В течение последних нескольких лет начали быстро распространяться компьютерные программы, позволяющие техно-дайверам планировать глубину и время декомпрессионных остановок для глубоких погружений. Их появление вызвало множество дебатов и предположений относительно достоинств таких программ.

Дебаты не удивительны, если принять во внимание то, что некоторые из этих программ рекомендуют существенно меньшее время декомпрессии по сравнению с другими для одной и той же комбинации глубины и времени погружения. Кроме того, алгоритмы декомпрессии, разработанные с помощью разных программ, могут отличаться и по общей длительности, и по профилю глубины и времени деко-остановок. Например, некоторые программы предлагают профили, в которых остановки начинаются раньше (глубже), а более мелкие остановки делаются короче. Эта тенденция включения в профиль декомпрессии более глубоких остановок является важным моментом. Дайверов, воспитанных на высказывании: «Ошибешься в декомпрессии, попадешь в беду», могут смутить столь значительные расхождения в длительности и характере декомпрессионных остановок.

Современные дайверы являются свидетелями мини-революции в философии планирования декомпрессии в технических погружениях. В этой статье я попробую простым нетехническим языком объяснить, что лежит в основе этой «революции» и как это может иметь значение непосредственно для дайверов. Статья служит лишь введением в базовые концепции, для желающих получить детали готовятся следующие публикации.

Необходимость декомпрессии

Во время погружения человеческое тело накапливает в тканях инертный газ (обычно азот), поступающий в него в процессе дыхания, который находится в растворенной форме, так как его растворимость возрастает при повышенном давлении на глубине. Чем больше глубина и чем дольше человек на ней находится, тем большее количество инертного газа накапливается в его теле. Во время всплытия понижается окружающее давление и соответственно понижается растворимость инертного газа, находящегося в тканях в растворенной форме. Понижение растворимости заставляет молекулы газа возвращаться в газообразное состояние. Транспортировка газа к альвеолам легких облегчает этот процесс, но на перемещение молекул из ткани в кровь, а затем в легкие (десатурация) тратится время. В некоторых тканях скорость этого процесса меньше скорости падения окружающего давления при всплытии. В таких условиях практически неизбежно, что во время всплытия настанет момент, когда давление растворенного газа хотя бы в некоторых тканях превысит давление воды, окружающей дайвера. Это обозначает, что они дошли до состояния суперсатурации (супернасыщения).

При достижении критического уровня суперсатурации молекулы газа не могут далее оставаться в растворенном состоянии, и начинается формирование пузырьков. Существуют веские доказательства того, что катализатором этого процесса служит постоянное присутствие крошечных микро-пузырьков (микроядрышек), которые являются как бы основами для формирования и роста больших пузырьков инертного газа при наступлении суперсатурации. Другими словами, растворенный инертный газ диффундирует в эти почти сформировавшиеся микропузырьки и делает их больше. Теоретически эти микро-пузырьки не должны существовать, так как такие постоянно исчезающие маленькие пузырьки подвергаются большому разрушающему давлению, создаваемому в их сферических стенках поверхностным напряжением. Однако они могут быть стабилизированы сурфактантами (поверхностно-активными веществами), появляющимися естественным образом, схожими с детергентами, молекулами, которые понижают поверхностное напряжение на границе между газом и жидкостью. Эти сурфактанты способствуют сохранению микро-пузырьков в тканях до тех пор, пока суперсатурация инертным газом не вызовет их рост. Появляющиеся в результате большие пузырьки являются агентами, инициирующими декомпрессионную болезнь (DCS). Все попытки управления процессом декомпрессии (всплытия) направлены на предотвращение роста микро-пузырьков до пузырьков, размер и количество которых могут вызвать DCS.

Традиционные подходы к управлению декомпрессией

Первая попытка осуществления контроля за всплытием для предотвращения DCS принадлежит Халдейну — шотландскому физиологу, который провел свое исследование в начале 1900 годов. Он предложил математические методы расчета количества инертного газа в ткани на каждой стадии погружения. Используя соответствующие поправки для тканей, которые поглощают и выводят инертный газ быстрее (быстрые ткани) и медленнее (медленные ткани), Халдейн мог (теоретически) следить за поглощением и выведением инертного газа разными тканями в ходе процессов компрессии и декомпрессии. Что более важно, с помощью этих математических моделей он мог предсказать, на каких глубинах в тех или иных теоретических тканях тела наступит суперсатурация инертным газом при декомпрессии (всплытии).

Следующим шагом Халдейн должен быть оценить максимально допустимую для человека суперсатурацию тканей. Для этого он проводил эксперименты на животных (в основном, козлах), подвергая их погружениям на прогрессивно увеличивающуюся глубину и определяя пороговые воздействия, вызывающие DCS. Результаты этих экспериментов позволили ему методом экстраполяции определить переносимую суперсатурацию (по крайней мере, козлами).

Комбинация этих двух важных (хотя и достаточно приближенных) параметров, а именно величины суперсатурации инертным газом в тканях во время всплытия и максимального значения допустимой суперсатурации, позволила Халдейну разработать графики декомпрессии. Эти графики требовали выполнения во время всплытия периодических остановок, чтобы позволить молекулам газа покинуть ткани, пока они не достигли состояния максимально допустимой суперсатурации.
Для коммерческого применения результатов своей работы Халдейн должен был сделать графики декомпрессии безопасными и эффективными (т.е. максимально быстрыми, но безопасными). Он доказал, что всплытие с достижением максимальной переносимой суперсатурации, но без ее превышения, оптимизирует градиент движения растворенного газа между тканью и легкими, позволяя достигнуть наилучшей возможной скорости выведения инертного газа. Следовательно, его графики декомпрессии были нацелены на максимальное увеличение суперсатурации (т.е. всплытие на как можно меньшую глубину до начала выполнения декомпрессионных остановок), не превышая безопасного предела. Эта стратегия привела к созданию декомпрессионных таблиц для глубоких, коротких и пилообразных погружений (типичных для любительского глубоководного дайвинга). Эти таблицы характеризовались относительно длительным начальным всплытием, за которым следовала серия относительно мелких остановок с прогрессивно увеличивающейся длительностью.

Таблицы погружений, разработанные на основе этой стратегии, были столь очевидно эффективны по сравнению с предыдущими графиками выполнения погружений, что модель декомпрессии Халдейна оставалась непререкаемой на протяжении десятилетий. Подход Халдейна к разработке декомпрессионных таблиц претерпел много изменений и модификаций. Особенно значительным уточнениям подверглось значение максимальной безопасной суперсатурации, в результате чего в таблицы были внесены существенные корректировки, основанные на результатах их использования в реальных условиях. Но несмотря ни на что, лежащий в основе расчетов подход остался прежним: определять количества газа в тканях в ходе всплытия, всплывать как можно дальше, не превышая максимальный безопасный предел суперсатурации, периодически выполнять остановки для выведения газа в те моменты, когда давление газа в ткани достигает максимального безопасного значения суперсатурации («M-значение» — так называют его разработчики современных таблиц). В основе большинства таблиц, используемых в настоящее время, лежат Халдейновский или нео-Халдейновский (отражающий различные модификации, внесенные в оригинальную модель Халдейна) подходы к декомпрессии.

Проблемы, связанные с подходом Халдейна к контролю декомпрессии

Применение Халдейновскиого подхода к моделированию декомпрессии подразумевает, что используемая стратегия декомпрессии предотвращает формирование пузырьков. Предполагается, что выполнение обязательных декомпрессионных остановок не позволяет превысить максимальные пределы суперсатурации в тканях, и, соответственно, пузырьки не формируются. Понятно, почему Халдейн сделал такое предположение. Помните, он определял эти максимально допустимые значения суперсатурации на основе пороговых значений, по достижении которых у козлов развивалась DCS. Было бы логично учитывать появление пузырьков, вызывающих заболевание, и пузырьков, его не вызывающих, но в то время он не мог использовать технологию определения пузырьков.

Изобретение в 1960 Доплеровского ультразвукового метода дало множество свидетельств тому, что формирование пузырьков происходит в ходе многих (если не в большинстве) декомпрессионных погружений, выполняемых с использованием графика декомпрессии по Халдейну. Несмотря на это, большинство таких графиков не приводило к DCS. Это открытие было очень интересным по многим причинам. Во-первых, оно объясняло, почему иногда DCS развивалась после погружений, в ходе которых график декомпрессии был выполнен предельно точно, без нарушений. Очевидно, что любое увеличение количества или размера этих обычно «тихих» пузырьков могло быть достаточным, чтобы ускорить развитие симптомов заболевания. Во-вторых, оно проливало свет на потенциально опасную проблему, связанную с расчетом последних фаз Халдейновских графиков декомпрессии. Если по неким причинам пузырьки сформировались, последующее выведение инертных газов из тканей происходит медленнее, чем указывает модель Халдейна. Это объясняло, почему на протяжении многих лет проводилось большое количество эмпирических экспериментов по применению рассчитанных графиков декомпрессии, а также почему считались необходимыми длительные мелкие остановки после продолжительного всплытия.

Если все это кажется слишком уж негативным, я хочу остановиться и заметить, что Халдейновские и нео-Халдйновские графики декомпрессии с различными поправками прекрасно служили дайверам на протяжении многих лет и продолжают использоваться в настоящее время. Однако все эти вопросы служат почвой для обсуждения альтернативных стратегий декомпрессии.

Альтернативный подход: Предотвращение формирования пузырьков

Примерно тогда, когда Доплеровский метод позволил определить наличие пузырьков во время «Халдейновской декомпрессии», пионеры другого подхода к проведению декомпрессии решили пересмотреть используемую стратегию. Многие ученые, в числе которых был Брайан Хиллз, специалист в области биологии и медицины, сделали предположение, что графики декомпрессии должны предотвращать формирование пузырьков, а не способствовать выведению газов, увеличивая до максимально «безопасного» предела суперсатурацию тканей инертным газом. Эти две теории оказались абсолютно противоположными, так как Доплеровский метод показал, что увеличение до максимума «безопасного» предела суперсатурации для ускорения выведения газа очень часто (если не всегда) приводило к формированию пузырьков.

Подход, приверженцами которого были Хиллз и некоторые его последователи, (иногда его называют пузырьковой моделью декомпрессии) ставил во главу угла предотвращение формирования пузырьков за счет ограничения суперсатурации тканей до гораздо более низких уровней, чем позволялось моделью Халдейна. Они утверждали, что суперсатурация должна быть ограничена до такого уровня, чтобы не позволять существенной диффузии инертного газа в микро-пузырьки. Практически, это выражалось в более коротком первом отрезке всплытия и раннем начале выполнения декомпрессионных остановок. Как ни парадоксально, это не приводило к увеличению общего времени декомпрессии. Затраты времени на более глубокие остановки с лихвой компенсировались возможностью избежать проблем формирования пузырьков, которое замедляет выведение инертного газа во время более мелких остановок, что позволяло сократить их время. (Все, конечно, не совсем так просто, как здесь описано, мы даем лишь базовую концепцию). В любом случае, этот подход требовал выполнения более ранних (глубоких) остановок, позволил уменьшить длительность мелких остановок и сократил общее время декомпрессии (что показало сравнение этих профилей с созданными по модели Халдейна).

Данный подход не получил распространения сразу после первого появления и обсуждения в среде дайверов, но не так давно интерес к нему проявили техно-дайверы, совершающие экстремальные погружения, которым потребовалась короткая (но безопасная) декомпрессия. Например, некоторые из экстремальных погружений в пещеры, проводимых в рамках Woodville Karst Plain Project (WKPP), требовали более 12 часов декомпрессии и были бы практически невозможны при использовании обычных алгоритмов Халдейна. Эти и некоторые другие дайверы начали использовать профили декомпрессии, более схожие с теми, которые генерируются «пузырьковыми» моделями, а недавно на рынке появились несколько пакетов компьютерных программ для расчета декомпрессии при технических погружениях, в основе которых лежат «пузырьковые» модели. Наиболее заметной среди новых моделей является RGBM (Reduced Gradient Bubble Model — модель понижения градиента пузырьков), разработанная врачом Bruce Wienke, которая сейчас включена в некоторые пакеты программного обеспечения для технических и обычных любительских погружений и в подводные компьютеры.

Я считаю, что разработки таких новаторов как Wienke очень интересны, но к ним надо относиться с осторожностью. Хотя некоторые приверженцы новых алгоритмов часто считают лишними «полевые испытания», в действительности пока не существует обширной базы данных по использованию «пузырьковых» моделей. Попросту говоря, мы еще не знаем, насколько безопасны новые модели типа RGBM. На сегодняшний день можно сказать, что все это выглядит обнадеживающе, но для полного принятия данной концепции необходимо набрать данные по использованию новых моделей репрезентативной выборкой испытуемых дайверов в ходе многих погружений. Это не означает, что я лично не хотел бы использовать RGBM (я как раз использую этот алгоритм). Но являясь информированным пользователем, я понимаю, что эта модель находится на ранних стадиях проверки и утверждения. К сожалению, некоторые люди не относятся с должной долей критицизма к материалам, публикуемым WKPP, и часто неверно интерпретируют доклады об экстремальных погружениях, проведенных с «короткой» декомпрессией, считая их достаточным доказательством правильности описанных стратегий декомпрессии. Энтузиазм, с которым некоторые авторы из этих групп представляют свои материалы, лишь увеличивает потенциал для неправильного их восприятия. Важно понимать, что погружения малой группы высоко квалифицированных техно-дайверов не могут автоматически переноситься на широкую массу дайверов.

Несмотря на предостережения, мне кажется, что новаторские алгоритмы, построенные на основе «пузырьковых» моделей, через некоторое время будут полностью признаны и получат самое широкое применение. Потенциальные преимущества, которые они дают глубоководным и техническим дайверам, очевидны.

Cтатья из UNDERSEA JOURNAL. Сайт www.divelab.ru

Reprinted with permission of International PADI, Inc.
(перепечатано с разрешения International PADI, Inc.)