نظریه فشار زدائی

بدون شک تاکنون در مورد مشکلات و عوارض بوجود آمده مرتبط با غواصی زیاد شنیده اید. تعریف خاطرات غواصان در مورد سرعت صعود زیاد و یا ابتلا به عوارض خطرناک غواصی و یا داستانهائی مرتبط به پرواز پس از غواصی و اهمیت استفاده از کامپیوتر ها و جداول غواصی همگی گویای اهمیت موضوع فشار زدائی و دانستن تاریخچه آن می باشد. داستان بوجود آمدن جداول و فلسفه ایجاد آنها یکی از پر اهمیت ترین و جالب ترین دانستنیهای غواصی بوده و با ارتقای سطح دانش غواصان سبب میشود تا غوص هائی ایمن و بدون خطر داشته باشند.

تاریخچه غواصی به زمانهای بسیار دور بر می گردد که در حوصله این مطلب نمی گنجد ولی پس از اینکه غواصی با روشهای مدرن تر وارد عرصه های نظامی شد نیازمند روشها و محاسباتی برای کاهش مخاطرات آن نیز بود. برای درک بهتر فشار زدائی بهتر است ابتدا با مفاهیم ساده ای از عارضه های غواصی آشنا شویم .

 بیائید بدن انسان را به یک ظرف نوشابه گازدار تشبیه کنیم در هر 2 محیط مقدار زیادی مایع قرار دارد. مایع نوشابه به همراه مقداری گاز دی اکسید کربن ( CO2 ) داخل ظرف قرار گرفته است و بدن انسان نیز همواره در معرض مقداری گاز نیتروژن قرار دارد. همانگونه که می دانیم هوای تنفسی ما شامل اکسیژن و نیتروژن و مقدار کمی از گاز های دیگر است. در زمان تنفس اکسیژن جذب شده توسط بدن، صرف سوخت و ساز و تولید انرژی میشود ولی نیتروژن جذب و سپس دفع میشود.

پس نیتروژن موجود در بدن را به گاز درون نوشابه تشبیه کردیم . با تحت فشار قرار دادن هر 2 محیط، گاز های موجود در آنها درون مایع حل خواهند شد. نوشابه با تکان دادن و بدن غواصی با رفتن به عمقهای بیشتر. هرچه غواصی عمیق تر و مدت زمان غواصی بیشتر باشد مقدار نیتروژن حل شده در بدن نیز بیشتر خواهد بود. حال فرض کنید قصد برداشتن فشار از روی هر 2 محیط را داشته باشیم. اگر درب نوشابه را به آرامی باز کنیم گاز درون مایع بصورت آرام خارج میشود بدون اینکه تشکیل حباب و یا کف بدهد. دقیقا همین اتفاق میتواند برای بدن غواص بیافتد . اگر سرعت صعود غواص آرام و مطابق با استانداردهای ارائه شده باشد حبابهای نیتروژن که درون بافتها و خون جذب شده اند بدون هیچ مشکلی حذف شده و بدن غواص به حالت طبیعی باز خواهد گشت . اگرچه مقداری از نیتروژن در بدن غواص به شکل حبابهای خاموش باقی خواهد بود که با سپری نمودن زمان بیشتر بر روی سطح آب آنها نیز حذف میشوند ( استراحت سطحی بر روی آب)، ولی بیائید تصور کنیم اگر درب نوشابه را سریع و بدون معطلی باز کنیم چه اتفاقی خواهد افتاد. مطمئنا تجربه تلخ پاشیدن کف و حبابهای نوشابه را در این حالت داشته اید. این اتفاق برای این می افتد که شما زمان لازم برای خارج شدن آرام گاز موجود در نوشابه را به آن نداده اید. همین مشکل میتواند در زمان غواصی برای شما بوجود بیاید اگر سرعت صعود شما بیشتر از حد مجاز و استانداردهای ارائه شده باشد، حبابهای نیتروژنی که فرصت مناسب برای خروج از بدن غواص را نداشته اند در اطراف و درون خون، مفاصل، جراحتها، ریه و یا اعصاب و مغز تجمع یافته و برای غواص مشکل ایجاد خواهند نمود. این مسئله باعث ایحاد عارضه ای بنام DCS  یا Decompression Sickness میشود.  

اطلاعات کامل در مورد این عارضه، انواع آن و مشکلات بوجود آمده توسط آن را درقسمتهای بعدی این مطلب توضیح خواهیم داد و بهتر است پس از درک این عارضه و مفاهیم آن به تاریخچه فشار زدائی بر گردیم.  

مدل فشار زدائی هالدنن -Haldanean model

بطور واقعی همه جداول و کامپیوتر های غواصی و محاسبات محدودیتهای فشار زدائی در آنها و نحوه ایستگاه گیری بر پایه و اساس مدل فشار زدائی هالدنن طراحی شده اند. این مدل پس از اینکه جان اسکات هالدن اولین مدل فشار زدائی ریاضی را طراحی و پایه گذاری نمود به این نام خوانده شد. این در حقیقت اولین جدول فشار زدائی برای غواصی بود و نیروی دریائی بریتانیا برای حل مشکل بیماری رفع فشار در غواصان نیروی دریائی از این مدل استفاده می نمود. او مدل خود را در سال 1906 میلادی آزمایش و طراحی نمود و در سال 1908 در مجله Journal of Hygiene به چاپ رساند. مدل پیشرفته هالدنن مقداری با مدل اصلی آن از نظر ادراکی متفاوت است. این مدل بر اساس آزمایشات ومفاهیم زیر پایه گذاری شده است:

• زمانی که غواص شروع به پائین رفتن می کند، فشار نیتروژن موجود در هوای تنفسی بیشتر از فشار درون بدن است و در نتیجه نیتروژن کم کم در بدن غواص حل می شود.
• در زمان کافی و معین از غواصی، بدن از نیتروژن اشباع میشود و پس از این، نیتروژن بیشتری در آن عمق جذب نمی شود و به این حالت اشباع می گویند. زمانی که مقدار حلالیت و یا جذب یک گاز به اندازه ای برسد که دیگر مایع ظرفیت جذب بیشتر را نداشته باشد. به این حالت اشباع یا Saturation می گویند.
• زمانی که غواص صعود می کند فشار محیطی و اطراف بدن او کاهش می یابد در نتیجه فشار نیتروژن درون بدن بیشتر از فشار محیطی می شود ( هرچه سرعت صعود و بالا رفتن بیشتر باشد این تفاوت فشار نیز بیشتر خواهد شد ) و این تفاوت فشار باعث آزاد شدن نیتروژن از بافتها میشود .
• تفاوت بین فشار نیتروژن حل شده در بدن و فشار محیطی ( چه در زمان صعود و چه در زمان پائین رفتن ) را گرادیان فشار می گویند.
• در زمان صعود برخی از بافتها توانائی تحمل نمودن برخی از گرادیان های فشار را دارند. این بافتها میتوانند میزان بالای گرادیان فشار را بدون درگیر شدن با DCS تحمل کنند.
• اگر گرادیان فشار از محدوده های قابل قبول بیشتر شود، جبابهای نیتروژن ایجاد شده و سبب بروز DCS می شود. غواصان میتوانند بوسیله نگه داشتن این گرادیانها در محدوده های قابل قبول از ابتلا به DCS جلوگیری کنند و به همین دلیل اهمیت استفاده از جداول غواصی و کامپیوتر ها مشخص می شود.

هالدن پی برد که بخشهای متفاوتی از بدن می توانند نیتروژن حل شده را در سرعتهای متفاوتی جذب و یا دفع کنند. برای محاسبه این تفاوتها، هالدن یک مدل مرکب از چندین بافت تئوریکال را ساخت. این بافتها بصورت فرضی و تئوریک طراحی شده اند و بطور مستقیم مطابق با بافت خاصی از بدن نیستند، در نتیجه بهتراست که آنها را Compartments ( بخشها ) یا Tissue compartments ( بخشهای بافت ) بنامیم. پس بیاد داشته باشید که بخشها در حقیقت معادل بخشهائی از بدن غواص بصورت فرضی هستند. 

مدل اصلی هالدن دارای 5 بخش یا کومپارتمنت بود ولی مدل پیشرفته آن ممکن است شامل 14 بخش و یا بیشتر باشد. هر بخش دارای یک نیمه عمر یا Half Time برای جذب و یا دفع نیتروژن است. نیمه عمر مدت زمانی به دقیقه است برای یک بخش خاص تا نیمه راه فشار بافت یا اشباع شدن در یک عمق جدید و در یک توالی تئوری. یعنی اگر یک بخش مدت زمانی را برای اشباع شدن در یک عمق خاص نیاز داشته باشد نیمه این مدت زمان را نیمه عمر یا Half Time می گویند. یک بخش پس از گذراندن 6 نیمه عمر به حالت اشباع می رسد ( در حقیقت 98/4 درصد از اشباعیت ). برای ساده شدن قضیه، اغلب فشار بافت بصورت fsw/msw gauge بیان می شود.  

 نیمه عمر به دقیقه بیان میشود و دامنه نیمه عمر هالدن از 5 دقیقه تا 75 دقیقه می باشد و مدلهای پیشرفته تر دامنه ای از 3 دقیقه تا بیشتر از 600 دقیقه دارند.

 بخشهائی با نیمه عمر کوتاه به fast tissue یا بافتهای سریع و یا fast compartment معروف هستند، یعنی این بخشها در مدت زمان کمتری به حالت اشباع خواهند رسید و بخشهائی با نیمه عمر بلند به slow tissue یا Slow compartment معروف هستند و مدت زمان بیشتری نیاز است تا اشباع شوند.

از طرفی دیگر تفاوتهای موجود در نیمه عمرها سبب می شود تا هر بخش دارای M-value متفاوتی نیز باشند. M-value حداکثر فشار مجاز بافت در یک بخش است در زمانی که به سطح می آئید برای اینکه از خارج شدن از گرادیان قابل قبول خارج نشوید.  

 در حقیقت هر بخش، در هر عمق معینی دارای M-value متفاوتی است اما در غواصیهای بدون توقف ما تنها یکی از آنها را تا رسیدن به سطح در نظر می گیریم.

هر وقت هر کدام از بخشها به M-value خود برسند No Decompression Dive تمام شده و آن زمان، NDL آن عمق میشود. بخشهای با نیمه عمر کوتاه تر سریعتر نیتروژن جذب می کنند و معموال زودتر به M-value خود می رسند و این همان دلیلی است که چرا غوصهای عمیق تر دارای NDL کوتاهتری هستند.  

در غوصهای کم عمق، ممکن است عمق غواصی، کمتر از M-value برخی از بافتهای سریع باشد. بنابر این بخشهای آهسته غواصی را کنترل میکنند و مدل اجازه می دهد تا زمان بدون نیاز به فشار زدائی بیشتری را داشته باشیم. بخشی که اول به M-value خود برسد را controlling compartment یا بخش کنترل کننده می گویند. 

مدل هالدن یک مدل بر پایه ریاضیات است و رابطه مستقیمی بین مدل و بدن انسان وجود ندارد. رابطه بصورت فرضی بنا شده و توسط اطلاعات واقعی غواصی و آزمایشات و تجربیات میدانی طراحی شده است. 

مانند تمام مدلها، مدل هالدن نیز محدودیتهائی برای اعتماد کردن دارد. شما تنها می توانید تا آنجا که مربوط به آزمایش و تجربیات میدانی میشود به مدل اطمینان داشته باشید. مدل ناقص است و به همین دلیل غواصان از ابتدا یاد می گیرند که همیشه در معرض ریسک DCS هستند حتی در محدوده های کامپیوتر و جداول غواصی. به یاد داشته باشید تصادفات واقعی کمتر از 1 درصد می باشد ولی همواره خطر وجود دارد. 

در قسمت بعدی در مورد توسعه مدلهای فشار زدائی در نیروی دریائی ایالات متحده، جداول پیشرفته تر و تفاوتهای آنها صحبت خواهیم نمود. 

 نویسنده : محمد حسین پور

تهیه شده در : مجله غواصان پارسی جلد سوم