!Дисклеймер!
Далее представлен вольный перевод-адаптация оригинальной статьи из журнала InDepth от 29 Мая 2019.
Ссылка на оригинал: gue.com/blog/gradient-factors-in-a-post-deep-stops-world/. All credits go to authors
Всемирно-признанный гипербарический физиолог и исследователь пещер David Doolette рассказывает о результатах последних исследований «глубоких остановок», основанных не принципах доказательной медицины, и делится своим взглядом на то, как и почему он устанавливает градиент факторы для своих погружений. Его рекомендации заставят вас задуматься о более мелких остановках.
Автор: Associate Professor David J. Doolette
Перевод: Andy-Diver
Зачем нужен градиент фактор
Градиент Фактор (ГФ) – это механизм, который изменяет глубину и продолжительность декомпрессионных остановок, заложенных в «классическом» алгоритме декомпрессии Бульмана ZH-L16.
Алгоритм ZH-L16 – это типичный представитель «газовых декомпрессионных моделей», который отслеживает насыщение и рассыщение инертными газами 16-ти условных тканевых отсеков (компартментов) организма, и планирует декомпрессионные остановки, не допуская превышения максимального безопасного парциального давления инертных газов в них.
Когда такие максимально допустимые парциальные давления инертных газов указываются для глубины конкретной декомпрессионной остановки, они называются М-значениями.
Градиент Фактор изменяет М-значения (и, следовательно, допустимое перенасыщение компартмента газами) до доли разницы между давлением окружающей среды и исходным М-значением. Проще говоря, ГФ создаёт дополнительную «прослойку безопасности», не допуская близкого к критическому пересыщения компартмента на заданной глубине. Поясню на примере: ГФ 80 изменяет М-значение до 80% от разницы между давлением окружающей среды (воды) и исходным М-значением.
Устоявшаяся практика применения ГФ требует, чтобы дайвер выбрал два градиент фактора: ГФ-нижний изменяет M-значения для самой глубокой декомпрессионной останови, а ГФ-верхний модифицирует M-значение для окончания декомпрессии (т.е. для всплытия на поверхность). Часто градиент-факторы обозначаются как GF low / high (ГФ-ниж/верх), например, ГФ 20/80.
Стоит отметить, что «чистый» алгоритм ZH-L16 соответствует ГФ 100/100.
После того, как дайвер выставляет желаемые уровни верхнего и нижнего градиент-факторов, алгоритм высчитывает серию изменённых М-значений между этими двумя указанными пользователем параметрами. Так, если нижний уровень ГФ установлен менее чем 100%, алгоритм добавляет более глубокие остановки для безопасного рассыщения «быстрых тканей» в начальной фазе всплытия. Установка верхнего значения ГФ меньше чем 100%, приводит к более длинным остановкам на малой глубине, чтобы дать время для рассыщения «медленных тканей» на заключительном этапе всплытия.
В отличие от алгоритмов, основанных на «газовой модели» декомпрессии, «пузырьковые модели» декомпрессии (VPM-B - один из таких алгоритмов, знакомых дайверам GUE), предписывают более глубокие декомпрессионные остановки для предотвращения образования пузырьков в тканях.
Проще говоря, «пузырьковые модели» декомпрессии отдают предпочтение более глубоким остановкам, чтобы ограничить перенасыщение тканей и, таким образом, снизить вероятность образования пузырьков на ранних этапах всплытия.
А традиционные, «газовые модели», предписывают более быстрое всплытие, чтобы максимизировать градиент парциального давления инертных газов между тканями и давлением среды (воды), чтобы максимизировать вымывание инертных газов из тканей.
Новые исследования глубоких остановок
Впервые глубокие остановки привлекли внимание технических дайверов благодаря эмпирическим «остановкам Пайла» – практики, случайно разработанной ихтиологом и пионером технического дайвинга Ричардом Пайлом.
Из-за необходимости выпускать газ из плавательных пузырей рыб, собранных на большой глубине, Пайл вынужден был делать первую декомпрессионную остановку глубже, чем предписывала «классическая» газовая модель. Пайл отмечал, что его самочувствие при всплытии с глубокими остановками было гораздо лучше, чем без них.
Когда Пайл опубликовал свои наблюдения, он дал начало мощной тенденции к внедрению пузырьковых алгоритмов, а позднее - и к использованию градиент-факторов. Дайверы стали вносить изменения в алгоритмы классической «газовой модели», принудительно добавляя глубокие остановки (например, используя значения ГФ-ниж 30% или менее).
Основываясь, в основном, на неподтверждённых данных, среди технических дайверов появилось широко распространенное мнение, что профили всплытия с глубокими остановками более эффективны, чем профили с мелкими остановками. Эффективность в данном контексте означала, что профиль с равной, или даже укороченной декомпрессией, но с глубокими остановками, влечёт меньший риск возникновения ДКБ, чем «классические профили».
Однако, начиная с 2005 года, продолжают накапливаться результаты сравнительных исследований декомпрессионных профилей, которые показывают, что глубокие остановки не более эффективны, а даже менее эффективны, чем мелкие остановки.
В большинстве исследований, в качестве показателя сравнительного риска развития декомпрессионной болезни (ДКБ) использовался показатель VGE (ВГЭ), оценивающий газовые эмболы (пузырьки) в венозной крови.
Так, Blatteau и его коллеги сравнили погружения с использованием таблиц декомпрессии при погружениях на воздухе и тримиксе, используемые военно-морским флотом Франции (профили с относительно мелкими остановками) с экспериментальными профилями, применявшими глубокие остановки и удлинённым общим временем декомпрессии (аналогично остановкам Пайла). Несмотря на более длительное общее время декомпрессии, профили с глубокими остановками приводили к такому же, или даже большему количеству ВГЭ, чем профили с мелкими остановками, а в некоторых случаях даже приводили к ДКБ [1].
Spisni и коллеги сравнили погружения на тримиксе, проводимые с использованием профиля глубоких остановок (ZH-L16 с GF 30/85), с профилем, включавшим ещё более глубокие остановки с более длительным общим временем декомпрессии (UDT версия ратио-деко) и не обнаружили различий в показателях ВГЭ [2].
Ещё не опубликованное исследование сравнивало погружения на тримиксе с использованием профиля DCAP (мелкие остановки) с профилем глубоких остановок ZH-L16+ГФ 20/80 при одинаковом общем времени декомпрессии. Профиль с глубокими остановками привел к значительному увеличению ВГЭ [3].
В большом исследовании, проведённом ВМС США, сравнивали частоту возникновения ДКБ для профилей декомпрессии на воздухе при погружении на 170 fsw (52m) с донным временем 30минут.
Сравнивали профиль «газовой модели» с первой остановкой на глубине 40 fsw (12m) (профиль неглубоких остановок) и профиль, построенный по «пузырьковой модели», где первая остановка была на 70 fsw (21m) (профиль глубоких остановок).
В результате, профиль с неглубокими остановками привел к 3 случаям ДКБ на 192 человеко-дайва (1,56% случаев), а профиль глубоких остановок привел к 11 случаям ДКБ на 198 человеко-дайвов (5,56% случаев)[4].
Что же делать с градиент факторами?
Растущее число наблюдений, указывающих на неэффективность глубоких остановок, требует пересмотра устоявшейся практики использования градиент факторов с целью отказа от глубоких остановок.
Fraedrich провёл оценку алгоритмов дайв-компьютеров, сравнивая их с хорошо проверенными графиками декомпрессии ВМС США, включая графики из «глубокого исследования», описанного выше.
В процессе испытания, алгоритм ZH-L16 с нижним значением ГФ-ниж более 55% (например, ГФ 55/70) устанавливал первую деко-остановку на глубинах между 70 и 40 fsw (21 и 12м соответственно) [5].
Tyler Coen из Shearwater Research Inc. отметил, что настройки ГФ, рекомендованные Fraedrich, изменяют M-значения в алгоритме ZH- L16 так, что получается примерно одинаковый уровень пересыщения тканей на всех глубинах остановок. Чтобы лучше понять результаты этого исследования, нужно немного углубиться в понимание М-значений.
Подробнее про М-значения
М-значения являются линейной функцией от давления на конкретной глубине. В более старых алгоритмах, таких как ZH-L16, функции, генерирующие M-значение, имеют наклон больше единицы (в ZH-L16 наклон является обратной величиной параметра «b»), что приводит к увеличению допустимого пересыщения, с увеличением глубины остановки. Простыми словами – чем глубже остановка, тем больше допустимое пересыщение компартментов.
В более современных алгоритмах, разрабатываемых ВМС США с 1980-х годов, (включая алгоритм, используемый для составления профиля мелких остановок в исследовании, изложенном выше) наклон функций, генерирующих M-значение, обычно равен единице, так что допустимый уровень пересыщения не остаётся неизменным на всех глубинах остановок. Это приводит к немного более глубоким остановкам, чем на старых алгоритмах «газовых моделей», но всё же эти остановки более мелкие по сравнению с «пузырьковыми моделями».
Что выбрал Доктор Doolette?
Известно, что в алгоритме «газовой модели» ZH-L16 среднее значение параметров «b» составляет 0,83. Исходя из этого, я выбираю для своих погружений ГФ-ниж равный примерно 83% ГФ-верх, например, ГФ 70/85. Хотя расчёты не являются алгебраически безупречными, такая настройка компенсирует наклон значений «b».
Учитывая эти данные, я установил для своих погружений нижний уровень градиент фактора ГФ-ниж так, чтобы примерно противодействовать параметрам «b» модели ZH-L16 (я использовал компьютеры Shearwater с алгоритмом ZH-L16 GF в сочетании с моими проверенными таблицами декомпрессии в течение примерно трёх лет).
Такой подход позволяет мне полагать, что я выбрал свои настройки градиент факторов рационально. Нижний градиент фактор получается не слишком большим, так что я могу убедить своих друзей использовать его. При этом он удовлетворяет моё предпочтение следовать профилю с относительно мелкими остановками.
Математика, заложенная в модель ZH-L16
Бульман, проводя эксперименты с добровольцами в барокамере, установил, какую степень перенасыщения отдельные тканевые компартменты могут переносить без повреждения.
Он выразил полученную закономерность через следующее уравнение:
pamb. tol. = (pt. i.g. – a) ·b
или
pt. tol. i.g. = (pamb / b) + a
- pamb. tol. – давление окружающей среды, переносимое тканью
- pt. i.g. – напряжение инертных газов в ткани
- pt. tol. i.g. – допустимое избыточное давление инертных газов в ткани
- pamb – текущее давление окружающей среды
- a, b – параметры модели ZH-L16 для каждой ткани.
Параметр “a” зависит от единицы измерения давления.
Параметр “b” отражает степень зависимости между давлением окружающей среды pamb. и давлением инертных газов в ткани pt. i.g.
Например, верхнее уравнение показывает, какое минимальное давление среды, действующее на ткань (pamb. tol.) будет безопасным для текущего напряжения инертных газов в данной ткани (pt. i.g.)
Нижнее уравнение показывает, какой уровень пересыщения (pt. tol. ig.) может безопасно перенести данная ткань при заданном давлении среды (pamb.)
Статья подготовлена Assoc. Professor Doolette его собственными силами. Мнения, выраженные в этой статье, принадлежат автору и не отражают точку зрения Министерства военно-морского флота или правительства Соединенных Штатов.
Фото: Pavel Lapshin
Перевод: Andy-Diver
Источники:
1. Blatteau JE, Hugon M, Gardette B. Deeps stops during decompression from 50 to 100 msw didn’t reduce bubble formation in man. In: Bennett PB, Wienke BR, Mitchell SJ, editors. Decompression and the deep stop. Undersea and Hyperbaric Medical Society Workshop; 2008 Jun 24-25; Salt Lake City (UT). Durham (NC): Undersea and Hyperbaric Medical Society; 2009. p. 195-206.
2. Spisni E, Marabotti C, De FL, Valerii MC, Cavazza E, Brambilla S et al. A comparative evaluation of two decompression procedures for technical diving using inflammatory responses: compartmental versus ratio deco. Diving Hyperb Med 2017;47:9-16.
3. Gennser M. Use of bubble detection to develop trimix tables for Swedish mine-clearance divers and evaluating trimix decompressions. Presented at: Ultrasound 2015 – International meeting on ultrasound for diving research; 2015 Aug 25-26; Karlskrona (Sweden).
4. Doolette DJ, Gerth WA, Gault KA. Redistribution of decompression stop time from shallow to deep stops increases incidence of decompression sickness in air decompression dives. Technical Report. Panama City (FL): Navy Experimental Diving Unit; 2011 Jul. 53 p. Report No.: NEDU TR 11-06.
5. Fraedrich D. Validation of algorithms used in commercial off-the-shelf dive computers. Diving Hyperb Med 2018;48:252-8.
Об авторе:
Доктор David Doolette начал заниматься подводным плаванием в 1979 году, погружался в пещерах и источниках Австралии с 1984 года. Примерно в это же время он получил степень бакалавра (с отличием) и работал инструктором по дайвингу, тогда у него появился интерес к физиологии дайвинга.
Он спланировал и провел несколько первых технических погружений в Австралии в 1993 году. С тех пор, как он получил степень доктора.
В 1995 году он проводил исследования по физиологии декомпрессии, сначала в университете Аделаиды, а с 2005 года в Экспериментальном дайвинг-подразделении ВМС США в Панама-Сити, штат Флорида.
Он был членом Подводного Гипербарического Медицинского Общества с 1987 года, получил Международную Премию Океанавтики 2003 года и является членом комитета по дайвингу. Он также является членом Южного тихоокеанского общества подводной медицины с 1990 года и в течение пяти лет занимал должность сотрудника по вопросам образования. Он является членом Австралийской ассоциации пещерного дайвинга, Австралийской спелеологической федерации, группы пещерных дайверов GUE, и проекта Woodville Karst Plain. Он остается страстным исследователем подводных пещер, как возле своего дома во Флориде, так и за рубежом.