Декомпрессия (ныряние)

редактировать
Снижение давления окружающей среды на подводных ныряльщиков после воздействия гипербарии и удаление растворенных газов из тканей дайвера

Технические дайверы на остановка декомпрессии в середине воды Дайверы декомпрессия в воде в конце погружения Двухзамковая декомпрессионная камера среднего размера, подходящая для процедур повторной компрессии и поверхностной декомпрессии на месте декомпрессионная камера базовой палубы

декомпрессия у дайвера - это понижение атмосферного давления, испытанное при подъеме с глубины. Это также процесс удаления растворенных инертных газов из тела дайвера, который происходит во время всплытия, в основном во время пауз во время всплытия, известных как декомпрессионные остановки, и после всплытия до тех пор, пока концентрация газа не достигнет равновесия. Дайверы, дышащие газом при атмосферном давлении, должны подниматься со скоростью, определяемой их воздействием давления и используемым дыхательным газом. Дайвер, который дышит газом только при атмосферном давлении во время фридайвинга или сноркелинга, обычно не нуждается в декомпрессии. Дайверам, использующим атмосферный гидрокостюм, не требуется декомпрессия, так как они никогда не подвергаются воздействию высокого давления окружающей среды.

Когда водолаз спускается в воду, гидростатическое давление и, следовательно, давление окружающей среды повышаются. Поскольку дыхательный газ подается при окружающем давлении, часть этого газа растворяется в крови дайвера и переносится кровью в другие ткани. Инертный газ, такой как азот или гелий, продолжает поступать до тех пор, пока газ, растворенный в водолазе, не достигнет состояния равновесия с дыхательным газом в легких дайвера, в этот момент дайвер насыщен для этой глубины, и дыхательная смесь, или глубина, и, следовательно, давление, изменяется. Во время всплытия давление окружающей среды снижается, и на каком-то этапе инертные газы, растворенные в любой данной ткани, будут иметь более высокую концентрацию, чем состояние равновесия, и снова начнут диффундировать. Если снижение давления будет достаточным, избыток газа может образовывать пузырьки, которые могут привести к декомпрессионной болезни, возможно, изнурительному или опасному для жизни состоянию. Очень важно, чтобы дайверы управляли своей декомпрессией, чтобы избежать чрезмерного образования пузырей и декомпрессионной болезни. Неправильная декомпрессия обычно возникает в результате слишком быстрого снижения давления окружающей среды для безопасного удаления количества газа в растворе. Эти пузырьки могут блокировать артериальное кровоснабжение тканей или напрямую вызывать повреждение тканей. Если декомпрессия эффективна, бессимптомные венозные микропузырьки, присутствующие после большинства погружений, удаляются из тела дайвера в ложе альвеолярных капилляров легких. Если им не дать достаточно времени или образуется больше пузырей, чем можно безопасно удалить, пузыри увеличиваются в размере и количестве, вызывая симптомы и травмы декомпрессионной болезни. Ближайшая цель контролируемой декомпрессии - избежать развития симптомов образования пузырей в тканях дайвера, а долгосрочная цель - избежать осложнений из-за субклинической декомпрессионной травмы.

Механизмы образования пузырьков и причинения повреждений пузырьками были предметом медицинских исследований в течение значительного времени, и несколько гипотез были выдвинуты и проверены. Таблицы и алгоритмы для прогнозирования результатов расписания декомпрессии для определенных гипербарических воздействий были предложены, протестированы и использованы, а во многих случаях заменены. Несмотря на то, что они постоянно совершенствуются и обычно считаются достаточно надежными, фактический результат для любого дайвера остается несколько непредсказуемым. Хотя декомпрессия сохраняет некоторый риск, в настоящее время она обычно считается приемлемой для погружений в пределах хорошо проверенного диапазона нормального любительского и профессионального дайвинга. Тем не менее, все популярные в настоящее время процедуры декомпрессии рекомендуют `` остановку безопасности '' в дополнение к любым остановкам, требуемым алгоритмом, обычно продолжительностью от трех до пяти минут на высоте от 3 до 6 метров (от 10 до 20 футов), даже при непрерывном беспосадочном подъеме..

Декомпрессия может быть непрерывной или ступенчатой ​​. Поэтапный декомпрессионный подъем прерывается декомпрессионными остановками с рассчитанными интервалами глубин, но весь подъем фактически является частью декомпрессии, и скорость всплытия имеет решающее значение для безвредного удаления инертного газа. Бездекомпрессионное погружение, или, точнее, погружение с безостановочной декомпрессией, основывается на ограничении скорости всплытия во избежание чрезмерного образования пузырьков в самых быстрых тканях. Время, затраченное на давление на поверхности сразу после погружения, также является важной частью декомпрессии и может рассматриваться как последняя декомпрессионная остановка погружения. Для восстановления нормального атмосферного уровня насыщения инертным газом после погружения может потребоваться до 24 часов. Время, проведенное на поверхности между погружениями, называется «интервалом на поверхности» и учитывается при расчете требований к декомпрессии для последующего погружения.

Содержание

  • 1 Теория декомпрессии
    • 1.1 Физика и физиология декомпрессии
    • 1.2 Модели декомпрессии
  • 2 Практика декомпрессии
    • 2.1 Процедуры
    • 2.2 Оборудование
  • 3 История исследований декомпрессии и разработка
    • 3.1 Ранние разработки
    • 3.2 Начало систематической работы над моделями декомпрессии
    • 3.3 Начало альтернативных моделей
    • 3.4 Разработка нескольких дополнительных подходов
    • 3.5 Пузырьковые модели стали преобладать
  • 4 См. также
  • 5 Ссылки
    • 5.1 Источники
  • 6 Дополнительная литература
  • 7 Внешние ссылки

Теория декомпрессии

Таблицы для рекреационного дайвинга BSAC, напечатанные на пластиковой карточке и переплетенные в виде буклета. Рекреационные декомпрессионные таблицы, напечатанные на пластиковых картах

Теория декомпрессии - это исследование и моделирование перенос инертного газа компонента дыхательных газов из газа в легких к тканям дайвера и обратно во время воздействия изменений давления окружающей среды. В случае подводного плавания и работы со сжатым воздухом это в основном связано с давлением окружающей среды, превышающим местное давление на поверхности, но астронавты, высотные альпинисты и люди, находящиеся в без давления летательные аппараты подвергаются воздействию атмосферного давления ниже стандартного атмосферного давления на уровне моря. Во всех случаях симптомы декомпрессионной болезни проявляются в течение или в течение относительно короткого периода часов, а иногда и дней, после значительного снижения атмосферного давления.

Физика и физиология декомпрессии

абсорбция газов в жидкостях зависит от растворимости конкретного газа в конкретной жидкости, концентрации газа, обычно выражаемой как парциальное давление, и температуры. Главной переменной в изучении теории декомпрессии является давление.

После растворения растворенный газ может распределяться посредством диффузии, где нет объемного потока растворителя, или посредством перфузии, когда растворитель (в данном случае кровь) циркулирует по телу дайвера, где газ может диффундировать в локальные области с более низкой концентрацией. При наличии достаточного времени при определенном парциальном давлении в дыхательном газе концентрация в тканях стабилизируется или насыщается со скоростью, которая зависит от растворимости, скорости диффузии и перфузии, которые все различаются в разных тканях. тела. Этот процесс называется вдыханием газа и обычно моделируется как обратный экспоненциальный процесс.

Если концентрация инертного газа в газе для дыхания снижается ниже концентрации любой из тканей, возникает тенденция чтобы газ вернулся из тканей в дыхательный газ. Это называется выделением газа и происходит во время декомпрессии, когда снижение давления окружающей среды снижает парциальное давление инертного газа в легких. Этот процесс может усложняться образованием пузырьков газа, а моделирование более сложное и разнообразное.

Объединенные концентрации газов в любой данной ткани зависят от истории давления и состава газа. В условиях равновесия общая концентрация растворенных газов меньше давления окружающей среды, поскольку кислород метаболизируется в тканях, а производимый углекислый газ гораздо более растворим. Однако во время снижения давления окружающей среды скорость снижения давления может превышать скорость, с которой газ удаляется за счет диффузии и перфузии. Если концентрация становится слишком высокой, она может достигнуть стадии, когда образование пузырьков может происходить в перенасыщенных тканях. Когда давление газов в пузырьке превышает совокупное внешнее давление окружающего давления и поверхностное натяжение границы раздела пузырь-жидкость, пузырьки разрастаются, и этот рост может повредить ткань.

Если растворенные инертные газы выходят из раствора в тканях тела и образуют пузырьки, они могут вызвать состояние, известное как декомпрессионная болезнь, или DCS, также известное как болезнь дайверов., изгибы или кессонная болезнь. Однако не все пузырьки приводят к появлению симптомов, и обнаружение доплеровских пузырьков показывает, что венозные пузырьки присутствуют у значительного числа бессимптомных дайверов после относительно умеренного гипербарического воздействия.

Поскольку пузырьки могут образовываться в любой части тела или перемещаться в нее. тела, DCS может вызывать множество симптомов, и его эффекты могут варьироваться от боли в суставах и сыпи до паралича и смерти. Индивидуальная восприимчивость может меняться изо дня в день, и разные люди в одних и тех же условиях могут быть затронуты по-разному или не затронуты вовсе. Классификация типов ДКБ по его симптомам эволюционировала с момента его первоначального описания.

Риск декомпрессионной болезни после погружения можно снизить с помощью эффективных процедур декомпрессии, и сейчас заболевание встречается нечасто, хотя и остается до некоторой степени непредсказуемым.. Его потенциальная серьезность побудила множество исследований по его предотвращению, и дайверы почти повсеместно используют декомпрессионные таблицы или подводные компьютеры для ограничения или контроля их воздействия, а также для контроля скорости всплытия и процедур декомпрессии. Если DCS заразился, его обычно лечат гипербарической кислородной терапией в камере рекомпрессии. При раннем лечении вероятность успешного выздоровления значительно выше.

Дайвер, который вдыхает газ только при атмосферном давлении во время фридайвинга или сноркелинга, обычно не будет требуется декомпрессия, но можно получить декомпрессионную болезнь или таравана из-за повторяющихся глубоких погружений с короткими интервалами на поверхности.

Модели декомпрессии

Фактические скорости распространения перфузия и растворимость газов в конкретных физиологических тканях обычно не известны и значительно различаются. Однако были предложены математические модели, которые в большей или меньшей степени приближают реальную ситуацию. Эти модели предсказывают, вероятно ли возникновение симптоматического образования пузырей для данного профиля погружения. Алгоритмы, основанные на этих моделях, создают таблицы декомпрессии. В персональных подводных компьютерах они производят оценку состояния декомпрессии в реальном времени и отображают ее для дайвера.

Для моделирования декомпрессии использовались две разные концепции. Первый предполагает, что растворенный газ удаляется, находясь в растворенной фазе, и что пузырьки не образуются во время бессимптомной декомпрессии. Второе, которое подтверждается экспериментальными наблюдениями, предполагает, что пузырьки образуются во время большинства бессимптомных декомпрессий и что при удалении газа должны учитываться как растворенные, так и пузырьковые фазы.

В ранних моделях декомпрессии использовались модели растворенной фазы, и скорректировали их с учетом факторов, полученных из экспериментальных наблюдений, для снижения риска симптоматического образования пузырей.

Есть две основные группы моделей растворенной фазы: В моделях параллельных отсеков несколько отсеков с различной скоростью поглощение газа (полупериод ), как считается, существует независимо друг от друга, и ограничивающее условие контролируется отсеком, который показывает наихудший случай для конкретного профиля воздействия. Эти отсеки представляют собой концептуальные ткани и не представляют собой конкретные органические ткани. Они просто представляют диапазон возможностей для органических тканей. Вторая группа использует последовательные отсеки, что предполагает, что газ диффундирует через одно отсек, прежде чем достигнет следующего.

Более свежие модели пытаются смоделировать динамику пузырьков, также обычно с помощью упрощенных моделей, чтобы облегчить вычисление таблиц, а затем позволить делать прогнозы в реальном времени во время погружения. Модели, приближающие динамику пузыря, разнообразны. Они варьируются от моделей, которые не намного сложнее моделей растворенной фазы, до моделей, требующих значительно большей вычислительной мощности.

Практика декомпрессии

Дайверы держатся за веревочный анкерный трос для помощи в контроле глубины во время декомпрессионной остановки безопасности Дайверы, использующие якорный трос для помощи в контроле глубины во время декомпрессии. stop Два дайвера на затонувшем корабле. На заднем плане изображен надувной буй для обозначения поверхности в качестве подготовки к восхождению Дайвер, развертывающий DSMB Дайвер с ребризером несет баллоны с ремнями для использования в качестве аварийной остановки и подачи декомпрессионного газа Дайвер с аварийным и декомпрессионным цилиндрами

Практика декомпрессии дайверами включает планирование и мониторинг профиля, указанного алгоритмами или таблицами выбранной модели декомпрессии доступное оборудование, соответствующее обстоятельствам погружения, а также процедуры, разрешенные для используемого оборудования и профиля. Во всех этих аспектах существует множество вариантов. Во многих случаях практика декомпрессии проводится в рамках или «декомпрессионной системе», которая накладывает дополнительные ограничения на поведение дайвера. Такие ограничения могут включать: ограничение скорости всплытия; выполнение остановок во время всплытия в дополнение к любым декомпрессионным остановкам; ограничение количества погружений, совершаемых в день; ограничение количества дней погружений в течение недели; избегать профилей погружений с большим количеством подъемов и спусков; избегать тяжелой работы сразу после погружения; не нырять перед полетом или подъемом на высоту; и организационные требования.

Процедуры

Декомпрессия может быть непрерывной или поэтапной, когда всплытие прерывается остановками с регулярными интервалами глубин, но все всплытие является частью декомпрессии, и скорость всплытия может быть критической или безвредной. устранение инертного газа. То, что обычно известно как бездекомпрессионное погружение, или, точнее, безостановочная декомпрессия, основывается на ограничении скорости всплытия во избежание чрезмерного образования пузырьков.

Процедуры, используемые для декомпрессии, зависят от режима погружения, от доступных оборудование, место и окружающая среда и фактический профиль погружения. Были разработаны стандартизированные процедуры, обеспечивающие приемлемый уровень риска в соответствующих обстоятельствах. Разные наборы процедур используются коммерческими, военными, научными и рекреационными дайверами, хотя существует значительное совпадение при использовании аналогичного оборудования., и некоторые концепции являются общими для всех процедур декомпрессии.

Обычные процедуры декомпрессии для дайвинга варьируются от непрерывного всплытия до безостановочных погружений, когда необходимая декомпрессия происходит во время всплытия, которая для этого поддерживается с контролируемой скоростью, до поэтапной декомпрессии в открытой воде или в колоколе. до декомпрессии из насыщения, которая обычно происходит в декомпрессионной камере, которая является частью системы насыщения. Декомпрессия может быть ускорена за счет использования дыхательных газов, которые обеспечивают повышенный перепад концентраций компонентов инертного газа в дыхательной смеси за счет максимального увеличения приемлемого содержания кислорода.

Лечебная рекомпрессия - это медицинская процедура для лечения декомпрессионной болезни, и затем следует декомпрессия, обычно по относительно консервативному расписанию.

Оборудование

Оборудование, непосредственно связанное с декомпрессией, включает:

История исследований и разработок в области декомпрессии

The painting "An Experiment on a Bird in an Air Pump by Joseph Wright of Derby, 1768, showing Robert Boyle performing a decompression experiment in 1660. Эта картина, Эксперимент с птицей в воздушном насосе Джозефом Райтом из Дерби, 1768, изображает эксперимент, проведенный Робертом Бойлем в 1660 году. Переходная капсула водолаза ВМС США или сухой звонок. Это сферическая стальная камера в каркасе, поддерживающая несколько баллонов со сжатым газом, в которой есть люк с нижним доступом, который позволяет дайверам доступ под водой. Герметичная камера может использоваться для перевода водолазов из гипербарической среды обитания на поверхности на подводную рабочую площадку, а также при необходимости может использоваться как декомпрессионная камера. Сухой колокол

Симптомы декомпрессионной болезни вызваны повреждением в результате образования и роста пузырьков инертного газа в тканях. и блокирование артериального кровоснабжения тканей пузырьками газа и другими эмболами, что является следствием образования пузырьков и повреждения тканей.

Точные механизмы образования пузырьков и причиняемых ими повреждений были предметом обсуждения медицинских исследований в течение значительного времени, и несколько гипотез были выдвинуты и проверены. Таблицы и алгоритмы для прогнозирования результатов декомпрессионных графиков для определенных гипербарических воздействий были предложены, протестированы и использованы и обычно оказываются полезными, но не совсем надежными. Декомпрессия остается процедурой с некоторым риском, но она была уменьшена и обычно считается приемлемой для погружений в рамках хорошо проверенного диапазона коммерческого, военного и развлекательного дайвинга.

Ранние разработки

Первые Зарегистрированная экспериментальная работа, связанная с декомпрессией, была проведена Робертом Бойлем, который подверг экспериментальных животных воздействию пониженного давления окружающей среды с помощью примитивного вакуумного насоса. В самых ранних экспериментах испытуемые умирали от удушья, но в более поздних экспериментах наблюдались признаки того, что позже стало известно как декомпрессионная болезнь.

Позже, когда технический прогресс позволил использовать создание давления в шахтах и ​​кессонах, чтобы исключить При попадании воды у шахтеров наблюдались симптомы того, что впоследствии стало известно как болезнь кессона, болезнь сжатого воздуха, повороты и декомпрессионная болезнь.

Как только было установлено, что симптомы вызваны пузырьками газа и что повторное сжатие может облегчить симптомы, Пол Берт показал в 1878 году, что декомпрессионная болезнь вызывается пузырьками азота, выделяемыми из ткани и кровь во время или после декомпрессии и продемонстрировали преимущества дыхания кислородом после развития декомпрессионной болезни.

Дальнейшая работа показала, что можно избежать симптомов с помощью медленной декомпрессии, и впоследствии были разработаны различные теоретические модели для прогнозирования безопасные профили декомпрессии и лечение декомпрессионной болезни.

Начало систематической работы над моделями декомпрессии

В 1908 Джон Скотт Холдейн подготовил первую признанную декомпрессионную таблицу для Британского Адмиралтейства, основанный на обширных экспериментах на козах с использованием конечной точки симптоматической ДКБ.

Джордж Д. Стилсон из ВМС США протестировал и уточнил таблицы Холдейна в 1912 году, и это исследование привело к первым публикация и создание Школы подводного плавания ВМС в Ньюпорте, Род-Айленд. Примерно в то же время Леонард Эрскин Хилл работал над системой непрерывной равномерной декомпрессии

Военно-морское училище, дайвинг и спасание было восстановлено на Вашингтонской военно-морской верфи в 1927 году, а Экспериментальный водолазный отряд ВМС (NEDU) был перемещен в то же место. В последующие годы Экспериментальное подразделение дайвинга разработало Таблицы воздушной декомпрессии ВМС США, которые стали признанным мировым стандартом для погружений со сжатым воздухом.

В 1930-х годах Хокинс, Шиллинг и Хансен провели обширные экспериментальные погружения, чтобы определить допустимые коэффициенты перенасыщения для различных тканевых компартментов для модели Холдейна, Альберт Р. Бенке и другие экспериментировали с кислородом для терапии повторного сжатия, и были опубликованы таблицы ВМС США за 1937 год.

В 1941 году, Первоначально высотная декомпрессионная болезнь лечилась гипербарическим кислородом. и пересмотренные таблицы декомпрессии ВМС США были опубликованы в 1956 году.

Начало альтернативных моделей

В 1965 году LeMessurier and Hills опубликовали Термодинамический подход, вытекающий из исследования методов ныряния в Торресовом проливе, который предполагает, что декомпрессия с помощью традиционных моделей образует пузырьки, которые затем удаляются путем повторного растворения на декомпрессионных остановках, что медленнее, чем удаление, пока оно все еще находится в растворе. Это указывает на важность минимизации фазы пузырьков для эффективного удаления газа, Groupe d'Etudes et Recherches Sous-marines опубликовала таблицы декомпрессии MN65 для ВМС Франции, а Goodman и Workman представили таблицы повторной компрессии с использованием кислорода для ускорения удаления инертного газа.

Физиологическая лаборатория Королевского флота опубликовала таблицы, основанные на модели диффузии тканевых пластин Хемплемана в 1972 году, изобарическая контрдиффузия у субъектов, которые вдыхали одну смесь инертных газов, находясь в окружении другой, была впервые описана Грейвсом, Идикулой, Ламбертсеном и Куинном в 1973 году. и французское правительство опубликовало MT74 Tables du Ministère du Travail в 1974 году.

С 1976 года чувствительность к декомпрессионной болезни была улучшена с помощью ультразвуковых методов, которые могут обнаруживать подвижные венозные пузыри до того, как симптомы ДКБ станут очевидными.

Разработка нескольких дополнительных подходов

Пол К. Уэзерсби, Луи Д. Гомер и Эдвард Т. Флинн представили анализ выживания участвует в исследовании декомпрессионной болезни в 1982 году.

Альберт А. Бюльманн опубликовал статью «Декомпрессионно-декомпрессионная болезнь» в 1984 году. Бюльманн осознал проблемы, связанные с высокогорным дайвингом, и предложил метод расчета максимальной нагрузки азота в ткани при определенном атмосферном давлении путем изменения допустимых коэффициентов перенасыщения Холдейна для линейного увеличения с глубиной. В 1984 году DCIEM (Институт защиты окружающей среды и гражданской медицины, Канада) выпустил бездекомпрессионные и декомпрессионные таблицы, основанные на модели серийного отсека Кидда / Стаббса и обширных ультразвуковых исследованиях, а Эдвард Д. Тальманн опубликовал USN EL. алгоритм и таблицы для постоянного PO 2 Nitrox с ребризерами замкнутого контура, а также расширенное использование модели EL для постоянного PO 2 Heliox CCR в 1985 году. Модель EL можно интерпретировать как пузырь модель. Таблицы Swiss Sport Diving 1986 года были основаны на модели Халданеана Бюльмана, как и таблицы SAA Bühlmann 1987 года в Великобритании.

Пузырьковые модели стали преобладать

D. Э. Юнт и Д.К. Хоффман предложили модель пузыря в 1986 году, а таблицы BSAC'88 были основаны на модели пузыря Хеннесси.

Таблицы спортивных прыжков DCIEM 1990 года были основаны на подборе экспериментальных данных, а не на физиологической модели., а декомпрессионные таблицы французского флота Marine Nationale 90 (MN90) 1990 года были развитием более ранней модели таблиц MN65 Холдейна.

В 1991 году DE Юнт описал развитие своей более ранней модели пузырьков, Varied Permeability Model, и французские гражданские Tables du Ministère du Travail 1992 г. (MT92) также имеют интерпретацию модели пузырьков.

NAUI опубликовала таблицы Trimix и Nitrox, основанные на Винке модель с уменьшенным градиентом пузырьков (RGBM) в 1999 году, за ней последовали рекреационные воздушные столы на основе модели RGBM в 2001 году.

В 2007 году Уэйн Герт и Дэвид Дулетт опубликовали VVal 18 и VVal 18M наборов параметров для таблиц и программ, основанных на алгоритме Thalmann EL, и создают внутренне совместимый набор декомпрессионных таблиц для открытого цикла и CCR на воздухе и найтроксе, включая декомпрессию в воде, воздухе / кислороде и декомпрессию на поверхности кислород. В 2008 году в 6-ю редакцию Руководства по подводному плаванию ВМС США была включена версия таблиц 2007 года, разработанных Гертом и Дулеттом.

См. Также

Ссылки

Источники

Дополнительная литература

  • Gribble, M. de G. (1960); "Сравнение высотных и высокобарических синдромов декомпрессионной болезни", Br. J. Ind. Med., 1960, 17, 181.
  • Hills. Б. (1966); Термодинамический и кинетический подход к декомпрессионной болезни. Диссертация.
  • Липпманн, Джон; Митчелл, Саймон (2005). Глубже в дайвинг (2-е изд.). Мельбурн, Австралия: публикации J L. Раздел 2, главы 13–24, страницы 181–350. ISBN 978-0-9752290-1-9.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с декомпрессией (дайвингом).

Последняя правка сделана 2021-05-17 10:56:24
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте