减压研究和发展的历史(六)

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概念总结

1. 我们现在用的减压模型是什么?

>>目前两大减压理论:经典的哈登理论和现代气泡理论。

 

2. 哈登(Haldane)理论和现代气泡理论最大的区别是什么?

>>新哈登理论认为如果能防止产生气泡,就能预防减压病。该理论认为惰性气体的交换通过血液灌注进行,减压过程中,只要将组织溶解的惰性气体控制在过饱和安全系数内就不会产生减压病。

>>现代气泡理论认为人能够耐受一定量的气泡,但要将气泡控制在一定范围,就不会出现减压病。该理论关注组织内气泡形成。VPM和RGBM模型都属于组织气泡模型。

所以说,一个研究惰性气体溶解饱和,一个研究气泡形成。前者老,后者新。前者更依靠”大数据”经验总结,后者更依靠数学物理建模。前者更多适用于商业潜水和军事潜水,后者么大家的潜水电脑表也会有VPM和RGBM。

 

3. 不管谁创的,怎么迭代的,减压模型里最关键的几个核心概念是什么?

>>3大核心概念

a. 气泡形成和扩散理论

b. 气泡分布

c. 惰性气体的清除

 

4. 气泡形成和扩散

>>一般百度气核出来的都是核电站里燃料球的核,我们说的气核相当于气泡的baby版。随着环境压力下降和过饱和气体存在使得气核扩大形成气泡。

>>气核的形成有流动成核、摩擦成核、辐射成核、均相成核和异相成核等方式,也就是说不管你潜不潜水,含水的组织都存在气核。

>>气泡的形成是在减压过程中,气核超过临界环境就会变大。这里VPM认为气核表面有层膜,在一定压力下气体进不去,所以拿明胶模拟气核做加减压试验。但RGBM认为这层气核膜对气体总是具有通透性,所以拿一套极其复杂的物理运算公式(考虑了气泡机械力学、动力学等等天书)。

>>气泡稳定状态下,主要机制包括机械稳定、表面活性剂稳定和几何学稳定。

>>但是咱在水下上上下下实际气泡不稳定,那么气泡的扩散取决于什么?气泡的扩散取决于压差、扩散常数和气体溶解度。

>>特定压强下,气泡存在临界半径值。超过临界半径值气泡会扩大,小于临界半径值气泡就缩小。如果减压后组织仍然没有饱和,临界半径值接近无穷大,所有气泡都不会生长。如果维持在这个压力,由于表面张力转而开始缩小,气泡生长一段时间以后停止生长。

 

5. 气泡分布

我们先区分一下动脉和静脉。红的是动脉,蓝的是静脉。

减压研究和发展的历史(六)

动脉和静脉的区别 by 朱筱吟医生@知乎
  • 动脉摸上去有心脏搏动;静脉摸上去静悄悄。
  • 动脉负责供血,静脉负责回流。
  • 心脏搏动是动脉血流流动的动力来源;而静脉血流回流的动力靠小腿挤压和胸腔回吸;
  • 动脉一旦破损,血会喷射出来;而静脉像小溪泉涌,主要是渗出。
  • 动脉破损出血量大,较大的动脉没有办法压迫止血;静脉破损可以压迫止血。
  • 因为动脉受伤的代价较大,因此它们藏的位置较深,或者在各种窝窝里(肘窝、腋窝、腘窝),以保持不易被误伤。相比之下,静脉的位置就比较浅。
  • 动脉和静脉都会形成血栓。动脉血栓形成,导致动脉所供氧的位置缺血,会引起急性的剧烈疼痛;静脉血栓形成,引起局部回流障碍和淤血,有时候症状隐匿,一部分人早期没有明显感觉。

 

>>减压时气泡的形成主要在静脉系统。但就怕他进入动脉系统。

>>动脉气泡理论认为,肺作为一个气泡的”过滤器”,将大的气泡禁锢在肺内逐渐被清除,而非常小的气泡则可通过肺毛细血管进入动脉循环,在向远端移行过程中体积逐渐增加(气泡生长),最终可能阻塞血管。在其他组织里也是一样的原理。

>>下面是小编看一个TED的演讲,讲抑制血管里某种东西来治疗癌症的,顺便讲到毛细血管的原理,比较形象。

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减压研究和发展的历史(六)

减压研究和发展的历史(六)

减压病就是气泡堵在了这些血管里。(左上 肝、右上 肺,左下 肌肉,右下 神经)

 

6. 惰性气体的清除

这才是减压理论最核心的部分。目标是最有效的清除惰性气体(脱饱和)又不形成伤害组织的气泡。通常有两种方法。

>>方法一:早期溶解气体理论

基于组织允许存在过饱和的事实,将压差梯度最大化,达到临界过饱和而不产生气泡。

较快初始上升速度,停留站较浅。

 

>>方法二:气泡相理论

假设在任何过饱和水平都会形成气泡,此时,组织总气体张力高于环境压,气泡内气体清除速度慢于溶解气体的清除。

较慢初始上升速度,停留站较深,浅深度的停留时间相对更短。

 

7. 减压理论关键参数

a. 过饱和安全系数:体内气体总张力和环境压力的比,哈登理论考虑氦气后认为是1.58:1,后期还有调整。

 

b. 临界差值:控制气泡生成的压差。

 

c. M值:也称为过饱和极限、能耐受的过压或临界张力。指的是不同组织、不同深度下,一个组织不得减压病所能承受的最大绝对内部气体压力。教课书上说的是”一定环境压强下,哥理论组织能耐受的惰性气体高于环境压强的最大差值”。

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d. 梯度因子(G/F值):是减压模型里调节M值更为保守的一个参数。是M值的百分比,与环境压强成线性相关,用以校正M值,使计算出的减压方案更为保守。通常,环境压强高时采用较小的梯度因子,而接近水面时采用较大的梯度因子。

之前颜大大翻译的这篇:GF梯度技术:减压你不得不知道的事有比较详细的介绍。

 

e. 临界体积:减压时需要限制累计的总气泡数量在一个可接受的、不导致症状的临界值,成为临界体积。

 

f. 非过饱和:LeMessurier和Hills的热力动力学模型认为,当环境压力刚刚足以防止相位差(气泡形成)是最有效的驱除惰性气体的方式。这个理论基础和别的理论的差别在于,他认为在临界状态下(超过这个状态就会形成气泡),绝对环境压力和各组织内减压后的分压总和相等。

 

以上大部分内容来自《潜水医学》,强烈推荐的一本书。本文内容参考第八章《减压理论与减压模型》by 徐伟刚、刘文武、季春华老师。

同时参考了Wikipedia的 Decompression Theory。

https://en.wikipedia.org/wiki/Decompression_theory#Bubble_mechanics

不得不说Wiki这篇文章真的写的很好,很全。只是英语毕竟读起来吃力。

还有SDI TDI官网的文章 Decompression Theory

https://www.tdisdi.com/decompression-theory-part-2/

不知道TDI有没有对应中文的教材,这篇内容不多但还比较精辟好理解一些。

其实这些文章更像小编自己的读书笔记。如果有不对或者分享欢迎随时Q我哦~减压系列应该还会继续。因为减压最终是为了潜水,咱之后还得融会贯通,看看减压怎么和实操结合,还有沉船+减压是怎么操作的等等。

不管你的log数是多少。日积跬步,减少事故,安全潜水!

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