает. Кроме того, скорость звука в воде примерно в 4,5 раза выше, чем в воздухе. Это влияет на работу фазового механизма, - поскольку разности фаз становятся в 4,5 раза меньше, аудиообраз смещается к средней плоскости. К этому нужно добавить, что скорость растространения звука в костях черепа еще выше, чем в воде, поэтому разности фаз в действительности оказываются еще меньше. Из-за большей длины волны в воде увеличивается дифракционное огибание головы звуковыми волнами. Звуковая тень от головы становится заметной лишь на частотах выше 7 кГц. Поэтому интесивностный механизм может работать под водой только на высоких частотах. На этих частотах ухо человека хуже различает изменения в громкости (свыше 20 кГц оно вообще становится глухим), поэтому чувствительность интенсивностного механизма дополнительно снижается.

Из-за вышеперечисленного в мозг поступает непривычная ему информация о звуковом поле. Положение усугубляется тем, что в воде звуковая отражательная способность предметов иная, чем на воздухе. Из-за большей длины волны звуковой размер предметов как-бы уменьшается. В закрытых помещениях отражение звука от стен и образование стоячих волн делает невозможной пеленгацию в воздушной среде на низких частотах. В ванне с водой 25×30×6 м это затруднит пеленгацию и на средних частотах. 

Тем не менее, представляется правдоподобным, что при наличии достаточного количества слуховых и зрительных стимулов мозг будет адаптироваться к этим условиям и точность определения направления будет возрастать, особенно, если изолировать почти всю голову и шею достаточно толстым шлемом. Если оставлять отверстия для ушей, то нужно удалить воздух из наружного слухового прохода, потому что воздушная пробка препятствует прохождению звуковых волн к барабанной перепонке. 

В общем виде задача о распространении звуковых волн в голове при частичном контакте ее с водой довольно сложна и требует математического моделирования. Мне неизвестно проводились ли такие исследования, хотя их прикладное значение очевидно. 

В известном учебнике водолазного деласообщается, что в экспериментах по ориентированию водолазов в воде удавалось определять направление на источник звука частотой 10—14 кГц, когда на голову был надет шлем, закрывающий всю голову кроме лица. Интенсивность слышимого звука была максимальной при повороте лица к источнику звука. Очевидно здесь имел место интесивностный механизм, благодаря образованию звуковой тени от шлема. 

В данном контексте интересно строение ушей у дельфинов, которые прекрасно определяют направление звука в воде. Верхние воспринимаемые частоты у дельфина достигают 150 кГц и выше, а наибольшая чувствительность слуха приходится на диапазон 20–100 кГц. Его слуховые кости изолированы от черепа пустотами, заполненными звукопоглощающей пенообразной эмульсией[15]. Слуховой проход у дельфинов не толще нити и не может служить для проведения звука (у некоторых китообразных он и вовсе зарос). Звук проникает к внутреннему уху через ткани и кости головы. У косатки (которая примерно в 4 раза длиннее дельфина, и поэтому расстояние между ушами у нее тоже больше) наибольшая чувствительность слуха приходится на частоты 5—30 кГц. 

Орган равновесия
TSK
Модераторы
0
Кит
Рис. 5. Работа горизонтального полукружного канала при повороте головы [Шмидт, 1996]




Орган равновесия (вестибулярный аппарат) состоит из трех полукружных каналов, расположенных в трех перпендикулярных плоскостях (рис. 1, 3), а также двух маленьких мешочков. Каналы заполнены перилимфой и сообщаются с перилимфой улитки. Внутри этих перилимфатических каналов имеются эндолимфатические каналы, заполненные эндолимфой. Они сообщаются с эндолимфатическими каналами улитки. Эндолимфатический канал в каждом полукружном канале перекрыт одной желеобразной перегородкой, так называемой купулой (рис. 3). В эту перегородку погружены волоски чувствительных нервных клеток. При повороте головы эндолимфа приходит в движение и давит на перегородку (рис. 5), волоски изгибаются, и чувствительные клетки генерируют нервные импульсы. Таким образом в мозг поступает информация о поворотах головы во всех трех плоскостях пространства (по одному полукружному каналу на каждую плоскость). В двух мешочках внутри эндолимфы находится желеобразное вещество, так называемая макула (рис. 3), в которое для утяжеления погружены маленькие кальциевые камушки. Макула удерживается в эндолимфе волосками чувствительных клеток. При изменении положения головы по отношению к земле макула сдвигается под действием силы тяжести, и чувствительные нервные окончания генерируют импульсы. Таким образом всего в органе равновесия имеется пять датчиков ускорения — по одному в трех полукружных каналах и по одному в двух мешочках. В совокупности эти датчики позволяют мозгу определить все возможные ускорения головы, как линейные, так и угловые. Информация о положении всего тела вычисляется мозгом на основе информации о положении головы и положения тела по отношению к голове (есть рецепторы, посылающие в мозг информацию о напряжении мышц шеи и тела). 

Бывают ситуации, когда чувствительные клетки вестибулярного аппарата раздражаются по другим причинам, нежели перемещение головы. Например, при воспалении или термостимуляции внутреннего уха. Последняя случается при попадании холодной или горячей воды в наружное ухо. При попадании воды в среднее ухо (например при разрыве барабанной перепонки) стимуляция оказывается сильной, но преходящей (температура воды постепенно выравнивается с температурой тела). При стимуляции вестибулярного аппарата возникают неприятные ощущения от головокружения и тошноты, до рвоты и потери ориентации (в зависимости от силы раздражения). 


Барофункция слуховой трубы


Как отмечалось выше наличие слуховых косточек вызвано необходимостью акустического согласования между газовой средой во внешнем ухе и жидкой средой во внутреннем. Поскольку для этой цели косточки должны располагаться в газовой среде возникает необходимость в барабанной полости. Для обеспечения выравнивания давления с двух сторон барабанной перепонки (барофункции) необходимо сообщение барабанной полости с внешней средой — этой цели и служит слуховая труба. Чтобы барабанная перепонка была в оптимальном для звуковосприятия положении и не подвергалась колебаниям давления из носоглотки, барабанная полость должна большую часть времени быть закрытой и открываться лишь для выравнивания давления. Поэтому существует специальный клапан на носоглоточном конце слуховой трубы, который открывается при глотании или при перепаде давлений на концах слуховой трубы. Клапан также предотвращает попадание содержимого носоглотки в слуховую трубу и воздействие на барабанную перепонку звуковых колебаний собственной речи (аутофонию). Помимо глотания этот клапан может открываться при зевании, чихании и просто при напряжении тубарных мышц носоглотки.[6] 

При отеке слуховой трубы, который может вызываться разными причинами, или при пониженном давлении газа в трубе по отношению к давлению в тканях она спадается в хрящевом отделе. Слизистая оболочка трубы имеет радиальные складки, гребни которых обращены в сторону носоглотки[16]. При спадении трубы они затрудняют продувание.

Барофункция слуховой трубы нередко нарушается при различных заболеваниях уха и носоглотки, например, при насморке, воспалении среднего уха, увеличении трубных миндалин и др. Нарушение барофункции приводит к изоляции полости среднего уха и развитию патологических процессов в нем. В частности, постепенное растворение азота в слизистой и последующее унесение его током крови приводит к существенному понижению давления в среднем ухе. Лечение в этих случаях в первую очередь направлено на восстановление барофункции слуховой трубы. 
Воздействие давления на уши


Рис. 6. Баротравма мембраны круглого окна и барабанной перепонки[17]




При погружении под воду давление во внешнем слуховом проходе становится равным давлению воды, независимо от того, есть ли воздух в проходе или проход заполнен водой, — оставшийся в проходе воздух сжимается, пока его давление не сравняется с давлением воды. Под действием давления барабанная перепонка прогибается внутрь. 

При сильном прогибе барабанной перепонки возникает боль, и дальнейший прогиб может привести к ее растяжению или разрыву. Чтобы предотвратить это необходимо выровнять давление в барабанной полости с давлением снаружи. Для этого с помощью специального маневра в барабанную полость нагнетают воздух через слуховую трубу. Это называется «продуванием». Носоглоточное устье трубы и ее перепончато-хрящевой отдел при погружении под воду пережимаются давлением, что затрудняет продувание. Поэтому продуваться нужно достаточно часто, чтобы не перенапрягать барабанную перепонку и не допускать сильного пережима слуховой трубы, который может сделать продувание вовсе невозможным или требующим нагнетания большого давления в носоглотку. 


Существует два основных способа продувания: маневр Вальсальва и маневр Френзеля.


Манёвр Вальсальва


В этом способе продувания давление в полостях головы (и подмасочном пространстве) повышается путем выдоха при закрытых носовом и ротовом отверстиях. Повышенное давление создается в легких за счет напряжения диафрагмы и межреберных мышц. Этот маневр прост в исполнении, но имеет недостатки. С энергетической точки зрения для повышения давления в полостях головы неэффективно использовать легкие, объем которых в десятки раз больше объема полостей головы, - при напряжении дыхательных мыщц расходуется неоправданно много кислорода. Кроме того, создание избыточного давления в легких затрудняет кровообращение в них и повышает кровяное давление в организме, что дополнительно сжимает просвет слуховой трубы. Если продувание выполняется несвоевременно, то повышение кровяного давления при чрезмерно напряженной попытке продуться маневром Вальсальва может привести к травме мембраны круглого окна. Это обусловлено тем, что при повышении давления крови повышается давление перилимфатической жидкости, в результате чего мембрана круглого окна выгибается наружу. Если в барабанной полости уже было пониженное давление в сравнении с давлением в тканях и мембрана круглого окна была выгнута наружу, то из-за натуживания она может выгнуться еще больше и порваться (рис. 6).[7] Кроме того, смещение перилимфатической жидкости стимулирует орган равновесия, что вызывает головокружение.
TSK
Модераторы
0
Кит
Манёвр Френзеля

Рис. 7. Манёвр Френзеля




В этом способе продувания заполняют полость рта воздухом (перед нырком или под водой выдохом из легких), закрывают голосовую щель (т. е. вход в трахею) и затем используют язык или нижнюю челюсть для повышения давления в носоглотке, оставляя мышцы туловища расслабленными, а давление в легких неизменным. Выполнить продувание по методу Френзеля несложно, сложнее объяснить как это сделать. Если для повышения давления используется язык (языковой маневр Френзеля), то он герметично прижимается к зубам и его средняя часть используется как поршень для проталкивания воздуха в нос. Если для повышения давления используются челюсти (челюстной маневр Френзеля), то сначала ротовая полость наполняется воздухом, при этом нижняя челюсть отводится вниз. Затем, не допуская утечки воздуха через рот, челюсти смыкаются. В результате давление воздуха в носоглотке возрастает и уши продуваются. Язык при этом не должен герметично примыкать к зубам, иначе воздух не будет поступать в носоглотку. Языковой маневр позволяет получить высокую степень сжатия, но из-за малого объема сжимаемого воздуха обеспечивает только оно продувание. Челюстной маневр дает меньшее сжатие (оно ограничено способностью губ не выпускать воздух), но за счет существенно большего объема сжимаемого воздуха может обеспечить несколько продуваний. 

[b]Маневр Френзеля требует периодического нагнетания воздуха в рот[/b]. Наполненного рта хватает от одного до нескольких продуваний, после чего рот наполняется снова выдохом из легких. Для наполнения рта требуется меньшее напряжение легких, чем при продувании ушей, поэтому достигается экономия усилий в сравнении с маневром Вальсальва. Чтобы увеличить объем воздуха, набираемого в ротовую полость, вместе с отведением вниз нижней челюсти надувают щеки. В этом положении ротовая полость вмещает более 100 мл воздуха.[8] Надувание щек должно выполняться в момент нагнетания воздуха в рот, а не после закрытия голосовой щели; в противном случае оно превращается в бесполезную гримасу. Собственно говоря, установка сразу делается на надувание легкими щек, а рот при этом наполняется сам собой.

В челюстном маневре нужно соблюдать осторожность, следя за тем, чтобы не загнать воздух в слюнные железы, что может привести к их баротравме. Чтобы воздух открывал слуховую трубу до того, как он откроет протоки слюнных желез, первая должна достаточно легко продуваться. Поэтому начинающим, пока они не разработают слуховую трубу, не следует прилагать больших усилий в челюстном маневре Френзеля. 

В продувании маневром Френзеля можно выделить три фазы.

1. Наполнение рта воздухом. Сразу после максимального заполнения рта и щек выполнение продувания затруднительно, однако по мере увеличении глубины воздух в ротовой полости сжимается и его объем становится подходящим для маневра. Чем выше мастерство ныряльщика, тем больше объем воздуха во рту, при котором он может начать выполнять продувание. 
2. Продувание слуховой трубы повышением давления воздуха во рту за счет смыкания челюстей (челюстной маневр). Чтобы воздух не вышел через сжатые губы приходится напрягать щеки, и создается ощущение, что продувка осуществляется за счет щек. 
3. Когда объем воздуха в ротовой полости уменьшается до такой степени, что челюсти соединяются, дальнейшее уменьшение объема и повышение давления осуществляется за счет движения языка и горла внутрь (рис. 7) (языковой маневр). После третьей фазы горло остается в вогнутом положении и в носоглотке создается пониженное давление. Это создает дискомфорт и затрудняет открытие голосовой щели для наполнения рта воздухом — для ее открытия нужно вернуть горло в невогнутое положение, но это понижает давление в носоглотке. При нырянии в маске в этот момент можно ощутить присасывание маски к лицу. Поэтому третью фазу лучше выполнять во время нырка лишь один раз — для последнего продувания перед разворотом. 

Все три фазы можно тренировать на суше, имитируя уменьшение объема под действием давления медленным выпусканием воздуха через нос. Тренировками в воде и на суше повышается объем максимального заполнения рта и объем, при котором удается выполнить продувание. 
Оценим на какую глубину можно погрузиться после наполнения рта воздухом до следующего наполнения. Объем воздухоносных полостей головы при сомкнутых челюстях составляет порядка 100 мл, при надувании щек — порядка 200 мл. Поэтому полного рта воздуха хватит на то, чтобы удвоить давление. Отсюда несложно вычислить интересующую нас глубину. Например, допустим, что рот был наполнен воздухом на глубине 5 м. Давление на этой глубине составляет 1,5 ат. Удвоенное давление будет 3,0 ат, что соответствует глубине 20 м. 

Глубины заполнения рта при продувании с помощью маневра Френзеля при нырянии без маски. Объем полостей головы при сомкнутых челюстях принят равным 100 мл, объем при надувании щек — 200 мл. При нырянии с маской к объему воздухоносных полостей головы нужно добавить объем подмасочного пространства, которое составляет 60-100 мл. В качестве иллюстрации возьмем 100 мл. Тогда при сомкнутых челюстях объем воздухоносных полостей и маски составит 200 мл, а при надувании щек — 300 мл. Давление можно будет увеличить в 1,5 раза. 

Глубины заполнения рта при продувании с помощью маневра Френзеля при нырянии с маской. Объем полостей головы и подмасочного пространства при сомкнутых челюстях принят равным 200 мл, объем при надувании щек — 300 мл. К примеру, если при нырянии без маски последнее наполнение рта сделано на 30 м, то последнее продувание возможно на 70 м. После этого можно погрузиться без продувания на глубину, равную интервалу между продувками. Как показано далее, этот интервал зависит от свойств ушей ныряльщика. Обычное значение интервала на этой глубине — 15 м. Таким образом глубина погружения составит 85 м. 

По мере погружения объем воздуха в легких уменьшается (в основном из-за сжатия давлением и частично из-за расхода на продувание) и становится труднее наполнять рот воздухом. Полное наполнение рта на глубине свыше 20 м требует специальных тренировок легких и грудной клетки. 
Неспособность продуть уши, по-видимому, является наиболее частым фактором, ограничивающим глубину погружения у ныряльщиков (желательно было бы собрать статистику по этому вопросу). 
На основании вышесказанного можно сделать вывод: совершенствование выполнения маневра Френзеля — один из важных аспектов в повышении мастерства ныряльшика и увеличения максимальной глубины погружения. 

Для увеличения объема набираемого в рот воздуха используют и технические приспособления, например, надувные шарики. Их максимально надувают на глубине, когда еще можно выдохнуть из легких достаточно воздуха. Набранный воздух затем используют для продувания. Вероятно, в скором времени появятся устройства специально предназначенные для этой цели. Они должны быть гигиеничными, безопасными, удобными и обтекаемыми. Возможны как одноразовые изделия, так и многоразовые. Например это может быть мягкая трубка, один конец которой берется в рот через загубник, а другой прилегая к костюму идет к мягкому обтекаемому резервуару за спиной. В исходном положении трубка и резервуар сдуты (не содержат воздуха). Усилие по надуванию должно быть незначительным. Для обеспечения гигиеничности изделие должно быть удобным для промывки, а материал резервуара и трубки - желательно бактерицидным (например с ионами серебра). Применение облегчающих продувание средств требует осторожности, поскольку они позволяют погрузиться на такую глубину, к которой сосуды легких могут быть еще не готовы, что повышает риск их травмы из-за переполнения кровью.
TSK
Модераторы
0
Кит
Интервал между продувками


Продувка ушей отнимает немало сил у ныряльщиков. Интересно рассмотреть, от чего зависит интервал глубины между продувками (шаг продувки). Чем больше шаг продувки, тем меньше продуваний необходимо сделать на протяжении погружения, и тем больше сил экономит ныряльщик. 
Сначала для простоты рассмотрим случай, когда среднее ухо не меняет своего объема при изменениях внешнего давления, т.е. пренебрежем изменениями объема из-за вдавливания барабанной перепонки внутрь барабанной полости. В этом случае давление в барабанной полости будет оставаться неизменным, до тех пор пока в нее не поступает воздух. Давление p снаружи барабанной перепонки определяется глубиной d погружения: p=0.1d+patm (здесь и далее давление измеряется в атмосферах, а глубина в метрах, плотность воды принята равной 1 кг/л). После каждой продувки давление с обоих сторон барабанной перепонки становится одинаковым, и при последующем увеличении глубины на величину h разность давлений становится равной 0.1h. Когда эта разность давлений достигает некоторого максимального значения ∆pmax, которое способна без боли выдерживать барабанная перепонка у ныряльщика, возникает желание продуться. Шаг продувки h, таким образом, не зависит от глубины погружения и определяется по формуле: 

h = 10∆pmax. (1)

У начинающих ныряльщиков шаг продувки нередко не превосходит 1 м. Поэтому им приходится продуваться очень часто. Это может быть обусловлено слабостью барабанной перепонки, небольшим ее воспалением (а возможно также малой подвижностью суставов слуховых косточек, слабостью стременной мышцы ). По мере повышения тренированности шаг продувки быстро достигает 3–4 м. Если этого не происходит, следует обратиться к врачу для проверки барабанной перепонки и среднего уха. У высокотренированных ныряльщиков шаг продувки доходит до 6 м и более. 

Из опыта известно, что во время нырка по мере увеличения глубины погружения интервал между продувками возрастает, а не остается постоянным, как это следует из формулы (1). Это можно объяснить, если учесть, что при увеличении внешнего давления барабанная перепонка вдавливается внутрь, и следовательно объем полости среднего уха уменьшается. При уменьшении объема давление в среднем ухе возрастает, и тем самым достигается некоторая компенсация давления за счет упругости воздуха. Величина этой компенсации с ростом глубины повышается, поскольку с повышением давления воздух становится более упругим. В результате происходит увеличение интервала между продувками. Для численных оценок найдем формулу для шага n-й продувки с учетом уменьшения объема среднего уха под действием давления воды. Будем считать, что после каждой продувки барабанная перепонка занимает одинаковое положение (в среднем так оно и есть).
TSK
Модераторы
0
Кит
ФОТО:







 
Доступ закрыт.
  • Вам запрещено отвечать в темах данного форума.