Эквивалентная наркотическая глубина

В данной статье речь идет о расчете наркотического воздействия при использовании тримикса и других смесей дыхательных газов для дайвинга. Информацию о расчете декомпрессии с использованием найтрокса см. в разделе «Эквивалентная воздушная глубина» .

Эквивалентная наркотическая глубина (ЭНД) (исторически также эквивалентная азотная глубина ) используется в техническом дайвинге как способ оценки наркотического эффекта смеси дыхательных газов , такой как найтрокс , гелиокс или тримикс . Этот метод используется для заданной смеси дыхательных газов и глубины погружения для расчета эквивалентной глубины, которая будет оказывать примерно такой же наркотический эффект при вдыхании воздуха.

Эквивалентная наркотическая глубина смеси дыхательных газов на определенной глубине рассчитывается путем определения глубины, на которой воздух для дыхания будет иметь то же общее парциальное давление наркотических компонентов, что и рассматриваемый дыхательный газ.

Поскольку воздух состоит примерно из 21% кислорода и 79% азота, имеет значение, считается ли кислород наркотическим и насколько наркотическим он считается по сравнению с азотом. Если кислород считается таким же наркотическим, как и азот, наркотические газы составляют 100% смеси, или, что эквивалентно, доля наркотических газов от общего числа газов равна 1,0. Некоторые органы власти и сертификационные органы считают для этой цели кислород эквивалентным по наркотическому эффекту азоту. Напротив, другие органы и агентства считают кислород ненаркотическим веществом и группируют его с гелием и другими потенциальными ненаркотическими компонентами. или менее наркотический, и сгруппируйте его с такими газами, как водород, наркотический эффект которого оценивается в 55% азота в зависимости от растворимости в липидах.

Продолжаются исследования природы и механизма наркоза инертными газами, а также объективных методов измерения для сравнения тяжести на разных глубинах и при разных газовых составах.

Кислородный наркоз

Хотя кислород обладает большей растворимостью в липидах, чем азот, и, следовательно, должен быть более наркотическим действием в соответствии с корреляцией Мейера-Овертона , вполне вероятно, что некоторая часть кислорода метаболизируется, что снижает его эффект до уровня, аналогичного эффекту азота или меньше.

Известны также исключения из корреляции Мейера-Овертона. Некоторые газы, которые должны быть очень наркотическими из-за их высокой растворимости в нефти, оказываются гораздо менее наркотическими, чем предполагалось. Исследования анестезиологов показали, что для того, чтобы газ был наркотическим, его молекула должна связываться с рецепторами нейронов, а некоторые молекулы имеют форму, не способствующую такому связыванию. Неизвестно, связывается ли кислород с нейрональными рецепторами и каким образом, поэтому измеримый факт того, что кислород более растворим в масле, чем азот, не обязательно означает, что он более наркотический, чем азот.

Поскольку есть некоторые доказательства того, что кислород играет роль в наркотическом действии газовой смеси, некоторые организации предпочитают предполагать, что это наркотик, а не предыдущий метод, рассматривающий только азотный компонент как наркотик, поскольку это предположение более консервативно, а руководство по дайвингу NOAA рекомендует рассматривать кислород и азот как одинаково наркотические, чтобы упростить расчеты, учитывая, что измеренное значение недоступно.

Ситуация еще больше осложняется тем, что эффекты наркоза инертным газом значительно различаются между дайверами, использующими одну и ту же газовую смесь, а также между случаями для одного и того же дайвера с одним и тем же газом и профилем погружения.

Объективное тестирование не выявило кислородного наркоза, и исследования продолжаются. Было трудно найти надежный метод объективного измерения газового наркоза, но количественная электроэнцефалография (ЭЭГ) дала интересные результаты. Количественная оценка более тонких эффектов наркоза инертным газом затруднена. Психометрические тесты могут быть переменными, на них влияют эффекты обучения и мотивация участников. В принципе, объективные нейрофизиологические измерения, такие как количественный анализ электроэнцефалограммы (кЭЭГ) и критическая частота слияния мельканий (CFFF). для получения объективных измерений можно использовать

Некоторые исследования показали снижение CFFF во время погружений на воздушном дыхании при давлении 4 бар (30 мс), но не обнаружили изменения парциального давления чистого кислорода в пределах диапазона, пригодного для дыхания. Результаты CFFF для азота плохо согласуются с парциальным давлением на больших глубинах.

Гипербарический наркоз инертным газом связан с депрессией активности мозга при измерении с помощью ЭЭГ. метрика функциональной связности, основанная на так называемом взаимном информационном анализе Была разработана , которая обобщается с использованием показателя глобальной эффективности сети . Этот метод успешно дифференцировал воздух для дыхания на поверхности и воздух на высоте 50 м и даже показал влияние на воздух на глубине 18 м, но не показал разницы, связанной с давлением при воздействии гелиокса. Отсутствие изменений при использовании гелиокса предполагает, что измеряется эффект гипербарического азота, а не прямое воздействие давления.

Показатель функциональной связи ЭЭГ не изменился при дыхании гипербарическим кислородом в пределах безопасного для тестирования диапазона, что указывает на то, что кислород не вызывает тех же изменений в электрической активности мозга, которые связаны с высоким парциальным давлением азота, что позволяет предположить, что кислород не является наркотическим средством в так же, как и азот.

Углекислотный наркоз

Смотрите также: Гиперкапния § Физиологические эффекты

Хотя углекислый газ (CO ₂ ), как известно, более наркотичен, чем азот – повышение в конце выдоха альвеолярного парциального давления CO ₂ на 10 миллиметров ртутного столба (13 мбар) вызывало нарушение как психических, так и психомоторных функций примерно на 10%. – эффекты задержки углекислого газа в этих расчетах не учитываются, так как концентрация CO ₂ в подаваемом дыхательном газе обычно невелика, а на альвеолярную концентрацию больше всего влияют нагрузки дайвера и проблемы с вентиляцией, а также косвенно работа дыхания из-за оборудование и эффекты плотности газа.

Движущим механизмом СО ₂ наркоза у дайверов является острая гиперкапния. Потенциальные причины можно разделить на четыре группы: недостаточная вентиляция, чрезмерное мертвое пространство, повышенное метаболическое производство углекислого газа, и высокое содержание углекислого газа в дыхательном газе, обычно проблема только с ребризерами. Недостаточная вентиляция может быть следствием высокой работы дыхания.

Другие компоненты дыхательной газовой смеси

По состоянию на 2023 год общепринято, что гелий не оказывает известного наркотического действия на любой глубине, на которой можно дышать газом, и его можно не учитывать как фактор, способствующий наркозу инертного газа. Другие газы, которые можно рассмотреть, включают водород и неон.

Стандарты

Стандарты, рекомендуемые агентствами по сертификации рекреационных организаций, в основном произвольны, поскольку фактические эффекты наркоза дыхательным газом плохо изучены, а эффекты весьма различаются у разных дайверов. Некоторые стандарты более консервативны, чем другие, и почти во всех случаях ответственность за выбор и принятие последствий своего решения лежит на отдельном дайвере, за исключением программ обучения, когда стандарты могут быть соблюдены, если агентство решит это сделать. Одно агентство, GUE, предписывает газовые смеси, которые разрешено использовать его членам, но даже это требование и членство в организации в конечном итоге являются выбором дайвера. Профессиональные дайверы могут быть по закону обязаны соблюдать кодексы практики, в соответствии с которыми они работают, а также по контракту обязаны следовать требованиям руководства по эксплуатации своего работодателя с точки зрения законодательства в области охраны труда и техники безопасности.

Некоторые учебные агентства, такие как CMAS , GUE и PADI , включают кислород как эквивалент азота в свои расчеты эквивалентной наркотической глубины (END). PSAI считает кислород наркотиком, но в меньшей степени, чем азот. Другие, такие как BSAC , IANTD , NAUI и TDI, не считают кислород наркотиком.

Расчеты

В водолазных расчетах, если не оговорено иное, принимается атмосферное давление 1 бар или 1 атм. и что средой для погружения является вода. Окружающее давление на глубине представляет собой сумму гидростатического давления на глубине и атмосферного давления на поверхности. Некоторые ранние (1978 г.) результаты экспериментов позволяют предположить, что при повышенном парциальном давлении азот, кислород и диоксид углерода обладают наркотическими свойствами и что механизм наркоза СО ₂ принципиально отличается от механизма наркоза N ₂ и O ₂ , и более поздние работы предполагают значительную разницу между механизмами N ₂ и O ₂ . Другие компоненты дыхательных газов для дайвинга могут включать водород, неон и аргон, все из которых известны или считаются в некоторой степени наркотическими. При желании формулу можно расширить, включив в нее эти газы. Предполагается, что аргон, обычно содержащийся в воздухе в количестве около 1% по объему, присутствует в азотном компоненте в том же соотношении с азотом, что и в воздухе, что упрощает расчет.

Поскольку при отсутствии убедительных доказательств кислород может считаться, а может и не считаться наркотиком, существует два способа расчета END в зависимости от того, какому мнению следуют.

Кислород

Поскольку для этих расчетов кислород обычно считается таким же наркотическим, как и азот, рассматриваемое соотношение представляет собой сумму азота и кислорода в дыхательном газе и в воздухе, причем воздух считается полностью состоящим из наркотического газа. В этой системе предполагается, что все смеси найтрокса наркотически неотличимы от воздуха. Другой распространенный расчет предполагает, что кислород не является наркотиком и умножается на относительную наркотическую ценность 0 в обеих частях уравнения.

Метры

Парциальное давление компонента газа в смеси на определенной глубине в метрах (в метрах) определяется по формуле:

доля газа × (глубина/10 + 1)

Таким образом, эквивалентную наркотическую глубину можно рассчитать следующим образом:

парциальное давление наркотических газов в воздухе на КОНЕЦ = парциальное давление наркотических газов в тримиксе на заданной глубине.

или

(доля О ₂ х (относительная наркотическая сила) + доля N ₂ х 1) в воздухе × (END/10 + 1) = (доля О ₂ х (относительная наркотическая сила) + доля N ₂ х 1) в тримикс × (глубина/10 +1)

что дает для кислорода, считающегося равным по наркотической силе азоту:

1,0 × (END/10 + 1) = (доля O ₂ + доля N ₂ ) в тримиксе × (глубина/10 +1)

в результате чего:

КОНЕЦ = (глубина + 10) × (доля O ₂ + доля N ₂ ) в тримиксе − 10

Поскольку (доля O ₂ + доля N ₂ ) в тримиксе = (1 − доля гелия), следующая формула эквивалентна:

КОНЕЦ = (глубина + 10) × (1 – доля гелия) – 10

В предыдущем примере для газовой смеси, содержащей 40% гелия, используемой на расстоянии 60 метров, КОНЕЦ равен:

КОНЕЦ = (60 + 10) × (1 – 0,4) – 10

КОНЕЦ = 70 × 0,6 − 10

КОНЕЦ = 42 − 10

КОНЕЦ = 32 метра

Так что на глубине 60 метров на этой смеси дайвер почувствует примерно такой же наркотический эффект, как при погружении на воздухе на глубину 32 метра.

Ноги

Парциальное давление газа в смеси на определенной глубине в футах определяется по формуле:

доля газа × (глубина/33 + 1)

Таким образом, эквивалентную наркотическую глубину можно рассчитать следующим образом:

парциальное давление наркотических газов в воздухе на КОНЕЦ = парциальное давление наркотических газов в тримиксе на заданной глубине.

или

(доля O ₂ + доля N ₂ ) в воздухе × (END/33 + 1) = (доля O ₂ + доля N ₂ ) в тримиксе × (глубина/33 +1)

что дает:

1,0 × (END/33 + 1) = (доля O ₂ + доля N ₂ ) в тримиксе × (глубина/33 +1)

в результате чего:

КОНЕЦ = (глубина + 33) × (доля O ₂ + доля N ₂ ) в тримиксе − 33

Поскольку (доля O ₂ + доля N ₂ ) в тримиксе = (1 − доля гелия), следующая формула эквивалентна:

КОНЕЦ = (глубина + 33) × (1 − доля гелия) − 33

Например, для газовой смеси, содержащей 40% гелия, используемой на высоте 200 футов, КОНЕЦ равен:

КОНЕЦ = (200 + 33) × (1 – 0,4) – 33

КОНЕЦ = 233 × 0,6 – 33

КОНЕЦ = 140 − 33

КОНЕЦ = 107 футов

Таким образом, на глубине 200 футов с этой смесью дайвер почувствует тот же наркотический эффект, что и при погружении на воздухе на глубину 107 футов.

Кислород не считается таким же наркотическим

Рассмотрено соотношение азота в газовой смеси и воздухе. Кислород может учитываться в наркотическом соотношении, выбранном пользователем, или считаться незначительным. В этой системе смеси найтрокса не считаются эквивалентными воздуху.