El modelo de descompresión de Haldane es un modelo matemático para la descompresión a la presión atmosférica del nivel del mar de buceadores que respiran aire comprimido a presión ambiental que fue propuesto en 1908 por el fisiólogo escocés John Scott Haldane (2 de mayo de 1860 - 14/15 de marzo de 1936), [1] quien también era famoso por su intrépida auto-experimentación.
Haldane preparó la primera mesa de descompresión reconocida para el Almirantazgo británico en 1908 basándose en extensos experimentos en cabras y otros animales utilizando un criterio de valoración clínico de la enfermedad por descompresión sintomática .
Haldane observó que las cabras, saturadas a profundidades de 165 pies (50 m) de agua de mar, no desarrollaron la enfermedad por descompresión (EDC) si la descompresión posterior se limitaba a la mitad de la presión ambiental. Haldane construyó programas que limitaban la proporción de sobresaturación crítica a "2", en cinco compartimentos de tejido corporal hipotéticos caracterizados por su entretiempo. El medio tiempo también se denomina vida media cuando está vinculado a procesos exponenciales como la desintegración radiactiva . Los cinco compartimentos de Haldane (medios tiempos: 5, 10, 20, 40, 75 minutos) se utilizaron en cálculos de descompresión y procedimientos de descompresión por etapas durante cincuenta años. [ cita requerida ]
Las teorías anteriores a Haldane trabajaban sobre la "compresión uniforme", como Paul Bert señaló en 1878 que una descompresión muy lenta podría evitar la enfermedad de los cajones , luego Hermann von Schrötter propuso en 1895 que la tasa segura de "descompresión uniforme" fuera de "una atmósfera cada 20 minutos. ". Haldane en 1907 trabajó en la " descompresión por etapas " (descompresión utilizando una velocidad de ascenso relativamente rápida especificada, interrumpida por períodos específicos a profundidad constante) y demostró que era más segura que la " descompresión uniforme " a las velocidades en uso en ese momento, y produjo sus tablas de descompresión. sobre esa base.
Trabajo previo
Paul Bert
Paul Bert (17 de octubre de 1833 - 11 de noviembre de 1886) fue un fisiólogo francés que se graduó en París como doctor en medicina en 1863 y doctor en ciencias en 1866. Fue nombrado sucesivamente profesor de fisiología en Burdeos (1866) y la Sorbona (1869). ). Paul Bert recibió el sobrenombre de "Padre de la medicina aeronáutica" por su trabajo, La Pression barometrique (1878), una investigación exhaustiva sobre los efectos fisiológicos de la presión del aire, que señalaba que los síntomas de la enfermedad de los cajones podían evitarse mediante de descompresión muy lenta. Sin embargo, su trabajo no proporcionó datos sobre tasas de descompresión seguras. [2] [3]
Schrötter
Anton Hermann Victor Thomas Schrötter (5 agosto 1870 a 6 enero 1928), un fisiólogo austríaco y médico que era natural de Viena, fue un pionero de la aviación y la medicina hiperbárica , [4] e hizo contribuciones importantes en el estudio de la enfermedad de descompresión . Estudió medicina y ciencias naturales en las universidades de Viena y Estrasburgo , obtuvo su título de médico en 1894 y durante el año siguiente recibió su doctorado en filosofía . Estuvo activo en muchos campos de la medicina y la fisiología . Su primer interés a partir de 1895 fue la investigación y la lucha contra la enfermedad de los cajones, y durante su mandato en Nussdorf estudió las numerosas enfermedades que se han presentado y buscó formas de tratamiento y prevención.
Su informe publicado en 1900 con el Dr. Richard Heller y el Dr. Wilhelm Mager, sobre la enfermedad por presión del aire se considera el trabajo básico en lengua alemana del buceo y la medicina hiperbárica . Schrötter, Heller y Mager formularon reglas para una descompresión segura y creían que la tasa de descompresión de una atmósfera (atm) por 20 minutos sería segura. Hill y Greenwood se descomprimieron sin síntomas graves después de la exposición a 6 atm (610 kPa).
El trabajo de Haldane
El Comité del Almirantazgo necesitaba establecer reglas definidas para la descompresión segura en el menor tiempo posible para el buceo profundo y, por lo tanto, Haldane fue comisionado en 1905 por la Royal Navy del Reino Unido para este propósito, para diseñar tablas de descompresión para buceadores que ascienden desde aguas profundas.
En 1907, Haldane hizo una cámara de descompresión para ayudar a que los buceadores de aguas profundas fueran más seguros y produjo las primeras mesas de descompresión después de extensos experimentos con animales. En 1908, Haldane publicó la primera tabla de descompresión reconocida para el Almirantazgo británico. Sus tablas permanecieron en uso por la Royal Navy hasta 1955.
"La prevención de la enfermedad del aire comprimido" fue publicado en 1908 por Haldane, Boycott y Damant recomendando la descompresión por etapas . [5] Estas tablas fueron aceptadas para su uso por la Royal Navy.
Haldane introdujo el concepto de medios tiempos para modelar la absorción y liberación de nitrógeno en la sangre en diferentes tejidos corporales y sugirió cinco compartimentos de tejido corporal con medios tiempos de 5, 10, 20, 40 y 75 minutos.
En su hipótesis, Haldane predijo que si la velocidad de ascenso no permite que la presión parcial del gas inerte (nitrógeno) en cada uno de los tejidos hipotéticos exceda la presión ambiental en más del doble (relación 2: 1), las burbujas no lo harán. forma en estos tejidos. Básicamente, esto significaba que uno podía ascender desde una profundidad de 30 metros (100 pies), una presión ambiental de 4 bares (60 psi), a 10 metros (33 pies) (2 bares (29 psi)) o desde 10 metros (33 ft) (2 bares (30 psi)) a la superficie (1 bar (15 psi)) cuando está saturado, sin problemas de descompresión. Para garantizar esto, se incorporaron una serie de paradas de descompresión en las tablas de ascenso.
La velocidad de ascenso y el tejido más rápido del modelo determinan el tiempo y la profundidad de la primera parada. A partir de entonces, los tejidos más lentos determinan cuándo es seguro ascender más.
Esquema
Haldane realizó sus experimentos en algunos animales, ilustrando la diferencia entre diferentes tipos de animales como cabras, conejillos de indias, ratones, ratas, gallinas y conejos, pero su trabajo principal y los resultados se realizaron en cabras y hombres.
Haldane declaró en su libro: "Para evitar el riesgo de que se formen burbujas en la descompresión, hasta ahora se ha recomendado que la descompresión sea lenta y a una velocidad tan uniforme como sea posible. Por lo tanto, debemos considerar cuidadosamente el proceso de desaturación de el cuerpo durante la descompresión lenta y uniforme ", [ cita requerida ] de ahí se anota el esquema de su trabajo:
- Cuando los seres humanos o los animales se colocan en aire comprimido, la sangre que pasa por los pulmones absorbe una cantidad de gas en una solución simple. Esta cantidad aumenta en proporción al aumento de la presión parcial de cada gas presente en el aire alveolar.
- Con respecto al oxígeno, la cantidad en solución simple en la sangre arterial aumentará, pero tan pronto como la sangre llegue a los tejidos corporales, el oxígeno disuelto adicional se consumirá de manera que la sangre venosa exhibirá un ligero aumento en la presión parcial de oxígeno.
- Con respecto al dióxido de carbono, los experimentos de Haldane y Greenwood mostraron que la presión parcial de CO 2 en el aire alveolar permanece constante con el aumento de la presión atmosférica, por lo que no puede haber aumento de CO 2 en sangre durante la exposición al aire comprimido.
- En lo que respecta al nitrógeno, conviene tener en cuenta la saturación de los tejidos corporales.
- La tasa de solubilidad del nitrógeno por unidad de masa de tejido varía mucho en diferentes partes del cuerpo, por lo tanto, después de un aumento repentino de la presión del aire, varía en consecuencia.
- Si la presión disminuye rápidamente a la normalidad después de la exposición a la saturación en aire comprimido, la sangre venosa desprenderá todo su exceso de nitrógeno disuelto durante su paso a los pulmones. Si se forman burbujas de gas como consecuencia de una descompresión demasiado rápida, aumentarán de tamaño por difusión en ellas y, por lo tanto, causarán el bloqueo de los vasos pequeños. Para evitar el riesgo de que se formen burbujas durante la descompresión, la descompresión debe ser lenta y la velocidad de circulación sanguínea puede incrementarse considerablemente mediante el esfuerzo muscular.
- Cuando un buceador desciende por un tiempo muy corto, se tiene en cuenta el tiempo ocupado en el descenso y ascenso. Durante el descenso, el buceador está saturado de nitrógeno, por lo que debe descender tan rápido como sea posible. Durante el ascenso, por otro lado, Haldane demostró que al final de la descompresión hay un peligroso exceso de saturación en todas las partes del cuerpo, excepto aquellas que se saturaron a la mitad en menos de unos siete u ocho minutos. Las cabras utilizadas para los experimentos de descompresión por etapas fueron sometidas a descompresión uniforme en el mismo tiempo y exposición, y dentro de treinta y seis ensayos de descompresión, una murió, dos quedaron paralizadas, una tuvo síntomas generales indefinidos de carácter severo y otros once casos de "curvas". ocurrió junto a dos casos dudosos.
- Periodo de buceo:
- Para períodos cortos de buceo de menos de siete a ocho minutos sin inmersión repetitiva: los experimentos de Haldane en cabras mostraron que la descompresión repentina en menos de un minuto después de exposiciones de hasta cuatro minutos a 75 psi (5.2 bar), equivalente a 42 metros (138 pies). ) de agua de mar, las cabras no desarrollaron ningún síntoma, incluso cuando la exposición se elevó a seis minutos en algunos casos. Esto coincide con informes en ese momento del Mediterráneo de hábiles buceadores griegos, buceando a 30 brazas (55 m) que, si su equipo se enreda en el fondo, cortarán su tubería de aire y su línea, y volarán hasta la superficie. en menos de un minuto. [ cita requerida ]
- Con inmersiones que excedían de unos pocos minutos o inmersiones breves y repetitivas: Hill y Greenwook se comprimieron a 91 psi (6,3 bar), equivalente a 53 metros (174 pies) de agua de mar, una presión muy alta y un experimento arriesgado, y tuvieron curvas después de la descompresión. [ cita requerida ]Se publicaron las curvas de saturación de su experimento para partes del cuerpo.
- Los experimentos continuaron en cabras, y los síntomas observados en las cabras se anotaron cada vez en un horario apropiado para registrar la presencia de síntomas, no la presencia de burbujas:
- Se dobla, el síntoma más común. La extremidad, más comúnmente la pata delantera.
- Parálisis temporal, síntoma de deficiencia general de oxígeno
- Dolor, balidos continuos
- Parálisis permanente, generalmente inmediatamente después de la descompresión.
- Enfermedad, imposible de identificar ningún síntoma local, a veces ciego
- Disnea y muerte
- Los síntomas mecánicos no son importantes, si la cabra sufrió problemas de oído durante la compresión
- Los experimentos con cabras incluyeron:
- descompresión por etapas a diferentes presiones y diferentes tiempos de descompresión, e incluyó también la comparación con descompresión uniforme. Los resultados mostraron que se requiere una cierta presión mínima para dar síntomas en las cabras y que también influyó la duración de la exposición a altas presiones con diferentes tiempos de descompresión.
- Los experimentos compararon entre diferentes tipos de animales y su susceptibilidad a los síntomas de descompresión, y compararon la influencia del tamaño entre exposiciones cortas y largas y el tiempo de descompresión.
- Los experimentos sobre la masa sanguínea y el volumen de las cabras aparentemente no mostraron relación con la susceptibilidad.
- Las observaciones patológicas sobre las apariciones post-mortem de las cabras después de la descompresión mostraron una importancia práctica en relación con el tamaño de las burbujas que se encuentran en la sangre. Los cambios patológicos subyacentes a los síntomas principales se notaron suficientemente, a excepción de las curvas. Se desconoce la causa exacta de las curvas.
Principales resultados del trabajo de Haldane
Este trabajo se publica en el libro "La prevención de las enfermedades del aire comprimido". Los resultados se publican en el mismo libro bajo "Resumen" en las páginas 424 y 425. Las principales conclusiones de su modelo de descompresión son:
- En la página 354, Haldane concluyó: "Está claro que la tasa de desaturación podría acelerarse ya sea (1) aumentando la diferencia en la presión de nitrógeno entre la sangre venosa y el aire en los pulmones, o (2) aumentando la tasa de sangre circulación". Entonces, para lograr una desaturación más rápida, Haldane concluyó que el esfuerzo muscular puede aumentar considerablemente la tasa de circulación sanguínea y, por lo tanto, "también debería haber esfuerzo muscular durante la descompresión".
- En resumen, en la página 424, la quinta conclusión de Haldane es: "La descompresión no es segura si la presión del nitrógeno dentro del cuerpo es mucho más del doble que la del nitrógeno atmosférico". Haldane había colocado cabras en cámaras de compresión bajo presión durante largas horas, para asegurarse de que sus tejidos estuvieran completamente saturados de nitrógeno, luego concluyó después de estos experimentos que "si la presión absoluta se reduce en un 50%, no provocará DCI".
- Haldane publicó sus "Tablas de descompresión", Tabla I y Tabla II , en las páginas 442 y 443. Para facilitar el uso, convierta pies a metros multiplicando por 0,3048, y de psi a bar multiplicando por 0,0689475729. Estas tablas permiten a los buceadores ascender a la mitad de su presión absoluta ambiental y permanecer durante un tiempo de descompresión calculado antes de ascender más a la mitad de la presión absoluta de la última etapa. Haldane dividió sus programas en la Tabla I para "exposiciones ordinarias" y la Tabla II para "retrasos más allá de los límites de tiempo ordinarios". Actualmente, cuando se evaluaron, los tiempos de descompresión de la Tabla II se asociaron con un gran riesgo de enfermedad por descompresión.
- Haldane dividió los tejidos corporales en diferentes categorías y midió la desaturación de nitrógeno en cada una. Esto llevó al concepto de tejidos rápidos y tejidos lentos, donde algunos tejidos se llenan de gas y lo vacían rápidamente; estos son los tejidos rápidos. Por otro lado, los tejidos lentos se llenan y se vacían lentamente. Haldane retrató la tendencia logarítmica de estos tejidos a llenarse y vaciarse.
Nuevos desarrollos sobre los principios de Haldane
Se encontró que la proporción 2: 1 propuesta por Haldane era demasiado conservadora para tejidos rápidos (inmersiones cortas) y no lo suficientemente conservadora para tejidos lentos (inmersiones largas). La proporción también pareció variar con la profundidad. Las velocidades de ascenso utilizadas en las tablas más antiguas eran de 18 metros por minuto (59 pies / min), pero las tablas más nuevas ahora usan 9 metros por minuto (30 pies / min). [ cita requerida ]
- Haldane introdujo tablas de descompresión basadas en cinco compartimentos de tejido con tiempos medios de 5, 10, 20, 40 y 75 minutos.
- La Marina de los Estados Unidos perfeccionó las mesas de Haldane e introdujo un modelo con nueve tejidos. También introdujeron cálculos para los medios tiempos a partir de 5 minutos y llegando hasta 240 minutos.
- El profesor Albert Bühlmann estableció tablas de descompresión para bucear a gran altura en lagos de montaña. Su modelo se basa en los principios de Haldan, pero sus tablas ZHL-16 consideraron 16 tejidos con medios tiempos de hasta 635 minutos e introdujeron factores que intentaron modelar la variación del límite de sobresaturación con la profundidad.
Haldane tenía muchas otras investigaciones relacionadas:
- Estableció The Journal of Hygiene [6]
- Fabricado un dispositivo de descompresión para facilitar la asistencia a los buceadores profundos [ aclaración necesaria ]
- Procedimientos de descompresión establecidos para buceo con aire a 200 pies o 65 metros para la Royal Navy en 1907, después de muchos experimentos con animales.
- Describió el efecto Haldane , una propiedad de la hemoglobina.
- Propuso una fórmula para determinar los coeficientes de saturación de diferentes tejidos del cuerpo, su ecuación se basa en la ley de Henry :
- T N 2 = T 0 + (T f - T 0 ) (1–0.5 ^ {(t / t 0 )})
- dónde,
- T: tensión (presión) del gas en los tejidos
- T 0 : tensión inicial
- T N 2 : tensión de nitrógeno actual
- T f : tensión final
- t 0 : período de la cámara
- t: hora actual
Trabajo contradictorio
Aunque el modelo de Haldane sigue siendo la base de las tablas de descompresión modernas , las primeras tablas de descompresión de Haldane demostraron estar lejos de ser ideales. La ecuación de Haldane es utilizada por muchas tablas de buceo y computadoras de buceo en la actualidad, aunque un número creciente de modelos de descompresión contradicen sus suposiciones, como la
- Asimetría de fenómenos de saturación de gases inertes (captación y eliminación),
- Desaturación según el memorando de Hempleman y los de Thalmann, teniendo en cuenta burbujas circulantes, VPM, modelo de burbuja de gradiente reducido , ...
Figuras y tablas de "La prevención de las enfermedades causadas por el aire comprimido"
página 347, Figura-1, Saturación de nitrógeno
página 363, Figura 4, Desaturación de nitrógeno con diferentes partes del cuerpo con media saturación en 5-10-20-40-75 minutos
página 365, Figura-5, Desaturación de nitrógeno en diferentes tejidos corporales
página 367, Figura 6, Saturación de nitrógeno para diferentes tejidos corporales
página 442, Tabla de descompresión-I en pies y psi. " Paradas durante el ascenso de un buceador después de los límites normales de tiempo desde la superficie ".
página 443, Tabla de descompresión II en pies y psi. " Paradas durante el ascenso de un buceador después de una demora más allá de los límites normales de tiempo desde la superficie ".
Referencias
- ^ "La Unidad de Buceo Experimental de la Marina de los Estados Unidos"
- ^ La pression barométrique. Recherches de fisiologie expérimentale.
- ^ Kellogg, RH (1978). " " La Pression barométrique ": la teoría de la hipoxia de Paul Bert y sus críticos". Respir Physiol . 34 (1): 1–28. doi : 10.1016 / 0034-5687 (78) 90046-4 . PMID 360338 .
- ^ Die Familie Schrötter
- ^ a b Boicot, AE; Damant, GC; Haldane, JS (junio de 1908). "La prevención de las enfermedades causadas por el aire comprimido" . La Revista de Higiene . 8 (3): 342–443. doi : 10.1017 / S0022172400003399 . PMC 2167126 . PMID 20474365 . Archivado desde el original el 24 de marzo de 2011 . Consultado el 12 de mayo de 2015 .
- ^ "Archivo de" La Revista de Higiene " " .