Кислородное окно

При нырянии и декомпрессии кислородное окно представляет собой разницу между парциальным давлением кислорода О (Р _{О ₂} ) в артериальной крови и Р _{. ₂} в тканях тела Это вызвано метаболическим потреблением кислорода. ^{[ 1 ]}

Описание

Термин «кислородное окно» впервые был использован Альбертом Р. Бенке в 1967 году. ^{[ 2 ]} Бенке ссылается на раннюю работу Момсена о «вакансии парциального давления» (PPV), где он использовал парциальное давление кислорода и гелия до 2–3 ATA для создания максимального PPV. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Затем Бенке описывает «изобарный транспорт инертного газа» или «природную ненасыщенность», как это называют Ле Мессюрье и Хиллз и отдельно Хиллз. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} которые одновременно сделали свои независимые наблюдения. Ван Лью и др. также сделали аналогичное наблюдение, имя которого тогда не назвали. ^{[ 9 ]} Клиническое значение их работы позднее было показано Сассом. ^{[ 10 ]}

Эффект кислородного окна при декомпрессии описан в медицинских текстах по дайвингу, а его пределы рассмотрены Ван Лью и др. в 1993 году. ^{[ 1 ]}^{[ 11 ]}

Когда живые животные находятся в устойчивом состоянии, сумма парциальных давлений растворенных газов в тканях обычно меньше атмосферного давления - явление, известное как «кислородное окно», «вакансия парциального давления» или «собственная ненасыщенность». ^{[ 2 ]}^{[ 7 ]}^{[ 10 ]}^{[ 12 ]} Это происходит потому, что метаболизм снижает парциальное давление О ₂ в тканях ниже значения в артериальной крови, а связывание О ₂ гемоглобином вызывает относительно большую разницу Р _{О ₂} между тканями и артериальной кровью. Производство CO ₂ обычно примерно такое же, как и потребление O ₂ в пересчете на моль, но увеличение P _{CO ₂} незначительно из-за его высокой эффективной растворимости. Уровни O ₂ и CO ₂ в тканях могут влиять на кровоток и тем самым влиять на вымывание растворенного инертного газа, но величина кислородного окна не оказывает прямого влияния на вымывание инертного газа. Кислородное окно обеспечивает тенденцию к поглощению количества газа в организме, например, при пневмотораксе или пузырьках декомпрессионной болезни (DCS). ^{[ 9 ]} В случае пузырьков DCS окно является основным фактором скорости сжатия пузырька, когда субъект находится в устойчивом состоянии, изменяет динамику пузырька, когда инертный газ поглощается или выделяется тканями, и иногда может предотвратить трансформацию пузыря. ядра в стабильные пузыри. ^{[ 13 ]}
- Этот отрывок цитируется из технической заметки Ван Лью: ^{[ 11 ]}

Ван Лью и др. описать измерения, важные для оценки кислородного окна, а также упростить «предположения, доступные для существующей сложной анатомической и физиологической ситуации, чтобы обеспечить расчеты кислородного окна в широком диапазоне воздействий». ^{[ 11 ]}

Фон

Кислород используется для сокращения времени, необходимого для безопасной декомпрессии при дайвинге , но практические последствия и преимущества требуют дальнейших исследований. Декомпрессия еще далека от точной науки, и дайверам при глубоких погружениях приходится принимать многие решения, основываясь на личном опыте, а не на научных знаниях.

В техническом дайвинге применение эффекта кислородного окна за счет использования декомпрессионных газов с высоким содержанием P _{O ₂} увеличивает эффективность декомпрессии и позволяет сократить декомпрессионные остановки. Сокращение времени декомпрессии может быть важным для сокращения времени, проведенного на небольших глубинах в открытой воде (избегая таких опасностей, как водные течения и движение лодок), а также для уменьшения физического напряжения, оказываемого дайверу.

Механизм

Кислородное окно не увеличивает скорость газовыделения при заданном градиенте концентрации инертного газа, но снижает риск образования и роста пузырьков, который зависит от общего напряжения растворенного газа. Повышенная скорость газовыделения достигается за счет обеспечения большего градиента. Меньший риск образования пузырей при заданном градиенте позволяет увеличивать градиент без чрезмерного риска образования пузырей. Другими словами, большее кислородное окно из-за более высокого парциального давления кислорода может позволить дайверу выполнить декомпрессию быстрее при более мелкой остановке с тем же риском или с той же скоростью на той же глубине с меньшим риском или с промежуточной скоростью. на средней глубине при среднем риске. ^{[ 14 ]}

Приложение

Использование 100% кислорода ограничено токсичностью кислорода на больших глубинах. Судороги более вероятны, когда P _{O ₂} превышает 1,6 бар (160 кПа). Технические дайверы используют газовые смеси с высоким содержанием P _{O ₂} на некоторых участках декомпрессионного графика. Например, популярный декомпрессионный газ представляет собой 50% найтрокс на декомпрессионных остановках, начиная с 21 метра (69 футов).

Место добавления газа с высоким содержанием P _{O ₂} в графике зависит от того, какие пределы P _{O ₂} считаются безопасными, а также от мнения дайвера об уровне дополнительной эффективности. Многие технические дайверы решили удлинить декомпрессионные остановки там, где P _{O ₂} высок, и увеличить градиент на более мелких декомпрессионных остановках. ^{[ нужна ссылка ]}

Тем не менее, многое еще неизвестно о том, насколько продолжительным должно быть это расширение и какой уровень достигнутой эффективности декомпрессии. По крайней мере, четыре переменных декомпрессии имеют значение при обсуждении продолжительности декомпрессионных остановок с высоким содержанием P _{O ₂} :

Время, необходимое для циркуляции и выведения газа через легкие ;
Сосудосуживающее начале действие (уменьшение размеров сосудов) кислорода, снижающее эффективность декомпрессии при сосудов ; сокращения
Пороговая глубина, на которой из критических тканевых компартментов начинается выделение газа, а не его поступление.
Кумулятивный эффект острой кислородной токсичности.

См. также

Декомпрессия (ныряние) - Снижение давления и его последствия при подъеме с глубины.
Гипербарическая медицина - Лечение при повышенном атмосферном давлении.
Технический дайвинг - рекреационный дайвинг расширенного объема.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Тикуисис, Питер; Герт, Уэйн А. (2003). «Теория декомпрессии». В Брубакке, Альф О ; Нойман, Том С. (ред.). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5-е изд.). Филадельфия, США: Сондерс. стр. 425–7. ISBN 978-0-7020-2571-6 .
^ Jump up to: ^а ^б Бенке, Альберт Р. (1967). «Изобарический (кислородное окно) принцип декомпрессии» . Пер. Третья конференция Общества морских технологий, Сан-Диего . Новый удар в сторону моря. Вашингтон, округ Колумбия: Общество морских технологий. Архивировано из оригинала 20 августа 2008 года . Проверено 19 июня 2010 г. {{cite conference}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ Момсен, Чарльз (1942). «Отчет об использовании гелио-кислородных смесей для дайвинга» . Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США (42–02). Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года . Проверено 19 июня 2010 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ Бенке, Альберт Р. (1969). «Ранние исследования декомпрессии». В Беннетте, Питер Б; Эллиотт, Дэвид Х (ред.). Физиология и медицина дайвинга . Балтимор, США: Компания Williams & Wilkins. п. 234. ИСБН 978-0-7020-0274-8 .
^ ЛеМессюрье, Д.Х.; Хиллз, Брайан А. (1965). «Декомпрессионная болезнь. Термодинамический подход, возникший в результате исследования техник дайвинга в Торресовом проливе». Хвалрадец Скрифтер . 48 : 54–84.
^ Хиллз, Брайан А. (1966). «Термодинамический и кинетический подход к декомпрессионной болезни». Кандидатская диссертация . Аделаида, Австралия: Совет библиотек Южной Австралии.
^ Jump up to: ^а ^б Хиллз, Брайан А. (1977). Декомпрессионная болезнь: биофизические основы профилактики и лечения . Том. 1. Нью-Йорк, США: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-99457-2 .
^ Хиллз, Брайан А. (1978). «Фундаментальный подход к профилактике декомпрессионной болезни» . Журнал Общества подводной медицины Южно-Тихоокеанского региона . 8 (4). ISSN 0813-1988 . OCLC 16986801 . Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года . Проверено 19 июня 2010 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б Ван Лью, Хью Д.; Бишоп, Б; Уолдер, П; Ран, Х (1965). «Влияние сжатия на состав и абсорбцию тканевых газовых карманов». Журнал прикладной физиологии . 20 (5): 927–33. дои : 10.1152/яп.1965.20.5.927 . ISSN 0021-8987 . ОСЛК 11603017 . ПМИД 5837620 .
^ Jump up to: ^а ^б Сасс, диджей (1976). «Минимум <delta>P для образования пузырьков в легочной сосудистой сети» . Подводные биомедицинские исследования . 3 (Дополнение). ISSN 0093-5387 . ОСЛК 2068005 . Архивировано из оригинала 13 января 2013 года . Проверено 19 июня 2010 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б ^с Ван Лью, Хью Д.; Конкин, Дж; Буркард, Мэн (1993). «Кислородное окно и декомпрессионные пузыри: оценки и значение». Авиационная, космическая и экологическая медицина . 64 (9): 859–65. ISSN 0095-6562 . ПМИД 8216150 .
^ Ванн, Ричард Д. (1982). «Теория декомпрессии и приложения». В Беннетте, Питер Б; Эллиотт, Дэвид Х (ред.). Физиология и медицина дайвинга (3-е изд.). Лондон: Байер Тиндалл. стр. 52–82. ISBN 978-0-941332-02-6 .
^ Ван Лью, Хью Д. (1991). «Моделирование динамики пузырей декомпрессионной болезни и генерации новых пузырей» . Подводные биомедицинские исследования . 18 (4): 333–45. ISSN 0093-5387 . ОСЛК 2068005 . ПМИД 1887520 . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года . Проверено 19 июня 2010 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ Пауэлл, Марк (2008). Деко для дайверов . Саутенд-он-Си: Аквапресс. ISBN 978-1-905492-07-7 .

Дальнейшее чтение

Хиллз, Бакалавр ; ЛеМессюрье, Д.Х. (1969). «Ненасыщенность живой ткани относительно давления и состава вдыхаемого газа и ее значение в теории декомпрессии». Клиническая наука . 36 (2): 185–95. ПМИД 5772098 .
Ван Лью, HD (1976). «Изменчивость парциального давления инертного газа в пузырьках и тканях» . Подводные биомедицинские исследования . 3 (Дополнение). ISSN 0093-5387 . ОСЛК 2068005 . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года . Проверено 23 апреля 2008 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
Йонт, Делавэр; Лалли, Д.А. (1980). «Об использовании кислорода для облегчения декомпрессии». Авиационная, космическая и экологическая медицина . 51 (6): 544–50. ISSN 0095-6562 . ПМИД 6774706 .
Райнертсен, Р.Э.; Флук, В; Котенг, С; Брубакк, Альф О (1998). «Влияние напряжения кислорода и скорости снижения давления во время декомпрессии на центральные пузырьки газа». Журнал прикладной физиологии . 84 (1): 351–356. дои : 10.1152/яп.1998.84.1.351 . ISSN 0021-8987 . ОСЛК 11603017 . ПМИД 9451656 .
Блатто, Жан-Эрик; Суро, Жан-Батист; Гемпп, Эммануэль; Буссюж, Ален (2006). «Газовые ядра, их происхождение и роль в образовании пузырьков» . Авиационная, космическая и экологическая медицина . 77 (10): 1068–76. ISSN 0095-6562 . ПМИД 17042253 . Проверено 23 апреля 2008 г.

Внешние ссылки

«Сеть оповещения дайверов (DAN)» . Проверено 15 июня 2007 г.
Брайан, Эдди. «Кислородное окно» . Глобальные исследователи подводного мира. Архивировано из оригинала 30 ноября 2007 года . Проверено 17 декабря 2008 г. хорошая глубокая статья
Репозиторий исследований Рубикона ^{[узурпировал]}

[Tikuisis2003-1] Jump up to: ^а ^б Тикуисис, Питер; Герт, Уэйн А. (2003). «Теория декомпрессии». В Брубакке, Альф О ; Нойман, Том С. (ред.). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5-е изд.). Филадельфия, США: Сондерс. стр. 425–7. ISBN 978-0-7020-2571-6 .

[Behnke1967-2] Jump up to: ^а ^б Бенке, Альберт Р. (1967). «Изобарический (кислородное окно) принцип декомпрессии» . Пер. Третья конференция Общества морских технологий, Сан-Диего . Новый удар в сторону моря. Вашингтон, округ Колумбия: Общество морских технологий. Архивировано из оригинала 20 августа 2008 года . Проверено 19 июня 2010 г. {{cite conference}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[Momsen1942-3] Момсен, Чарльз (1942). «Отчет об использовании гелио-кислородных смесей для дайвинга» . Технический отчет экспериментального водолазного подразделения ВМС США (42–02). Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года . Проверено 19 июня 2010 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[Behnke1969-4] Бенке, Альберт Р. (1969). «Ранние исследования декомпрессии». В Беннетте, Питер Б; Эллиотт, Дэвид Х (ред.). Физиология и медицина дайвинга . Балтимор, США: Компания Williams & Wilkins. п. 234. ИСБН 978-0-7020-0274-8 .

[LeMessurier1965-5] ЛеМессюрье, Д.Х.; Хиллз, Брайан А. (1965). «Декомпрессионная болезнь. Термодинамический подход, возникший в результате исследования техник дайвинга в Торресовом проливе». Хвалрадец Скрифтер . 48 : 54–84.

[Hills1966-6] Хиллз, Брайан А. (1966). «Термодинамический и кинетический подход к декомпрессионной болезни». Кандидатская диссертация . Аделаида, Австралия: Совет библиотек Южной Австралии.

[Hills1977-7] Jump up to: ^а ^б Хиллз, Брайан А. (1977). Декомпрессионная болезнь: биофизические основы профилактики и лечения . Том. 1. Нью-Йорк, США: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-99457-2 .

[Hills1978-8] Хиллз, Брайан А. (1978). «Фундаментальный подход к профилактике декомпрессионной болезни» . Журнал Общества подводной медицины Южно-Тихоокеанского региона . 8 (4). ISSN 0813-1988 . OCLC 16986801 . Архивировано из оригинала 7 октября 2008 года . Проверено 19 июня 2010 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[VanLiew1965-9] Jump up to: ^а ^б Ван Лью, Хью Д.; Бишоп, Б; Уолдер, П; Ран, Х (1965). «Влияние сжатия на состав и абсорбцию тканевых газовых карманов». Журнал прикладной физиологии . 20 (5): 927–33. дои : 10.1152/яп.1965.20.5.927 . ISSN 0021-8987 . ОСЛК 11603017 . ПМИД 5837620 .

[Sass1976-10] Jump up to: ^а ^б Сасс, диджей (1976). «Минимум <delta>P для образования пузырьков в легочной сосудистой сети» . Подводные биомедицинские исследования . 3 (Дополнение). ISSN 0093-5387 . ОСЛК 2068005 . Архивировано из оригинала 13 января 2013 года . Проверено 19 июня 2010 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[VanLiew1993-11] Jump up to: ^а ^б ^с Ван Лью, Хью Д.; Конкин, Дж; Буркард, Мэн (1993). «Кислородное окно и декомпрессионные пузыри: оценки и значение». Авиационная, космическая и экологическая медицина . 64 (9): 859–65. ISSN 0095-6562 . ПМИД 8216150 .

[Vann1982-12] Ванн, Ричард Д. (1982). «Теория декомпрессии и приложения». В Беннетте, Питер Б; Эллиотт, Дэвид Х (ред.). Физиология и медицина дайвинга (3-е изд.). Лондон: Байер Тиндалл. стр. 52–82. ISBN 978-0-941332-02-6 .

[VanLiew1991-13] Ван Лью, Хью Д. (1991). «Моделирование динамики пузырей декомпрессионной болезни и генерации новых пузырей» . Подводные биомедицинские исследования . 18 (4): 333–45. ISSN 0093-5387 . ОСЛК 2068005 . ПМИД 1887520 . Архивировано из оригинала 15 апреля 2013 года . Проверено 19 июня 2010 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[Powell_2008-14] Пауэлл, Марк (2008). Деко для дайверов . Саутенд-он-Си: Аквапресс. ISBN 978-1-905492-07-7 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]