La descompresión de un buceador es la reducción de la presión ambiental que experimenta durante el ascenso desde una profundidad. También es el proceso de eliminación de los gases inertes disueltos del cuerpo del buceador que se acumulan durante el ascenso, principalmente durante las pausas del ascenso conocidas como paradas de descompresión, y después de salir a la superficie, hasta que las concentraciones de gases alcanzan el equilibrio. Los buceadores que respiran gas a presión ambiental deben ascender a una velocidad determinada por su exposición a la presión y el gas respirable que utilicen. Un buceador que solo respira gas a presión atmosférica cuando practica buceo libre o esnórquel normalmente no necesitará descomprimirse. Los buceadores que utilizan un traje de buceo atmosférico no necesitan descomprimirse, ya que nunca están expuestos a una presión ambiental alta.
Cuando un buceador desciende en el agua, la presión hidrostática y, por lo tanto, la presión ambiental, aumentan. Debido a que el gas respirable se suministra a presión ambiental , parte de este gas se disuelve en la sangre del buceador y es transferido por la sangre a otros tejidos. El gas inerte, como el nitrógeno o el helio, continúa siendo absorbido hasta que el gas disuelto en el buceador está en un estado de equilibrio con el gas respirable en los pulmones del buceador , momento en el que el buceador está saturado para esa profundidad y la mezcla respirable, o la profundidad y, por lo tanto, la presión, cambian, o las presiones parciales de los gases se modifican modificando la mezcla de gases respirables. Durante el ascenso, la presión ambiental se reduce y, en algún momento, los gases inertes disueltos en un tejido determinado estarán en una concentración más alta que el estado de equilibrio y comenzarán a difundirse nuevamente. Si la reducción de presión es suficiente, el exceso de gas puede formar burbujas, lo que puede provocar enfermedad por descompresión , una afección posiblemente debilitante o potencialmente mortal. Es esencial que los buceadores gestionen su descompresión para evitar la formación excesiva de burbujas y la enfermedad por descompresión. Una descompresión mal gestionada suele ser consecuencia de una reducción de la presión ambiental demasiado rápida para que la cantidad de gas en solución se elimine de forma segura. Estas burbujas pueden bloquear el suministro de sangre arterial a los tejidos o causar directamente daño tisular. Si la descompresión es eficaz, las microburbujas venosas asintomáticas presentes después de la mayoría de las inmersiones se eliminan del cuerpo del buceador en los lechos capilares alveolares de los pulmones. Si no se les da suficiente tiempo, o se crean más burbujas de las que se pueden eliminar de forma segura, las burbujas aumentan de tamaño y número provocando los síntomas y las lesiones de la enfermedad por descompresión. El objetivo inmediato de la descompresión controlada es evitar el desarrollo de síntomas de formación de burbujas en los tejidos del buceador, y el objetivo a largo plazo es evitar complicaciones debido a una lesión por descompresión subclínica .
Los mecanismos de formación de burbujas y los daños que causan han sido objeto de investigación médica durante un tiempo considerable y se han propuesto y probado varias hipótesis . Se han propuesto, probado y utilizado tablas y algoritmos para predecir el resultado de los programas de descompresión para exposiciones hiperbáricas específicas, y en muchos casos, se han reemplazado. Aunque se han perfeccionado constantemente y se consideran generalmente aceptablemente fiables, el resultado real para cualquier buceador individual sigue siendo ligeramente impredecible. Aunque la descompresión conserva cierto riesgo, ahora se considera generalmente aceptable para inmersiones dentro del rango bien probado del buceo recreativo y profesional normal. Sin embargo, los procedimientos de descompresión actualmente populares recomiendan una "parada de seguridad" adicional a las paradas requeridas por el algoritmo, normalmente de unos tres a cinco minutos a 3 a 6 metros (10 a 20 pies), especialmente 1 en un ascenso continuo sin paradas.
La descompresión puede ser continua o por etapas . Un ascenso con descompresión por etapas se interrumpe con paradas de descompresión a intervalos de profundidad calculados, pero todo el ascenso es en realidad parte de la descompresión y la velocidad de ascenso es fundamental para la eliminación inofensiva del gas inerte. Una inmersión sin descompresión , o más exactamente, una inmersión con descompresión sin paradas, se basa en limitar la velocidad de ascenso para evitar la formación excesiva de burbujas en los tejidos más rápidos. El tiempo transcurrido a presión de superficie inmediatamente después de una inmersión también es una parte importante de la descompresión y puede considerarse como la última parada de descompresión de una inmersión. El cuerpo puede tardar hasta 24 horas en volver a sus niveles atmosféricos normales de saturación de gas inerte después de una inmersión. Cuando se pasa tiempo en la superficie entre inmersiones, esto se conoce como el "intervalo de superficie" y se considera al calcular los requisitos de descompresión para la inmersión posterior.
Para que la descompresión sea eficaz, el buceador debe ascender con la suficiente rapidez como para establecer un gradiente de descompresión lo más alto posible en la mayor cantidad de tejidos y sin provocar el desarrollo de burbujas sintomáticas. Esto se facilita manteniendo la presión parcial de oxígeno en el gas respirable lo más alta posible y sin riesgos, y evitando cambios de gas que puedan provocar la formación o el crecimiento de burbujas por contradifusión. El desarrollo de programas que sean seguros y eficaces se ha complicado debido a la gran cantidad de variables e incertidumbres, incluida la variación personal en la respuesta a distintas condiciones ambientales y cargas de trabajo.
La teoría de la descompresión es el estudio y modelado de la transferencia del componente de gas inerte de los gases respiratorios desde el gas en los pulmones a los tejidos del buceador y viceversa durante la exposición a variaciones en la presión ambiental. En el caso del buceo submarino y el trabajo con aire comprimido, esto implica principalmente presiones ambientales mayores que la presión superficial local, pero los astronautas , los montañistas de gran altitud y los ocupantes de aeronaves no presurizadas están expuestos a presiones ambientales menores que la presión atmosférica estándar al nivel del mar. [1] [2] En todos los casos, los síntomas de la enfermedad por descompresión ocurren durante o dentro de un período relativamente corto de horas, u ocasionalmente días, después de una reducción significativa de la presión ambiental. [3]
La absorción de gases en líquidos depende de la solubilidad del gas específico en el líquido específico, la concentración del gas, expresada habitualmente como presión parcial, y la temperatura. La variable principal en el estudio de la teoría de la descompresión es la presión. [4] [5] [6]
Una vez disuelto, la distribución del gas disuelto puede ser por difusión , donde no hay flujo masivo del solvente , o por perfusión , donde el solvente (en este caso la sangre) circula alrededor del cuerpo del buceador, donde el gas puede difundirse a regiones locales de menor concentración . [7] Dado el tiempo suficiente a una presión parcial específica en el gas respirable, la concentración en los tejidos se estabiliza o satura a una velocidad que depende de la solubilidad, la velocidad de difusión y la perfusión, todas las cuales varían en los diferentes tejidos del cuerpo. Este proceso se conoce como ingasificación y generalmente se modela como un proceso exponencial inverso . [7]
Si la concentración del gas inerte en el gas respirable se reduce por debajo de la de cualquiera de los tejidos, existe una tendencia a que el gas regrese de los tejidos al gas respirable. Esto se conoce como desgasificación y ocurre durante la descompresión, cuando la reducción de la presión ambiental reduce la presión parcial del gas inerte en los pulmones. Este proceso puede complicarse por la formación de burbujas de gas, y el modelado es más complejo y variado. [7]
Las concentraciones combinadas de gases en un tejido determinado dependen de la historia de la presión y la composición del gas. En condiciones de equilibrio, la concentración total de gases disueltos es menor que la presión ambiental, ya que el oxígeno se metaboliza en los tejidos y el dióxido de carbono producido es mucho más soluble. Sin embargo, durante una reducción de la presión ambiental, la tasa de reducción de la presión puede superar la tasa a la que se elimina el gas por difusión y perfusión. Si la concentración se vuelve demasiado alta, puede alcanzar una etapa en la que se pueden formar burbujas en los tejidos sobresaturados . Cuando la presión de los gases en una burbuja supera las presiones externas combinadas de la presión ambiental y la tensión superficial de la interfaz burbuja-líquido, las burbujas crecen y este crecimiento puede dañar el tejido. [7]
Si los gases inertes disueltos salen de la solución dentro de los tejidos del cuerpo y forman burbujas, pueden causar la afección conocida como enfermedad por descompresión o DCS, también conocida como enfermedad de los buceadores, enfermedad de los buzos o enfermedad de los cajones. Sin embargo, no todas las burbujas producen síntomas, y la detección de burbujas Doppler muestra que las burbujas venosas están presentes en un número significativo de buceadores asintomáticos después de exposiciones hiperbáricas relativamente leves. [8] [9]
Dado que las burbujas pueden formarse en cualquier parte del cuerpo o migrar a ella, la DCS puede producir muchos síntomas y sus efectos pueden variar desde dolor en las articulaciones y erupciones cutáneas hasta parálisis y muerte. La susceptibilidad individual puede variar de un día para otro y diferentes individuos en las mismas condiciones pueden verse afectados de manera diferente o no verse afectados en absoluto. La clasificación de los tipos de DCS según sus síntomas ha evolucionado desde su descripción original. [8]
El riesgo de sufrir enfermedad de descompresión después de bucear se puede controlar mediante procedimientos de descompresión eficaces y contraerla es poco común en la actualidad, aunque sigue siendo hasta cierto punto impredecible. Su posible gravedad ha impulsado muchas investigaciones para prevenirla y los buceadores casi universalmente utilizan tablas de descompresión u ordenadores de buceo para limitar o controlar su exposición y para controlar su velocidad de ascenso y los procedimientos de descompresión. Si se contrae una enfermedad de descompresión, generalmente se trata con terapia de oxígeno hiperbárico en una cámara de recompresión . Si se trata a tiempo, hay una probabilidad significativamente mayor de recuperación exitosa. [8] [9]
Un buceador que sólo respira gas a presión atmosférica cuando practica buceo libre o snorkel normalmente no necesitará descomprimirse, pero es posible sufrir enfermedad por descompresión, o taravana , por realizar buceo libre profundo repetitivo con intervalos cortos en la superficie. [10]
Las tasas reales de difusión y perfusión, y la solubilidad de los gases en tejidos fisiológicos específicos no se conocen en general y varían considerablemente. Sin embargo, se han propuesto modelos matemáticos que se aproximan a la situación real en mayor o menor medida. Estos modelos predicen si es probable que se produzca la formación de burbujas sintomáticas para un perfil de inmersión determinado. Los algoritmos basados en estos modelos producen tablas de descompresión . [7] En los ordenadores de buceo personales , producen una estimación en tiempo real del estado de descompresión y muestran un perfil de ascenso recomendado para el buceador, que puede incluir paradas de descompresión. [11]
Se han utilizado dos conceptos diferentes para el modelado de la descompresión. El primero supone que el gas disuelto se elimina mientras se encuentra en la fase disuelta y que no se forman burbujas durante la descompresión asintomática. El segundo, que se sustenta en la observación experimental, supone que se forman burbujas durante la mayoría de las descompresiones asintomáticas y que la eliminación de gas debe tener en cuenta tanto la fase disuelta como la de burbujas. [12]
Los primeros modelos de descompresión tendían a utilizar los modelos de fase disuelta y los ajustaban mediante factores derivados de observaciones experimentales para reducir el riesgo de formación de burbujas sintomáticas. [7]
Existen dos grupos principales de modelos de fase disuelta: En los modelos de compartimentos paralelos , se considera que existen varios compartimentos con diferentes tasas de absorción de gas ( tiempo medio ), independientemente uno del otro, y la condición límite está controlada por el compartimento que muestra el peor caso para un perfil de exposición específico. Estos compartimentos representan tejidos conceptuales y no representan tejidos orgánicos específicos. Simplemente representan el rango de posibilidades para los tejidos orgánicos. El segundo grupo utiliza compartimentos en serie , que supone que el gas se difunde a través de un compartimento antes de llegar al siguiente. [7]
Los modelos más recientes intentan modelar la dinámica de las burbujas , también generalmente mediante modelos simplificados, para facilitar el cálculo de tablas y, posteriormente, permitir predicciones en tiempo real durante una inmersión. Los modelos que se aproximan a la dinámica de las burbujas son variados. Van desde los que no son mucho más complejos que los modelos de fase disuelta, hasta los que requieren una potencia computacional considerablemente mayor. [12] No se ha demostrado experimentalmente que los modelos de burbujas sean más eficientes ni que reduzcan el riesgo de enfermedad por descompresión para inmersiones en las que el perfil del fondo y el tiempo total de ascenso son los mismos que para los modelos de gas disuelto. Un trabajo experimental limitado sugiere que para algunos perfiles de inmersión, el aumento de la ingasificación debido a paradas más profundas puede causar un mayor estrés de descompresión en los tejidos más lentos con la consiguiente mayor carga de burbujas venosas después de las inmersiones. [13]
La práctica de la descompresión por parte de los buceadores comprende la planificación y el seguimiento del perfil indicado por los algoritmos o tablas del modelo de descompresión elegido , el equipo disponible y adecuado a las circunstancias de la inmersión, y los procedimientos autorizados para el equipo y el perfil a utilizar. Existe una amplia gama de opciones en todos estos aspectos. En muchos casos, la práctica de la descompresión se lleva a cabo en un marco o "sistema de descompresión" que impone restricciones adicionales al comportamiento del buceador. Dichas restricciones pueden incluir: limitar la velocidad de ascenso; realizar paradas durante el ascenso adicionales a las paradas de descompresión; limitar el número de inmersiones realizadas en un día; limitar el número de días de buceo dentro de una semana; evitar perfiles de inmersión que tengan un gran número de ascensos y descensos; evitar el trabajo pesado inmediatamente después de una inmersión; no bucear antes de volar o ascender a la altitud; [14] y requisitos organizativos.
La descompresión puede ser continua o por etapas, donde el ascenso se interrumpe con paradas a intervalos de profundidad regulares, pero todo el ascenso es parte de la descompresión y la velocidad de ascenso puede ser fundamental para la eliminación inofensiva del gas inerte. [15] Lo que comúnmente se conoce como buceo sin descompresión, o más precisamente descompresión sin paradas, se basa en limitar la velocidad de ascenso para evitar la formación excesiva de burbujas. [16]
Los procedimientos utilizados para la descompresión dependen del modo de buceo, el equipo disponible , el lugar y el entorno, y el perfil de inmersión real . Se han desarrollado procedimientos estandarizados que proporcionan un nivel aceptable de riesgo en circunstancias apropiadas. Los buceadores comerciales , militares , científicos y recreativos utilizan diferentes conjuntos de procedimientos , aunque existe una superposición considerable cuando se utiliza equipo similar, y algunos conceptos son comunes a todos los procedimientos de descompresión.
Los procedimientos normales de descompresión en buceo varían desde el ascenso continuo para inmersiones sin paradas, donde la descompresión necesaria ocurre durante el ascenso, que se mantiene a una velocidad controlada para este propósito, [16] a través de la descompresión por etapas en aguas abiertas o en una campana, [17] [18] o siguiendo el techo de descompresión, hasta la descompresión desde la saturación, que generalmente ocurre en una cámara de descompresión que forma parte de un sistema de saturación. [19] La descompresión se puede acelerar mediante el uso de gases respirables que proporcionen un mayor diferencial de concentración de los componentes de gas inerte de la mezcla respirable al maximizar el contenido de oxígeno aceptable, al tiempo que se evitan los problemas causados por la contradifusión del gas inerte . [20]
La recompresión terapéutica es un procedimiento médico para el tratamiento de la enfermedad por descompresión , y es seguida por una descompresión, generalmente según un programa relativamente conservador. [21]
Los equipos directamente asociados con la descompresión incluyen:
Los síntomas de la enfermedad por descompresión son causados por el daño causado por la formación y el crecimiento de burbujas de gas inerte dentro de los tejidos y por el bloqueo del suministro de sangre arterial a los tejidos por burbujas de gas y otros émbolos como consecuencia de la formación de burbujas y el daño tisular. [26] [27]
Los mecanismos precisos de formación de burbujas [28] y el daño que causan han sido objeto de investigación médica durante un tiempo considerable y se han propuesto y probado varias hipótesis. Se han propuesto, probado y utilizado tablas y algoritmos para predecir el resultado de los programas de descompresión para exposiciones hiperbáricas específicas, y generalmente se ha comprobado que son de cierta utilidad, pero no totalmente confiables. La descompresión sigue siendo un procedimiento con cierto riesgo, pero este se ha reducido y generalmente se considera aceptable para inmersiones dentro del rango bien probado del buceo comercial, militar y recreativo. [7]
El primer trabajo experimental registrado relacionado con la descompresión fue realizado por Robert Boyle , quien sometió a animales de experimentación a una presión ambiental reducida mediante el uso de una bomba de vacío primitiva. En los primeros experimentos, los sujetos murieron por asfixia, pero en experimentos posteriores se observaron signos de lo que luego se conocería como enfermedad por descompresión. [29]
Más tarde, cuando los avances tecnológicos permitieron el uso de la presurización de minas y cajones para excluir la entrada de agua, se observó que los mineros presentaban síntomas [29] de lo que se conocería como enfermedad de los cajones, enfermedad del aire comprimido [30] [31] , las curvas [29] y enfermedad por descompresión.
Una vez que se reconoció que los síntomas eran causados por burbujas de gas, [30] y que la recompresión podía aliviar los síntomas, [29] [32] Paul Bert demostró en 1878 que la enfermedad por descompresión es causada por burbujas de nitrógeno liberadas de los tejidos y la sangre durante o después de la descompresión, y mostró las ventajas de respirar oxígeno después de desarrollar la enfermedad por descompresión. [33]
Estudios posteriores demostraron que era posible evitar los síntomas mediante una descompresión lenta [30] y, posteriormente, se derivaron varios modelos teóricos para predecir perfiles de descompresión seguros y el tratamiento de la enfermedad por descompresión. [34]
En 1908, John Scott Haldane preparó la primera tabla de descompresión reconocida para el Almirantazgo británico, basada en experimentos extensos con cabras utilizando un punto final de DCS sintomático. [18] [29]
George D. Stillson, de la Armada de los Estados Unidos, probó y perfeccionó las tablas de Haldane en 1912 [35] , y esta investigación condujo a la primera publicación del Manual de buceo de la Armada de los Estados Unidos y al establecimiento de una Escuela de buceo de la Armada en Newport, Rhode Island. Casi al mismo tiempo, Leonard Erskine Hill estaba trabajando en un sistema de descompresión uniforme continua [29] [32]
En 1927, la Escuela Naval de Buceo y Salvamento se restableció en el Astillero Naval de Washington y la Unidad de Buceo Experimental de la Armada (NEDU) se trasladó al mismo lugar. En los años siguientes, la Unidad de Buceo Experimental desarrolló las Tablas de Descompresión de Aire de la Armada de los EE. UU., que se convirtieron en el estándar mundial aceptado para el buceo con aire comprimido. [36]
Durante la década de 1930, Hawkins, Schilling y Hansen realizaron inmersiones experimentales exhaustivas para determinar las proporciones de sobresaturación permitidas para diferentes compartimentos de tejido para el modelo de Haldanean, [37] Albert R. Behnke y otros experimentaron con oxígeno para la terapia de recompresión, [29] y se publicaron las tablas de la Marina de los EE. UU. de 1937. [37]
En 1941, la enfermedad por descompresión de altitud se trató por primera vez con oxígeno hiperbárico. [38] y las Tablas de descompresión revisadas de la Marina de los EE. UU. se publicaron en 1956.
En 1965, LeMessurier y Hills publicaron Un enfoque termodinámico que surge de un estudio sobre técnicas de buceo en el Estrecho de Torres , que sugiere que la descompresión mediante modelos convencionales forma burbujas que luego se eliminan mediante redisolución en las paradas de descompresión, lo que es más lento que la eliminación mientras aún están en solución. Esto indica la importancia de minimizar la fase de burbuja para una eliminación eficiente del gas, [39] [40] El Groupe d'Etudes et Recherches Sous-marines publicó las tablas de descompresión MN65 de la Armada francesa, y Goodman y Workman introdujeron las tablas de recompresión utilizando oxígeno para acelerar la eliminación del gas inerte. [41] [42]
El Laboratorio Fisiológico Naval Real publicó tablas basadas en el modelo de difusión en placa de tejido de Hempleman en 1972, [43] la contradifusión isobárica en sujetos que respiraron una mezcla de gases inertes mientras estaban rodeados por otra fue descrita por primera vez por Graves, Idicula, Lambertsen y Quinn en 1973, [44] [45] y el gobierno francés publicó las MT74 Tables du Ministère du Travail en 1974.
A partir de 1976, la sensibilidad de las pruebas de enfermedad por descompresión se mejoró mediante métodos ultrasónicos que pueden detectar burbujas venosas móviles antes de que se manifiesten los síntomas de DCS. [46]
Paul K Weathersby, Louis D Homer y Edward T Flynn introdujeron el análisis de supervivencia en el estudio de la enfermedad por descompresión en 1982. [47]
Albert A. Bühlmann publicó Decompression–Decompression sickness en 1984. [17] Bühlmann reconoció los problemas asociados con el buceo de altura y propuso un método que calculaba la carga máxima de nitrógeno en los tejidos a una presión ambiental particular modificando las relaciones de supersaturación permitidas de Haldane para aumentar linealmente con la profundidad. [48] En 1984, DCIEM (Institución de Defensa y Civil de Medicina Ambiental, Canadá) publicó las Tablas de No Descompresión y Descompresión basadas en el modelo de compartimento serial de Kidd/Stubbs y extensas pruebas ultrasónicas, [49] y Edward D. Thalmann publicó el algoritmo USN EL y las tablas para aplicaciones de rebreather de circuito cerrado de Nitrox con PO2 constante y el uso extendido del modelo EL para CCR de Heliox con PO2 constante en 1985. El modelo EL puede interpretarse como un modelo de burbuja. Las tablas de buceo deportivo suizo de 1986 se basaron en el modelo Haldanean Bühlmann, [50] al igual que las tablas SAA Bühlmann de 1987 en el Reino Unido. [48]
DE Yount y DC Hoffman propusieron un modelo de burbuja en 1986, y las tablas BSAC'88 se basaron en el modelo de burbuja de Hennessy. [51]
Las tablas de buceo deportivo DCIEM de 1990 se basaron en datos experimentales ajustados, en lugar de un modelo fisiológico, [49] y las tablas de descompresión Marine Nationale 90 (MN90) de la Armada francesa de 1990 fueron un desarrollo del modelo Haldanean anterior de las tablas MN65. [52]
En 1991, DE Yount describió un desarrollo de su modelo de burbuja anterior, el Modelo de Permeabilidad Variada, y las Tablas del Ministerio del Trabajo civiles franceses de 1992 (MT92) también tienen una interpretación del modelo de burbuja. [53]
NAUI publicó tablas de Trimix y Nitrox basadas en el modelo de burbuja de gradiente reducido (RGBM) de Wienke en 1999, [54] seguidas de tablas de aire recreativo basadas en el modelo RGBM en 2001. [55]
En 2007, Wayne Gerth y David Doolette publicaron los conjuntos de parámetros VVal 18 y VVal 18M para tablas y programas basados en el algoritmo Thalmann EL, y produjeron un conjunto de tablas de descompresión internamente compatibles para circuito abierto y CCR con aire y Nitrox, incluida la descompresión aire/oxígeno en agua y la descompresión de superficie con oxígeno. [56] En 2008, la Revisión 6 del Manual de Buceo de la Marina de los EE. UU. incluyó una versión de las tablas de 2007 desarrolladas por Gerth y Doolette.
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