Decompression Methods


22 Apr
22Apr

Decompression Methods
https://www.youtube.com/watch?v=pH5zw_fi5RE

Presentador: Dr. David Doolette, PhD.
Profesor asistente del departamenteo de Anestesiología de la Escuela de Medicina de la Universidad Duke, en Carlonia del Norte. Especialista de Estudios Biomédicos de la Unidad de Experimental de Buceo (NEDU, por sus siglas en inglés) de la marina de los EEUU.
Rebreather Forum 3.0, May 18, 2012
DAN TV

Otro muy buen video sobre descompresión. En inglés.
Como siempre, considerar la fecha de publicación. La información que aquí se da puede cambiar, y seguramente lo hará, más temprano que tarde.


Puntos a resaltar:

* La enfermedad de descompresión (ED, por sus siglas en español o DCS, por sus siglas en inglés) es causada por la formación de burbujas producidas por exceso de gas disuelto [en los tejidos] cuando la presión ambiente se reduce [durante el ascenso] [1].

* La difusión desde los pulmones al torrente sanguíneo se hace con suma rapidez, pero el equilibrio entre el sistema circulatorio y el resto de los tejidos es más lento.


* Al descender la presión ambiente (Pamb en la siguiente figura) se incrementa con la profundidad y la presión parcial del nitrógeno [2] en nuestro torrente sanguíneo (Pa, “a” indicando “arterial”) la sigue rápidamente (en la figura, a 4 atmósferas, la presión parcial del nitrógeno es el 79% de la presión ambiente, diluida un poco por el vapor de agua presente en los pulmones, lo que da un valor un poco superior a 3 atmósferas) [3] . La presión parcial del nitrógeno en los tejidos  (Ptis) les sigue en forma gradual.


* Diferentes tejidos tienen diferente velocidades de absorción (y eliminación) de gas, las cuales dependen del flujo sanguíneo que los irriga . En temas de descompresión generalmente imaginamos al organismo formado por una serie de diferentes tejidos.


* Simplificando el esquema y mostrando el efecto de la supersaturación [5] que se produce cuando la presión parcial ambiente, por motivo de que el buzo asciende en la columna de agua,  supera a la presión parcial en el tejido al que nos estemos refiriendo. Esa supersaturación se representa en la siguiente fii’gura mediante la barra naranja y su magnitud es Ptis - Pamb, la presión parcial en el tejido menos la presión parcial ambiente, y es positiva dado que la del tejido es mayor por estar ascendiendo.


* Esa supersaturación es una condición necesaria pero no suficiente para la formación de burbujas. En otras palabras, sin supersaturación no habría burbujas, pero no siempre la supersaturación forma dichas burbujas, a pesar de que casi siempre lo hace. La magnitud de dicha supersaturación juega un rol primario en ello.

* La siguiente figura muestra en rojo la supersaturación máxima (similar a la de la figura anterior) y en amarillo otros valores de supersaturación menores.


*  En los modelos Haldeanos [modelos de gas disuelto] se apunta a limitar esa supersaturación para controlar la formación de burbujas. Para ello se establece un protocolo de ascenso seguro (SAD, en la figura, por Safe Ascent Depth, por sus siglas en inglés) [6]. Esto crea la ncesidad de paradas de descompresión, en las cuales la presión parcial del gas inerte en cuestión en el tejido en cuestión que se tome como referencia, no supera ese valor máximo recomendable para un ascenso seguro [6].



* Haldane estableció de manera empírica que ese límite seguro de ascenso [6] estaba dado por la mitad de la diferencia de presión parcial existente entre el tejido en cuestión y la presión parcial ambiente, del gas en cuestión.


* Los modelos usados en el actualidad utilizan otro tipo de cálculo lineal para establecer ese límite seguro de ascenso [6], basado en los trabajos de Workman, Bühlmann y otros. Éste es el utilizado ampliamente por computadoras de buceo y por software para computadoras personales para cálculos de descompresión.


* Otros modelo, los comúnmente llamados modelos de burbujas, de los cuales los llamados VPM y RGBM son los representante más difundidos de los algoritmos de cálculo de los mismo, apuntan a reducir la formación de burbujas mediante el intento de modelar la dinámica de la formación de dichas burbujas.  Se establecen límites inductivos y empíricos [7] con respecto al máximo número de burbujas que debería permitirse y se establece el protocolo de ascenso seguro [6].

* Los modelos de burbujas, entonces, limitan protocolo de ascenso seguro [6] de los modelos de gas disuelto con la consideración de un límite adicional dictado por el limitar la cantidad de burbujas que se permitan formar. En si mismos, por fuera de dicho límite al número de burbujas permitidas se comportan como modelos de gas disuelto en el resto de los aspectos.


* Existen otros modelos de burbujas, los llamados modelos de dinámica de burbujas [8], que son más complejos y que difícilmente sean encontrados en terrenos del buceo recreativo [9], ya que involucran un cálculo mucho más complejo de las ecuaciones de difusión.  Pero la Marina de los EEUU y la NASA los han realizado y los realizan como parte de sus investigaciones [10].



* Estos modelos provocan el comienzo de las paradas de descompresión a mayores profundidades y un cambio en el tiempo total de descompresión [generalmente menor], con respecto a los modelos de gas disuelto, alegando que dichas paradas profundas limitan la proliferación, el tamaño y la duración de las burbujas.

* Las paradas profundas funcionan [11], ¿pero son más eficientes [12]?, tal y como en principio había parecido se el caso, guiados por las experiencias anecdóticas de Richard L Pyle. Para comprobar dicha eficiencia se palnteó un experimento que buscaba saber si un mismo perfil de buceada, con igual tiempo de descompresión, pero comparando paradas de descompresión más profundas, según los modelo de burbujas, se podía obtener una reducción en la incidencia de los casos de enfermedad de descompresión [10]. El experimento fue realizado en la cámara de simulación oceánica en la Unidad de Experimental de Buceo (NEDU, por sus siglas en inglés) de la marina de los EEUU.


* Los resultados de las buceadas con paradas menos profundas se comportaron mejor de lo esperado, con 3 incidencias de enfermedad de descompresión en 192 buceadas realizadas. De esas 3 incidencias una fue un caso bastante serio de enfermedad de descompresión en el sistema nervioso central y dos casos leves, solamente dolor.  Para el caso de las paradas más profundas, el resultado fue peor de lo previsto, con 10 casos de enfermedad de descompresión en 198 buceadas realizadas.

* También se midieron los niveles de VGE (las burbujas que se pueden detectar en el torrente venoso mediante ultrasonido, Venous Gas Embolism, por sus siglas en inglés). Los resultados fueron una vez más inesperados para los casos de paradas más profundas, en los cuales el resultado estuvo en sintonía con lo observado por el incremento de los casos de enfermedad de descompresión, pocas microburbujas, muchas burbujas mayores.


* Mirando a la supersaturación en los tejidos más rápidos [13], el resultado es el esperado, las paradas profundas reducen la supersaturación de los mismos.



* Mirando la supersaturación de los tejidos lentos, los perfiles con paradas muestran mayor supersaturación en ellos. Sin duda debido a que durante las paradas profundas estos tejidos siguen absorbiendo gas, lo que coincide con lo observado en la incidencia obtenida de enfermedad de descompresión. Para las buceadas realizadas controlar la supersaturación en los tejidos rápidos no fue tan importante como hacerlo para los tejidos lentos.



* Analizando medio millón de perfiles se obtiene siempre el mismo esquema, mayor absorción por parte de los tejidos lentos por culpa de las paradas profundas.



* Cambiando de tópico, puede plantearse que el cambio de Heliox a Nitrox durante la descompresión ayuda con ésta. En la siguiente gráfica se muestra un cambio, a 10 atmósferas, de Heliox a Nitrox (o aire).

* El Helio difunde más rápidamente que el Nitrógeno y además por un tiempo posterior al cambio de Heliox a Nitrox estaremos menos saturados [supersaturación negativa] en los tejidos con respecto al gas respirado, lo que podría ser explotado para mejorar el proceso de descompresión. Pero el Nitrógeno es más soluble en algunos tejidos que el Helio; en la garsa, por ejemplo, es 5 veces más soluble.

* Lo observado en experimentos fue que el Helio y el Nitrógeno muestran similares ritmos de absorción y eliminación en muchos de los tejidos. El cambio de Heliox a Nitros no acelera la descompresión en si misma, pero puede resultar en una cantidad sensiblemente menor de ocurrencia de enfermedad de descompresión de tipo 2, la que atañe al sistema nervioso central.


___________________
[1] Los comentarios entre paréntesis rectos “[ ]” se agregaron por claridad.
[2] En este caso estamos hablando de nitrógeno, pero la analogía es válida para otros gases inertes, como ser el Helio.
[3] Menciono el efecto que el vapor de agua produce solamente porque el autor lo menciona. Por lo general en buceo recreativo (buceo técnico incluido) obviamos este efecto por ser marginal. Digo “por lo general” porque en realidad algunos autores lo mencionan y lo tienen en cuenta [4].
[4] Por ejemplo Asser Salama, en su libro “Deep into Deco”, el cual es reconocido en la comunidad de buceadores lo considera, e incluso lo parametriza en su software “Ultimate Planner”, el cual si bien no utilizo reconozco que algunos buceadores experimentados si lo hacen.
[5] Llamamos supersaturación a la condición en la cual la presión parcial de un gas en un tejido supera a la presión parcial de ese gas en el ambiente en el cual ese tejido se encuentra.
[6] Esa mención a “seguridad” implícita en el nombre del protocolo NO debe interpretarse como seguridad real en caso de seguirlo. Si en algo están de acuerdo expertos y buceadores es en que ningún protocolo, algoritmo, tabla, o dispositivo pueden asegurar plena seguridad para todo buzo en toda circunstancia. Pero me imagino que eso ya lo sabría.
[7] Una de las críticas mas fuertes a éstos modelos de burbujas es que las medidas empíricas no han sido históricamente realizadas en buceadores reales. Si bien es cierto, también lo es para los modelos de gas disuelto, ya que muchos de los experimentos iniciales fueron hechos en cabras y no humanos.
[8] Es común en la literatura de buceo, así como en artículos y presentaciones, referirse a todos los modelos de burbujas como modelos de dinámica de burbujas.
[9] Buceo recreativo, en éste contexto particular al que se refiere el autor, incluye al buceo técnico, a pesar de que muchas veces en otros contextos se usa el termino “recreativo” para refereirse al buceo recreativo no técnico. Si, ya sé, nada es simple.
[10] http://archive.rubicon-foundation.org/xmlui/handle/123456789/10269
[11] Las paradas profundas funcionan, en el sentido de que permiten la reducción de la supersaturación en los tejidos de menor tiempo medio, tal cuál era la idea perseguida. Dicha afirmación de que “funcionan” lo hace en ese entendido, no debe asumirse ni que lo hace de manera más eficiente en lo que respecta a la totalidad del proceso de descompresión, ni que no posee contraindicaciones.
[12] La eficiencia por la que pregunta el autor es la reducción del tiempo total de descompresión manteniendo similares índices de incidencia de enfermedad de descompresión.
[13] Con menores tiempos medios de absorción (y, sin entrar en mucho detalle, de eliminación) de gas.