Войти
Аквалангист декомпрессии при запланированной остановке во время всплытия из погружения Теория декомпрессии - это исследование и моделирование переноса инертного газа компонента дыхательных газов из газа в легких в ткани 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 путешественники в самолетах, которые не находятся под давлением на уровне моря, обычно подвергаются меньшему атмосферному давлению. чем стандартное атмосферное давление на уровне моря. Во всех случаях симптомы, вызванные декомпрессией, возникают во время или в течение относительно короткого периода в часы, а иногда и в дни после значительного снижения давления.
Термин «декомпрессия» происходит от снижение давления окружающей среды, испытываемого организмом, и относится как к снижению давления, так и к процессу удаления растворенных инертных газов из тканей во время и после этого снижение давления. Поглощение газа тканями происходит в растворенном состоянии, и для его удаления также требуется растворение газа, однако достаточное снижение давления окружающей среды может вызвать образование пузырьков в тканях, что может привести к повреждению тканей и появлению симптомов, известных как декомпрессия.
Моделирование декомпрессии пытается объяснить и предсказать механизм удаления газа и образования пузырьков в организме во время и после изменений давления окружающей среды, а также обеспечивает математические модели, которые пытаются предсказуемо приемлемо низкий риск и практически выполнимые процедуры декомпрессии в полевых условиях. Обе детерминированные и вероятностные модели использовались и используются до сих пор.
Газ вдыхается при атмосферном давлении, и часть этого газа растворяется в крови и других жидкостях. Инертный газ продолжает поступать до тех пор, пока газ, растворенный в тканях, не достигнет состояния равновесия с газом в легких (см.: «погружение с насыщением ») или давление окружающей среды снижается до тех пор, пока концентрация инертных газов, растворенных в тканях, не достигнет более высокой концентрации, чем в состоянии равновесия, и снова начнет диффундировать.
Поглощение газов в жидкостях зависит от растворимости конкретного газа в конкретной жидкости, концентрации газа, обычно измеряемой с помощью парциального давления, и температуры. При изучении теории декомпрессии поведение газов, растворенных в тканях, исследуется и моделируется для изменения давления во времени.
После растворения распределение растворенного газа может происходить посредством диффузии, где нет объемного потока растворителя, или за счет перфузии, когда растворитель (кровь) циркулирует по телу дайвера, где газ может диффундировать к локальным областям ниже концентрация. По прошествии достаточного времени при определенном парциальном давлении дыхательного газа концентрация в тканях стабилизируется или насыщается со скоростью, зависящей от растворимости, скорости диффузии и перфузии.
Если концентрация инертного газа если количество дыхательного газа ниже, чем в любой из тканей, газ будет возвращаться из тканей в дыхательный газ. Это известно как дегазация и происходит во время декомпрессии, когда снижение давления окружающей среды или изменение дыхательного газа снижает парциальное давление инертного газа в легких.
Комбинированные концентрации Количество газов в любой ткани будет зависеть от истории давления и состава газа. В условиях равновесия общая концентрация растворенных газов будет меньше, чем давление окружающей среды, поскольку кислород метаболизируется в тканях, а образующийся углекислый газ намного более растворим. Однако во время снижения давления окружающей среды скорость снижения давления может превышать скорость, с которой газ может быть удален за счет диффузии и перфузии, и, если концентрация становится слишком высокой, она может достигать стадии, когда может происходить образование пузырьков в перенасыщенных ткани. Когда давление газов в пузырьке превышает совокупное внешнее давление окружающего давления и поверхностного натяжения на границе раздела пузырь - жидкость, пузырьки будут расти, и этот рост может вызвать повреждение тканей. Симптомы, вызванные этим повреждением, известны как декомпрессионная болезнь.
Фактические скорости диффузии и перфузии, а также растворимость газов в конкретных тканях обычно не известны, и они значительно различаются. Однако были предложены математические модели, которые в большей или меньшей степени приближают реальную ситуацию, и эти модели используются для прогнозирования вероятности возникновения симптоматического образования пузырьков для данного профиля воздействия давления. Декомпрессия включает в себя сложное взаимодействие растворимости газа, парциальных давлений и градиентов концентрации, диффузии, объемного переноса и механики пузырьков в живых тканях.
Растворимость газов в жидкостях зависит от характер жидкого растворителя и растворенного вещества, температура, давление и наличие других растворенных веществ в растворителе. Распространение происходит быстрее в меньших, более легких молекулы, крайним примером которых является гелий. Коэффициент диффузии гелия в 2,65 раза выше, чем у азота. градиент концентрации может использоваться в качестве модели движущего механизма диффузии. В этом контексте инертный газ относится к газу, который не метаболически активен. Атмосферный азот (N2) является наиболее распространенным примером, а гелий (He) является другим инертным газом, обычно используемым в дыхательных смесях для дайверов. Атмосферный азот имеет парциальное давление около 0,78 бар на уровне моря. Воздух в альвеолах легких разбавлен насыщенным водяным паром (H2O) и диоксидом углерода (CO 2), a продукт метаболизма выделяется кровью и содержит меньше кислорода (O2), чем атмосферный воздух, поскольку часть его поглощается кровью для метаболического использования. Результирующее парциальное давление азота составляет около 0,758 бар.
Следовательно, при атмосферном давлении ткани тела обычно насыщены азотом при 0,758 бар (569 мм рт.ст.). При повышенном давлении окружающей среды из-за глубины или повышения давления в среде обитания легкие дайвера наполняются дыхательным газом с повышенным давлением, и парциальные давления составляющих газов будут пропорционально увеличиваться. Инертные газы из дыхательного газа в легких диффундируют в кровь в альвеолярных капиллярах и распределяются по телу с помощью большого круга кровообращения в процессе, известном как перфузия. Растворенные материалы переносятся в крови намного быстрее, чем они распространяются только путем диффузии. Из системных капилляров растворенные газы диффундируют через клеточные мембраны в ткани, где в конечном итоге могут достичь равновесия. Чем больше кровоснабжение ткани, тем быстрее она достигнет равновесия с газом при новом парциальном давлении. Это равновесие называется насыщением. Ингассинг, кажется, следует простому обратному экспоненциальному уравнению. Время, необходимое ткани для поглощения или высвобождения 50% разницы в емкости растворенного газа при изменении парциального давления, называется полупериодом для этой ткани и газа.
Газ остается растворенным в тканях. до тех пор, пока парциальное давление этого газа в легких не снизится в достаточной степени, чтобы вызвать градиент концентрации в крови при более низкой концентрации, чем в соответствующих тканях. Когда концентрация в крови падает ниже концентрации в прилегающей ткани, газ диффундирует из ткани в кровь, а затем переносится обратно в легкие, где он диффундирует в легочный газ и затем удаляется при выдохе.. Если снижение давления окружающей среды ограничено, эта десатурация будет происходить в растворенной фазе, но если давление окружающей среды значительно снизится, пузырьки могут образовываться и расти как в крови, так и в других перенасыщенных тканях. Когда парциальное давление всего газа, растворенного в ткани, превышает общее давление окружающей среды на ткань, она перенасыщается, и существует возможность образования пузырьков.
Сумма парциальных давлений газа, которым дышит дайвер. должен обязательно уравновешиваться суммой парциальных давлений легочного газа. В альвеолах газ увлажнился и получил углекислый газ из венозной крови. Кислород также проник в артериальную кровь, снижая парциальное давление кислорода в альвеолах. Поскольку общее давление в альвеолах должно уравновешиваться с давлением окружающей среды, это разбавление приводит к эффективному парциальному давлению азота около 758 мбар (569 мм рт. Ст.) В воздухе при нормальном атмосферном давлении. В устойчивом состоянии, когда ткани насыщены инертными газами дыхательной смеси, метаболические процессы снижают парциальное давление менее растворимого кислорода и заменяют его углекислым газом, который значительно более растворим в воде. В клетках типичной ткани парциальное давление кислорода упадет, а парциальное давление углекислого газа повысится. Сумма этих парциальных давлений (воды, кислорода, углекислого газа и азота) меньше полного давления дыхательного газа. Это значительный дефицит насыщения, который обеспечивает буфер против перенасыщения и движущую силу для растворения пузырьков. Эксперименты показывают, что степень ненасыщенности линейно увеличивается с давлением для дыхательной смеси фиксированного состава и линейно уменьшается с долей инертного газа в дыхательной смеси. Как следствие, условиями для максимального увеличения степени ненасыщенности являются дыхательный газ с минимально возможной долей инертного газа, то есть чистого кислорода, при максимально допустимом парциальном давлении. Этот дефицит насыщения также упоминается как присущая ненасыщенность, «кислородное окно ». или вакансия парциального давления.
Местоположение микроядер или место первоначального образования пузырьков неизвестно. Включение механизмов образования и роста пузырьков в модели декомпрессии может сделать модели более биофизическими и обеспечить лучшую экстраполяцию. Условия потока и скорость перфузии являются доминирующими параметрами в конкуренции между тканью и циркулирующими пузырьками, а также между множественными пузырьками, для растворенного газа для роста пузырьков.
Требуется равновесие сил на поверхности чтобы пузырь существовал. Сумма окружающего давления и давления из-за деформации ткани, оказываемой на внешней стороне поверхности, с поверхностным натяжением жидкости на границе раздела между пузырем и окружающей средой, должна быть уравновешивается давлением внутри пузыря. Это сумма парциальных давлений газов внутри из-за чистой диффузии газа к пузырю и от него. Баланс сил на пузыре может быть изменен за счет слоя поверхностно-активных молекул, которые могут стабилизировать микропузырьков до такого размера, при котором поверхностное натяжение на чистом пузыре может вызвать его быстрое схлопывание, и этот поверхностный слой может изменяться. в проницаемости, так что, если пузырек достаточно сжат, он может стать непроницаемым для диффузии. Если растворитель вне пузырька является насыщенным или ненасыщенным, парциальное давление будет меньше, чем в пузырьке, а поверхностное натяжение будет увеличивать внутреннее давление прямо пропорционально кривизне поверхности, обеспечивая градиент давления для увеличения диффузии из пузырька., эффективно «выдавливая газ из пузыря», и чем меньше пузырек, тем быстрее он будет выдавлен. Пузырь газа может расти при постоянном давлении только в том случае, если окружающий растворитель достаточно перенасыщен, чтобы преодолеть поверхностное натяжение, или если поверхностный слой обеспечивает достаточную реакцию для преодоления поверхностного натяжения. Достаточно мелкие чистые пузырьки схлопываются из-за поверхностного натяжения, если пересыщение низкое. Пузырьки с полупроницаемыми поверхностями будут либо стабилизироваться на определенном радиусе в зависимости от давления, состава поверхностного слоя и перенасыщения, либо продолжать расти бесконечно, если они превышают критический радиус. Образование пузырей может происходить в крови или других тканях.
Растворитель может переносить перенасыщенное количество газа в растворе. Выйдет ли он из раствора в основной массе растворителя с образованием пузырьков, будет зависеть от ряда факторов. Что-то, что снижает поверхностное натяжение, или адсорбирует молекулы газа, или локально снижает растворимость газа, или вызывает локальное снижение статического давления в жидкости, может привести к зарождению или росту пузырьков. Это может включать изменения скорости и турбулентность в жидкостях, а также местные растягивающие нагрузки в твердых и полутвердых телах. Липиды и другие гидрофобные поверхности могут снижать поверхностное натяжение (стенки кровеносных сосудов могут иметь этот эффект). Обезвоживание может снизить растворимость газа в ткани из-за более высокой концентрации других растворенных веществ и меньшего количества растворителя для удержания газа. Другая теория предполагает, что микроскопические пузырьковые ядра всегда существуют в водных средах, включая живые ткани. Эти пузырьковые зародыши представляют собой сферические газовые фазы, достаточно малые, чтобы оставаться во взвешенном состоянии, но достаточно сильные, чтобы противостоять схлопыванию, их стабильность обеспечивается эластичным поверхностным слоем, состоящим из поверхностно-активных молекул, который сопротивляется эффекту поверхностного натяжения.
После образования микропузырька он может продолжать расти, если ткани достаточно перенасыщены. По мере роста пузырь может деформировать окружающую ткань и вызывать повреждение клеток и давление на нервы, вызывая боль, или может блокировать кровеносный сосуд, перекрывая кровоток и вызывая гипоксию в тканях, обычно перфузируемых сосудом.
Если существует пузырь или объект, который собирает молекулы газа, это скопление молекул газа может достигнуть размера, при котором внутреннее давление превышает совокупное поверхностное натяжение и внешнее давление, и пузырь будет расти. Если растворитель в достаточной степени перенасыщен, диффузия газа в пузырек будет превышать скорость, с которой он диффундирует обратно в раствор, и если это избыточное давление больше, чем давление из-за поверхностного натяжения, пузырек будет продолжать расти. Когда пузырек растет, поверхностное натяжение уменьшается, и внутреннее давление падает, позволяя газу диффундировать быстрее и медленнее, так что пузырек растет или сжимается в ситуации положительной обратной связи. Скорость роста уменьшается по мере роста пузыря, потому что площадь поверхности увеличивается как квадрат радиуса, а объем увеличивается как куб радиуса. Если внешнее давление уменьшается из-за пониженного гидростатического давления во время всплытия, пузырь также будет расти, и, наоборот, повышенное внешнее давление вызовет сжатие пузырька, но может не привести к его устранению полностью, если устойчивый к сжатию поверхностный слой
Пузырьки декомпрессии, по-видимому, образуются в основном в системных капиллярах, где концентрация газа наиболее высока, часто в капиллярах, питающих вены и дренирующих активные конечности. Обычно они не образуются в артериях при условии, что снижение давления окружающей среды не происходит слишком быстро, поскольку артериальная кровь недавно получила возможность выделять избыточный газ в легкие. Пузырьки, возвращаемые к сердцу в венах, могут передаваться в большой круг кровообращения через открытое овальное отверстие у дайверов с этим дефектом перегородки, после чего существует риск окклюзии капилляров в какой-либо части
Пузырьки, которые возвращаются к сердцу по венам, проходят в правую часть сердца, а оттуда они обычно попадают в малое кровообращение и проходят через него или попадают в него. капилляры легких, которые находятся вокруг альвеол и очень близко к дыхательному газу, где газ будет диффундировать из пузырьков через стенки капилляров и альвеол в газ в легких. Если количество капилляров легких, заблокированных этими пузырьками, относительно невелико, у дайвера не будет симптомов, и никакие ткани не будут повреждены (ткани легких в достаточной степени насыщаются кислородом путем диффузии). Пузырьки, которые достаточно малы, чтобы проходить через капилляры легких, могут быть достаточно маленькими для растворения из-за комбинации поверхностного натяжения и диффузии до пониженной концентрации в окружающей крови, хотя теория зародышеобразования модели переменной проницаемости подразумевает, что большинство пузырьков, проходящих через легочная циркуляция потеряет достаточно газа, чтобы пройти через капилляры и вернуться в системный кровоток в виде рециркулированных, но стабильных ядер. Пузырьки, образующиеся в тканях, должны устраняться на месте путем диффузии, что подразумевает подходящий градиент концентрации.
Изобарическая контрдиффузия - это диффузия газов в противоположных направлениях, вызванная изменение состава внешнего окружающего газа или дыхательного газа без изменения давления окружающей среды. Во время декомпрессии после погружения это может произойти при изменении дыхательного газа или при перемещении дайвера в газовую среду, которая отличается от дыхательного газа. Хотя это, строго говоря, не является явлением декомпрессии, это осложнение, которое может возникнуть во время декомпрессии и может привести к образованию или росту пузырьков без изменения давления окружающей среды. Ламбертсен описал две формы этого явления:
Поверхностный ИКД (также известный как изобарическая контрдиффузия в устойчивом состоянии) возникает, когда инертный газ, которым дышит дайвер, диффундирует в тело медленнее, чем окружающий его инертный газ.. Примером этого может быть дыхание воздухом в среде гелиокса. Гелий в гелиоксе быстро диффундирует в кожу, а азот - медленнее из капилляров к коже и из тела. Результирующий эффект вызывает перенасыщение определенных участков поверхностных тканей и образование пузырьков инертного газа.
ICD глубоких тканей (также известный как переходнаяизобарическая контрдиффузия) возникает, когда дайвер последовательно вдыхает различные инертные газы. Быстро диффундирующий газ переносится в ткань быстрее, чем более медленно диффундирующий газ выводится из ткани. Это может произойти, когда дайверы переключаются с азотной смесью на гелиевую или когда насыщенные дайверы, дышащие гидрелиоксом, переключаются на гелиокс-смесь.
Исследование Дулетта и Митчелла декомпрессионной болезни уха (IEDCS) показывает, что внутреннее ухо может не быть хорошо смоделированы общепринятыми (например, алгоритмами Бюльмана). Дулетт и Митчелл предполагают, что переход от смеси, богатый гелием, к смеси, богатый азотом, как это часто бывает в техническом дайвинге при переключении с тримикса на найтрокс при всплытии, может вызвать временное перенасыщение инертного газа во внутреннем ухе и привести к IEDCS. Они предполагают, что переключить дыхательного газа со смесями, богатую смесью, богатую азотом, тщательно планировать либо (с учетом азотного наркоза), либо неглубоко, чтобы избежать периода перенасыщения, обеспечивающего в результате декомпрессии. Также следует переключать во время дыхания самое высокое парциальное давление вдыхаемого кислорода, которое можно безопасно переносить с учетом кислородного отравления.
Сосудистые пузырьки, образующиеся в системных капиллярах, могут быть захвачены в капиллярах легких, временно блокируя их. Если это серьезно, может быть симптом, называемый «удушье». Если у дайвера имеется открытое овальное отверстие (или шунт в малом круге кровообращения), пузырьки могут проходить через него и обходить легочный кровоток, попадая в артериальную кровь. Если эти пузырьки не абсорбируются артериальной плазмой и оседают в системных капиллярах, они блокируют поток насыщенной кислородом крови к тканям, снабжаемым этим капиллярами, и эти ткани испытывают недостаток кислорода. Мун и Киссло (1988) пришли к выводу, что «данные свидетельствуют о том, что риск серьезного неврологического DCI или раннего начала DCI увеличивает у дайверов с шунтом справа налево в состоянии покоя через PFO. В настоящее время нет доказательств того, что PFO связано с легкими или поздними изгибами. "
Пузырьки образуются в других тканях, а также в кровеносных сосудах. Инертный газ может диффундировать в пузырьковые ядра между тканями. В этом случае пузырьки могут деформироваться и навсегда повредить ткань.
Внесосудистые или автохтонные пузырьки обычно образуются в тканевых тканях, таких как суставы, сухожилия и мышечные оболочки. [1] Прямое распространение поврежденных тканей с высвобождением гистаминов и связанных с ними эффектами.
Обмен растворенными газами между кровью и тканями контролируется перфузией, в меньшей степени, диффузией, особенно в гетерогенных тканях. Когда поток локально высокий, в этой области преобладает перфузия, а при слабом потоке - диффузия. Поток контролируется средним артериальным давлением и местным сопротивлением сосудов, а артериальное давление зависит от сердечного выброса и общего сопротивления сосудов. Базовое сопротивление контролируется симпатической нервной системой, имеют метаболиты, температуры, системные гормоны, вторичные и часто локализованные эффекты, которые могут значительно изменяться в зависимости от обстоятельств. Периферическая вазоконстрикция в холодной воде снижает общую потерю тепла без увеличения потребления кислорода до тех пор, пока не начнется дрожь, после чего потребление кислорода возрастет, хотя вазоконстрикция может сохраняться.
Состав дыхательного газа во время воздействия давления и декомпрессии значительный в поглощении и удалении инертного газа для данного профиля воздействия давления. Газовые смеси для дыхания для дайвинга обычно содержат азот, отличный от воздуха. Парциальное давление компонента газа будет отличаться от давления азота в воздухе на любой заданной глубине, поглощение и удаление каждого компонента инертного газа пропорционально фактическому парциальному давлению с течением времени. Двумя причинами использования смешанных газов для дыхания является снижение парциального давления азота путем разбавления кислородом для получения смесей Nitrox, в первую очередь для снижения скорости азота при воздействии давления, и замещение гелия (а иногда и другие газы) для азот, чтобы уменьшить наркотический эффект при воздействии высокого парциального давления. В зависимости от соотношения гелия и азота эти газы называются Heliox, в зависимости от азота, или Trimix, если наряду с основным кислородом есть азот и гелий. Инертные газы, используемые в качестве заменителей азота, используют различные растворимости и диффузии в живых тканях по которым с азотом, они замещают. Например, наиболее распространенным заменителем азота в качестве разбавителя инертного газа является гелий, который значительно менее растворим в живых тканях, но также быстрее диффундирует из-за относительно небольшого размера и массы атома He по сравнению с N2 молекула.
На приток крови к коже и жиру влияет температура кожи и ядра, а перфузия мышц в состоянии покоя контролируется температурой самой мышц. Во время упражнений повышенный приток к работающим мышцам часто уравновешивается сниженным притоком к другим тканям, таким как почки, селезенка и печень. В холодной воде приток крови к мышцам также ниже, но упражнения сохраняют мышцы в тепле и увеличивают кровоток, даже когда кожа холодная. Приток крови к жиру обычно увеличивается во время упражнений, но это замедляется погружением в холодную воду. Адаптация к холоду уменьшает сильное сужение сосудов, обычно возникает при погружении в холодную воду. Вариации распределения перфузии не обязательно влияет на обмен инертного газа в дыхательных путях, хотя некоторое количество газа может локально задерживаться из-за изменений перфузии. Отдых в холодной среде снизит обмен инертного газа с кожей, жиром и мышцами, тогда как упражнения увеличат газообмен. Упражнения во время декомпрессии могут сократить время и риск декомпрессии при отсутствии пузырьков, но могут увеличить риск при наличии пузырьков. Обмен инертного газа типее благоприятен для дайвера, который находится в тепле и тренируется на глубине во время фазы всасывания, а также отдыхает и замерз во время декомпрессии.
Другие факторы, которые могут повлиять на риск декомпрессии, включая концентрацию кислорода, уровни углекислого газа, положение тела, сосудорасширяющие и сужающие средства, дыхание с положительным или отрицательным давлением. и обезвоживание (объем крови). Индивидуальная предрасположенность к декомпрессионной болезни включает компоненты, которые можно отнести к конкретным причинам, и компоненты, которые кажутся случайными. Случайный компонент последовательные декомпрессии плохим критерием восприимчивости. Некоторые исследования считают, что ожирение и высокий уровень липидов в сыворотке крови факторов риска, по-видимому, увеличивается с возрастом. Другое исследование также показало, что пожилые люди склонны пузыриться больше, чем новые, по неизвестным пока причинам, но тенденции между массой тела, телесным жиром или полом и пузырями выявлено не было, и вопрос о том, почему некоторые люди с большей вероятностью образуют пузыри чем другие остаются неясными.
Для моделирования декомпрессии использовались две совершенно разные концепции. Первый предполагает, что растворенный газ удаляется, находясь в растворенной фазе, и что пузырьки не образуются во время бессимптомной декомпрессии. Второй, который подтверждается экспериментальными наблюдениями, предполагает, что пузырьки образуются во время бессимптомных декомпрессий, и что при удалении газа должны восприниматься растворенные, так и пузырьковые фазы фазы.
В ранних моделях декомпрессии использовались модели растворенной фазы, и скорректировали их с помощью более или менее произвольных факторов, чтобы снизить риск симптоматического образования пузырей. Модели растворенной фазы делятся на две основные группы. Модели с параллельными отсеками, в которых несколько отсеков с определенной степенью абсорбции газа (полупериод) рассматриваются независимо друг от друга, ограничивающее условие контролируется, которое показывает наихудший случай для конкретного профиля воздействия. Эти компартменты представляют собой концептуальные ткани и не предназначены для представлений органов зрения, а просто для диапазона возможностей тканей. Вторая группа использует последовательные отсеки, где газ диффундирует через одно отделение, чем достигнет следующего. Недавний вариант последовательного отсека - это модель взаимосвязанного отсека Голдмана (ICM).
Более поздние модели пытаются моделировать динамику пузыря, в том числе упрощенными моделями, чтобы облегчить вычисление таблиц, а затем реальные прогноз времени во время погружения. Модели, используемые для аппроксимации динамики пузырьков, разнообразны и представлены от тех, которые не намного сложнее, чем модели растворенной фазы, до моделей, требующих значительно большей вычислительной мощности.
<1313>Ни одна из моделей декомпрессии не может быть точным представлением физиологических процессов, хотя были предложены интерпретации математических моделей, которые соответствуют гипотезам. Все они являются приближениями, которые в большей или меньшей степени предсказывают реальность, и они являются приемлемо надежными только в рамках калибровки по собранным экспериментальным данным.Идеальный профиль декомпрессии максимально возможный градиент для удаления инертного газа из без образования пузырьков, и модели декомпрессии растворенной фазы основы на предположении, что образования пузырьков можно избежать. Однако неясно, возможно ли это практически: некоторые модели декомпрессии предполагают, что стабильные пузырьковые микроядра существуют всегда. В моделях пузырьков обычно, что пузырьки будут, но допустимый общий размер газовой фазы или допустимый размер пузырьков газа, и ограничивают максимальный градиент, чтобы учесть допуски.
В идеале модели декомпрессии должны точно спрогнозировать риск во всем диапазоне воздействия коротких погружений в пределах безостановочных ограничений, декомпрессионные погружения с отскоком во всем диапазоне практического применения, включая погружения с экстремальным воздействием и повторяющиеся погружения, альтернативные газы для дыхания, включая переключатели газа и постоянное PO 2, вариации профиля погружения и погружения с насыщением. Обычно это не так, большинство ограничены частями возможного диапазона глубин и времени. Они также ограничены определенным диапазоном газов для дыхания, иногда и воздухом.
Фундаментальная проблема при разработке декомпрессионных таблиц в том, что упрощенные правила, регулирующие одно погружение и всплытие, не применяются, когда некоторые тканевые пузыри уже существуют, поскольку они задерживают удаление инертного газа, что эквивалентная декомпрессия может привести к декомпрессионной болезни. Многократные погружения, несколько восхождений в рамках одного погружения и процедуры поверхностной декомпрессии являются значительными факторами риска ДКБ. Это объясняется развитием относительно большого объема газовой фазы, который может частично переноситься на последующие погружения или окончательное восхождение по пилообразному профилю.
Функция моделей декомпрессии изменилась с появлением Доплера ультразвуковые детекторы пузырей, и теперь они предназначены не только для ограничения симптомов декомпрессионной болезни, но и для ограничения бессимптомных пузырей венозного газа после погружения. После выявления венозных пузырьков с помощью допплеровского измерения у бессимптомных ныряльщиков вскоре после всплытия на поверхность был внесен ряд эмпирических модификаций моделей растворенной фазы.
Одной из попыток решения была разработка мульти-тканевых моделей, которые предполагали, что разные части тела поглощают и выводят газ с разной скоростью. Это гипотетические ткани, которые обозначены как быстрые и медленные, чтобы описать скорость насыщения. Каждая ткань или компартмент имеет свой период полураспада. Для насыщения реальных тканей также потребуется больше или меньше времени, но в моделях не нужно использовать фактические значения тканей для получения полезного результата. Для создания таблиц декомпрессии использовались модели, содержащие от одного до 16 тканевых отсеков, а подводные компьютеры использовали до 20 отсеков.
Быстрые ткани поглощают газ относительно быстро, но обычно выделяют его быстро во время подъема. Быстрая ткань может стать насыщенной в ходе обычного спортивного погружения, в то время как медленная ткань может поглотить лишь небольшую часть своей потенциальной газовой емкости. Рассчитывая уровни в каждом отсеке отдельно, исследователи могут создавать более эффективные алгоритмы. Кроме того, каждое отделение может выдерживать большее или меньшее перенасыщение, чем другие. Конечная форма представляет собой сложную модель, но она позволяет создавать алгоритмы и таблицы, подходящие для самых разных погружений. Типичный подводный компьютер имеет модель ткани 8–12 с периодом полувыведения от 5 до 400 минут. В таблицах Бюльмана используется алгоритм с 16 тканями с периодом полувыведения от 4 до 640 минут.
Можно предположить, что ткани расположены последовательно, где растворенный газ должен диффундировать через одну ткань для достижения следующей, которая имеет разные свойства растворимости, параллельно, где диффузия в и из каждой ткани считается независимой от других, и как комбинации последовательных и параллельных тканей, что становится вычислительно сложным.
Половина времени ткани - это время, которое требуется ткани для поглощения или высвобождения 50% разницы в емкости растворенного газа при измененном парциальном давлении. Для каждого последовательного полупериода ткань будет снова принимать или освобождать половину совокупной разницы в последовательности ½,, 7/8, 15/16, 31/32, 63/64 и т. Д. Время полувыведения тканевого компартмента составляет от 1 минуты. не менее 720 минут. Конкретный тканевый отсек будет иметь разное время полувыведения для газов с разной растворимостью и скоростью диффузии. Ингекция обычно моделируется как следующее простое обратное экспоненциальное уравнение, в котором предполагается насыщение после приблизительно четырех (93,75%) до шести (98,44%) полупериодов в зависимости от модели декомпрессии. Эта модель может неадекватно описывать динамику дегазации, если присутствуют пузырьки газовой фазы.
Для оптимизированной декомпрессии движущая сила десатурации ткани должна быть максимальной, при условии, что это не вызывает симптоматического повреждения тканей из-за образования и роста пузырей (симптоматическая декомпрессионная болезнь), а также не вызывает состояния, при котором диффузия замедляется по какой-либо причине.
Есть два принципиально разных способа этого. Первый основан на предположении, который приводит к неприемлемой частоте симптомов. Этот подход направлен на увеличение градиента при отсутствии симптомов и использует слегка модифицированную экспоненциальную модель полупериода. Второй предполагает, что пузырьки образуются на любом уровне перенасыщения, когда общее давление газа в ткани больше, чем давление окружающей среды, и что газ в пузырьках удаляется медленнее, чем растворенный газ. Эти подходы приводят к характеристикам профилей декомпрессии, полученные для двух моделей: подход критического пересыщения дает быстрые начальные подъемы, максимизируют градиент концентрации, и длинные мелкие остановки, в то время как модели пузырьков требуют более медленных подъемов с более глубокими первыми остановками, могут иметь более короткие неглубокие остановки. В этом подходе используются различные модели.
Дж. Холдейн использовал критическое отношение 2: 1 для декомпрессии, исходя из принципа того, что насыщение ни тела в коем случае не должно быть давления воздуха примерно в два раза. Этот принцип применялся как отношение давления к общему давлению окружающей среды и не учитывал парциальные давления составляющих газов воздуха для дыхания. Его экспериментальная работа над козами и наблюдения за водолазами, похоже, подтверждают это предположение. Однако со временем это оказалось несовместимым с возникновением декомпрессионной болезни. Позже это соотношение было изменено на соотношение парциальных давлений азота 1,58: 1.
Дальнейшие исследования, проведенные такими людьми, как Роберт Уоркман, показал, что критерием было не соотношение давлений, а фактическое давление. дифференциалы. Применительно к работе Холдейна это предполагает, что предел определяется не использованием 1,58: 1, а, скорее, критической разницей в 0,58 атмосферы между давлением ткани и давлением окружающей среды. Сегодня большинство таблиц, включая таблицы Бюльмана, основаны на моделях критических различий.
При заданном давлении окружающей среды M-значение - это максимальное значение абсолютного давления инертного газа, может выдержать тканевый отсек без представления симптомов декомпрессионной болезни. M-значения составляют пределы допустимого градиента между давлением инертного газа и давления окружающей среды в каждом отсеке. Альтернативная терминология для M-значений включает «пределы перенасыщения», «пределы допустимого избыточного давления» и «критические напряжения».
Коэффициенты градиента - это способ изменения M-значения на более консервативное значение для использования в алгоритме декомпрессии. Фактор градиента - это процент от M-значения, выбранного разработчиком алгоритма, и линейно изменяется между максимальной глубиной конкретного погружения и поверхностью. Они обозначаются двумя цифрами, где первое число - это процент от глубокого M-значения, а второе - от поверхностного M-значения. Коэффициенты градиента применяются ко всем тканевым компартментам одинаково и дают значение M, которое линейно изменяется пропорционально атмосферному давлению.
Фактически, пользователь выбирает более низкое максимальное перенасыщение, чем разработчик считает подходящим. Использование коэффициентов градиента увеличит время декомпрессии, особенно в глубинной зоне, где M-значение уменьшается больше всего. Коэффициенты градиента могут использоваться для принудительной остановки более глубоких остановок в модели, которая в противном случае имела бы тенденцию к получению относительно неглубоких остановок, с использованием коэффициента градиента с небольшим первым числом.
Согласно термодинамической модели Хью ЛеМессурье и Брайана Эндрю Хиллса, это условие оптимальной движущей силы для дегазации выполняется, когда окружающего давления достаточно для предотвращения разделения фаз (образования пузырьков).
Принципиальное отличие этого подхода заключается в том, что абсолютное давление окружающей среды приравнивается к сумме парциальных напряжений газа в ткани для каждого газа после декомпрессии в качестве предельной точки, за которой ожидается образование пузырьков.
Модель предполагает, что естественная ненасыщенность тканей из-за метаболического снижения парциального давления кислорода обеспечивает буфер против образования пузырей, и что ткань может быть безопасно декомпрессирована при условии, что снижение давления окружающей среды не превышает это значение ненасыщенности. Очевидно, что любой метод, который увеличивает ненасыщенность, позволит ускорить декомпрессию, так как градиент концентрации будет больше без риска образования пузырьков.
Естественная ненасыщенность увеличивается с глубиной, поэтому на большей глубине возможен больший перепад давления окружающей среды, и уменьшается по мере всплытия дайвера. Эта модель приводит к более медленным скоростям всплытия и более глубоким первым остановкам, но более коротким остановкам на мелководье, поскольку необходимо удалить меньше пузырьковой фазы газа.
Критерий критического объема предполагает что всякий раз, когда общий объем газовой фазы, накопленной в тканях, превышает критическое значение, появляются признаки или симптомы ДКБ. Это предположение подтверждается исследованиями по обнаружению доплеровских пузырей. Последствия этого подхода сильно зависят от используемой модели образования и роста пузырьков, в первую очередь от того, можно ли практически избежать образования пузырьков во время декомпрессии.
Этот подход используется в моделях декомпрессии, которые предполагают, что во время практических профилей декомпрессии будет происходить рост стабильных микроскопических зародышей пузырьков, которые всегда существуют в водной среде, включая живые ткани.
Эффективная декомпрессия сводит к минимуму общее время всплытия, ограничивая общее скопление пузырьков до приемлемого бессимптомного критического значения. Физика и физиология роста и удаления пузырьков показывают, что более эффективно удалять пузырьки, когда они очень маленькие. Модели, которые включают пузырьковую фазу, создали профили декомпрессии с более медленным подъемом и более глубокими начальными декомпрессионными остановками как способ ограничения роста пузырьков и облегчения раннего устранения, по сравнению с моделями, которые рассматривают только растворенную фазу газа.
Экспериментально показано, что образование пузырьков газа значительно препятствует удалению инертного газа. После всплытия дайвера в тканях останется значительное количество инертного газа, даже если симптомы декомпрессионной болезни не проявляются. Этот остаточный газ может быть растворен или в форме субклинических пузырьков и будет продолжать выделяться, пока дайвер остается на поверхности. При повторном погружении ткани предварительно нагружаются этим остаточным газом, что ускоряет их насыщение.
При повторных погружениях более медленные ткани могут накапливать газ день за днем, если для газа недостаточно времени. устраняться между погружениями. Это может быть проблемой для многодневных многодневных погружений. Множественные декомпрессии в день в течение нескольких дней могут увеличить риск декомпрессионной болезни из-за образования бессимптомных пузырьков, которые снижают скорость выделения газов и не учитываются в большинстве алгоритмов декомпрессии. Следовательно, некоторые организации, занимающиеся обучением дайверов, дают дополнительные рекомендации, такие как «седьмой выходной».
Напряжение инертного газа в тканях во время декомпрессионного погружения с переключением газа для ускорения декомпрессии, как предсказано алгоритмом декомпрессии Детерминированные модели декомпрессии - это основанный на правилах подход к вычислению декомпрессии. Эти модели основаны на идее, что «чрезмерное» перенасыщение в различных тканях является «небезопасным» (что приводит к декомпрессионной болезни ). Модели обычно содержат несколько правил, зависящих от глубины и ткани, основанных на математических моделях идеализированных тканевых компартментов. Не существует объективного математического способа оценки правил или общего риска, кроме сравнения с результатами эмпирических тестов. Модели сравниваются с результатами экспериментов и отчетами с мест, и правила пересматриваются с помощью качественного суждения и подбора кривой, чтобы пересмотренная модель более точно предсказывала наблюдаемую реальность, а затем дальнейшие наблюдения. сделаны для оценки надежности модели при экстраполяции в ранее непроверенные диапазоны. О полезности модели судят по ее точности и надежности в прогнозировании появления симптоматической декомпрессионной болезни и бессимптомных венозных пузырей во время подъема.
Можно разумно предположить, что в действительности как перфузионный транспорт посредством кровообращения, так и диффузионный транспорт в тканях, где кровоток слабый или отсутствует. Проблема с попытками одновременного моделирования перфузии и диффузии состоит в том, что существует большое количество переменных из-за взаимодействий между всеми тканевыми компартментами, и проблема становится неразрешимой. Один из способов упрощения моделирования переноса газа в ткани и из них состоит в том, чтобы сделать предположения об ограничивающем механизме транспорта растворенного газа к тканям, которые контролируют декомпрессию. Если предположить, что перфузия или диффузия имеют доминирующее влияние, а другие можно не принимать во внимание, можно значительно уменьшить количество переменных.
Предположение, что перфузия является ограничивающий механизм приводит к модели, включающей группу тканей с различной скоростью перфузии, но снабжаемых кровью приблизительно с эквивалентной концентрацией газа. Также предполагается, что нет переноса газа между отделами ткани путем диффузии. Это приводит к параллельному набору независимых тканей, каждая со своей скоростью поступления и выделения газа, зависящей от скорости кровотока через ткань. Поглощение газа каждой тканью обычно моделируется как экспоненциальная функция с фиксированным периодом полувыведения, а выведение газа также может моделироваться экспоненциальной функцией с таким же или более длительным периодом полувыведения или как более сложная функция, например в экспоненциально-линейной модели элиминации.
Гипотеза критического отношения предсказывает, что образование пузырей будет происходить в ткани, когда отношение парциального давления растворенного газа к окружающему давлению превышает определенное соотношение для данной ткани. Отношение может быть одинаковым для всех отделов ткани или может меняться, и каждому отделу назначается определенный критический коэффициент пересыщения на основе экспериментальных наблюдений.
Джон Скотт Холдейн ввел понятие половинных времен для моделирования поглощения и выброса азота в кровь. Он предложил 5 отделений ткани с полупериодами 5, 10, 20, 40 и 75 минут. В этой ранней гипотезе было предсказано, что если скорость всплытия не позволяет парциальному давлению инертного газа в каждой из гипотетических тканей превышать давление окружающей среды более чем на 2: 1, пузырьки не образуются. В основном это означало, что можно было подняться с 30 м (4 бара) до 10 м (2 бара) или с 10 м (2 бара) на поверхность (1 бар) в насыщенном состоянии без проблем с декомпрессией. Чтобы обеспечить это, в графики восхождения было включено несколько декомпрессионных остановок. Скорость всплытия и самая быстрая ткань в модели определяют время и глубину первой остановки. После этого более медленные ткани определяют, когда можно безопасно подниматься дальше. Это соотношение 2: 1 оказалось слишком консервативным для быстрых тканей (короткие погружения) и недостаточно консервативным для медленных тканей (длинные погружения). Соотношение также, казалось, менялось с глубиной. Подход Холдейна к моделированию декомпрессии использовался с 1908 по 1960-е годы с небольшими изменениями, в первую очередь изменением количества используемых отсеков и половинного времени. Таблицы ВМС США 1937 года были основаны на исследованиях О. Д. Ярбро и использовали 3 отсека: 5- и 10-минутные отсеки были сброшены. В 1950-х годах таблицы были пересмотрены и восстановлены 5- и 10-минутные отсеки, а также добавлены 120-минутные отсеки.
В 1960-е годы Роберт Д. Уоркман из НАС Экспериментальное водолазное подразделение ВМС (NEDU) рассмотрело основу модели и последующие исследования, проведенные ВМС США. Таблицы, основанные на работе Холдейна и последующих уточнениях, все еще не подходили для более длительных и глубоких погружений. Уоркман предположил, что допустимое изменение давления лучше описать как критическую разницу давления, и пересмотрел модель Холдейна, чтобы позволить каждому тканевому отделу выдерживать разную степень перенасыщения, которая меняется с глубиной. Он ввел термин «М-значение», чтобы указать максимальное количество пересыщения, которое каждое отделение может выдержать на заданной глубине, и добавил три дополнительных отделения с периодом полураспада 160, 200 и 240 минут. Уоркман представил свои выводы в виде уравнения, которое можно было использовать для расчета результатов для любой глубины, и заявил, что линейная проекция M-значений будет полезна для компьютерного программирования.
Большая часть Альберта А. Исследование Бюльмана состояло в том, чтобы определить самые длинные полувременные отсеки для азота и гелия, и он увеличил количество отсеков до 16. Он исследовал последствия декомпрессии после погружения на высоте и опубликовал декомпрессионные таблицы, которые можно было использовать на высоте. диапазон высот. Бюльманн использовал метод расчета декомпрессии, аналогичный предложенному Уоркманом, который включал M-значения, выражающие линейную зависимость между максимальным давлением инертного газа в тканевых компартментах и давлением окружающей среды, но на основе абсолютного давления, что облегчало их адаптацию к высоте. подводное плавание. Алгоритм Бюльмана использовался для создания стандартных декомпрессионных таблиц для ряда ассоциаций спортивного дайвинга и используется в нескольких персональных декомпрессионных компьютерах, иногда в модифицированной форме.
B.A. Hills и DH LeMessurier изучили эмпирическую практику декомпрессии окинавских ныряльщиков за жемчугом в Торресовом проливе и отметили, что они делали более глубокие остановки, но сокращали общее время декомпрессии по сравнению с общеупотребительные таблицы того времени. Их анализ убедительно показал, что присутствие пузырьков ограничивает скорость выведения газов, и подчеркнул важность естественной ненасыщенности тканей из-за метаболической обработки кислорода. Это стало известно как термодинамическая модель. Совсем недавно технические дайверы-любители разработали процедуры декомпрессии с использованием более глубоких остановок, чем требуется используемыми декомпрессионными таблицами. Это привело к появлению пузырьковых моделей RGBM и VPM. Изначально глубоководная остановка была дополнительной остановкой, которую дайверы вводили во время всплытия, на большей глубине, чем самая глубокая остановка, требуемая их компьютерным алгоритмом. Существуют также компьютерные алгоритмы, которые, как утверждается, используют глубокие остановки, но эти алгоритмы и практика глубоких остановок не были должным образом проверены.
«Пайл-стоп » - это глубокая остановка, названная после Ричарда Пайла, одного из первых сторонников глубоких остановок, на глубинах на полпути между дном и первой обычной декомпрессионной остановкой и на полпути между предыдущей остановкой Пайла и самой глубокой традиционной остановкой, при условии, что обычная остановка больше мельче 9 м. Остановка Pyle длится около 2 минут. Дополнительное время всплытия, необходимое для остановок Pyle, включается в профиль погружения до завершения графика декомпрессии. Пайл обнаружил, что во время погружений, когда он периодически останавливался, чтобы выпустить воздух из плавательных пузырей своих особей рыб, он чувствовал себя лучше после погружения, и основал процедуру глубокой остановки на глубине и продолжительности этих пауз. Гипотеза состоит в том, что эти ограничители дают возможность удалить газ, пока он еще растворен, или, по крайней мере, пока пузырьки все еще достаточно малы, чтобы их можно было легко удалить, и в результате будет значительно меньше или меньше венозных пузырьков, которые нужно устранить на более мелких. останавливается, как предсказано термодинамической моделью холмов.
Ценность и безопасность глубоких остановок в дополнение к графику декомпрессии, полученному из алгоритм декомпрессии неясен. Эксперты по декомпрессии указали, что глубокие остановки, вероятно, будут сделаны на глубинах, на которых продолжается поглощение некоторых медленных тканей, и что добавление любых глубоких остановок должно быть включено в гипербарическое воздействие, для которого рассчитывается график декомпрессии, а не добавлен позже, чтобы можно было учесть такое поглощение более медленных тканей. Глубоководные остановки, выполняемые во время погружения, когда декомпрессия рассчитывается в реальном времени, являются просто частью многоуровневого погружения на компьютер и не добавляют никакого риска, кроме того, что заложено в алгоритме.
Существует предел того, насколько глубокой может быть «глубокая остановка». Должен происходить некоторый отвод газа, а продолжение отвода газа должно быть сведено к минимуму для приемлемо эффективной декомпрессии. «Самая глубокая возможная декомпрессионная остановка» для данного профиля может быть определена как глубина, на которой газовая нагрузка для ведущего отсека пересекает линию окружающего давления. Это не полезная глубина остановки - некоторое превышение концентрации газа в тканях необходимо для обеспечения диффузии выделения газа, однако эта глубина является полезным индикатором начала зоны декомпрессии, в которой скорость всплытия является частью запланированной декомпрессии.
Исследование, проведенное DAN в 2004 году, показало, что количество высококлассных пузырьков можно снизить до нуля, если концентрация азота в наиболее насыщенных тканях будет ниже 80 процентов от допустимого значения M и что дополнительная глубокая остановка была простым и практичным способом сделать это, сохранив при этом исходную скорость всплытия.
Получение одномерного модель тканевого пласта из однородной ткани, перфузируемой параллельными капиллярами Предположение, что диффузия является ограничивающим механизмом транспорта растворенного газа в тканях, приводит к совершенно иной модели тканевого компартмента. В этом случае постулируется ряд отсеков с перфузионным переносом в один отсек и диффузией между отсеками, которые для простоты расположены последовательно, так что для обобщенного отсека диффузия осуществляется только в два смежных отсека и из них. противоположные стороны, и предельные случаи - это первый отсек, куда газ подается и удаляется посредством перфузии, и конец линии, где есть только один соседний отсек. Самая простая серийная модель - это один отсек, и ее можно в дальнейшем свести к одномерной модели «тканевого пласта».
Пузырьковые декомпрессионные модели - это основанный на правилах подход к расчету декомпрессия основана на идее о том, что микроскопические пузырьковые ядра всегда существуют в воде и тканях, содержащих воду, и что, прогнозируя и контролируя рост пузырьков, можно избежать декомпрессионной болезни. Большинство моделей пузырьков предполагают, что пузырьки образуются во время декомпрессии и что происходит удаление газов из смешанной фазы, что происходит медленнее, чем удаление растворенной фазы. Пузырьковые модели обычно имеют более глубокие первые остановки, чтобы избавиться от большего количества растворенного газа при более низком пересыщении, чтобы уменьшить общий объем пузырьковой фазы и потенциально сократить время, необходимое на меньшей глубине для устранения пузырьков.
Модели декомпрессии, которые предполагают смешанная фаза удаления газов включает:
Вероятностные модели декомпрессии предназначены для расчета риск (или вероятность) декомпрессионной болезни (ДКБ), возникшей на данном профиле декомпрессии. Эти модели могут варьировать глубину и время декомпрессионной остановки, чтобы прийти к окончательному расписанию декомпрессии, предполагающему заданную вероятность возникновения DCS. Модель делает это, сводя к минимуму общее время декомпрессии. Этот процесс также может работать в обратном порядке, позволяя вычислить вероятность DCS для любого расписания декомпрессии.
3 взаимосвязанные модели отсеков, используемые в моделях Голдмана В отличие от независимых параллельных отсеков моделей Холдана, в которых все отсеки считаются несущими риски, модель Goldman Модель предполагает относительно хорошо перфузируемый «активный» или «несущий риск» отсек последовательно с соседними относительно плохо перфузируемыми «резервуаром» или «буферными» отсеками, которые не считаются потенциальными местами для образования пузырьков, но влияют на вероятность образования пузырьков в активный отсек за счет диффузионного обмена инертным газом с активным отсеком. Во время сжатия газ диффундирует в активный отсек и через него в буферные отсеки, увеличивая общее количество растворенного газа, проходящего через активный отсек. Во время декомпрессии этот буферный газ должен снова пройти через активный отсек, прежде чем его можно будет удалить. Если газовая нагрузка буферных отсеков мала, диффузия добавленного газа через активный отсек будет медленной. Взаимосвязанные модели предсказывают снижение скорости вымывания газа со временем во время декомпрессии по сравнению со скоростью,предсказанной модели независимых параллельных отсеков, используемой для сравнения.
Модель Голдмана отличается от декомпрессии серии Кидда-Стаббса тем, что Модель Голдмана предполагает линейную кинетику, где модель КС включает квадратичный компонент, а модель Голдмана рассматривает только центральный хорошо перфируемый отсек, чтобы явно риску, в то время как модель КС предполагает, что все отсеки не потенциальный риск. Модель DCIEM 1983 связывает риск с двумя крайними отсеками из четырех отсеков. Голдман утверждает, что математическая модель, основанная на этой концепции, не соответствует данным квадратного профиля ВМФ, используемым для калибровки, но точно предсказывает риск для профилей насыщения. Пузырьковая версия модели ICM не отличалась в прогнозах и была отброшена более сложная без значительных преимуществ. ICM также более точно предсказал заболеваемость декомпрессионной болезнью при низком риске рекреационного дайвинга, записанном в наборе данных DAN Project Dive Exploration. Альтернативными моделями, использованными в этом исследовании, были LE1 (линейно-экспоненциальная) и прямая модели Холдейна. Модель Goldman прогнозирует значительное снижение риска после остановки безопасности при низком уровне риска и значительном снижении риска использования найтрокса (чем предполагают таблицы PADI).
Графическое представление График декомпрессии насыщения NORSOK U-100 (2009) с 180 мс, начало в 06:00 и длится 7 дней, 15 часов с парциальным давлением кислородом, поддерживаемым от 0,4 до 0,5 бар Декомпрессия насыщения - это физиологический процесс перехода полное состояние инертным газом при повышенном давлении до стандартных условий при нормальном приземном атмосферном давлении. Это длительный процесс, во время которого инертные газы удаляются с очень низкой скоростью, ограничивающими наиболее медленно поражающимися тканями, и отклонение может вызвать образование пузырьков газа, которые вызывают декомпрессионную болезнь. Основные процедуры основаны на экспериментально полученных параметрах, описывающих непрерывную медленную скорость декомпрессии, которая может зависеть от глубины и газовой смеси.
При погружении с насыщением всех тканей безопасными, безопасными для самых медленных тканей, теоретически безопасен для более быстрых тканей в параллельной модели. При прямом подъеме примерно насыщения воздухом на уровне 7 м.ст. образуются пузырьки венозного газа, но нет симптомов ДКБ. Для более глубокогоения требуется режим декомпрессии до насыщения.
Безопасная скорость декомпрессии после погружения с насыщением контролируется парциальным давлением кислорода во вдыхаемом дыхательном газе. Собственная скорость дополнительной декомпрессии, ограниченная полупериодом удаления инертного газа из самого медленного отсекателя, обеспечивает получение насыщения ненасыщенного парциального давления кислорода. Однако некоторые графики декомпрессии с насыщением специально не позволяют начинать декомпрессию с подъема. Ни процедуры, ни процедуры декомпрессии, использованные в настоящее время (2016 г.), не вызывают проблем с декомпрессией изолированно, но, по-видимому, значительно выше риск, когда за экскурсиями следует декомпрессия до того, как бессимптомные пузыри, вызывающие в результате экскурсий, полностью исчезнут. Начало декомпрессии при наличии пузырьков, по-видимому, является важным фактором во многих случаях неожиданной декомпрессионной болезни во время обычной декомпрессии с насыщением.
Применение модели пузырьков в 1985 году успешно моделировать обычные декомпрессии, высотную декомпрессию, отсутствие- пороговые значения остановки и погружения с насыщением с использованием одной из четырех глобальных параметров нуклеации.
Продолжаются исследования моделирования декомпрессии насыщения и расписания. В 2015 году концепция под названием Extended Oxygen Window была предварительными испытаниями модифицированной модели декомпрессии насыщения. Эта модель позволяет ускорить декомпрессию в начале подъема, чтобы использовать ненасыщенную из-за метаболического использования кислорода, за которой следует постоянная скорость, ограниченная парциальным давлением кислорода в дыхательном газе. Период постоянной скорости декомпрессии также ограничен максимально допустимой долей кислорода, и когда этот предел достигнут, скорость декомпрессии снова замедляется, поскольку парциальное давление кислорода снижается. По состоянию на май 2016 года процедура остается экспериментальной. Целью является приемлемо безопасное уплотнение общего времени декомпрессии для данной смеси.
Важно, чтобы любая теория быть подтвержденными проверенными процедурами тестирования. По мере того как процедуры и оборудование становятся все более сложными, исследователи узнают больше о влиянии декомпрессии на организм. Первоначальные исследования были сосредоточены на проведении погружений без явных симптомов декомпрессионной болезни (ДКБ). С более поздним использованием допплеровского ультразвукового исследования стало понятно, что пузырьки внутри тела даже при погружениях, где не было обнаружено никаких признаков или симптомов DCI. Это явление стало известно как «тихие пузыри». Таблицы ВМС США за 1956 г. основывались на пределах, определенных внешними признаками и симптомами ДКБ. Позже исследователи смогли улучшить эту работу, изменив ограничения на основе доплеровского тестирования. Однако таблицы CCR ВМС США, основанные на алгоритме Тальмана, также использовали только распознаваемые симптомы DCS в качестве критериев тестирования. Испытания на время длительных и дорогостоящих испытаний обычно проводят испытания новых моделей на основе экспериментальных результатов ранних испытаний. Это имеет некоторые последствия при сравнении моделей.
Исследования декомпрессии продолжаются. Данные по конкретным деталям, как правило, недоступны, однако Divers Alert Network (DAN) имеет постоянную основанную на гражданской науке программу, проводимую DAN (Европа), которая собирает данные от добровольцев рекреационных дайверов для анализа исследовательским персоналом ДАН и другими исследователями. Это исследование финансируется за счет абонентской платы членов DAN Europe. Лаборатория безопасности дайвинга - это база данных, участники которой могут загружать профили погружений широкого спектра подводных компьютеров, преобразованные в стандартный формат, и другие данные о погружении. Данные о сотнях тысяч реальных погружений анализируются для изучения безопасности дайвинга. Большой объем собранных данных используется для вероятного анализа риска декомпрессии. Доноры данных могут получить немедленную обратную связь в виде простого анализа рисков своих профилей погружений, оцененных как один из трех номинальных уровней риска (высокий, средний и низкий) на основе сравнения с M-значениями Bühlmann ZH16c, рассчитанными для того же профиля.
Перечисленные проекты (не все напрямую связанные с декомпрессией):
Но Bble-модели для декомпрессии были популярны среди технических дайверов в начале 2000-х годов, хотя данных, подтверждающих эффективность моделей на практике, было мало. С тех пор несколько сравнительных исследований показали относительно большее количество венозных газовых эмболов после декомпрессии на основе моделей пузырьков, а одно исследование показало более высокий уровень декомпрессионной болезни. Более глубокие декомпрессионные остановки на ранних этапах всплытия, по-видимому, менее эффективны для контроля образования пузырьков, чем предполагалось. Эта неудача может быть связана с продолжающимся поглощением более медленных тканей в течение продолжительного времени на большей глубине, в результате чего эти ткани становятся более перенасыщенными на более мелких глубинах. Оптимальная стратегия декомпрессии для глубоких погружений с отскоком остается неизвестной (2016).
Практическая эффективность переключения газа с гелиевого разбавителя на найтрокс для ускорения декомпрессии не была убедительно продемонстрирована. Эти переключатели увеличивают риск декомпрессионной болезни внутреннего уха из-за эффектов встречной диффузии.
Декомпрессия - это область, в которой вы обнаруживаете, что чем больше вы узнаете, тем больше вы знаете, что вы действительно не знаю, что происходит. За "черно-белой" точностью записей в таблице, посекундным обратным отсчетом подводных компьютеров и математической чистотой моделей декомпрессии скрываются темные и таинственные физиологические джунгли, которые почти не исследовались.
- Карл Э. Хаггинс, 1992
Знакомство с различными теориями, моделями, таблицами и алгоритмами необходимо, чтобы дайвер мог принимать грамотные и знающие решения относительно своих личных потребностей в декомпрессии. Базовая теория декомпрессии и использование декомпрессионных таблиц является частью теоретического компонента обучения коммерческих дайверов, а планирование погружений на основе декомпрессионных таблиц, а практика и управление декомпрессией в полевых условиях являются важной частью работы дайв-супервайзера. Дайверы-любители обучаются теории и практике декомпрессии в той степени, в которой сертифицирующее агентство указывает в стандарте обучения для каждой сертификации. Это может варьироваться от элементарного обзора, достаточного для того, чтобы дайвер смог избежать обязательств по декомпрессии для дайверов начального уровня, до умения использовать несколько алгоритмов декомпрессии с помощью персональных компьютеров для погружений, программного обеспечения для декомпрессии и таблиц для опытных технических дайверов. Детальное понимание теории декомпрессии обычно не требуется ни от коммерческих, ни от рекреационных дайверов.
