1. Технологическая инновация O'Dive: недостающий элемент в декомпрессии
Компания Azoth Systems разработала инновацию, которая - впервые в мире – позволяет техническим дайверам персонализировать свои погружения, принимая во внимание микропузырьки газа, обнаруженные в ихвенозной системе после погружения.
Это изобретение является результатом знаний, собранныхв течение 10 лет исследований и разработок Azoth Systemsв сотрудничестве с исследовательскими лабораториями, врачами-водолазами, физиологами и специалистами по безопасности подводного плавания.
Около тридцати экспертов из различных областей знаний внесли свой вклад в эти исследования. Он основан на анализе сотен тысяч погружений и разработке технологии, сформированной в результате многолетнего тестирования пользователями. Эта разработка привела к появлению 4 исследовательских диссертаций [1] [2] [3] [4], а так же многочисленных научных статей (например,[5] [6] [7]) и нескольких патентов.
Что изобретение O'Dive привносит в подводное плавание с аквалангом?
Прибор, который позволяет дайверам лучше узнать себя, измерить качество их декомпрессии и эффективность выбранных процедур, а также повысить их безопасность.
2. Контекст: возникновение декомпрессионной болезни (ДКБ), несмотря на соблюдение декомпрессионных остановок
Наблюдение состоит в том, что любой алгоритмдекомпрессии является лишь математическимпредставлением физиологического явления.
Каково соответствие между моделями декомпрессии и физиологией дайверов, если мы примем во внимание тот факт, что 80% несчастных случаев с декомпрессионной болезнью (ДКБ) происходят, несмотря на соблюдениевсех процедур подъема?
Большинство этих несчастных случаев происходит даже при соблюдении процедур погружения: дайверы правильно следовали указаниям, предоставленным их водолазными компьютерами или таблицами декомпрессии.
Эта ситуация, знакомая опытным дайверам, показывает тот факт, что все процедуры погружения (продолжительность остановок, скорость подъема, газы) не обязательно адаптированы для всех дайверов. Поэтому дайверы должны подвергать сомнению актуальность используемых ими процедур. Учитывая количество возможных настроек алгоритмов декомпрессии, следует отметить, что у дайверов нет ощутимых критериев для оценки уровня соответствия процедур их индивидуальной физиологии.
График выше иллюстрирует тот факт, что для идентичного погружения продолжительностью 30 минут на 30 метров, с воздухом, и на основе того же уровня консерватизма "0" дайв-компьютера дайверам будет предложено от 12 до 21 минуты декомпрессионных остановок, в зависимости от компьютерной модели. Обратите внимание, что это минимальный диапазон. На практике дайверам могут быть предложены остановки от 8 до 50 минут, если учитывается весь диапазон доступных уровней консерватизма (уровни консерватизма от -2 до +5).
В этом контексте интерес О'Дайва состоит в том, чтобы предоставить дайверам критерий для оценки качества их погружений, тем самым давая им возможность лучше контролировать их.
В техническом дайвинге вариативность предлагаемых процедур декомпрессии еще больше (см. График 2). Большинство дайверов с ребризером или Тримиксом используют алгоритмы декомпрессии типа Бюльмана, в которых профиль подъема градиент факторами (GF).
Эти модели дают высокий уровень гибкости, но без ощутимых критериев для управления и планирования погружений разброс предлагаемых профилей подъема очень велик.
3. Основополагающий подход О'Дайва: понимание риска ДКБ для лучшей профилактики
Напомним, что в контексте, представленном выше, возникновение ДКБ не соответствует детерминированному подходу, т.е. "такая причина приводит к ДКБ, и эта причина может быть точно идентифицирована".
Действительно, если признать, что образование одного или нескольких пузырьков является основной причиной ДКБ, но существует множество механизмов, позволяющих организму устранять эти пузырьки без ущерба.
По-прежнему трудно полностью определить причины, приводящие к образованию патогенных пузырьков. Эти причины часто не поддаются количественной оценке, большинство из них взаимозависимы, и многие - особенно те, которые происходят на микроскопическом уровне – остаются неизвестными.
Чтобы ответить на вопрос о прогнозировании риска ДКБ, современные научные методы используют вероятностный подход с использованием математических моделей. Эти модели объединяют поддающиеся количественной оценке параметры, влияющие на риск - или, по крайней мере, коррелирующие с ним – для определения границ риска ДКБ.
Обладая опытом в моделировании декомпрессии [5], Azoth Systems разработала серию прогностических моделей под названием BORA 1 (для определения риска возникновения пузырьков), чтобы сообщать о результатах, наблюдаемых в нескольких базах данных. Большие базы данных (оборонные, оффшорные), собранные в рамках сотрудничества и предоставления услуг, были проанализированы в течение почти 10 лет: параметры сотен тысяч погружений (воздух, нитрокс, тримикс, гелиокс с открытым контуром и замкнутым контуром), динамика пузырьков (доплеровские измерения) нескольких тысяч этих погружений и сотни несчастных случаев, к которым они привели, были изучены для калибровки этих моделей [6] [7].
Какие основные результаты выявляют эти данные?
Прежде всего, они подтверждают предыдущие результаты и позволяют лучше их охарактеризовать. При погружениина воздухе риск возрастает с увеличением глубины и продолжительности погружения и уменьшается при увеличении общего времени декомпрессии (остановки) в соответствии с индексом тяжести, как показано на графике ниже (рис. 3.). Этот результат получен в результате статистического анализа, основанного на логистической регрессии трех баз данных министерства обороны, в которых содержится более миллиона погружений и около 300 случаев несчастных случаев (ВМС Франции, ВМС США и DRDC).
Те же тенденции были доказаны для глубоких погружений (база данных DRDC и наследие COMEX), что позволяет расширить построение индекса тяжести до настройки с несколькими газами, с :
• Большой интерес представляет введение гелия в состав дыхательного газа
• Интерес к дыхательному газу, обогащенному кислородом, на этапе декомпрессии
оба хорошо охарактеризованы в отношении риска ДКБ(логистическая регрессия).
Пик сосудистых микропузырьков, наблюдаемых в прекордиальной или подключичной зонах после погружения, является существенными данными для прогнозирования риска: учет этого позволяет уточнить кривые вероятности DCS (график 4). Действительно, наличие микропузырьков действует как усилитель риска, связанного с тяжестью погружения [7]: для погружений с глубинами и длительностью, требующими остановок декомпрессии (т.е. погружений на и выше кривой безопасности без декомпрессии) наблюдаемое соотношение рисков между погружением без или с небольшим количеством сосудистых микропузырьков и погружением с высоким уровнем пузырьков составляет около 10. Этот результат основан на анализе базы данных DRDC, включающей профили погружений, измерения пузырьков в прекардиальной и подключичной зонах и состояние аварии (более 8000 воздействий в барокамере с более чем 100 DCS).
• Измерения доплеровского пузырька в подключичной зоне характеризуют усиление риска лучше, чем прекардиальные измерения [7].
• Глубина первой остановки и скорость подъема до первой остановки зависят от типа вдыхаемого газа (более или менее богатого гелием) и от тяжести воздействия (наследие COMEX). Исследование глубоких остановок имеет свои ограничения: Azoth не может оценить преимущества глубоких остановок, когда их нет в этом исследовании.
4. Как работает приложение O'Dive? Какаяинформация предоставляется дайверам?
После каждого погружения с последующим измерением микропузырьков и на основе профиля погружения, импортированного в приложение, O'Dive предоставляет дайверам информацию о качестве их десатурации.
В идеале необходимо провести две серии измерений, первую через 30 минут и вторую через 1 час после всплытия, в пределах оптимального временного интервала для обнаружения пика пузырьков. Этот показатель выражается с помощью индекса качества (QI) со значением в диапазоне от 0 до 100%. Это отражаетотносительный риск.
Как рассчитывается индекс качества QI?
Индекс QI учитывает как индекс тяжести погружения «IS» (отражающий физиологический стресс, связанный с параметрами погружения), так и уровень микропузырьков, измеренный после погружения с помощью сосудистого доплеровского датчика.
Значение 100% - это контрольный уровень риска (менее 5 на 10 000). Это соответствует уровню физиологического стресса, испытываемого дайвером во время погружения без декомпрессии без образования каких-либо сосудистых микропузырьков.
Индекс QI вычисляется по простой формуле:
IQ=100-(Cs+Cb)
Где
• Cs (в диапазоне от 0% до 100%) представляет компонент тяжести погружения (воздействие, процедура декомпрессии, вдыхаемые газы) и отражает индекс IS.
• Cb представляет собой компонент пузырьков, отражающий реакцию организма дайвера на это воздействие (в диапазоне от 0% до 40%).
По мере снижения индекса QI риск DCS возрастает. Дляруководства пользователем были определены 3 зоны:
Статистический анализ показывает с хорошим уровнем достоверности, что индекс QI ниже 75% связан с риском выше 2 на 10 000, а индекс QI ниже 50% связан с риском выше 1% (нижняя граница риска).
Когда индекс качества не достигает 100%, дайвер можетполучить доступ к подробной информации, котораяопределяет, какая часть этого результата связана с серьезностью погружения (параметры погружения➔компонент серьезности), а какая часть связана с уровнемобнаруженных сосудистых микропузырьков (компонентпузырьков).
Возможности улучшения декомпрессии (т.е. дополнение QI до 100%) можно визуализировать разделенным на два компонента: тяжесть профиля погружения и образование сосудистых микропузырьков. Обратите внимание, что два разных погружения одного и того же дайвера с очень разными уровнями пузырьков могут привести к одинаковым значениям индекса QI (например, погружение средней тяжести с большим количеством пузырьков и погружение с высокой степенью тяжести и небольшим количеством пузырьков).
5. Какие еще возможности дает O'Dive?
Алгоритм O'Dive One может обрабатывать погружения с открытым контуром воздуха или нитрокса (OC) на глубину от 0 до 60 метров.
Версия O'Dive TEK распространяется на погружения с ребризером замкнутого контура (CCR) и Trimix (OCR и CCR) на глубину от 0 до 120 метров.
В дополнение к результатам, динамически вычисляемым для каждого погружения, O'Dive позволяет визуализировать воздействие изменений разныхпараметров погружения на индекс QI.
Существует также разница в формулах, интегрированных в симулятор, между O'Dive One и TEK.
Для погружений глубже 80 м моделирование Azoth основано на наследии COMEX.
В O'Dive One
дайвер может количественно оценить преимущества следующих опций:
- Увеличение продолжительности последней остановки
- Планирование декомпрессии с использованием нитрокса, обогащенного кислородом, с возможностью установки значения от 40% O2 до 100% O2
- Использование нитрокса в качестве донного газа, установив значение %O2 до 1,4 бар Po2
- Установить коэффициенты низкого и высокого градиента (GF), руководствуясь приложением, для оптимального выбора первой остановки и общего времени декомпрессии.
O'Dive TEK предлагает расширенный список функциональных возможностей, включая следующие опции моделирования:
- Увеличение продолжительности последней остановки
- Установить значение ppO2 для высокого сет-поина(декомпрессия замкнутого контура)
- Спланировать декомпрессию открытого цикла с использованием нитрокса, обогащенного кислородом, с возможностью установки значений от 40%O2 до 100%O2
- Для погружений с воздухом планировать использование Тримикса в качестве донного газа. После установки значения %He приложение выдает оптимальное значение %O2 в зависимости от режима закрытого или открытого цикла
- Измените состав тримикса, установив другой процент He в режиме закрытого или открытого цикла .
- установить низкий и высокий GF, руководствуясь рекомендациями в отношении наиболее подходящих значений, отражающих выбор первой остановки и общеговремени декомпрессии.
Погружение за погружением, индивидуальная модель, специфичная для каждого дайвера, совершенствуется, чтобы как можно точнее отразить дополнительную ценность каждой из вышеперечисленных опций в плане безопасности.
Для этой цели индекс качества QI был разработан таким образом, что при его увеличении на 33% уровень безопасности дайвера умножается на 10. Это улучшениебезопасности показано в окне моделирования.
6. Каковы ограничения информации, предоставляемой системой?
Важно четко определить область применения O'Dive, которая, как следует отметить, не относится к категории медицинских устройств. Некоторая информация, например медицинская, добровольно не рассматривается системой.
Рассмотрение медицинской информации или наблюдений, которые являются частью процесса нормативного посещения, остается важным и должно быть отделено от использования продукта.
Следует напомнить, что целью системы O'Dive является оценка уровня качества практики в отношении индекса качества QI с учетом: - индекса тяжести воздействия погружения “Is”, фактора риска, непосредственно связанного с параметрами погружения; - количество сосудистых микропузырьков, обнаруженных после погружения, действующих как усилитель риска.
Исследования, проведенные с использованием некоторых из наиболее хорошо документированных баз данных, иллюстрируют актуальность и значение этого подхода к профилактике DCS
. Таким образом, O'Dive является очень полезным инструментом, позволяющим дайверам лучше узнать себя и улучшить свою практику в отношении риска декомпрессионной болезни.
7
. Технология, полученная в результате исследований и разработок и сформированная в данной области
Технология O'Dive является результатом междисциплинарной программы исследований и разработок; она прошла множество стадий развития, прежде чем достичь нынешнего уровня производительности; она является предметом нескольких патентов.
Источники
1. Верс ун моделирование биофизики декомпрессии Ж. Хьюгона (2010) - Докторская диссертация. Университет Медицины, UMR - Физиология и физиопатология в экстремальных условиях оксигенации - Институт неврологии им. Ж. Роша, Северный медицинский факультет, Марсель.
2. Предотвращение и устранение последствий эмболизации глаз; применение в качестве профилактики несчастных случаев при декомпрессии D. Фуан (2013) - Докторская диссертация. Университет Экс-Марсель, ED 353, 25 ноября 2013 года.
3. Определение и локализация микротрещин при ультразвуковых методах Ю. Десайи (2016) - Докторская диссертация. Парижский университет Дидро - Париж VII.
4. Оценка разнообразия населения в части количественных показателей в нелинейном режиме. Применение à la plongée су-марин. У Беннани (2015) - Докторская диссертация. ED STIC Ницца - I3SСофия-Антиполис
5. Хьюгон, Дж. 2014. Модели декомпрессии: обзор, актуальность и возможности проверки. Подводная и гипербарическая медицина 41(6), 531-556
6. Хьюгон Дж., Ниши Р., Буак Ф., Блатто Дж. -Э., Гемпп Э. Индекс стресса для улучшения оценки рисков DCS как для воздействия воздуха, так и для смешанных газов; Ежегодное научное совещание UHMS 2015 – Монреаль - 17-20 июня
7. Хьюгон Дж., Метелкина А., Барбо А., Ниши Р., Буак Ф., Гемпп Э., Блатто Дж.-Э. Надежность обнаружения венозной газовой эмболии в подключичной области для deco. оценка стресса после подводного плавания - Журнал по дайвингу и гипербарической медицине, Том 48, № 3, сентябрь 2018 г.
References
1. Vers une modélisation biophysique de la décompression J. Hugon (2010) - Thèse de doctorat. Université de la Méditerranée, UMR - Physiologie et Physiopathologie en Conditions d’OxygénationExtrêmes - Institut de Neuroscience J. Roche, Facultéde Médecine Nord, Marseille.
2. Détection et caractérisation d’embolies gazeuses ;application à la prévention des accidents de décompression D. Fouan (2013) - Thèse de doctorat. Université Aix-Marseille, ED 353, 25nov. 2013.
3. Détection et localisation de microbulles par méthodesultrasonores Y. Desailly (2016) - Thèse de doctorat. Université de Paris Diderot - Paris VII.
4. Caractérisation de la diversité d’une population à partir des mesures quantifiées d’un modèle non-linéaire. Application à la plongée sous-marine. Y Bennani (2015) - Thèse de doctorat. ED STIC Nice - I3S Sophia-Antipolis
5. Hugon, J. 2014. Decompression models: review, relevance and validation capabilities. Undersea and Hyperbaric Medicine 41(6), 531-556
6. Hugon J, Nishi R, Bouak F, Blatteau J-E,Gempp E. A stress index to enhance DCS risk assessment for both air and mixed gas exposures; UHMS Annual Scientific Meeting 2015 – Montreal - June 17th-20th
7. Hugon J, Metelkina A, Barbaud A, Nishi R, Bouak F, Gempp E, Blatteau J-E. Reliability of venous gas embolism detection in the subclavian area for deco. stress assessment following scuba diving - Diving and Hyperbaric Medicine Journal, Vol. 48 No. 3 Sept. 2018