Теория декомпрессии — это изучение и моделирование переноса инертного газового компонента дыхательных газов из газа в легких в ткани и обратно во время воздействия изменений окружающего давления. В случае подводного плавания и работы со сжатым воздухом это в основном касается окружающего давления, превышающего локальное поверхностное давление, [1] но астронавты, высокогорные альпинисты и путешественники в самолетах, которые не находятся под давлением на уровне моря, [2] [3] обычно подвергаются окружающему давлению, меньшему, чем стандартное атмосферное давление на уровне моря. Во всех случаях симптомы, вызванные декомпрессией, возникают во время или в течение относительно короткого периода часов, а иногда и дней, после значительного снижения давления. [4]
Термин «декомпрессия» происходит от снижения давления окружающей среды, испытываемого организмом, и относится как к снижению давления , так и к процессу, позволяющему растворенным инертным газам выходить из тканей во время и после этого снижения давления. Поглощение газа тканями происходит в растворенном состоянии, и выведение также требует, чтобы газ был растворен, однако достаточное снижение давления окружающей среды может вызвать образование пузырьков в тканях, что может привести к повреждению тканей и симптомам, известным как декомпрессионная болезнь, а также задерживает выведение газа. [1]
Моделирование декомпрессии пытается объяснить и предсказать механизм выделения газа и образования пузырьков внутри организма во время и после изменений давления окружающей среды [5] и предоставляет математические модели, которые пытаются предсказать приемлемо низкие риски и разумно осуществимые процедуры декомпрессии в полевых условиях. [6] Использовались и до сих пор используются как детерминированные, так и вероятностные модели.
Эффективная декомпрессия требует, чтобы дайвер поднимался достаточно быстро, чтобы установить максимально высокий градиент декомпрессии в максимально возможном количестве тканей, не провоцируя развитие симптоматических пузырьков. Этому способствует максимально допустимое безопасное парциальное давление кислорода в дыхательном газе и избегание изменений газа, которые могут вызвать образование или рост пузырьков контрдиффузии. Разработка графиков, которые являются как безопасными, так и эффективными, осложняется большим количеством переменных и неопределенностей, включая личные различия в реакции на различные условия окружающей среды и рабочую нагрузку.
.svg/1280px-Tissue_half_times_(1).svg.png)
Газ вдыхается при давлении окружающей среды, и часть этого газа растворяется в крови и других жидкостях. Инертный газ продолжает поглощаться до тех пор, пока газ, растворенный в тканях, не окажется в состоянии равновесия с газом в легких (см. насыщенное погружение ), или давление окружающей среды не уменьшится до тех пор, пока инертные газы, растворенные в тканях, не окажутся в более высокой концентрации, чем равновесное состояние, и не начнут снова диффундировать. [1]
Поглощение газов в жидкостях зависит от растворимости конкретного газа в конкретной жидкости, концентрации газа, обычно измеряемой парциальным давлением , и температуры. [1] При изучении теории декомпрессии поведение газов, растворенных в тканях, исследуется и моделируется для изменений давления с течением времени. [7]
После растворения распределение растворенного газа может осуществляться путем диффузии , когда нет объемного потока растворителя , или путем перфузии , когда растворитель (кровь) циркулирует вокруг тела дайвера, где газ может диффундировать в локальные области с более низкой концентрацией . При достаточном времени при определенном парциальном давлении в дыхательном газе концентрация в тканях стабилизируется или насыщается со скоростью, зависящей от растворимости, скорости диффузии и перфузии. [1]
Если концентрация инертного газа в дыхательном газе снижается ниже концентрации в любой из тканей, то будет наблюдаться тенденция к возвращению газа 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. [1]
Объединенные концентрации газов в любой данной ткани будут 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 гораздо более растворим. Однако при снижении давления окружающей среды скорость снижения давления может превышать скорость, с которой газ может быть устранен путем диффузии и перфузии, и если концентрация становится слишком высокой, она может достичь стадии, когда в перенасыщенных тканях может произойти образование пузырьков. Когда давление газов в пузырьке превышает объединенное внешнее давление давления окружающей среды и поверхностное натяжение от интерфейса пузырь-жидкость, пузырек будет расти, и этот рост может вызвать повреждение тканей. Симптомы, вызванные этим повреждением, известны как декомпрессионная болезнь . [1]
Фактические скорости диффузии и перфузии, а также растворимость газов в конкретных тканях, как правило, неизвестны и значительно различаются. Однако были предложены математические модели, которые в большей или меньшей степени приближают реальную ситуацию, и эти модели используются для прогнозирования вероятности образования симптоматических пузырьков для заданного профиля воздействия давления. [7] Декомпрессия включает в себя сложное взаимодействие растворимости газа, парциальных давлений и градиентов концентрации, диффузии, объемного транспорта и механики пузырьков в живых тканях. [6]
Растворимость газов в жидкостях зависит от природы растворяющей жидкости и растворенного вещества, [8] температуры , [9] давления , [10] [11] и присутствия других растворенных веществ в растворителе. [12] Диффузия происходит быстрее в более мелких, легких молекулах, из которых гелий является крайним примером. Диффузионная способность гелия в 2,65 раза выше, чем у азота. [13] Градиент концентрации может использоваться в качестве модели для движущего механизма диффузии. [14] В этом контексте инертный газ относится к газу, который не является метаболически активным . Атмосферный азот (N 2 ) является наиболее распространенным примером, а гелий (He) является другим инертным газом, обычно используемым в дыхательных смесях для дайверов . [15] Атмосферный азот имеет парциальное давление приблизительно 0,78 бар на уровне моря. Воздух в альвеолах легких разбавлен насыщенным водяным паром (H 2 O) и углекислым газом (CO 2 ), метаболическим продуктом, выделяемым кровью, и содержит меньше кислорода (O 2 ), чем атмосферный воздух, поскольку часть его поглощается кровью для метаболического использования. Результирующее парциальное давление азота составляет около 0,758 бар. [16]
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 заполняются дыхательным газом при повышенном давлении, и парциальное давление составляющих газов будет пропорционально увеличено. [7] Инертные газы из дыхательного газа в легких диффундируют в кровь в альвеолярных капиллярах и распределяются по телу системным кровообращением в процессе, известном как перфузия . [7] Растворенные материалы транспортируются в крови гораздо быстрее, чем они распределялись бы только путем диффузии. [17] Из системных капилляров растворенные газы диффундируют через клеточные мембраны в ткани, где они в конечном итоге могут достичь равновесия. Чем больше кровоснабжение ткани, тем быстрее она достигнет равновесия с газом при новом парциальном давлении. [7] [17] Это равновесие называется насыщением . [7] Газирование, по-видимому, следует простому обратному экспоненциальному уравнению. Время, необходимое ткани для поглощения или высвобождения 50% разницы в емкости растворенного газа при измененном парциальном давлении, называется периодом полураспада для этой ткани и газа. [18] [19]
Газ остается растворенным в тканях до тех пор, пока парциальное давление этого газа в легких не снизится достаточно, чтобы вызвать градиент концентрации с кровью с более низкой концентрацией, чем соответствующие ткани. Когда концентрация в крови падает ниже концентрации в прилегающей ткани, газ будет диффундировать из ткани в кровь, а затем будет транспортироваться обратно в легкие, где он будет диффундировать в легочный газ, а затем будет удален выдохом. Если снижение давления окружающей среды ограничено, это десатурация будет происходить в растворенной фазе, но если давление окружающей среды достаточно снижено, пузырьки могут образовываться и расти, как в крови, так и в других перенасыщенных тканях. [7] Когда парциальное давление всего газа, растворенного в ткани, превышает общее давление окружающей среды на ткань, она перенасыщается, [20] и существует вероятность образования пузырьков. [7]
Сумма парциальных давлений газа, которым дышит дайвер, обязательно должна быть уравновешена с суммой парциальных давлений в газе легких. В альвеолах газ увлажнился и получил углекислый газ из венозной крови. Кислород также диффундировал в артериальную кровь, снижая парциальное давление кислорода в альвеолах. Поскольку общее давление в альвеолах должно быть уравновешено с давлением окружающей среды, это разбавление приводит к эффективному парциальному давлению азота около 758 мб (569 мм рт. ст.) в воздухе при нормальном атмосферном давлении. [21] 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 возрастет. Сумма этих парциальных давлений (воды, кислорода, углекислого газа и азота) меньше общего давления дыхательного газа. Это существенный дефицит насыщения, и он обеспечивает буфер против пересыщения и движущую силу для растворения пузырьков. [21] Эксперименты показывают, что степень ненасыщенности линейно увеличивается с давлением для дыхательной смеси фиксированного состава и линейно уменьшается с долей инертного газа в дыхательной смеси. [22] Как следствие, условиями для максимизации степени ненасыщенности является дыхательный газ с минимально возможной долей инертного газа – т. е. чистый кислород, при максимально допустимом парциальном давлении. Этот дефицит насыщения также называется внутренней ненасыщенностью, « кислородным окном ». [23] или вакансией парциального давления. [24]
Местоположение микроядер или место первоначального образования пузырьков неизвестно. [25] Включение механизмов образования и роста пузырьков в модели декомпрессии может сделать модели более биофизическими и обеспечить лучшую экстраполяцию. [25] Условия потока и скорости перфузии являются доминирующими параметрами в конкуренции между тканевыми и циркуляционными пузырьками, а также между несколькими пузырьками за растворенный газ для роста пузырьков. [25]
Для существования пузырька необходимо равновесие сил на поверхности. Сумма давления окружающей среды и давления, вызванного деформацией ткани, оказываемого на внешнюю сторону поверхности, с поверхностным натяжением жидкости на границе между пузырьком и окружающей средой должна быть уравновешена давлением внутри пузырька. Это сумма парциальных давлений газов внутри из-за чистой диффузии газа в пузырек и из него. Баланс сил на пузырьке может быть изменен слоем поверхностно- активных молекул, которые могут стабилизировать микропузырек до размера, при котором поверхностное натяжение на чистом пузырьке заставило бы его быстро схлопнуться, и этот поверхностный слой может различаться по проницаемости , так что если пузырек достаточно сжат, он может стать непроницаемым для диффузии. [26] Если растворитель снаружи пузырька насыщен или ненасыщен, парциальное давление будет меньше, чем в пузырьке, и поверхностное натяжение будет увеличивать внутреннее давление прямо пропорционально кривизне поверхности, обеспечивая градиент давления для увеличения диффузии из пузырька, эффективно «выдавливая газ из пузырька», и чем меньше пузырек, тем быстрее он будет выдавливаться. Газовый пузырек может расти только при постоянном давлении, если окружающий растворитель достаточно перенасыщен, чтобы преодолеть поверхностное натяжение, или если поверхностный слой обеспечивает достаточную реакцию, чтобы преодолеть поверхностное натяжение. [26] Чистые пузырьки, которые достаточно малы, будут разрушаться из-за поверхностного натяжения, если пересыщение низкое. Пузырьки с полупроницаемыми поверхностями либо стабилизируются на определенном радиусе в зависимости от давления, состава поверхностного слоя и пересыщения, либо продолжат расти бесконечно, если радиус больше критического. [27] Образование пузырьков может происходить в крови или других тканях. [28]
Растворитель может нести перенасыщенную нагрузку газа в растворе. Будет ли он выходить из раствора в объеме растворителя, образуя пузырьки, 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 и локальные растягивающие нагрузки в твердых и полутвердых телах. Липиды и другие гидрофобные поверхности могут снижать поверхностное натяжение (стенки кровеносных сосудов могут оказывать такой эффект). Обезвоживание может снижать растворимость газа в ткани из-за более высокой концентрации других растворенных веществ и меньшего количества растворителя для удержания газа. [29] Другая теория предполагает, что микроскопические зародыши пузырьков всегда существуют в водных средах, включая живые ткани. Эти пузырьковые зародыши представляют собой сферические газовые фазы, которые достаточно малы, чтобы оставаться во взвешенном состоянии, но при этом достаточно прочны, чтобы противостоять коллапсу, их устойчивость обеспечивается эластичным поверхностным слоем, состоящим из поверхностно-активных молекул, которые противостоят эффекту поверхностного натяжения. [30]
После того, как микропузырь образовался, он может продолжать расти, если ткани достаточно перенасыщены. По мере роста пузырь может деформировать окружающую ткань и вызывать повреждение клеток и давление на нервы, что приводит к боли, или может блокировать кровеносный сосуд, прерывая кровоток и вызывая гипоксию в тканях, которые обычно снабжаются сосудом. [31]
Если существует пузырек или объект, который собирает молекулы газа, этот набор молекул газа может достичь размера, при котором внутреннее давление превысит объединенное поверхностное натяжение и внешнее давление, и пузырек будет расти. [32] Если растворитель достаточно перенасыщен, диффузия газа в пузырек превысит скорость, с которой он диффундирует обратно в раствор, и если это избыточное давление больше давления из-за поверхностного натяжения, пузырек будет продолжать расти. Когда пузырек растет, поверхностное натяжение уменьшается, а внутреннее давление падает, позволяя газу диффундировать быстрее и диффундировать медленнее, поэтому пузырек растет или сжимается в ситуации положительной обратной связи. Скорость роста уменьшается по мере роста пузырька, потому что площадь поверхности увеличивается как квадрат радиуса, в то время как объем увеличивается как куб радиуса. Если внешнее давление уменьшается из-за снижения гидростатического давления во время подъема, пузырек также будет расти, и наоборот, повышенное внешнее давление приведет к сжатию пузыря, но может не привести к его полному устранению, если существует устойчивый к сжатию поверхностный слой. [32]
Пузырьки декомпрессии, по-видимому, образуются в основном в системных капиллярах, где концентрация газа самая высокая, часто в тех, которые питают вены, дренирующие активные конечности. Они обычно не образуются в артериях, при условии, что снижение давления окружающей среды не слишком быстрое, так как артериальная кровь недавно имела возможность выпустить избыток газа в легкие. Пузырьки, переносимые обратно в сердце по венам, могут быть переданы в системный кровоток через открытое овальное окно у дайверов с этим дефектом перегородки, после чего существует риск окклюзии капилляров в любой части тела, в которой они окажутся. [33]
Пузырьки, которые переносятся обратно в сердце по венам, попадают в правую часть сердца, а оттуда они обычно попадают в легочный кровоток и проходят или задерживаются в капиллярах легких, которые находятся вокруг альвеол и очень близко к дыхательному газу, где газ диффундирует из пузырьков через стенки капилляров и альвеол в газ в легком. Если количество капилляров легких, заблокированных этими пузырьками, относительно невелико, у дайвера не будет симптомов, и никакая ткань не будет повреждена (легочные ткани достаточно оксигенируются за счет диффузии). [34] Пузырьки, которые достаточно малы, чтобы пройти через капилляры легких, могут быть достаточно малы, чтобы раствориться 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 легочный кровоток, потеряют достаточно газа, чтобы пройти через капилляры и вернуться в системный кровоток в виде переработанных, но стабильных ядер. [35] Пузырьки, которые образуются внутри тканей, должны быть устранены на месте путем диффузии, что подразумевает подходящий градиент концентрации. [34]
Изобарическая контрдиффузия — это диффузия газов в противоположных направлениях, вызванная изменением состава внешнего окружающего газа или дыхательного газа без изменения давления окружающей среды. Во время декомпрессии после погружения это может произойти, когда изменяется дыхательный газ или когда дайвер перемещается в среду, заполненную газом, который отличается от дыхательного газа. [36] Строго говоря, это не явление декомпрессии, но это осложнение, которое может возникнуть во время декомпрессии и которое может привести к образованию или росту пузырьков без изменения давления окружающей среды. Ламбертсен описал две формы этого явления: [37] [36]
Поверхностный ICD (также известный как стационарная изобарическая контрдиффузия) [38] происходит, когда инертный газ, вдыхаемый дайвером, медленнее диффундирует в тело, чем инертный газ, окружающий тело. [37] [36] [38] Примером этого может служить дыхание воздухом в среде гелиокса. Гелий в гелиоксе быстро диффундирует в кожу, в то время как азот медленнее диффундирует из капилляров в кожу и из тела. Результирующий эффект создает пересыщение в определенных участках поверхностных тканей и образование пузырьков инертного газа. [36]
Глубокая тканевая ICD (также известная как транзиторная изобарическая контрдиффузия) [38] происходит, когда водолаз последовательно вдыхает различные инертные газы. [37] Быстро диффундирующий газ транспортируется в ткани быстрее, чем медленно диффундирующий газ транспортируется из тканей. [36] Это может произойти, когда водолазы переключаются с азотной смеси на гелиевую смесь или когда водолазы, дышащие насыщенным гидрелиоксом, переключаются на гелиоксовую смесь. [36] [39]
Исследование Дулетта и Митчелла по декомпрессионной болезни внутреннего уха (IEDCS) показывает, что внутреннее ухо может не быть хорошо смоделировано обычными алгоритмами (например, алгоритмом Бюльмана). Дулетт и Митчелл предполагают, что переключение со смеси, богатой гелием, на смесь, богатую азотом, как это часто бывает в техническом дайвинге при переключении с тримикса на нитрокс при всплытии, может вызвать временное пересыщение инертного газа во внутреннем ухе и привести к IEDCS. [40] Они предполагают, что переключение дыхательного газа со смесей, богатых гелием, на смеси, богатые азотом, следует тщательно планировать либо глубоко (с учетом азотного наркоза), либо неглубоко, чтобы избежать периода максимального пересыщения в результате декомпрессии. Переключения также следует производить во время дыхания с наибольшим парциальным давлением вдыхаемого кислорода, которое можно безопасно переносить с учетом токсичности кислорода. [40]
Хотя общепринято считать, что ДКБ вызвана пересыщением инертным газом, Хемплмен заявил:
...Это не привело к достаточному сокращению допустимого коэффициента декомпрессии, и теперь в расчетах делается допуск на высокие парциальные давления кислорода. Всякий раз, когда парциальное давление кислорода в воздухе (или смеси) превышает 0,6 бар, то считается, что в тканях присутствует значительное количество растворенного кислорода и что существует повышенный риск декомпрессии. Это оценивается путем добавления 25% к глубине погружения и продолжения расчетов, как только что изложено, с использованием предположения (1). Таким образом, получается глубина первой остановки кислорода, и на этой глубине проводится 5 минут, чтобы обеспечить метаболическое использование избыточного растворенного газа кислорода. После этой «кислородной остановки» расчеты продолжаются, как изложено выше. [41]
Сосудистые пузырьки, образующиеся в системных капиллярах, могут быть захвачены в легочных капиллярах, временно блокируя их. Если это серьезно, может возникнуть симптом, называемый «удушьем». [33] Если у дайвера открытое овальное окно (или шунт в легочном кровообращении), пузырьки могут проходить через него и обходить легочный кровоток, чтобы попасть в артериальную кровь. Если эти пузырьки не абсорбируются артериальной плазмой и оседают в системных капиллярах, они блокируют поток оксигенированной крови к тканям, снабжаемым этими капиллярами, и эти ткани будут испытывать кислородное голодание. Мун и Киссло (1988) пришли к выводу, что «данные свидетельствуют о том, что риск серьезной неврологической DCI или раннего начала DCI увеличивается у дайверов с покоящимся шунтом справа налево через PFO. В настоящее время нет никаких доказательств того, что PFO связано с легкими или поздними изгибами». [42]
Пузырьки образуются в других тканях, а также в кровеносных сосудах. [33] Инертный газ может диффундировать в ядра пузырьков между тканями. В этом случае пузырьки могут деформировать и навсегда повредить ткань. По мере роста пузырьки могут также сдавливать нервы, вызывая боль. [34] [43]
Внесосудистые или аутохтонные [a] пузыри обычно образуются в медленных тканях, таких как суставы, сухожилия и мышечные оболочки. Прямое расширение вызывает повреждение тканей с высвобождением гистаминов и связанных с ними эффектов. Биохимическое повреждение может быть таким же важным, как и механические эффекты, или даже более важным. [34] [33] [44]
Обмен растворенными газами между кровью и тканями контролируется перфузией и в меньшей степени диффузией, особенно в гетерогенных тканях. Распределение кровотока в тканях изменчиво и подвержено различным влияниям. Когда поток локально высок, в этой области доминирует перфузия, а когда поток низкий — диффузия. Распределение потока контролируется средним артериальным давлением и местным сосудистым сопротивлением, а артериальное давление зависит от сердечного выброса и общего сосудистого сопротивления. Основное сосудистое сопротивление контролируется симпатической нервной системой, а метаболиты, температура, местные и системные гормоны имеют вторичные и часто локализованные эффекты, которые могут значительно различаться в зависимости от обстоятельств. Периферическая вазоконстрикция в холодной воде снижает общую потерю тепла, не увеличивая потребление кислорода до тех пор, пока не начнется дрожь, после чего потребление кислорода возрастет, хотя вазоконстрикция может сохраняться. [33]
Состав дыхательного газа во время воздействия давления и декомпрессии имеет важное значение для поглощения и выведения инертного газа для заданного профиля воздействия давления. Смеси дыхательных газов для дайвинга обычно будут иметь различную газовую фракцию азота по сравнению с воздухом. Парциальное давление каждого компонента газа будет отличаться от давления азота в воздухе на любой заданной глубине, а поглощение и выведение каждого компонента инертного газа пропорционально фактическому парциальному давлению с течением времени. Две основные причины использования смешанных дыхательных газов — это снижение парциального давления азота путем разбавления кислородом для создания смесей Nitrox , в первую очередь для снижения скорости поглощения азота во время воздействия давления, и замена азота гелием (а иногда и другими газами) для снижения наркотических эффектов при воздействии высокого парциального давления. В зависимости от пропорций гелия и азота эти газы называются Heliox , если нет азота, или Trimix , если есть азот и гелий вместе с необходимым кислородом. [45] [46] Инертные газы, используемые в качестве заменителей азота, имеют иные характеристики растворимости и диффузии в живых тканях, чем заменяемый ими азот. Например, наиболее распространенным заменителем азота среди инертных газов-разбавителей является гелий, который значительно менее растворим в живой ткани, [47] но также быстрее диффундирует из-за относительно небольшого размера и массы атома He по сравнению с молекулой N 2. [48]
Приток крови к коже и жиру зависит от температуры кожи и ядра, а перфузия мышц в состоянии покоя контролируется температурой самих мышц. Во время упражнений повышенный приток к работающим мышцам часто уравновешивается сниженным притоком к другим тканям, таким как почки, селезенка и печень. [33] Приток крови к мышцам также ниже в холодной воде, но упражнения сохраняют мышцы в тепле, а приток повышен, даже когда кожа охлаждена. Приток крови к жиру обычно увеличивается во время упражнений, но это подавляется погружением в холодную воду. Адаптация к холоду уменьшает сильное сужение сосудов, которое обычно происходит при погружении в холодную воду. [33] Изменения в распределении перфузии не обязательно влияют на обмен инертного газа в дыхательных путях, хотя часть газа может быть локально захвачена изменениями перфузии. Отдых в холодной среде уменьшит обмен инертного газа из кожи, жира и мышц, тогда как упражнения увеличат газообмен. Упражнения во время декомпрессии могут сократить время и риск декомпрессии при условии отсутствия пузырьков, но могут увеличить риск, если пузырьки присутствуют. [33] Инертный газообмен наименее благоприятен для дайвера, который находится в тепле и тренируется на глубине во время фазы вдоха, а также отдыхает и замерзает во время декомпрессии. [33]
Другие факторы, которые могут повлиять на риск декомпрессии, включают концентрацию кислорода, уровень углекислого газа, положение тела, вазодилататоры и констрикторы, дыхание с положительным или отрицательным давлением. [33] и обезвоживание (объем крови). [49] Индивидуальная восприимчивость к декомпрессионной болезни имеет компоненты, которые можно отнести к определенной причине, и компоненты, которые кажутся случайными. Случайный компонент делает последовательные декомпрессии плохим тестом восприимчивости. [33] Ожирение и высокий уровень липидов в сыворотке крови были включены в некоторые исследования как факторы риска, и риск, по-видимому, увеличивается с возрастом. [50] Другое исследование также показало, что пожилые люди имели тенденцию к образованию пузырей больше, чем молодые, по причинам, пока не известным, но никаких тенденций между весом, жиром тела или полом и пузырями выявлено не было, и вопрос о том, почему некоторые люди более склонны к образованию пузырей, чем другие, остается неясным. [51]
Для моделирования декомпрессии использовались две довольно разные концепции. Первая предполагает, что растворенный газ удаляется, пока находится в растворенной фазе, и что пузырьки не образуются во время бессимптомной декомпрессии. Вторая, которая поддерживается экспериментальными наблюдениями, предполагает, что пузырьки образуются во время большинства бессимптомных декомпрессий, и что удаление газа должно учитывать как растворенную, так и пузырьковую фазы. [32]
Ранние модели декомпрессии имели тенденцию использовать модели растворенной фазы и корректировали их более или менее произвольными факторами, чтобы снизить риск симптоматического образования пузырьков. Модели растворенной фазы делятся на две основные группы. Модели параллельных отсеков, в которых несколько отсеков с различной скоростью поглощения газа (время полураспада) считаются существующими независимо друг от друга, а ограничивающее условие контролируется отсеком, который показывает наихудший случай для конкретного профиля воздействия. Эти отсеки представляют собой концептуальные ткани и не предназначены для представления конкретных органических тканей, а просто для представления диапазона возможностей для органических тканей. Вторая группа использует последовательные отсеки, в которых газ, как предполагается, диффундирует через один отсек, прежде чем он достигнет следующего. [52] Недавняя вариация модели последовательных отсеков — это модель взаимосвязанных отсеков Голдмана (ICM). [53]
Более поздние модели пытаются моделировать динамику пузырьков, также с помощью упрощенных моделей, чтобы облегчить вычисление таблиц, а позднее и сделать прогнозы в реальном времени во время погружения. Модели, используемые для аппроксимации динамики пузырьков, разнообразны и варьируются от тех, которые не намного сложнее моделей растворенной фазы, до тех, которые требуют значительно большей вычислительной мощности. [54]
Ни одна из моделей декомпрессии не может быть показана как точное представление физиологических процессов, хотя были предложены интерпретации математических моделей, которые соответствуют различным гипотезам. Все они являются приближениями, которые предсказывают реальность в большей или меньшей степени, и приемлемо надежны только в пределах калибровки по собранным экспериментальным данным. [55]
Идеальный профиль декомпрессии создает максимально возможный градиент для удаления инертного газа из ткани, не вызывая образования пузырьков [56] , а модели декомпрессии растворенной фазы основаны на предположении, что образования пузырьков можно избежать. Однако неясно, возможно ли это на практике: некоторые модели декомпрессии предполагают, что стабильные пузырьковые микроядра всегда существуют. [30] Модели пузырьков предполагают, что будут пузырьки, но есть допустимый общий объем газовой фазы [30] или допустимый размер газового пузырька [57] , и ограничивают максимальный градиент, чтобы учесть эти допуски. [30] [57]
Модели декомпрессии должны в идеале точно предсказывать риск во всем диапазоне воздействия от коротких погружений в пределах безостановочных пределов, погружений с декомпрессионным отскоком во всем диапазоне практической применимости, включая погружения с экстремальным воздействием и повторные погружения, альтернативные дыхательные газы, включая переключение газов и постоянное PO2 , изменения в профиле погружения и погружения с насыщением. Обычно это не так, и большинство моделей ограничены частью возможного диапазона глубин и времени. Они также ограничены определенным диапазоном дыхательных газов, а иногда и воздухом. [58]
Основная проблема в разработке таблиц декомпрессии заключается в том, что упрощенные правила, которые регулируют одно погружение и всплытие, не применяются, когда некоторые пузырьки в тканях уже существуют, поскольку они задерживают выведение инертного газа, а эквивалентная декомпрессия может привести к декомпрессионной болезни. [58] Повторные погружения, многократные всплытия в течение одного погружения и процедуры поверхностной декомпрессии являются существенными факторами риска ДКБ. [56] Они были отнесены к развитию относительно большого объема газовой фазы, который может быть частично перенесен на последующие погружения или окончательное всплытие пилообразного профиля. [6]
Функция моделей декомпрессии изменилась с появлением ультразвуковых допплеровских детекторов пузырьков и теперь заключается не только в ограничении симптоматического возникновения декомпрессионной болезни, но и в ограничении бессимптомных венозных газовых пузырьков после погружения. [25] Ряд эмпирических изменений моделей растворенной фазы был сделан с момента идентификации венозных пузырьков с помощью допплеровских измерений у бессимптомных дайверов вскоре после всплытия. [59]
Одной из попыток решения была разработка многотканных моделей, которые предполагали, что разные части тела поглощают и выделяют газ с разной скоростью. Это гипотетические ткани, которые обозначаются как быстрые и медленные, чтобы описать скорость насыщения. Каждая ткань или компартмент имеет разный период полураспада. Реальным тканям также потребуется больше или меньше времени для насыщения, но модели не должны использовать фактические значения тканей, чтобы получить полезный результат. Модели с от одного до 16 тканевых компартментов [60] использовались для создания таблиц декомпрессии, а подводные компьютеры использовали до 20 компартментов. [61]
Например: Ткани с высоким содержанием липидов могут поглощать большее количество азота, но часто имеют плохое кровоснабжение. Им потребуется больше времени для достижения равновесия, и они описываются как медленные, по сравнению с тканями с хорошим кровоснабжением и меньшей способностью к растворенному газу, которые описываются как быстрые.
Быстрые ткани поглощают газ относительно быстро, но, как правило, быстро выделяют его во время всплытия. Быстрая ткань может насыщаться в ходе обычного любительского 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, каждый отсек может выдерживать большее или меньшее пересыщение, чем другие. Окончательная форма представляет собой сложную модель, но она позволяет создавать алгоритмы и таблицы, подходящие для самых разных погружений. Типичный подводный компьютер имеет модель из 8–12 тканей, при этом время полураспада варьируется от 5 до 400 минут. [61] Таблицы Бюльмана используют алгоритм с 16 тканями, при этом время полураспада варьируется от 4 до 640 минут. [60]
Можно предположить, что ткани расположены последовательно, где растворенный газ должен диффундировать через одну ткань, чтобы достичь следующей, которая имеет другие свойства растворимости, параллельно, где диффузия в каждую ткань и из нее считается независимой от других, и как комбинации последовательных и параллельных тканей, что становится сложным с точки зрения вычислений. [53]
Период полураспада ткани — это время, необходимое ткани для поглощения или выделения 50% разницы в емкости растворенного газа при измененном парциальном давлении. Для каждого последующего периода полураспада ткань будет поглощать или выделять половину накопленной разницы в последовательности ½, ¾, 7/8, 15/16, 31/32, 63/64 и т. д. [19] Период полураспада тканевого компартмента варьируется от 1 минуты до по крайней мере 720 минут. [62] Конкретный тканевой компартмент будет иметь разное время полураспада для газов с разной растворимостью и скоростью диффузии. Ингазация обычно моделируется следующим образом: простое обратное экспоненциальное уравнение, в котором насыщение предполагается примерно после четырех (93,75%) — шести (98,44%) периодов полураспада в зависимости от модели декомпрессии. [18] [63] [64] Эта модель может неадекватно описывать динамику дегазации, если присутствуют пузырьки газовой фазы. [65] [66]
Для оптимальной декомпрессии движущая сила десатурации тканей должна поддерживаться на максимальном уровне, при условии, что это не вызовет симптоматического повреждения тканей из-за образования и роста пузырьков (симптоматическая декомпрессионная болезнь) или не создаст условия, при которых диффузия замедляется по какой-либо причине. [67]
Существует два принципиально разных подхода к этому вопросу. Первый основан на предположении, что существует уровень пересыщения, который не приводит к образованию симптоматических пузырьков, и основан на эмпирических наблюдениях за максимальной скоростью декомпрессии, которая не приводит к неприемлемой скорости симптомов. Этот подход стремится максимизировать градиент концентрации при условии отсутствия симптомов и обычно использует слегка модифицированную экспоненциальную модель полупериода. Второй предполагает, что пузырьки будут образовываться на любом уровне пересыщения, где общее газовое напряжение в ткани больше, чем давление окружающей среды, и что газ в пузырьках удаляется медленнее, чем растворенный газ. [64] Эти философии приводят к различным характеристикам профилей декомпрессии, полученных для двух моделей: подход критического пересыщения дает относительно быстрые начальные подъемы, которые максимизируют градиент концентрации, и длинные неглубокие остановки, в то время как пузырьковые модели требуют более медленных подъемов с более глубокими первыми остановками, но могут иметь более короткие неглубокие остановки. Этот подход использует различные модели. [64] [68] [69] [67] [70]
Первоначально Дж. С. Холдейн использовал критическое отношение давлений 2 к 1 для декомпрессии, исходя из принципа, что насыщение тела ни в коем случае не должно превышать примерно двойное давление воздуха. [71] Этот принцип применялся как отношение давлений к общему давлению окружающей среды и не учитывал парциальное давление газов, входящих в состав воздуха для дыхания. Его экспериментальная работа на козах и наблюдения за людьми-дайверами, казалось, подтверждали это предположение. Однако со временем было обнаружено, что это не соответствует частоте возникновения декомпрессионной болезни, и в первоначальные предположения были внесены изменения. Позднее это было изменено на соотношение парциальных давлений азота 1,58:1. [72]
Дальнейшие исследования таких людей, как Роберт Воркман, показали, что критерием было не отношение давлений, а фактические перепады давления. Применительно к работе Холдейна это означало бы, что предел определяется не отношением 1,58:1, а скорее критической разницей давления в 0,58 атмосфер между давлением ткани и давлением окружающей среды. Большинство таблиц Холдейна с середины 20-го века, включая таблицы Бюльмана, основаны на предположении о критической разнице. [73]
TheM-value — это максимальное значение абсолютного давления инертного газа, которое может выдержать тканевый отсек при заданном давлении окружающей среды без проявления симптомов декомпрессионной болезни. M-values — это пределы допустимого градиента между давлением инертного газа и давлением окружающей среды в каждом отсеке. Альтернативная терминология для M-values включает «пределы пересыщения», «пределы допустимого избыточного давления» и «критические напряжения».[68][74]
Градиентные факторы — это способ изменения M-значения до болееконсервативногозначения для использования в алгоритме декомпрессии. Градиентный фактор — это процент от M-значения, выбранный разработчиком алгоритма, и изменяется линейно между максимальной глубиной конкретного погружения и поверхностью. Они выражаются в виде двухзначного обозначения, где первое число — это процент от глубокого M-значения, а второе — процент от мелкого M-значения.[69]Градиентные факторы применяются ко всем тканевым компартментам в равной степени и создают M-значение, которое линейно изменяется пропорционально давлению окружающей среды.[69]
По сути, пользователь выбирает более низкое максимальное пересыщение, чем проектировщик посчитал целесообразным. Использование градиентных факторов увеличит время декомпрессии, особенно в зоне глубины, где значение M уменьшается больше всего. Градиентные факторы могут использоваться для принудительного выполнения более глубоких остановок в модели, которая в противном случае имела бы тенденцию производить относительно мелкие остановки, с помощью градиентного фактора с небольшим первым числом. [69] Несколько моделей подводных компьютеров позволяют пользователю вводить градиентные факторы как способ вызвать более консервативный и, следовательно, предположительно менее рискованный профиль декомпрессии. [75] Форсирование низкого градиентного фактора при глубоком значении M может иметь эффект увеличения поглощения газа во время всплытия, как правило, более медленных тканей, которые затем должны высвобождать большую газовую нагрузку на более мелких глубинах. Было показано, что это неэффективная стратегия декомпрессии. [76] [77]
Модель переменного градиента корректирует градиентные факторы для соответствия профилю глубины, предполагая, что прямая линейная корректировка с использованием того же фактора для глубокого значения M независимо от фактической глубины менее целесообразна, чем использование значения M, связанного с фактической глубиной (неглубокое значение M связано с фактической глубиной, равной нулю, в обоих случаях) [78] .
Согласно термодинамической модели Хью Лемессурье и Брайана Эндрю Хиллса , это условие оптимальной движущей силы для выделения газа выполняется, когда давление окружающей среды достаточно для предотвращения разделения фаз (образования пузырьков). [70]
Принципиальное отличие этого подхода заключается в приравнивании абсолютного давления окружающей среды к сумме парциальных газовых напряжений в ткани для каждого газа после декомпрессии в качестве предельной точки, за которой ожидается образование пузырьков. [70]
Модель предполагает, что естественная ненасыщенность в тканях из-за метаболического снижения парциального давления кислорода обеспечивает буфер против образования пузырьков, и что ткань может быть безопасно декомпрессирована при условии, что снижение давления окружающей среды не превысит это значение ненасыщенности. Очевидно, что любой метод, который увеличивает ненасыщенность, позволит ускорить декомпрессию, поскольку градиент концентрации будет больше без риска образования пузырьков. [70]
Естественная ненасыщенность увеличивается с глубиной, поэтому на большей глубине возможен больший перепад давления окружающей среды, и уменьшается по мере того, как дайвер всплывает. Эта модель приводит к более медленным скоростям подъема и более глубоким первым остановкам, но более коротким неглубоким остановкам, поскольку требуется устранить меньше газа пузырьковой фазы. [70]
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 пузырьков с помощью допплерографии. Последствия этого подхода в значительной степени зависят от используемой модели образования и роста пузырьков, в первую очередь от того, можно ли практически избежать образования пузырьков во время декомпрессии. [32]
Этот подход используется в моделях декомпрессии, которые предполагают, что во время практических профилей декомпрессии будет происходить рост стабильных микроскопических пузырьковых зародышей, которые всегда существуют в водных средах, включая живые ткани. [67]
Эффективная декомпрессия минимизирует общее время подъема, ограничивая общее накопление пузырьков до приемлемого несимптоматического критического значения. Физика и физиология роста и устранения пузырьков указывают на то, что эффективнее устранять пузырьки, пока они очень малы. Модели, включающие фазу пузырьков, создали профили декомпрессии с более медленными подъемами и более глубокими начальными декомпрессионными остановками как способ ограничения роста пузырьков и облегчения раннего устранения, по сравнению с моделями, которые рассматривают только газ растворенной фазы. [79]
Прыжок с отскоком — это любое погружение, при котором воздействие давления недостаточно продолжительно для того, чтобы все ткани достигли равновесия с инертными газами в дыхательной смеси. [80]
Насыщенное воздействие происходит, когда время воздействия давления достаточно для того, чтобы все ткани достигли равновесия с инертными газами в дыхательной смеси. Для практических целей это обычно принимается как 6-кратное время полураспада самой медленной ткани в модели. [80]
Предел безостановочной работы, также называемый пределом бездекомпрессии (NDL), представляет собой теоретически максимальное содержание растворенного газа в каждом тканевом отсеке всего тела, которое может быть декомпрессировано непосредственно до поверхностного давления при выбранной скорости подъема, используемой моделью, без необходимости останавливаться для дегазации на любой глубине, что имеет приемлемый риск развития симптоматической декомпрессионной болезни. Предел бездекомпрессии — это неправильное название, поскольку подъем при указанной скорости подъема является декомпрессией, но этот термин имеет историческую инерцию и продолжает использоваться. [81] [82]
Как только газовая нагрузка одного или нескольких тканевых отсеков превышает максимальный уровень, принятый для безостановочного предела, существует минимальная глубина, на которую дайвер может подняться с соответствующей скоростью подъема, с приемлемым риском для декомпрессионной болезни. Эта глубина известна как декомпрессионный потолок. Ее можно считать мягким надземным пространством, поскольку физически подняться выше нее тривиально, но это увеличивает риск развития симптоматической декомпрессионной болезни в соответствии с моделью декомпрессии. Ткань, которая первой достигает своего декомпрессионного потолка, называется ограничивающей тканью. [83]
Обязательство по декомпрессии — это наличие в тканях достаточного количества растворенного газа, при котором риск симптоматической декомпрессионной болезни неприемлем, если прямой подъем к поверхностному давлению осуществляется с предписанной скоростью подъема для используемой модели декомпрессии. Можно сказать, что дайвер с потолком декомпрессии имеет обязательство по декомпрессии, что означает, что время должно быть потрачено на дегазацию во время подъема в дополнение к времени, потраченному на подъем с соответствующей скоростью подъема. Это время номинально и наиболее эффективно тратится на декомпрессионных остановках, хотя дегазация будет происходить на любой глубине, где артериальная кровь и легочный газ имеют более низкое парциальное давление инертного газа, чем ограничивающая ткань. [80]
Время на поверхность (TTS) — это расчетное общее время, необходимое дайверу для всплытия из заданной точки на профиле погружения, используя заданный набор декомпрессионных газов, поднимаясь с номинальной скоростью подъема и делая все остановки на указанных глубинах. Это значение может быть оценкой, рассчитанной на основе плана погружения, и следовать дайверу в качестве графика подъема или отображаться на экране дайв-компьютера в обновленном виде в режиме реального времени. Оно может быть основано на текущем выбранном газе или оптимальном выборе газа из всех газов, установленных в качестве активных газов на компьютере. [84]
Поэтапная декомпрессия выполняется с остановками на указанных глубинах на основе легко отслеживаемой серии. Для большинства таблиц это исторически был удобный интервал в 3 метра (10 футов), но может использоваться любой произвольный интервал при условии, что расчет декомпрессионных остановок использует его. Дайвер должен оставаться на предписанной глубине остановки, пока потолок не снизится до следующей более мелкой глубины остановки, после чего дайвер поднимается на эту глубину для следующей остановки. [83]
Расчет времени остановки также может быть выполнен для отслеживания потолка декомпрессии, что даст максимальный градиент давления для вымывания инертного газа и сократит общую продолжительность декомпрессии примерно на 4–12%. Эту стратегию можно приблизительно соблюдать при использовании дайв-компьютера с включенной опцией. Влияние на риск декомпрессии при использовании этой стратегии неизвестно, поскольку по состоянию на 2022 год тестирование не проводилось. [83]
Экспериментально показано, что образование пузырьков газа значительно препятствует выведению инертного газа. [16] [85] Значительное количество инертного газа останется в тканях после того, как дайвер всплыл, даже если не возникнут симптомы декомпрессионной болезни. Этот остаточный газ может быть растворенным или находиться в субклинической форме пузырьков и будет продолжать выделяться, пока дайвер остается на поверхности. Если выполняется повторное погружение, ткани предварительно нагружаются этим остаточным газом, что заставит их быстрее насыщаться. [86] [87]
При повторяющихся погружениях более медленные ткани могут накапливать газ день за днем, если между погружениями недостаточно времени для его удаления. Это может быть проблемой в ситуациях многодневных многодневных погружений. Многократные декомпрессии в день в течение нескольких дней могут увеличить риск декомпрессионной болезни из-за накопления бессимптомных пузырьков, которые снижают скорость выделения газа и не учитываются в большинстве алгоритмов декомпрессии. [88] Следовательно, некоторые организации по обучению дайверов дают дополнительные рекомендации, такие как «седьмой выходной». [89]
Детерминированные модели декомпрессии представляют собой подход к расчету декомпрессии, основанный на правилах. [90] Эти модели работают на основе идеи, что «чрезмерное» пересыщение в различных тканях «небезопасно» (приводит к декомпрессионной болезни ). Модели обычно содержат несколько правил, зависящих от глубины и ткани, основанных на математических моделях идеализированных тканевых отсеков. Не существует объективного математического способа оценки правил или общего риска, кроме сравнения с результатами эмпирических испытаний. Модели сравниваются с экспериментальными результатами и отчетами с мест, и правила пересматриваются с помощью качественного суждения и подгонки кривой, так что пересмотренная модель более точно предсказывает наблюдаемую реальность, а затем проводятся дальнейшие наблюдения для оценки надежности модели при экстраполяции в ранее непроверенные диапазоны. Полезность модели оценивается по ее точности и надежности в прогнозировании начала симптоматической декомпрессионной болезни и бессимптомных венозных пузырей во время подъема. [90]
Можно обоснованно предположить, что в действительности происходит как перфузионный транспорт кровообращением, так и диффузионный транспорт в тканях, где кровоток незначителен или отсутствует. Проблема с попытками одновременно моделировать перфузию и диффузию заключается в том, что существует большое количество переменных из-за взаимодействия между всеми тканевыми компартментами, и проблема становится неразрешимой. Способ упрощения моделирования переноса газа в ткани и из них — сделать предположения об ограничивающем механизме переноса растворенного газа в ткани, который контролирует декомпрессию. Предположение, что либо перфузия, либо диффузия оказывают доминирующее влияние, а другой можно игнорировать, может значительно сократить количество переменных. [67]
Предположение, что перфузия является ограничивающим механизмом, приводит к модели, включающей группу тканей с различными скоростями перфузии, но снабжаемых кровью приблизительно эквивалентной концентрации газа. Также предполагается, что нет переноса газа между тканевыми компартментами путем диффузии. Это приводит к параллельному набору независимых тканей, каждая со своей собственной скоростью поглощения и выделения газа, зависящей от скорости потока крови через ткань. Поглощение газа для каждой ткани обычно моделируется как экспоненциальная функция с фиксированным полупериодом компартмента, а выведение газа также может быть смоделировано экспоненциальной функцией с тем же или более длительным полупериодом или как более сложная функция, как в экспоненциально-линейной модели выведения. [86]
Гипотеза критического соотношения предсказывает, что развитие пузырьков будет происходить в ткани, когда соотношение парциального давления растворенного газа к давлению окружающей среды превышает определенное соотношение для данной ткани. Соотношение может быть одинаковым для всех отсеков ткани или может различаться, и каждому отсеку назначается определенное критическое соотношение пересыщения, основанное на экспериментальных наблюдениях. [18]
Джон Скотт Холдейн ввел концепцию полупериода для моделирования поглощения и высвобождения азота в кровь. Он предложил 5 тканевых отсеков с полупериодом 5, 10, 20, 40 и 75 минут. [18] В этой ранней гипотезе было предсказано, что если скорость подъема не позволяет парциальному давлению инертного газа в каждой из гипотетических тканей превышать давление окружающей среды более чем в 2:1, пузырьки не будут образовываться. [71] По сути, это означало, что можно было подняться с 30 м (4 бар) до 10 м (2 бар) или с 10 м (2 бар) до поверхности (1 бар) при насыщении без проблем с декомпрессией. Чтобы гарантировать это, в графики подъема было включено несколько декомпрессионных остановок. Скорость подъема и самая быстрая ткань в модели определяют время и глубину первой остановки. После этого более медленные ткани определяют, когда безопасно подниматься дальше. [71] Это соотношение 2:1 оказалось слишком консервативным для быстрых тканей (короткие погружения) и недостаточно консервативным для медленных тканей (длительные погружения). Соотношение также, по-видимому, менялось с глубиной. [91] Подход Холдейна к моделированию декомпрессии использовался с 1908 по 1960-е годы с небольшими изменениями, в первую очередь изменениями в количестве отсеков и используемом времени половин. Таблицы ВМС США 1937 года были основаны на исследованиях О. Д. Ярбро и использовали 3 отсека: 5- и 10-минутные отсеки были исключены. В 1950-х годах таблицы были пересмотрены, восстановлены 5- и 10-минутные отсеки и добавлен 120-минутный отсек. [92]
В 1960-х годах Роберт Д. Уоркман из Экспериментального водолазного подразделения ВМС США (NEDU) рассмотрел основу модели и последующие исследования, проведенные ВМС США. Таблицы, основанные на работе Холдейна и последующих уточнениях, все еще были признаны недостаточными для более длительных и глубоких погружений. Уоркман предположил, что допустимое изменение давления лучше описывать как критическую разницу давления, и пересмотрел модель Холдейна, чтобы позволить каждому отделу ткани переносить различное количество пересыщения, которое меняется с глубиной. Он ввел термин «M-значение», чтобы указать максимальное количество пересыщения, которое каждый отдел может переносить на заданной глубине, и добавил три дополнительных отдела с полупериодами 160, 200 и 240 минут. Уоркман представил свои выводы в виде уравнения, которое можно использовать для расчета результатов для любой глубины, и заявил, что линейная проекция M-значений будет полезна для компьютерного программирования. [92]
Значительная часть исследований Альберта А. Бюльмана была направлена на определение самых длинных отсеков полураспада для азота и гелия, и он увеличил количество отсеков до 16. Он исследовал последствия декомпрессии после погружения на высоте и опубликовал таблицы декомпрессии, которые можно было использовать на разных высотах. Бюльман использовал метод расчета декомпрессии, аналогичный предложенному Воркманом, который включал М-значения, выражающие линейную зависимость между максимальным давлением инертного газа в тканевых отсеках и давлением окружающей среды, но основанный на абсолютном давлении, что делало их более легко адаптируемыми для погружений на высоте. [52] Алгоритм Бюльмана использовался для создания стандартных таблиц декомпрессии для ряда спортивных ассоциаций дайвинга и используется в нескольких персональных компьютерах декомпрессии, иногда в модифицированной форме. [52]
BA Hills и DH LeMessurier изучали эмпирические методы декомпрессии окинавских ловцов жемчуга в проливе Торреса и заметили, что они делали более глубокие остановки, но сокращали общее время декомпрессии по сравнению с общепринятыми таблицами того времени. Их анализ убедительно показал, что наличие пузырьков ограничивает скорость выведения газа, и подчеркнул важность присущей тканям ненасыщенности из-за метаболической обработки кислорода. Это стало известно как термодинамическая модель. [70] Совсем недавно технические дайверы-любители разработали процедуры декомпрессии, используя более глубокие остановки, чем того требуют используемые таблицы декомпрессии. Это привело к пузырьковым моделям RGBM и VPM. [93] Глубокая остановка изначально была дополнительной остановкой, вводимой дайверами 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. [94]
« Остановка Пайла » — это глубокая остановка, названная в честь Ричарда Пайла , одного из первых сторонников глубоких остановок, [95] на глубине посередине между дном и первой обычной декомпрессионной остановкой и посередине между предыдущей остановкой Пайла и самой глубокой обычной остановкой, при условии, что обычная остановка более чем на 9 м мельче. Остановка Пайла длится около 2 минут. Дополнительное время подъема, необходимое для остановок Пайла, включается в профиль погружения до окончательного составления графика декомпрессии. [96] Пайл обнаружил, что во время погружений, во время которых он периодически останавливался, чтобы продуть плавательные пузыри своих образцов рыб, он чувствовал себя лучше после погружения, и основывал процедуру глубокой остановки на глубине и продолжительности этих пауз. [94] Гипотеза заключается в том, что эти остановки дают возможность устранить газ, пока он еще растворен, или, по крайней мере, пока пузырьки еще достаточно малы, чтобы их можно было легко устранить, и в результате на более мелких остановках будет значительно меньше или они будут меньше венозных пузырьков, которые нужно будет устранить, как и предсказывает термодинамическая модель Хиллса. [97]
Ценность и безопасность глубоких остановок, дополнительных к графику декомпрессии, полученному из алгоритма декомпрессии, неясны. Эксперты по декомпрессии указали, что глубокие остановки, вероятно, будут делаться на глубинах, где продолжается поглощение газов для некоторых медленных тканей, и что добавление глубоких остановок любого рода должно быть включено в гипербарическое воздействие, для которого рассчитывается график декомпрессии, а не добавляться впоследствии, чтобы такое поглощение газов более медленными тканями могло быть учтено. [94] Глубокие остановки, выполняемые во время погружения, где декомпрессия рассчитывается в реальном времени, являются просто частью многоуровневого погружения для компьютера и не добавляют никакого риска сверх того, что заложено в алгоритме.
Существует предел того, насколько глубокой может быть «глубокая остановка». Некоторая дегазация должна иметь место, а продолжающаяся активация должна быть минимизирована 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 давления окружающей среды. Это не полезная глубина остановки — некоторый избыток концентрации газа в тканях необходим для управления диффузией дегазации, однако эта глубина является полезным индикатором начала зоны декомпрессии, в которой скорость подъема является частью запланированной декомпрессии. [99]
Исследование, проведенное DAN в 2004 году, показало, что частота появления пузырьков высокого уровня может быть сведена к нулю при условии, что концентрация азота в наиболее насыщенной ткани будет поддерживаться ниже 80 процентов от допустимого значения M, и что дополнительная глубокая остановка является простым и практичным способом сделать это, сохраняя при этом первоначальную скорость подъема. [93]
Предположение о том, что диффузия является ограничивающим механизмом транспорта растворенного газа в тканях, приводит к довольно иной модели тканевого отсека. В этом случае постулируется ряд отсеков с перфузионным транспортом в один отсек и диффузией между отсеками, которые для простоты расположены последовательно, так что для обобщенного отсека диффузия происходит только в два соседних отсека на противоположных сторонах и из них, а предельные случаи — это первый отсек, куда газ подается и удаляется посредством перфузии, и конец линии, где есть только один соседний отсек. [52] Простейшая модель серии — это один отсек, и ее можно дополнительно свести к одномерной модели «тканевого пласта». [52]
Модели пузырьковой декомпрессии представляют собой основанный на правилах подход к расчету декомпрессии, основанный на идее, что микроскопические пузырьковые зародыши всегда существуют в воде и тканях, содержащих воду, и что, прогнозируя и контролируя рост пузырьков, можно избежать декомпрессионной болезни. Большинство пузырьковых моделей предполагают, что пузырьки будут образовываться во время декомпрессии, и что происходит устранение газа смешанной фазы, что происходит медленнее, чем устранение растворенной фазы. Пузырьковые модели, как правило, 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 более мелких глубинах для устранения пузырьков. [30] [57] [97]
Модели декомпрессии, предполагающие удаление смешанной фазы газа, включают:
В отличие от независимых параллельных отсеков моделей Халдейна, в которых все отсеки считаются несущими риск, модель Голдмана предполагает относительно хорошо перфузируемый «активный» или «несущий риск» отсек последовательно с соседними относительно плохо перфузируемыми отсеками «резервуар» или «буфер», которые не считаются потенциальными местами для образования пузырьков, но влияют на вероятность образования пузырьков в активном отсеке путем диффузионного обмена инертным газом с активным отсеком. [53] [100] 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 он может быть устранен. Если газовая нагрузка буферных отсеков мала, добавленная диффузия газа через активный отсек медленная. [100] Взаимосвязанные модели предсказывают снижение скорости вымывания газа со временем во время декомпрессии по сравнению со скоростью, предсказанной для модели независимого параллельного отсека, используемой для сравнения. [53]
Модель Голдмана отличается от модели декомпрессии серии Кидда-Стаббса тем, что модель Голдмана предполагает линейную кинетику, где модель KS включает квадратичный компонент, и модель Голдмана рассматривает только центральный хорошо перфузируемый отсек как явно способствующий риску, в то время как модель KS предполагает, что все отсеки несут потенциальный риск. Модель DCIEM 1983 связывает риск с двумя самыми внешними отсеками из четырех отсеков серии. [53] Математическая модель, основанная на этой концепции, как утверждает Голдман, соответствует не только данным квадратного профиля ВМС, используемым для калибровки, но и относительно точно предсказывает риск для профилей насыщения. Пузырьковая версия модели ICM не имела существенных отличий в прогнозах и была отвергнута как более сложная без существенных преимуществ. ICM также более точно предсказывала заболеваемость декомпрессионной болезнью при низкорисковых воздействиях любительского дайвинга, зафиксированных в наборе данных Project Dive Exploration DAN. Альтернативными моделями, использованными в этом исследовании, были LE1 (линейно-экспоненциальная) и прямая модель Холдейна. [100] Модель Голдмана предсказывает значительное снижение риска после остановки безопасности при погружении с низким уровнем риска [101] и значительное снижение риска при использовании нитрокса (больше, чем предполагают таблицы PADI). [102]
Вероятностные модели декомпрессии предназначены для расчета риска (или вероятности) возникновения декомпрессионной болезни (ДКБ) при заданном профиле декомпрессии. [103] [90] Статистический анализ хорошо подходит для работы со сжатым воздухом при проходке туннелей из-за большого количества субъектов, подвергающихся схожим воздействиям при одинаковом давлении и температуре окружающей среды, с похожими рабочими нагрузками и временем воздействия, с одинаковым графиком декомпрессии. [104] Большое количество декомпрессий при схожих обстоятельствах показало, что нецелесообразно устранять весь риск ДКБ, поэтому необходимо установить приемлемый риск на основе других факторов, имеющих отношение к применению. Например, легкий доступ к эффективному лечению в виде лечения гипербарическим кислородом на месте или большее преимущество в более раннем извлечении водолаза из воды могут сделать более высокую заболеваемость приемлемой, в то время как вмешательство в график работы, неблагоприятное воздействие на моральный дух работников или высокие ожидания судебных разбирательств сместят приемлемый уровень заболеваемости вниз. Эффективность также является фактором, поскольку декомпрессия сотрудников происходит в рабочее время. [104]
Эти методы могут изменять глубины и время остановки декомпрессии , чтобы прийти к графику декомпрессии, который предполагает определенную вероятность возникновения ДКБ, при этом минимизируя общее время декомпрессии. Этот процесс может также работать в обратном направлении, позволяя рассчитать вероятность ДКБ для любого графика декомпрессии, при наличии достаточно надежных данных. [104]
В 1936 году уровень заболеваемости в 2% считался приемлемым для работников сжатого воздуха в Великобритании. В 2000 году ВМС США приняли 2% случаев легких симптомов, но только 0,1% серьезных симптомов. Коммерческий дайвинг в Северном море в 1990-х годах принял 0,5% легких симптомов, но почти никаких серьезных симптомов, а коммерческий дайвинг в Мексиканском заливе также в 1990-х годах принял 0,1% легких случаев и 0,025% серьезных случаев. Органы здравоохранения и безопасности, как правило, определяют приемлемый риск как настолько низкий, насколько это практически осуществимо, принимая во внимание все соответствующие факторы, включая экономические факторы. [104] [103] Для анализа вероятности легких и тяжелых симптомов сначала необходимо определить эти классы проявлений, применимые к анализу. [105]
Необходимыми инструментами для оценки вероятности возникновения декомпрессионной болезни являются биофизическая модель, описывающая обмен инертного газа и образование пузырьков во время декомпрессии, данные о воздействии в форме профилей давления/времени для смесей дыхательных газов и результаты DCS для этих воздействий, статистические методы, такие как анализ выживаемости или байесовский анализ , для нахождения наилучшего соответствия между моделью и экспериментальными данными, после чего модели можно количественно сравнить и использовать наилучшую подходящую модель для прогнозирования вероятности DCS для модели. Этот процесс осложняется влиянием условий окружающей среды на вероятность DCS. Факторы, которые влияют на перфузию тканей во время вдыхания и выдыхания газа, которые влияют на скорость поглощения и выведения инертного газа соответственно, включают погружение, температуру и физические упражнения. Известно также, что физические упражнения способствуют образованию пузырьков во время декомпрессии. [104]
Известно также, что распределение декомпрессионных остановок влияет на риск ДКБ. Эксперимент USN, в котором в качестве конечной точки использовалась симптоматическая декомпрессионная болезнь, сравнил две модели для рабочих воздействий дайвинга на воздухе с использованием одинакового времени на дне, температуры воды и рабочей нагрузки, с одинаковым общим временем декомпрессии, для двух различных распределений глубины декомпрессионных остановок, также на воздухе, и обнаружил, что более мелкие остановки несут статистически значительно более низкий риск. Модель не пыталась оптимизировать распределение глубины времени декомпрессии или использование переключения газа, она просто сравнивала эффективность двух конкретных моделей, но для этих моделей результаты были убедительными. [104]
Другой набор экспериментов был проведен для серии увеличивающихся экспозиций на дне на постоянной глубине с переменной температурой окружающей среды. Сравнивались четыре температурных условия: тепло во время донного сектора и декомпрессии, холодно во время донного сектора и декомпрессии, тепло на дне и холодно во время декомпрессии, холодно на дне и тепло во время декомпрессии. Эффекты были очень очевидными, что заболеваемость ДКБ была намного ниже у дайверов, которые были холоднее во время фазы вдыхания газа и теплее во время декомпрессии, чем наоборот, что было интерпретировано как указание на влияние температуры на перфузию при поглощении и выведении газа. [104]
Ретроспективный статистический анализ большого набора данных отчетов о случаях погружений с воздухом и нитроксом, опубликованных в 2017 году, показал, что при приемлемом риске 2% для легких симптомов и 0,1% для тяжелых симптомов с использованием линейно-экспоненциальной модели дегазации ограничивающим фактором был риск тяжелых симптомов. Одним из факторов, усложняющих этот анализ, была изменчивость методов различения легких и тяжелых случаев. [103]
Насыщенная декомпрессия — это физиологический процесс перехода от устойчивого состояния полного насыщения инертным газом при повышенном давлении к стандартным условиям при нормальном атмосферном давлении на поверхности. Это длительный процесс, в ходе которого инертные газы удаляются с очень низкой скоростью, ограниченной самыми медленными пораженными тканями, а отклонение может вызвать образование пузырьков газа, которые могут вызвать декомпрессионную болезнь. Большинство операционных процедур основаны на экспериментально полученных параметрах, описывающих непрерывную медленную скорость декомпрессии, которая может зависеть от глубины и газовой смеси. [106]
При погружении с насыщением все ткани считаются насыщенными, и декомпрессия, которая безопасна для самых медленных тканей, теоретически будет безопасной для всех более быстрых тканей в параллельной модели. Прямой подъем из насыщения воздухом примерно на 7 мсв вызывает образование пузырьков венозного газа, но не симптоматическую ДКБ. Более глубокие воздействия насыщения требуют декомпрессии до графиков насыщения. [107]
Безопасная скорость декомпрессии при погружении с насыщением контролируется парциальным давлением кислорода во вдыхаемой дыхательной смеси. [108] Присущая ненасыщенность из-за кислородного окна обеспечивает относительно быструю начальную фазу декомпрессии с насыщением пропорционально парциальному давлению кислорода, а затем контролирует скорость дальнейшей декомпрессии, ограниченную полупериодом удаления инертного газа из самого медленного отсека. [109] Однако некоторые графики декомпрессии с насыщением специально не позволяют начинать декомпрессию с восходящей экскурсии. [110] Ни экскурсии, ни процедуры декомпрессии, используемые в настоящее время (2016), не были обнаружены как вызывающие проблемы с декомпрессией по отдельности, но, по-видимому, существует значительно более высокий риск, когда экскурсии сопровождаются декомпрессией до того, как бессимптомные пузырьки, возникающие в результате экскурсий, полностью исчезнут. Начало декомпрессии при наличии пузырьков, по-видимому, является значимым фактором во многих случаях иначе неожиданной декомпрессионной болезни во время обычной декомпрессии с насыщением. [111]
Применение пузырьковой модели в 1985 году позволило успешно моделировать обычные декомпрессии, высотные декомпрессии, безостановочные пороги и погружения с насыщением, используя одну настройку из четырех глобальных параметров зародышеобразования. [112]
Продолжаются исследования по моделированию декомпрессии насыщения и тестированию графика. В 2015 году концепция под названием Extended Oxygen Window использовалась в предварительных испытаниях для модифицированной модели декомпрессии насыщения. Эта модель позволяет более высокую скорость декомпрессии в начале подъема, чтобы использовать присущую ненасыщенность из-за метаболического использования кислорода, за которой следует постоянная скорость, ограниченная парциальным давлением кислорода в дыхательном газе. Период постоянной скорости декомпрессии также ограничен допустимой максимальной фракцией кислорода, и когда этот предел достигается, скорость декомпрессии снова замедляется по мере снижения парциального давления кислорода. Процедура остается экспериментальной по состоянию на май 2016 года. Целью является приемлемо безопасное сокращение общего времени декомпрессии для заданной глубины насыщения и газовой смеси. [106]
Важно, чтобы любая теория была подтверждена тщательно контролируемыми процедурами тестирования. По мере того, как процедуры тестирования и оборудование становятся все более сложными, исследователи узнают больше о влиянии декомпрессии на организм. Первоначальные исследования были сосредоточены на создании погружений, которые были бы свободны от узнаваемых симптомов декомпрессионной болезни (ДКБ). С последующим использованием допплеровского ультразвукового тестирования было обнаружено, что пузырьки образуются внутри тела даже при погружениях, где не было обнаружено никаких признаков или симптомов ДКБ. Это явление стало известно как «тихие пузырьки». Наличие венозных газовых эмболов считается низкоспецифичным предиктором декомпрессионной болезни, но их отсутствие признано чувствительным индикатором декомпрессии с низким риском, поэтому количественное определение VGE считается полезным в качестве индикатора декомпрессионного стресса при сравнении стратегий декомпрессии или оценке эффективности процедур. [113]
Таблицы ВМС США 1956 года были основаны на ограничениях, определенных внешними признаками и симптомами ДКБ. Более поздние исследователи смогли улучшить эту работу, скорректировав ограничения, основанные на допплеровском тестировании. Однако таблицы ВМС США CCR, основанные на алгоритме Тальмана, также использовали только узнаваемые симптомы ДКБ в качестве критериев тестирования. [114] [115] Поскольку процедуры тестирования являются длительными и дорогостоящими, а также существуют этические ограничения на экспериментальную работу с людьми, конечной точкой которой является травма, для исследователей обычной практикой является проведение первоначальных проверок новых моделей на основе экспериментальных результатов более ранних испытаний. Это имеет некоторые последствия при сравнении моделей. [116]
Глубокие, короткие погружения требуют более длительной декомпрессии по сравнению со временем на глубине, что по своей сути неэффективно по сравнению с погружением с насыщением. Различные модификации алгоритмов декомпрессии с разумно подтвержденной эффективностью при более мелководном погружении использовались в попытке разработать более короткую или безопасную декомпрессию, но они, как правило, не подтверждаются контролируемым экспериментом и в некоторой степени полагаются на анекдотические данные. Широко распространенное мнение сложилось о том, что алгоритмы, основанные на моделях пузырьков и распределяющие остановки декомпрессии по большему диапазону глубин, более эффективны, чем традиционные модели содержания растворенного газа, за счет минимизации раннего образования пузырьков, основанные на теоретических соображениях, в основном при отсутствии доказательств эффективности, хотя были низкие случаи симптоматической декомпрессионной болезни. Некоторые доказательства, относящиеся к некоторым из этих модификаций, существуют и были проанализированы и в целом поддерживают противоположную точку зрения, что глубокие остановки могут привести к более высоким показателям образования и роста пузырьков по сравнению с устоявшимися системами, использующими более мелкие остановки, распределенные по тому же общему времени декомпрессии для данного глубокого профиля. [117] [76]
Интеграл пересыщения с течением времени может быть индикатором декомпрессионного стресса, как для данной группы тканей, так и для всех групп тканей. Сравнение этого индикатора, рассчитанного для объединенных групп тканей Бюльмана для ряда равной продолжительности графиков декомпрессии для той же глубины, времени на дне и газовых смесей, предполагает более высокий общий декомпрессионный стресс для погружений с использованием глубоких остановок, по крайней мере, частично из-за продолжающегося вдыхания газа более медленными тканями во время глубоких остановок. [76]
Переключение газа во время декомпрессии на открытом цикле выполняется в первую очередь для увеличения парциального давления кислорода для увеличения эффекта кислородного окна , при этом поддерживая уровни ниже острой токсичности . Теоретически и на практике хорошо известно, что более высокое парциальное давление кислорода способствует более быстрому и эффективному выведению инертного газа как в растворенном состоянии, так и в виде пузырьков. При погружении с ребризером замкнутого цикла парциальное давление кислорода на протяжении всего погружения поддерживается на относительно высоком, но допустимом уровне для снижения выделения газа, а также для ускорения выделения газа разбавителя. Переход с разбавителей на основе гелия на азот во время всплытия желателен для сокращения использования дорогостоящего гелия, но имеет и другие последствия. Маловероятно, что переход на декомпрессионный газ на основе азота ускорит декомпрессию в типичных технических профилях погружения с отскоком, но есть некоторые свидетельства того, что декомпрессия на смесях гелия и кислорода с большей вероятностью приведет к неврологической ДКБ, в то время как декомпрессия на основе азота с большей вероятностью вызовет другие симптомы, если возникнет ДКБ. Однако переключение с богатого гелием на богатый азотом декомпрессионный газ вовлечено в ДКБ внутреннего уха, связанную с эффектами контрдиффузии. Этот риск может быть снижен достаточной начальной декомпрессией, использованием высокого парциального давления кислорода и относительно неглубоким переключением с гелия на азот. [117]
В 1982 году ВВС США провели эксперименты на людях, чтобы проверить графики для пределов бездекомпрессионного погружения на воздухе перед немедленными подъемами на высоту и для высотного погружения, разрешающего немедленный полет после погружения на высоту 8500 футов (2600 м). [118] Еще одна серия испытаний в 2004 году была проведена для проверки прогнозов пузырьковой модели для высотной декомпрессии с использованием ранее не протестированных профилей воздействия. Параметры включали нагрузку, высоту от 18 000 до 35 000 футов (от 5500 до 10 700 м), время предварительного вдоха и время воздействия, но эти воздействия не включали недавние погружения. [119]
Эксперименты с конечной точкой симптомов ДКБ с использованием профилей, близких к пределам воздействия без декомпрессии для любительского дайвинга, проводились для определения того, как возникновение ДКБ во время или после полета связано с продолжительностью предполетного поверхностного интервала (PFSI). Погружения и PFSI сопровождались четырехчасовым воздействием при 75 кПа, что эквивалентно максимально допустимой высоте кабины коммерческого самолета 8000 футов (2400 м). Частота возникновения ДКБ снижалась по мере увеличения поверхностного интервала, при этом для 17-часового поверхностного интервала случаев не было. Профили повторных погружений обычно требовали более длительных поверхностных интервалов, чем одиночные погружения, чтобы минимизировать заболеваемость. Эти тесты помогли дать рекомендации по времени для полета. [120]
Трансторакальная эхокардиография в полете показала, что существует низкая, но ненулевая вероятность возникновения декомпрессионной болезни в коммерческих герметичных самолетах после 24-часового предполетного интервала на поверхности после недели многократных повторных рекреационных погружений, о чем свидетельствует обнаружение пузырьков газа в венах у значительного числа протестированных дайверов. [121]
Исследования декомпрессии продолжаются. Данные по конкретным вопросам, как правило, недоступны, однако Divers Alert Network (DAN) имеет постоянную программу, основанную на гражданской науке, которую проводит DAN (Европа), которая собирает данные от добровольцев -дайверов-любителей для анализа научным персоналом DAN и другими исследователями. Это исследование финансируется за счет абонентской платы членов DAN Europe. [122] Лаборатория безопасности дайвинга — это база данных, в которую участники могут загружать профили погружений с широкого спектра дайв-компьютеров, преобразованные в стандартный формат, и другие данные о погружении. [123] Данные о сотнях тысяч реальных погружений анализируются для изучения аспектов безопасности дайвинга. [124] Большие объемы собранных данных используются для вероятностного анализа риска декомпрессии. Доноры данных могут получить немедленную обратную связь в форме простого анализа риска своих профилей погружений, оцененных как один из трех номинальных уровней риска (высокий, средний и низкий) на основе сравнения с M-значениями Бюльмана ZH16c, рассчитанными для того же профиля.
Перечисленные проекты (не все из которых напрямую связаны с декомпрессией) включают в себя: [125]
Пузыристые модели для декомпрессии были популярны среди технических дайверов в начале 2000-х годов, хотя было мало данных, подтверждающих эффективность моделей на практике. С тех пор несколько сравнительных исследований указали на относительно большее количество венозных газовых эмболов после декомпрессии на основе пузырьковых моделей, а одно исследование сообщило о более высоком уровне декомпрессионной болезни. Более глубокие декомпрессионные остановки на более ранних этапах подъема, по-видимому, менее эффективны для контроля образования пузырьков, чем предполагалось в гипотезах. Эта неудача может быть связана с продолжающимся вдыханием газа более медленными тканями в течение длительного времени на большей глубине, в результате чего эти ткани становятся более перенасыщенными на более мелких глубинах. Оптимальная стратегия декомпрессии для глубоких прыжковых погружений остается неизвестной (2016). [126]
Практическая эффективность переключения газа с гелиевого дилюента на нитрокс для ускорения декомпрессии не была убедительно продемонстрирована. Эти переключения увеличивают риск декомпрессионной болезни внутреннего уха из-за эффектов контрдиффузии. [126]
Декомпрессия — это область, где вы обнаруживаете, что чем больше вы узнаете, тем больше вы понимаете, что на самом деле не знаете, что происходит. Ведь за «черно-белой» точностью записей в таблицах, посекундными отсчетами подводных компьютеров и под математической чистотой моделей декомпрессии скрываются темные и таинственные физиологические джунгли, которые едва ли были исследованы.
— Карл Э. Хаггинс, 1992 [128]
Знакомство с различными теориями, моделями, таблицами и алгоритмами необходимо для того, чтобы дайвер мог принимать обоснованные и обоснованные решения относительно своих личных потребностей в декомпрессии. [55] Базовая теория декомпрессии и использование таблиц декомпрессии являются частью теоретического компонента обучения коммерческих дайверов, [129] а планирование погружений на основе таблиц декомпрессии, а также практика и управление декомпрессией в полевых условиях являются значительной частью работы руководителя дайвинга. [130] [81] 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 мог избежать обязательств по декомпрессии для дайверов начального уровня, до компетентности в использовании нескольких алгоритмов декомпрессии с помощью персональных дайв-компьютеров, программного обеспечения для декомпрессии и таблиц для продвинутых технических дайверов. [73] Детальное понимание теории декомпрессии, как правило, не требуется ни от коммерческих, ни от любительских дайверов.
SAA рекомендует вам [sic] взять по крайней мере седьмой день отдыха, чтобы дать вашему телу возможность выпустить газы и вернуться к некоторому уровню нормальности.