La profundidad narcótica equivalente (END) (históricamente también profundidad equivalente de nitrógeno ) se utiliza en el buceo técnico como una forma de estimar el efecto narcótico de una mezcla de gases respirables , como nitrox , heliox o trimix . El método se utiliza, para una mezcla de gases respirables y una profundidad de inmersión dadas, para calcular la profundidad equivalente que produciría aproximadamente el mismo efecto narcótico al respirar aire. [1]
La profundidad narcótica equivalente de una mezcla de gases respirables a una profundidad particular se calcula encontrando la profundidad a la cual el aire respirable tendría la misma presión parcial total de componentes narcóticos que el gas respirable en cuestión. [1]
Como el aire está compuesto aproximadamente de un 21% de oxígeno y un 79% de nitrógeno, es diferente si el oxígeno se considera narcótico y en qué medida se lo considera narcótico en relación con el nitrógeno. Si se considera que el oxígeno es igualmente narcótico que el nitrógeno, los gases narcóticos constituyen el 100% de la mezcla, o equivalentemente, la fracción de los gases totales que son narcóticos es 1,0. Algunas autoridades y agencias de certificación suponen que el oxígeno es equivalente en efecto narcótico al nitrógeno para este propósito. [2] En cambio, otras autoridades y agencias consideran que el oxígeno no es narcótico y lo agrupan con el helio y otros componentes no narcóticos potenciales, [3] o menos narcótico, y lo agrupan con gases como el hidrógeno, que tiene un efecto narcótico estimado en un 55% del nitrógeno según la solubilidad en lípidos. [4]
Se continúa investigando la naturaleza y el mecanismo de la narcosis por gas inerte y buscando métodos objetivos de medición para comparar la gravedad a diferentes profundidades y diferentes composiciones de gas. [3]
Aunque el oxígeno tiene mayor solubilidad lipídica que el nitrógeno y por lo tanto debería ser más narcótico según la correlación de Meyer-Overton , es probable que parte del oxígeno se metabolice, reduciendo así su efecto a un nivel similar al del nitrógeno o menos. [3]
También se conocen excepciones a la correlación de Meyer-Overton. Algunos gases que deberían ser muy narcóticos en función de su alta solubilidad en aceite, son mucho menos narcóticos de lo previsto. La investigación anestésica ha demostrado que para que un gas sea narcótico, su molécula debe unirse a receptores en las neuronas, y algunas moléculas tienen una forma que no favorece dicha unión. Se desconoce si el oxígeno se une a los receptores neuronales y cómo lo hace, por lo que el hecho mensurable de que el oxígeno sea más soluble en aceite que el nitrógeno no significa necesariamente que sea más narcótico que el nitrógeno. [3]
Dado que hay cierta evidencia de que el oxígeno juega un papel en los efectos narcóticos de una mezcla de gases, [5] algunas organizaciones prefieren asumir que es narcótico en lugar del método anterior de considerar solo el componente nitrógeno como narcótico, ya que esta suposición es más conservadora, y el manual de buceo de la NOAA recomienda tratar el oxígeno y el nitrógeno como igualmente narcóticos como una forma de simplificar los cálculos, dado que no hay ningún valor medido disponible. [1]
La situación se complica aún más porque los efectos de la narcosis por gas inerte varían significativamente entre buceadores que utilizan la misma mezcla de gases y entre ocasiones para el mismo buceador con el mismo gas y perfil de inmersión.
Las pruebas objetivas no han logrado demostrar la narcosis por oxígeno, y la investigación continúa. Ha sido difícil identificar un método confiable para medir objetivamente la narcosis por gas, pero la electroencefalografía cuantitativa (EEG) ha producido resultados interesantes. [3] [6] La cuantificación de los efectos más sutiles de la narcosis por gas inerte es difícil. Las pruebas psicométricas pueden ser variables y verse afectadas por los efectos del aprendizaje y la motivación del participante. En principio, las mediciones neurofisiológicas objetivas como el análisis del electroencefalograma cuantitativo (qEEG) y la frecuencia crítica de fusión de parpadeo (CFFF) podrían usarse para obtener mediciones objetivas. [3] [7]
Algunos estudios han demostrado una disminución de la CFFF durante las inmersiones con respiración de aire a 4 bar (30 msw), pero no han detectado un cambio con la presión parcial de oxígeno puro dentro del rango respirable. Los resultados con CFFF para nitrógeno no se ajustan bien a la presión parcial a mayores profundidades. [3] [7]
La narcosis por gas inerte hiperbárico se asocia con una actividad cerebral deprimida cuando se mide con un EEG. Se ha desarrollado una métrica de conectividad funcional basada en el llamado análisis de información mutua, y se ha resumido utilizando la medida de red de eficiencia global. Este método ha diferenciado con éxito entre respirar aire en la superficie y aire a 50 m, e incluso mostró un efecto a 18 m en el aire, pero no mostró una diferencia asociada con la presión para las exposiciones al heliox. La falta de cambio con el heliox sugiere que se mide el efecto del nitrógeno hiperbárico, y no un efecto directo de la presión. [3]
La métrica de conectividad funcional del EEG no cambió al respirar oxígeno hiperbárico dentro del rango seguro para la prueba, lo que indica que el oxígeno no produce los mismos cambios en la actividad eléctrica cerebral asociados con altas presiones parciales de nitrógeno, lo que sugiere que el oxígeno no es narcótico de la misma manera que el nitrógeno. [3]
Aunque se sabe que el dióxido de carbono (CO 2 ) es más narcótico que el nitrógeno (un aumento de la presión parcial alveolar final de la espiración de CO 2 de 10 milímetros de mercurio (13 mbar) causó un deterioro de las funciones mentales y psicomotoras de aproximadamente el 10 %) [5] [2] los efectos de la retención de dióxido de carbono no se consideran en estos cálculos, ya que la concentración de CO 2 en el gas respirable suministrado normalmente es baja y la concentración alveolar se ve afectada principalmente por el esfuerzo del buceador y los problemas de ventilación, e indirectamente por el trabajo respiratorio debido a los efectos del equipo y la densidad del gas. [8] [9]
El mecanismo que desencadena la narcosis por CO2 en los buceadores es la hipercapnia aguda. Las posibles causas pueden dividirse en cuatro grupos: ventilación insuficiente, espacio muerto excesivo, aumento de la producción metabólica de dióxido de carbono [10] y alto contenido de dióxido de carbono en el gas respirable, que suele ser un problema solo en los rebreathers. La ventilación insuficiente puede ser consecuencia de un alto trabajo respiratorio [8] .
A partir de 2023, se acepta en general que el helio no tiene ningún efecto narcótico conocido a ninguna profundidad a la que se pueda respirar el gas, y se puede descartar su contribución a la narcosis por gas inerte. Otros gases que se pueden tener en cuenta son el hidrógeno y el neón.
Las normas recomendadas por las agencias de certificación recreativa son básicamente arbitrarias, ya que los efectos reales de la narcosis por gas respirable son poco conocidos y los efectos varían bastante entre buceadores individuales. Algunas normas son más conservadoras que otras y, en casi todos los casos, es responsabilidad del buceador individual tomar la decisión y aceptar las consecuencias de la misma, excepto durante los programas de formación, en los que las normas pueden aplicarse si la agencia decide hacerlo. Una agencia, la GUE, prescribe las mezclas de gases que sus miembros pueden utilizar, pero incluso ese requisito y la afiliación a la organización son, en última instancia, una elección del buceador. [11] Los buceadores profesionales pueden estar obligados legalmente a cumplir los códigos de práctica bajo los que trabajan y obligados contractualmente a seguir los requisitos del manual de operaciones de su empleador, en términos de legislación sobre salud y seguridad ocupacional.
Algunas agencias de formación, como CMAS , GUE y PADI , incluyen el oxígeno como equivalente al nitrógeno en sus cálculos de profundidad narcótica equivalente (END). PSAI considera el oxígeno como narcótico, pero menos que el nitrógeno. Otras, como BSAC , IANTD , NAUI y TDI, no consideran el oxígeno como narcótico. [3] [11]
En los cálculos de buceo se supone, a menos que se estipule lo contrario, que la presión atmosférica es de 1 bar o 1 atm. y que el medio de buceo es agua. La presión ambiental en profundidad es la suma de la presión hidrostática debida a la profundidad y la presión atmosférica en la superficie. Algunos resultados experimentales tempranos (1978) sugieren que, a presiones parciales elevadas, el nitrógeno, el oxígeno y el dióxido de carbono tienen propiedades narcóticas, y que el mecanismo de narcosis por CO 2 difiere fundamentalmente del de la narcosis por N 2 y O 2 , [5] y trabajos más recientes sugieren una diferencia significativa entre los mecanismos de N 2 y O 2 . [6] Otros componentes de los gases respirables para el buceo pueden incluir hidrógeno, neón y argón, todos los cuales se sabe o se piensa que son narcóticos en cierta medida. La fórmula se puede ampliar para incluir estos gases si se desea. Se supone que el argón que normalmente se encuentra en el aire en aproximadamente un 1% en volumen está presente en el componente de nitrógeno en la misma proporción con el nitrógeno que en el aire, lo que simplifica el cálculo.
Dado que en ausencia de evidencia concluyente, el oxígeno puede o no considerarse narcótico, existen dos formas de calcular la END dependiendo de qué opinión se siga.
Dado que para estos cálculos se suele suponer que el oxígeno es igualmente narcótico que el nitrógeno, la relación considerada es la suma del nitrógeno y el oxígeno en el gas respirable y en el aire, donde el aire se aproxima a estar compuesto enteramente de gas narcótico. En este sistema se supone que todas las mezclas de nitrox son narcóticamente indistinguibles del aire. El otro cálculo común supone que el oxígeno no es narcótico y se multiplica por un valor narcótico relativo de 0 en ambos lados de la ecuación.
La presión parcial en bar de un gas componente de una mezcla a una profundidad determinada en metros viene dada por:
Entonces la profundidad narcótica equivalente se puede calcular de la siguiente manera:
o
lo que da como resultado un oxígeno considerado igual en fuerza narcótica al nitrógeno:
Resultando en:
Dado que (fracción de O 2 + fracción de N 2 ) en un trimix = (1 − fracción de helio), la siguiente fórmula es equivalente:
Siguiendo el ejemplo anterior, para una mezcla de gases que contiene 40% de helio y se utiliza a 60 metros, el END es:
Así, a 60 metros con esta mezcla, el buceador sentiría aproximadamente el mismo efecto narcótico que una inmersión con aire a 32 metros.
La presión parcial de un gas en una mezcla a una profundidad particular en pies viene dada por:
Entonces la profundidad narcótica equivalente se puede calcular de la siguiente manera:
o
Lo cual da:
Resultando en:
Dado que (fracción de O 2 + fracción de N 2 ) en un trimix = (1 − fracción de helio), la siguiente fórmula es equivalente:
A modo de ejemplo, para una mezcla de gases que contiene 40 % de helio y se utiliza a 200 pies, el FIN es:
Entonces, a 200 pies con esta mezcla, el buceador sentiría el mismo efecto narcótico que una inmersión con aire a 107 pies.
Se tiene en cuenta la proporción de nitrógeno entre la mezcla de gases y el aire. El oxígeno puede tenerse en cuenta en una proporción narcótica elegida por el usuario o considerarse insignificante. En este sistema, las mezclas de Nitrox no se consideran equivalentes al aire.
[16.3.1.2.4] ... dado que el oxígeno tiene algunas propiedades narcóticas, es adecuado incluir el oxígeno en el cálculo de END cuando se utilizan trimixes (Lambersten et al. 1977,1978). La porción que no es helio (es decir, la suma del oxígeno y el nitrógeno) debe considerarse como que tiene la misma potencia narcótica que una presión parcial equivalente de nitrógeno en el aire, independientemente de las proporciones de oxígeno y nitrógeno.