Benefícios e perigos da Pressão Parcial do Oxigênio

O oxigênio é necessário para sustentar a vida e desempenha um papel mais complexo na segurança do mergulho. Frações maiores podem melhorar a eficiência da descompressão, reduzindo a fração de gás inerte do gás inspirado, e uma alta pressão parcial de oxigênio (PO²) é um elemento básico no tratamento da doença descompressiva. Assim como o excesso de oxigênio pode ser bom para a saúde, ele também pode ser tóxico e colocar o mergulhador sob risco de morte.

O Oxigênio

A PO² representa o produto da fração de oxigênio (FO2) multiplicada pela pressão ambiente (PO² = FO² * pressão ambiente). O PO² é normalmente é relatada em atmosferas (atm). A PO² da pressão do ar ao nível do mar é de 0.21 atm (0.21 * 1 atm). A PO² fornecida pelos sistemas de circuito aberto aumenta e diminui em função da pressão ambiente.

Por exemplo, a PO² do ar de circuito aberto respirado a 1m de profundidade já é de 0.23 atm (0.21 * 1.1 atm). A PO² do ar de circuito aberto respirado a 20m é de 0.63 atm (0.21 * 3.0 atm).

Toxicidade pelo oxigênio

A toxicidade pulmonar do oxigênio envolve irritação do tecido pulmonar causada por respiração prolongada, geralmente por muitas horas de concentrações substancialmente elevadas de oxigênio. Isso pode se desenvolver com uma PO² tão baixa quanto 0.5 atm, considerando o tempo de exposição suficiente.

Os sinais e sintomas incluem tosse persistente, sensação de aperto no peito ou desconforto durante a inspiração e, dor atrás do esterno. Sintomas leves geralmente desaparecem sem consequências nas horas seguintes após o retorno a respiração do ar. Um dos motivos pelos quais o edema pulmonar de imersão pode não ser percebido, é que a toxicidade pulmonar pelo oxigênio pode gerar sintomas leves.

A toxicidade do oxigênio no sistema nervoso central (SNC) envolve um insulto ao cérebro causado pela exposição a PO² mais alta. Isso pode se desenvolver em períodos relativamente curtos, mas com valores suficientemente altos. Sinais e sintomas incluem espasmos dos músculos faciais, visão em túnel, náusea, parestesia, inconsciência e convulsões. Manifestações sutis podem aparecer primeiro, mas os casos podem evoluir de forma rápida ou imediatamente, com efeitos totalmente incapacitantes. O risco de toxicidade no SNC aumenta com uma PO² superior a 1.3 atm (Arielli et al. 2006). A toxicidade do SNC representa uma ameaça substancial, uma vez que a perda de consciência debaixo d’água é acompanhada por um alto risco de afogamento.

A toxicidade ocular pelo oxigênio é outra possibilidade. A miopia hiperbárica (miopia) pode se desenvolver em ambos os pacientes que recebem terapia com oxigênio hiperbárico e em mergulhadores expostos a altos níveis de PO². Essa condição requer exposição repetitiva por um período bastante curto. Ela é provável após 15 ou mais sessões de oxigênio hiperbárico e pode se desenvolver a uma taxa variável com mergulhadores respirando alta PO². As alterações visuais geralmente se resolvem completamente nas semanas seguintes ao final da exposição.

Uma forma mais preocupante de toxicidade ocular pelo oxigênio, envolve a promoção de cataratas. As cataratas geralmente se desenvolvem como uma nebulosidade progressiva que se forma nas lentes dos olhos, produzindo visão embaçada e prejudicada com pouca luz. A formação de catarata geralmente não é reversível, exigindo, em última análise, a substituição cirúrgica das lentes. O aparecimento ou aceleração da catarata foi relatada em pacientes sob oxigênio hiperbárico. Até o momento, existem poucas evidências, mas há preocupações legítimas de que mergulhos frequentes e de longa duração com alta PO² possam criar um risco para mergulhadores. Esse é um bom motivo para atenção adicional em relação à exposição ao oxigênio.

Utilidade e preocupações com oxigênio

A toxicidade do oxigênio é menos preocupante no mergulho em circuito aberto, pois as PO²’s de pico geralmente são consumidas por períodos relativamente curtos. É uma consideração crítica no mergulho com rebreather em circuito fechado, pois a alta PO² é mantida em um “ponto de ajuste” durante a maioria dos mergulhos.

Um ponto de ajuste de PO² alta é desejável para reduzir o estresse de descompressão em mergulhadores. Quanto mais alto o ponto de ajuste, menos gás inerte será absorvido durante a fase de descida e de fundo, e será eliminado à medida que o mergulhador subir, principalmente na última parte da subida. A PO² de ar respirado em circuito aberto é de 1.3 atm a aproximadamente 52m. Um rebreather de circuito fechado que opera em um ponto de ajuste fixo de 1.3 atm, a PO² forneceria uma pressão parcial de gás inerte progressivamente mais baixa a partir deste ponto através da subida. Com um ponto de ajuste da PO² de 1.6 atm, um mergulhador de rebreather não inspiraria praticamente nenhum gás inerte a uma profundidade de 6m, produzindo um gradiente acentuado para a eliminação de gás inerte.

Minimizar o estresse de descompressão é importante, mas a toxicidade do oxigênio também é uma consideração crítica da alta PO². É tentador subestimar as preocupações com a PO² aguda alta quando a terapia HBO usada para tratar a doença descompressiva pode expor os pacientes a uma PO² de 2.8 atm, mas existem diferenças críticas que reduzem o risco de toxicidade do SNC em uma câmara seca. O tratamento da HBO inclui quebras de ar programadas para reduzir a probabilidade de reação adversa; os pacientes permanecem em repouso e, mais importante, um paciente em convulsão em uma câmara pode ser simplesmente gerenciado removendo a máscara de oxigênio e limpando as vias aéreas, conforme a necessidade.

Mergulhadores na água enfrentam riscos muito maiores com qualquer comprometimento da consciência. A capacidade de auto-resgate é perdida e o resgate por outros está longe de ser garantido. Máscaras faciais ou tiras de retenção do bocal reduzem a probabilidade de perda do bocal, mas não tratam do comprometimento das vias aéreas associado ao vômito no bocal ou à perda do controle da flutuabilidade. O limiar para convulsões também pode ser mais baixo na água, impulsionado pelo exercício, aumento do CO² arterial (associado ao exercício ou remoção inadequada de CO²), aumento do trabalho respiratório, estresse geral, estresse frio (ou frio) e uma ampla variedade de medicamentos ou drogas que os mergulhadores possam usar sem estar ciente das possíveis interações.

Limites altos de oxigênio

O limite da PO² de 1.6 atm tem uma longa história em mergulho científico, ocupacional e técnico. Há, no entanto, uma ampla mudança na prática em direção a limites mais conservadores. O ponto de ajuste alto padrão em muitos rebreathers modernos é de 1.3 atm. Não é incomum que pontos de ajuste de PO² mais baixas sejam usadas ​​para parte ou todas as exposições longas. Tanto a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica dos EUA (NOAA) quanto o Comitê Z275.2 da Canadian Standards Association reduziram a PO² máxima durante a fase de trabalho dos mergulhos de 1.6 para 1.4 atm em 2015, aproximando-se mais do limite padrão de lazer de 1.4 atm de PO².

Os limites da PO² devem refletir um compromisso entre o benefício da redução do estresse descompressivo e os riscos da toxicidade do oxigênio. Uma razoável relação risco-benefício pode ser alcançada através da moderação da PO² durante a fase profunda de um mergulho, em que a redução absoluta na captação de gás inerte é modesta e a ameaça de vida da consciência comprometida é extremamente alta. Um ponto de ajuste mais baixo em profundidade permitiria mais flexibilidade para aumentar a PO² durante a parte mais rasa da subida, onde o benefício de descompressão da alta PO² é grande e a ameaça à vida de consciência comprometida é um pouco reduzida. A moderação da dose total de oxigênio (em função da concentração e duração) pode oferecer alguma proteção para todas as formas de toxicidade, incluindo efeitos oculares potencialmente graves.

O argumento de que o limite de PO² de 1.6 atm foi bem testado ao longo do tempo não é totalmente válido. A existência de um limite é irrelevante, a menos que seja feito um grande número de exposições ao limite. As exposições realizadas parcial ou totalmente na PO² mais baixa não fornecerão informações sobre a segurança da PO² mais alto. Existe uma combinação suficiente de evidências documentadas e preocupações teóricas para incentivar o uso de limites modestos de PO² para garantir exposições seguras e para evitar riscos a longo prazo.

Abordando lacunas de conhecimento

São necessárias mais pesquisas para entender melhor os perigos e benefícios da alta PO² e a grande variabilidade de risco entre indivíduos e entre exposições. É difícil realizar pesquisas sobre eventos de consequências potencialmente altas, mas a comunidade de mergulho pode ajudar relatando detalhes de todos os casos de toxicidade de oxigênio, independentemente da gravidade ou do resultado. São necessários dados abrangentes para refinar as orientações e desenvolver os recursos dos sistemas de monitoramento.

Conclusões

Alta PO² oferece benefícios e riscos para os mergulhadores. Uma redução no estresse descompressivo deve ser equilibrada contra um risco aumentado de toxicidade de oxigênio. A mudança na prática levou a alguma diminuição nas normas de PO², mas são necessárias mais pesquisas para entender melhor as variáveis ​​que afetam a suscetibilidade à toxicidade do oxigênio e a gravidade dos resultados. Informações adicionais quase certamente exigirão um aprimoramento adicional das diretrizes e práticas.

Referências

Arieli R, Shochat T, Adir Y. Toxicidade do SNC no mergulho em circuito fechado de oxigênio: sintomas relatados em 2527 mergulhos. Aviação, espaço e medicina ambiental. 2006; 77 (5): 526-532.

Pollock NW. Pressão Parcial do Oxigênio – Riscos e Segurança. In: Cote IM, Verde EA, eds. Diving for Science 2019: Anais do 38º Simpósio Científico AAUS. Academia Americana de Ciências Subaquáticas: Mobile, AL; 2019: 33-38.

Nota: Retirado do site da Shearwater sob autorização do próprio autor.

Por:

Neal Pollock

Professor associado de cinesiologia na Universidade Laval, em Quebec, no Canadá.

Possui formação acadêmica em zoologia, fisiologia do exercício e fisiologia ambiental. Seus interesses de pesquisa se concentram na saúde e segurança humana em ambientes extremos.

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