История исследований и разработок декомпрессии

На этой картине Эксперимент над птицей в воздушном насосе» « Джозефа Райта из Дерби , 1768 год, изображен эксперимент, первоначально проведенный Робертом Бойлем в 1660 году.

Декомпрессия в контексте дайвинга происходит из-за снижения давления окружающей среды , испытываемого дайвером во время всплытия в конце погружения или гипербарического воздействия, и относится как к снижению давления , так и к процессу удаления растворенных инертных газов из тканей во время этого снижения давления.

Когда дайвер погружается в толщу воды, давление окружающей среды повышается. Дыхательный газ подается под тем же давлением, что и окружающая вода, и часть этого газа растворяется в крови и других тканях дайвера. Инертный газ продолжает поступать до тех пор, пока газ, растворенный в водолазе, не придет в состояние равновесия с дыхательным газом в легких водолаза ( см.: « Погружение с насыщением »), или пока водолаз не поднимется в толще воды и не уменьшит окружающее давление дыхательного газа до тех пор, пока инертные газы, растворенные в тканях, не достигнут более высокой концентрации, чем равновесное состояние, и не начнут снова диффундировать. Растворенные инертные газы, такие как азот или гелий, могут образовывать пузырьки в крови и тканях дайвера, если парциальное давление растворенных газов в дайвере становится слишком высоким по сравнению с давлением окружающей среды . Эти пузырьки и продукты травм, вызванных ими, могут вызвать повреждение тканей, известное как декомпрессионная болезнь или изгибы . Непосредственная цель контролируемой декомпрессии — избежать развития симптомов образования пузырьков в тканях дайвера, а долгосрочная цель — также избежать осложнений из-за субклинической декомпрессионной травмы.

Известно, что симптомы декомпрессионной болезни обусловлены повреждением, возникающим в результате образования и роста пузырьков инертного газа внутри тканей, а также блокированием артериального кровоснабжения тканей пузырьками газа и другими эмболами, возникающими вследствие образования пузырьков и повреждения тканей. Точные механизмы образования пузырей и причиняемый ими ущерб в течение значительного времени были предметом медицинских исследований, было выдвинуто и проверено несколько гипотез. Таблицы и алгоритмы для прогнозирования результатов графиков декомпрессии для определенных гипербарических воздействий были предложены, протестированы и использованы, и обычно они оказываются полезными, но не совсем надежными. Декомпрессия остается процедурой с некоторым риском, но она уменьшена и обычно считается приемлемой для погружений в хорошо проверенном диапазоне коммерческого, военного и любительского дайвинга.

Первая зарегистрированная экспериментальная работа, связанная с декомпрессией, была проведена Робертом Бойлем , который подвергал экспериментальных животных пониженному давлению окружающей среды с помощью примитивного вакуумного насоса . В самых ранних экспериментах испытуемые умирали от удушья, но в более поздних экспериментах наблюдались признаки того, что позже стало известно как декомпрессионная болезнь. Позже, когда технологические достижения позволили использовать наддув шахт и кессонов для исключения попадания воды, у шахтеров появились симптомы того, что впоследствии стало известно как кессонная болезнь, изгибы и декомпрессионная болезнь. Как только было признано, что симптомы были вызваны пузырьками газа и что рекомпрессия может облегчить симптомы, дальнейшие работы показали, что симптомов можно избежать путем медленной декомпрессии, и впоследствии были разработаны различные теоретические модели для прогнозирования профилей декомпрессии с низким риском. и лечение декомпрессионной болезни.

Хронология

В 1942–43 годах правительство Великобритании провело обширные испытания водолазов на токсичность кислорода.

Мойра Шлюз 1889 года впервые использовался при строительстве туннеля реки Гудзон в Нью-Йорке.

• 1660 г. – сэр Роберт Бойль провел эксперимент на птице в воздушном насосе. Это предшествовало настоящим преднамеренным исследованиям декомпрессии, но эксперимент фактически представлял собой быструю декомпрессию и привел к смерти птицы от удушья.
• 1670 — сэр Роберт Бойль провел эксперимент с гадюкой в ​​вакууме . В его глазу был обнаружен пузырь, и он проявлял признаки крайнего дискомфорта. Это было первое зарегистрированное описание декомпрессионной болезни.
• 1841 г. - Жак Тригер задокументировал первые случаи декомпрессионной болезни у людей, когда у двух шахтеров, участвовавших в работах в кессонах под давлением, появились симптомы.
• эффективность рекомпрессии для лечения декомпрессионной болезни (ДКБ) у кессонных рабочих. 1847 г. - Б. Пол и Т. Дж. Ватель описали
• 1857 г. - Феликс Хоппе-Зейлер повторил эксперименты Бойля и предположил, что внезапная смерть рабочих, работающих со сжатым воздухом, была вызвана образованием пузырьков, и рекомендовал рекомпрессионную терапию.
• 1861 - Бюкуа выдвинул гипотезу о том, что «газы крови... возвращаются в свободное состояние под действием декомпрессии... и вызывают несчастные случаи, сравнимые с несчастными случаями, сравнимыми с несчастными случаями, сравнимыми с нагнетанием воздуха в вены» («газы крови... возвращаются в свободное состояние под действием декомпрессии... и вызывают несчастные случаи, сравнимые с несчастными случаями при вдувании воздуха в вены»).
• 1868 - Альфред Ле Рой де Мерикур описал декомпрессионную болезнь как профессиональное заболевание ныряльщиков за губками.
• 1873 г. - доктор Эндрю Смит впервые использовал термины «кессонная болезнь» и «болезнь сжатого воздуха», описав 110 случаев декомпрессионной болезни в качестве ответственного врача во время строительства Бруклинского моста . Прозвище «изгибы» было использовано после того, как рабочие, выходящие из герметичной конструкции Бруклинского моста, приняли позу, похожую на позу модных дам того периода «греческий изгиб».
• 1878 г. - Поль Берт определил, что декомпрессионная болезнь вызывается пузырьками азота, выделяющимися из тканей и крови во время или после декомпрессии, и показал преимущества дыхания кислородом после развития декомпрессионной болезни.
• 1889–1890 гг. — Эрнест Уильям Мойр строит первый медицинский шлюз, когда он заметил, что около 25% рабочей силы, рывшей туннель реки Гудзон, умирали от декомпрессионной болезни, и понял, что решением является рекомпрессия.
• 1897 г. - Н. Цунц предложил модель ткани, основанную на перфузии .
• 1906 — В. Шроттер предложил равномерную декомпрессию 20 минут на атмосферу давления . Британское Адмиралтейство поручило Дж. С. Холдейну изучить декомпрессионную болезнь.
• 1908 – Джон Скотт Холдейн подготовил первую общепризнанную таблицу декомпрессии для Британского Адмиралтейства. Эта таблица была основана на экспериментах, проведенных на козах с использованием конечной точки симптоматического DCS.
• 1912 - Главный артиллерист Д. Стиллсон Джордж ВМС США создал программу по проверке и уточнению таблиц Холдейна. Эта программа в конечном итоге привела к первой публикации Руководства по дайвингу ВМС США и созданию Школы дайвинга ВМФ в Ньюпорте, Род-Айленд. Программы обучения водолазов были позже сокращены в конце Первой мировой войны .
• 1912 - Леонард Эрскин Хилл предложил непрерывную равномерную декомпрессию.
• 1915 г. - ВМС США опубликовали таблицы C&R.
• 1916 — ВМС ООН открыли Школу глубоководного дайвинга в Ньюпорте, штат Род-Айленд.
• 1924 г. - ВМС США опубликовали первое руководство по водолазам ВМС США.
• 1927 г. - на Вашингтонской военно-морской верфи было восстановлено военно-морское училище дайвинга и спасания. В то время Соединенные Штаты переместили свое экспериментальное водолазное подразделение ВМС (NEDU) на ту же военно-морскую верфь. В последующие годы Экспериментальное водолазное подразделение разработало таблицы воздушной декомпрессии ВМС США, которые стали признанным мировым стандартом для дайвинга со сжатым воздухом.
• 1930-е годы – Дж. А. Хокинс , К. В. Шиллинг и Р. А. Хансен провели обширные экспериментальные погружения, чтобы определить допустимые коэффициенты перенасыщения для различных тканевых компартментов для модели Холдейна.
• 1935 - Альберт Р. Бенке и др. экспериментировал с кислородом для рекомпрессионной терапии.
• таблицы ВМС США за 1937 г., разработанные О. Д. Ярборо . 1937 г. - опубликованы
• 1941 г. – впервые начали лечить высотную декомпрессионную болезнь гипербарическим кислородом.
• 1942 – Аггаццотти и Лигабуэ обнаруживают доказательства того, что частицы газа в свободном состоянии существуют в тканях живых животных.
• 1956 г. - опубликованы таблицы декомпрессии ВМС США, разработанные М. Де Гранжем (1956).
• 1960 - ФК Голдинг и др. разделить классификацию DCS на тип 1 и 2.
• 1965 - ЛеМессюрье и Хиллс опубликовали свою статью «Термодинамический подход, возникший в результате исследования методов дайвинга в Торресовом проливе» , в которой предположено, что декомпрессия с помощью традиционных моделей приводит к образованию пузырьков, которые затем устраняются путем повторного растворения на декомпрессионных остановках, что происходит медленнее, чем выключение. -газирование еще в растворе. Это указывает на важность минимизации пузырьковой фазы для эффективного удаления газов.
• 1965 г. - опубликована таблица GERS (Группа подводных исследований и исследований) ВМС Франции за 1965 год.
• 1965 - М.В. Гудман и Роберт Д. Уоркман представили таблицы рекомпрессии (очистки) с использованием кислорода для ускорения удаления инертного газа.
• 1965 — ВМС США публикуют таблицы Nitrox и Heliox, разработанные Робертом Д. Уоркманом .
• 1971 - Альбано предложил метод декомпрессии, основанный на предположении, что рост тканевых микропузырьков можно контролировать, гарантируя, что максимальное перенасыщение в тканях не будет превышено.
• 1971 - В США Закон Уильямса-Штайгера о безопасности и гигиене труда 1970 года инициировал расследование безопасности столов ВМС США в ответ на попытку законодательно узаконить их использование для коммерческого дайвинга.
• 1972 - Королевская военно-морская физиологическая лаборатория (RNPL) опубликовала таблицы, основанные на модели диффузии тканевых пластинок Хемплемана .
• 1973 — Изобарная контрдиффузия была впервые описана Дж. Грейвсом , Дж. Идикулой , Кристианом Ламбертсоном и Дж. А. Куинном у субъектов, которые вдыхали одну смесь инертных газов, находясь в окружении другой.
• французские гражданские таблицы Министерства труда 1974 г. (MT74). 1973 г. - опубликованы
• 1976 г. - М. П. Спенсер показал, что чувствительность декомпрессионного теста повышается за счет использования ультразвуковых методов, которые могут обнаруживать подвижные венозные пузырьки до появления симптомов ДКБ.
• 1976 - Эдвард Бекман опубликовал результаты сравнения воздушных таблиц ВМС США с таблицами RNPL, Бульмана и другими таблицами, указав, что таблицы ВМС США для погружений на глубину ниже 100 футов, которые, как считалось, приводили к неприемлемому уровню декомпрессионной болезни для гражданских применений, были значительно меньшими. консервативен, чем другие модели в сравнении.
• 1981 г. - опубликованы модель Хаггинса и таблицы, использующие формулу Спенсера для бездекомпрессионных пределов.
• 1981 – Д.Э. Йонт описал модель переменной проницаемости.
• 1982 – Пол К. Уэзерсби , Луи Д. Гомер и Эдвард Т. Флинн внедрили анализ выживаемости в изучение декомпрессионной болезни.
• 1983 - Э.Д. Тельманн опубликовал модель EL для ребризеров замкнутого цикла с постоянным содержанием PO ₂ найтрокса и гелиокса .
• 1983/4 – Альберт А. Бюльман опубликовал книгу «Декомпрессия – декомпрессионная болезнь» . Бюльман осознал проблемы, связанные с высотными погружениями, и предложил метод, позволяющий рассчитывать максимальную нагрузку азота в тканях при определенном давлении окружающей среды. Набор параметров: Ж-Л 12.
• 1984 - DCIEM (Военный и гражданский институт экологической медицины, Канада) выпустил таблицы бездекомпрессии и декомпрессии, основанные на серийной модели отсека Кидда / Стаббса и обширных ультразвуковых испытаниях.
• 1984 - Эдвард Д. Тальманн опубликовал экспоненциально-линейный алгоритм ВМС США и таблицы для применений ребризера замкнутого цикла (CCR) с постоянным PO ₂ Nitrox .
• 1985 - Тельманн расширил использование модели EL для _{ребризеров замкнутого цикла с постоянным содержанием PO 2} гелиоксовых .
• 1985 - Брюс Бассетт опубликовал таблицы рекреационной декомпрессии, основанные на таблицах ВМС США.
• 1986 г. - набор параметров Бюльмана для воздуха: ZH-L 16 A (экспериментальный), B (таблицы), C (компьютеры) и гелиокс.
• 1986 г. - опубликованы швейцарские таблицы спортивных прыжков в воду, основанные на наборе параметров Бюльмана.
• 1986 г. – Д.Э. Юнт и Д.С. Хоффман предложили пузырьковую модель, которая стала основой модели переменной проницаемости (VPM).
• 1988 – Комплект параметров воздуха Бюльмана: ZH-L 6 (подводный компьютер Aladin Pro).
• 1988 г. – опубликованы таблицы BSAC'88.
• 1990 г. - выпущены спортивные столы для прыжков в воду DCIEM.
• 1990 г. - опубликованы таблицы декомпрессии ВМС Франции - Marine Nationale 90 (MN90).
• 1992 г. - опубликованы французские гражданские таблицы Министерства труда 1992 г. (MT92).
• 1992 г. - набор параметров воздуха Бюльмана: ZH-L 8 ADT (подводный компьютер Aladin Air X - представлен на BOOT 1994 г.).
• 1999 - Национальная ассоциация подводных инструкторов (NAUI) опубликовала таблицы тримикса и найтрокса, основанные на модели RGBM Брюса Винке .
• 2000 г. — завершена разработка основного алгоритма VPM.
• 2001 г. - NAUI опубликовало таблицы рекреационного воздуха на основе модели RGBM.
• 2003 г. - V-Planner с моделью VPM-B Эрика Бейкера был выпущен как доработка работы участников DecoList (1999 г.): Эрика Майкена, Д.Э. Йонта и других.
• 2007 - Уэйн Герт и Дэвид Дж. Дулетт опубликовали наборы параметров VVal 18 и VVal 18M для таблиц и программ, основанных на алгоритме Тельмана EL, и создали внутренне совместимый набор таблиц декомпрессии для открытого контура и CCR на воздухе и найтроксе, в том числе в воде. воздушно-кислородная декомпрессия и поверхностная декомпрессия кислородом.
• 2007 - Сол Голдман предложил модель взаимосвязанных отсеков (серия из 3 отсеков / параллельная модель), в которой используется один отсек для активной ткани, несущий риск, и два периферических отсека, не несущих риска, которые косвенно влияют на риск центрального отсека. Эта модель предсказывает изначально быстрое вымывание газа, которое со временем замедляется.
• 2008 г. - опубликована шестая редакция Руководства по дайвингу ВМС США, которая включает версию таблиц 2007 года, составленную Gerth & Doolette.

(ограниченная перфузия, растворенная фаза

Ранняя теория декомпрессии обычно предполагала, что во время декомпрессии можно избежать образования пузырьков инертного газа в тканях, а цель таблиц и алгоритмов декомпрессии заключалась в предотвращении образования пузырьков при минимизации времени декомпрессии. Большинство моделей растворенной фазы ограничены перфузией и различаются главным образом количеством отсеков, диапазоном полупериодов и предполагаемыми допусками пересыщения. Эти модели обычно называют Халдейновскими.

Холдейна

Джону Скотту Холдейну Королевский флот поручил разработать безопасную процедуру декомпрессии. Текущий метод представлял собой медленную линейную декомпрессию, и Холдейн был обеспокоен тем, что это неэффективно из-за дополнительного накопления азота на медленных ранних этапах восхождения.

Гипотеза Холдейна заключалась в том, что дайвер может немедленно подняться на глубину, где пересыщение достигает критического уровня пересыщения, но не превышает его, на этой глубине градиент давления для газовыделения максимален и декомпрессия наиболее эффективна. Дайвер будет оставаться на этой глубине до тех пор, пока насыщение не уменьшится настолько, чтобы он мог подняться еще на 10 футов, до новой глубины критического перенасыщения, где процесс будет повторяться до тех пор, пока дайвер не станет безопасным для достижения поверхности. Холдейн предположил постоянное критическое отношение давления растворенного азота к давлению окружающей среды, которое не зависит от глубины.

Большое количество экспериментов по декомпрессии было проведено с использованием коз, которых сжимали в течение трех часов до предполагаемого насыщения, быстро декомпрессировали до поверхностного давления и исследовали на наличие симптомов декомпрессионной болезни. У коз, которые были сжаты до абсолютного давления 2,25 бар или менее, после быстрой декомпрессии на поверхность не было обнаружено признаков DCS. У коз, сжатых до 6 бар и быстро декомпрессированных до 2,6 бар (соотношение давлений 2,3 к 1), также не наблюдалось признаков DCS. Холдейн и его коллеги пришли к выводу, что декомпрессия от насыщения с соотношением давлений 2 к 1 вряд ли вызовет симптомы.

Модель Холдейна

Модель декомпрессии, сформулированная на основе этих результатов, основывалась на следующих предположениях.

• Живые ткани насыщаются с разной скоростью в разных частях тела. Время насыщения варьируется от нескольких минут до нескольких часов.
• Скорость насыщения соответствует логарифмической кривой и завершается примерно за 3 часа у коз и за 5 часов у людей.
• Процесс десатурации следует той же функции давления/времени, что и насыщение (симметрично), при условии, что не образовались пузырьки.
• Медленные ткани наиболее важны для предотвращения образования пузырей.
• Соотношение давлений 2 к 1 во время декомпрессии не вызывает симптомов декомпрессии.
• Перенасыщение растворенным азотом, превышающее в два раза атмосферное давление, небезопасно.
• Эффективная декомпрессия из-за высокого давления должна начинаться с быстрого снижения вдвое абсолютного давления с последующим более медленным подъемом, чтобы гарантировать, что парциальное давление в тканях ни на каком этапе не превышает примерно вдвое давление окружающей среды.
• Различные ткани были обозначены как группы тканей с разными периодами полураспада, а насыщение предполагалось после четырех периодов полураспада (93,75%).
• Были выбраны пять тканевых компартментов с полупериодами 5, 10, 20, 40 и 75 минут.
• Для декомпрессионных остановок были выбраны интервалы глубины 10 футов.

Таблицы декомпрессии

Эта модель использовалась для расчета набора таблиц. Способ включает выбор глубины и времени воздействия и расчет парциального давления азота в каждом из отсеков ткани в конце этого воздействия.

• Глубину первой остановки определяют по отделению ткани с самым высоким парциальным давлением, а глубиной первой декомпрессионной остановки является стандартная глубина остановки, где это парциальное давление является ближайшим, не превышая критического соотношения давлений.
• Время на каждой остановке — это время, необходимое для снижения парциального давления во всех отсеках до уровня, безопасного для следующей остановки на глубину 10 футов.
• Контролирующим отсеком для первой остановки обычно является самая быстрая ткань, но это обычно меняется во время всплытия, и более медленные ткани обычно контролируют время более пологих остановок. Чем дольше время нахождения на дне и ближе к насыщению более медленных тканей, тем медленнее будет ткань, контролирующая конечные остановки.

В 1906 году были проведены испытания в камере и погружения в открытой воде с двумя водолазами. Водолазы успешно декомпрессировали после каждого воздействия. Таблицы были приняты на вооружение Королевского флота в 1908 году. Таблицы Холдейна 1906 года считаются первым настоящим набором таблиц декомпрессии, а основная концепция параллельных тканевых отсеков с полупериодами и критическими пределами пересыщения до сих пор используется в нескольких более поздние модели декомпрессии, алгоритмы, таблицы и компьютеры для декомпрессии.

Таблицы декомпрессии ВМС США

Таблицы декомпрессии ВМС США за прошедшие годы претерпели множество изменений. В основном они основаны на параллельных многосекционных экспоненциальных моделях. Количество отсеков менялось, а допустимое перенасыщение в различных отсеках во время подъема претерпело серьезные изменения на основе экспериментальных работ и записей о случаях декомпрессионной болезни.

Таблицы C&R (

Первые таблицы декомпрессии, созданные для ВМС США, были разработаны Бюро строительства и ремонта в 1915 году и впоследствии стали известны как таблицы C&R. Они были получены на основе модели Холдейна с декомпрессией кислорода на глубине до 300 футов в воздухе и успешно использовались на глубинах чуть более 300 футов.

Шиллинг и Хансен (1930-

Обучение побегу с подводной лодки привело к тому, что персонал ВМС США поверил, что допустимые коэффициенты перенасыщения Холдейна для быстрых тканей были излишне консервативными, поскольку расчетные значения показали, что перенасыщение у стажеров превышало пределы Холдейна, но у них не развилась DCS. В течение 3 лет было проведено большое количество (2143) экспериментальных погружений с целью определения допустимых коэффициентов пересыщения для модели Халданиана с 5 отсеками и полупериодами отсеков 5, 10, 20, 40 и 70 минут. Значения критического пересыщения, полученные в результате этой экспериментальной работы, были разными для каждого отделения ткани. Значения для медленных тканей (75 и 40 минут) были близки к данным Холдейна, но для быстрых тканей были обнаружены значительно более высокие значения. Эти значения были настолько высокими, что исследователи пришли к выводу, что 5- и 10-минутные ткани не имеют отношения к развитию ДКБ. На основании этих выводов был составлен набор таблиц, в которых не учитывались 5- и 10-минутные ткани.

(таблицы 1937

Таблицы Ярбро 1937 года были основаны на трехкамерной модели Холдана с полупериодами отделения 20, 40 и 70 минут. Скорость всплытия была выбрана равной 25 футов в минуту, что было удобно для подъема дайвера в стандартной одежде.

Таблицы 1956 года

Ван дер Ауэ работал над процедурами поверхностной декомпрессии и использования кислорода в начале 1950-х годов и во время своих исследований обнаружил проблемы с таблицами 1937 года для длительного времени погружения. Он также обнаружил, что быстрые ткани, которые были сброшены в 1930-х годах, в некоторых случаях могут контролировать декомпрессию, поэтому он снова ввел в модель быстрые отсеки и добавил еще один более медленный отсек, чтобы лучше моделировать длительные погружения.

Предположения модели 1956 года:

• Шесть параллельных тканевых отсеков с экспоненциальным поглощением и выведением газа с полупериодами отсека 5, 10, 20, 40, 80 и 120 минут.
• Симметричные периоды полувыведения и поглощения (одинаковые периоды полувыведения для каждого компартмента для поглощения и выведения)
• Коэффициенты пересыщения линейно уменьшаются с увеличением давления окружающей среды (значения М) и различны для каждого отсека.
• Предполагается, что каждый тканевый отсек полностью насыщается/десатурируется за 6 полупериодов. Это означает, что десатурация самого медленного (120 минут) отсека занимает 12 часов – следовательно, в этих таблицах 12-часовой интервал на поверхности перед погружением не считается повторяющимся.

Скорость всплытия была выбрана равной 60 футов в минуту в качестве компромисса между практическими требованиями для военного подводного плавания и водолазных операций с надводной водой.

Повторные погружения были учтены в таблицах с использованием самого медленного отсека для контроля газовыделения с поверхности.

Минимальный интервал на поверхности в 10 минут был признан необходимым, чтобы гарантировать, что 120-минутный отсек будет иметь контролирующий эффект при повторяющихся погружениях.

подверженности ВМС

Таблицы ВМС США 1956 года вскоре оказались проблематичными для погружений на глубину более 100 футов и длительностью более 2–4 часов.

В таблицах исключительной экспозиции ВМС США используется модель Холданеана с 8 отсеками, разработанная Workman, с периодами полураспада 5, 10, 20, 40, 80, 120, 160 и 240 минут, и они несовместимы с остальными таблицами Air ВМС США. для повторяющихся погружений, хотя для удобства они добавлены к стандартным таблицам ВМС США. Таблицы предупреждают, что повторные погружения после исключительного погружения не допускаются, и хотя 240-минутная ткань полностью обесцветится только через 24 часа, нет никаких ограничений на то, чтобы считать дайвера ненасыщенным через 12 часов.

таблиц ВМС США за 1956 год сообществом любителей

Некоторые из самых ранних модификаций таблиц ВМС США включали изменения в их расположении сообществом любителей дайвинга.К ним относятся:

• Таблицы для повторных погружений Nu-Way
• Dacor «Без расчетных таблиц погружений»
• Таблицы NAUI (оригинальная версия)

таблицы ВМС США

Теория декомпрессии не является точной наукой. Модели декомпрессии аппроксимируют физиологический процесс, который не до конца понятен и довольно сложен, с помощью простых математических моделей в надежде создать полезную процедуру с приемлемо низким риском травмирования пользователя. Новая информация позволяет модифицировать теории и модели для получения более надежных результатов, а доступность более быстрых и мощных компьютерных процессоров по низкой цене сделала более исчерпывающие численные методы более практичными, и теперь вполне возможно вычисление относительно гораздо более сложных моделей. , даже в реальном времени.

Несколько факторов побудили исследователей изменить существующие таблицы и разработать новые модели:

• Допплеровское обнаружение пузырьков позволяет моделям использовать образование пузырьков в качестве конечной точки, а не симптоматическое DCS.
• Доктор Эндрю Пилманис из Центра морских наук Каталины продемонстрировал, что использование остановок безопасности значительно снижает образование пузырей у дайверов.
• Во многих моделях декомпрессии используется более медленная скорость всплытия, чем 60 футов в минуту (18 м/мин) в таблицах ВМС США 1956 года (в таблицах ВМС США 2008 года скорость всплытия снижена до 30 футов в минуту (9 м/мин)).
• Многократные повторные погружения. Таблицы ВМС США были разработаны для одного повторного погружения, и существовали опасения по поводу безопасности расширения их использования на несколько повторяющихся погружений. В попытке решить эту проблему некоторые таблицы были изменены, чтобы сократить допустимое время на дне для повторяющихся погружений.
• Более длительное удержание азота. Добавление отсеков с более длительным периодом полувыведения позволяет учитывать накопление остаточного азота в течение более длительных периодов времени.

Таблицы Джеппесена

Джеппесен внес простейшую модификацию в таблицы ВМС США, нарисовав новую линию, чтобы уменьшить безостановочные ограничения в неизмененной таблице. Дайверам было рекомендовано оставаться в пределах измененного безостановочного лимита. Если один из новых сроков не был указан в таблице ВМС США, нужно было выбрать следующую, более короткую запись таблицы.

Таблицы Бассетта

Эти таблицы были основаны на таблицах ВМС США 1956 года и бездекомпрессионных пределах, рекомендованных Брюсом Бассеттом.

Также были внесены изменения в правила таблиц и требования к распаковке:

• Скорость подъема 10 м в минуту.
• Остановка безопасности на 3–5 минут на глубине 3–5 метров рекомендуется там, где это возможно, для всех погружений на глубину более 9 м.
• Общее время погружения используется для расчета повторяющейся группы.

Таблицы NAUI

Первые таблицы NAUI были основаны на переформатированных, но в остальном немодифицированных таблицах ВМС США 1956 года и выпущены в начале 1980-х годов.

Следующая версия представляла собой модификацию NAUI таблиц ВМС США 1956 года с использованием следующих модификаций: и выпущен через несколько лет.

• Никакие декомпрессионные пределы не были снижены. В большинстве случаев это приводит к тому, что повторяющаяся группа смещается на одну букву вниз, но для 50fsw она сдвинулась на 2 буквы, а для 40 fsw — на три буквы.
• После всех погружений рекомендуется предупредительная декомпрессионная остановка (остановка безопасности) продолжительностью 3 минуты на глубине 15 футов, но время, проведенное на остановке безопасности, не включается во время, используемое для расчета повторяющейся группы.
• Рекомендуется делать интервал между повторными погружениями на поверхности не менее одного часа.
• Глубина повторных погружений ограничена 100 футами.
• Повторное погружение определяется как происходящее в течение 24 часов после предыдущего погружения (это позволяет самым медленным тканям прийти в равновесие с атмосферным парциальным давлением).
• Вся необходимая декомпрессия выполняется на глубине остановки 15 футов.

NAUI адаптировал спортивную таблицу DCIEM 1995 года для использования на всех курсах NAUI, и они использовались до тех пор, пока в 2002 году их не заменили таблицами на основе RGBM. (Авторские права на столы для рекреационного воздуха NAUI, основанные на модели RGBM, принадлежат 2001 г.)

Также были выпущены таблицы NAUI RGBM Trimix и Nitrox, авторские права на которые принадлежат 1999 году.

Таблицы Пандоры

Эти таблицы были разработаны для использования при раскопках затонувшего корабля Пандора.

• Табличные значения на глубине 30 футов ( футов морской воды ) и глубже были сокращены на 1–4 минуты, что позволило дайверам быстрее попасть в группы с более высокой повторяемостью.
• Были изменены таблицы выбора повторяющихся групп для повторных погружений. При первом повторяющемся погружении используется тот же выбор повторяющихся групп, что и в таблицах ВМС США, но при последующих погружениях используются более консервативные таблицы, которые помещают дайвера в более повторяющуюся группу, чем таблицы ВМФ для того же профиля. Эта тенденция сохраняется для третьего и четвертого повторных погружений.
• Для повторных погружений необходимы остановки безопасности на глубине 3 метров морской воды (10 футов). Требуется 3 минуты после второго погружения, 6 минут после третьего и 9 минут после четвертого погружения.
• Максимальная скорость всплытия была указана как 10 м/мин. (35 футов в минуту).

Модель и таблицы Хаггинса

В 1981 году Карл Хаггинс модифицировал модель с 6 отсеками ВМС США, используя значения M, полученные в соответствии с бездекомпрессионными пределами Спенсера. Таблицы предназначены исключительно для бездекомпрессионных погружений и представлены в том же формате, что и таблицы ВМС США.

Основное отличие от таблиц ВМС США заключается в том, что повторяющиеся обозначения групп представляют уровни азота во всех тканях, в отличие от таблицы ВМС США, которая представляет только 120-минутный отсек. Повторяющаяся группа Хаггинса указывает процент М ₀ для наиболее насыщенной ткани, и это сделано для того, чтобы сделать таблицы более применимыми к процедурам многоуровневого дайвинга.

Таблицы Хаггинса официально не тестировались, но они более консервативны, чем таблицы ВМС США 1956 года. Они были рассчитаны исходя из пределов, при которых теоретически венозные пузыри могут образовываться в 10–20% случаев.

PADI

Таблицы, известные как «Планировщик рекреационных погружений» (RDP), были разработаны и протестированы Рэймондом Роджерсом и DSAT (Diving Science And Technology, дочерней компанией PADI Inc.) исключительно для безостановочных погружений. Значения M были получены на основе безостановочных пределов Спенсера, а обозначения повторяющихся групп были основаны на 60-минутном отделении ткани. Эта комбинация привела к более консервативным первым погружениям, но менее консервативным повторным погружениям.

Таблицы RDP были разработаны для погружений без остановок, но рекомендуют остановку безопасности на глубине 15 футов в течение 3 минут. Предусмотрена экстренная декомпрессия для погружений, которые случайно превышают безостановочный предел.

Таблицы RDP доступны в двух форматах:

• Обычный стол
• Электронный формат приложения
• «Колесо», которое представляло собой калькулятор с круговой логарифмической линейкой и позволяло считывать глубину с интервалом 5 футов, а время с точностью до минуты, больше не доступно. Его функции находятся в электронном формате.

RDP был протестирован для однодневных многоуровневых погружений и многодневных погружений с несколькими погружениями в день. Во время тестирования не было случаев симптоматической ДКБ.

Таблицы Бюльмана

Основная статья: Алгоритм декомпрессии Бюльмана

Профессор А. А. Бюльманн из лаборатории гипербарической медицины Медицинской клиники Цюрихского университета в начале 1960-х годов разработал швейцарские таблицы, чаще называемые таблицами Бюльмана. Модель представляет собой Халданову модель с 16 тканевым отсеками с периодами полураспада от 2,65 до 635 минут, каждый из которых имеет линейно изменяющиеся пределы пересыщения в зависимости от ткани и давления окружающей среды, и основан на абсолютном давлении, что упрощает применение к высотным погружениям.

Полный набор швейцарских таблиц состоит из таблиц для четырех диапазонов высот: от 0 до 700 м, от 701 до 1500 м, от 1501 до 2500 м и от 2501 до 3500 м. Скорость подъема была выбрана равной 10 м в минуту.

Отсутствие ограничений по остановкам и графики декомпрессии, как правило, более консервативны, чем таблицы полетов ВМС США.

Швейцарские таблицы используют 80-минутный отсек для тканей для контроля расчетов повторяющихся погружений, что, как правило, менее консервативно, чем таблицы ВМС США для этого применения.

таблицы

таблицы для спортивных прыжков

В 1986 году модель Бюльмана использовалась для создания таблиц погружений для дайверов-любителей. Один комплект предназначался для высот от 0 до 700 м над уровнем моря (от 0 до 2300 футов), а другой — от 701 до 2500 м (от 2300 до 8202 футов). Обозначения повторяющихся групп основаны на 80-минутном отсеке.

Таблицы Бюльмана/Хана (немецкий)

Немецкие таблицы были разработаны доктором Максом Ханом с использованием производной модели Bühlmann ZH-L ₁₆ с периодами полураспада от 2,65 до 635 минут. Были опубликованы три набора для диапазонов высот 0–200 м, 201–700 м и 701–1200 м. Обозначения повторяющихся групп основаны на 80-минутном отсеке.

К значениям глубины в таблице были добавлены коэффициенты безопасности, чтобы учесть погрешности глубиномера. Глубины, использованные для расчетов, были на 2,4% больше, чем глубины, указанные в двух таблицах нижних высот, и на 3% + 1 м.с. больше, чем глубины, указанные в таблице самых высоких высот.

ВМС Франции - Marine Nationale 90 (

Математическая модель, использованная для разработки таблиц MN 90, является Халданианской, а также использовалась для таблицы GERS (Groupe d'Etudes et Recherches Sous-marines) 1965 года.

Предположения Холдейна о факторах, ограничивающих восхождение, таковы:

• газообмен при декомпрессии симметричен сжатию
• роль пузырьков в модификации кровотканевого обмена пренебрегается,
• нормальная декомпрессия не приводит к образованию пузырей: DCS возникает при появлении пузырей,
• пузырьки появляются в отсеке, где соотношение давления растворенного газа и гидростатического давления окружающей среды достигает критического значения, характеризующего максимально допустимое давление отсека.

Конкретные предположения и условия использования модели и таблиц MN90 следующие:

• Для подводных погружений с использованием воздуха в качестве дыхательного газа на уровне моря, при этом дайвер первоначально насыщается при атмосферном давлении.
• 12 параллельных тканевых отсеков с полупериодами от 5 до 120 минут, каждый со своим критическим соотношением
• Используемая скорость подъема составляет от 15 до 17 метров в минуту до первой остановки, что соответствует той, которая использовалась в таблицах GERS 1965 года. От первой остановки до поверхности скорость снижается до 6 м/мин.
• Эталонная популяция с точки зрения физиологии основана на 1095 годных по состоянию здоровья водолазах ВМС Франции в 1988 году:
  • вес 74 кг плюс-минус 8 кг,
  • рост 175,9 плюс-минус 5,7 см,
  • возраст 32,3 плюс-минус 6,1 года.
• Только 120-минутная ткань используется для расчета остаточного азота при повторных погружениях. Буквенные группы используются для обозначения остаточного газового содержания 120-минутной ткани. Группы букв изменяются в соответствии с поверхностным интервалом. Остаточное время азота определяется на основе повторяющейся группы и глубины повторяющегося погружения, которая должна быть добавлена ​​к запланированному времени на дне.
• Декомпрессионные остановки проводятся с интервалом 3 метра.
• Таблицы проверены экспериментальными погружениями и при необходимости изменены.
• Максимально разрешенная глубина использования воздуха составляет 60 м. В таблицу включены данные для глубин декомпрессии 62 м и 65 м на случай случайного превышения предельной глубины 60 м.
• Разрешено только одно повторное погружение, поскольку для нескольких повторных погружений нет подтверждающих данных.
• Доступны поправки по высоте.
• Таблицы можно использовать для найтрокса путем расчета эквивалентной воздушной глубины.
• Кислород может использоваться для ускорения декомпрессии в воде на глубинах не более 6 м.
• Необычной особенностью этих таблиц является таблица снижения остаточного азота за счет дыхания чистым кислородом на поверхности между погружениями.

Нехалдановские

лаборатории

В начале 1950-х годов Хемплман разработал модель переноса газа из капилляров в ткани, ограниченную диффузией (модель Холдана — это модель перфузии). Основой этой модели является радиальная диффузия из капилляра в окружающую ткань, но, предположив, что плотно упакованные капилляры расположены в плоскости, модель была преобразована в «тканевую пластинку», эквивалентную одномерной линейной объемной диффузии в двух направлениях в ткани из центральная поверхность.

Таблицы RNPL 1972 года были основаны на модифицированной модели тканевых пластин Хемплемана и являются более консервативными, чем таблицы ВМС США.

Версия таблиц RNPL использовалась Британским подводным клубом (BSAC) до выпуска таблиц BSAC'88 в 1988 году.

Модель и таблицы DCIEM

В середине 1960-х годов Канадский оборонный и гражданский институт экологической медицины разработал модель серийной декомпрессии Кидда и Стаббса. Это отличается от моделей Халдана, которые являются параллельными моделями и предполагают, что все отсеки подвергаются воздействию парциального давления окружающей среды и между отсеками не происходит газообмена. Серийная модель предполагает, что диффузия происходит через ряд отсеков, и только один подвергается воздействию парциального давления окружающей среды и, по сути, представляет собой разделенную на отсеки версию модели плиты объемной диффузии Хемпельмана.

Модель Kidd/Stubbs имеет четыре серийных отделения. каждый с половиной времени примерно 21 минута. Допустимые коэффициенты пересыщения поверхности для первых двух отсеков принимаются равными 1,92 и 1,73, при этом концентрация газа в последних двух отсеках в расчете не учитывается.

DCIEM на протяжении многих лет постоянно оценивал и модифицировал модель. Пересмотренный набор таблиц был выпущен в 1984 году на основе тысяч погружений, оцененных с помощью допплера. Модель декомпрессии DCIEM 1983 представляет собой модель расчета декомпрессии, а не физиологическую модель. В модель были внесены изменения, чтобы она соответствовала наблюдаемым данным, поскольку исходная модель имела несколько наблюдаемых недостатков, но при этом сохранялась базовая структура модели, чтобы ее можно было применять к существующему оборудованию с минимальными модификациями.

Смешанно-фазовые модели (растворенная и пузырьковая фазы)

Термодинамическая модель

ЛеМессюрье и Хиллс опубликовали в 1965 году статью «Термодинамический подход, возникший в результате исследования методов погружения в Торресовом проливе» , в которой предполагается, что декомпрессия с помощью традиционных моделей приводит к образованию пузырьков, которые затем устраняются путем повторного растворения на декомпрессионных остановках, что происходит медленнее, чем устранение. еще в растворе, что указывает на важность минимизации пузырьковой фазы для эффективного удаления газа.

Таблицы Минтруда

Таблицы Минтруда 1974 г. (МТ74)

Первые французские официальные (гражданские) таблицы воздушной декомпрессии были опубликованы в 1974 году Министерством труда.

Таблицы Минтруда 1992 г. (МТ92)

В 1982 году французское правительство профинансировало исследовательский проект по оценке таблиц MT74 с использованием компьютерного анализа базы данных отчетов о погружениях, который показал, что таблицы MT74 имеют ограничения для серьезных воздействий. Затем правительство поддержало второй проект по разработке и проверке новых таблиц. Полный набор воздушных столов с опциями дыхания чистым кислородом на глубине 6 м (подача с поверхности), на глубине 12 м (мокрый колокол), поверхностной декомпрессии, ныряния на двух уровнях, повторных ныряний и т. д. был разработан в 1983 году. Эта ранняя модель уже была разработана. реализована концепция непрерывного отделения полупериодов. Что касается критериев безопасного всплытия, модель артериального пузыря не была выведена математически, а аппроксимация была определена эмпирически путем подбора математических выражений к выбранным воздействиям из базы данных Comex. В то время наилучшее соответствие было получено с помощью выражения, которое теперь называется AB Model-1 и которое использовалось для расчета набора таблиц декомпрессии, которые оценивались в море на отдельных рабочих площадках Comex. В 1986 году, после некоторых незначительных корректировок, таблицы были включены в руководства по дайвингу Comex и использовались в качестве стандартных процедур. В 1992 году эти таблицы были включены в новые французские правила дайвинга как Tables du Ministère du Travail 1992 или таблицы MT92.

Модель

Предположение об артериальном пузыре состоит в том, что фильтрационная способность легких имеет пороговый радиус размера эритроцита и что достаточно маленькие декомпрессионные пузыри могут проходить на артериальную сторону, особенно во время начальной фазы подъема. Позже при подъеме пузырьки вырастают до большего размера и остаются в легких. Это может объяснить, почему традиционные допплеровские измерения не выявили пузырьков в артериальном кровообращении.

Предположение об артериальном пузыре может привести к вариабельности результатов декомпрессии в зависимости от функции легких. Первая переменная — индивидуальная восприимчивость. Можно предположить, что фильтрующая способность легких варьируется у разных людей и для конкретного человека изо дня в день и может объяснять изменчивость между дайверами одного и того же профиля, а также между одним и тем же дайвером в разных случаях, которые наблюдались. восприимчивости к ДКБ. По сути, хорошая физиология для дайвинга предполагает наличие эффективного пузырькового фильтра. Это оправдание для дайверов, которые стремятся к максимальной физической подготовке для суровых декомпрессионных воздействий.

Вторая переменная связана с условиями погружения и предполагает влияние CO ₂ на легочный фильтр. Повышенный уровень CO ₂ может снизить фильтрационную способность легких и позволить пузырькам пройти в артериальную сторону кровообращения. Таким образом, ситуации с дайвингом, связанные с задержкой CO ₂ и гиперкапнией, будут связаны с более высоким риском ДКБ типа II. Это может объяснить, почему следующие ситуации, все из которых связаны с высокими уровнями CO ₂ , были определены как факторы, способствующие DCS:

• тревога и стресс,
• истощение или гипервентиляция из-за интенсивной деятельности,
• холодный,
• высокая работа дыхания.

Предположение об артериальном пузыре также согласуется со случайным образованием артериальных пузырей. Один из сценариев предполагает установку шунта на уровне сердца или легких, который пропускает пузырьки из венозной в артериальную сторону. условиях . Считается, что открытое овальное окно (PFO) открывается только при определенных PFO удобно объясняет неврологические происшествия после любительских погружений на воздухе без каких-либо нарушений процедуры, но не объясняет вестибулярные нарушения при глубоководных погружениях. Вестибулярные симптомы могут появиться очень рано во время декомпрессии, задолго до того, как начнется массовое образование пузырьков, необходимое для перегрузки системы.

Второй сценарий предполагает увеличение давления во время декомпрессии, которое уменьшает диаметр пузырьков. Это может привести к тому, что пузырьки, попавшие в легкие во время нормальной декомпрессии, внезапно пройдут через капилляры и станут причиной симптомов ДКБ II типа. Это могло бы объяснить разницу в результатах декомпрессии в воде и при поверхностной декомпрессии. Данные, собранные в Северном море, показали, что если общая частота возникновения двух методов дайвинга примерно одинакова, то декомпрессия на поверхности имеет тенденцию вызывать в десять раз больше ДКБ типа II, чем декомпрессия в воде. Предполагается, что при подъеме водолаза на поверхность образуются пузырьки, которые улавливаются легочными капиллярами, а при рекомпрессии водолаза в палубной камере эти пузырьки уменьшаются в диаметре и переходят на артериальную сторону, вызывая в дальнейшем неврологические нарушения. симптомы. Тот же сценарий был предложен для DCS типа II, зарегистрированного после пилообразных профилей погружений или многократных повторных погружений.

Предположение об артериальном пузыре также дает объяснение критичности начальной фазы всплытия. Пузыри, связанные с симптомами, не обязательно образуются на месте. В начале подъема происходит процесс роста, который может длиться несколько циклов, пока пузырьки не достигнут критического размера, когда они либо фильтруются в легких, либо останавливаются на уровне тканей. Предполагается, что образование потока мелких артериальных пузырьков в первые минуты первоначального всплытия является предшественником симптомов ДКБ.

Была предпринята попытка превратить этот сценарий в модель декомпрессии.

Предположения модели артериального пузыря

1. Водолаз дышит сжатой газовой смесью, содержащей инертный газ, растворяющийся в различных тканях во время воздействия давления. Когда начинается подъем, инертный газ выгружается, как только создается подходящий градиент.
2. Пузырьки обычно образуются в сосудистом русле и транспортируются по венозной системе к сердцу, а затем к легким.
3. Легкие работают как фильтр и задерживают пузырьки в капиллярах меньшего диаметра. Перенос газа в альвеолы ​​устраняет пузырьки.
4. Важнейшим вопросом является фильтрующая способность легочной системы. Маленькие пузырьки могут попасть через легкие в большой круг кровообращения.
5. На уровне дуги аорты кровь, вероятно, перенесет пузырьки в неврологические ткани, такие как головной или спинной мозг.
6. Мозг — это быстрая ткань, и на ранней стадии декомпрессии он может находиться в состоянии перенасыщения. Он действует как резервуар газа и питает любой локальный пузырь, который будет расти. Пузырь может просто пройти через капилляры на венозную сторону для следующего цикла, но может застрять и затем вырасти на месте, вызывая локальное ограничение кровоснабжения и, в конечном итоге, ишемию. Это может перерасти в центральные неврологические симптомы.
7. Точно так же артериальные пузырьки могут достигать спинного мозга и расти на месте из-за местного газа, вызывая спинальные неврологические симптомы.
8. Значительно позже в ходе декомпрессии пузырьки могут достигать значительных размеров и вызывать локальную деформацию, особенно в более жестких тканях, таких как сухожилия и связки, что возбуждает нервные окончания и вызывает боль.

Вывод модели артериального пузыря

Для расчета таблиц декомпрессии была разработана модель, основанная на предположении об артериальном пузыре (модель артериального пузыря, версия 2 или AB Model 2).В этой модели газовой фазы используется уравнение, которое можно сравнить с классическим «значением М», связанным с поправочным коэффициентом, который уменьшает допустимый градиент для малых значений постоянной времени отсека.

Следствием этого является введение более глубоких остановок, чем в классической модели декомпрессии растворенной фазы.

Объяснение предположения об артериальном пузыре учитывает две ситуации:

• Критическим событием в начале декомпрессии считается появление артериального пузыря в неврологической ткани во время десатурации. Газообмен происходит между пузырьком, кровью и окружающими тканями. Если радиус пузыря не превышает критического значения, он не будет расти на месте и в конечном итоге покинет это место. Пузырьки, размер которых превышает критический размер, блокируют кровообращение в этой точке, вызывая ишемию пораженных тканей. Критерий критического радиуса пузырька используется для разработки стратегии безопасной скорости всплытия, позволяющей избежать неврологических симптомов II типа за счет контроля баланса газообмена.
• На более поздних стадиях декомпрессии пузырек, поглотивший большое количество растворенного газа из прилегающих тканей сустава, считается критическим событием декомпрессионной травмы I типа. Предполагается, что пузырек, достигающий критического объема, оказывает механическое воздействие на близлежащие нервные окончания, вызывая боль в сухожилии. Критерий критического объема пузырька используется для управления стратегией безопасного всплытия на данном этапе декомпрессии путем ограничения роста объема пузырька.

Концепция критического объема была разработана Хеннесси и Хемплеманом, которые разработали простое математическое условие, связывающее концентрацию растворенного газа и безопасное давление окружающей среды во время восхождения:

P _ткань ≤ a×P _{окружающая среда} + b

Где P _ткань представляет собой напряжение растворенного газа, P _{окружающая среда} , давление окружающей среды, а a и b являются двумя коэффициентами. Это простая линейная зависимость между растворенным газом и давлением окружающей среды, которая имеет ту же математическую форму, что и значение M, где значения коэффициентов определяются экспериментально. Это говорит о том, что все модели Холдана, использующие М-значения (включая таблицы ВМС США, предшествующие моделям, основанным на модели EL, таблицы Бюльмана и все таблицы ВМС Франции), могут рассматриваться как выражения критерия критического объема, хотя их авторы возможно, приводил доводы в пользу других интерпретаций.

таблицы 2008

Дополнительная информация: алгоритм Тельмана.

Реакция тканевого компартмента на ступенчатое увеличение и уменьшение давления, показывающая экспоненциально-экспоненциальный режим и две возможности линейно-экспоненциального поглощения и вымывания.

Использование простых симметричных моделей экспоненциальной газовой кинетики выявило необходимость в модели, которая обеспечивала бы более медленное вымывание тканей. В начале 1980-х годов экспериментальное водолазное подразделение ВМС США разработало алгоритм, использующий модель декомпрессии с экспоненциальным поглощением газа, как в обычной модели Халдана, но с более медленным линейным выпуском во время всплытия. Эффект добавления линейной кинетики к экспоненциальной модели заключается в увеличении продолжительности накопления риска для заданной постоянной времени отсека.

Первоначально модель была разработана для программирования декомпрессионных компьютеров для ребризеров замкнутого контура с постоянным парциальным давлением кислорода. Первоначальное экспериментальное погружение с использованием экспоненциально-экспоненциального алгоритма привело к неприемлемой частоте возникновения ДКБ, поэтому в модель, использующую модель линейного высвобождения, было внесено изменение, что привело к снижению частоты возникновения ДКБ.Те же принципы были применены при разработке алгоритма и таблиц для модели постоянного парциального давления кислорода для гелиокс-дайвинга.

Линейный компонент активен, когда давление ткани превышает давление окружающей среды на заданную величину, специфичную для тканевого отсека. Когда давление в ткани падает ниже этого критерия пересечения, ткань моделируется экспоненциальной кинетикой. Во время поглощения газа давление в тканях никогда не превышает окружающее, поэтому оно всегда моделируется экспоненциальной кинетикой. В результате получается модель с желаемыми асимметричными характеристиками более медленного вымывания, чем поглощения. Линейный/экспоненциальный переход плавный. Выбор давления перехода определяет наклон линейной области равным наклону экспоненциальной области в точке перехода.

В ходе разработки этих алгоритмов и таблиц было признано, что успешный алгоритм может быть использован для замены существующего набора несовместимых таблиц для различных режимов погружения на воздухе и найтроксе, которые в настоящее время содержатся в Руководстве по дайвингу ВМС США, набором взаимно совместимых таблиц декомпрессии, основанных на на единой модели, предложенной Гертом и Дулеттом в 2007 году. Это было сделано в шестой редакции Руководства по дайвингу ВМС США, опубликованной в 2008 году, хотя были внесены некоторые изменения.

Независимая реализация алгоритма EL-Real Time была разработана компанией Cochran Consulting, Inc. для водолазного компьютера военно-морского флота.под руководством Э.Д. Тельмана.

интерпретация

Компьютерное тестирование теоретической модели роста пузырьков, о которой сообщили Болл, Химм, Гомер и Тельманн, дало результаты, которые привели к интерпретации трех отсеков, используемых в вероятностной модели LE: быстрого (1,5 минуты), промежуточного (51 минута) и медленного ( 488 мин) константы времени, из которых только промежуточный отсек использует модификацию линейной кинетики во время декомпрессии, поскольку, возможно, не представляет собой отдельные анатомически идентифицируемые ткани, а представляет собой три разных кинетических процесса, которые относятся к различным элементам риска DCS.

Они пришли к выводу, что эволюции пузырьков может быть недостаточно для объяснения всех аспектов риска DCS, а взаимосвязь между динамикой газовой фазы и повреждением тканей требует дальнейшего изучения.

Таблицы BSAC '88

Таблицы BSAC '88 опубликованы в виде буклета из четырех наборов таблиц, не дающих расчетов по повторяющимся решениям для погружений от уровня моря до высоты 3000 метров.

Эти таблицы были разработаны Томом Хеннесси для замены таблиц RNPL/BSAC, когда Клубу нужен был набор таблиц, который по универсальности мог бы приблизиться к подводному компьютеру.

По-видимому, имеется очень мало информации о теоретической модели и алгоритме таблиц BSAC 1988 года.Что известно, так это то, что таблицы были разработаны специально для любительского дайвинга для Британского подводного клуба доктором Томом Хеннесси и выпущены в 1988 году.

была опубликована глава под названием «Моделирование воздействия на человека среды с измененным давлением» Т.Р. Хеннесси Также в 1988 году в журнале Environmental Ergonomics . обсуждение недостатков нескольких моделей декомпрессии и связанных с ними процедур экспериментальной проверки.В этой работе Хеннесси предлагает альтернативную комбинированную модель перфузии/диффузии. Количество обсуждаемых компартментов колеблется от 4 в модели «А» (водная ткань с ограниченной перфузией, липидная ткань с ограниченной перфузией, водная ткань с ограниченной диффузией и липидная ткань с ограниченной диффузией) до 2 в модели «В» (где делается предположение, что если внутрисосудистый нерастворенный газ (пузырьки), то отсеки с ограниченной перфузией станут ограниченными диффузией).

Хеннесси заключает, что если содержание нерастворенного и растворенного газа в ткани невозможно измерить независимо, прямо или косвенно, то безопасные максимальные пределы относительно давления окружающей среды не могут быть точно определены с помощью декомпрессионных испытаний, и будет невозможно систематически разрабатывать комплексные биофизические исследования. Модель газообмена. Он предлагает наиболее подходящую модель с двумя отсеками для растворенного газа и модель с одним отсеком для нерастворенного газа, поскольку это самые простые модели, соответствующие имеющимся данным.

Параметры, используемые при разработке этих таблиц, включают:

• Предполагается, что пузырьки образуются после каждой декомпрессии.
• Эти пузырьки влияют на поглощение и выделение газа при повторяющихся погружениях, что приводит к более быстрому насыщению при повторяющихся погружениях из-за комбинации перерастворенного азота из пузырьков, остаточного растворенного азота, а также поглощения азота из-за многократного воздействия.
• Пузырьки не растворяются сразу же при рекомпрессии, и скорость поглощения газа будет меняться от первоначального погружения к повторным погружениям, поэтому повторяющиеся погружения должны обрабатываться по-разному в математической модели, чтобы предсказать безопасную декомпрессию.
• Считается, что скорость удаления газа асимметрична скорости поглощения, и модель становится более консервативной по мере увеличения количества погружений, глубины и продолжительности.
• В таблицах BSAC'88 используется серия из семи таблиц, обозначенных от A до G, для учета изменений в скоростях поглощения и выделения газов, предполагаемых для последовательных погружений.
• Используются приращения глубины 3 м.
• В отличие от общепринятой практики, таблицы основаны не на времени погружения на дно, определяемом как время выхода из поверхности до времени ухода со дна, а на времени достижения глубины 6 м во время всплытия.
• Скорость подъема на высоту 6 м ограничена максимум 15 м в минуту.
• Подъем с высоты 6 м на поверхность должен занимать 1 минуту.
• Декомпрессионные остановки выполняются на глубине 9 и 6 м, а также на поверхности, поскольку интервал на поверхности считается периодом декомпрессии.
• Остановки на высоте 3 м не предусмотрены, так как на волнах поддерживать постоянную глубину считается слишком сложно.

При начальном погружении используется таблица А, и дайверу присваивается код всплытия в зависимости от глубины и времени погружения. После пребывания на поверхности не менее 15 минут дайвер может выбрать новый текущий код ткани, который моделирует остаточную азотную нагрузку, и использовать этот код для выбора таблицы повторных погружений.

Таблицы BSAC'88 представлены в формате, не требующем от пользователя каких-либо вычислений.

переменной

Основная статья: Модель переменной проницаемости

Эта модель декомпрессии была разработана Д. Е. Юнтом и другими сотрудниками Гавайского университета для моделирования лабораторных наблюдений за образованием и ростом пузырьков как в неодушевленных, так и в естественных системах, подвергающихся воздействию изменений давления. Предполагается, что микроскопические пузырьковые ядра всегда существуют в водных средах, в том числе в живых тканях. Эти ядра пузырьков представляют собой сферические газовые фазы, которые достаточно малы, чтобы оставаться во взвешенном состоянии, но достаточно прочны, чтобы противостоять коллапсу, а их стабильность обеспечивается упругим поверхностным слоем, состоящим из поверхностно-активных молекул с переменной газопроницаемостью. Эти оболочки противостоят эффекту поверхностного натяжения, поскольку поверхностное натяжение имеет тенденцию схлопывать небольшой пузырь за счет повышения внутреннего давления выше окружающего, так что градиент парциального давления способствует диффузии из пузырька обратно пропорционально радиусу поверхности.

Любые ядра, размеры которых превышают определенный «критический», будут расти во время декомпрессии. Целью VPM является ограничение совокупного объема этих растущих пузырьков во время и после декомпрессии до приемлемого уровня путем ограничения разницы давлений между газом в пузырьках и давлением окружающей среды. По сути, это эквивалентно ограничению пересыщения, но вместо использования произвольной линейной аппроксимации экспериментальных данных используется физика роста пузырьков для моделирования приемлемого пересыщения для любой заданной истории воздействия давления.

Рост размера и количества пузырьков газа рассчитывается на основе факторов, представляющих баланс давления в пузырьках, физические свойства «оболочек» и окружающей среды. Если прогнозируется, что общий объем газа в пузырьках будет меньше «критического объема», то предполагается, что дайвер находится в безопасных пределах модели.

Модель пузыря накладывается на модель нескольких параллельных тканевых отсеков. Предполагается, что поглощение происходит по классической модели Холдена.

населения

Зависимость размера пузырьков от количества имеет экспоненциальное распределение.

Зарождение пузырьков

Пузырьки газа радиусом более 1 микрона должны всплывать на поверхность стоячей жидкости, а пузырьки меньшего размера должны быстро растворяться за счет поверхностного натяжения. Группа Tiny Bubble смогла разрешить этот очевидный парадокс, разработав и экспериментально проверив новую модель стабильных газовых ядер.

Согласно модели переменной проницаемости, зародыши газовых пузырей представляют собой просто стабильные микропузырьки. Стабильность этих микропузырьков обусловлена ​​эластичными оболочками или мембранами, состоящими из поверхностно-активных молекул. Эти оболочки обычно проницаемы для газа, и их разрушение предотвращается благодаря их прочности на сжатие. Эти оболочки могут стать жесткими и эффективно непроницаемыми для газа, когда они подвергаются сильному сжатию, обычно превышающему 8 атм, на этом этапе давление внутри увеличивается во время дальнейшего сжатия, как предсказывает закон Бойля.

По сути, в модели VP есть три параметра:прочность на сжатие кожи; начальный радиус; и начальное давление непроницаемости.

Гипотеза

Гипотеза упорядочения утверждает, что ядра не создаются и не разрушаются в соответствии с графиком давления, и первоначальная упорядоченность по размеру сохраняется.

Из гипотезы упорядочения следует, что количество каждого пузырька определяется свойствами и поведением того единственного «критического» ядра, которое находится прямо на пороге образования пузырька.Все ядра, размер которых превышает критическое, будут образовывать пузыри, а все ядра меньшего размера — нет. Более того, семейство графиков давления, которое дает одинаковое количество пузырьков N, характеризуется одним и тем же критическим зародышем и, следовательно, одним и тем же критическим радиусом, одинаковым разрушающимся сжатием и одинаковым началом непроницаемости.

Разработка модели декомпрессии

Первоначальное предположение заключалось в том, что количество пузырьков прямо пропорционально декомпрессионному стрессу. Этот подход хорошо работал при длительной выдержке, но не тогда, когда время выдержки значительно менялось.

Была получена лучшая модель, позволившая образоваться большему количеству пузырьков при более коротких погружениях, чем при более длительных погружениях. Предположение о постоянном количестве пузырьков было заменено «гипотезой динамического критического объема». Как и в более ранних применениях критерия критического объема, предполагалось, что всякий раз, когда общий объем накопленной газовой фазы превышает критическое значение, появляются признаки или симптомы ДКБ. В особом случае длительной выдержки обе модели эквивалентны.

«Динамический» аспект этой гипотезы заключается в том, что газ постоянно входит в газовую фазу и выходит из нее.

Накопленный объем рассчитывается как функция времени путем интегрирования произведения количества пузырьков и степени перенасыщения и вычитания свободного газа, который постоянно рассеивается легкими.

Предполагается, что поглощение и удаление газа экспоненциально, как и в традиционных моделях Холдена.

В первом приближении учитываются только инертные газы. При парциальном давлении кислорода выше 2,4 бар количество кислорода, растворенного в артериальной крови, превышает количество, которое может использовать организм, и гемоглобин насыщается кислородом как в венах, так и в артериях. Если добавляется больше кислорода, парциальное давление кислорода в венозной крови повышается.

Сравнение профилей VPM с другими моделями

Сравнение профилей VPM с графиками декомпрессии USN для погружений с экстремальной экспозицией неизменно дает одинаковое общее время всплытия, но значительно более глубокие первые декомпрессионные остановки.

пузыря с

Основная статья: Модель пузыря с уменьшенным градиентом

RGBM, разработанная доктором Брюсом Винке из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, представляет собой гибридную модель, которая модифицирует модель Холдана с помощью факторов, позволяющих в некоторой степени учитывать механику пузырьков для моделирования образования газовой фазы во время декомпрессии. Фактор пузыря изменяет М-значения модели Холдана, делая ее более консервативной.

К особенностям модифицирующего фактора ξ относятся:

• ξ начинается при первом погружении повторяющейся серии с максимальным значением, равным единице, поэтому модель становится более консервативной или неизменной.
• ξ уменьшается при повторных погружениях.
• ξ уменьшается с увеличением времени экспозиции.
• ξ увеличивается с увеличением интервала между поверхностями.
• ξ модифицирует быстрые отсеки больше, чем медленные.
• ξ уменьшается с глубиной участка погружения
• ξ оказывает большее влияние на повторяющиеся погружения, которые глубже, чем предыдущие погружения в серии.

Эффект заключается в сокращении времени безостановочного погружения или увеличении требований к декомпрессии для повторных погружений в следующих категориях:

• После короткого поверхностного интервала.
• После длительного погружения.
• После глубокого погружения.
• Которые глубже, чем предыдущие погружения.

Эта модель в некоторой степени использовалась в некоторых компьютерах для дайвинга Suunto. и на компьютере HydroSpace Explorer, где это опция, выбираемая пользователем. для формулы расчета, с выбором дополнительных коэффициентов консерватизма.

Полный RGBM рассматривает совмещенный перфузионно-диффузионный транспорт как двухэтапный процесс, при этом перфузия обеспечивает граничное условие для проникновения газа в ткани путем диффузии. Любой процесс может доминировать в обмене в зависимости от времени и коэффициентов скорости.

Упрощенные реализации, требующие меньшей вычислительной мощности, доступны для использования в персональных компьютерах для декомпрессии. В них преобладает перфузия. В расчетах учитывается природная биологическая ненасыщенность тканей.

Модель предполагает, что ядра пузырьков всегда присутствуют в определенном распределении по размерам и что определенное их количество увеличивается в результате сжатия и декомпрессии. Итеративные вычисления используются для моделирования подъема с целью ограничения совокупного объема газовой фазы. Газовые смеси гелия, азота и кислорода содержат распределения пузырьков разного размера, но используется один и тот же предел фазового объема.

Модель постулирует ядра пузырьков со структурой водной и/или липидной оболочки, количество и распределение по размерам которых количественно определяется уравнением состояния. Как и VPM, RGBM предполагает, что распределение размеров экспоненциально уменьшается. В отличие от модели переменной проницаемости, предполагается, что зародыши пузырьков проницаемы для переноса газа через границы оболочки при любых давлениях.

Размер ядер, которые будут расти при декомпрессии, обратно пропорционален градиенту пересыщения.

При более высоких давлениях скин-натяжение ядер пузырьков снижает скорость диффузии газа. Модель предполагает, что оболочка пузырьков стабилизируется поверхностно-активными веществами в расчетных временных масштабах, что приводит к различной персистенции ядер пузырьков в тканях.

моделей и алгоритмов для газов-разбавителей, отличных

Модели и алгоритмы декомпрессии, разработанные для бинарных смесей азота и кислорода, не могут использоваться для газов, содержащих значительные количества других газов-разбавителей, без модификаций, учитывающих различную растворимость и константы диффузии альтернативных или добавленных разбавителей. Также крайне желательно протестировать любые подобные модификации, чтобы убедиться в приемлемой безопасности создаваемых ими графиков.

газы

• Гелий, безусловно, является наиболее важным из альтернативных разбавителей, используемых на сегодняшний день.
• Водород
• Неон
• Комбинации этих газов, особенно тройные смеси гелия, азота и кислорода, известные под общим названием тримикс .

адаптированные для включения альтернативных и множественных

• Алгоритм Бюльмана
• Алгоритм VPM
• Алгоритм RGBM

Столы

В коммерческом морском дайвинге в значительной степени используются гелиоксовые таблицы, разработанные крупными коммерческими водолазными предприятиями, такими как Comex , таблицы Oceaneering International (OI) Alpha, газовые таблицы American Oilfield Diving (AOD), хотя это модификации парциального давления ВМС США. также используются таблицы. В 2006 г. немодифицированные таблицы ВМС США (редакция 5). Считалось, что они приводят к неприемлемо высокому уровню декомпрессионной болезни для коммерческого применения.

Гелиоксовые столы «Cx70» были разработаны и использовались Comex в период с 1970 по 1982 год. Столы были доступны в двух версиях. Один был разработан для подводного плавания с поверхности и ограничен глубиной 75 м. Дайвер дышал гелиоксом в качестве донной смеси и 100% кислородом на 6-метровой остановке. Другой был разработан для погружений с закрытым колоколом и допускал выдержку до 120 минут и глубину до 120 м. Водолаз дышал гелиоксом в воде и в колоколе, воздухом после перевода в палубную декомпрессионную камеру и, наконец, кислородом на встроенной дыхательной системе (BIBS) с высоты 12 м до поверхности. Эти таблицы показали относительно высокую заболеваемость декомпрессионной болезнью.

Французские таблицы Tables du Ministère du Travail 1974 (MT74) и Tables du Ministère du Travail 1992 (MT92) были разработаны специально для коммерческого дайвинга.

Норвежские столы для дайвинга и лечения, ISBN   82-992411-0-3 , указанный в стандарте NORSOK U100 2.24 для подводных операций с экипажем, доступен на норвежском, датском и английском языках и одобрен для коммерческого дайвинга.

См. также

• Практика декомпрессии - методы и процедуры безопасной декомпрессии дайверов.
• Декомпрессионная болезнь - расстройство, вызванное растворенными газами, образующими пузырьки в тканях.
• Декомпрессия (ныряние) - Снижение давления и его последствия при подъеме с глубины.
• Теория декомпрессии - Теоретическое моделирование физиологии декомпрессии.
• Эквивалентная воздушная глубина - метод сравнения требований к декомпрессии для воздуха и данной смеси найтрокса.
• Эквивалентная наркотическая глубина - Метод сравнения наркотического действия смеси газа для дайвинга с воздухом.
• Графики гипербарического лечения . Планируемое гипербарическое воздействие с использованием определенного дыхательного газа в качестве медицинского лечения.
• Список исследователей в области физиологии и медицины дайвинга
• Кислородное окно при декомпрессии дайвинга - Влияние метаболизма кислорода на общую концентрацию растворенных газов в венозной крови.
• Физиология декомпрессии - Физиологические основы теории и практики декомпрессии.
• Модели декомпрессии:
  • Алгоритм декомпрессии Бюльмана - Математическая модель поглощения и выделения тканями инертного газа при изменении давления.
  • Модель декомпрессии Холдейна - модель декомпрессии, разработанная Джоном Скоттом Холдейном.
  • Модель пузырька с уменьшенным градиентом — алгоритм декомпрессии
  • Алгоритм Тельмана - Математическая модель декомпрессии дайвера
  • Термодинамическая модель декомпрессии - ранняя модель, в которой декомпрессия контролируется объемом пузырьков газа, образующихся в тканях.
  • Модель переменной проницаемости - модель и алгоритм декомпрессии, основанные на физике пузырьков.

Ссылки

Источники

• Болл, Р.; Химм, Дж.; Гомер, доктор медицинских наук; Тельманн, ЭД (1995). «Объясняет ли динамика развития пузырей риск декомпрессионной болезни?». Подводная и гипербарическая медицина . 22 (3): 263–280. ISSN   1066-2936 . ПМИД   7580767 .
• Герт, Уэйн А.; Дулетт, Дэвид Дж. (2007). «Алгоритм Тельмана ВВал-18 и ВВал-18М - Таблицы и процедуры декомпрессии воздуха». Экспериментальный водолазный отряд ВМФ, ТА 01-07, НЭДУ ТР 07-09 .
• Хаггинс, Карл Э. (1992). «Динамика декомпрессионного цеха». Курс, преподаваемый в Мичиганском университете .
• Липпманн, Джон (1990). Глубже в дайвинг (1-е изд.). Мельбурн, Австралия: JL Publications. ISBN  978-0-9590306-3-1 .
• Паркер, ЕС; Сурванши, СС; Уэзерсби, ПК; Тельманн, ЭД (1992). «Статистические таблицы декомпрессии VIII: линейная экспоненциальная кинетика». Отчет Военно-морского медицинского научно-исследовательского института . 92–73.
• Пауэлл, Марк (2008). Деко для дайверов . Саутенд-он-Си: Аквапресс. ISBN  978-1-905492-07-7 .
• Тельманн, ЭД (1984). Фаза II тестирования алгоритмов декомпрессии для использования в компьютере подводной декомпрессии ВМС США. Опыт ВМФ. Водолазный отряд Res. Отчет (Отчет). Том. 1–84.
• Тельманн, ЭД (1985). Разработка алгоритма декомпрессии при постоянном парциальном давлении кислорода при погружениях с гелием. Опыт ВМФ. Водолазный отряд Res. Отчет (Отчет). Том. 1–85.
• ВМС США (2008). Руководство по водолазному делу ВМС США, 6-я редакция . США: Командование морских систем ВМС США . Проверено 15 июня 2008 г.
• Винке, Брюс Р.; О'Лири, Тимоти Р. (13 февраля 2002 г.). «Пузырьковая модель с уменьшенным градиентом: алгоритм дайвинга, основа и сравнение» (PDF) . Тампа, Флорида: Технический дайвинг NAUI . Проверено 25 января 2012 г.
• Йонт, Делавэр (1991). Ханс-Юрген, К; Харпер-младший, DE (ред.). Желатин, пузырьки и изгибы. Труды одиннадцатого ежегодного научного симпозиума по дайвингу Американской академии подводных наук, 25–30 сентября 1991 г. (Отчет). Гавайский университет, Гонолулу, Гавайи): Международный научный дайвинг-центр Pacifica...

Другое чтение

• Брубакк, АО; Нойман, Т.С. (2003). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5-е исправленное издание). США: Сондерс. ISBN  978-0-7020-2571-6 .
• Гамильтон, Роберт В.; Тельманн, Эдвард Д. (2003). «10.2: Практика декомпрессии». В Брубакке, Альф О.; Нойман, Том С. (ред.). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5-е исправленное издание). США: Сондерс. стр. 455–500. ISBN  978-0-7020-2571-6 . OCLC   51607923 .
• Эллиотт, Дэвид (4 декабря 1998 г.). «Теория декомпрессии за 30 минут». Журнал СПУМС . 28 (4): 206–214.