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エブリズムは、通常、非常に高い高度で環境圧力の低下により体液中に水蒸気の 泡が形成されることである。平衡状態にある液体と気体のシステムでは、圧力が低下すると液体から気体への純変換が見られるため、これが発生する。例えば、液体は圧力が低下するとより低い温度で沸点に達する。[1]エブリズムによって引き起こされる傷害や障害は、エブリズム症候群としても知られている。[2]エブリズムは組織の容積を膨張させるが、人間が生存できる温度における水の蒸気圧は、皮膚や皮膚に包まれている他のほとんどの組織を破裂させるほどではない。[3]エブリズムは予測可能な傷害を引き起こし、十分早く治療すれば生存できる可能性があり、また、減圧症やさまざまな気圧外傷 など、急速な減圧によって引き起こされる合併症を伴うことが多い。危険にさらされているのは宇宙飛行士と高高度飛行士であり、彼らにとっては職業上の危険である。[1]
症状
エブリズムの症状には、口や目の粘膜に泡が入る、軟部組織が腫れて打撲の恐れがある、血液中に泡が入るなどがあります。心臓の気化により血液循環や呼吸が妨げられたり停止したりすることもあります。動脈が詰まって脳組織が酸素不足になり、急激な意識喪失に陥ったり、肺が腫れて出血したりすることもあります。過度の組織損傷が起こる前に再圧が十分に速く行われ、酸素供給が回復して泡が減らなければ、死に至ります。[4] [3]頭部が露出すると、目の角膜表面が凍結し、視力が低下することがあります。[5] 急速減圧障害の他の兆候や症状も現れることがあります。[1]
合併症
エブルリズムにつながる減圧イベントは急性無酸素症を引き起こし、減圧症などの他の減圧障害や、おそらく1つ以上の形態の減圧気圧外傷を引き起こす可能性があります。[6]
原因とメカニズム
海面レベルの大気圧では、水は100℃（212℉）で沸騰する。高度63,000フィート（19,000メートル）では、人間の通常の体温である37℃（99℉）でしか沸騰しない。この高度はアームストロング線として知られている。[7]エブル症は、防護服を着用していない人間がアームストロング限界を超える高度にさらされると発生する。この高度では、組織の蒸気圧が周囲圧力よりも低くなる。[5]実際には、皮膚と外部臓器は内部圧に耐えるのに十分な強度を持っているため、この高度では体液が継続的に沸騰することはなく、[8]組織内の圧力は蒸気圧に合わせて増加する。組織に溶解した窒素も蒸気泡に蓄積して、高山減圧症を引き起こす可能性がある。[5]
エブリズムの病態生理学は、主に大型霊長類を含む動物で研究されてきたが、その結果を人間への影響を予測するために合理的に外挿すべきではないことを示唆する理由は見つかっていない。実験では、エブリズムは、水の蒸発と窒素のガス放出に最も適した条件の場所において不均一に発生することが示されている。要因には、温度、静水圧、組織の弾性、溶質濃度、ガス泡核の存在などがあり、圧力が周囲より低くなる胸膜腔や、静水圧が最小で血液温度が最大となる大きな中心静脈など、一部の場所では、理論的な周囲圧力である 47 ミリメートル水銀柱 (63 mbar) をわずかに上回る圧力で蒸気泡が形成される可能性がある。[6]
診断
エブルリズムは、約47ミリメートル水銀柱（63ミリバール）未満の気圧にさらされた結果として発生します。より高い圧力では、減圧症やある種の気圧外傷によって同様の症状が引き起こされる可能性があります。[1]
防止
エブルリズムを防ぐためには、組織が受ける温度範囲で水分成分が蒸発しないように十分な圧力をかけておく必要がある。[1]
エブルリズムを防ぐための効果的な戦略には、減圧に対する多重の冗長レベルの保護と、効果的な対策を講じるのに十分な時間の有効な意識がある、壊滅的ではない故障を許容するシステムが含まれる。いくつかの緩和戦略には、それぞれ固有の危険が伴う。呼吸ガス中の酸素濃度が高いと、減圧症の合併症の重症度が軽減され、有効な意識の持続時間が長くなる可能性があるが、同時に火災の危険性も高まる。初期圧力が低いと、壊滅的な減圧における減圧速度と重症度が軽減され、気圧外傷のリスクは軽減されるが、低速減圧における安全マージンが低くなり、減圧症のリスクが増加する可能性がある。加圧されたキャビン環境以外では、圧力服が通常の保護手段であり、真空への減圧における決定的な保護手段であるが、圧力服は高価で、重く、かさばり、移動を制限し、温度調節の問題を引き起こし、快適性が低下する。[1]
治療と結果
エブリズムは二次的な組織損傷を引き起こし、その範囲が広い場合は現場での治療選択肢が限られているため、一般的には致命的であると考えられています。全身曝露からの生存には、効果的な酸素供給のために最小限の圧力まで即時に再加圧し、再酸素供給を行う必要があります。減圧症の予防や治療のために必要な場合は、継続的または追加の加圧も必要です。[1]
無気肺の可能性が高いため、呼吸補助としてMurrayら（2013）は高頻度パーカッション換気を推奨している。[1]
現場での初期評価は外傷評価と同様です。一次および二次検査のために圧力服を外す必要がある場合があります。気道、呼吸、循環が当面の優先事項であり、次に意識レベルの評価が行われます。意識がなく悪化している場合は、挿管が必要です。脈拍が判別できず、反応がない場合は、心肺蘇生を直ちに開始し、できるだけ早く高度な心肺蘇生と心血管モニタリングを開始する必要があります。[1]
エブリズムによる傷害に対する高圧酸素療法や補助療法などの従来の治療法の有効性に関する情報はほとんどない。 [5]再圧迫が最小限の遅延で行われた場合や、損傷が四肢の一部に限られていた場合には、自然治癒がみられる。その他の例では致命的であった。[9]
回復に必要な時間は傷害の重症度に依存し、傷害の重症度は主に曝露の重症度と期間に依存します。生存の主な予測因子は、十分な循環と呼吸の確立です。[1]
疫学
エブルリズムのリスクは宇宙飛行、特に船外活動事故、非常に高い高度での航空機の急速な減圧、飛行中および訓練中の圧力服の故障に関連しています。[5]
歴史
1960年、ジョセフ・キッティンジャーはヘリウムガスを充填したゴンドラで31キロメートル（19マイル）の登山中に局所的な熱傷を経験した。[10]右手の手袋は圧力に耐えられず、手が通常の約2倍に膨張し[11] [12]、身体に障害を負うほどの痛みを伴った。地上に戻ってから手が回復するまでに約3時間かかった。
スペースシャトルSTS-107コロンビア号の乗組員の遺体から採取した組織サンプルから、エブルリズムの証拠が明らかになった。組織の損傷レベルを考えると、乗組員は再加圧しても意識を取り戻すことはできなかっただろう。[9]
語源
「宇宙エブリズム」という用語は、1956年10月に航空医学誌に掲載された論文「宇宙における体液沸騰の真の性質」の中でジュリアン・E・ワード大尉によって導入された。この用語が提案されたのは、「エブリズムという言葉は、蒸気を発生させるために熱を加えることを暗示しない」ためである。この語源はラテン語の「泡立つ、沸騰する」を意味するebullireである。 [13] [14]
参照
- 減圧症 – 溶解したガスが組織内で泡を形成することで起こる障害
- 宇宙飛行が人体に与える影響 – 宇宙飛行に関連する医学的問題
- 高所用呼吸装置 – 低酸素高度でも呼吸できるようにする装置
- 圧力スーツ – 低圧環境で着用する防護服の種類
- 宇宙服 – 宇宙空間の過酷な環境で人間が生き続けるために着用する衣服
- 制御不能な減圧 – 密閉システムの圧力の予期しない低下
- アームストロング限界 – 水が体温で沸騰する高度
参考文献
- ^ abcdefghij Murray, Daniel H.; Pilmanis, Andrew A.; Blue, Rebecca S.; Pattarini, James M; Law, Jennifer; Bayne, C Gresham; Turney, Matthew W.; Clark, Jonathan B (2013). 「ebullismの病態生理学、予防、および治療」。航空宇宙環境医学。84 (2): 89–96。doi : 10.3357 /ASEM.3468.2013。PMID 23447845 。
- ^ Norfleet, WT (2008)。「減圧関連障害：減圧症、動脈ガス塞栓症、エブリズム症候群」。Barratt, MR; Pool, SL (編)。宇宙飛行のための臨床医学の原則。Springer、ニューヨーク、NY。pp. 223–246。doi : 10.1007 / 978-0-387-68164-1_11。ISBN 978-0-387-98842-9。
- ^ ab Springel, Mark (2013年7月30日). 「宇宙における人体：事実とフィクションの区別」. ハーバード大学大学院人文科学研究科. 2023年6月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年10月6日閲覧。
- ^ Czarnik, Tam. 「Ebullism at 1 Million Feet」。2018年10月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2010年2月16日閲覧。
- ^ abcde Stegmann, Barbara J.; Pilmanis, Andrew A.; Derion, Toniann (1992 年 2 月 1 日)。組織蒸発後の生存率の向上 (Ebullism)。第 5 回宇宙運用アプリケーションおよび研究に関する年次ワークショップ (SOAR 1991)、第 2 巻。NASA。ジョンソン宇宙センター。19920013110。
- ^ ab バスビー、ダグラス E. (1968)。「エブルリズム症候群」。宇宙臨床医学。ドルドレヒト：シュプリンガー。pp. 20–30。doi : 10.1007 /978-94-010-3464-7_2。ISBN 978-94-010-3466-1。
- ^ Davis, Jeffrey R.; Johnson, Robert; Stepanek, Jan (2008).航空宇宙医学の基礎（第4版）。p. 252。
- ^ Landis, Geoffrey A. 「Human Exposure to Vacuum」。2009年7月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2010年2月16日閲覧。
- ^ ab アメリカ航空宇宙局 (2008)。「コロンビア号乗組員生存調査報告書 NASA/SP-2008-565」(PDF)。リンドン・B・ジョンソン宇宙センター、テキサス州ヒューストン。pp. 3–83。2019年12月21日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。 2021年3月11日閲覧。
- ^ Pilmanis, Andrew; Sears, William (2003年12月). 「高高度飛行の生理学的危険」. The Lancet . 362 : s16–s17. doi : 10.1016/S0140-6736(03)15059-3 . PMID 14698113. S2CID 8210206. 2021年5月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。2019年9月10日閲覧。
- ^ マット・ヒギンズ（2008年5月24日）「15分間の落下のための20年間の旅」ニューヨーク・タイムズ（オンライン版）。2ページ。2021年8月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年9月23日閲覧。
- ^ 「Skydive from the Stratosphere」。NOVA Online、Public Broadcasting Service (PBS)。2000年11月。2021年8月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年9月23日閲覧。
- ^ Mohler, Stanley R.; Day, Pamela C. (2006年9月). 「The Annual Awards of the Aerospace Medical Association」.航空・宇宙・環境医学. 77 (9): 979. 2014年8月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年12月29日閲覧。
- ^ Ward, Julian E. (1956). 「宇宙での体液沸騰の真の性質」.航空医学ジャーナル. 27 (5). 航空医学: 429–39. PMID 13366883. S2CID 6765165.