Potápění na nádech: nutná velká ostražitost, může jít o život!

Souhrn

Potápění na nádech je každému plavci dostupná sportovní aktivita nevyžadující žádné mimořádné technické vybavení. Ve své závodní podobě má potápění na nádech (také apnoické potápění či freediving) řadu disciplín, v nichž potápěči soutěží jednak v bazénu, jednak ve venkovních přírodních vodách. Nejzávažnějším rizikem je náhlá a nepozorovaná ztráta vědomí, tzv. potápěčský blackout. Ten může mít letální následky, pokud se potápěči nedostane okamžité pomoci. Zásadními preventivními opatřeními těchto příhod je nepotápět se nikdy bez dohledu druhé osoby, nehyperventilovat před ponořením pod vodní hladinu a případně absolvovat potápěčský kurz pod dohledem certifikovaného profesionálního instruktora.

Klíčová slova:

freediving – potápění na nádech – apnoické potápění – hypoxická ztráta vědomí – potápěčský blackout – parciální tlaky dýchacích plynů

ÚVOD

Od úsvitu lidské existence lidé vstupovali do vody, aby si obstarávali potravu. Z artefaktů je známo, že obyvatelé Mezopotámie využívali potápění ke své obchodní činnosti – již před 4 500 lety sbírali perlorodé ústřice. Potápění na nádech bylo praktikováno i v dalších starověkých kulturách. Potápění umožňovalo vedle přístupu k potravě a k dalším cenným zdrojům, jako jsou perly a vzácné korály, také záchranu potopených cenností z lodních vraků. Podvodní potápění pro komerční účely začalo ve starověkém Řecku. Jak Platón (427–347 př. n. l.), tak již Homér (mezi 1200 a 700 př. n. l.) zmiňují přírodní houbu jako pomůcku používanou při koupání. Hlavním centrem potápění pro houby byl ostrov Kalymnos. Použitím závaží (skandalopetra) o hmotnosti až 15 kilogramů k urychlení sestupu potápěči se zadrženým dechem sestupovali do hloubek až 30 metrů po dobu až 5 minut. Cílem ponorů byla také sklizeň červených korálů, cenných mušlí nebo lov ryb. Často byli najímáni potápěči, aby z lodních vraků na mořském dně zachránili, co se zachránit dalo.

Ve válečných konfliktech, jako byly například peloponéské války, se potápěči uplatnili jako poslové zpráv, jako sabotéři poškozující nepřátelská plavidla či ničící kotevní lana i jako dopravce zásob obklíčeným spojencům (51).

Potápěčky Ama v Japonsku a Koreji začaly sbírat perly z mořského dna asi před 2000 lety. Potápění bylo také hlavním primárním zdrojem příjmů pro mnohé obyvatele pobřežních oblastí Perského zálivu.

Jako první zaznamenaný apnoický rekord v moderní době je uváděn výkon Stathise Chantzise, řeckého sběrače mořských hub, který 14. července 1913 v přístavu Karpathos nalezl ztracenou kotvu lodi Regina Margherita italského námořnictva v hloubce 83 m. Potápěl se tehdy ještě technikou skandalopetra diving známou od starověku.

Potápění na nádech v moderní době je oblíbenou aktivitou mnoha rekreačních plavců využívajících o dovolené k rekreaci přímořských destinací nebo i sladkovodních ploch. Obvykle vystačí s tím nejjednodušším vybavením, tedy potápěčskými brýlemi a ploutvemi. Přidají-li k tomu šnorchl (tj. potápěčskou trubici s náustkem), nemusejí se při potápění ani vynořovat pro nádech nad hladinu a mohou se pozorování dění pod hladinou věnovat bez přerušení.

Snaha posouvat lidské hranice volního zadržení dechu je v posledních 30 letech podporována vznikem apnoických soutěží v podobě organizovaného sportu. Association Internationale pour le Développement de l’Apnée (AIDA) a Světová konfederace podvodních aktivit (Confédération Mondiale des Activités Subaquatiques – CMAS) jsou dvě organizace, které postupně definovaly řadu disciplín, jejichž principem je schopnost co nejdéle zadržet dech a k tomu navíc uplavat co nejdelší vzdálenost případně dosáhnout co největší hloubky. Pokud toto sportovní pojetí zajišťují uvedené organizace, tedy zejména AIDA, předepsaná bezpečnostní a organizační opatření významně snižují riziko nějaké nehody. Pokud však se o takové rekordní pokusy snaží amatérsky nezkušený plavec, vystavuje se značnému riziku, které může končit letálně.

Na jediný nádech jsou ve vodě prováděny i další činnosti, jako je podmořský rybolov, podvodní fotografování, podvodní hokej a ragby, podvodní střelba na terč a synchronizované plavání. I pro ně platí podobná opatrnost, i když o nějaké maximální apnoické výkony nejde.

Úmrtnost v závodním freedivingu je zhruba jedno úmrtí na každých 50 000 soutěžních ponorů. V rekreačním freedivingu je toto číslo mnohonásobně vyšší, jedno úmrtí připadá na každých 500 ponorů (19, 27).

KAZUISTIKA

Ten den skončila středoškolákům hodina tělesné výchovy. Absolvovali plavecký trénink v 25metrovém bazénu, posledních 10 minut se ještě mohli volně vyplavat, pak osprchovat a připravit se k odchodu do školy. Pedagog odešel do sprch, většina studentů již byla venku z vody.

Plavčík mající službu byl během organizovaného výcviku ve své prosklené „plavčíkárně“, která sousedila s bazénem. Krátce pohlédl na již téměř prázdný bazén, když jej zaujal shluk studentů na opačném konci bazénu, kteří sledovali cosi ve vodě. Vydal se zjistit, co zajímavého se ve vodě děje. Když přišel blíž, strnul. Pod hladinou ležel bez hnutí obličejem ke dnu jeden ze studentů, ostatní, kteří stáli na okraji bazénu, jej pobaveně pozorovali. Plavčík věděl, oč jde. Tak, jak byl, skočil neprodleně do vody a bezvládného studenta, nyní již s pomocí přihlížejících, dostal na břeh a na místě zahájil umělé dýchání. Současně dal pokyn jednomu ze studentů, aby z jeho služební místnosti zavolal záchrannou službu, oznámil jim, co se stalo, a požádal o co nejrychlejší transport postiženého do nemocnice.

Postižený student naštěstí pod vodou zřejmě nebyl dlouho. Ještě před příjezdem záchranářů došlo k obnově vědomí i základních funkcí a až na určitou zmatenost byl schopen komunikovat s okolím. Po odjezdu sanitky jeho spolužáci vylíčili, co se vlastně stalo.

Jednalo se o zkušeného závodního plavce, který na závěr hodiny chtěl svým spolužákům předvést, kolik metrů dokáže na nádech pod vodou uplavat. V rámci výuky totiž plavání pod vodou absolvovali všichni. Pod dohledem pedagoga však plavali vždy jen jednu šířku bazénu, tj. nejvýše 12,5 metru.

Náš plavec se před svojí exhibicí rozdýchal, pak skočil do vody a prsařskými tempy postupně zdolal čtyři bazény. Po čtvrté obrátce do pátého úseku, kdy měl za sebou již 50 metrů, po dvou tempech náhle zastavil, přerušil plavání, a v poloze, v níž jej plavčík našel, zůstal bez hnutí. Přihlížející spolužáci se vesměs domnívali, že je takový borec, že si ještě může dovolit klidně zůstat pod hladinou a situace je nijak nevzrušila.

Nakonec vše dobře dopadlo. Organismus trénovaného sportovce během pobytu na ARO fakultní nemocnice zvládl oběhové, plicní i neurologické komplikace. Plavec se vrátil do školy a později i k závodní sportovní činnosti.

JAK OVLIVNIT DÉLKU APNOE

Jednou z běžných technik prodloužení volní apnoe je předchozí hyperventilace. Dle laického dojmu jde zdánlivě o zvýšení obsahu kyslíku v těle. Za obvyklých klimatických poměrů, zejména na úrovni mořské hladiny, je krev odtékající z plic u zdravého člověka z 97 % saturována kyslíkem, má pO2 95 torrů. Hyperventilace tedy nijak saturaci organismu kyslíkem zvýšit nemůže. Z hlediska dýchacích plynů však hyperventilace významně zasáhne do obsahu oxidu uhličitého. Výrazně se sníží pCO2 v alveolárním vzduchu a tím se výrazně zvýší tlakový gradient pCO2 mezi alveolárním vzduchem a krví, protékající plicemi. Výsledkem je až drastický pokles pCO2 v těle (26).

Snížený obsah CO2 na začátku zadržení dechu prodlužuje dobu zadržení dechu potřebnou k nahromadění dostatečného množství CO2 (a tedy zvýšení pCO2 na nadhraniční úroveň) k vyvolání pocitu potřeby se nadechnout. To umožní vydržet déle bez nádechu, případně uplavat pod hladinou na nádech delší vzdálenost či se na nádech ponořit do větší hloubky.

Druhým faktorem ovlivňujícím dobu volní apnoe je postupné zvyšování tolerance k hyperkapnii. Soustavným tréninkem tak lze proti průměrně dosažitelné maximální době volní apnoe okolo 90 s až 3 minut dosáhnout téměř neuvěřitelných výkonů.

Dle přehledu rekordů registrovaných organizací AIDA (48) drží světový rekord mužů v disciplíně „statická apnoe“, tedy zadržení dechu na místě bez pohybu, s obličejem pod vodní hadinou, Branko Petrović ze Srbska časem 11:54 minut z roku 2014, v kategorii žen Ruska Natalia Molčanovová výkonem 9:02 minut z roku 2013. V této disciplíně se vedou také rekordy po předstartovním dýchání kyslíku. Zde je efekt snížení pCO2 ještě výraznější a rekordy téměř neuvěřitelné: drží je Budimir Šobat (Chorvatsko) s délkou apnoe 24:37 minut (2021) a Karoline Mariechenová (Brazílie) s 18:32 min (2009).

Při ponoření pod vodní hladinu má i lidský organismus několik reflexních mechanismů, jimiž sníží svoji spotřebu kyslíku, aby „přežil“ co nejdéle. Typické je zpomalení srdeční činnosti. Toho lze dosáhnout také farmakologicky; použití betablokátorů je u těchto soutěží proto zakázáno a je pokládáno za dopingový prohřešek.

Savci žijící ve vodním prostředí mají adaptační mechanismy na pobyt pod vodní hladinou vytvořeny daleko dokonaleji než člověk. Rekordmanem je vorvaňovec zubatý (Ziphius cavirostris), který patří mezi kytovce. Dokáže se potopit do téměř 3000 metrů pod hladinu a pod vodou vydrží mnohem déle, než by mělo být možné. Podle teoretických výpočtů by měl pod hladinou na jeden nádech vydržet přibližně 33 minut, pak by se měl vynořit, aby své zásoby vzduchu doplnil. Vorvaňovci však vydrží pod vodou mnohem déle – nejdelší změřený ponor trval 3:42 hodin. Jak je to možné, je zatím nejasné.

REAKCE NA AKUTNÍ ZADRŽENÍ DECHU

Akutní volní apnoe při ponoření pod vodní hladinu sestává ze dvou fází bez ohledu na to, jakou má potápěč předchozí zkušenost. V první „snadné fázi“ (easy-going phase) potápěč nepociťuje subjektivně žádné nepříjemné pocity. Když však při trvající apnoi překročí jakýsi bod zlomu související se zvýšeným obsahem oxidu uhličitého v těle a tím také v krevním řečišti, začnou se hlásit stále silnější respirační signály z dýchacího centra, které upozorňují na potřebu obnovit ventilaci a rovnováhu dýchacích plynů. Zvýšený obsah nevydýchaného CO2 vede ke zvýšenému pCO2 a respirační acidóze. Tyto respirační signály nevyhnutelně vyvolají mimovolní kontrakce bránice a inspiračních svalů, jež jsou označovány jako mimovolní dýchací pohyby (involuntary breathing movements – IBM) (3).

Mimovolní dýchací pohyby (IBM), ke kterým dochází ve fázi jakéhosi boje s maximální délkou zadržení dechu („bojová fáze“ – struggle phase), vytvářejí vlny negativního nitrohrudního tlaku. Ten zvyšuje žilní návrat, srdeční výdej a výměnu dýchacích plynů a nasává čerstvou krev z žilních zásob sleziny a jater. K testování těchto hypotéz použili Palada et al. (39) fotopletysmografického a sonografického vyšetření hemodynamiky a velikosti sleziny před zadržením dechu, v průběhu a po skončení maximální suché apnoe (tj. volního bezdeší bez ponoření do vody) u sedmi trénovaných apnoických potápěčů. Během snadné (pohodové) fáze byl srdeční výdej snížen asi o 40 % v důsledku snížení tepového objemu při poklesu venózního návratu dolní dutou žílou, zatímco slezina se stáhla asi o 60 ml. Ke konci bojové fáze, v přítomnosti intenzivních IBM, se objem sleziny dále snížil o cca 70 ml, zatímco srdeční výdej a průtok dolní dutou žilou se téměř normalizovaly. IBM tak patrně podmiňuje snížení objemu sleziny a obnovení hemodynamiky, což je pravděpodobně závěrečný mechanismus jak využít posledních rezerv kyslíku před ukončením apnoe (39).

U osmi výkonných apnoických potápěčů sledovali Dujic et al. (12) centrální hemodynamiku, arteriální saturaci kyslíkem, regionální hladinu mozkového oxyhemoglobinu, deoxyhemoglobinu a změny celkového hemoglobinu a IBM během maximálních suchých apnoických pokusů. Frekvence IBM se ke konci bojové fáze zvýšila (přibližně o 100 %) a jejich trvání se zkrátilo (přibližně o 30 %), zatímco amplituda se nezměnila (ve srovnání se začátkem bojové fáze).

V průběhu bojové fáze dochází ke konzistentnímu zvýšení mozkového regionálního deoxyhemoglobinu a celkového hemoglobinu, zatímco hladina mozkového oxyhemoglobinu (bHbO2) se měnila bifázicky: zpočátku se zvyšovala až do poloviny bojové fáze s následným relativním poklesem na konci zadržení dechu. Střední arteriální tlak se během bojové fáze zvyšuje, i když nedošlo k dalšímu nárůstu periferního odporu, což svědčí o příznivém vlivu IBM na obnovení srdečního výdeje, především úpravou tepového objemu. Krátkodobé, prudké zvýšení středního arteriálního tlaku vyvolané IBM bylo následováno podobnými oscilacemi v bHbO2. Zvýšení cerebrálního objemu krve pozorované během bojové fáze suché apnoe je s největší pravděpodobností způsobeno IBM v období hyperkapnií vyvolané cerebrální vazodilatace a periferní vazokonstrikce.

Zahájení prvního mimovolného inspiračního pohybu IBM se nazývá „fyziologický bod zlomu“ (32). Je to moment, ve kterém motivovaný, ale netrénovaný jedinec přeruší zadržení dechu a obnoví dýchání. U elitních apnoistů, tj. např. u výkonných apnoických potápěčů, je však tento bod zlomu posunut až do bojové fáze apnoe, tedy až po desítkách IBM, daleko za „fyziologickým bodem zlomu“ netrénovaných zdravých osob. Hlavní rozdíl mezi zadržením dechu u netrénované osoby a elitního apnoisty spočívá v mentální schopnosti potlačit nutkání dýchat a udržet uzavřenou hlasivkovou štěrbinu a ústa po celou dobu trvání IBM. Obrázek 1 znázorňuje typické elitní suché statické zadržení dechu, kde je „snadná“ (pohodová) a „bojová“ fáze.

Změny dýchacích plynů při tzv. „statickém bezdeší“ (static apnea) sledovali Lindholm a Lundgren (34). Devět potápěčů před pokusem hyperventilovalo. Poté bez pohybu leželi ve vodě 28 °C teplé obličejem ke dnu, jak nejdéle vydrželi, v průměru 284 ± 25 sekund. Před zahájením apnoe byl pCO2 18,9 ± 2,0 torrů a po ukončení apnoe 38,3 ± 4,7, hodnoty pO2 byly 131,7 ± 2,7 torrů před apnoe a 26,9 ± 7,5 torrů při ukončení apnoe. U dvou subjektů došlo na konci apnoe ke ztrátě motorické kontroly, jejich koncové hodnoty pO2 byly 19,6 a 21,0 torrů. Na konci apnoe dosahovaly pCO2 jen normokapnické nebo stále ještě hypokapnické úrovně. Hloubka hypoxie blízká hypoxické ztrátě vědomí (hypoxic loss of consciousness) byla podobná hypobarické hypoxii u člověka ve vysoké nadmořské výšce, uváděná např. v letecké medicíně.

Ferretti et al. (18) změřili pO2 a pCO2, dechový objem, koncentraci laktátu a arteriální pO2 u tří elitních apnoistů a devíti netrénovaných amatérů. Potápěči se ponořili v apnoi do hloubky 40–70 metrů, ponory trvaly 88–151 sekund. Kontroly pouze na stejnou dobu zadržely dech. Okamžitě po ponorech se pO2 ve vydechovaném vzduchu snížil z výchozí úrovně okolo 140 torrů na 30,6 torrů, pCO2 se zvýšil z přibližně 25 torrů na maximálně 47,0 torrů a dechový objem dosáhl hodnot od 1,32 do 2,86 litru. Odhadnutá spotřeba kyslíku byla 513–929 ml O2/min, tj. asi 20–30 % jejich VO2max. Hladina laktátu se zvýšila z 1,2 mmol/l na maximálně 6,46 mmol/l. Saturace arteriální krve O2 se snížila výrazněji u elitních apnoistů ve srovnání s kontrolami. Bylo u nich také patrné vyšší uplatnění anerobního metabolismu.

Warkander et al. (51) uvádějí, že při jednom terénním sledování apnoického potápěče při výstupu z hloubky 107 metrů naměřili pO2 24 torrů, aniž by byly přítomny známky poruchy vědomí.

Při sledování dvou mistrů světa v apnoickém potápění do hloubky větší než 100 m konstatovali Patrician et al. (40), že tito sportovci prokazují neuvěřitelnou snášenlivost vůči extrémní hydrostaticky vyvolané kompresi plic. Bezprostředně po ponorech do > 100 m došlo k akutnímu zhoršení výměny plicních plynů, mírné akumulaci extravaskulární plicní tekutiny, znatelnému intratorakálnímu diskomfortu a projevům „opojení hloubkou“, nicméně během několika hodin po výstupu na hladinu většina těchto změn vymizela.

Pečlivý dohled je nutný i poté, co se apnoista vrátil na hladinu. Nejméně 30 sekund (spíše déle) je třeba potápěče pozorovat a mít zajištěnou pomoc v případě, že dojde k opožděné poruše vědomí (36).

ODEZVA NA APNOICKÝ TRÉNINK

Délku volní apnoe lze snadno změřit, aniž bychom se ponořili pod vodní hladinu. Pokud opakovaně několik dnů po sobě tyto pokusy provedeme, pozvolna se doba volní apnoe prodlouží. Pravidelným opakováním volní apnoe lze totiž zvýšit toleranci vůči nastupující hyperkapnii, jak je tomu také v extrémní podobě u trénovaných apnoických potápěčů. Nižší senzitivitu vůči CO2 experimentálně prokázali Delapille et al. (11), Masuda et al. (35), Grassi (21) a další.

Ivančev et al. (28) porovnali odezvu na stupňující se hyperkapnii u trénovaných apnoických potápěčů a kontrolní netrénované skupiny. U potápěčů nezjistili žádné známky negativního vlivu takové expozice na cerebrovaskulární reaktivitu posuzovanou podle změny rychlosti krevního proudu ve střední mozkové tepně a podle změny koncového výdechového parciálního tlaku CO2 v reakci na dva hyperoxicko-hyperkapnické respirační manévry. Normální cerebrovaskulární odpověď na hyperkapnii u potápěčů a tím udržení homeostázy mozkového krevního toku zajišťuje pravděpodobně adekvátní koncentrace mozkových vazodilatátorů.

Naproti tomu snížená senzitivita vůči CO2 se u potápěčů projevila významně nižším vzestupem ventilace. Podobně je tomu i u dalších skupin sportovců, kteří se věnují podvodním aktivitám se zadrženým dechem, např. u hráčů podvodního hokeje (10) a dalších.

Reakce organismu na potápění v apnoi souvisí s úsilím zachovat dostatečný přísun kyslíku životně důležitým orgánům v podmínkách hypoxie a hyperkapnie. Vedle bradykardie dochází k periferní vazokonstrikci, zvýšení arteriálního krevního tlaku a k poklesu srdečního výdeje (33). Součástí reakce je také kontrakce sleziny (44). Normální cerebrovaskulární reaktivita v podmínkách hypoxie a hyperkapnie naznačuje, že tento mechanismus zajišťuje při apnoickém potápění adekvátní zvýšení průtoku krve mozkem.

Jedním z projevů adaptace na apnoické potápění je zvýšení vitální kapacity plic. Je to především díky zvýšenému exspiračnímu rezervnímu objemu (46). Pravidelný šestitýdenní trénink dynamického apnoického potápění zlepšuje apnoický výkon, zvyšuje retikulocytózu, ale nezvyšuje koncentraci zralých erytrocytů. Ukázalo se, že i poměrně krátkodobý trénink aktivuje proces erytropoézy, neovlivní však objem sleziny (13).

Naproti tomu elitní apnoičtí potápěči se vyznačují vyšší denzitou kapilárního řečiště a kratší difuzní vzdáleností pro O2 v kosterním svalstvu (m. vastus lateralis), vyšším obsahem myoglobinu a vyšším počtem mitochondrií ve svalových vláknech typu I (rychlých) ve srovnání s vlákny typu II (pomalými). Ve srovnání s kontrolní skupinou netrénovaných osob měli vyšší počet erytrocytů. Mezi oběma skupinami nebyly rozdíly v objemu sleziny (14).

Mechanismy vedoucí k přerušení volní apnoe u netrénovaného apnoisty po dosažení bodu zlomu souvisejí jednak s aktivitou plicního aferentního nervu, trvale aktivního generátoru respiračního rytmu, jednak s chemoreflexním (hyperkapnickým) stresem. Naproti tomu u elitních a motivovaných apnoistů je hyperoxický bod přerušení dechu pravděpodobně podmíněn téměř výlučně těžkým diskomfortem dýchacích svalů, vyvolaným potlačením až 100 IBM, a hrozícím plicním kolapsem, souvisejícím se sníženým objemem plic z nepřiměřené extrakce kyslíku (2).

Souběžná bradykardie u výkonných apnoistů prodlužuje maximální dobu zadržení dechu. Jak již bylo uvedeno, β1-blokáda u nich výrazně snižuje tepovou frekvenci a prodlužuje dobu trvání suchého statického zadržení dechu, v průměru o 10 % (33 s) ve srovnání s placebem (24).

U elitních a motivovaných apnoistů, kteří dokážou vědomě potlačit dechové nutkání, spočívá dosažení nejdelšího zadržení dechu při zachování vědomí na následujících dvou základních principech: 1. úložné kapacitě pro kyslík, související s vysokou vitální kapacitou plic a 2. s udržením postačující saturace kyslíkem cestou centrální distribuce krevního toku a poklesem aerobního metabolismu. Druhý princip, obecně využívaný u všech potápějících se savců, je obvykle charakterizován vagálně zprostředkovanou bradykardií a sympatikem zprostředkovanou slezinnou a periferní vazokonstrikcí (44).

Z dalších faktorů se na délce volní apnoe podílejí tzv. diving reflex (tj. „trigeminokardiální reflex“) charakterizovaný bradykardií, hypotenzí, žaludeční hypermobilitou a cerebrovaskulární vazodilatací (45). Z mechanismů adaptace na apnoické potápění uvádějí Ferrei a Costa (17) také zlepšené termoregulační schopnosti, sníženou citlivost vůči vyššímu pCO2, vyšší vitální kapacitu plic a reflexní změny v krevním řečišti. Výrazná periferní vazokonstrikce je provázena vzestupem arteriálního krevního tlaku. Následná stimulace arteriálních baroreceptorů způsobuje výrazný pokles srdeční frekvence. Bradykardie však není kompenzována vyšším tepovým objemem, takže dochází k poklesu srdečního výdeje. Tento pokles však nedosahuje takového stupně, aby ohrozil perfuzi životně důležitých orgánů. Dochází proto k redistribuci krevního toku a v některých orgánech, včetně kosterního svalstva, se průtok krve omezuje. I při poměrně nízké intenzitě svalové práce se pak uplatňuje anaerobní krytí metabolických nároků, jak ukazují zvýšené koncentrace laktátu v krvi.

HYPOXICKÝ BLACKOUT

Ztráta vědomí při potápění v apnoi vyvolaná hypoxií bývá v běžné potápěčské terminologii nazývána termínem „blackout“. Pokud ponoření pod vodní hladinu předcházela hyperventilace ve snaze oddálit pocit potřeby se nadechnout a při následném pobytu pod vodou došlo ke ztrátě vědomí, bývá používán termín posthyperventilační hypoxická synkopa. Potápěče postihuje nedaleko od vodní hladiny, může to být i v mělké vodě, kde by postižený jedinec vestoje stačil.

Experimentálně takové riziko prokázali např. Lanphier et al. (31) při expozici potápěčů simulované hloubce 10 m a tlaku 2 atm v přetlakové komoře. Předcházející hyperventilace umožnila prodloužit dobu „ponoru“ a také vyšší pracovní výkon, pO2 při „výstupu“ však dosahoval velmi nízkých hodnot, dokonce pouze 24 torrů. Potvrdili tak, že při výstupu při apnoickém potápění po předchozí hyperventilaci je pravděpodobnou příčinou utonutí akutní hypoxie.

Hypoxii jako příčinu ztráty vědomí při potápění potvrdili také Albert a Craig (1). Sledovali na suchu odezvu na čtyři typy zadržení dechu: 1. v klidu, 2. po hyperventilaci, 3. při mírné zátěži a 4. po hyperventilaci a při intenzivní zátěži. V bodě zlomu pokusné osoby provedly maximální výdech a tento vzduch byl následně analyzován na obsah dýchacích plynů O2 a CO2. Při dosažení bodu zlomu bylo pCO2 vyšší a pO2 vždy nižší po apnoi se zátěží ve srovnání s apnoí klidovou. Nejnižší pO2v bodě zlomu bylo pozorováno poté, co pokusná osoba intenzivně cvičila po předchozí hyperventilaci. pO2 klesl na 34 torrů a níže u čtyř z 12 subjektů, tento stupeň hypoxie byl často spojený s bezvědomím (1).

Hyperventilací výrazně snížený pCO2 je nejběžnější příčinou výše uvedeného blackoutu. Potápěč si sice významně prodlouží dobu, po kterou nepociťuje jakékoliv dyspnoické příznaky, jež by jej nutily apnoi přerušit, po celou tu dobu však všechny tkáně spotřebovávají kyslík potřebný k jejich metabolismu. Intenzita této spotřeby závisí na intenzitě pohybové aktivity. Při rekordních pokusech o zadržení dechu pod vodní hladinou setrvává potápěč v horizontální poloze v naprostém klidu, se zatěžkávacím opaskem, vyrovnávajícím vztlak při naplnění plic vzduchem (příp. kyslíkem) v inspiriu na začátku pokusu tak, aby k udržení těla v této poloze nemusel vyvíjet žádné úsilí (obr. 2). Při takovém pokusu probíhajícím obvykle na mělčině v bazénu mívá ještě neoprenový celotělový oděv, který mu zajišťuje teplotní komfort a dále snižuje energetický výdej. Spolu se specializovaným tréninkem pak tito apnoičtí specialisté mohou dosáhnout téměř neuvěřitelných apnoických výkonů. Po celou dobu takového pokusu stojí na dně vedle soutěžícího apnoisty záchranáři, připravení v případě blackoutu okamžitě zasáhnout (obr. 3).

Jiná je situace, když se v apnoi potápěč snaží plaváním zdolat co nejdelší vzdálenost. Přestože tempo plavání je pomalé a pohyby končetinami co nejekonomičtější, intenzivní svalová práce vede k výraznému zvýšení energetického výdeje vyžadujícího aerobní krytí metabolických nároků. Během poměrně krátké doby hypoxie může dosáhnout takového stupně, že plavec bez jakýchkoliv varovných příznaků náhle ztratí vědomí a v důsledku této posthyperventilační hypoxické synkopy utone, pokud se mu nedostane okamžité pomoci (obr. 4).

Craig et al. (8) se zabývali rozborem 56 případů tonutí, u nichž mohl hrát roli právě tento mechanismus. Postiženi byli převážně muži ve věku 12–33 let. Všichni byli dobří plavci nebo potápěči. K 80 % případů došlo v hlídaných bazénech s dozorem na návštěvníky. Nehodu přežilo 35 subjektů. Z 23 obětí byla pouze v jednom případě provedena pitva. V tomto případě se jednalo o klasické utonutí, kterému předcházela hypoxie a hyperkapnie (obr. 3 a 4). Doba mezi ztrátou vědomí a smrtí nemusí být delší než 2,5 minuty. Autoři doporučili, aby plavčíci dohlížející na bezpečnost u bazénů vždy bedlivě sledovali zejména mladé plavce, kteří podnikají apnoické experimenty či soutěže zejména po předchozí hyperventilaci (8).

V letech 1988–2011 bylo ve státě New York zaznamenáno 16 případů DUBB (Dangerous Underwater Breath-Holding Behavior), čtyři skončily smrtelně. Plavci byli ve věku 7–47 let s průměrem 17 let, převážně muži (n = 13). Nejčastěji hlášeným chováním DUBB byla statická apnoe. Ve všech čtyřech smrtelných nehodách se jednalo o výkonné plavce ve věku 17–22 let. Jejich pokusům vždy předcházela volní hyperventilace (5).

Druhým mechanismem blackoutu při apnoickém potápění se vyznačuje potápění do hloubky. Při všech těchto pokusech k typickému blackoutu dochází nikoliv při samotném sestupu do hlubiny, ale až při výstupu na hladinu, obvykle dokonce až v posledních metrech těsně před vynořením. Souvisí to bezprostředně se změnami tlaku okolního vodního prostředí.

Rekreační potápěči se se zadrženým dechem poměrně běžně potápějí až do hloubek okolo 10 metrů, profesionální apnoičtí potápěči dosahují hloubek až přes 200 metrů. Vzduch v plicích v příslušné hloubce má (kromě extrémních hloubek) tlak okolní vody, tj. každých 10 m hloubky narůstá o 1 atm. I když se kyslík z plic postupně spotřebovává, jeho snížený obsah v hloubce ještě postačuje krýt metabolické nároky zejména centrálního nervového systému.

Při výstupu na hladinu však tkáně nadále využívají kyslík ke krytí svých metabolických potřeb, avšak pO2 postupně klesá, a to nejstrměji čím více se potápěč blíží vodní hladině. Před ponořením je pO2 v plicních sklípcích a v krvi tekoucí plicními žilami na úrovni 100–105 torrů (okolo 140 mbar). Ve smíšené žilní krvi, která přitéká do pravé poloviny srdeční, je za obvyklých okolností pO2 40 torrů; taková krev je pak pumpována plicními tepnami do plic. Pokud však plavec zadrží dech, kyslík se dále spotřebovává, a tudíž pO2 dále klesá.

Při jedné z disciplín závodního programu v apnoickém potápění závodníci sestupují se zadrženým dechem až do hlubin přes 200 metrů. Při amatérském potápění naproti tomu není nic výjimečného ponor do 10 metrů zcela běžný. Představme si, k jakým změnám pO2 dochází při apnoickém ponoření do této hloubky. V 10 metrech je pO2 v souladu s tlakem okolního prostředí dvojnásobný. Pokud tedy byl pO2 na konci vdechu před ponořením 100 torrů, bude se v 10 metrech pohybovat okolo 200 torrů. Při pobytu a pohybu v této hloubce bude pO2 postupně klesat, až se dostane na úroveň odpovídající normálnímu pO2 smíšené žilní krve, tedy na 40 torrů. To stále pro saturaci mozkové tkáně kyslíkem stačí, k žádnému problému nedojde. Rozhodne-li se potápěč v tomto okamžiku pro výstup na hladinu, bude se postupně nejen rozepínat dosud na polovinu stlačený hrudník a plíce, ale se snižujícím se tlakem okolního prostředí bude klesat i pO2. U hladiny to bude jen 20 torrů, a to už je úroveň pro činnost mozkových buněk příliš nízká. Za tolerovatelnou hranici bývá pokládán pO2 kolem 30 torrů (40 mbar), té uvedený potápěč dosáhne kolem hloubky 5 metrů, v dalších metrech směrem k hladině jej může kdykoliv potkat uvedený blackout, tedy bez varování okamžitá ztráta vědomí, a následné utonutí. Nejčastěji se to podle zkušeností ze soutěží apnoistů stává v hloubce okolo 2–3 metrů. Tam jsou připravení záchranáři s dýchacími přístroji, kteří bezvědomého potápěče dopraví na hladinu. Doba ponoru pod vodní hladinu při těchto soutěžích obvykle netrvá více než 90 sekund, u nejvýkonnějších profesionálů to však může být podstatně déle (7).

APNEA DIVING – SPORTOVNÍ DISCIPLÍNA

Přehled literatury ukazuje, že u extrémních potápěčů dochází k adaptačním mechanismům, které umožňují prodloužení apnoe nad limity dosažené nepotápějícími se subjekty a uchování zásob kyslíku během ponorů. Potápěčská reakce zahrnující periferní vazokonstrikci, zvýšený arteriální krevní tlak, bradykardii a snížený srdeční výdej může být v souvislosti s trénovaností potápěče různě výrazná. Některé periferní oblasti mohou být vyloučeny z perfuze s následným výraznějším zapojením anaerobního metabolismu. Kromě toho se potápěči se zadrženým dechem vyznačují mírnější ventilační odezvou na zvýšený pCO2 ve ventilovaném vzduchu, pravděpodobně v důsledku adaptace na časté vystavení se zvýšeným pCO2 během apnoických ponorů (16). Tyto mechanismy umožňují dosažení zvláště nízkých parciálních tlaků alveolárního kyslíku (< 30 torrů) a vysokých parciálních tlaků alveolárního CO2 (> 50 torrů) na konci maximálních suchých zádrží dechu a s tím související nižší spotřeby kyslíku během ponoru vyšším využitím anaerobní glykolýzy jako mechanismu krytí metabolických nároků.

V závodním potápění na nádech – freedivingu – existují tři bazénové disciplíny: statická apnoe – časované zadržení dechu pod vodou bez plavání, dynamická apnoe – vzdálenost, kterou potápěč urazí plaváním na jeden nádech s ploutvemi, a dynamická apnoe bez ploutví – vzdálenost, kterou potápěč urazí plaváním bez ploutví na jeden nádech.

Pro představu uveďme vedle již shora popsaných statických výkonů další rekordy (48). V disciplíně dynamická apnoe bez ploutví uplavali na nádech Mateusz Malina (Polsko) 244 metrů (2016) a Magdalena Solich-Talandová (Polsko) 191 metrů (2017), s ploutvemi (obr. 5) to pak bylo pochopitelně více: Mateusz Malina a Gorgos Panagiotakis (Řecko) ve stejný den v roce 2016 uplavali 300 m, zatímco Magdalena Solich-Talandová v roce 2017 257 m.

Na volné vodě, převážně v mořích, se organizují soutěže v hloubkových disciplínách. V disciplíně „volný ponor“ se plave podél lana do hloubky a zpět bez ploutví. Světové rekordy drží Alexej Molčanov (Rusko) výkonem 126 m (2021) a Alessia Zeschiniová (Itálie) výkonem 101 metrů (2021). Z další hloubkových disciplín uveďme jen tu nejextrémnější – „no limits“, tedy bez omezení. Potápěč je stažen do hloubky pomocí zátěže, jakýchsi saní, poté je vytažen na hladinu pomocí lana nebo vztlakového zařízení spočívajícího v uměle nafouklém vzduchovém vaku. V této kategorii drží světové rekordy Herbert Nitsch (Rakousko) výkonem 214 m z roku 2007 (potřeboval k tomu 4:24 minuty) a Tanya Streeterová (USA) (obr. 6), která do hlubiny 160 m a zpět v roce 2002 potřebovala 3:26 minuty. S uvedenými rekordy v apnoickém potápění se lze seznámit také v každoročně publikované Guinnessově knize rekordů (23).

SMRTELNÁ RIZIKA REKORDNÍCH POKUSŮ

Sportovní potápění je oblíbenou volnočasovou činností, které se věnují miliony vyznavačů. Ať v amatérské, nebo vrcholové profesionální podobě je však vždy spojeno s určitými zdravotními riziky, jichž by si každý potápěč měl být vědom. V zájmu vlastní bezpečnosti by měl dodržovat nejen požadavky na technické vybavení, ale zejména pokyny týkající se vlastního chování pod vodní hladinou. Platí to jak pro přístrojové potápění, tak zejména pro potápění v apnoi.

Zatímco u nás statistiky potápěčských nehod prakticky neexistují, americké statistiky jsou podstatně komplexnější i proto, že potápěčům nabízí služby specializovaná zdravotní pojišťovna (Divers Alert Network – DAN). Z jedné roční statistiky pojišťovny DAN, která obsahovala údaje od 3,174 milionu potápěčů, vyplynulo, že 2,351 milionu z nich se potápí 1krát až 7krát za rok. Ostatních 823 000 potápěčů se potápění věnuje 8krát nebo vícekrát za rok. Úmrtnost mezi klienty této pojišťovny byla 16,4 na 100 000 potápěčů, tedy srovnatelná se smrtelnými nehodami u amerických řidičů motorových vozidel (16,0 na 100 000 řidičů). Podle údajů DAN o úmrtnosti při freedivingu v letech 2006–2011 zemře každý rok asi 59 potápěčů. Dalším zajímavým zjištěním DAN je, že ze 447 případů nehod při freedivingu zaznamenaných v této době bylo 308 smrtelných (19) (obr. 7).

Z této statistiky nevyplývá, jaký podíl připadal na apnoické potápěče-závodníky a na amatéry provádějící potápění na nádech jen příležitostně. Odhaduje se, že v soutěžích v apnoickém potápění vzhledem k přísným bezpečnostním opatřením připadá celosvětově na 80 tisíc jednotlivých potápěčských výkonů jedna nehoda se smrtelnými následky (27). Uveďme několik tragických nehod, které postihly ty nejlepší.

Audrey Mestreová (Francie, 1974–2002) byla od dětství výbornou plavkyní a brzy ji upoutalo i potápění. Jako profesionálka držela světový freedivingový rekord v disciplíně „no limits“ s ponorem do 130 m. V roce 2002 se poblíž Dominikánské republiky pokusila o nový rekord v této disciplíně. Po sestupu do hloubky 171 metrů pomocí saní o váze 91 kg Audrey otevřela ventil u vzduchové přetlakové láhve, aby nafoukla zvedací vak, který by ji rychle vytáhl na hladinu, ale v láhvi nebyl žádný vzduch. Záchranářský potápěč se pokusil nafouknout vak ze své láhve, ale to se nezdařilo. Ponor, který neměl trvat déle než 3 minuty, nakonec trval déle než 8,5 minuty. Záchranářští potápěči ji v bezvědomí dopravili na povrch, kde jí byla poskytnuta resuscitace. Bohužel neúspěšná (20).

Loic Leferme (1970–2007) byl francouzský freediver, držitel světového rekordu v disciplíně „no limits“ a také spoluzakladatel AIDA v roce 1990. Naposledy trénoval u jihovýchodního středomořského pobřeží Francie nedaleko Villefranche-sur-Mer na rekord v této disciplíně. Krátce před tím přišel o svůj světový rekord, takže měl v úmyslu se o něj znovu pokusit. Pomocí těžkých saní rychle sestoupil do hlubiny, pak se pokusil znovu vynořit. Nafouknutí výtlačného balónu však stejně jako v předchozím případě selhalo. K výstupu na hladinu v apnoi již neměl dost rezerv a utopil se.

Nicholas Mevoli (USA, 1961–2013) byl talentovaný freediver z Floridy. Úspěšně startoval mezi elitou ve významných závodech Deja Blue a Caribbean Cup. V polovině listopadu 2013 se zúčastnil soutěže Vertical Blue na Bahamách. Jeho cílem bylo ponořit se do hloubky 72 metrů v disciplíně „Constant Weight Without Fins“ v Dean’s Blue Hole, což je hlubina klesající do 202 m, jedna z nejhlubších vůbec. Nicholas sestoupil 68 metrů a začal stoupat k hladině. Pak si to rozmyslel a znovu se otočil k sestupu. To bylo závažné porušení pravidel bezpečnosti soutěží AIDA. Jakmile se potápěč jednou rozhodne pro vyplavání k hladině, musí stále stoupat. Nicholas se po více než 3,5 minutách pod vodou vynořil, zdánlivě naprosto v pořádku. Po krátké době však ztratil vědomí a spadl zpět do vody. Nakonec zemřel na plicní edém.

Natálie Molčanovová (Rusko, 1962–2015) byla skvělou bazénovou plavkyní. Po skončení plavecké kariéry se věnovala svým dvěma dětem a dalším rodinným povinnostem a až ve 40 letech se rozhodla vrátit se k vodě. Úspěšně vyzkoušela apnoické potápění a postupně v různých disciplínách vytvořila 41 světových rekordů. K nim přidala 23 zlatých medailí ze světových šampionátů. Dne 2. srpna 2015 dávala Natalie soukromou lekci poblíž španělské Ibizy. Po sestupu do hloubky 40 metrů se však už nevynořila. Její tělo se nikdy nenašlo, takže o příčině smrti lze jen spekulovat. Možná, že svou roli sehrály nečekané mořské proudy, s nimiž svedla poslední marný boj (19).

Steven Keenan (Irsko, 1977–2017) vystudoval mikrobiologii na univerzitě v Dublinu. Po studiích cestoval po Jižní Americe a západní Africe. V roce 2008 získal certifikát jako Dive Master v přístrojovém potápění. Krátce poté jej uchvátilo potápění na nádech. V roce 2011 dokončil instruktorský kurz AIDA a postupně získal nejvyšší kvalifikaci multiagenturního instruktora v apnoickém potápnění. V roce 2009 byl spoluzakladatelem jedné z nejproslulejších potápěčských škol Dahab Freedivers v Dahabu na Sinajském poloostrově. Působil jako bezpečnosní komisař při mnoha světových soutěžích v potápění na nádech a byl držitelem řady irských freedivingových národních rekordů. Jeho povolání se mu stalo osudným. Ve vyhlášené potápěčské destinaci Dahab Blue Hole doprovázel italskou freediverku Alessii Zeschiniovou, která se pokoušela dokončit ponor v disciplíně „konstantní váha bez ploutví“ s proplaváním oblouku Blue Hole Arch v hloubce okolo 50 m. Zde Alessia ztratila orientaci, takže dvojice se pokusila vyplavat k hladině, ovšem v jiném místě, než ji očekávali záchranářští potápěči. Během výstupu blízko hladiny Keenan v důsledku „blackoutu“ ztratil vědomí a následně po vytažení z vody skonal v taxíku, který jej vezl do nemocnice. Alessia svůj pokus přežila a stále patří mezi světovou elitu (6).

ZÁVĚR

Sportovní potápění je sportem, který je z hlediska zdravotního všestranně prospěšný. V kterékoliv formě však s sebou nese i určitá rizika, která mohou v krajních případech skončit fatálně. Platí to i o potápění na nádech či jinými termíny o apnoickém potápění či freedivingu. Pokud se někdo chce tomuto sportu skutečně dlouhodobě věnovat, měl by vyhledat odborně vedený kurz. I u nás existuje celá síť potápěčských škol, kde se zájemcům nabízí nejen praktický výcvik, ale dostane se jim i teoretických znalostí potřebných k bezpečnému provozování tohoto sportu.

Na rozdíl od všeobecného přesvědčení k největšímu počtu tragédií při freedivingu dochází vysloveně v mělké vodě poblíž vodní hladiny. Hypoxický blackout, jak se nazývá náhlá ztráta vědomí při plavání pod vodou, postihuje většinou mladé muže a zdatné plavce a souvisí obvykle s nedodržením bezpečnostních opatření a s přeceněním vlastních sil. Riziko se nevztahuje jen na ty, kteří aktivně provádějí apnoické potápění, ale také na další sporty vyžadující delší apnoi, jako jsou podvodní hokej a ragby, synchronizované plavání a často také osamělé pokusy o rekordní dobu či uplavanou trať pod hladinou. V prevenci hraje důležitou roli dohled zkušené osoby, připravené kdykoliv při podezření na nepřiměřené chování „apnoisty“ okamžitě zasáhnout (41).

K základním bezpečnostním pravidlům freedivingu vedle dokonalé znalosti plavání a dobrého zdravotního stavu patří:

• Před ponořením pod vodní hladinu neprovádějte nadměrnou hyperventilaci, ne více než tři nebo čtyři nádechy, raději však jen jeden nebo dva.
• Vždy mějte nad sebou připraveného pozorovatele, který vám v případě nutnosti pomůže.
• Omezte ponory do hloubky, pokud jste neprošli odborně vedeným výcvikovým kurzem.
• Upravte si zatěžkávací opasek tak, abyste se pohodlně vznášeli v hloubce 5 metrů. V případě nutnosti, táhneli vás pás ke dnu, neváhejte jej odhodit.
• Osvojte si základy kardiopulmonální resuscitace (7). Seznamte se se zásadami správného dýchání před potápění a po vynoření na hladinu (15).

Kam až se mohou posunout světové rekordy v apnoickém potápění, je těžké odhadnout, podobně jako ve všech jiných měřitelných sportovních disciplínách. Příští rekordmani se budou vyznačovat genetickými předpoklady umožňujícími tréninkem dosáhnout ještě vyšších adaptačních změn, tedy zejména také schopnost tolerovat extrémní hodnoty parciálního tlaku alveolárního kyslíku (< 30 mmHg) a alveolárního oxidu uhličitého (> 50 mmHg) se snížením spotřeby kyslíku během ponoru s využitím zvýšené anaerobní glykolýzy (16).

Apnoičtí potápěči postupně dokázali něco, co bylo v medicíně pokládáno za nemožné. Dlouho panovalo přesvědčení, že při sestupu do dnes běžně dosahovaných hloubek v apnoi kolem 30–40 metrů musí být hrudník rozdrcen okolním přetlakem, že potápěč po takovém pokusu bude plivat krev z plic postižených barotraumatem. Freediveři dokázali, že tomu tak není, že tréninkem lze lidské tělo adaptovat na ještě daleko náročnější podmínky. Podstatnou měrou přispěli k rozšíření vědeckých poznatků v oblasti zátěžové fyziologie (47). Italská režisérka Martina Amati, sama nadšeně vyznávající apnoické potápění, vyzdvihuje ještě jeden aspekt tohoto sportu (52):

„V apnoickém potápění hraje důležitou roli nejen prvek tělesnosti, ale hlavně také mentální stránka výkonu. To je na tom neuvěřitelné. Při ponoření musíte pustit z hlavy vše, co znáte, musíte se zbavit všeho, co vám dělá dobře nebo špatně. Je to velmi osvobozující proces. Ale stejně tak si musíte být plně vědomi svého těla, svých pocitů a vědomí toho, kde se nacházíte v každém daném okamžiku.“

Bohužel ne každému se to podaří tak, jak to režisérka Amati líčí. Svědčí o tom počty úmrtí v řadě vyhledávaných potápěčských destinací. Střízlivý odhad úmrtí ve zmíněné Red Sea Blue Hole uvádí 130 tragických nehod za období 15 let, z nichž mnohé oběti patřily mezi zkušené potápěče a instruktory s nejvyšší kvalifikací (22). Je proto na místě k potápěčským pokusům, jakkoliv zdánlivě snadným, vždy přistupovat s respektem a s dodržováním základních bezpečnostních směrnic.

Pro většinu amatérských potápěčů je bezpečné potápění se zadrženým dechem do hloubky kolem 6 metrů. Jen pro zkušené, kteří prošli odborným kurzem, platí, že se mohou bezpečně vydat do hloubek až dvojnásobných. Další ponory už jsou vyhrazeny jen těm, kdo se na ně dlouhodobě systematicky připravují. Ve všech případech však platí, že je třeba dodržovat výše uvedená bezpečnostní pravidla. Pokud si někdo chce před cestou k moři podobný ponor vyzkoušet, může se vydat na stadion v Praze-Podolí. Ve skokanském bazénu je hloubka 4,5 metru. I tam však je třeba mít u sebe zkušený dohled případně požádat zkušeného plavčíka, aby dohled zajistil osobně.

Základní informace lze načerpat nejen z poměrně četných odborných pramenů určených široké veřejnosti (např. 4, 25, 29, 30, 37, 38, 42, 43, 49), ale v přehledném souhrnu i na webových stránkách (9).

Konflikt zájmů: žádný.

adresa pro korespondenci:
MUDr. Jaroslav Novák, Ph.D.
Ústav sportovní medicíny a aktivního zdraví LF UK
Alej Svobody 76, 323 00 Plzeň
e-mail: novakj@lfp.cuni.cz