La profundidad narcótica equivalente (END) (históricamente también la 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 determinada mezcla de gases respirables y profundidad de inmersión, 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 que el aire respirable tendría la misma presión parcial total de componentes narcóticos que el gas respirable en cuestión. [1]
Dado que el aire está compuesto de aproximadamente un 21% de oxígeno y un 79% de nitrógeno, existe una diferencia entre si el oxígeno se considera narcótico y qué tan narcótico se considera 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, de manera equivalente, la fracción del total de gases que son narcóticos es 1,0. Algunas autoridades y agencias de certificación suponen que el oxígeno tiene un efecto narcótico equivalente al nitrógeno para este fin. [2] En contraste, otras autoridades y agencias consideran que el oxígeno no es narcótico, y lo agrupan con helio y otros componentes potencialmente no narcóticos, [3] o menos narcóticos, y lo agrupan con gases como el hidrógeno, que tiene un efecto narcótico. efecto estimado en aproximadamente el 55% del nitrógeno basado en la solubilidad en lípidos. [4]
Continúan las investigaciones sobre la naturaleza y el mecanismo de la narcosis por gas inerte y sobre métodos objetivos de medición para comparar la gravedad a diferentes profundidades y diferentes composiciones de gas. [3]
Aunque el oxígeno tiene mayor liposolubilidad 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 existen excepciones conocidas a la correlación Meyer-Overton. Algunos gases que deberían ser muy narcóticos debido a su alta solubilidad en el petróleo, son mucho menos narcóticos de lo previsto. La investigación anestésica ha demostrado que para que un gas sea narcótico, su molécula debe unirse a los receptores de 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, 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 existe cierta evidencia de que el oxígeno desempeña un papel en los efectos narcóticos de una mezcla de gases, [5] algunas organizaciones prefieren asumir que es narcótico al método anterior de considerar sólo 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 por el hecho de que los efectos de la narcosis por gas inerte varían significativamente entre buzos 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 habido dificultades para identificar un método confiable para medir objetivamente la narcosis gaseosa, 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 de los participantes. En principio, se podrían utilizar mediciones neurofisiológicas objetivas como el análisis de electroencefalograma cuantitativo (qEEG) y la frecuencia crítica de fusión de parpadeo (CFFF) para obtener mediciones objetivas. [3] [7]
Algunos estudios han demostrado una disminución del CFFF durante 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 con presión parcial a mayores profundidades. [3] [7]
La narcosis hiperbárica por gas inerte 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 resumida utilizando la medida de la 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 a heliox. La falta de cambio con heliox sugiere que se mide el efecto del nitrógeno hiperbárico y no un efecto de presión directa. [3]
La métrica de conectividad funcional del EEG no cambió mientras se respiraba 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 en el del mismo modo que el nitrógeno. [3]
Aunque se sabe que el dióxido de carbono (CO 2 ) es más narcótico que el nitrógeno, un aumento en la presión parcial alveolar alveolar 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 es normalmente baja y la concentración alveolar se ve afectada principalmente por el esfuerzo del buzo y los problemas de ventilación, y indirectamente por el trabajo respiratorio debido a los efectos del equipo y de la densidad del gas. [8] [9]
El mecanismo impulsor de la narcosis por CO 2 en los buceadores es la hipercapnia aguda. Las posibles causas se pueden dividir 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 normalmente sólo es un problema con los rebreathers. Una ventilación insuficiente puede ser consecuencia de un alto trabajo respiratorio. [8]
A partir de 2023, se acepta generalmente que el helio no tiene ningún efecto narcótico conocido a ninguna profundidad a la que se pueda respirar el gas, y puede descartarse como contribuyente a la narcosis por gas inerte. Otros gases que pueden considerarse incluyen el hidrógeno y el neón.
Los estándares recomendados por las agencias de certificación recreativa son básicamente arbitrarios, ya que los efectos reales de la narcosis por gas respirable no se conocen bien y los efectos son bastante variables entre los buceadores individuales. Algunas normas son más conservadoras que otras y en casi todos los casos es responsabilidad del buceador individual elegir y aceptar las consecuencias de su decisión, excepto durante los programas de capacitación donde las normas se pueden hacer cumplir si la agencia así lo decide. Una agencia, GUE, prescribe las mezclas de gases que sus miembros pueden usar, pero incluso ese requisito y la membresía de la organización son, en última instancia, elección del buceador. [11] Los buceadores profesionales pueden estar obligados legalmente a cumplir con los códigos de práctica bajo los cuales trabajan, y obligados contractualmente a seguir los requisitos del manual de operaciones de su empleador, en términos de legislación de seguridad y salud 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 narcótico el oxígeno, pero menos que el nitrógeno. Otros como BSAC , IANTD , NAUI y TDI no consideran narcótico el oxígeno. [3] [11]
En los cálculos de buceo se supone, salvo 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 iniciales (1978) sugieren que, a presiones parciales elevadas, el nitrógeno, el oxígeno y el dióxido de carbono tienen propiedades narcóticas, y que el mecanismo de la narcosis por CO 2 difiere fundamentalmente del de la narcosis por N 2 y O 2 [5] y Un trabajo más reciente sugiere 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 cree que son narcóticos hasta cierto punto. 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 nitrógeno en la misma proporción con respecto al nitrógeno que en el aire, lo que simplifica el cálculo.
Dado que a falta de pruebas concluyentes el oxígeno puede considerarse narcótico o no, existen dos formas de calcular el END según la opinión que se siga.
Dado que para estos cálculos generalmente se supone que el oxígeno es igualmente narcótico que el nitrógeno, la proporción considerada es la suma de nitrógeno y oxígeno en el gas respirable y en el aire, donde se estima que el aire está 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 en una mezcla a una profundidad particular en metros, viene dada por:
Por tanto, la profundidad narcótica equivalente se puede calcular de la siguiente manera:
o
lo que da para el 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 un 40 % de helio y que se utiliza a 60 metros, el FINAL es:
Así, a 60 metros con esta mezcla, el buceador sentiría aproximadamente el mismo efecto narcótico que una inmersión en el aire a 32 metros.
La presión parcial de un gas en una mezcla a una profundidad particular en pies viene dada por:
Por tanto, la profundidad narcótica equivalente se puede calcular de la siguiente manera:
o
lo que 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:
Como ejemplo, para una mezcla de gases que contiene 40 % de helio y que se utiliza a 200 pies, el FINAL es:
Entonces, a 200 pies con esta mezcla, el buceador sentiría el mismo efecto narcótico que si se sumergiera en el aire a 107 pies.
Se considera la relación de nitrógeno entre la mezcla de gases y el aire. El oxígeno puede incluirse en una proporción de narcóticos elegida por el usuario, o asumirse que es 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 apropiado incluir el oxígeno en el cálculo END cuando se utilizan trimixes (Lambersten et al. 1977,1978). Se debe considerar que la porción distinta del helio (es decir, la suma del oxígeno y el nitrógeno) tiene la misma potencia narcótica que una presión parcial equivalente de nitrógeno en el aire, independientemente de las proporciones de oxígeno y nitrógeno.