Моделирование газообмена. Неизвестные параметры моделирования декомпрессии

Чтобы использовать гипотезу о критическом объеме газового пузырька для расчета режима декомпрессии, следует рассмотреть некоторые формы обмена нейтрального газа. Простейшими примерами такого обмена являются обусловленные перфузией или диффузией процессы.

Эти простейшие модели могут объяснить снижение движущей силы формирования газового пузырька, но они не в состоянии имитировать диффузионное сопротивление, возникающее вокруг пузырька. С включением в модель диффузионного барьера влияние на газообмен как перфузии, так и диффузии будет представлено, хотя число неизвестных параметров возрастает. В модель может быть введен процесс межтканевой диффузии через барьер, но это еще больше усложнит математическое описание. Однако диффузия происходит не через барьеры, а распределяется по всему протяжению ткани. Meisel и соавт. (1981) использовали модель, включающую равномерно распределенную диффузию, но обнаружили, что даже после исключения в тканях градиентов путем принятия условий равновесного состояния математическое интегрирование обязательно.

Ясно, что выбор модели газообмена представляет компромисс между гибкостью математического описания и физиологической сущностью явления. Простейший метод расчета целесообразен до тех пор, пока усложнение решения не станет неизбежным. Изложенный метод выбран для определения преимуществ и недостатков простых моделей, прежде чем приступить к рассмотрению более сложных.

Хотя простые, ограниченные рамками перфузии или диффузии, модели по замыслу различны, они имеют одинаковое математическое решение. Оно будет изложено с таких позиций, чтобы представить в определенном свете газообмен, обусловленный перфузией, потому что кровоток является преобладающим фактором, регулирующим обмен нейтрального газа в большинстве тканей организма.

Неизвестные параметры моделирования декомпрессии

К сожалению, как указывали Weathersby, Homer (1980), точных знаний о растворимости газа во многих тканях недостаточно, и это является недостатком при моделировании процесса декомпрессии. Следовательно, параметр «жировая фракция» может служить сборной константой, отвечающей за неточность значения растворимости газов.

Чтобы модель декомпрессии соответствовала предъявляемым требованиям как в теоретическом, так и практическом аспектах, ее прогнозы должны совпадать с результатами, полученными на основании опыта подводных погружений. Особенно ценными являются данные, полученные эмпирически на основании экспериментов, т. е. не зависящие ни от какой модели декомпрессии. Однако подобные данные встречаются редко, и к тому же они отражают широкое многообразие индивидуальной чувствительности водолазов к болезни декомпрессии. Например, установленная глубина погружения в состоянии насыщения тканей воздухом, при возвращении с которой не требуются декомпрессионные остановки, находится в диапазоне от 7,5 м (6—12 ч нахождения на грунте) до 11,3 м (12 ч нахождения на грунте). Аналогичные изучения пределов экспозиции при дыхании гедиево-кислородной смесью (80% Не/20% О2) проведены Duffner, Snider в 1959 г. Полученные ими результаты (нахождение водолаза на грунте 12 ч) варьируют в пределах 11,3—15,7 м.

Другие результаты, которые также не связаны с математическими моделями, получены при определении глубин безопасного подъема после экспозиций водолазов в состоянии насыщения организма нейтральным газом. Так, Barnard в 1976 г. предложил считать безопасным подъем с глубины 69 до 45 м при дыхании гелиево-кислородной смесью с парциальным давлением кислорода во вдыхаемом газе 0,22 кгс/см2, a Spaur и соавт. (1978) —с 300 до 249 м при РIO2, равном 0,35 кгс/см2.

Гипотезу о критическом объеме газового пузырька в том виде, как она представлена в уравнении, легко применить к приведенным выше данным, чтобы определить значения оставшихся неизвестными параметров: фракционного содержания жира (ft), дополнительного давления в пузырьке вследствие поверхностного натяжения и эластичности ткани (Ре) и критического объема пузырька на единицу объема ткани VK/VT. Однако этот выбор показателей не уникален и в дальнейшем требует уточнения на основе использования экспериментальных результатов о пределах безостановочной декомпрессии.

При сопоставлении модели декомпрессии с этими пределами Ре для азота и гелия должно иметь различные значения. В связи с тем, что растворимость гелия меньше, чем у азота, при использовании гелия возможен больший уровень перенасыщения, большее число образующихся пузырьков и меньший VT.

Путем соответствующего выбора параметров модель может быть конкретно приспособлена к случаям работы водолаза с любой чувствительностью, установленной из данных, не связанных с моделью. В набор параметров, доказавший свою приемлемость для разработки режимов декомпрессии при дыхании гелиево-кислородной смесью, входят следующие величины: fr=0,08- Vk/Vr = 0,0013- Pe = 0,45 атм. Эти величины установлены при обследовании водолаза, для которого глубина в состоянии насыщения тканей организма воздухом (после пребывания на которой не требуется ступенчатой декомпрессии) составила 8,5 м- эта же глубина при насыщении гелиево-кислородной смесью (80% Не-20% 02) была равна 11,9 м, а глубина иезопасного подъема после насыщенного погружения (313 м) составила 266,1 м. Единственный оставшийся неизвестным параметр—кровоток на единицу объема ткани (Q/VT), рассмотрен в следующем разделе.

Источник: http://meduniver.com