Oxigênio: Amigo e Inimigo

Em nossos cursos de mergulho recreativo muito pouco se fala dos efeitos do oxigênio em condição hiperbarica, o que ouvimos é "não mergulhe com oxigênio puro", "somente ar comprimido". Normalmente essas orientações são mais que suficientes, já que quando se mergulha com ar comprimido e dentro do limite de profundidade de 40 metros os problemas relacionados ao oxigênio não estão presentes. Mas para mergulhadores que utilizam nitrox ou pretendem mergulhar com outras misturas gasosas e atingir profundidades maiores, esses conhecimentos são mais que necessários, são vitais.

Um pouco de Química

Oxigênio é vital para o metabolismo do corpo, nossas células utilizam oxigênio para produzir energia. O problema surge na quebra da molécula de oxigênio, que envolve a agregação de 1 elétron extra, e a formação de um ânion, o qual é extremamente reativo e costuma fazer picadinho de células com as quais entra em contato. Esses ânions (átomos com excesso de carga negativa) são como carvão na fornalha: enquanto estiverem presos produzem bastante energia de forma saudável , mas uma vez livres (radicais livres) começam a causar problemas. A mitocondria é responsavel por reter esses anions, evitando problemas. Outras enzimas controlam a intensidade e a velocidade dessa reação, canalizando a energia liberada para um fim adequado, evitando que esses radicais livres causem problemas. Altas concentrações de oxigênio podem aumentar o número de radicais livres. Essa química toda vem sendo estudada e começa a ser entendida. Já que química jamais foi meu forte vamos ver de que maneira podemos traduzir esse historia toda para o mergulho.

Um pouco de Física

Lembram da lei de Dalton , a lei das pressões parciais?? Os efeitos fisiológicos dos gases estão diretamente ligados a pressão parcial. A pressão parcial de qualquer gás é igual a fração do gás (%), multiplicado pela pressão absoluta . A pressão parcial do gás também é um indicativo do numero de moléculas por determinado volume, ou seja, da concentração molecular.

No caso do oxigênio puro na superfície, como só temos um único gás, sua pressão parcial será igual a pressão absoluta, ou seja 1 atm. No caso de uma mistura EAN50 ser usada a 10 metros de profundidade, a pressão parcial de oxigênio será de 1 atm, ou seja, respirar EAN 50 a 10 metros equivale a respirar oxigênio puro na superfície. O conhecimento da lei de Henry e das pressões parciais é imprenscidivel para qualquer mergulhador que queira se valer de misturas gasosas.

Intoxicação por O2

A intoxicação por O2 é um fenômeno que depende da pressão parcial e do tempo de exposição. Esses dois fatores controlam o risco de intoxicação em um determinado mergulho. É por esta razão que os limites dados pelas tabelas são apresentados em termos de pressão parcial e tempos limites. Quanto maior for a pressão parcial menor será o tempo limite, o mesmo comportamento observado nas tabelas de descompressão. É isso aí !! Mergulhadores técnicos que empregam misturas respiratórias utilizam nos seus planejamentos de mergulho, além da tabela de descompressão, tabelas de limites de exposição ao oxigênio.

Então que tipo de problemas podem ocorrer quando respiramos oxigênio em altas pressões parciais? Na verdade, como vimos, todos os órgãos do corpo podem ser afetados , mas os alvos principais são o pulmão (efeito Lorraine Smith) e o sistema nervoso central (efeito Paul Bert ).

Efeito Lorraine Smith

O efeito Lorraine Smith trata dos efeitos tóxicos do oxigênio sobre o tecido pulmonar. Os alvéolos são revestidos por uma substancia sulfactante, que impede que os mesmos colabem e permite que eles mantenham sua função de efetuar a troca gasosa. Exposições muito prolongadas de oxigênio em pressões parcias intermediarias podem causar remoção da substancia sufactante e lesões nos alvéolos, fazendo com que o mesmo possa vir a colabar, prejudicando a troca gasosa. Os sintomas são dor no peito, dificuldade de respirar, diminuição da capacidade vital e tosse. Estes sintomas, muito parecidos com um caso grave de gripe, muito raramente causam danos permanentes, principalmente a mergulhadores amadores e técnicos, já que a maioria das exposições com equipamento autônomo, mesmo as superiores a 6 horas de duração estão normalmente dentro dos limites considerados seguros. Esse tipo de problema está mais presente em mergulhos de saturação, tratamentos hiperbaricos longos, e em centro de terapia intensiva em hospitais.

Existem métodos para controlar as exposições aos efeitos tóxicos do oxigênio a nível pulmonar, tais como:

- Método Repex, do DR Bill Haminton que usa uma unidade chamada OTU( oxigênio tolerance unit)

- Método desenvolvido pela universidade da pennsylvania que usa unidades chamadas UPTD (Unit Pulmonary Toxic Dose), que são derivados de equações que levam em conta a diminuição da capacidade vital do pulmão para estabelecer esses limites.

Esses métodos vem sendo usados com bastante eficácia e precisão. Como vimos o efeito Lorraine Smith não deve preocupar mergulhadores nitrox nem mesmo em exposições de mergulhos de longa duração. A excessão se faz no caso de varios mergulhos de longa duração em dias consecutivos ou seguidos de tratamento em câmara hiperbárica.

Efeito Paul Bert

Paul Bert em 1878 foi o primeiro a observar os efeitos de altas pressões parciais de oxigênio no sistema nervoso central. Altas pressões parciais de oxigênio alteram o metabolismo das células nervosas, trazendo todo tipo alteração neurológica: as mais comuns costumam ser lembradas com a ajuda do acrônimo CONVANTIT: Convulsões, Distúrbios Visuais, Disturbios Auditivos, Nauseas, Tonturas, Irritabilidade e Tremores. A boa noticia é que convulsões, algo extremamente inconveniente pois pode levar ao afogamento, são raras. A noticia ruim é que ela pode ocorrer sem que nenhum dos outros sintomas apareça, ou seja, sem avisos. É bom lembrar que a convulsão por si só não causa danos, exceto se houver afogamento ou uma pancada na cabeça.

A intoxicação do sistema nervoso central, ao contrario da pulmonar , demanda maior atenção dos mergulhadores, inclusive dos que utilizam nitrox dentro dos padrões do mergulho amador. Estes, como estão limitados a mergulhos sem descompressão, sem trocas de gás, e com porcentagens de O2 até 40%, só precisam estabelecer a profundidade máxima de operação da mistura a ser utilizada baseado na ppO2 máxima desejada, e se manter em exposições com durações máximas seguras. Mergulhadores de nível Technical Nitrox ou Trimix, que planejam mergulhos com descompressão e fazem trocas de gás, precisam fazer cálculos de exposição ao O2 para todos os diferentes níveis do perfil de mergulho.

Então existem tabelas para controlar a exposição do oxigênio no sistema nervoso central? É isso aí! Em 1941, durante a segunda guerra, no porto de Alexandria, no Egito, dois navios da marinha real inglesa foram muito avariados por minas levadas por mergulhadores de combate italianos utilizando equipamentos de circuito fechado com O2 a 100%, ou seja sem bolhas!!!! ..camuflagem perfeita…

A marinha real imediatamente iniciou estudos para poder conduzir missões similares. A primeira pergunta que surgiu foi: Quais são os limites de profundidade e tempo seguros para se respirar Oxigênio puro? O professor Kenneth Donald foi encarregado de conduzir esses estudos, já que alguns dos limites sugeridos na época ( 120 minutos/ 15 metros - 30 minutos / 27 metros), resultavam em um índice alto de convulsões. Dr. Donald conduziu estudos durante 3 anos, utilizando mergulhadores militares voluntarios, tendo realizado em seus estudos em torno de 2.000 exposições. O estudos do Dr. Donald formaram a base do que se sabe hoje em dia sobre os efeitos do oxigênio no sistema nervoso central. A seguir algumas das conclusões desses estudos:

- Existe uma variação muito grande na tolerância de cada individo, em relação aos sintomas, em tempo de exposição.

- Exposições em ambientes secos (câmara hiperbarica), comparadas com as molhadas apresentavam tolerância 4 a 5 vezes maior.

- Esforço físico e exercícios diminuem muito a tolerância ao oxigênio.

- Mergulhos em águas geladas (menor que 9oC) ou muito quentes (maior que 31oC), parecem diminuir a tolerância ao oxigênio.

O objetivo da pesquisa era estabelecer um conjunto de tabelas que apresentassem os limites de tempo para cada profundidade onde seria seguro respirar oxigênio puro. O maior obstáculo encontrado foi a enorme variação de tolerância de indivíduo para individuo, a variação do aparecimento de sintomas e nos tempos de tolerância e, como não bastasse, a variação da tolerância do mesmo individuo de um dia para outro. Um mergulhador fez testes a profundidade de 21 metros respirando oxigênio 100%, exatamente nas mesmas condições, 2 vezes por semana durante 12 semanas: os tempos de aparecimentos de sintomas, variaram de 7 a 148 minutos.

Ao final destes testes a marinha real considerou extremamente perigoso mergulhos com oxigênio puro a mais de 7.6 metros (1,76 ppO2) sem descrever nenhum tempo limite. A marinha americana e outras instituições realizaram estudos e publicaram tabelas. As mais utilizadas hoje em dia são as tabelas da NOAA, que trabalha com pressão parcial máxima de 1,6 ata, o que equivale a se respirar oxigênio puro a 6 metros de profundidade. Ou seja, mergulhadores que utilizam misturas, alem da tabela de descompressão devem usar a tabela de exposição da NOAA (tabela). Mergulhadores de nível técnico, por efetuarem troca de gases e planejarem mergulhos com descompressão, utilizam essa tabela para calcular o chamado relógio de O2, um tipo de planejamento multi-nivel para a exposição em cada fase do mergulho.

Qual é a pressão parcial de O2 segura ?

Não existe um "numero mágico" de ppO2 segura. Ela depende muito de varios fatores, principalmente do perfil e duração dos diversos segmentos do mergulho, bem como das diversas misturas respiratórias utilizados durante o mergulho. Como regra básica podemos dizer que o sinal amarelo inicia-se em 1,4 de pressão parcial, e a pressão de 1,6 deve ser a máxima utilizada em qualquer circunstancia, pois apesar da probabilidade de convulsão ser pequena, a margem de erro é menor ainda. Ou seja, o limite deve ser evitado se o mergulhador e o mergulho não estiverem em condições ideais, pois situações como frio, esforço físico podem aumentar a probabilidade de intoxicação por O2.

Como mergulhar com segurança ?

Primeiramente, antes de se aventurar a usar qualquer mistura com mais de 21% de O2, procure treinamento adequado que começa com o curso básico de Nitrox, aonde o aluno entra em contato pela primeira vez com os conceitos do efeito Paul Bert. A partir deste ponto os interessados em quebrar as barreiras do mergulho recreativo (vide ultimo artigo), devem procurar um curso de Technical Nitrox, onde procedimentos mais apurados de calculo da exposição ao O2 começam a ser necessários. Não só os conhecimentos teóricos são importantes para uma exposição segura ao O2, os equipamentos usados, sua configuração, a habilidade e conforto do mergulhador na água são de extrema importância para um mergulho seguro com misturas.