Teoria da Descompressão

História

A primeira descrição de problemas relacionados com a pressão em seres humanos foram realizados por Triger, em 1841.

Túneis e Caixas de Construção Sub-Aquáticas eram pressurizados, com ar, para manter fora a água e a lama. Durante o trabalho a profundidade aumentava e com isso os trabalhadores respiravam ar a pressões maiores, retornando à superfície com dores e em algumas vezes, com paralisia. Diversos pesquisadores tentaram explicar tal fenômeno até que o Fisiologista Paul Bert estabelecesse a relação existente entre os “Bends” e as bolhas de Nitrogênio demonstrando que a dor poderia ser revertida através de uma recompressão.

Em 1908 a Marinha Real Inglesa (Royal Navy), preocupada em diminuir os problemas de descompressão em seus mergulhadores, publicou três jogos de tabelas de tempo e profundidade, adaptadas para as Marinhas Inglesa e Americana.

Para os realizadores das tabelas, John Scott Haldane, Arthur E. Boycott e Guybon C. Damant, diferentes áreas do corpo absorvem e liberam Nitrogênio em ritmos diferentes; as quantidades de absorção e eliminação podem ser estimadas utilizando-se uma simples equação matemática; um mergulhador poderia ascender sem problemas de descompressão, desde que a redução da pressão não fosse mais do que a metade.

A maioria das tabelas de mergulho e computadores atualmente em uso são baseados nos conceitos iniciados por Haldane e desenvolvidos pelos pesquisadores que se seguiram, normalmente com os mesmos 4 conceitos:

1- Estimam a pressão parcial do gás inerte, normalmente Nitrogênio, que irá se acumular nas diferentes partes do corpo, chamados de “Compartimentos”

2- Comparam avaliações das pressões parciais internas de Nitrogênio para suas supostas pressões máximas toleráveis, normalmente chamadas de “Valores-M” (M-Values)

3- Estabelecem limites de profundidade e tempo na subida, para que não se ultrapasse os máximos permitidos por qualquer um dos compartimentos.

4- Caso os compartimentos ultrapassem os seus “Valores-M” durante o ascenso, as tabelas avisam o mergulhador a fazer uma parada de descompressão, fazendo com que os compartimentos liberem o excesso até que estejam abaixo de “M”, antes de continuar o ascenso

Alguns modelos de descompressão entendem o transporte gasoso ou a formação de bolhas diferentemente do modelo Haldaniano.

Os Compartimentos

Todo o corpo absorve Nitrogênio, sob pressão. Algumas áreas absorvem o gás mais rápidos do que outras, por exemplo, os compartimentos de 5 e 10 minutos, comparados com os compartimentos de 60 e 120 minutos. Atualmente os pesquisadores contemporâneos preferem utilizar o termo “Compartimentos” do que “Tecidos”.

Anatomicamente existem 4 tecidos no corpo humano: muscular, conjuntivo, epitelial e nervoso. Tudo no nosso corpo é feito pela combinação destes 4 tecidos. Para trabalho de descompressão, o corpo é dividido em um certo número de compartimentos.

Apesar do fluxo sanguíneo poder variar com a atividade ou outros eventos no corpo e com isso mudar a velocidade do tecido anatômico, os modelos de descompressão levam em conta muitos compartimentos, para ter a certeza de levar considerar a maioria das possibilidades, tais como frio e o exercício.

Pressão Parcial

Entender “Pressão Parcial” é importante para compreendermos a Descompressão.

A “Pressão Parcial” é normalmente abreviada como “PN2” ou “PpN2”. Existem também diversas unidades para Pressões Parciais, tais como:

  • mmHg : milímetros de mercúrio (medida médica)
  • ATA / ATM : Atmosferas absolutas (medidas de descompressão)
  • atm abs / Pa / kPa : (aplicações científicas)

A Pressão Parcial do Nitrogênio na mescla gasosa determina a quantidade de Nitrogênio que é absorvido (ongas) e eliminado (offgas). Como a PpN2 do ar respirado aumenta com a profundidade, a absorção do Nitrogênio também aumenta. Quando reduzimos a pressão da água ao redor, como no ascenso, a pressão de Nitrogênio que cresceu no corpo excede a PpN2 da água ao redor, fazendo com que haja uma eliminação (offgas) do Nitrogênio por parte do mergulhador.

A composição de qualquer gás que respiramos não muda com a profundidade, apenas a pressão que sim. Por exemplo; no ar normal temos 21% de Oxigênio e 79% de Nitrogênio, o que representa uma FO2 (fração de oxigênio) de 0,21 e uma FN2 (fração de nitrogênio) de 0,79. A fração só irá mudar se houver uma mudança na mescla.

Quando mergulhamos a 10 metros ou 2 ATA, o mergulhador está sob o dobro da pressão de superfície a 1 ATA; sendo assim, teremos pressões parciais de : PO2 de 0.42 ATA e PN2 de 1,58 ATA.

Se triplicarmos a pressão, a PO2 será de 0,63 ATA e a PN2 de 2,37 ATA.

Tensão do Nitrogênio

A pressão parcial do nitrogênio, na mescla que normalmente respiramos em superfície, é chamada de Pressão Parcial do Nitrogênio. A pressão parcial do nitrogênio dissolvido no corpo é geralmente chamada de Tensão do Nitrogênio, ou em outras palavras, a pressão parcial do nitrogênio ambiente determina as tensões nos compartimentos.

Deve-se compreender que as Tensões do Nitrogênio no corpo são pressões e não volumes de gás.

Quando se mergulha, aumenta-se com rapidez a pressão Parcial do Nitrogênio, mas não o suficiente para equilibrar a tensão do N2 interno com a pressão parcial do N2 externo. Intervalos de superfície longos, ajudam a diminuir as tensões.

Meios-Tempos (Half-Times)

Nas equações de descompressão, os Meios-Tempos descrevem a quantidade de nitrogênio ou outro gás inerte, que transita para dentro e para fora do corpo.

Um compartimento com Meio-Tempo de 5 minutos, completa com gás inerte a metade do máximo da sua capacidade, em 5 minutos. O compartimento de 10 minutos completa a sua metade em 10 minutos, o de 20 minutos leva 20 minutos para completar a sua metade, e assim por diante.

A figura a seguir demonstra o funcionamento dos Meios-Tempos :

Os compartimentos atingem 50% da sua capacidade (equilíbrio) após 1 Meio-Tempo, 75% após 2 Meios-Tempos, 87,5% após 3 Meios-Tempos, 93,75% após 4 Meios-Tempos, e 96,87% após 5 Meios-Tempos. Por convenção, após 6 Meios-Tempos os compartimentos são considerados completamente equilibrados ou “cheios” com a pressão na profundidade.

O modelo Haldaniano coloca no mesmo Meio-Tempo e com a mesma velocidade, a eliminação (offgassing) e a absorção (ongassing), apesar de diversos fatores atrasarem a eliminação do nitrogênio pelo corpo.

Os compartimentos mais rápidos, obviamente, realizam essa tarefa mais rápidos do que os mais lentos.

As partes do nosso corpo absorvem nitrogênio através de Meios-Tempos, variando de segundos até horas, e não através de tempos específicos, tipo 5 ou 10 minutos.

Uma quantidade maior de compartimentos não faz com que os modelos se tornem mais precisos. Como exemplos temos as seguintes tabelas:

  • Ar padrão da US Navy: 5, 10, 20, 40, 80 e 120
  • Orca Edge : 5, 11, 17, 24, 37, 61, 87, 125, 197, 271, 392, 480
  • Dacor Micro Brain : 4, 11, 31, 86, 238, 396
  • Beuchat Aladdin : 4, 12, 26, 54, 108, 304
  • Buhlmann ZHL-16 : 4, 7.94, 12.2, 18.5, 26.5, 37, 53, 79, 114, 146, 185, 238, 304, 397, 503, 635
  • Compartimentos rápidos e lentos
  • Os compartimentos rápidos absorvem e eliminam o gás inerte rapidamente.
  • Já os compartimentos lentos absorvem e eliminam o gás lentamente.

Nos tecidos anatômicos, a quantidade depende do fluxo sanguíneo e solubilidade do gás naquela área. Nos modelos de descompressão Haldanianos o fluxo sanguíneo é o principal fator para se estabelecer a velocidade do compartimento.

O Nitrogênio é mais solúvel em tecidos gordurosos do que aquosos. Nos tecidos gordurosos o nitrogênio leva mais tempo para entrar e sair.

O coração, por exemplo, provavelmente possui diversas áreas que absorvem e eliminam o nitrogênio, todas com diferentes velocidades.

Os compartimentos lentos podem receber gás, durante o ascenso, no mesmo momento em que os compartimentos rápidos estão eliminando o próprio nitrogênio.

Saturação e Dessaturação

Saturação significa: O corpo conter o máximo de nitrogênio ou outro gás inerte, em determinada profundidade. Ocorre quando os compartimentos têm tempo suficiente para se igualar com a pressão parcial do gás inerte inspirado.

As pessoas estão saturadas de nitrogênio em superfície, ou seja, elas estão equilibradas com a pressão ambiente.

Os compartimentos só estarão completamente saturados ou dessaturados após 6 Meios-Tempos, isto quer dizer que o compartimento de 60 minutos, independente da profundidade, será considerado saturado em 6 horas (6 Meios-Tempos x 60 minutos = 360 minutos ou 6 horas). Já o compartimento mais lento de 120 minutos, levará 12 horas ( 6 Meios-Tempos x 120 minutos = 720 minutos ou 12 horas).

Na dessaturação diversos fatores complexos entram em cena mas a maioria dos modelos Haldanianos considera o mesmo ritmo de Meio-Tempo, para absorção e eliminação.

Quando as tensões nos compartimentos excedem a pressão ambiente, o compartimento tem mais nitrogênio que pode conter, em equilíbrio. Ocorre quando a pressão cai durante o ascenso e ao se passar o “Ponto”, chamado de Super-saturação Crítica, as bolhas se formam. Alguns pesquisadores acham que, em qualquer grau de Super-saturação, há a criação de bolhas.

Um ascenso rápido fará com que o nitrogênio saia muito rápido da solução, formando bolhas e problemas descompressivos.

Valores-M (M-VALUES)

Os Valores-M são as tensões máximas de nitrogênio ou outro gás inerte que os diversos compartimentos provavelmente podem tolerar, antes que a Super-saturação produza uma quantidade prejudicial de bolhas. Essas tensões máximas são chamadas de Valores-M (M-Values) onde “M” significa, “Máximo”. Os Valores-M existem para qualquer gás inerte usado.

Os Valores-M são pressões e, portanto, as unidades são de pressão.

Cada compartimento tem diferentes Valores-M, para diferentes profundidades.

Os Valores-M em superfície, são escritos como “M0” e pronunciados como “M sub zero”. Caso os compartimentos ultrapassem “M0”, deve-se fazer uma parada de descompressão para que os compartimentos desçam até valores abaixo de “M0”.

“M10″ é a tensão máxima que pode ser criada ao chegar a 3 metros da superfície, com um risco aceitável.

Os Valores-M permitem que as tabelas e computadores de mergulho determinem os limites de profundidade e tempo para os diferentes compartimentos e assim basear o limite de todo o corpo no compartimento que primeiro atingir o seu máximo, sendo chamado de ” Compartimento de Controle”.

Computadores baseados na “Tabela” e no “Modelo”

Os Computadores baseados na Tabela, analisam o perfil da imersão levando em conta os valores já determinados pela tabela descompressiva.

Os Computadores baseados no modelo, calculam a descompressão pela atual profundidade/tempo do perfil, em tempo real.

Modelos Não-Haldanianos

Alguns modelos de descompressão vêem o transporte gasoso e a formação de bolhas de um modo diferente do modelo de Haldane. O desenvolvimento desses modelos cresceu pela necessidade de se reduzir os problemas descompressivos em perfis de mergulho, não abrangidos pelo modelo de Haldane, e também porque, diversos assuntos na dinâmica da descompressão, permanecessem inexplicáveis pela Teoria da Descompressão existente.

Abordaremos alguns conceitos não-haldanianos, tais como:

– Modelos Estatísticos;
– Modelo disposto em Séries;
– “El” Modelo;
– Modelo de Permeabilidade Variável;
– Modelo de Redução Gradiente da Bolha;
– Modelo de 1 Compartimento (Slab).

Modelos Estatísticos

As Tabelas de Descompressão, que atingem a descompressão estatisticamente indicam que após um certo número de imersões, de um determinado tipo, espera-se alguns incidentes de DCS(doença descompressiva). Uma tabela para imersões com ar, fornece perfis de mergulho com 1% de risco de se contrair uma doença descompressiva (DCS).

Já uma Segunda tabela para imersões com ar possui perfis maiores, com um risco premeditado de 5%. O perfil a ser escolhido dependerá da prioridade e duração da missão. O fisiologista Dr. Bill Hamilton afirma que os modelos estatísticos são uma nova onda nos modelos descompressivos.

Modelo disposto em séries

É um modelo de descompressão onde se assume que o gás inerte, passa em série, de compartimento em compartimento. Apenas um compartimento é considerado exposto à pressão ambiente, alcançada pela corrente sanguínea.

Os compartimentos não possuem Meios-Tempos e absorvem (ongas) e eliminam (offgas)entre eles. As tabelas Canadenses, DCIEM, são calculadas através deste modelo.

Em 1962, os pesquisadores D.J. Kidd e R.A.Stubbs começaram a desenvolver um computador para o mergulho. Eles iniciaram o trabalho com um modelo paralelo ao de Haldane e mais tarde decidiram utilizar o modelo disposto em séries, que mais representava o corpo humano.

“El” Modelo

Modelo de descompressão onde a absorção (ongassing) é calculada como Exponencial (E), e a eliminação (offgassing) como Linear (L). “EL” está relacionada com Exponencial e Linear e é uma variação do Modelo Haldaniano.

O Capitão Ed Thalmann, da Unidade Naval Experimental de Mergulho (NEDU) e seu grupo, desenvolveram o “EL” Modelo como base do computador, carregado pelos mergulhadores de combate da US Navy.

Eles chegaram à conclusão de que os perfis gerados pela eliminação (offgassing) exponencial das tabelas USN não eram conservativas para a profundidade/tempo dos perfis utilizados.

Modelo de 1 Compartimento (SLAB)

Este modelo utiliza apenas 1 compartimento, chamado de “Slab”, ao invés de diversos compartimentos separados. A área mais rápida é considerada exposta a pressão ambiente, do gás no sangue. A mais lenta, mais longe. Este modelo foi desenvolvido pelo Dr. Tom R. Hennessy de Londres e é utilizada pela British Sub-Aqua Club (BSAC).

Modelo de Permeabilidade Variável

Este modelo de descompressão limita o tamanho da bolha, no ascenso, a um volume crítico, e a quantidade abaixo do número crítico. É também chamado de “Modelo Bolha Pequena”.

As tabelas e computadores, baseados em Haldane, calculam limites baseados na eliminação do gás que é dissolvido no corpo e não o gás que saiu da solução, para formar uma fase de gás livre e bolhas. Quando as bolhas se formam no corpo, elas retém a futura saída do nitrogênio por diversos mecanismos e meios químicos.

Diversos modelos de bolhas foram desenvolvidos e um deles foi o Modelo de Permeabilidade Variável, desenvolvido por um grupo de pesquisadores da Universidade do Hawai, chefiada pelos Drs. Yount e Hoffman. O trabalho deles vem de experimentos com bolhas em gelatina super-saturada. Eles também acreditavam que o tamanho e número de bolhas era importante, e que o corpo podia tolerar uma determinada quantidade por longos períodos de tempo.

Este modelo pede por paradas de segurança, velocidade de ascenso não maior do que 18 m/min. Tem restrições para imersões repetitivas profundas, imersões “dente de serra” ou muitos dias seguidos de mergulho.

Modelo de Redução Gradiente da Bolha (RGBM)

Modelo que utiliza gradiente de superfície reduzido nas imersões repetitivas. Foi desenvolvido pelo físico Dr. Bruce Wienke e parcialmente baseado no trabalho de Yount e Hoffman. Os gradientes de superfície são parecidos com os Valores-M, onde os meios-tempos curtos tem valores maiores do que os meios-tempos longos. A intenção das tabelas de descompressão e dos computadores é a de maximizar o tempo de mergulho, minimizar os problemas fisiológicos de se respirar oxigênio, nitrogênio e outros gases.

As maiores considerações que se deve levar em conta são: a profundidade, o tempo e o ritmo de ascenso.

É fácil controlar esses fatores, utilizando as tabelas e computadores, conservativamente, e assim aumentar a margem de segurança.

Carlos Nelli Borges
Carlos Nelli Borges é Master Scuba Instructor pela PADI, Instrutor de Rebreather pela TDI (E.1211.I) e Instrutor Trainer Rebreather pela RAB (BR-133-02/98), possindo mais de 1.200 mergulhos com rebreathers. Foi representante da Dräger no Brasil entre 1997 e 2000. Atualmente atua como instrutor na África do Sul.