En fisiología , la contradifusión isobárica ( ICD ) es la difusión de diferentes gases dentro y fuera de los tejidos mientras se encuentra bajo una presión ambiental constante , después de un cambio en la composición del gas, y los efectos fisiológicos de este fenómeno. El término contradifusión de gas inerte a veces se usa como sinónimo, pero también se puede aplicar a situaciones en las que cambia la presión ambiental. [1] [2] Tiene relevancia en el buceo con mezcla de gases y la anestesiología . [ cita requerida ]
La contradifusión isobárica fue descrita por primera vez por Graves, Idicula, Lambertsen y Quinn en 1973 en sujetos que respiraron una mezcla de gases (en la que el componente inerte era nitrógeno o neón ) mientras estaban rodeados por otra ( basada en helio ). [3] [4]
En medicina, la DCI es la difusión de gases en diferentes direcciones que pueden aumentar la presión dentro de los espacios abiertos del aire del cuerpo y los equipos circundantes. [5]
Un ejemplo de esto sería un paciente que respira óxido nitroso en un quirófano (rodeado de aire). Los manguitos de los tubos endotraqueales deben ser monitoreados ya que el óxido nitroso se difundirá en el espacio lleno de aire haciendo que el volumen aumente. En la cirugía laparoscópica , se evita el óxido nitroso ya que el gas se difundirá en las cavidades abdominal o pélvica causando un aumento en la presión interna. En el caso de una timpanoplastia , el colgajo de piel no se colocará hacia abajo ya que el óxido nitroso se difundirá en el oído medio . [ cita requerida ]
En el buceo submarino , la ICD es la difusión de un gas inerte en los tejidos corporales mientras otro gas inerte se difunde hacia el exterior. Si bien no es estrictamente un fenómeno de descompresión, es una complicación que puede ocurrir durante la descompresión y que puede dar lugar a la formación o el crecimiento de burbujas sin cambios en la presión ambiental. [6] [7] Si el gas que se difunde en un tejido lo hace a una velocidad que excede la velocidad del otro que sale del tejido, puede aumentar la concentración combinada de gases en el tejido a una sobresaturación suficiente para causar la formación o el crecimiento de burbujas, sin cambios en la presión ambiental y, en particular, sin descompresión concurrente . Lambertsen ha descrito dos formas de este fenómeno: [1] [8]
La contradifusión isobárica superficial (también conocida como contradifusión isobárica en estado estacionario) ocurre cuando el gas inerte respirado por el buceador se difunde más lentamente en el cuerpo que el gas inerte que lo rodea. [1] [8] [9]
Un ejemplo de esto sería respirar aire en un ambiente con heliox . El helio presente en el heliox se difunde rápidamente en la piel, mientras que el nitrógeno se difunde más lentamente desde los capilares hacia la piel y hacia el exterior del cuerpo. El efecto resultante genera una sobresaturación en ciertos sitios de los tejidos superficiales y la formación de burbujas de gas inerte. Estas lesiones cutáneas isobáricas (urticaria) no se producen cuando el gas ambiental es nitrógeno y el gas respirable es helio. [10] [9]
La contradifusión isobárica transitoria (DCI) de tejido profundo ocurre cuando el buceador respira diferentes gases inertes en secuencia. [1] [8] El gas que se difunde rápidamente se transporta hacia el tejido más rápido de lo que el gas que se difunde más lentamente se transporta fuera del tejido. [7]
Un ejemplo de esto fue mostrado en la literatura por Harvey en 1977 cuando los buceadores cambiaron de una mezcla de nitrógeno a una mezcla de helio (la difusividad del helio es 2,65 veces más rápida que la del nitrógeno), [7] desarrollaron rápidamente picazón seguida de dolor en las articulaciones. [11] Los buceadores de saturación que respiraban hidroxocobalto cambiaron a una mezcla de heliox y desarrollaron síntomas de enfermedad por descompresión durante Hydra V. [12] En 2003, Doolette y Mitchell describieron la CDI como la base de la enfermedad por descompresión del oído interno y sugirieron que "los cambios de gas respirable deben programarse profundos o superficiales para evitar el período de máxima sobresaturación resultante de la descompresión". [13] También puede suceder cuando los buceadores de saturación que respiran hidroxocobalto cambian a una mezcla de heliox. [14]
Existe otro efecto que puede manifestarse como resultado de la disparidad en la solubilidad entre los diluyentes de gases respirables inertes, que ocurre en los cambios de gas isobáricos cerca del techo de descompresión entre un gas de baja solubilidad (típicamente helio, y un gas de mayor solubilidad, típicamente nitrógeno) [15] [16]
Un modelo de descompresión del oído interno de Doolette y Mitchell sugiere que un aumento transitorio en la tensión del gas después de un cambio de helio a nitrógeno en el gas respirable puede ser resultado de la diferencia en la transferencia de gas entre compartimentos. Si el transporte de nitrógeno al compartimento vascular por perfusión excede la eliminación de helio por perfusión, mientras que la transferencia de helio al compartimento vascular por difusión desde la perilinfa y la endolinfa excede la contradifusión de nitrógeno, esto puede resultar en un aumento temporal en la tensión total del gas, ya que la entrada de nitrógeno excede la eliminación de helio, lo que puede resultar en la formación y el crecimiento de burbujas. Este modelo sugiere que la difusión de gases desde el oído medio a través de la ventana redonda es insignificante. El modelo no es necesariamente aplicable a todos los tipos de tejido. [13]
Lambertsen hizo sugerencias para ayudar a evitar la ICD mientras se bucea. [1] [8] Si el buceador está rodeado o saturado de nitrógeno, no debe respirar gases ricos en helio. Lambertson también propuso que los cambios de gas que implican pasar de mezclas ricas en helio a mezclas ricas en nitrógeno serían aceptables, pero los cambios de nitrógeno a helio deberían incluir la recompresión. Sin embargo, el estudio más reciente de Doolette y Mitchell sobre la enfermedad por descompresión del oído interno (IEDCS) ahora muestra que el oído interno puede no estar bien modelado por algoritmos comunes (por ejemplo, Bühlmann ). Doolette y Mitchell proponen que un cambio de una mezcla rica en helio a una mezcla rica en nitrógeno, como es común en el buceo técnico cuando se cambia de trimix a nitrox en el ascenso, puede causar una sobresaturación transitoria de gas inerte dentro del oído interno y dar lugar a IEDCS. [13] Steve Burton propuso una hipótesis similar para explicar la incidencia de IEDCS al cambiar de trimix a nitrox, y consideró el efecto de la solubilidad mucho mayor del nitrógeno que del helio en la producción de aumentos transitorios en la presión total del gas inerte, lo que podría conducir a DCS en condiciones isobáricas. [17] La recompresión con oxígeno es eficaz para aliviar los síntomas resultantes de ICD. Sin embargo, el modelo de Burton para IEDCS no concuerda con el modelo de oído interno de Doolette y Mitchell. Doolette y Mitchell modelan el oído interno utilizando coeficientes de solubilidad cercanos a los del agua. [13] Sugieren que los cambios de gases respirables de mezclas ricas en helio a mezclas ricas en nitrógeno deben programarse cuidadosamente, ya sea profundos (con la debida consideración a la narcosis por nitrógeno) o superficiales para evitar el período de máxima sobresaturación resultante de la descompresión. Los cambios también deben realizarse durante la respiración de la mayor presión parcial de oxígeno inspirado que se pueda tolerar de manera segura, con la debida consideración a la toxicidad del oxígeno. [13]
Steve Burton propuso una hipótesis similar para explicar la incidencia de IEDCS al cambiar de trimix a nitrox, y consideró el efecto de la solubilidad mucho mayor del nitrógeno que del helio en la producción de aumentos transitorios en la presión total del gas inerte, lo que podría conducir a DCS en condiciones isobáricas. [18]
Burton sostiene que el efecto de cambiar de Trimix a Nitrox con un gran aumento de la fracción de nitrógeno a presión constante tiene el efecto de aumentar la carga total de gas, particularmente en los tejidos más rápidos, ya que la pérdida de helio se ve más que compensada por el aumento de nitrógeno. Esto podría causar la formación y el crecimiento inmediato de burbujas en los tejidos rápidos. Se sugiere una regla simple para evitar la ICD cuando se cambia de gas en un techo de descompresión: [18]
Se ha demostrado que esta regla evita con éxito el ICD en cientos de inmersiones profundas con trimix. [18]
Una herramienta de software de planificación de descompresión llamada Ultimate Planner intenta predecir la DCI mediante el modelado del oído interno como tejido acuoso (enfoque de Mitchell y Doolette) o lipídico (enfoque de Burton). [19]
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