كلما صعدنا بالسماء إلى طبقات الجو العليا ينقص الهواء ويقل الضغط الجوي ، وينقص الأكسجين وتتمدد الغازات في المعدة فتضغط على الحجاب الحاجز فيضغط على الرئتين ويضيق الصدر ويشعر المرء بالإجهاد والصداع، والشعور بالرغبة في النوم، وصعوبة التنفس ، وضيق الصدر ، فيصعب التنفس ويغمي علي الشخص وطب الفضاء space medicine هو فرع وقائي من الطب يتناول المتغيرات الفسيولوجية والنفسية علي الجسم البشري أثناء الطيران في الفضاء .بينما طب الطيران flight medicine, aviation medicine يتناول دراسة تأثير الجو المحيط بالأرض . كما أن طب الفضاء بتناول تأثير الفضاء فيما وراء هذا الجو المحيط . فطب الطيران يدرس ظروف العمل المهنية للعاملين المختصين بالطيران للحفاظ على صحتهم والرفع من قدرتهم على العمل و تأمين السلامة للطيران . فحوالي 50% من كوارث الطيران سببها الطيار . لهذا يهتم طب الطيران بدراسة أسباب كوارث الطيران المتعلقة بالوضع الصحي والاستعداد المهني والأخطاء المرتكبة لطاقم الطائرة أثناء الطيران. وتأهيل أطباء الطيران لحل المشاكل التي تواجه للمسافرين وتقديم التأمين الطبي للطيران العسكري والمدني .
فهرس
|
تاريخ طب الطيران
في عام 1784بعد مرور سنة علي أول رحلة طيران بالمنطاد (البالون ) نشأ طب الطيران بدراسة التأثيرات الفسيولوجية علي ركابه . حيث قام جون جيفريز John Jeffries بدراسة تكوين الهواء من فوق منطاد . وكان الطبيب الفرنسي بول بير قد نشر عام 1878 أول دراسة بعنوان الضغط البارومتري La pression barometrique عن تأثير رحلات الطيران وتغير الضغط الجوي ومكونات الهواء علي صحة الإنسان . وفي عام 1894 صمم الفسيولوجي النمساوي هيرمان فون شروتر Herman Von Schrötter قناع الأكسجين الذي استطاع عالم الأرصاد الجوية أرتر بيرسون الصعود به لارتفاع 9150 متر . نشأ طب الطيران مع ظهور الطيران في أوائل القرن العشرين . ففي عام 1910 أصبح طب الطيران أحد فروع الطب في فرنسا وألمانيا و إنجلترا وإيطاليا وأمريكا . و في روسيا كان بعد قيام الثورة.البلشفية عام 1917 . وكان الأطباء يهتمون بالكشف الطبي علي المرشحين للتدريب كطيارين . ثم أخذ طب الطيران يتطور ويشمل وسائل الإنقاذ و الشروط الصحية والجسمانية والنفسية للمرشحين للدراسة في معاهد الطيران . وتقييم الحالة الصحية والوظيفية لطاقم الطائرة ، و التأمين الصحي للطيران . وتقديم الخدمة الاسعافية للطاقم والمسافرين و المساعدات الطبية أثناء الطيران وفي ظروف الإخلاء الجوي للمرضى والمصابين.وتأثير الإرتفاعات والسرعات علي الجسم . كما يعني بتجهيزات الطائرات وتغذية الطيارين . واستطاع تيودور ليستر غام 1934 تصميم بدلة مكيفة الضغط الجوي pressurized suit . وفي سنة 1942 صممت أول بدلة ضدالجاذبية anti-gravity suit . ان الطريقة المثلى للتأمين على سلامة الطيران في الارتفاعات يعتبر استعمال القمرة المحكمةالإنسداد.
فسيولوجياالطيران
علي ارتفاع 10 آلاف قدم وحتي 50 ألف فدم يوجد نقص في كمية الأوكسجين في هذه المنطقة وانخفاض في الضغط الجوي ، فتظهر علي الشخص أعراض نقصان الأوكسجين (hypoxia) وأعراض انخفاض الضغط الجوي .وعلي ارتفاع 50 ألف قدم وحتي 633 ألف قدم لايمكن للإنسان أن يعيش حتى لو تنفس 100% أوكسجين، ولابد له أن يرتدي ملابس الفضاء المجهزة ، ليتحمل الانخفاض في الضغط الجوي ، ونقص الأوكسجين في هذه الارتفاعات. فراكب الطائرة لو فشلت الأجهزة في ضبط الضغط الجوي داخل الطائرة يتعرض لنقص الأكسجين بالحويصلات الهوائية والأنسجة حينما يصبح علي ارتفاعات عالية. . وعندما نصل إلى ارتفاعات 40 ألف قدم فإن الضغط الجوي للأوكسيجين يهبط بسرعة إلى مستوى يشكل خطورة على الحياة. والارتفاع الحرج هو الإرتفاع الذي يصل فيه الضغط الجوي إلى 87مم/زئبق . وعادة ما يكون علي ارتفاع 50 ألف قدم، . فظاهرة نقص الأوكسيجين تتعلق بالضغط الجوي، و الارتفاع، ونسبة تركيز الأوكسيجين في الدم. . فعلي ارتفاع 10 آلاف قدم إلي 16 ألف قدم من مستوي سطح البحر لاتوجد أعراض ظاهرة لنقص الأوكسجين ولاتتأثر الرؤية بالنهار. ويعمل الجسم على عدم ظهور أعراض نقص الأوكسجين ، إلا إذا طالت مدة التعرض له أو يذل مجهود شاق فيزدادة التنفس عدداً وعمقاً، ويزيد النبض ويرتفع ضغط الدم و سرعة الدورة الدموية . ولو زاد الإرتفاع حتي يبلغ 25 الف قدم . فيعاني الشخص من نقص الأكسجين الحاد وبعد هذا الإرتفاع يفقد المرء الوعي تماما . بسبب الخلل التام في الجهاز العصبي .و نتيجة لانخفاض الضغط الجوي تمدد حجم الغازات في جسم الإنسان عند تعرضه لانخفاض الضغط الجوي في الارتفاعات العالية. فتتمدد هذه الغازات المحبوسة في تجاويف الجسم . أو تتصاعد الغازات الذائبة في خلايا الجسم على هيئة فقاعات من غاز النيتروجين لانخفاض الضغط الجوي . فإذا زاد حجم الغازات الموجودة داخل المعدة فإنها تتمدد وتضغط على الرئتين فشعر لمرء بضيق في التنفس .وآلام شديدة بالبطن . وتتمدد الغازات في الرئتين عند الارتفاع ويزداد حجمها وتخرج مع الزفير . لكن لو كتم المرء نفسه أثناء الارتفاع المفاجئ فإن أنسجة الرئتين تصاب بالتهتك وتتمزق بسبب ضغط الغازات وتمددها السريع . مما تحدث آلاما بالأسنان والضروس و الأذن الوسطى والجيوب الأنفية بسبب زيادة حجم هذه الغازات. وهذه الحالة قد تحدث أيضا للغواصين عندما يصعدون من الأعماق حيث الضغط العالي فجأة للسطح لضغط أقل . وظهور فقاعات النيتروجين تسبب آلاما شديدة بالمفاصل والاخـــتناق . و نتيجة تصاعد فقاعات «النيتروجين» من أنسجة الرئتين حول الشعيرات الدموية وداخلها. فينتاب المرء سعال جاف مؤلم ، وآلام في التنفس العميق. وتحت الجلد تظهر الفقاعات وتسبب حساسية .وتتأثر الرؤية وقد يجدث شلل جزئي أو كلي. ويشعر الشخص بصداع ، وإغماء ، وصدمة عصبية ، وزرقة في الجسم ، تؤدي إلى الوفاة .لهذا نجد فيسيولوجياً الطيران بالارتفاعات و هبوط الضغط وسرعات الطائرة, وهزاتها والضجيج الذي تحدثه. وعدم إحكام سد المقصورة يؤدي إلى هبوط الضغط ، و لو حدث أي تسرب فجائي بها يسبب الهبوط المفاجىء للضغط ونقص حاد في الأكسجين بها .وفي الإقلاع السريع لأعلي تترك الغازات الأنسجة وعلي ارتفاع 19 كم تبدأالفقاعات الغازية بالظهور تحت الجلد . لهذا لحماية ىالطيارين من قلة الضغط والأكسجين يرتدون بدلة خاصة للحماية في الإرتفاعات والفضاء وتسبب المحركات ضجيجا يؤثر علي السمع. فتعزل المقصورة عن الصوت ويرتدي الطيار والركاب واقيات من الضجيج . كما أن الطائرات تتعرض للإهتزازات لهذ تبطن الطائرة وارضيتها بمواد ماصة للإهتزازات التي تؤثر بتردداتها علي الجسم واليدين والقدمين
التسارع
يعني طب الطيران بالتأثيرات علي البشر نتيجة السرعة العالية والارتفاعات الشاهقة ويشمل أيضا تأثير عوامل تسارع acceleration أو تباطؤ deceleration المركبة او الطائرة والضغط الجوي و انعدام الضغط Decompression. والسرعة العالية لاتسبب أعراضا ضارة لكن الخطر يكمن في قوي التسارع أو التباطؤ وهذا يعبر عنه بمضاعفات قوة الجاذبية الأرضية عند مستوي سطح البحرأوالأرض. فالبدلة للحماية ضد الجاذبية . لأنها تمد الجسم والساقين وتمنع تجمع الدم بهم وتسند الرأس جيدا أثناء التباطؤ الشديد للسرعة لتحاشي تورم الجيوب الأنفية والصداع الشديد . واثناء الطيران هناك حاجة مستمرة للأكسجين رغم أن الأكسجين المخزون بالجسم يوجد في مجري الدم والعضلات يمكن أن تعمل مؤقتا بدون اكسجين لكن المواد السامة التي تنتجها تحد من نشاطها . وأول ما يتاثر بنقص الأكسجين العين والمخ . فالجو المحيط به 21% أكسجين في مستوي سطح البحر وتحت الضغط الجوي العادي . والإرتفاع لحد 15 ألف قدم كافيا لاستمرارية الحياة للإنسان . وفوق هذا الإرتفاع لابد للهواء الجوي أن يكون مضغوطا صناعيا ليفي بحاجة الإنسان للتنفس . فالطائرات الحربية التي ترتفع مجهزة بمعدات الأكسجين ، لأن الطيار العسكري محتاج له طول الوقت عندما يصعد فوق10 آلاف قدم. فالكابينة تكون مكيفة بالضغط .والطياريرتدي بدلة للحفاظ علي الضغط وتمده بالأكسجين ليستطيع الطيران فوق 55 ألف قدم . والطائرة المدنية التجارية لها نظام اكسجين خاص بها وكابينات مجهزة بالضغط لتجعلها كأنها علي ارتفاع 6000 قدم ولو أنها في الأصل علي ارتفاع 22000 قدم قد يشعر المسافر بالطائرة بألم في الجبهة أو الوجنتين وقد يصاب بزكام ويشعر بصداع أثناء إقلاعها أو هبوطها. ونجد الجيوب الأنفية (PARANASAL SINUSES) هي ثمانية جيوب عبارة عن تجاويف مملوءة بالهواء داخل جمجمة الإنسان مبطنة من الداخل بأغشية مخاطية مشابهة للأغشية الموجودة داخل الأنف. وتعمل علي تحسين الصوت وإعطائه رنينا. ولها فتحات لتتم تهويه الجيوب الأنفية ومعادلة الضغط داخلها مع الضغط الخارجي. و عند الارتفاع في الجو يتمدد الهواء داخل الجيوب الأنفية فيصبح الضغط داخلها أكبر من الضغط الخارجي فيخرج الهواء من الفتحات التي تربط الأنف بالجيوب الأنفية . و عند الهبوط يحدث العكس حيث ينكمش الهواء ويصبح الضغط داخل الجيوب اقل من الضغط الجوي فيدخل الهواء للجيوب عن طريق الفتحات ذاتها. ففي حالة الزكام أو حساسية الأنف فإن الأغشية المخاطية تحتقن وتنتفخ وهذا يؤدي إلى تضييق أو إغلاق الفتحة التي تربط الجيوب بالأنف فتؤدي إلى بالتهابها الجيوب والشعور بألم بالوجه و الجبهة و الأسنان و قمة الرأس وشدة الألم تتفاوت من ألم بسيط إلى شديد وذلك حسب صعوبة عملية مرور الهواء بالجيوب الأنفية .فعند الإقلاع يتمدد الهواء ولا يجد منفذا للخروج ، فيسبب ضغطا شديدا على جدران الجيب الأنفي المصاب فيشعر الشخص بألم شديد. وعند الهبوط فإن الهواء ينكمش ويصبح الضغط خارج الجيب الأنفي أكبر بكثير من الضغط داخل الجيب فيعاني الشخص من آلم شديد بالوجه والأسنان . ولو كان يوجد اعوجاج بالحاجز الأنفي أو زوائد لحمية ، فيعاني من زيادة الإفرازات من الأنف . وقد يصاب بالنزيف به . فيستعمل المسافر الذي يعاني من احتقان الأنف نقط انفية مزيلة للإحتقان قبل الإقلاع بنصف ساعة ويتناول أقراص مضادة للحساسية لمنع الإحتقان . ومريض القلب الذي لايستطيع المشي لمسافة 50 مترا أو صعود 12 درجة سلم لاينصح بالسفر بالطائرة نهائيا . لأن معدل الإصابة بالذبحة الصدرية بالجو ضعف نسبة الإصابة بها علي الأرض.
بدلة الفضاء
لإكتشاف أو العمل في الفضاء ، لابد وأن الإنسان بحمل بيئته معه لأنه لايوجد ضغط جوي ولا أكسجين للحياة هناك . وداخل المركبة الفضائية يمكن ضبط الضغط الجوي .لهذا لانحتاج لإرتدء خاص. لكن عند الخروج من المركبة للفضاء هذا يتطلب بدلة خاصة للحماية والوقاية. والغلاف الجوي المحيط بالأرض وحتي ارتفاع 75 ميل من مستوي سطح البحر يتكون من 20% أكسجين و80% نيتروجين بعد هذا الإرتفاع يبدأ الفضاء الخارجي. فعلي ارتفاع 18000 قدم تصبح كثافة الجو المحيط نصف كثافته فوق الأرض. وبعد 40000قدم يصبح الغلاف الجوي رقيقا به اكسجين قليل مما يتطلب من الشخص الطائر ارتداء قناع الأكسجين وعلي ارتفاع 63000قدم ىبد ان يرتدي الإنسان بدلة الفضاء لتمده بالأكسجين وتحافط علي الضغط الجوي حول جسمه لتظل سوائل الجسم في حالة سائلة لأن الضغط الجوي في هذا الإرتفاع غير كاف للحفاظ علي هذه السوائل من الغليان وتكوين فقاعات من النيتروجين المذاب في سوائل الجسم . و من المشاكل التي يتعرض لها رائد الفضاء عند السير في الفضاء الخارجي كما حدث في الخروج من محطة الفضاء الدولية أو النزول والسيرعلي سطح القمر أو أي عالم يلا ضغط جوي أو ذات ضغط جوي منخفض جدا . فلو لم يرتد بدلة فضاء spacesuit سيغمي عليه في 15ثانية لعدم وجود الأكسجين . وسيغلي الدم ويتجمد لعدم وجود ضغط جوي . وتتمدد الأنسجة الداخلية كالقلب والجلد سوف لغليان سوائل الجسم .لأنه سيتعرض لدرجة حرارة تصل 100 - 120 درجة مئوية . ولأنواع مختلفة من الإشعاعات كالأشعة الكونية وجسيمات الرياح الشمسية المشحونة . فبدلة رائد الفضاء تكلف 1 مليون دولار لتحمي رائد الفضاء من هذه الأخطار لأنها : - تحقق ضغط جوي .
- تمد الرائد بالأكسجبن . و تتخلص من ثاني أكسيد الكربون .
- مكيفة الحرارة لتكون جوا ملائما حتي لو تعرض الرواد للشمس أثناء الخروج من المركبة
- تحمي الرائد من الإشعاعات الضارة .
- تمكنه من الرؤية جيدا وبوضوح.
- تسمح بتحريك جسمه بسهولة داخلها و الدوران حول المركبة من الخارج .
- تمكنه من التحدث مع زملائه والمحطات الأرضية.
فهذه البدلة توفر لرائد الفضاء البيئة والحماية التي يجدها داخل المركبة الفضائية أو فوق الأرض لو خرج من المركبة للفضاء المترامي . والبدلة تتكون من طبقة لها قدرة كبيرة علي امتصاص البول الذي يخرجه رائد الفضاء وطبقة بها سائل تبريد وللتهوية والتخلص من الحرارة الزا ئدة التي تنتج نتيجة السير في الفضاء وزمزمية للشرب واسطوانة ثانية بها اكسجين إحتاطي . وفي عصر مكوك الفضاء للرواد ملابسهم المختلفة حسب المهمة التي قومون بها بالفضاء .فعند الصعود أو العودة كل فرد من الطقم يرتدي أجهزة خاصة عبارة عن بدلة ضغط ومعه مظلة مشدودة ومطوية . والبدلة بها أكياس تملا بالأكسجين تنتفخ تلقائيا لو انخفض الضغد الجوي داخل كابينة المكوك ويمكن نفخها يدويا اثناء دخول جو الأرض فبدون ضغط البدلة علي الجسم والساقين فان الدم سيتجمع في الجزء السفلي من الجسم سسس ليغمي علي الشخص لأن المركبة عائدة من جاذبة متدنية جدا microgravity إلي جاذبية الأرض Earth's gravity. ويمكن لرائد الفضاء أن يعيض 24 ساعة لو خرج من المكوك فوق الماء .سسس وبسبب النقص الحاد في الأكسجين بالإرتفاعات العليا حيث يترقرق الهواء مما يسبب حالة عوز في الأكسجين oxygen hunger مما تسبباثارة للجهاز العصبي يفقد الوعي ويزيد من سرعة التنفس والنبض . ولو طال النقص في الأكسجين يتلف المخ .وبسبب تخلخل الهواءوانخفاض الضغط الجوي في الإرتفاعات العليا فوق 30 ألف قدم . فإن أنسجة الجسم لاتستطيع الإحتفاظ بغاز النيتروجين في السوائل بها . فتخرج كفقاعات وتمزق الخلايا الدهنية وقد تدخل مجري الدم وتعمل جلطة emboli في الأوعية الدموية وهذه الحالة تعرف طبيا بانسداد وعاء دموي Aeroembolism حيث تسبب الشلل أو تقلص الأعصاب والشعور بالألم في المفاصل الكبيرة نتيجة لضغط الغازات علي الأوتار tendons والأعصاب nerves مع تقلص الوعاء الدموي .
طب الفضاء
يعني طب الفضا ء بدراسة العوامل التي تؤثر علي رواد الفضاء اثناء الطيران خارج الجو المحيط بالأرض مع الوضع في الإعتبار انعدام الوزن وزيادة الإشعاعات . وكان أول دراسة للعمل بالفضاء كان في ألمانيا عام 1940 . وبدأ ت أمريكا الإتحاد السوفيتي قد أخذا يجرون تجاربهما علي الحوانات منذ عام 1948 . وفي سنة 1957 وضع الإتحاد السوفيتي كلبا ليدور حول الأرض وأعقبته أمريكا بعام بوضع قرد . وهذه التجارب بينت أن خطر الفضاء قليل . وهذا أكده السوفيتي يوري جاجارين أول رائد فضاء قام برحلته التاريخية الشهيرة حول الأرض في إبريل عام 1961 وكان عمره وقتها 25 عاما .وأعقبته أميكا بنزول أول إنسان فوق القمر ضمن السباق المحموم لغزو الفضاء وفي عام 1980 أخذ رواد الفضاء السوفيت يقضون أطول وقت في فضاء خال من الجاذبية وانعدام الوزن . وكان ثمة تأثيرات جادة قد لوحظت في السنوات الأولي من رحلات الطيران بالفضاء أن عزل رواد الفضاء لمدة 21 يوما قد الغي منذ مهمة ابوللو للقمر لعدم ثبوت وجود عدوي به . وكان القلب يصور بانتظام ويرسم نبضاته وتسجل حرارة الجسم والضغط الدموي والتنفس .وكان هناك تغير ما في الهورمونات وكمية الأملاح بالدم . وكان الطعام يعصر بالفم وكان الرواد مجهزين بجهاز خاص لجمع السوائل والفضلات الصلبة. وكان امام فقدان دورة الوقت في الفضاء وعدم الإحساس به كان الرواد يعملون حب التوقيت الأرضي . وكان تغيير نفسي قد حدث لوجود مجموعة بالفضاء في حيز جعلهم قليلي الحركة . ودائما ما تتجنب رحلات الفضاء أوقات توهجات الشمس solar flares حيث تبث أشعة جاما الخطيرة . ولطول العيش في انعدام الجاذبية يفقد بعض القوة العضلية و الكتلة العظمية . فالجاذبة ضرورة للنمو . ففي عام 1984 كانت رحلة محطة ساليوت الفضائية التي كان عليها 3 رواد فضاء ظلوا 237 يوم هناك . و وجد انهم عانوا من ضمور في بعض عضلاتهم ولا سيما القلب . حتي الدم نفسه وجد أنه تاثر بانخفاض في عدد خلايا الدم الحمراء التي تحمل الاكسجين . وهذه المتغيرات درست بواسطة مكوك الفضاء تشالنجر عام 1985في اجراء تجارب علي 24فار وقردين أرسلوا قبل المهمة فعلاوة علي فقدنهم العضلات والكتلة العظمية وجد أن هرمون النمو انخفض معدل افرازه بععد الرحلة الفضائية . وهذه المعطيات توضع في الحسبان عند التخطيط لرحلة فضائية حاليا. فيجدول للرواد تمرينات رياضية منتظمة ويستبدلون بانتظام لهذا السبب . فلا يعيشون لما لانهاية في انعدام وزن .
مصدر :
مقال بمجلة العلم لأحمد محمد عوف