Стоит отметить, что дайвинг - не самое простое и безопасное занятие, как кажется на первый взгляд. Очень важными являются требования техники безопасности при всплытии наверх, во время которого необходимо соблюдать многие правила.
Декомпрессионная, или кессонная, болезнь (ДБ) — специфическое заболевание подводников. Его легко приобрести за несколько минут, зато последствия надолго остаются в виде поражений костей и суставов. Причины и механизмы возникновения ДБ многообразны и сложны, поэтому каждый, кто нарушает или близок к нарушению правил безопасности, сознательно подвергает себя опасности подхватить этот подводный грипп, причем невежество увеличивает эту опасность, а знание и осторожность снижают ее до минимума. Тем, кто прочно и надолго связал свою жизнь с аквалангом, мало представлять себе причины возникновения и пусковые механизмы ДБ — их необходимо осознать и прочувствовать.
Каким образом организм насыщается азотом и избавляется от него при занятиях дайвингом?
Закон Генри предполагает, что организм человека поглощает азот в количестве, пропорциональном к окружающему давлению. На поверхности тело считается насыщенным, что означает, что оно содержит столько азота, сколько оно способно содержать в растворенном виде при 1 АТМ.
Организм человека состоит преимущественно из жидкости. Таким образом, газы проникают в него так же, как в воду. Однако, вследствие того, что физиология рассматривает тело человека в виде совокупности тканей, растворение газа в организме является более сложным явлением, чем растворение газа в воде. При изменении окружающего давления организм не поглощает и не высвобождает инертные газы с постоянной скоростью, как это происходит в ведре с водой. Т.к. человеческий организм состоит из большого количества различных тканей и мембран с разным кровоснабжением и способностью поглощать азот.
При погружении дайвера парциальное давление N2 азота в альвеолярном воздухе повышается и становится больше, чем давление N2 азота в крови. Чем больше разница в давлении (градиент давления.) между N2 азотом в альвеолярном воздухе и N2 азотом в растворе плазме крови, тем быстрее N2 азот растворяется в плазме крови. Далее, N2 азот переходит из плазмы крови в ткани организм дайвера. При возрастании насыщением N2 азота организмом, разница в давления сокращается, что замедляет поглощение N2 азота, происходит процесс насыщения. Если дайвер будет оставаться длительное время на определённой глубине, давление внутри тканей, в конечном итоге, станет равным давлению окружающей среды, что приведёт к невозможности дальнейшего растворения тканями N2 азота на данной глубине.
Теоретически поглощение тканью N2 происходит экспоненциально, то есть за равные промежутки времени в каждом компартменте (в ткани), количество азота увеличивается (снижается) на половину по отношению к оставшемуся количеству N2 азота, создавая прогрессию.
Скорость поглощения N2 азота неодинакова в разных тканях, это зависит от объёма кровообращения (называемое перфузией), которое различно для разных участков тела. Некоторые ткани (например, кровь) поглощают N2 азот быстрыми темпами и содержат относительно небольшое его количество до насыщения. Теоретически это ткань называется быстрой. А есть ткани медленные, например - костная ткань, содержащая большее количество до насыщения.
При всплытии дайвера, всё происходит наоборот, давление N2 азота в крови превышает давление N2 азота в альвеолярном воздухе. N2 азот диффундирует из крови в альвеолярный воздух, что, в свою очередь, вызывает падение парциального давления N2 азота в крови. Давление газа в жидкости превышает внешнее давление газа на поверхность жидкости, происходит процесс "рассыщения". Именно в данный момент возникает опасность кессонной болезни, т.к. градиент давления между кровью и тканью может превысить безопасные пределы. Перенасыщенная ткань начинает выделять N2 азот из тканей в кровь, которая переносит его в лёгкие и выделяет его (N2 азот) в альвеолярный воздух лёгких. Следовательно, избыток N2 азота выводится организмом через сердечно-сосудистую систему.
Если дайвер слишком быстро поднимется на поверхность, градиент давления между кровью и тканью превысит безопасные пределы. Газ N2 начнет выделяться из жидкости в наружу, пузырьки азота просто-напросто не успевают достигнуть легких и начинают выходить из организма наружу. Кровь дайвера "закипает". Это происходит таким образом, к пузырям присоединяется все больше растворенного азота, что порождает эффект снежного кома, катящегося под гору. Затем к пузырям азота прикрепляются тромбоциты, а следом и другие кровяные тельца. Так формируются локальные сгустки крови (тромбы), делающие её неравномерно вязкой и способные даже закупорить небольшие сосуды.
Если давление резко падает, а упругость газа становится больше давления окружающей среды, жидкость считается перенасыщенной, и газ будет выделяться из раствора до достижения равновесия. Закон Генри 
Даже до того как физиологи обнаружили, что растворённый газ N2 азот является причиной возникновения кессонной болезни, они отмечали, что прекращение воздействия высокого давления приводит кессонной болезни дайвера, чем нахождение его под давлением.
Человек может выдержать некоторую степень перенасыщения азота. В противном случае мы заболели бы кессонной (декомпрессионной) болезнью, просто поднявшись лифте на верхний этаж небоскрёба. Важный момент заключается в том, чтобы определить, какое перенасыщение может выдержать человек, чтобы не заболеть декомпрессионной болезни. Именно это пытается объяснить модель декомпрессии.
Современная теория.
Хотя первоначальные теории о том, как организм выводит избыток N2 азота, оказались верными, со временем физиологи осознали, что существуют определённые проблемы, которые данная теория объяснить не может.
Первой проблемой, которую отмечали физиологи, было то, что основное соотношение, как доказали декомпрессионные эксперименты, было значительно ниже, чем описывает физика. Они наблюдали, что по некоторым причинам пузырьки образуются в перенасыщенной ткани гораздо легче, чем в перенасыщенных чистых жидкостях (надо в 200 раз превысить давление окружающей среды).
"Согласно теории, изменения давления, необходимое для спонтанного возникновения газового пузырька в чистой жидкости в противовес силам поверхностного натяжения жидкости, будет составлять 1000 атмосфер. Иными словами, если бы дайвер состоял из чистой жидкости, он смог погрузится на глубину более чем 13 км. и осуществить безостановочное всплытие без риска возникновения кессонной болезни, независимо от времени, проведённого на дне".> Энциклопедия Любительского Дайвинга / Padi
"Механизм образования пузырьков в организме дайвера оставался неизвестным, до тех пор, пока теоретический базис не был подведён в виде, так называемых, микропузырьковых или двухфазовых (то есть учитывающих существование как растворенного, так и свободного газа в тканях, в форме микропузырьков, одновременно) моделей. В настоящее время, исследования показали, что образование пузырьков в течение декомпрессии происходит вблизи так называемых газовых зародышей (микропузырьков, затравок), всегда присутствующих в тканях. Подобные "затравки" заметно облегчают преодоление энергетического барьера, на образование свободной фазы затрачивается меньше энергии, так как рост пузырька начинается не с нулевой точки. Как было сказано выше, “зародыши” газообразования могут существовать в ненасыщенной ткани, только будучи дополнительно стабилизированными. Возможны различные механизмы стабилизации. Рассмотрим одну из них, которая положена в основу одной из наиболее распространённых современных декомпрессионных моделей – VPM (Varying Permeability Model).
Varying Permeability Model изначально разработанная Давидом Юнтом (David Yount) с коллегами выросла из лабораторных экспериментов по энуклеации, проводимых ими в Гавайском Университете начиная с конца 70-х. Опыты проводились на образцах желатина. Преимущество желатина перед водой заключается в том, что образовавшиеся в процессе декомпрессии пузырьки не всплывают на поверхность, а находятся в толще, облегчая наблюдение и подсчёт. Наблюдавшееся образование пузырьков азота привело к гипотезе микропузырьковых зародышей, стабильность которых исследователи объяснили присутствием оболочки из молекул эндогенных поверхностно-активных веществв (ПАВ). Эндогенные вещества – образующиеся в самом организме>
Согласно современной теории, пузырьки образуются фактически после каждого погружения. Пузырьки, обнаруживаемые ультразвуковым детектором Допплера, находятся в венозной системе, хотя первоначально они образуются в мышечных капиллярах и жире. При увеличении газовой субстанции в капиллярах во время декомпрессии она возрастает до того уровня, когда от неё отделяется крошечные газовые пузырьки. Они попадают в венозную кровь и начинают циркулировать вместе с кровью, когда и обнаруживаются детектором Допплера, располагающимся, как правило, над сердцем. Микропузырьки переносятся кровотоком к легким, где поглощаются и, в конечном счете, испаряются без каких-либо последствий. Однако большинство экспертов уверены, что «бесшумные» пузырьки служат критерием для распознавания степени риска возникновения декомпрессионной болезни. Угрожающая ситуация наступает в случае неконтролируемого подъема или пропущенной остановки декомпрессии, когда «бесшумные» пузырьки вырастают до опасных размеров. Опасные пузырьки приводят к нарушению кровотока и создают в тканях давления, превышающие порог болевого раздражения. Так возникают первые признаки декомпрессионного заболевания.
Причин, способствующих возникновению ДБ, достаточно много, однако не до конца изучен механизм возникновения и развития декомпрессионной болезни. Но достоверно известно, что ее первопричиной является критическое пересыщение тканей индифферентным газом N2 .
По материалам:
1."Энциклопедия любительского дайвинга" Padi
2. www.dive-zone.de
3. Википедия
4. www.reflex24.ru/shop/catalog/dir_2/465/466/467/5967.html
