Teorija dekompresije, 1. del: Haldanov dekompresijski model
Fiziologija potapljanja	(Dean Horvat)		17.potapljanje

II. OSNOVNI POJMI TEORIJE

Dekompresijska teorija opisuje tri problemska področja:

1. Transport inertnega plina v tkivo in iz tkiva

2. Shranjevanje inertnega plina v tkivu (količina, hitrost)

3. Tvorba in rast plinske faze iz raztopine

Teorija torej pokriva problematiko vseh inertnih plinov, ki se uporabljajo pri potapljanju, pričujoča diskusija pa le osnove dekompresijske teorije. Zato že na začetku privzemimo, da je naš inertni plin zgolj dušik, ki ga dihamo v običajnem zraku.

1. Transport dušika:

Stopnjo transporta dušika opisujemo s količino dušika, ki se v dani časovni enoti raztopi v danem volumnu tkiva ali se iz njega izloči. Proces transporta dušika je odvisen od dveh faktorjev:

1. Perfuzije

2. Difuzije

Perfuzijo (Q^.) predstavlja tok krvi v mililitrih na dani volumen tkiva in časovno enoto. Stopnja perfuzije je odvisna od števila kapilar (kapilarne gostote) na enoto tkiva in si jo v grobem lahko pedstavljamo kot prekrvljenost.

Difuzija (D^.) po drugi strani opisuje stopnjo gibanja molekul skozi medij, ki je lahko plin, kapljevina ali trdna snov - v primeru potapljanja torej, kako hitro lahko prehaja dušik iz krvi v tkiva in iz tkiv.

2. Shranjevanje dušika v tkivu

Kapaciteta tkiva za shranjevanje dušika v raztopini je odvisna od stopnje prehajanja dušika v tkivo - difuzije. Na difuzijo vplivajo naslednji faktorji:

1. Vrsta tkiva

2. Vrsta plina

3. Temperatura

Količina dušika, ki se bo v danem volumnu tkiva dejansko raztopila pa je odvisna od topnosti plina v tkivu. Topnost plina v tekočini opisuje Henryjev zakon: ˝Skupna količina raztopljenega plina v tekočini je proporcionalna parcialnemu tlaku plina v ambientalnem okolju.˝ Poleg parcialnega tlaka sta za topnost plina pomembna še temperatura in zmožnost medija, da absorbira plin.

• Primer: kapaciteta za N₂ pri T=37^oC:

voda: 0.0145 ml N₂ ml^-1

maščobno tkivo: 0.07 ml N₂ ml^-1

Vidimo, da se isti plin v dveh različnih tkivih raztaplja različno. Velja pa tudi obratno: različni plini se v istem tkivu raztapljajo različno. Zanimiv fenomen, povezan z različnimi topnostmi različnih inertnih plinov v enem tkivu, se imenje izobarična kontradifuzija, do katere včasih pride pri potapljanju, ko se uporablja menjave dihalnih mešanic, ki vsebujejo različne inertne pline. V tem primeru lahko pride do tvorbe mehurčkov brez, da bi prišlo do spremembe v ambientalnem pritisku (ni spremembe globine). Problem se pojavi zaradi različnih stopenj difuzije inertnih plinov in se v praksi pri potapljanju najpogosteje pojavlja ob zamenjavi mešanic Nitrox z mešanicami Heliox. Helij ima namreč višjo stopnjo difuzije, kot dušik. Pri menjavi mešanice Nitrox z mešanico Heliox bo pričel dušik difundirati iz tkiv, vendar pa je stopnja difuzije dušika iz tkiva počasnejša od stopnje difuzije helija v tkivo. V skladu z Daltonovim zakonom bo za kratek čas vsota parcialnih tlakov dušika in helija (inertnih plinov) večja od vrednosti ambientalnega pritiska - prišlo bo torej do supersaturacije (prensaičenosti), ki bo včasih vodila do formacije mehurčkov brez spremembe globine (oz. ambientalnega pritiska).

3. Tvorba in rast plinske faze iz raztopine

Plin se lahko iz raztopine izloči v obliki mehurčkov, kadar parcialni tlak dušika v raztopini preseže ambientalni (barometrični) pritisk. To stanje imenujemo supersturacija, za katero je značilno, da je potencialna energija plinske faze večja, kot sila, ki jo izvaja okoliški pritisk in površinska napetost formiranega mehurčka (obe sili sta sili kompresije s tendenco zmanjševanja volumna mehurčka). Ko se mehurček formira je v notranjosti le-tega tlak, ki je različen od pritiska vsote tkivnih tlakov. Različne vrste tkiv prenesejo različne stopnje supersaturacije, preden pride do dejanskega oblikovanja mehurčkov.

Tvorbo in rast plinske faze iz raztopine podrobneje opisujeta dekompresijska modela VPM (Various Permeability Model) in model RGBM (Reduced Gradient Bubble Model), ki jih bom zaradi kompleksnosti in dozdevne kontraintuitivnosti obdelal v posebnem tekstu.

Spisal (C) Dean, na HTML pretvoril inu na svitlo dal Gregec, 12. februarja 2001