Historia dekompresji: Różnice pomiędzy wersjami

Aktualna wersja na dzień 18:26, 11 gru 2017

Pierwsze badania i obserwacje

W roku 1670 Robert Boyle oglądał oczy węża, którego poddawał sprężaniu i rozprężaniu, zauważył w nich rosnące pęcherzyki gazu. Boyle nie znalazł wytłumaczenia dla tego zjawiska jednak odnotował je w swoich opisach z badań co sprawiło że stały się pierwszą historyczną wzmianką na temat choroby dekompresyjnej. Przez kolejne 200 lat nikt nie rozwijał badań zapoczątkowanych przez Boyle'a, jednak rozwój technik budowlanych i górniczych w XIX wieku spowodował że badania te stały się koniecznością.

Kolejne adnotacje dotyczące choroby dekompresyjnej pojawiają się w roku 1841, kiedy to francuscy górnicy zaczęli pracować w pierwszej w świecie kopalni, w której w sztuczny sposób zwiększono ciśnienie powietrza, aby uchronić tunele przed zalewaniem wodą gruntową. W roku 1847 lekarze B. Pol i T.J.J. Watelle opisują kliniczne przypadki choroby górników jej oznaki i symptomy oraz notują że schorzenie było powodowane przez obniżeniem podwyższonego ciśnienia, a wyzdrowienie pojawiało się przy ponownym zwiększeniu ciśnienia. Jest to pierwszy opis rekompresji leczniczej. Zjawisko to przyrównywali do wyjęcia ręki z ognia, który powodował oparzenia i leczenia jej poprzez powtórne włożenie do płomieni. Niedługo potem podobne symptomy zaobserwowano u robotników w Stanach Zjednoczonych, pracujących w kesonach ciśnieniowych przy budowie mostów. W kesonach wykorzystywano sprężone powietrze, by umożliwić pracę ludzi na dnie rzeki. Podwyższone ciśnienie zapobiegało zalaniu kesona przez wodę. U robotników, opuszczających kesony bardzo często rozwijała się choroba powodująca bóle mięśni i stawów. Ponieważ reakcją na ból było wyginanie ciała, robotnicy nazywali objawy choroby "grecian bend" lub "bends" (krzywik) nawiązując w ten sposób do modnego wówczas kroju sukni wzorowanego na kształtach antycznych rzeźb kobiet. Dr. Andrew Smith opisując 110 przypadków choroby które wystąpiły podczas budowy Mostu Brooklińskiego po raz pierwszy używa terminów "caisson disease" (choroba kesonowa) and "compressed air illness" (choroba sprężonego powietrza).

W latach 70. XIX wieku francuski lekarz Paul Bart, analizuje raporty medyczne na temat przypadków choroby oraz przeprowadza eksperymenty aby odnaleźć przyczyny tej choroby. Efektem tych prac jest opublikowana w 1878 1100-stronicowa książka "La Pression Barometrique". Zalecał w niej, aby nurkowie i pracownicy kesonowi wynurzali się powoli, i jeżeli ich "wyginało" wracali w głąb i wynurzali się jeszcze wolniej. Teoria Berta wydawała się być zweryfikowana w roku 1893, podczas konstrukcji tunelu pod rzeką Hudson. Robotników, którzy byli dotknięci przez DCS leczono natychmiast w komorze dekompresyjnej, redukującej zarówno symptomy, jak i przypadki śmiertelne. I choć zalecenia Berta reprezentowały wielki postęp w medycynie dekompresji, pierwsze prawdziwe tabele uwzględniające czas i głębokość pojawiły się dopiero po kolejnych 30 latach.

Początki teorii dekompresji

Kolejną osobą która przyczyniła się do milowego kroku w badaniach dekompresji był prof. John Scott Haldane. Ten lekarz i fizjolog znacząco przyczynił się do rozwoju wiedzy o oddychaniu i oddziaływaniu gazów na ciało ludzkie. Miedzy innymi jego badania doprowadziły do odkrycia, że dwutlenek węgla reguluje normalny cykl oddechowy - fundamentu fizjologii oddychania. Jego prace przyczyniły się również do polepszenia warunków pracy w kopalniach w zakresie bezpieczeństwa gazowego i pierwszej pomocy, oraz wynalezienia maski gazowej.

Na początku XX w. brytyjska Royal Navy przystępuje do rozwoju floty okrętów podwodnych. Powoduje to wzrost zapotrzebowania na oraz nurków wojskowych wykorzystywanych przy pracach pomocniczych i ratowniczych. Aby umożliwić bezpieczna pracę nurków w roku 1906 Admiralicja Brytyjska zleca Haldanowi wykonanie badań których celem ma być znalezienie metody bezpiecznej dekompresji. W tym czasie Haldan posiada już własną alternatywną do zaproponowanej przez Bert'a dekompresji liniowej teorie bezpiecznej dekompresji. Wraz z A. E. Boycott'em i G.C.C. Damantem rozpoczyna eksperymenty na zwierzętach. Zakładając, iż ciało może znieść stałą liczbę nadwyżki azotu rozpuszczonego, naukowcy wykorzystali kozy, by sprawdzić ile "nadwyżki" organizm jest w stanie tolerować, zanim powstaną pęcherzyki powodujące objawy choroby. "Kozie" eksperymenty okazały się sukcesem, co pozwoliło rozpoczął eksperymenty z ochotnikami – nurkami z Royal Navy.

Efektem eksperymentów i innych prac badawczych było powstanie teorii dekompresji opartej na modelu który uwzględniał zbiór niezależnych tkanek z których każda jest limitowana graniczna wartością przesycenia. Teoria zakładała, że o ile nie dojdzie do przekroczenia tej krytycznej proporcji ciśnień, w organizmie nie dojdzie do wytworzenia fazy gazowej – pęcherzyków w tkankach, a układy krążenia i oddechowy będą usuwać azot w stanie rozpuszczonym aż do momentu powrotu ciała do stanu równowagi. Jeśli natomiast ta krytyczna proporcja zostanie przekroczona, mogą się wytworzyć pęcherzyki powodujące chorobę dekompresyjną. Model ten był mocno niedoskonały bazował na 5 tkankach umownych którym był przypisany ten sam limit względnego przesycenia wynoszący 2,0. Model ten nie uwzględniał odmiennego działania tlenu niż gazów obojętnych. Z tego powodu Haldanowski współczynnik 2,0 według obecnej wiedzy należało by opisać jako 1,58 przesycenia dla gazu obojętnego (azotu)(2,0(współczynnik Haldana) × 0,79 (zawartość azotu w powietrzu) = 1,58(współczynnik dla gazu obojętnego)).
Wyniki badań wraz z tabelami dekompresyjnymi zostały opublikowane w 1907 r. w książce "Deep Water Diving". W roku 1908 The Journal of Hygiene opublikował artykuł "The Prevention of Compressed Air Illness" autorstwa Boycotta, Damanda i Haldane'a. Artykuł ten do dziś jest uważany za podstawową pracę w teorii dekompresji. Ta właśnie koncepcja reakcji organizmu na nadmiar azotu (podobnie jak helu, neonu i innych gazów obojętnych, po uwzględnieniu ich zróżnicowanej rozpuszczalności w tkankach, z innymi półokresami i ciśnieniami krytycznymi) była bazą dla opracowywania kolejnych modeli dekompresyjnych aż do początku lat 70., gdy technologia wykazała jej niekompletność. Teoria Haldana i jego model stały się podstawą całej grupy modeli dekompresyjnych zwanych neohaldanowskimi, które po dziś dzień są stosowane w planerach i komputerach nurkowych.

Haldan przedstawił również Royal Navy zalecenia dotyczące pomp, wciągarek i strojów nurków co w znaczący sposób podniosło bezpieczeństwo prac nurkowych w tamtych czasach. Był on również twórcą komory dekompresyjnej, która umożliwiała leczenie nurków.

Tabele i pierwsze dekompresjometry

W drugim dziesięcioleciu XX w. zapotrzebowanie na misje nurkowe zauważa U.S. Navy. Marynarka Stanów Zjednoczonych tworzy zalążek zespołu nurków pod dowództwem Gunner George D. Stillson, który później zostanie przekształcony w United States Navy Experimental Diving Unit. Stillson Bazując na pracach Haldana przeprowadza badania mające na celu zwiększenie głębokości operacyjnej nurków marynarki z 18 m do 91 m. Efektem pracy jego zespołu jest pierwsza publikacja w 1912 r U.S. Navy Diving Manual, zawierająca wytyczne dotyczące nurkowania i dekompresji.

Działania wojenne wzmagają zapotrzebowanie na pracę nurków co powoduje dalszy rozwój nauki o dekompresji. W połowie lat 30 XX w. amerykański wojskowy Albert R. Behnke pracujący w U.S. Naval Medical Research Institute przeprowadza eksperymenty z użyciem tlenu podczas rekompresji leczniczej, opracowuje również tabele nurkowań bez dekompresyjnych. W roku 1939 publikuje standardy leczenia hiperbarycznego z użyciem tlenu "The treatment of compressed air illness using oxygen" w Journal of Industrial Hygiene and Toxicology. W latach 30 XX w US Navy publikuje rónież swoje pierwsze tablice dekompresyjne. Użycie tlenu powoduje zwrócenie uwagi na jego toksyczność w warunkach hiperbarycznych. W latach 40 XX brytyjczyk Kenneth W. Donald prowadzi przekrojowe badania na temat toksyczności tlenowej. Przeprowadzane są dziesiątki sprężeń w warunkach suchych i mokrych, powiązane z wysiłkiem i bez wysiłkowe, wielokrotne i pojedyncze. Badania są prowadzone do wystąpienia objawów toksyczności. Wyniki tych badań zostają opublikowane w 1947 w British Medical Jurnal pod tytułem "Oxygen Poisoning in Man". Są to jedyne tak kompleksowe badania dotyczące toksyczności tlenowej.

Komputery

Historia najnowsza

Kluczowe daty

1660-1670 – Sir Robert Boyle przeprowadza eksperymenty na ptakach i wężach. Jako pierwszy opisuje objawy choroby dekompresyjnej
1841 – Jacques Triger opisuje objawy choroby dekompresyjnej u górników pracujących pod ciśnieniem
1847 – B.Pol and TJJ Watelle opisują próby leczenia choroby dekompresyjnej poprzez rekompresje
1857 – Hoppe-Seyler powtarza eksperymenty Boyle'a sugeruje że śmieć zwierząt następuje z powodu tworzenia się pęcherzyków gazowych jako sposób leczenia zaleca rekompresje
1868 – Alfred Le Roy de Méricourt – opisuje chorobę dekompresyjną u nurków
1873 – Dr. Andrew Smith po raz pierwszy używa terminów "caisson disease" and "compressed air illness", do opisu 110 przypadków choroby które występiły podczas budowy Mostu Brooklińskiego .Użyte też zostaje słowo "the bends" do opisu objawów występujących u robotników
1878 – Paul Bert ustala, że choroby dekompresyjna jest spowodowana tworzeniem się w tkankach pęcherzyków azotu w trakcie lub po dekompresji wykazał również zalety oddychania tlenem przy leczeniu choroby
1897 – N. Zuntz proponuje model perfuzyjny opaty na tkankach teoretycznych do opisu zjawiska dekompresji
1906 – V. Schrotter sugeruje dekompresje ciągłą 20 minut na 1 atmosferę w celu uniknięcia choroby.
1906-1908 – John Scott Haldane – na zlecenie Admiralicji Brytyjskiej bada zjawisko choroby dekompresyjnej. Przeprowadza eksperymenty na kozach w celu uzyskania granicznych wartości występowania objawów choroby dekompresyjnej. na podstawie tych badań tworzy pierwsze tabele dekompresyjne.
1912 – Gunner George D. Stillson - opracowuje program testów mających na celu udoskonalanie tablic Haldane'a. Efektem pracy jego zespołu jest pierwsza publikacja United States Navy Diving Manual.
1912 – Leonard Erskine Hill – prace nad ciągła dekompresja CAISSON SICKNESS
1935 – Albert R. Behnke eksperymentuje z użyciem tlenu podczas rekompresji leczniczej
1937 – Pierwsze tablice US Navy
1947 - Kenneth W. Donald publikuje wyniki badań na temat toksyczności tlenowej
1956 – Kolejna wersja tablic US Navy
1960 – FC Golding dzieli przypadki choroby dekompresyjnej na dwa typy: typy I i typ II
1965 – D.H. LeMessurier, Brian A. Hills. publikują artykuł bazujący na termodynamicznych analizach technik nurkowania rybaków z Torres Strait w którym sugerują powstawanie podczas dekompresji pęcherzyków które są eliminowane na przystankach dekompresyjnych. Artykuł stwierdza wolniejszą eliminacje pęcherzyków, niż wynikało by to ze standardowej teorii gazów rozpuszconych
1965 – Goodman and Workman – wprowadzenie tabel wykorzystujących tlen do przyśpieszonej dekompresji
1976 – pierwsze badania metod dekompresji bazujące na ultasonograficzej detekcji pęcherzyków.
1981 – Karl E. Huggins publikuje tabele czasów bezdekompresyjnych bazujacych na formule Spencer'a i ultrasonograficznych badiach doplerowskich
1983-1984 – Albert A. Bühlmann przeprowadza badania w wyniku których publikuje książkę: "Decompression-Decompression Sickness" w której przedstawia zagadnienie nurkowania i problemów dekompresyjnych przy nurkowaniach na poziomem morza. Predstawia sposoby liczenia dekompresji w takich przypadkach.
1984-1985 – Edward D. Thalmann publikuje algorytm E-L oraz tabele dla obiegów zamkniętych o stałym pPO2, następnie rozszerzony o mieszanki helowe
1986 – D. E. Yount and D. C. Hoffman proponują model pęcherzykowy
1990 - Bruce R. Wienke publikuje pierwsza w International Journal of Bio-Medical Computing prace na temat modelu RGBM (Reduced gradient bubble model) bazującego na badanaich wykonywanych w Los Alamos National Laboratory 1991 – D. E. Yount publikuje opis modelu VPM
1996 - Richard L. Pyle publikuje w czasopiśmie DeepTech publikacje na temat głębokich przystanków: "The Importance of Deep Safety Stops" 1999-2001 – tabele NAUI dla nurkowań rekreacyjnych oraz technicznych z użyciem Trimix'u and Nitrox'u bazujące na modelu RGBM
2003 – Erik Baker przedstawia finalna wersje modelu VPM-B który bazuje na pracach DecoList(1999), Eric Maiken, D.E. Yount and others
2007 – Saul Goldman publikuje w Journal of Applied Physiology artykuł "A new class of biophysical models for predicting the probability of decompression sickness in scuba diving" w którym opisuje model bazujący na zestawie tkanek teoretycznych połączonych równolegle i szeregowo. Transfer gazów obojętnych następuje zarówno z otoczeniem jak i z "sąsiednimi" tkankami. 2008 – US Navy Diving Manual wydanie 6 zawierające tabele Gerth i Doolette opublikowane w 2007 dla obiegów zamkniętych i otwartych, powietrza i nitroksów obejmujących również dekompresje w tym również powierzchniową