 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
| Přihlásit |
Dekompresní teorieKlasické dekompresní modely |  |
Klasické modely uvažují pouze s plynem rozpuštěným v tkáních. Dekompresní postup je určován podle minimální hloubky, do které může ještě potápěč vystoupit a tato minimální hloubka závisí pouze na míře nasycení tkání.
Fyziolog J. S. Haldane provedl začátkem dvacátého století řadu experimentů na kozách, které jako experimentální objekt zvolil pro podobnou hmotnost a poměr vody k tuku v těle, jako u člověka. Zjistil, že pro vznik dekompresní nemoci při rychlém výstupu po delší expozici ve stejné "hloubce" (ponory byly simulovány v hyperbarické komoře) je podstatný poměr tlaku "na dně" a tlaku, do kterého je objekt přenesen. Experimentálně určil, že při poměru tlaků 2:1 se neobjeví žádné příznaky.
Zde je třeba zdůraznit, ža Haldane uvažuje vzduch jako jediný plyn. To například znamená, že po dlouhém pobytu v hloubce 30 m (tlak 4 bar) může potápěč bezpečně vystoupit do hloubky 10 m, kde je tlak poloviční (2 bar). Po dostatečně dlouhé době, kdy dojde k ustálení, může pokračovat a z hloubky 10 m vystoupit na hladinu.
Čekat několik hodin na ustálení je nepraktické, proto dalším úkolem bylo stanovit rychlost, s jakou dochází k sycení a vysycování rozpuštěného biologicky inertního plynu. Pro zjednodušení bylo uvažováno, že parciální tlak rozpuštěného inertního plynu v krvi je totožný jako v dýchacím médiu, že tkáně si vyměňují rozpuštěný plyn pouze s krví a nikoli navzájem (oběma směry stejnou rychlostí) a nakonec že v jedné tkáni je v celém jejím objemu parciální tlak rozpuštěného inertního plynu stejný. Na základě těchto zjednodušení bylo již možno snadno formulovat model. Jeho hydraulické přiblížení znázorňuje následující obrázek.
Pro konstrukci modelu, na základě kterého byly sestaveny první dekompresní tabulky (publikováno 1908), si Haldane zvolil 5 tkání, a to s poločasy 5, 10, 20, 40 a 75 minut. Už při jejich konstrukci však Haldane nepoužil výše zmíněný ale nižší. V té době samozřemě ještě neexistovaly počítače, soustava diferenciálních rovnic byla řešena pomocí pneumatického modelu.
Tabulky začala používat britská Royal Navy. Na stejném konceptu byly založeny i tabulky US Navy z roku 1915, sestavené Frenchem a Stlillsonem, které navíc počítaly i s použitím kyslíku pro dekompresi.
Tabulky založené na Haldanově modelu byly velmi úspěšné pro ponory běžné v době jejich vzniku. S vývojem techniky se postupně zvětšovala dosahovaná hloubka a prodlužovaly časy na dně. S rozvojem komerčního potápění se hledaly cesty ke snížení nákladů. Oproti dnes používaným postupům obsahovaly tabulky mnohem delší časy na dekompresních zastávkách pro relativně krátké ponory do středních hloubek a mnohem kratší pro dlouhé ponory do velkých hloubek.
Pro zajímavost dva malé příklady dekompresních postupů (samozřejmě pro potápění se vzduchem) podle původních tabulek. Pro sestup do 30 m na dobu 30 min jsou zastávky 5 min/6 m a 11 min/3 m; pro sestup do 30 m na dobu 120 min je celkový čas výstupu (včetně dekompresních zastávek) 57 minut (podle Bühlmannových tabulek vychází 167 min).
Haldanův model byl zpřesněn zejména použitím lepší metodiky experimentů. V roce 1937 byly vydány tabulky (Yarbrough), které byly založeny na sadě tkání se stejnými poločasy, ale s jinými přípustnými koeficienty přesycení. Koeficienty přesycení se na rozdíl od haldanova modelu počítají jako poměr parciálního tlaku rozpuštěného dusíku a okolního tlaku.
Pro tkáň s poločasem 5 min byl například povolený koeficient přesycení zvýšen na 4.35, ale pro tkáň s poločasem 75 min byl ponechán koeficient 1.58 (což odpovídá poměru tlaků 2:1, jelikož při tlaku 2 bar je parciální tlak dusíku ve vzduchu 2 × 0.79 = 1.58 bar). Tyto tabulky odstranily zbytečně dlouhé doby dekomprese po krátkých ponorech, ponechaly však beze změny zvýšené riziko po ponorech delších. Van Der Aue uvádí, že po ponoru do 30 m na 85 min jevilo 50 % dobrovolníků příznaky dekompresní nemoci. Jelikož však statisticky silně převládaly krátké ponory, pro něž byly tabulky bezpečné, dlouho přetrvalo klamné zdání bezpečnosti tabulek jako takových.
V roce 1956 byly vydány tabulky (Dwyer, Des Granges aj.), které uvažují se změnou přípustného koeficientu přesycení s hloubkou a hlavně přidávají další tkáň s poločasem 120 min. Tyto tabulky jsou často používány dodnes. Naval Safety Center uvádí v roce 1976 pouze 0.065% výskyt dekompresní choroby při použití těchto tabulek. Soubor tabulek byl dále doplněn o tabulku výjimečných expozic, pro jejichž konstrukci byly do modelu doplněny tkáně s poločasem 160 a 240 minut. Použití této tabulky však nese výrazně vyšší rizika.
Model je na straně sycení principiálně shodný s haldanovým modelem, liší se jen zvolené poločasy tkání. Je použita sada tkání s poločasy sycení dusíkem 5, 8, 12.5, 18.5, 27, 38.3, 54.3, 77, 109, 146, 187, 239, 305, 390, 498, 635 minut.
Zásadní rozdíl oproti haldanovu modelu je ve výpočtu minimálního přípustného okolního tlaku. Bühlmann totiž neuvažuje s prostým koeficientem přesycení, ale s poněkud složitější (i když stále lineární) závislostí.
Je zřejmé, že haldanův model je speciálním případem tohoto modelu, kdy b=1/kp, a=0.
Koeficienty a/b jsou stanoveny pro každou tkáň, jsou různé pro dusík a helium.
Existují různé modifikace tohoto modelu:
Další modely, například v počítači Aladin používaný ZH-L8 či pro tabulky z roku 1986 použitý ZH-86 používají jiné počty tkání a odlišnosti jsou i v některých dalších parametrech.
Samostatně je třeba zmínit adaptivní model ZH-L8 ADT, použitý v novějších modelech potápěčských počítačů firmy Uwatec Aladin Pro, Aladin Air-X a Aladin Air. Tento model rozšiřuje dříve používaný model ZH-L8 o uvažování vlivu zvýšeného pracovního zatížení (detekce zrychleného dýchání prostřednictvím měření tlaku), vlivu teploty vody a hlavně vzniku bublin při překročení povolené rychlosti výstupu či vynoření nad hloubku dekompresní zsatávky. Matematický popis tohoto algoritmu nebyl dosud zveřejněn, a to ani v nástinu. Z praktických zkušeností s různými výrobními sériemi zmíněných počítačů však lze usuzovat, že se jedná o odborným odhadem zvýšenou bezpečnost při vzniku některých potenciálně rizikových situací.
Workmannn přišel v roce 1965 se zásadním zjednodušením dosavadních modelů - místo čím dál tím víc komplikovaných vzorců sestavit přímo tabulku hodnot, která by pro každou tkáň a pro každou hloubku dekompresní zastávky určovala maximální parciální tlak rozpuštěného inertního plynu, umožňující výstup na další zastávku. Tento tlak byl nazván jako M-value.
Workmannův model má jedinou podstatnou výhodu - dovoluje své přizpůsobení experimentálním výsledkům pouhou změnou příslušných M-values. Vlastnost spočívající v nahrazení některých výpočtů hledáním v tabulce, výhodná pro ručně prováděné výpočty, se s příchodem výkonných počítačů stává spíše nevýhodou. Zásadní nevýhodou Workmannova modelu pro počítačovou simulaci je předem daný maximální rozsah a odstupňování dekompresních zastávek.
V roce 1983 vydal kanadský DCIEM (Defence and Civil Institute of Environmental Medicine) tabulky, založené na teorii, na níž se započali Kidd a Stubbs pracovat roku 1962.
Na rozdíl od haldanova modelu, kde výměna plynů probíhá přímo mezi jednotlivými tkáněmi a okolím (tj. tkáně jsou uspořádány paralelně), zde výměna plynů probíhá mezi sousedními tkáněmi (tj. tkáně jsou uspořádány sériově). Pro lepší názornost si porovnejme obě hydraulická přiblížení:
Tabulky DCIEM, založené na tomto modelu, vydal roku 1994 Svaz potápěčů české republiky. Mezi jejich zajímavosti patří i dekomprese s kyslíkem, prováděná v hloubce 9 m, tj. při překročení "magické" hranice parciálního tlaku kyslíku 1.6 bar.
Model sycení, uvažující difúzi probíhající v objemu. Neuvažuje sycení řady tkání, ale popisuje nasycení v různé vzdálenosti x od rozhraní s okolím.
V hydraulickém přiblížení je možno si představit pronikání do porézní hmoty. Můžeme si také tento model přiblížit jako sériový model s velmi vysokým počtem tkání.
Nasycení je (podle Wienkeho) popsáno rovnicí
kde D je difúzní koeficient.
Hlavní výhodou modelu je odstranění nutnosti řešení soustavy diferenciálních rovnic a nahrazení rovnicí jedinou. Dnes, v době výkonných počítačů, ztrácí tato výhoda na váze a je spíše nevýhodou - je jednodušší použít hrubou sílu pro řešení více jednoduchých rovnic, než inteligenci pro řešení rovnice jediné, ale značně složité.
Podle tohoto modelu byly sestaveny tabulky BSAC (Hennessy).
Tomáš Sládek
Informace o autorských právech, zárukách a jiných formalitách najdete v tiráži.