Теория декомпрессии

Теория декомпрессии Теория декомпрессии Изучение переноса инертного газа из легких в ткани и обратно при колебаниях давления окружающей среды   Симптомы […]

Теория декомпрессии

  • Теория декомпрессии

    • Изучение переноса инертного газа из легких в ткани и обратно при колебаниях давления окружающей среды  
    • Симптомы декомпрессии проявляются в течение короткого времени после значительного снижения давления  
  • Причины декомпрессии

    • Подводное плавание и работа со сжатым воздухом: давление окружающей среды выше местного поверхностного давления  
    • Астронавты, высокогорные альпинисты и пассажиры самолетов: давление окружающей среды ниже стандартного атмосферного давления  
  • Механизм декомпрессии

    • Поглощение газа тканями в растворенном состоянии  
    • Выведение газа требует растворения, но значительное снижение давления может вызвать образование пузырьков  
  • Моделирование декомпрессии

    • Объясняет и предсказывает механизм выделения газа и образования пузырьков  
    • Используются детерминистические и вероятностные модели  
  • Эффективная декомпрессия

    • Быстрое поднятие для создания высокого градиента декомпрессии  
    • Максимально допустимое парциальное давление кислорода и предотвращение противодиффузионных пузырьков  
  • Физиология декомпрессии

    • Газ вдыхается при атмосферном давлении и растворяется в крови и тканях  
    • Поглощение газов зависит от растворимости, концентрации и температуры  
    • Диффузия и перфузия распределяют газ в тканях  
  • Динамика газа в растворенной фазе

    • Растворимость газов зависит от природы растворителя, температуры, давления и других растворенных веществ  
    • Диффузия гелия быстрее, чем азота  
    • Парциальное давление азота в легких составляет около 0,758 бар  
  • Перфузия и насыщение

    • При повышенном давлении легкие наполняются дыхательным газом, парциальное давление увеличивается  
    • Растворенные газы распределяются по телу через кровь  
    • Насыщение достигается при новом парциальном давлении  
  • Образование пузырьков

    • При снижении давления окружающей среды газ может образовывать пузырьки в тканях  
    • Пузырьки могут расти и повреждать ткани, вызывая декомпрессионную болезнь  
  • Баланс парциальных давлений

    • Сумма парциальных давлений газа в легких должна соответствовать сумме парциальных давлений в окружающей среде  
    • В альвеолах газ увлажняется и получает углекислый газ, снижая парциальное давление кислорода  
    • В клетках парциальное давление кислорода падает, а углекислого газа повышается  
  • Дефицит насыщения и его влияние

    • Дефицит насыщения защищает от перенасыщения и способствует растворению пузырьков.  
    • Степень ненасыщенности линейно возрастает с увеличением давления и уменьшается с увеличением доли инертного газа.  
    • Максимальная степень ненасыщенности достигается при чистом кислороде и максимальном парциальном давлении.  
  • Механика пузырьков

    • Пузырьки существуют в равновесии сил на поверхности.  
    • Поверхностное натяжение и диффузия газа влияют на рост пузырьков.  
    • Пузырьки могут расти при постоянном давлении и перенасыщении растворителя.  
  • Образование и рост пузырьков

    • Пузырьки могут образовываться в крови и тканях.  
    • Факторы, уменьшающие поверхностное натяжение, могут способствовать образованию пузырьков.  
    • Пузырьки могут деформировать ткани и вызывать повреждение клеток.  
  • Декомпрессионные пузырьки

    • Декомпрессионные пузырьки образуются в системных капиллярах.  
    • Пузырьки могут попадать в системный кровоток через овальное отверстие.  
    • Пузырьки в легких могут диффундировать через капилляры и альвеолы.  
  • Изобарическая противодиффузия

    • Изобарическая противодиффузия возникает при изменении состава газа без изменения давления.  
    • Поверхностная МКБ возникает при вдыхании гелия в гелиокс-среде.  
    • МКБ глубоких тканей возникает при переключении с одной смеси на другую.  
  • Исследование декомпрессионной болезни внутреннего уха

    • Переключение с обогащенных гелием смесей на азотные может вызвать временное перенасыщение инертным газом.  
    • Переключение должно быть тщательно спланировано для избежания максимального перенасыщения.  
  • Роль кислорода в декомпрессионной болезни

    • Декомпрессионная болезнь (DCS) часто связывают с перенасыщением тканей инертными газами.  
    • Однако, кислород также играет важную роль в DCS.  
    • При парциальном давлении кислорода выше 0.6 бар, риск DCS увеличивается.  
  • Механизм образования пузырьков

    • Пузырьки могут образовываться в капиллярах легких, блокируя их.  
    • Пузырьки могут проходить через овальное отверстие и попадать в артериальную кровь.  
    • Пузырьки могут повреждать ткани и вызывать боль.  
  • Влияние температуры и кровообращения

    • Температура влияет на распределение крови и обмен газов.  
    • Холодная вода вызывает вазоконстрикцию, что может увеличить риск DCS.  
    • Физическая активность может как уменьшить, так и увеличить риск DCS.  
  • Состав дыхательных газов

    • Смешанные дыхательные газы используются для снижения парциального давления азота.  
    • Гелий и другие инертные газы могут быть использованы для снижения наркотического эффекта.  
  • Факторы риска и индивидуальные особенности

    • Факторы риска включают возраст, ожирение, уровень липидов и другие.  
    • Индивидуальные особенности, такие как овальное отверстие, могут влиять на риск DCS.  
  • Модели декомпрессии

    • Существуют две основные концепции декомпрессии: растворенная фаза и пузырьковая фаза.  
    • Ранние модели использовали растворенную фазу, но современные модели учитывают пузырьковую фазу.  
    • Модели различаются по сложности и точности, но все они являются приближениями.  
  • Идеальные профили декомпрессии

    • Идеальные профили создают максимальный градиент для удаления инертных газов без образования пузырьков.  
    • Растворенные фазы модели основаны на предположении, что пузырьки можно избежать.  
  • Проблемы и ограничения моделей декомпрессии

    • Модели декомпрессии не всегда точно предсказывают риск для всех условий погружения.  
    • Модели ограничены в диапазоне глубин и времени, а также в используемых газах.  
    • Упрощенные правила не учитывают наличие пузырьков в тканях, что может привести к декомпрессионной болезни.  
  • Многотканевые модели

    • Разработаны модели с несколькими тканями, которые поглощают и выделяют газ с разной скоростью.  
    • Каждая ткань имеет свой полупериод насыщения.  
    • Модели с 1-16 тканями используются для создания таблиц декомпрессии.  
  • Модели ингассинга и выгассинга

    • Полупериод ткани — время, за которое ткань поглощает или выделяет 50% разницы в растворенном газе.  
    • Модели ингассинга используют экспоненциальное уравнение, но могут не учитывать пузырьки.  
    • Модели выгассинга основаны на критическом уровне насыщения или на предположении о формировании пузырьков.  
  • Критический уровень насыщения

    • J.S. Haldane использовал критическое давление 2:1, но позже изменил его на 1.58:1.  
    • Современные таблицы, такие как Bühlmann, основаны на критическом различии в 0.58 атмосфер.  
    • M-значения — максимальные значения давления, которые ткань может выдержать без симптомов.  
  • Градиентные факторы

    • Градиентные факторы изменяют M-значения для более консервативных профилей.  
    • Они варьируются линейно между глубиной погружения и поверхностью.  
    • Использование градиентных факторов увеличивает время декомпрессии и может привести к более глубоким остановкам.  
  • Неэффективность стратегии декомпрессии

    • Использование одного и того же градиентного фактора для всех глубин неэффективно.  
    • Модель с переменным градиентом учитывает глубину погружения.  
  • Подход без перенасыщения

    • Давление должно быть достаточным для предотвращения образования пузырьков.  
    • Естественная ненасыщенность тканей предотвращает образование пузырьков.  
    • Медленный подъем и глубокие первые остановки, короткие мелкие остановки.  
  • Критический объемный подход

    • Критический объемный критерий предполагает, что при превышении критического объема пузырьков появляются симптомы декомпрессионной болезни.  
    • Модели с учетом пузырьковой фазы имеют более медленные подъемы и глубокие первые остановки.  
  • Подъемы и насыщения

    • Подъемы без насыщения не позволяют тканям достичь равновесия с инертными газами.  
    • Насыщения позволяют тканям достичь равновесия за 6 раз времени полураспада медленной ткани.  
  • Нет-стоп лимиты и потолки

    • Нет-стоп лимит — теоретический максимум растворенного газа, который можно декомпрессировать без остановок.  
    • Потолок декомпрессии — минимальная глубина, на которой можно безопасно подниматься.  
  • Обязательная декомпрессия

    • Обязательная декомпрессия требует времени на дегазацию при подъеме.  
    • Время на дегазацию можно проводить на любой глубине с низким парциальным давлением инертного газа.  
  • Время до поверхности

    • Время до поверхности — время, необходимое для подъема с заданной глубины.  
    • Может быть рассчитано по плану погружения или показано на экране компьютера.  
  • Ступенчатая декомпрессия

    • Ступенчатая декомпрессия проводится с остановками на определенных глубинах.  
    • Время остановки можно рассчитать по потолку декомпрессии для максимального градиента давления.  
  • Остаточный инертный газ

    • Остаточный газ остается в тканях после подъема, даже если нет симптомов.  
    • Повторные погружения могут ускорить насыщение тканей.  
  • Модели декомпрессии на практике

    • Детерминистические модели основаны на правилах и эмпирических данных.  
    • Модели упрощают моделирование, делая предположения о лимитирующем механизме переноса газа.  
    • Перфузионные ткани и параллельные тканевые модели упрощают моделирование.  
  • Моделирование декомпрессии

    • Декомпрессия моделируется как параллельный набор независимых тканей с разными скоростями поглощения и выведения газов.  
    • Газы поглощаются и выводятся экспоненциально, с фиксированным временем полураспада.  
    • Критическое соотношение предсказывает образование пузырьков при превышении определенного соотношения парциального давления газа к атмосферному.  
  • История моделей

    • Джон Скотт Холдейн ввел концепцию полураспада для моделирования поглощения и выведения азота.  
    • В 1937 году ВМС США использовали 3 тканевых компартмента, в 1950-х добавили 5- и 10-минутные компартменты.  
    • В 1960-х Роберт Д. Воркман предложил использовать критические различия давления и добавил 3 дополнительных компартмента.  
    • Альберт А. Бюльманн увеличил число компартментов до 16 и разработал таблицы для различных высот.  
  • Современные модели

    • Б.А. Хиллс и Д.Х. ЛеМессерьер предложили термодинамическую модель, подчеркивающую важность метаболической обработки кислорода.  
    • Рекреационные технические дайверы разработали процедуры с глубокими остановками, что привело к моделям RGBM и VPM.  
    • Глубокие остановки могут быть полезны для уменьшения количества пузырьков, но их безопасность и эффективность не доказаны.  
  • Диффузионные модели

    • Диффузия является лимитирующим механизмом транспорта газов в тканях, что приводит к модели с серией компартментов.  
    • Простейшая модель — одномерный «тканевый слой».  
  • Модели пузырьков

    • Модели пузырьков основаны на предположении, что пузырьки всегда существуют в воде и тканях.  
    • Большинство моделей предполагают смешанную фазу газовыделения, что медленнее, чем растворенная фаза.  
    • Примеры моделей: артериальная модель, алгоритм ВМС США, модель Хеннесси, модель VPM.  
  • Модели декомпрессии

    • RGBM (Reduced Gradient Bubble Model) разработана Брюсом Винке в Лос-Аламосской национальной лаборатории.  
    • Goldman Interconnected Compartment Model (ICM) учитывает активный и буферные отсеки, где активный отсек считается основным источником риска.  
    • DCIEM 1983 модель связывает риск с двумя внешними отсеками из четырех.  
  • Прогностические модели

    • Прогностические модели рассчитывают риск декомпрессионной болезни на основе статистических данных.  
    • Статистический анализ подходит для компрессионных работ в туннелях из-за большого количества схожих условий.  
    • Методы варьируют глубины и время остановок для минимизации риска.  
  • Факторы, влияющие на риск

    • Факторы, влияющие на риск, включают температуру, погружение и упражнения.  
    • Распределение остановок также влияет на риск.  
    • Эксперименты показали, что более короткие остановки снижают риск.  
  • Saturation decompression

    • Saturation decompression — это физиологический процесс перехода от полного насыщения к нормальным условиям.  
    • Процесс медленный, и отклонение может вызвать образование пузырьков.  
    • Безопасная скорость декомпрессии контролируется парциальным давлением кислорода.  
    • Некоторые процедуры не допускают начало декомпрессии с восходящей экскурсии.  
  • Применение моделей

    • В 1985 году модель позволила успешно моделировать различные виды декомпрессии.  
    • Исследования продолжаются для улучшения моделей и тестирования графиков.  
  • Расширенное кислородное окно

    • Модель декомпрессии насыщения с увеличенной скоростью в начале подъема  
    • Постоянная скорость ограничена парциальным давлением кислорода  
    • Процедура остается экспериментальной  
  • Валидация моделей

    • Важность контролируемых процедур тестирования  
    • Использование ультразвуковой допплерографии для выявления пузырьков  
    • Венозные газовые эмболии как индикатор декомпрессионного стресса  
  • Эффективность распределения глубины упора

    • Глубокие остановки могут привести к более высокой скорости образования пузырьков  
    • Интеграл перенасыщения с течением времени показывает общий стресс от декомпрессии  
  • Влияние изменений компонентов инертного газа

    • Переключение газа для повышения парциального давления кислорода  
    • Переход с гелия на азот может вызвать неврологические расстройства  
  • Воздействие на высоту, погружение на высоте и полет после погружения

    • Эксперименты ВВС США для подтверждения графиков погружений  
    • Исследования для подтверждения прогнозов о снижении уровня воды  
    • Рекомендации по времени начала полетов  
  • Текущие исследования

    • Исследования продолжаются, данные недоступны  
    • Сеть Divers Alert Network собирает данные от дайверов-любителей  
    • Лаборатория безопасности погружений анализирует данные для вероятностного анализа риска  
  • Практическая эффективность моделей

    • Пузырьковые модели менее эффективны на практике  
    • Более глубокие декомпрессионные остановки менее эффективны для контроля пузырьков  
    • Оптимальная стратегия декомпрессии для глубоких прыжковых погружений остается неизвестной  
  • Практическая эффективность газовых переходов

    • Газовые переходы от гелия к нитрокс для ускорения декомпрессии не доказаны убедительно.  
    • Эти переходы увеличивают риск декомпрессионной болезни внутреннего уха из-за эффектов противодиффузии.  
  • Обучение теории декомпрессии

    • Декомпрессия — это область, где чем больше вы узнаете, тем больше понимаете, что не знаете.  
    • За таблицами и моделями декомпрессии скрывается физиологическая тайна, которая мало изучена.  
    • Обучение теории и использование таблиц декомпрессии является частью подготовки коммерческих дайверов.  
    • Планирование погружений и управление декомпрессией — важная часть работы дайв-супервайзера.  
    • Рекреационные дайверы обучаются теории и практике декомпрессии в соответствии с требованиями сертификационных агентств.  
    • Детальное понимание теории декомпрессии обычно не требуется ни коммерческим, ни рекреационным дайверам.  
  • Основные понятия

    • Декомпрессия (дайвинг) — снижение давления и его эффекты при подъеме с глубины.  
    • Практика декомпрессии — техники и процедуры для безопасной декомпрессии дайверов.  
    • Декомпрессионная болезнь — расстройство, вызванное пузырьками растворенных газов в тканях.  
    • Дайв-компьютер — инструмент для расчета декомпрессионного статуса в реальном времени.  
    • Эквивалентная воздушная глубина — метод сравнения требований декомпрессии для воздуха и нитрокса.  
    • Эквивалентная наркотическая глубина — метод сравнения наркотических эффектов смешанного газа с воздухом.  
    • История исследований и развития декомпрессии — хронологический список значимых событий.  
    • Гипербарические лечебные режимы — запланированное гипербарическое воздействие с использованием определенного газа.  
    • Кислородное окно — физиологическое влияние метаболизма кислорода на концентрацию растворенных газов в венозной крови.  
    • Физиология декомпрессии — физиологическая основа теории и практики декомпрессии.  
    • Алгоритм Бюльманна — математическая модель поглощения и высвобождения инертных газов в тканях при изменении давления.  
    • Модель Холдейна — модель декомпрессии, разработанная Джоном Скоттом Холдейном.  
    • Модель уменьшенного градиента пузырьков — алгоритм декомпрессии.  
    • Алгоритм Тальмана — математическая модель для декомпрессии дайверов.  
    • Термодинамическая модель декомпрессии — ранняя модель, контролирующая декомпрессию объемом газовых пузырьков в тканях.  
    • Модель изменяющейся проницаемости — модель и алгоритм декомпрессии на основе физики пузырьков.  

Полный текст статьи:

Теория декомпрессии

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх