Descompressão sem sair do fundo

Foto: Bruno Fagundes

O uso do BMX (Benthic Mix Switching) como técnica de redução dos tempos de descompressão em mergulhos de longa exposição com rebreathers de circuito fechado (CCR)

Sem dúvida o ar é a mistura mais empregada para o mergulho, mesmo nos dias atuais onde as misturas respiratórias outras tornaram comuns. As primeiras tabelas de descompressão criadas no início de século 20 por Haldane, bem como as outras que se seguiram no pós guerra (Royal Navy, US Navy, DCIEM, GRS, Bühlmann, etc.) usavam e usam até hoje essencialmente o ar comprimido como modelo.

Albert A. Bühlmann & Hannes Keller, um dos pioneiros no estudo das vantagens descompressivas nas trocas isobáricas.
Albert A. Bühlmann & Hannes Keller, um dos pioneiros no estudo das vantagens descompressivas nas trocas isobáricas.

O mergulho convencional com ar comprimido em muitos perfis empregados no mergulho recreativo, empurram o mergulhador com frequência para dentro dos limites de descompressão. Inúmeras técnicas, manobras tem sido propostas para reduzir ou abolir estas tão indesejadas paradas descompressivas. O emprego das tabelas de mergulho recreativo, de computadores, o nitrox, a descompressão acelerada com O2, o uso de dispositivos para mergulho em multinível (The Well da PADI), softwares de mergulho, uso de PPO2 constante nos rebreathers, desnitrogenação na superfície com O2 previamente ao mergulho, são algumas destas técnicas.

Outra técnica não é tão empregada, apesar de ter sido descrita há mais de 40 anos em estudos efetuados por especialistas de descompressão, é a troca de misturas no fundo (BMX – Benthic Mix Switching). Imagine que um mergulhador inicie um mergulho com heliox (He + O2) e no meio do mergulho ele efetua uma troca por nitrox. No início do mergulho haverá a captação do hélio pelo organismo e quando houver a troca de misturas no fundo o Hélio será eliminado e o N2 será captado. O resultado disso, se bem programado, é uma redução da ordem de 30 a 40% do tempo de descompressão. Resta saber a razão de uma técnica que reduz os tempos de descompressão como nenhuma outra ainda ser tão pouco empregada.

Os primeiros estudos sobre a vantagem da troca de gases com a finalidade de otimizar a descompressão datam de 1959 com Keller e Bühlmann(7), seguido pela US Navy em 1962. Outros estudos correlatos sobre trocas gasosas foram feitos por Idicula e Lambertsen em 1973(4), D’Aoust e Cols em 1977 e 1983(5), Yount em 1982, Doolette e Mitchell(8), 2003, Taylor em 2003 e 2005(2). Este último fez experimentos na NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) com sucesso introduzindo a terminologia BMX (Benthic Mix Switching) para se referir a esta técnica.

Levar misturas de heliox, nitrox, oxigênio para um mergulho entre 30 e 40 metros para obter vantagens descompressivas pode não ser vantajoso para um mergulhador técnico de circuito aberto, pois a quantidade de cilindros, o custo do hélio para esta profundidade, podem não compensar, mas no mergulho com circuito fechado (CCR), estas desvantagens desaparecem, pois o consumo de gases caros como o Heliox é muito pequeno, sem falar que a redução dos tempos de descompressão expõe menos o SNC (sistema nervoso central) do mergulhador aos limites de tolerância do oxigênio, o que traz mais segurança, principalmente em mergulhos de longa exposição.

A lógica dessa técnica

O nitrogênio (N2) é cerca de 1,5 a 2 vezes mais solúvel (Coeficiente de Solubilidade de Ostwald) que o hélio (He), que por sua vez é cerca de 3 vezes mais difusível (Coeficiente de Difusão de Krogh) que o N2 no corpo humano a 37º C(1). A solubilidade determina a quantidade de gás que se dissolve no corpo ao passo que difusibilidade é a velocidade com que este gás se dissolve no corpo. Em outras palavras, o nosso organismo tem a capacidade de captar mais 1,5 a 2 vezes mais N2 que He, porém o hélio é captado ou eliminado cerca de 3 vezes mais rápido que o N2.

Quando se faz um mergulho com Heliox e em seguida se troca por Nitrox ou ar, após a troca o hélio é eliminado rapidamente ao passo que o N2 e captado em uma velocidade cerca de 3 vezes menor. Isto resulta em uma queda do gás total dissolvido do corpo durante vários minutos, reduzindo com isto o tempo total de descompressão (Fig.1)

RB-Fig1

A figura 1 mostra a saturação tecidual de gases em função do tempo em um mergulhador que realizou troca de gases. Este mergulho foi iniciado com Heliox e após houve a troca por ar comprimido. Pode-se notar que momentos após a troca de gases a saturação tecidual total (linha rosa) cai consideravelmente.

Já o inverso não se releva eficiente, pois se um mergulhador fizer o primeiro mergulho com ar ou nitrox e depois trocar para o Heliox, o hélio, após a troca seria captado rapidamente ao passo que o N2 seria eliminado mais lentamente. Isto, mesmo sem alterar a profundidade, leva a um estado de aumento do gás inerte total que prolonga de forma considerável o tempo de descompressão, até mais se comparado com o uso independente do nitrogênio ou do hélio (Fig.2).

RB-Fig2

Fig.2. Mostra a saturação tecidual de gases em função do tempo de um mergulhador que realizou troca de gases. Este mergulho foi iniciado com ar ou Nitrox que num dado momento foi trocado por heliox. Pode-se notar que momentos após a troca de gases a saturação tecidual total (linha rosa) aumenta consideravelmente.

Este fenômeno, onde dois gases com coeficientes diversos de difusão são absorvidos e eliminados ao mesmo tempo pelo corpo humano é conhecido como Contradifusão Isobárica. Taylor em 2008 (2) referiu-se a esta técnica chamando-a Benthic Mix Switching, como sendo a “Boa Contradifusão Isobárica”. O termo contradifusão isobárica foi empregado pela primeira vez por Idicula e Lambertsen em 1973 (4), apesar deste fenômeno ter sido descritos há cerca de 10 anos antes. É um termo familiar no mergulho técnico, sendo empregado para definir o estado de supersaturação de um tecido induzido pela troca de gases a uma mesma pressão.

No mergulho técnico, bem como no científico, de muitas marinhas e ocasionalmente no mergulho profissional, a troca de gases ricos em hélio como Trimix pelo Nitrox foi e ainda é emprega com a finalidade de acelerar a descompressão.(2) Realmente, do ponto de vista físico simplório, traduzido pelos algoritmos de mergulho, ela acelera o processo de descompressão, pois além de aumentar a janela de oxigênio da mistura respiratória, diminuindo a pressão parcial dos gases inertes envolvidos, consegue também promover a mudança do gás inerte respirado para nitrogênio, que é captado em velocidade mais baixa pelo organismo. Apesar dessas vantagens, essa técnica tem sido implicada no aparecimento de doença descompressiva (DD) vestibular e cutânea, mesmo em perfis de mergulho em que o mergulhador respeitou todo o procedimento descompressivo ditado pelo algoritmo. Certamente a física implicada na dinâmica de gases dos compartimentos, principalmente na região vestibular, não seja tão simples quanto pareça. Este seria o lado “mau” da contradifusão isobárica.

Por outro lado, a troca de gases feita no fundo, diferente da feita durante a descompressão, geralmente não leva o mergulhador a supersaturação, exceto se fizer mergulho saturado (tempo de fundo superior a 12 horas). A troca de gases com o corpo saturado para uma dada pressão, como ocorre durante a descompressão, independente da ordem do gás usado, leva ao aumento do gás inerte total nos tecidos, induzindo ao aparecimento de bolhas e eventualmente ao aparecimento da DD vestibular e cutânea. (5, 6, 7, 8)

D’Aoust BG e Cols em 1977 fizeram experimento com cobaias e das 8 cabras expostas a 17 horas de mergulho a 40,2 e 60,35 metros de água salgada com nitrogênio e PPO2 de 0,3 ATAs (mergulho saturado). Após este período a mistura foi trocada por hélio na mesma PPO2 (0,3 ATAs). Em seguida foi feito um estudo com Doppler na veias cava destes animais. Cinco minutos após a troca já pôde-se observar bolhas. No grupo dos 40,2m as primeiras bolhas foram detectadas após 20 min e continuaram por um período de 4 horas. No grupo de 60,35m as bolhas foram detectadas antes de 30 min e se prolongaram por 10 -11 horas. Não foram observadas sinais de DD nestes animais. (5)

Além dos experimentos de D’Aoust BG e Cols, estudos feitos em 1971 no Instituto de Medicina Ambiental da Universidade da Pensilvânia em uma série de mergulhos feitos com misturas de nitrogênio-oxigênio e neônio-oxigênio que foram trocadas por heliox, resultaram no aparecimento de lesões cutâneas e vestibulares. (2)

Blenkarn e Cols em 1971, observaram em um mergulho de saturação a 60m respirando heliox que após a troca por uma mistura normóxica de nitrogênio, sem alterar a pressão, que mergulhadores apresentaram DD cutânea caracterizada. (6)

O uso do BMX (Benthic Mix Switching)

É uma técnica descrita por Taylor em 2008 e aplicável em estudos práticos da NOAA, usada dentro dos limites do mergulho com ar (50m), principalmente na parte profunda de operação das misturas Nitrox, onde os requisitos de conhecimentos sobre misturas de gases, manejo de cilindros duplos, stages ou rebreathers ou até sistemas dependentes se fazem necessários. O emprego de softwares de mergulho é importante no planejamento, sem o qual fica difícil, se não impossível, planejá-lo.

A faixa de profundidade que se pode ter melhor rendimento com o BMX fica entre 20 e 50 metros. Em profundidades menores que 15 m o uso do nitrox ou ar (como diluente nos rebreathers) parece ser mais vantajoso mesmo nos perfil com longo tempo de fundo (TF). Abaixo dos 50 metros geralmente não se aplica, pois o uso de trimix é quase uma unanimidade e se fazer misturas com proporções diferentes de trimix certamente traria implicações logísticas que superariam as vantagens sobre o tempo de descompressão mesmo usando rebreathers.

Como planejar as misturas e sua distribuição no tempo de fundo

Tanto nos aparelhos de circuito aberto (OC) quanto nos de circuito fechado (CC) deve-se preparar o heliox e nitrox com percentagens adequada para as profundidades e tempos. Nos mergulhos abaixo dos 35 metros com TF prolongado pode ser requerido misturas hipóxicas (abaixo de 21%) para que o CNS (coeficiente de intoxicação neurológica pelo O2) não extrapole o limite de segurança do relógio de oxigênio, cuja exposição máxima recomendada pela maioria das certificadoras se situa em 80%. Nestes casos, pode-se fazer necessário a disponibilidade de nitrogênio puro para a confecção de misturas N2/O2 hipóxicas. Os cuidados adicionais devem se adotados sobretudo nos mergulhos com circuito aberto, para que estas misturas não sejam inaladas na superfície ou em profundidades rasas sob o risco de hipoxemia.

A ordem das misturas deverá ser sempre o heliox em primeiro lugar seguido da mistura com nitrogênio. A relação de tempo de inalação entre as duas misturas que parece oferecer maior eficiência se situa em torno de 50% do tempo de fundo com heliox seguido de 50% da mistura contendo nitrogênio. Em perfis de mergulhos rasos em torno dos 20m e TF tal quanto 200 min a proporção ideal de tempo é de He 25% / N2 75%, ou seja, He 50min / N2 150min ao passo que se este TF for de 240 min a proporção de tempo ideal modifica-se para He 66% / N2 33%, ou seja, He 160min / N2 80min (tabela 1). É de boa técnica que durante o planejamento se faça simulações com algoritmos de descompressão para se identificar a proporção de tempo ideal, que irá variar de acordo com a profundidade e misturas utilizadas.

Comparativos usando misturas Trimix e o BMX

Esta solução simplificaria bastante a logística do mergulho, mas infelizmente não reduz significativamente o tempo total de descompressão (TTD), se comparado com ar. Em algumas simulações feitas no V-Planner obtivemos a economia do TTD entre o BMX e trimix médio (como se misturasse o ar e heliox meio a meio – Tx 20/40) em média de 30% (tabela 1).

Tabela 1

Tempo de Fundo = 240 min

BMX em diferentes tempos de heliox / Ar (min/min) 
Prof (m) 40/200 80/160 120/120 160/80 200/40 Ar Tx 20/40 BMX / Ar (%) BMX /Tx (%)
15 0 0 0 0 0 0 0
20 25 16 8 0 0 74 28 100,0 100,0
30 135 107 96 110 136 163 159 41,1 39,6
40 287 243 225 234 262 332 323 32,2 30,3
50 471 407 369 362 375 537 500 31,3 26,2

Tempo de Fundo = 180 min

 BMX em diferentes tempos de heliox / Ar (min/min) 
Prof (m) 30/150 60/120 90/90 60/120 150/30 Ar Tx 20/40 BMX / Ar (%) BMX /Tx (%)
20 16 9 0 0 0 23 17 100,0 100,0
30 99 78 80 80 98 120 116 33,3 31,0
40 213 181 167 173 195 247 238 32,4 29,8
50 353 303 275 275 296 401 385 31,4 28,6

 

Tempo de Fundo = 60 min

 BMX em diferentes tempos de heliox / Ar (min/min) 
Prof (m) 10/50 20/40 30/30 40/20 50/10 Ar Tx 20/40 BMX / Ar (%) BMX /Tx (%)
20 2 0 0 0 2 0 2
30 28 20 17 18 12 34 31 64,7 45,2
40 67 56 51 52 52 77 74 33,8 31,1
50 117 100 89 86 84 130 123 35,4 27,6

A tabela acima mostra a comparação dos TTDs em minutos entre cinco tipos de BMX (tempo em min com heliox / tempo em min com ar), ar e trimix 20/40 usados em algumas profundidade durante 60, 180 e 240 minutos de tempo de fundo (TF). Para estas simulações foi usado o software de descompressão V-Planner, versão 3,82, criado por Ross Hemingway, no modo de circuito fechado (CCR).

Usando PPO2 de 1,0, diluentes heliox 21/79 e ar. O conservadorismo adotado foi de +3 (22%).Onde se lê BMX / Ar se deve entender o percentual de redução de tempo do menor TTD obtido pelo BMX em relação ao ar; da mesma forma, onde se lê BMX /Tx será o percentual de redução de tempo do menor TTD obtido pelo BMX em relação ao Trimix 20/40 e BMX / Ar – BMX / Tx é o percentual de redução de tempo do Trimix 20/40 sobre o ar.

Notar que esses perfis de mergulho foram simulados apenas com a finalidade de comparar a eficiência do método BMX em relação ao ar e Trimix, sendo certo que alguns dos perfis de mergulhos desta tabela extrapolam o CNS, não devendo portanto, serem adotados em situação real de mergulho. As células em amarelo destacam os menores TTDs.

Bruno Fagundes
Bruno Fagundes

O mergulho de teste realizado em Salvador

Já era de algum tempo a vontade de planejar um mergulho de longa exposição usando rebreathers no naufrágio do Galeão Sacramento (32 metros) em Salvador, por se tratar de um belo sítio de mergulho, que merece uma exploração mais aprofundada, principalmente em seu entorno. Durante conversas travadas entre os mergulhadores Eduardo Davidovich (DOC), Bruno Fagundes e László Mocsári sobre o planejamento ideal para realizar esse mergulho, cujo planejamento inicial previa 3 horas de tempo de fundo, o DOC sugeriu o aproveitamento de uma mistura diluente Trimix 10\50 que estava disponível em Salvador para obtermos alguma vantagem descompressiva nesse mergulho, pois com esse longo tempo de fundo alguns compartimentos já estavam em vias de saturação.

Desse insight inicial, o mergulhador Bruno Fagundes apresentou a todos o texto de Taylor publicado na Advanced Divers Magazine de outubro/2008, relatando experiências da NOAA com trocas isobáricas Heliox/Nitrox para a obtenção de vantagens descompressivas significantes, principalmente na parte profunda do Nitrox. Após a leitura desse artigo, decidimos abandonar a idéia inicial de aproveitar a mistura Trimix 10\50 já disponível e partimos para a confecção de novas misturas diluentes Heliox, mais adequadas para o fim proposto.

O planejamento consistiu no estabelecimento de 4 horas de tempo de fundo a 32 metros de profundidade, em um mergulho de perfil quadrado, como é normalmente o realizado no Galeão Sacramento. Na primeira parte desse mergulho os mergulhadores Bruno Fagundes e László Mocsári, ambos utilizando rebreathers de circuito fechado Innerspace Systems Megalodon com eletrônica primária APECS (Advanced Personal Environmental Controller System), iriam utilizar o gás diluente Heliox 30, sendo que, após um determinado período de tempo respirando essa mistura rica em hélio, promoveriam a lavagem do circuito (flush) para uma mistura EAN 32, com o fim de obter a desejada vantagem descompressiva. A escolha de misturas diluentes com uma PpO2 maior que 1.0 no fundo foi em decorrência de considerações logísticas no preparo dessas misturas, bem como da preservação do gás oxigênio onboard dos rebreathers durante as necessárias lavagens do circuito (flush), já que Laszloo tempo total de mergulho planejado poderia se estender para próximo de 7 (sete) horas de imersão.

Em mergulhos de longa exposição com rebreathers de circuito fechado, já que o consumo de gás com esses equipamentos é muito baixo, um dos grandes fatores limitantes, junto com o tempo de scrubber, é justamente a exposição do SNC ao oxigênio. Assim, ao obtermos um menor tempo de descompressão usando o método BMX, com trocas isobáricas entre os gases diluentes Heliox/Nitrox, consequentemente conseguimos também diminuir o tempo total de mergulho, com redução significativa da exposição ao oxigênio, o que traz mais segurança para o mergulho.

Nesse mergulho em particular o mergulhador László Mocsári utilizou um rebreather Megalodon APECS 2.7, com eletrônica secundária Liquivision X1, ao passo que Bruno Fagundes usou o mesmo tipo de rebreather, só que com eletrônicas primária e secundária APECS 2.5. Ambos os equipamentos ainda estavam utilizando o novo scrubber (depurador de CO2) de desenho radial da Innerspace Systems, que tem a capacidade de 3,6 Kg de Cal Sodada granular.

Durante esse mergulho, Bruno Fagundes carregou o seu scrubber com Cal Sodada Atrasorb Subaquática Super, de nova formulação e testada pela fábrica no Submarino S34 Tikuna e que foi gentilmente repassada pela fábrica para testes de longa exposição com rebreathers, ao passo que László Mocsári usava Cal Sodada Atrasorb médica. Ambos os tipos de Cal Sodada, na granulação 4.5 mm, se mostraram confiáveis com esse tipo de scrubber durante esse mergulho de longa exposição – cerca de 7 horas – com rebreathers.

O Set. Point utilizado foi 1.0 PpO2. Foi seguido um perfil quadrado a 32m pelo período de 240 min (4 horas), tempo em que estava planejado a realização de uma busca no entorno do naufrágio, com o fim de verificar a existência de novos pontos interessantes de mergulho naquela região. Nos primeiros 120 min usamos como gás diluente o Heliox 30, sendo que programamos a troca por EAN de forma defasada. Em primeiro lugar, o mergulhador Bruno Fagundes realizou a troca aos 110 minutos de uso do Heliox, ao tempo que László Mocsári realizou a sua troca aos 120 minutos.

O objetivo dessa defasagem de 10 min entre as trocas foi em nome da segurança dos mergulhadores, pois isso iria permitir observar o aparecimento de alguns sinais e sintomas inesperados, sendo que se o primeiro mergulhador apresentasse algum problema nos primeiros minutos, o segundo poderia ajudá-lo no resgate, com o abortamento do mergulho de ambos. Além disso, o primeiro mergulhador a fazer a troca, Bruno Fagundes, estava equipado com uma FFM (Full Face Mask) Drager Panorama e uma BOV (Bailout Valve) Golem Vario, equipamentos que facilitam o manejo de uma eventual doença descompressiva vestibular na água.

Imediatamente após a troca, como previsto nos experimentos da NOAA relatados por Taylor em seu artigo como sendo um “momentary buzz”, notamos sintomas de narcose, como dificuldade em ler os instrumentos no caso de Bruno Fagundes e ligeira tontura no caso de László Mocsári, que foi fugaz e durou no máximo 5 minutos. Durante o procedimento de trocas das misturas diluentes, os mergulhadores ficaram monitorando atentamente a PpO2 do circuito, a freqüência respiratória ou o aparecimento de dores de cabeça, para tentarmos diferenciar alguma eventual intoxicação pelo O2 ou retenção de CO2, visto que, a tontura é um sintoma que pode estar presente em qualquer problema da composição da mistura (hiper ou hipóxia, retenção de CO2 e narcose pelo N2). Além dos sintomas de narcose foi percebida marcantemente o aumento da resistência respiratória no circuito dos rebreathers, causado pelo aumento da densidade oferecida pela troca do hélio pelo nitrogênio, mesmo nessa profundidade moderada de 32 metros.

Além do planejamento que carregavam, cada um dos mergulhadores portava um VR3 e um X1 da Liquivision, sendo que o de László era integrado ao circuito do rebreather, lendo as três células de oxigênio do sistema. Após as trocas, os computadores foram reajustados para a nova mistura diluente EAN e imediatamente os tempos de descompressão (TTD) começaram a cair, mesmo que os tempos de fundo aumentassem. Por isso comentamos, em tom de brincadeira, que estávamos “fazendo uma descompressão sem sair do fundo.”

No Liquivision X1 de László, equipado com o software V-Planner Live, o TTD caiu e se manteve estável por cerca de 90 minutos, para então começar a subir lentamente. Já no X1 stand alone (SA) de Bruno, que por sua vez rodava o software GAPX1, a queda de TTD também ocorreu de forma acentuada e se manteve estável por cerca de 80 minutos. Os tempos totais de descompressão ao longo deste mergulho estão expostos na linha vermelha do gráfico abaixo:

RB-Fig3

Esse gráfico mostra a relação entre o tempo de fundo (TF) e o tempo total de descompressão (TTD) em minutos em simulações de 4 perfis de mergulho a 32 metros. Estes dados foram coletados através do software V-Planner, usando PPO2 constante de 1,0 ATA e conservadorismo de +3, que foram os parâmetros usados durante esse mergulho. A linha vermelha mostra o BMX feito por nós no dia 18/5/2009 que teve o tempo de fundo (TF) de 240 min, sendo que 120min de heliox e 120min de EAN. A linha lilás simula o mesmo mergulho se fosse feito com ar apenas. A azul usando heliox apenas e a verde se fosse usado o BMX invertido, ou seja, usado ar em primeiro lugar seguido por heliox nas mesmas proporções de tempo (ar 120 min seguido de heliox 120 min). No BMX feito por nós, pode-se observar que após a troca o TTD quase que não se alterou por quase 90 min, seguido de uma ascensão lenta.

Para a execução desse longo mergulho, cada um dos mergulhadores levou 600 litros de onboard, 200 litros de Heliox 30 onboard, além de EAN 32 (S40 – Offboard e Bailout), EAN 50 (S80 Bailout) e O2 (S40 Bailout). O mergulho transcorreu dentro do previsto, exceto pelo fato do tempo ter virado ao ponto do da garatéia do nosso barco ter se desgarrado, que nos obrigou a fazer descompressão por cerca de uma hora no cabo do deco marker amarrado ao naufrágio, para então passarmos a fazer a deco no cabo de descompressão amarrado à embarcação, no momento de seu retorno ao sítio do galeão.

A importância da lavagem do circuito no BMX

Mesmo mergulhando a uma profundidade constante (condição isobárica), usando um rebreather a uma PPO2 constante, a composição dos diluentes pode variar ao longo do mergulho quando se usa a técnica de troca de misturas gasosas. Isso porque um dado mergulhador inicia um mergulho de perfil quadrado, com heliox após ter deixado a superfície onde estava respirando ar atmosférico.

Durante a permanência no fundo, o hélio será captado e o N2 proveniente da superfície será eliminado para o loop alterando a sua composição. No segundo momento após a troca do heliox pelo ar, apesar do mergulhador ter feito uma boa lavagem do circuito, após algum tempo, o hélio que foi captado na fase anterior será jogado para dentro do circuito ao passo que o N2 será captado, contribuindo novamente para misturar a composição dos diluentes. Os softwares de mergulho e computadores, mesmo os integrados ao circuito, infelizmente ainda não levam em conta este fato, pois a análise só é da PpO2 e não da PpN2/PpHe.

Quantificando o quantum de captação e eliminação dos gases na técnica BMX

A solubilidade (S) conferida pelo coeficiente de solubilidade de Ostwald (mL de gás por mL de tecido) do N2 nos tecidos corpóreos a 37º C é de 0,0157 e para o hélio nestas mesmas condições é de 0,0104. O cálculo do gás total do corpo é dada pela seguinte fórmula:

Gtot = m . Sgas . PPgas

Onde Gtot é o gás total dissolvido no corpo após atingir o estado de equilíbrio em litros, m é a massa corpórea em Kg, Sgas solubilidade de Ostwald de um dado gás (mL de gás por mL de tecido) e PPgas é a pressão parcial do gás na qual o corpo foi saturado. Então um homem de 80 kg ao nível do mar tem dissolvido em seu corpo:

Equação 1:

GN2 = m . SN2 . PPN2

GN2 = 80 . 0,0157. 0,79

Gtot = 0,992 L de N2

 Ou seja, um homem de 80kg ao nível do mar tem aproximadamente 1L/ N2 dissolvido no seu corpo. No perfil de mergulho quadrado de 30m / 120 min com heliox 21/79 seguido pela troca de ar por mais 120 min com PPO2 de 1,0 ATA durante todo o mergulho, como ficaria na pior das hipóteses a composição dos gases no circuito que tem um volume de 4L:

1. Mergulhador deixou a superfície: 0,992L/ N2;

2. Lavou bem inicialmente o circuito com heliox e passou a respirar por 120 min sem lavar o circuito a 30m (4 ATA). Após estes tempo, respeitando-se as meias vidas teciduais (t ½ ) e a proporcionalidades dos diversos tecido corpóreos, podemos calcular que aproximadamente 0,492L de nitrogênio são eliminados, ao passo que 2,63L de hélio são captados pelo mergulhador.

Ao final dos 120 min de heliox o mergulhar tem um Valor-M para o hélio de 21,7m ou 3,17 ATA (V-Planner). O que vale dizer que tem:

Equação 2:

GHe = m . SHe . PPHe

GHe = 80 . 0,0104 . 3,17

GHe =2,63 L de hélio dissolvido no corpo (captado)

Ou seja, após 120 min de heliox a 30m a PPO2 de 1,0 o mergulhador captou 2,63L de hélio.

3. O mergulhador realiza a troca do heliox por ar fazendo apenas uma efetiva lavagem do circuito no momento da troca. Ao final do segundo período de 120min qual será a composição dos gases no circuito:

Sabe-se que ao final do 1º período ele tinha dissolvido no corpo 0,492L de N2 e 2,63 L de hélio e no final do 2º período, respeitando-se as meias vidas teciduais (t ½ ) e a proporcionalidades dos diversos tecido corpóreos, pode-se calcular que aproximadamente 3,81L de N2 são captados, ao passo que 2,07L de He são eliminados pelo mergulhador.

Ao final dos 120 min de ar o mergulhador tem um Valor-M para o N2 de 20,4m ou 3,04 ATA (V-Planner). O que vale dizer que:

Equação 3:

GN2 = m . SN2 . PPN2

GN2 = 80 . 0,0157 . 3,04

 GHe =3,81 L de N2 dissolvido no corpo (captado)

Tabela da composição dos gases no interior do circuito na técnica de BMX na profundidade de 30m

 

Início 1a fase 120 min (%) Após 120 min de heliox (%) D 1a fase (%) Início na 2a fase 120 min (%) Após 120 min de ar (%) D 2a fase (%)
N2 0 3,6 -3,6 75 61,51 13,49
He 75 71,7 3,3 0 14,51 -14,51
O2 25 25 0 25 25 0
Vcp 100 100 13,75* 100 100 10,87*

Vcp é o volume do circuito que foi considerado para cálculos como 4L. (*) indica o percentual de redução do volume interno do circuito causado pelo balanço da captação e eliminação de gases.

Estes valores mostram que durante a primeira fase do BMX (heliox), mesmo que não se façam lavagens do circuito às alterações da composição do circuito não são tão pronunciadas quanto as da 2ª Fase (ar). A ausência de lavagem na 2ª fase, pode-se ter a intenção de usar ar como diluente quando na realidade pode-se estar usando um trimix 25/15, que certamente influenciará nos resultados descompressivos.

Simulando no V-Planner o mergulho acima com a composição dos gases do circuito constantes o TTD foi de 81 min. A simulação foi feita em três fase: 120 min com heliox, 60min ar e 60 min com trimix 25/15 revelou um TTD de 97min, ou seja, 19,7% maior.

Nos mergulhos de rebreathers frequentemente se requer a correção de volumes do circuito, ajustes da PPO2 que obrigam a injeção de diluente ao circuito atenuando as alterações que foram demonstradas acima, porém sempre se deve ter em mente que a dinâmica de captação e eliminação de gases no circuito existe e que pode influenciar de forma negativa a manobra descompressiva. Lavagens (flush), com renovação do diluente, periódicas são fortemente recomendadas, sobretudo nos momentos próximos que se seguem as trocas de gases, pois é quando a captação e eliminação são mais pronunciadas.

Trocas de misturas em mergulhos multiníveis

Como foi dito e até exemplificado acima, trocas de gases, em estados de supersaturação podem ser problemática, pois podem levar ao aumento do gás total e causar DD do tipo II. Imaginem o seguinte mergulho multinível usando um rebreather:

 

Prof (m) TF (min) Mistura PPO2
30 30 Heliox 79/21 1
20 30 Heliox 79/21 1
15 30 Heliox 79/21 1
30 30 Heliox 79/21 1
18 60 Ar 1
15 60 Ar 1

 

 

Neste perfil de mergulho a troca de gases ocorreu aos 10m de profundidade após mergulhos a diversas profundidades abaixo desta. No final da fase de heliox deste mergulho, o mergulhador teria o seu Valor-M aos 19,7m (V-Planner), ou seja, em profundidades inferiores a esta ele estaria em estado de supersaturação tecidual de hélio, sendo que a troca de gases, nestas condições, seria desaconselhada, devido ao aumento do gás total, tendo o risco do desenvolvimento de DD tipo II.

Conclusão

A técnica de trocas gasosas no fundo (BMX) pode ser empregada com relativa segurança com objetivo de reduzir o tempo total de descompressão desde que o mergulhador compreenda bem a técnica. A sua aplicação com rebreathers parece ter melhor custo benefício se comparado com o circuito aberto.

Alguns aspectos de segurança devem ser ressaltados:

1. O risco de DD por contradifusão é algo de deve ser considerado;

2. Se o mergulho for abortado por volta do tempo da troca de gases, a descompressão deverá ser feira usando o heliox como diluente ou outra mistura rica em hélio, e não o ar, sob o risco aumentado de apresentar DD de contradifusão. Alguns autores preconizam que o END (equivalent narcotic depth) da mistura de descompressão deverá ser menor que 15m.3

3. Um dos stages de reserva deverá conter mistura que contenha hélio para contemplar situações de emergência em que o mergulho seja abortado por volta do tempo da troca;

4. Troca de heliox ou mesmo um trimix rico em hélio pelo nitrox com o objetivo de acelerar a descompressão não deverá ser feita sob condições de supersaturação. Para estes casos recomenda-se empregar misturas contendo hélio. Um exemplo disto é a substituição do EAN50% aos 21m pelo helitrox (Tx 50/25) com algum incremento do TTD. 3

Fontes

1. Lango T, Morland T, and Brubakk AO. Diffusion coeffici entsand solubility coefficients for gases in biological fluids: a review. Undersea Hyperb Med 23: 247–272, 1996.

2. Taylor GH. Counterdiffusion Dive. Using Benthic Mix Switching to Reduce Decompression Time. Advanced Diver Magazine ADM E-Zine #4: 17-23, out/2008.

3. Wienke BR e O’Leary TR. Diving OC Like a CCR, Advanced Diver Magazine #22: 55-57, 2006.

4. Idicula J, Lambertsen CJ. Bubble Formation in Physical and Biological Systems: A Manifestations of Counterdiffusion in Composite Media. Science 179: 582 – 584, 1973.

5. D’ Aoust BG, Smith KH, Swanson HT, White R. Venous Gás Bubble: Production by Transient Deep Isobaric Counterdiffusion of Helium Against Nitrogen. Science 197 (4306): 889 – 891, 1977.

6. Blenkarn GD, Aquadro C, Hills BA, Saltzman HA. Urticária Folowing the Sequential Breathing of Various Inert Gases at a Constant Ambient Pressure of 7 ATA: A Possible Manifestations of Gás-Induces Osmosis. Aerospaces Medicine Vol 42, 2: II-5-17 – 23, 1971.

7. Keller H, Bühlmann AA. Deep Diving and Short Decompression by Breathing Mixed Gás. J. Appl. Physiol. 20: 1267-1270, 1965.

8.Doolette DJ, Mitchell SJ. Biophysical Basis for Inner Ear Decompression Sickness. J Appl Physiol 94:2145-2150, 2003.

  • Esse artigo foi escrito juntamente com o mergulhador Bruno Fagundes.
László Mocsári
Médico Anestesiologista e Intensivista, com formação em Medicina Hiperbárica. É instrutor de mergulho PADI e SSI, mergulhador de rebreathers e sócio da operadora Bahia Scuba em Salvador-BA.