История исследований и разработок в области декомпрессии

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

Декомпрессия в контексте дайвинга возникает из-за снижения атмосферного давления, которое испытывает дайвер во время всплытия в конце погружения или при воздействии гипербарического давления, и относится как к снижению давления, так и к процессу удаления растворенных инертных газов из воды. ткани во время этого снижения давления.

Когда водолаз опускается в толщу воды, давление окружающей среды повышается. Газ для дыхания подается под тем же давлением, что и окружающая вода, и часть этого газа растворяется в крови дайвера и других тканях. Подбор инертного газа продолжается до тех пор, пока газ, растворенный в водолазе, не достигнет состояния равновесия с газом для дыхания в легких водолаза (см .: « Погружение с насыщением »), или пока дайвер не поднимется в толще воды и не уменьшит атмосферное давление дыхательного газа до тех пор, пока инертные газы, растворенные в тканях, не достигнут более высокой концентрации, чем равновесное состояние, и снова не начнут диффундировать. Растворенные инертные газы, такие как азот или гелийможет образовывать пузыри в крови и тканях дайвера, если парциальное давление растворенных газов в водолазе становится слишком высоким по сравнению с давлением окружающей среды . Эти пузырьки и продукты травм, вызванных пузырьками, могут вызвать повреждение тканей, известное как декомпрессионная болезнь или изгибы . Ближайшая цель контролируемой декомпрессии - избежать развития симптомов образования пузырей в тканях дайвера, а долгосрочная цель - также избежать осложнений из-за субклинической декомпрессионной травмы.

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

Первая зарегистрированная экспериментальная работа, связанная с декомпрессией, была проведена Робертом Бойлем., которые подвергали экспериментальных животных пониженному атмосферному давлению 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 технический прогресс позволил использовать создание давления в шахтах и ​​кессонах, чтобы исключить попадание воды, у шахтеров наблюдались симптомы того, что стало известно как болезнь кессона, изгибы и декомпрессионная болезнь. После того, как было установлено, что симптомы вызваны пузырьками газа и что рекомпрессия может облегчить симптомы, дальнейшие исследования показали, что можно избежать симптомов с помощью медленной декомпрессии.впоследствии были получены различные теоретические модели для прогнозирования профилей декомпрессии с низким риском и лечения декомпрессионной болезни.

Хронология [ править ]

• 1660 г. - сэр Роберт Бойль провел эксперимент на птице в воздушном насосе. Это предшествовало фактическим преднамеренным исследованиям декомпрессии, но эксперимент фактически был быстрой декомпрессией и вызвал смерть птицы от удушья. ^[1]
• 1670 г. - сэр Роберт Бойль провел эксперимент с гадюкой в вакууме . В его глазу был замечен пузырь, и он проявлял признаки сильного дискомфорта. Это было первое зарегистрированное описание декомпрессионной болезни. ^[2]
• 1841 г. - Жак Тригер задокументировал первые случаи декомпрессионной болезни у людей, когда у двух горняков, участвовавших в работе с кессонами под давлением, развились симптомы. ^[2]
• 1847 г. - эффективность рекомпрессии для лечения декомпрессионной болезни (ДКБ) у кессонных рабочих была описана Б. Полом и Т. Дж. Ватель. ^{[2] [3]}
• 1857 г. - Феликс Хоппе-Зейлер повторил эксперименты Бойля и предположил, что внезапная смерть работников сжатого воздуха была вызвана образованием пузырей, и рекомендовал рекомпрессионную терапию. ^[4]
• 1861 г. - Бюкуа выдвинул гипотезу, что «les gaz du sang ... представляют собой l'état libre sous l'influence de la decompression ... et Случайные несчастные случаи, сопоставимые с последующим введением воздуха в венах» ( «газы крови ... возвращаются в свободное состояние под влиянием декомпрессии ... и вызывают несчастные случаи, сравнимые с последствиями попадания воздуха в вены»). ^[5]
• 1868 - Альфред Ле Руа де Мерикур описал декомпрессионную болезнь как профессиональное заболевание ныряльщиков с губками. ^[3]
• 1873 г. - доктор Эндрю Смит впервые использовал термины «болезнь кессона» и «болезнь сжатого воздуха», описывая 110 случаев декомпрессионной болезни в качестве лечащего врача во время строительства Бруклинского моста . ^{[4] [6]} Прозвище «изгибы» было использовано после того, как рабочие, вышедшие из герметичного сооружения на Бруклинском мосту, приняли позу, похожую на позу модниц того периода «Греческий изгиб». ^[2]
• 1878 - Пол Берт определил, что декомпрессионная болезнь вызывается пузырьками газообразного азота, выделяющимися из тканей и крови во время или после декомпрессии, и показал преимущества дыхания кислородом после развития декомпрессионной болезни. ^[7]
• 1889–90 гг. - Эрнест Уильям Мойр строит первый медицинский воздушный шлюз, когда он заметил, что около 25% рабочей силы, рывщей туннель на реке Гудзон, умирают от декомпрессионной болезни, и понял, что это раствор рекомпрессии. ^{[8] [9]}
• 1897 г. - Н. Зунц предложил модель ткани на основе перфузии . ^[10]
• 1906 г. - В. Шроттер предложил равномерную декомпрессию в течение 20 минут на атмосферу давления . Дж. С. Холдейн получил заказ от Британского Адмиралтейства для исследования декомпрессионной болезни. ^[4]
• 1908 - Джон Скотт Холдейн подготовил первую признанную декомпрессионную таблицу для британского Адмиралтейства. ^[11] Эта таблица была основана на экспериментах, проведенных на козах с использованием конечной точки симптоматического ДКБ. ^{[2] [11]}
• 1912 - Главный Gunner Джордж Д. Stillson из ВМС США создали программу для проверки и уточнения таблиц Холдейна. ^[12] Эта программа в конечном итоге привела к первой публикации Руководства по подводному плаванию ВМС США и созданию Школы подводного плавания ВМС в Ньюпорте, Род-Айленд. В конце Первой мировой войны программы обучения водолазов были сокращены .
• 1912 - Леонард Эрскин Хилл предложил непрерывную равномерную декомпрессию ^{[2] [3]}
• 1915 - ВМС США опубликовали таблицы C&R. ^[13]
• 1916 - ВМС ООН открыли школу глубоководного дайвинга в Ньюпорте, штат Род-Айленд. ^[13]
• 1924 - ВМС США опубликовали первое руководство по дайвингу ВМС США. ^[13]
• 1927 - Военно-морское училище, подводное плавание и спасание было восстановлено на верфи Вашингтона. В то время Соединенные Штаты переместили свою военно- морскую экспериментальную водолазную установку (NEDU) на ту же военно-морскую верфь. В последующие годы Экспериментальное подразделение для дайвинга разработало Таблицы воздушной декомпрессии ВМС США, которые стали признанным мировым стандартом для погружений со сжатым воздухом. ^[14]
• 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 Холдана. ^[15]
• 1935 - Альберт Р. Бенке и др. экспериментировал с кислородом для рекомпрессионной терапии. ^[2]
• 1937 г. - опубликованы таблицы ВМС США за 1937 г., разработанные О. Д. Ярборо . ^[15]
• 1941 - Впервые высотная декомпрессионная болезнь лечилась гипербарическим кислородом. ^[16]
• 1956 г. - опубликованы таблицы декомпрессии ВМС США (1956 г.). ^[17]
• 1960 - ФК Голдинг и др. разделить классификацию DCS на типы 1 и 2. ^[18]
• 1965 - ЛеМессурье и Хиллс опубликовали свою статью «Термодинамический подход, основанный на исследовании техники погружений в Торресовом проливе» , в котором предполагалось, что декомпрессия с помощью традиционных моделей приводит к образованию пузырьков, которые затем устраняются повторным растворением на декомпрессионных остановках, что происходит медленнее, чем при отключении -выделение газов в растворе. Это указывает на важность сведения к минимуму пузырьковой фазы для эффективного удаления газа. ^{[19] [20]}
• 1965 - Опубликована таблица GERS (Groupe d'Etudes et Recherches Sous-marines) ВМС Франции за 1965 год. ^[5]
• 1965 - М. В. Гудман и Роберт Д. Уоркман представили столы повторного сжатия, в которых используется кислород для ускорения удаления инертного газа ^{[21] [22]}
• 1972 - ВМС физиологической лаборатории (RNPL) опубликованы таблицы на основе Hempleman ткани сляба диффузионной модели «с. ^[23]
• 1973 - Изобарическая контрдиффузия была впервые описана DJ Graves , J. Idicula , Christian Lambertson и JA Quinn у субъектов, которые вдыхали одну смесь инертных газов, находясь в окружении другой. ^{[24] [25]}
• 1973 - Опубликованы французские гражданские Tables du Ministère du Travail 1974 (MT74). ^[26]
• 1976 г. - MP Spencer показал, что чувствительность декомпрессионных тестов повышается за счет использования ультразвуковых методов, которые могут обнаруживать подвижные венозные пузыри до появления симптомов ДКБ. ^[27]
• 1981 - опубликованы модель Хаггинса и таблицы, использующие формулу Спенсера для бездекомпрессионных пределов. ^[28]
• 1981 - Де Юнт описал модель переменной проницаемости. ^[29]
• 1982 - Пол К. Уэзерсби , Луи Д. Гомер и Эдвард Т. Флинн ввели анализ выживаемости в исследование декомпрессионной болезни. ^[30]
• 1983 - ED. Тальманн опубликовал модель EL для постоянная РА ₂ найтрокса и Heliox ребризер цепи замкнута. ^[31]
• 1983/4 - Альберт А. Бюльманн опубликовал книгу « Декомпрессионно-декомпрессионная болезнь» . ^[32] Бюльманн осознал проблемы, связанные с высотным погружением, и предложил метод, позволяющий рассчитывать максимальное содержание азота в тканях при определенном давлении окружающей среды.
• 1984 - DCIEM (Оборонный и гражданский институт экологической медицины, Канада) выпустил бездекомпрессионные и декомпрессионные таблицы, основанные на серийной модели отсека Кидда / Стаббса и обширных ультразвуковых испытаниях. ^[33]
• 1984 - Эдвард Д. Тальманн опубликовал экспоненциально-линейный алгоритм ВМС США и таблицы для применения с ребризером с замкнутым контуром (CCR) с постоянным PO ₂ Nitrox . ^[34]
• 1985 - Тальманн расширен использование модели EL для постоянная РА ₂ Heliox ребризер с замкнутым контуром. ^[35]
• 1985 - Брюс Бассет опубликовал рекреационные декомпрессионные таблицы, основанные на таблицах ВМС США. ^[36]
• 1986 - Опубликованы таблицы Swiss Sport Diving Table на основе модели Бюльмана. ^[28]
• 1986 - DE Yount и DC Hoffman предложили модель пузыря, которая должна была стать ядром модели переменной проницаемости (VPM). ^{[37] [38]}
• 1988 г. - опубликованы таблицы BSAC'88. ^[39]
• 1990 г. - выпущены спортивные столы для прыжков в воду DCIEM. ^[33]
• 1990 - ВМС Франции опубликованы декомпрессионные таблицы Marine Nationale 90 (MN90). ^[5]
• 1992 - опубликованы французские гражданские Tables du Ministère du Travail 1992 (MT92). ^[40]
• 1999 - Национальная ассоциация подводных инструкторов (NAUI) опубликовала таблицы Trimix и Nitrox, основанные на модели RGBM Брюса Винке . ^[41]
• 2000 - Доработан основной алгоритм VPM. ^[38]
• 2001 - NAUI опубликовала таблицы с воздухом для отдыха, основанные на модели RGBM. ^[42]
• 2003 - V-Planner с моделью VPM-B от Эрика Бейкера был выпущен в качестве доработки для работы участников DecoList (1999): Эрика Майкена, DE Yount и других. ^[38]
• 2007 - Уэйн Герт и Дэвид Дж. Дулетт опубликовали наборы параметров VVal 18 и VVal 18M для таблиц и программ, основанных на алгоритме Thalmann EL, и создали внутренне совместимый набор декомпрессионных таблиц для открытого цикла и CCR на воздухе и на найтроксе, в том числе в воде. декомпрессия воздух / кислород и декомпрессия поверхности кислородом. ^[43]
• 2007 - Саул Гольдман предложил модель взаимосвязанных отсеков (трехсекционная последовательная / параллельная модель) с использованием одного активного тканевого отсека, несущего риск, и двух небезопасных периферических отсеков, которые косвенно влияют на риск центрального отсека. Эта модель предсказывает первоначально быстрый вымывание газа, которое со временем замедляется. ^[44]
• 2008 г. - опубликовано 6-е издание руководства по подводному плаванию ВМС США, которое включает версию таблиц 2007 г., составленных Gerth & Doolette. ^[45]

Модели Холдана (ограниченная перфузия, растворенная фаза) [ править ]

Ранняя теория декомпрессии обычно предполагала, что во время декомпрессии можно избежать образования пузырьков инертного газа в тканях, и целью таблиц и алгоритмов декомпрессии было предотвратить образование пузырьков при минимизации времени декомпрессии. Большинство моделей растворенной фазы ограничены перфузией и различаются в основном количеством отсеков, диапазоном полупериодов и допусками по перенасыщению. Эти модели обычно называют Халданеевскими. ^[46]

Теория и таблицы Холдейна [ править ]

Джон Скотт Холдейн получил заказ от Королевского флота для разработки безопасной процедуры декомпрессии. Текущий метод был медленной линейной декомпрессией, и Холдейн был обеспокоен тем, что он был неэффективным из-за дополнительного накопления азота на медленных ранних этапах подъема. ^[47]

Гипотеза Холдейна заключалась в том, что дайвер может немедленно подняться на глубину, на которой пересыщение достигает, но не превышает критического уровня пересыщения, на этой глубине градиент давления для выделения газов максимален, а декомпрессия наиболее эффективна. Дайвер будет оставаться на этой глубине до тех пор, пока насыщение не уменьшится в достаточной степени, чтобы он смог подняться еще на 10 футов, до новой глубины критического перенасыщения, где процесс будет повторяться до тех пор, пока дайверу не станет безопасно достичь поверхности. Холдейн предположил постоянное критическое отношение давления растворенного азота к давлению окружающей среды, которое не зависело от глубины. ^[47]

Большое количество экспериментов по декомпрессии было проведено с использованием коз, которых подвергали сжатию в течение трех часов до предполагаемого насыщения, быстро понижали до поверхностного давления и исследовали на наличие симптомов декомпрессионной болезни. Козы, подвергшиеся сжатию до давления 2,25 бар или меньше, не проявляли никаких признаков ДКБ после быстрой декомпрессии на поверхность. Козы, сжатые до 6 бар и быстро пониженные до 2,6 бар (степень сжатия 2,3: 1), также не показали признаков DCS. Холдейн и его сотрудники пришли к выводу, что декомпрессия от насыщения с соотношением давлений 2: 1 вряд ли вызовет симптомы. ^[48]

Модель Холдейна [ править ]

Модель декомпрессии, сформулированная на основе этих выводов, сделала следующие предположения. ^[11]

• Живые ткани насыщаются с разной скоростью в разных частях тела. Время насыщения варьируется от нескольких минут до нескольких часов.
• Скорость насыщения следует логарифмической кривой и составляет примерно 3 часа у коз и 5 часов у людей.
• Процесс десатурации следует той же функции давления / времени, что и насыщение (симметрично), при условии, что пузырьки не образовались.
• Медленные ткани наиболее важны для предотвращения образования пузырей.
• Соотношение давлений 2: 1 во время декомпрессии не вызывает симптомов декомпрессии.
• Перенасыщение растворенным азотом, превышающее вдвое атмосферное давление окружающей среды, небезопасно.
• Эффективная декомпрессия из-за высокого давления должна начинаться с быстрого уменьшения вдвое абсолютного давления с последующим более медленным подъемом, чтобы гарантировать, что парциальное давление в тканях ни на одном этапе не превышает примерно вдвое давление окружающей среды.
• Различные ткани были обозначены как группы тканей с разным периодом полувыведения, и предполагалось насыщение после четырех периодов полувыведения (93,75%).
• Было выбрано пять отделений ткани с полупериодом 5, 10, 20, 40 и 75 минут. ^[49]
• Для декомпрессионных остановок были выбраны интервалы глубины 10 футов. ^[11]

Таблицы декомпрессии [ править ]

Эта модель использовалась для расчета набора таблиц. Метод включает выбор глубины и времени воздействия, а также расчет парциального давления азота в каждом из отделов ткани в конце этого воздействия. ^[11]

• Глубина первой остановки определяется по тканевому отделению с наивысшим парциальным давлением, а глубина первой декомпрессионной остановки является стандартной глубиной остановки, при которой это парциальное давление является ближайшим без превышения критического отношения давлений. ^[11]
• Время каждой остановки - это время, необходимое для снижения парциального давления во всех отсеках до уровня, безопасного для следующей остановки, на 10 футов ниже. ^[11]
• Контролирующим отделением для первой остановки обычно является самая быстрая ткань, но это обычно меняется во время всплытия, и более медленные ткани обычно контролируют более мелкое время остановки. Чем дольше время дна и ближе к насыщению более медленных тканей, тем медленнее будет ткань, контролирующая конечные остановки. ^[11]

Камерные испытания и погружения в открытой воде с двумя дайверами были проведены в 1906 году. Дайверы успешно декомпрессировали после каждой экспозиции. ^[11] Таблицы были приняты Королевским флотом в 1908 году. Таблицы Холдейна 1906 года считаются первым истинным набором декомпрессионных таблиц, и основная концепция параллельных тканевых компартментов с полупериодами и критическими пределами перенасыщения все еще в силе. использовать в нескольких более поздних моделях декомпрессии, алгоритмах, таблицах и компьютерах декомпрессии. ^[50]

Таблицы декомпрессии ВМС США [ править ]

Декомпрессионные таблицы ВМС США за прошедшие годы претерпели значительные изменения. В основном они были основаны на параллельных экспоненциальных моделях с несколькими отсеками. Количество отсеков варьировалось, и допустимое перенасыщение в различных отсеках во время всплытия претерпело значительные изменения на основе экспериментальной работы и записей о случаях декомпрессионной болезни. ^[51]

Таблицы C&R (1915) [ править ]

Первые декомпрессионные таблицы, изготовленные для ВМС США, были разработаны Бюро строительства и ремонта в 1915 году и впоследствии были известны как таблицы C&R. Они были выведены из модели Холданея с кислородной декомпрессией до глубины до 300 футов в воздухе и успешно использовались на глубинах чуть более 300 футов ^[52]

Хокинс Шиллинг и Хансен (1930-е годы) [ править ]

Подготовка к спасению с подводной лодки привела к тому, что персонал ВМС США полагал, что допустимые коэффициенты перенасыщения Холдейна для быстрых тканей были излишне консервативными, поскольку расчетные значения показали, что перенасыщение у обучаемых превышало пределы Холдейна, но они не разработали DCS. Большое количество (2143) экспериментальных погружений было проведено в течение 3 лет для определения допустимых коэффициентов пересыщения для модели с пятью отсеками Халдана с полупериодами отсеков 5, 10, 20, 40 и 70 минут. Значения критического перенасыщения, полученные в результате этой экспериментальной работы, были разными для каждого тканевого отсека. Значения для медленных тканей (75 и 40 минут) были близки к результатам Холдейна, но значительно более высокие значения были обнаружены для быстрых тканей.Эти значения были настолько высокими, что исследователи пришли к выводу, что 5- и 10-минутные ткани не имели отношения к развитию DCS. На основании этих выводов был рассчитан набор таблиц, в которых не учитывались 5- и 10-минутные ткани.^[15]

Ярбро (таблицы 1937 г.) [ править ]

Таблицы Ярбро 1937 года были основаны на халданеевской модели с тремя отсеками с полупериодами отсеков 20, 40 и 70 минут. Скорость всплытия была выбрана 25 футов в минуту, что было удобной скоростью для подтягивания дайвера в стандартной одежде. ^[15]

Таблицы 1956 г. [ править ]

Ван дер Ауэ работал над процедурами поверхностной декомпрессии и использования кислорода в начале 1950-х годов и в ходе своих исследований обнаружил проблемы с таблицами 1937 года для длительного погружения. Он также обнаружил, что быстрые ткани, которые были сброшены в 1930-х годах, в некоторых случаях могут контролировать декомпрессию, поэтому он повторно ввел в модель быстрые отсеки и добавил дополнительный более медленный отсек, чтобы лучше моделировать длительные погружения. ^[53]

Предположения модели 1956 года: ^[53]

• Шесть параллельных тканевых отделов с экспоненциальным поглощением и удалением газа с полупериодами отсеков 5, 10, 20, 40, 80 и 120 минут. ^[53]
• Симметричные периоды полувыведения и выведения (одинаковое время полувыведения для каждого отсека для поглощения и выведения) ^[53]
• Коэффициенты перенасыщения линейно уменьшаются с повышением давления окружающей среды (M-значения) и различны для каждого отсека. ^{[53] [54]}
• Предполагается, что каждый тканевый отсек полностью насыщается / обесцвечивается за 6 полупериодов. Это означает, что рассыщение самого медленного (120 мин) отсека занимает 12 часов - следовательно, 12-часовой интервал на поверхности перед погружением не считается повторяющимся в этих таблицах. ^[53]

Скорость всплытия была выбрана равной 60 FSW / мин в качестве компромисса между практическими требованиями к военному подводному плаванию с аквалангом и водолазным работам с надводным оборудованием. ^[55]

Повторные погружения размещались в таблицах с использованием самого медленного отсека для контроля отвода газов с поверхности. ^[56]

Было обнаружено, что минимальный поверхностный интервал в 10 минут необходим для того, чтобы 120-минутный отсек мог контролировать повторяющиеся погружения. ^[57]

Таблицы исключительной выдержки ВМС США [ править ]

Таблицы ВМС США 1956 года вскоре оказались проблематичными для погружений на глубину более 100 футов на глубину более 2–4 часов. ^[58]

В таблицах исключительной выдержки ВМС США используется модель Холдана с 8 отсеками, разработанная Workman, с полупериодами 5, 10, 20, 40, 80, 120, 160 и 240 минут, и они несовместимы с остальными таблицами ВМС США. для повторяющихся погружений, хотя для удобства они были добавлены к стандартным таблицам ВВС США. ^[58] Таблицы предупреждают, что повторные погружения не разрешены после погружения с исключительной экспозицией, и хотя 240-минутная ткань полностью обесцвечивается только через 24 часа, нет никаких ограничений для принятия ненасыщенного дайвера через 12 часов. ^[59]

Переформатирование таблиц ВМС США 1956 года сообществом любителей дайвинга [ править ]

Некоторые из самых ранних модификаций таблиц ВМС США были связаны с изменениями в их компоновке, внесенными сообществом любителей дайвинга. К ним относятся: ^{[60] [61]}

• Таблицы повторяющихся погружений Nu-Way
• Dacor "Таблицы для дайвинга без расчета"
• Таблицы NAUI (оригинальная версия)

Измененные таблицы ВМС США 1956 года [ править ]

Теория декомпрессии - не точная наука. Модели декомпрессии аппроксимируют физиологический процесс, который не до конца понятен и довольно сложен простыми математическими моделями, в надежде создать полезную процедуру с приемлемо низким риском травмы для пользователя. Новая информация позволяет модифицировать теории и модели для получения более надежных результатов, а наличие более быстрых и мощных компьютерных процессоров по невысокой цене сделало более исчерпывающие численные методы более практичными, и теперь вполне возможно вычисление относительно гораздо более сложных моделей. , даже в реальном времени. ^[62]

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

• Обнаружение доплеровского пузыря позволяет моделям использовать образование пузыря в качестве конечной точки, а не симптоматическую ДКБ. ^[63]
• Д-р Эндрю Пилманис из Каталинского морского научного центра показал, что использование остановок безопасности значительно снижает образование пузырей у дайверов. ^[63]
• Многие модели декомпрессии используют более медленную скорость всплытия, чем 60 футов в минуту (18 м / мин) из таблиц ВМС США 1956 года (в таблицах ВМС США 2008 года скорость всплытия снижена до 30 футов в минуту (9 м / мин)). ^{[45] [63]}
• Множественные повторяющиеся погружения. Таблицы ВМС США были разработаны для однократных повторяющихся погружений, и были опасения по поводу безопасности расширения их использования до многократных повторяющихся погружений. В попытке решить эту проблему в некоторые таблицы были внесены изменения, чтобы уменьшить допустимое время на дне для повторяющихся погружений. ^[63]
• Более длительное удержание азота. Добавление более длинных отсеков полупериода позволяет учитывать накопление остаточного азота за более длительные периоды. ^[63]

Таблицы Jeppesen [ править ]

Джеппесен внес простейшую модификацию в таблицы ВМС США, нарисовав новую линию, чтобы уменьшить безостановочные ограничения для таблицы, которая в остальном не изменилась. Дайверам было рекомендовано оставаться в пределах модифицированного лимита без остановок. Если одно из новых временных ограничений не было указано в таблице ВМС США, должна была быть выбрана следующая более короткая запись в таблице. ^[62]

Бассет-столы [ править ]

Эти таблицы основаны на таблицах ВМС США 1956 г. и бездекомпрессионных пределах, рекомендованных Брюсом Бассеттом. ^[36]

Также были внесены изменения в правила таблиц и требования к декомпрессии: ^[36]

• Скорость подъема 10 м в минуту.
• По возможности для всех погружений на глубину более 9 метров рекомендуется остановка безопасности на 3-5 минут на расстоянии 3-5 метров.
• Общее время погружения используется для расчета повторяющейся группы.

Таблицы NAUI [ править ]

Первые таблицы NAUI были основаны на переформатированных, но в остальном неизмененных таблицах ВМС США 1956 года и выпущены в начале 1980-х годов. ^{[61] [64]}

Следующая версия была модификацией NAUI таблиц ВМС США 1956 года с использованием следующих модификаций ^[36] и выпущена несколькими годами позже.

• Бездекомпрессионные пределы не были снижены. В большинстве случаев это приводит к тому, что повторяющаяся группа смещается на одну букву вниз, но для 50fsw она сдвигается на 2 буквы, а для 40 fsw - на три буквы.
• После всех погружений рекомендуется предупредительная декомпрессионная остановка (остановка безопасности) продолжительностью 3 минуты при 15 fsw, но время, проведенное на остановке безопасности, не включается во время, используемое для расчета повторяющейся группы.
• Рекомендуется поверхностный интервал между повторными погружениями не менее одного часа.
• Глубина повторных погружений ограничена 100 фсв.
• Повторное погружение определяется как происходящее в течение 24 часов после предыдущего погружения (это позволяет самым медленным тканям уравновеситься с атмосферным парциальным давлением)
• Вся необходимая декомпрессия выполняется на глубине остановки 15 футов на 180 градусов.

NAUI адаптировал спортивную таблицу DCIEM 1995 года для использования на всех курсах NAUI, и они использовались до тех пор, пока в 2002 году не были заменены таблицами на основе RGBM. ^[65] (Таблицы для отдыха NAUI, основанные на модели RGBM, защищены авторским правом 2001) ^[42]

Также были выпущены таблицы NAUI RGBM Trimix и Nitrox, защищенные авторским правом 1999. ^[41]

Таблицы Пандоры [ править ]

Эти столы были разработаны для использования при раскопках останков корабля «Пандора» ^[36]

• Табличные значения на глубине 30 футов морской воды и глубже были сокращены на 1–4 минуты, что раньше помещало дайверов в более повторяющиеся группы. ^[36]
• Были изменены таблицы выбора повторяющихся групп для повторяющихся погружений. Первое повторяющееся погружение использует тот же повторяющийся выбор группы, что и таблицы ВМС США, но последующие погружения используют более консервативные таблицы, которые помещают дайвера в более повторяющуюся группу, чем таблицы ВМС для того же профиля. Эта тенденция сохраняется для третьего и четвертого повторяющихся погружений. ^[36]
• Остановки безопасности на глубине 3 метра морской воды (10 футов воды ) требуются для повторяющихся погружений; После второго погружения требуется 3 минуты, после третьего - 6 минут, после четвертого - 9 минут. ^[36]
• Максимальная скорость всплытия была указана равной 10 MSW / мин. (35 футов / мин.). ^[36]

Модель и таблицы Хаггинса [ править ]

В 1981 году Карл Хаггинс модифицировал модель 6 отсеков 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. ^[28]

Основное отличие от таблиц ВМС США состоит в том, что повторяющиеся обозначения групп представляют уровни азота во всех тканях, в отличие от таблицы USN, которая представляет только 120-минутный отсек. Группа повторений Хаггинса указывает процент M ₀ для наиболее насыщенных тканей, и это предназначено для того, чтобы сделать таблицы более применимыми к процедурам многоуровневого погружения. ^[66]

Таблицы Хаггинса официально не тестировались, но они более консервативны, чем таблицы ВМС США 1956 года. Они были рассчитаны исходя из пределов, которые теоретически могут образовывать венозные пузыри в 10-20% случаев. ^[66]

Планировщик рекреационных погружений, распространяется PADI [ править ]

Таблицы, известные как Recreational Dive Planner (RDP), были разработаны и протестированы Раймондом Роджерсом и DSAT (Diving Science And Technology, дочерней компанией PADI Inc.) исключительно для непрерывного погружения. Значения M были получены из безостановочных ограничений Спенсера, а повторяющиеся обозначения групп были основаны на 60-минутном участке ткани. Эта комбинация привела к более консервативным первым погружениям, но менее консервативным повторным погружениям. ^[67]

Таблицы RDP были разработаны для безостановочного погружения, но рекомендуют сделать остановку безопасности на глубине 15 футов в течение 3 минут. Указана экстренная декомпрессия для погружений, которые непреднамеренно превышают предел без остановок. ^[67]

Таблицы RDP доступны в двух форматах:

• Обычный стол
• Формат электронного приложения
• «Колесо», представлявшее собой калькулятор с круговой линейкой, позволяющее считывать глубину с интервалом 5 fsw и 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 случаев симптоматического ДКБ не было. ^[67]

Таблицы Бюльмана [ править ]

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 Халданова, с 16 тканевыми отсеками с полупериодами от 2,65 до 635 минут, каждый с линейно изменяющимися пределами перенасыщения в зависимости от ткани и давления окружающей среды, и основана на абсолютном давлении, что упрощает применение при высотных погружениях. ^[32]

Полный набор Swiss Tables 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 всплытия была выбрана 10 м в минуту. ^[32]

Без ограничений по остановкам и расписания декомпрессии, как правило, более консервативны, чем в таблицах с воздухом ВМС США. ^[68]

В швейцарских таблицах используется 80-минутный отсек тканей для контроля повторяющихся расчетов погружений, что, как правило, менее консервативно, чем таблицы ВМС США для этого приложения. ^[68]

Модифицированные таблицы Бюльмана [ править ]

Швейцарские спортивные таблицы для ныряния [ править ]

В 1986 году модель Бюльмана была использована для создания таблиц погружений для дайверов-любителей. Один набор был для высот от 0 до 700 м над уровнем моря (от 0 до 2300 футов), а другой - для высот от 701 до 2500 м (от 2300 до 8 202 футов). Повторяющиеся обозначения групп основаны на 80-минутном отсеке. ^[28]

Таблицы Бюльмана / Гана (немецкий) [ править ]

Немецкие таблицы были разработаны доктором Максом Ханом с использованием производной модели Bühlmann ZH-L ₁₆ с использованием полупериодов от 2,65 до 635 минут. Были опубликованы три набора для диапазонов высот 0–200 м, 201–700 м и 701–1200 м. Повторяющиеся обозначения групп основаны на 80-минутном отсеке. ^[28]

Коэффициенты безопасности были добавлены к глубинам в таблице, чтобы учесть ошибки глубиномера. Глубины, использованные для расчетов, были на 2,4% больше, чем глубины, перечисленные в двух таблицах более низких высот, и на 3% + 1 msw больше, чем глубины, указанные в таблице максимальной высоты. ^[28]

Таблицы декомпрессии ВМС Франции - Marine Nationale 90 (MN90) [ править ]

Математическая модель, использованная для разработки таблиц MN 90, является халдановской, а также использовалась для таблицы GERS (Groupe d'Etudes et Recherches Sous-marines) 1965 года. ^[5]

Предположения Холдейна относительно ограничивающих факторов для восхождения:

• газообмен при декомпрессии симметричен сжатию
• роль пузырьков в изменении кроветворного обмена игнорируется,
• нормальная декомпрессия не дает пузырей: DCS возникает, когда появляются пузыри,
• пузырьки появляются в отсеке, где соотношение давления растворенного газа и окружающего гидростатического давления достигает критического значения, характеризующего максимально допустимое давление в отсеке.

Конкретные допущения и условия для использования модели и таблиц MN90 следующие: ^[5]

• Для погружений с аквалангом с использованием воздуха в качестве дыхательного газа на уровне моря, когда дайвер изначально находится в состоянии насыщения при атмосферном давлении.
• 12 параллельных отделений тканей с периодом полураспада от 5 до 120 минут, каждый со своим собственным критическим соотношением
• Используемая скорость подъема от 15 до 17 метров в минуту до первой остановки, такая же, как в таблицах GERS 1965. От первой остановки до поверхности она снижается до 6 м / мин.
• Базовая популяция с точки зрения физиологии основана на 1095 водолазах ВМС Франции в 1988 г.
  • 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 для повторяющихся погружений. Группы букв используются для обозначения остаточного содержания газа в ткани за 120 минут. Группы букв изменяются в соответствии с интервалом поверхности. Время остаточного азота определяется из группы повторяющихся погружений и глубины повторного погружения, которая должна быть добавлена ​​к запланированному времени на дне.
• Декомпрессионные остановки делаются с интервалом 3 м.
• Таблицы были проверены экспериментальными погружениями и при необходимости изменены.
• Максимально допустимая глубина использования воздуха - 60 м. Данные для глубин декомпрессии 62 м и 65 м включены в таблицу на случай случайного превышения предела глубины 60 м.
• Разрешено только одно повторное погружение, поскольку нет данных валидации для нескольких повторных погружений.
• Доступны поправки на высоту
• Таблицы можно использовать для найтрокса, рассчитав эквивалентную глубину воздуха.
• Кислород может быть использован для ускорения декомпрессии в воде на глубине не более 6 м.
• Необычной особенностью этих таблиц является таблица уменьшения остаточного азота путем вдыхания чистого кислорода на поверхность между погружениями.

Неалданеевские модели растворенной фазы [ править ]

Модель физиологической лаборатории Королевского флота [ править ]

В начале 1950-х годов Хемплеман разработал диффузионно-ограниченную модель переноса газа из капилляров в ткани (модель Халдана - это модель перфузии). В основе этой модели лежит радиальная диффузия из капилляра в окружающую ткань, но, предполагая, что капилляры плотно упакованы в плоскости, модель была преобразована в «пласт ткани», эквивалентный одномерной линейной объемной диффузии в двух направлениях в ткани от центральная поверхность. ^[39]

Таблицы RNPL 1972 г. были основаны на модифицированной модели пластин ткани Хемплемана и являются более консервативными, чем таблицы ВМС США. ^[39]

Вариант таблиц RNPL использовался Британским подводным клубом подводного плавания (BSAC) до выпуска таблиц BSAC'88 в 1988 году ^[39].

Модель и таблицы DCIEM [ править ]

В середине 1960-х Канадский институт обороны и гражданской медицины окружающей среды разработал модель серийной декомпрессии Кидда / Стаббса. Это отличается от моделей Холдана, которые являются параллельными моделями и предполагают, что все отсеки подвергаются действию парциальных давлений окружающей среды, и газообмен между отсеками не происходит. Серийная модель предполагает, что диффузия происходит через серию отсеков, и только одно из них подвергается действию парциальных давлений окружающей среды, и, по сути, представляет собой разделенную на отсеки версию объемной диффузионной модели плиты Хемпельмана. ^[33]

Модель Кидда / Стаббса имеет четыре последовательных отсека, ^[69] каждый с полупериодом около 21 минуты. Допустимые коэффициенты пересыщения поверхности для первых двух отсеков приняты равными 1,92 и 1,73, тогда как концентрация газа в последних двух отсеках не учитывается в расчетах.

DCIEM постоянно оценивает и изменяет модель на протяжении многих лет. В 1984 году был выпущен пересмотренный набор таблиц, основанный на тысячах погружений с оценкой Доплера. ^[33] Модель декомпрессии DCIEM 1983 - это модель расчета декомпрессии, а не физиологическая модель. ^{[69] В} модель были внесены изменения, чтобы привести ее в соответствие с наблюдаемыми данными, поскольку исходная модель имела несколько наблюдаемых недостатков, при этом сохранялась базовая структура модели, так что ее можно было применять к существующему оборудованию с минимальными изменениями.

Модели смешанной фазы (растворенная и пузырьковая фазы) [ править ]

Термодинамическая модель [ править ]

ЛеМессурье и Хиллс опубликовали в 1965 году статью о термодинамическом подходе, вытекающем из исследования техники погружений в Торресовом проливе, которая предполагает, что декомпрессия с помощью традиционных моделей приводит к образованию пузырьков, которые затем устраняются повторным растворением на декомпрессионных остановках, что происходит медленнее, чем устранение. в то время как все еще находится в растворе, что указывает на важность минимизации фазы пузырьков для эффективного удаления газа. ^{[19] [20]}

Tables du Ministère du Travail [ править ]

Tables du Ministère du Travail 1974 (MT74) [ править ]

Первые официальные (гражданские) таблицы декомпрессии воздуха во Франции были опубликованы в 1974 г. Министерством труда ^{[26] [70].}

Tables du Ministère du Travail 1992 (MT92) [ править ]

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 тяжелых воздействий. ^[71] Затем правительство поддержало второй проект по разработке и проверке новых таблиц. ^[72]Полный набор надувных столов с вариантами дыхания чистым кислородом на глубине 6 м (поставляется с поверхности), на 12 м (мокрый колокол), поверхностной декомпрессии, двухуровневых погружений, повторных погружений и т. Д. Был разработан в 1983 году. Эта ранняя модель уже была разработана в 1983 году. реализована концепция непрерывных отсеков полупериодов. Для критериев безопасного всплытия модель артериального пузыря не была получена математически, но аппроксимация была определена эмпирически путем подбора математических выражений для выбранных воздействий из базы данных Comex. В то время наилучшее соответствие было получено выражением, которое теперь называется AB Model-1, которое использовалось для расчета набора декомпрессионных таблиц, которые оценивались на море на выбранных 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 г.таблицы были включены в новые французские правила дайвинга под названием Tables du Ministère du Travail 1992 или таблицы MT92.^[40]

Модель декомпрессии артериального пузыря [ править ]

Предположение об артериальном пузыре состоит в том, что фильтрующая способность легкого имеет пороговый радиус, равный размеру эритроцита, и что достаточно маленькие декомпрессионные пузырьки могут проходить на артериальную сторону, особенно во время начальной фазы подъема. Позднее в процессе всплытия пузырьки увеличиваются в размерах и остаются в легких. Это может объяснить, почему обычные доплеровские измерения не обнаружили пузырьков в артериальном кровотоке. ^[26]

Предположение об артериальном пузыре может внести изменения в результат декомпрессии через функцию легких. Первая переменная - индивидуальная восприимчивость. Можно предположить, что фильтрующая способность легких варьируется у разных людей и для данного человека изо дня в день, и может учитывать межличностную и внутриличностную изменчивость, которая наблюдалась в восприимчивости к ДКБ. ^[73] По сути, хороший дайвер - хороший пузырьковый фильтр. Это оправдание для дайверов, которые стремятся к высшей физической форме для тяжелых декомпрессионных воздействий.

Вторая переменная связана с условиями погружения и предполагает влияние CO ₂ на фильтр легких. Повышенный уровень CO ₂ может снизить фильтрующую способность легких и позволить пузырькам проходить в артериальную часть кровообращения. Таким образом, дайвинг-ситуации, связанные с задержкой CO ₂ и гиперкапнией, будут связаны с более высоким риском ДКБ II типа. Это могло бы объяснить, почему следующие ситуации, которые все связаны с высокими уровнями CO ₂ , были определены как факторы, способствующие ДКБ: ^[26]

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

Предположение об артериальном пузыре также согласуется со случайным образованием артериальных пузырей. В одном из сценариев рассматривается шунт на уровне сердца или легких, который пропускает пузырьки из венозной в артериальную сторону. Овальное окно (PFO) , как полагают, работает только в определенных условиях. ^{[74] [75]} PFO удобно объясняет неврологические травмы после рекреационных погружений с воздухом без каких-либо нарушений процедур, но не объясняет вестибулярные удары при глубоких погружениях. Вестибулярные симптомы могут появиться очень рано во время декомпрессии, задолго до образования массивных пузырьков, необходимых для перегрузки системы.

Во втором сценарии рассматривается увеличение давления во время декомпрессии, что приводит к уменьшению диаметра пузырьков. Это может позволить пузырькам, застрявшим в легких во время нормальной декомпрессии, внезапно пройти через капилляры и стать причиной симптомов ДКБ II типа. Этим можно объяснить разницу в результатах декомпрессии в воде и декомпрессии на поверхности. ^[76]Данные, собранные в Северном море, показали, что если общая частота случаев применения двух методов погружения примерно одинакова, то поверхностная декомпрессия имеет тенденцию вызывать в десять раз больше ДКБ типа II, чем декомпрессия в воде. Предполагается, что, когда дайвер всплывает на поверхность, образуются пузырьки, которые захватываются капиллярами легких, а при повторном сжатии дайвера в палубной камере эти пузырьки уменьшаются в диаметре и переходят на артериальную сторону, что позже вызывает неврологические расстройства. симптомы. Тот же сценарий был предложен для DCS типа II, записанного после профилей пилообразных погружений или нескольких повторных погружений.

Предположение об артериальном пузыре также объясняет важность начальной фазы подъема. 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 ткани. Постулируется, что образование потока мелких артериальных пузырей в течение первых минут начального подъема является предвестником симптомов ДКБ.

Была сделана попытка превратить этот сценарий в модель декомпрессии.

Предположения модели артериального пузыря ^{[26] [73]}

1. Дайвер дышит сжатой газовой смесью, содержащей инертный газ, который растворяется в различных тканях во время воздействия давления. Когда начинается всплытие, 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 улавливают пузырьки в капиллярах меньшего диаметра. Перенос газа в альвеолы ​​устраняет пузырьки.
4. Важнейшим вопросом является фильтрующая способность легочной системы. Маленькие пузырьки могут проходить через легкие в системный кровоток.
5. На уровне дуги аорты распределение крови, которая может переносить пузырьки в неврологические ткани, такие как головной или спинной мозг.
6. Мозг - это быстрая ткань и может находиться в перенасыщенном состоянии на ранней стадии декомпрессии. Он действует как газовый резервуар и питает любой локальный пузырь, который будет расти. Пузырь может просто пройти через капилляры к венозной стороне для другого цикла, но может оказаться в ловушке и затем разрастаться на месте, вызывая локальное ограничение кровоснабжения и, наконец, ишемию. Это может перерасти в центральные неврологические симптомы.
7. Точно так же артериальные пузыри могут достигать спинного мозга и расти на месте из местного газа, вызывая неврологические симптомы спинного мозга.
8. Гораздо позже во время декомпрессии пузырьки могут достигать значительных размеров и вызывать локальную деформацию, особенно в более жестких тканях, таких как сухожилия и связки, что вызывает возбуждение нервных окончаний и вызывает боль.

Вывод модели артериального пузыря

Для расчета декомпрессионных таблиц была разработана модель, основанная на предположении об артериальном пузыре (модель артериального пузыря, версия 2 или модель AB 2). В этой газофазной модели используется уравнение, которое можно сравнить с классическим «M-значением», 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.

Рационализация предположения об артериальном пузыре рассматривает две ситуации: ^[77]

• В начальной фазе декомпрессии критическим событием считается появление артериального пузыря в ненасыщенной неврологической ткани. Пузырь обменивается газом с окружающей тканью и кровью. Если пузырек не превышает критического радиуса, он в конечном итоге покинет это место, не увеличиваясь, иначе он заблокирует кровообращение и вызовет ишемию. Критический параметр - радиус пузыря. Этот критерий используется для предотвращения неврологических симптомов II типа. Стратегия безопасной скорости подъема на этом этапе заключается в балансировании газообмена.
• На более поздней стадии декомпрессии критическим событием считается наличие большого пузырька, который поглотил большое количество растворенного газа из соседней ткани сустава. Если пузырек достигает критического объема, он оказывает механическое воздействие на нервные окончания, вызывая боль в сухожилии. Объем пузырька является критическим параметром. Этот критерий используется для предотвращения симптомов боли I типа. Стратегия безопасного всплытия на этом этапе состоит в том, чтобы предотвратить рост любой газовой фазы за пределы критического объема.

Концепция критического объема была разработана Хеннесси и Хемплеманом, которые сформулировали простое математическое условие, связывающее растворенный газ и давление безопасного всплытия:

P _ткань ≤ a × P _{окружающая} + b

Где P _ткань представляет собой давление растворенного газа, P _ambient , давление окружающей среды и два коэффициента a и b. Эта линейная зависимость между растворенным газом и давлением окружающей среды имеет ту же математическую форму, что и значение M, что предполагает, что все модели Холдейна, использующие M-значения (включая таблицы ВМС США, предшествующие таблицам, основанным на модели EL, таблицам Бюльмана и всем остальным). таблицы ВМФ Франции), можно рассматривать как выражение критерия критического объема, хотя их авторы, возможно, выступали за другие интерпретации. ^[77]

Алгоритм EL ВМС США и таблицы 2008 г. [ править ]

Использование простых симметричных моделей экспоненциальной газовой кинетики показало необходимость в модели, которая обеспечивала бы более медленный вымывание тканей. ^[78] В начале 1980-х годов Экспериментальное водолазное подразделение ВМС США разработало алгоритм, использующий модель декомпрессии с экспоненциальным поглощением газа, как в обычной модели Холдана, но с более медленным линейным высвобождением во время всплытия. Эффект от добавления линейной кинетики к экспоненциальной модели заключается в увеличении продолжительности накопления риска для данной постоянной времени отсека ^[78]

Модель была первоначально разработана для программирования декомпрессионных компьютеров для ребризеров замкнутого цикла с постоянным парциальным давлением кислорода. ^{[79] [80]} Первоначальное экспериментальное погружение с использованием экспоненциально-экспоненциального алгоритма привело к неприемлемой частоте возникновения ДКБ, поэтому в модель, использующую модель линейного высвобождения, было внесено изменение с уменьшением частоты возникновения ДКБ. Те же принципы были применены при разработке алгоритма и таблиц для модели постоянного парциального давления кислорода для гелиокс-дайвинга ^[81]

Линейный компонент активен, когда давление ткани превышает давление окружающей среды на заданную величину, характерную для тканевого компартмента. Когда давление ткани падает ниже этого критерия перехода, ткань моделируется экспоненциальной кинетикой. Во время поглощения газа давление в тканях никогда не превышает окружающего, поэтому оно всегда моделируется экспоненциальной кинетикой. Это приводит к модели с желаемыми асимметричными характеристиками более медленного вымывания, чем поглощение. ^[82] Линейный / экспоненциальный переход плавный. Выбор давления перехода определяет наклон линейной области как равный 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 с воздухом и найтроксом, который в настоящее время содержится в Руководстве по дайвингу ВМС США, набором взаимно совместимых декомпрессионных таблиц на основе на единственной модели, которая была предложена Герт и Дулетт в 2007 году. ^[83] Это было сделано в редакции 6 Руководства по подводному плаванию ВМС США, опубликованного в 2008 году, хотя были внесены некоторые изменения.

Независимая реализация алгоритма EL-Real Time была разработана Cochran Consulting, Inc. для водолазного подводного компьютера Navy под руководством ED Thalmann. ^[34]

Физиологическая интерпретация [ править ]

Компьютерное тестирование теоретической модели роста пузырьков, представленной Боллом, Химмом, Гомером и Тельманном, дало результаты, которые привели к интерпретации трех отсеков, используемых в вероятностной модели LE: быстрой (1,5 мин), промежуточной (51 мин) и медленной ( 488 мин) постоянные времени, из которых только промежуточный отсек использует модификацию линейной кинетики во время декомпрессии, поскольку, возможно, не представляет отдельные анатомически идентифицируемые ткани, а представляет собой три различных кинетических процесса, которые относятся к различным элементам риска ДКБ. ^[84]

Они пришли к выводу, что эволюции пузырьков может быть недостаточно для объяснения всех аспектов риска ДКБ, а взаимосвязь между динамикой газовой фазы и повреждением тканей требует дальнейшего изучения. ^[85]

Таблицы BSAC '88 [ править ]

Таблицы BSAC '88 опубликованы в виде буклета из четырех наборов таблиц, в которых не рассматриваются повторяющиеся решения для дайвинга от уровня моря до высоты 3000 метров. ^[86]

Эти таблицы были разработаны Томом Хеннесси для замены таблиц RNPL / BSAC, когда клубу требовался набор таблиц, который по универсальности мог бы приблизиться к универсальности подводного компьютера. ^[87]

Доступно очень мало информации о теоретической модели и алгоритме для таблиц BSAC 1988. Что известно, так это то, что столы были разработаны доктором Томом Хеннесси специально для любительского дайвинга для Британского подводного клуба подводного плавания и выпущены в 1988 году ^[86].

Кроме того, в 1988 году, глава под названием Моделирования воздействие на человеке Altered среды под давлением , с помощью TR Hennessy было опубликовано в экологическом эргономики , ^[88] обсуждает недостатки нескольких моделей декомпрессионных и соответствующую экспериментальные процедуры проверки. В этой работе Хеннесси предлагает альтернативную комбинированную модель перфузии / диффузии. Количество обсуждаемых компартментов варьируется от 4 в модели «A» (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 «B» (где предполагается, что если внутрисосудистый нерастворенный газ (пузырьки), ограниченные перфузией компартменты станут ограниченными диффузией).

Хеннесси приходит к выводу, 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 разработать всеобъемлющий биофизический анализ. модель для газообмена. Он предлагает наиболее подходящую модель с двумя отсеками для растворенного газа и модель с одним отсеком для нерастворенного газа, поскольку это простейшие модели, согласующиеся с доступными данными. ^[87]

Параметры, используемые при построении этих таблиц, включают: ^[87]

• Предполагается, что после каждой декомпрессии образуются пузырьки.
• Эти пузырьки влияют на поглощение и высвобождение газа при повторяющихся погружениях, что приводит к более быстрому насыщению при повторных погружениях из-за комбинации повторно растворенного азота из пузырьков, остаточного растворенного азота и поглощения азота из-за многократного воздействия.
• Пузырьки повторно не растворяются сразу после рекомпрессии, и скорость поглощения газа будет изменяться от начального погружения к повторным погружениям, поэтому повторные погружения должны обрабатываться по-другому в математической модели, чтобы предсказать безопасную декомпрессию.
• Скорость удаления газа считается асимметричной по отношению к поглощению, и модель становится более консервативной по мере увеличения количества погружений, глубины и продолжительности.
• Таблицы BSAC'88 используют серию из семи таблиц, помеченных от A до G, чтобы учесть различия в скорости поступления и выделения газа, принятые для последовательных погружений.
• Используются приращения глубины 3 м.
• В значительной степени отклоняясь от общепринятой практики, таблицы основаны не на времени на дне, определяемом как время покидания поверхности до момента покидания дна, а на времени достижения глубины 6 м во время всплытия.
• Скорость подъема до 6 м ограничена максимум 15 м в минуту.
• Подъем с 6 м на поверхность занимает 1 минуту.
• Декомпрессионные остановки выполняются на глубине 9 м и 6 м, а также на поверхности, поскольку интервал на поверхности считается периодом декомпрессии.
• На 3 м остановки не запланированы, так как поддерживать постоянную глубину на волнах слишком сложно.

Для начального погружения используется таблица A, и дайверу назначается код всплытия в зависимости от глубины и времени погружения. После поверхностного интервала не менее 15 минут дайвер может выбрать новый Текущий код ткани, который моделирует остаточную азотную нагрузку, и использовать этот код для выбора таблицы повторяющихся погружений. ^[87]

Таблицы BSAC'88 представлены в формате, который не требует от пользователя каких-либо вычислений. ^[86]

Модель переменной проницаемости [ править ]

Эта модель декомпрессии была разработана DE Yount и другими сотрудниками из Гавайского университета для моделирования лабораторных наблюдений за образованием и ростом пузырьков как в неодушевленных, так и в естественных системах, подверженных колебаниям давления. Он предполагает, что микроскопические пузырьковые ядра всегда существуют в водных средах, в том числе в живых тканях. Эти пузырьковые ядра представляют собой сферические газовые фазы, достаточно малые, чтобы оставаться во взвешенном состоянии, но достаточно сильные, чтобы противостоять схлопыванию, причем их стабильность обеспечивается упругим поверхностным слоем, состоящим из поверхностно-активных молекул с переменной газопроницаемостью. ^[89]Эти покрытия противостоят эффекту поверхностного натяжения, так как поверхностное натяжение имеет тенденцию разрушать небольшой пузырь, поднимая внутреннее давление выше окружающего, так что градиент парциального давления способствует диффузии из пузырька обратно пропорционально радиусу поверхности. ^[89]

Любые ядра, превышающие определенный «критический» размер, будут расти во время декомпрессии. ^[90] VPM направлен на ограничение совокупного объема этих растущих пузырьков во время и после декомпрессии до допустимого уровня путем ограничения разницы давления между газом в пузырьках и давлением окружающей среды. Фактически, это эквивалентно ограничению перенасыщения, но вместо использования произвольной линейной аппроксимации экспериментальных данных используется физика роста пузырьков для моделирования приемлемого перенасыщения для любой заданной истории воздействия давления. ^[89]

Увеличение размера и количества пузырьков газа рассчитывается на основе факторов, представляющих баланс давления в пузырьках, физических свойств «шкур» и окружающей среды. Если прогнозируется, что общий объем газа в пузырьках будет меньше «критического объема», то считается, что дайвер находится в безопасных пределах модели. ^[89]

Модель пузыря накладывается на модель нескольких параллельных отделений ткани. Предполагается, что ингаляция соответствует классической модели Холдейна. ^[89]

Распределение популяции пузыря [ править ]

Размер пузыря в зависимости от числа имеет экспоненциальное распределение ^[91]

Зарождение пузырьков [ править ]

Пузырьки газа с радиусом более 1 микрона должны всплывать на поверхность стоячей жидкости, тогда как пузырьки меньшего размера должны быстро растворяться из-за поверхностного натяжения. Группа Tiny Bubble смогла разрешить этот очевидный парадокс, разработав и экспериментально проверив новую модель стабильных газовых ядер. ^[92]

Согласно модели переменной проницаемости, зародыши газовых пузырьков представляют собой просто стабильные микропузырьки. Стабильность этих микропузырьков обеспечивается эластичной кожей или мембранами, состоящими из поверхностно-активных молекул. Эти покрытия обычно проницаемы для газа, и их сжатие предотвращается благодаря их прочности на сжатие. Эти оболочки могут становиться жесткими и эффективно непроницаемыми для газа, когда они подвергаются сильному сжатию, обычно превышающему 8 атм. На этой стадии внутреннее давление увеличивается во время дальнейшего сжатия, как предсказывает закон Бойля. ^[92]

По сути, в модели VP есть три параметра: прочность кожи на сжатие; начальный радиус; и начальное давление для непроницаемости. ^[92]

Гипотеза порядка [ править ]

Гипотеза упорядочения утверждает, что ядра не создаются и не разрушаются графиком давления, и первоначальное упорядочение по размеру сохраняется. ^[93]

Из гипотезы упорядочения следует, что количество каждого пузырька определяется свойствами и поведением того одного «критического» зародыша, которое находится прямо на пороге образования пузырьков. Все ядра, которые больше критического, образуют пузыри, а все ядра меньшего размера - нет. Кроме того, семейство графиков давления, которые дают одно и то же количество пузырьков N, характеризуется одним и тем же критическим зародышем и, следовательно, одним и тем же критическим радиусом, тем же разрушающимся сжатием и тем же началом непроницаемости. ^[93]

Разработка модели декомпрессии [ править ]

Первоначальное предположение заключалось в том, что количество пузырьков прямо пропорционально декомпрессионному напряжению. Этот подход хорошо работал для длинных выдержек, но не тогда, когда время выдержки сильно варьировалось. ^[89]

Лучшая модель была получена, если при более коротких погружениях образовалось больше пузырей, чем при более длительных. Предположение о постоянном числе пузырьков было заменено «гипотезой динамического критического объема». Как и в предыдущих приложениях критерия критического объема, ^[94] предполагалось, что всякий раз, когда общий объем накопленной газовой фазы превышает критическое значение, появляются признаки или симптомы DCS. В частном случае длинных выдержек две модели эквивалентны. ^[95]

«Динамический» аспект этой гипотезы состоит в том, что газ непрерывно входит и выходит из газовой фазы. ^[37]

Накопленный объем рассчитывается как функция времени путем интегрирования произведения количества пузырьков и степени перенасыщения и вычитания свободного газа, который непрерывно рассеивается легкими. ^[96]

Предполагается, что поглощение и удаление газа экспоненциально, как в обычных моделях Холдейна. ^[37]

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. ^[97]

Сравнение профилей VPM с другими моделями [ править ]

Сравнение профилей VPM с графиками декомпрессии USN для погружений с экстремальной экспозицией неизменно дает схожее общее время всплытия, но значительно более глубокие первые декомпрессионные остановки. ^[95]

Модель уменьшенного градиентного пузыря [ править ]

Модель RGBM, разработанная доктором Брюсом Винке из Лос-Аламосской национальной лаборатории, представляет собой гибридную модель, которая модифицирует модель Халдана с учетом факторов, учитывающих механику пузырьков для моделирования образования газовой фазы во время декомпрессии. Фактор пузыря изменяет M-значения модели Холдана, делая ее более консервативной. ^[98]

Особенности модифицирующего фактора ξ включают: ^[98]

• ξ начинается с первого погружения в повторяющейся серии с максимальным значением, равным единице, так что это сделает модель более консервативной или неизменной.
• ξ уменьшается при повторных погружениях.
• ξ уменьшается с увеличением времени экспозиции.
• ξ увеличивается с увеличением поверхностного интервала.
• ξ модифицирует быстрые отсеки больше, чем медленные.
• ξ уменьшается с глубиной сегмента погружения
• ξ больше влияет на повторяющиеся погружения, которые глубже, чем предыдущие погружения в серии.

Результатом является сокращение времени безостановочного погружения или увеличение требований к декомпрессии для повторных погружений в следующих категориях:

• После короткого поверхностного интервала.
• После долгого погружения.
• После глубокого погружения.
• Которые глубже предыдущих погружений.

Модель в некоторой степени использовалась в некоторых подводных компьютерах Suunto ^[99] и в компьютере HydroSpace Explorer, где это выбирается пользователем ^[100] для формулы вычисления с выбором дополнительных факторов консерватизма.

Полный RGBM рассматривает связанный перфузионно-диффузионный перенос 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 коэффициентов времени и скорости. ^[101]

Упрощенные реализации, которые требуют меньшей вычислительной мощности, доступны для использования в персональных компьютерах декомпрессии. В них преобладает перфузия. При расчетах учитывается присущая тканям биологическая ненасыщенность. ^[101]

Модель предполагает, что зародыши пузырьков всегда присутствуют в определенном распределении по размерам, и что определенное их количество увеличивается в результате сжатия и декомпрессии. Итерационные вычисления используются для моделирования всплытия 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 объема фазы. ^[102]

Модель постулирует пузырьковые ядра с водной и / или липидной структурой кожи, в количестве и распределении по размерам, количественно определяемым с помощью уравнения состояния. Как и VPM, RGBM предполагает, что распределение по размеру экспоненциально уменьшается в размере. В отличие от модели с переменной проницаемостью предполагается, что зародыши пузырьков проницаемы для переноса газа через границы скин-слоя при всех давлениях. ^[102]

Размер зародышей, которые будут расти во время декомпрессии, обратно пропорционален градиенту пересыщения. ^[102]

При более высоких давлениях поверхностное натяжение ядер пузырька снижает скорость диффузии газа. Модель предполагает, что оболочка пузыря стабилизируется поверхностно-активными веществами в течение вычисляемого временного масштаба, что приводит к изменчивой устойчивости ядер пузыря в тканях. ^[102]

Модификации моделей и алгоритмов для других газов-разбавителей, кроме азота [ править ]

Модели декомпрессии и алгоритмы, разработанные для бинарных смесей азота и кислорода, не могут использоваться для газов, содержащих значительные количества других газов-разбавителей, без модификации, чтобы учесть различные растворимости и константы диффузии альтернативных или добавленных разбавителей. Также очень желательно протестировать любые такие модификации, чтобы убедиться, что составленные ими графики приемлемо безопасны. ^{[103] [104]}

Альтернативные разбавляющие газы [ править ]

• Гелий - безусловно, самый важный из альтернативных разбавителей, используемых на сегодняшний день. ^{[103] [104]}
• Водород ^[105]
• Неон
• Комбинации этих газов, особенно трехкомпонентные смеси гелия, азота и кислорода, известные как Тримикс . ^[104]

Модели декомпрессии, адаптированные для включения альтернативных и нескольких разбавителей [ править ]

• Алгоритм Бюльмана ^[100]
• Алгоритм VPM ^[106]
• Алгоритм RGBM ^[100]

Таблицы для коммерческого дайвинга [ править ]

В значительной степени при коммерческом морском дайвинге используются таблицы гелиокса, которые были разработаны крупными коммерческими дайвинг-компаниями, такими как Comex , Oceaneering International (OI) Alpha таблицы, таблицы газов American Oilfield Diving (AOD) Company, хотя и модификации ВМС США. также используются таблицы. ^[107] В 2006 г. считалось, что неизмененные таблицы ВМС США (редакция 5) приводят к неприемлемо высокому уровню декомпрессионной болезни для коммерческих приложений. ^[107]

Таблицы heliox "Cx70" были разработаны и использовались Comex между 1970 и 1982 годами. Таблицы были доступны в двух версиях. Один был разработан для погружений с поверхности и ограничен 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 позволял выдерживать до 120 минут и глубины до 120 м. Дайвер дышал гелиоксом в воде и в колоколе, воздухом после переноса в декомпрессионную камеру палубы и, наконец, кислородом во встроенной дыхательной системе (BIBS) с 12 м до поверхности. Эти таблицы показали относительно высокую частоту декомпрессионной болезни. ^[77]

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

Таблицы норвежского дайвинга и лечения, ISBN  82-992411-0-3 , упоминаемые в стандарте NORSOK U100 2.24 для пилотируемых подводных операций, доступны на норвежском, датском и английском языках и одобрены для коммерческого погружения. ^[108]

См. Также [ править ]

• Практика декомпрессии  - методы и процедуры безопасной декомпрессии дайверов
• Декомпрессионная болезнь  - расстройство, вызванное растворенными газами в тканях, образующими пузыри при снижении окружающего давления.
• Декомпрессия (дайвинг)  - снижение давления окружающей среды на подводных ныряльщиков после гипербарического воздействия и удаление растворенных газов из тканей дайвера.
• Теория декомпрессии  - Теоретическое моделирование физиологии декомпрессии
• Графики гипербарического лечения  - запланированные последовательности воздействия гипербарического давления с использованием определенного дыхательного газа в качестве лечения.

Ссылки [ править ]

Источники [ править ]

• Ball, R; Химм, Дж; Гомер, LD; Thalmann, ED (1995). «Объясняет ли динамика развития пузыря риск возникновения декомпрессионной болезни?» . Подводная и гипербарическая медицина . 22 (3): 263–280. ISSN  1066-2936 . PMID  7580767 .
• Герт, Уэйн А; Дулетт, Дэвид Дж. (2007). «Алгоритм Тельмана для клапанов VVal-18 и VVal-18M - таблицы и процедуры декомпрессии воздуха» . Экспериментальный водолазный отряд ВМС, TA 01-07, NEDU TR 07-09 . Проверено 27 января 2012 года .
• Хаггинс, Карл Э. (1992). «Динамика декомпрессионного цеха» . Курс преподавал в Мичиганском университете . Проверено 10 января 2012 года .
• 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; Thalmann, ED (1992). «Статистические таблицы декомпрессии VIII: линейная экспоненциальная кинетика» . Отчет института морских медицинских исследований . 92–73 . Проверено 16 марта 2008 года .
• Пауэлл, Марк (2008). Деко для дайверов . Саутенд-он-Си: Аквапресс. ISBN 978-1-905492-07-7.
• Thalmann, ED (1984). «Фаза II тестирования алгоритмов декомпрессии для использования в подводном декомпрессионном компьютере ВМС США» . Navy Exp. Дайвинг Unit Res. Отчет . 1–84 . Проверено 16 марта 2008 года .
• Thalmann, ED (1985). «Разработка алгоритма декомпрессии для определения постоянного парциального давления кислорода при погружениях с гелием» . Navy Exp. Дайвинг Unit Res. Отчет . 1–85 . Проверено 16 марта 2008 года .
• ВМС США (2008 г.). Руководство по дайвингу ВМС США, 6-е издание . США: Командование военно-морских систем США . Проверено 15 июня 2008 года .
• Винке, Брюс Р.; О'Лири, Тимоти Р. (13 февраля 2002 г.). «Модель пузырьков с уменьшенным градиентом: алгоритм погружения, основы и сравнения» (PDF) . Тампа, Флорида: Технические водолазные работы NAUI . Проверено 25 января 2012 года .
• Yount, DE (1991). «Желатин, пузыри и изгибы» . Международный научный дайвинг Pacifica ... Hans-Jurgen, K; Харпер-младший (ред.), (Труды Американской академии подводных наук, одиннадцатый ежегодный научный симпозиум по дайвингу, проходивший 25–30 сентября 1991 г. Гавайский университет, Гонолулу, Гавайи) . Проверено 25 января 2012 года .

Другое чтение [ править ]

• Брубакк, АО; Нойман, Т.С. (2003). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5-е пересмотренное издание). США: Сондерс. ISBN 978-0-7020-2571-6.
• Гамильтон, Роберт В. Тальманн, Эдвард Д. (2003). «10.2: Практика декомпрессии». В Брубакке, Альф О; Нойман, Том С. (ред.). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта (5-е пересмотренное издание). США: Сондерс. С. 455–500. ISBN 978-0-7020-2571-6. OCLC  51607923 .
• Эллиотт, Дэвид (4 декабря 1998 г.). «Теория декомпрессии за 30 минут» . СПУМС Журнал . 28 (4): 206–214 . Проверено 4 марта 2016 года .