1. Prefacio.
En base a un interesante artículo de un buen amigo y excelente buzo, don Jorge Yantorno, residente en Austria, he recopilado y efectuado un resumen de sus documentos en este texto que pretende ser una explicación de los cálculos para las paradas de descompresión que un buzo debe realizar.
2. Introducción.
Al sumergirse un buzo se ve sometido al efecto de la presión del agua que lo cubre, por lo cual al respirar el aire (o una determinada mezcla de gases) este lo respira a la presión absoluta de acuerdo a la profundidad que se encuentre. Pero a diferencia del oxígeno que se consume por los requerimientos propios del cuerpo humano, los gases inertes se van acumulando en el cuerpo humano, especialmente en los tejidos y de acuerdo a la presión en que está expuesto el buzo.
Pero al ascender el buzo, comienza a descender la presión a la que está sometida el buzo, por lo cual la presión parcial de los gases acumulados en el cuerpo se ve afectada, generándose en este proceso una diferencia de presiones, la cual es denominada “gradiente”, desde los tejidos hacia el exterior. Proceso que dependiendo de la intensidad de la gradiente puede provocar severos daños en el cuerpo humano.
Este efecto se conoce desde hace gran tiempo, eso sí que a costa de la perdida de muchos buzos e incluso de trabajadores de puentes en Europa. Un ejemplo clásico de los efectos del cambio violento de presiones son los peces que son pescados por buzos en apnea o con redes a gran profundidad se hinchan al ascender y mueren por este efecto incluso antes de llegar a superficie.
Históricamente ha sido un problema encontrar una manera clara de poder identificar y predecir los factores que producen un efecto dañino, en la denominada “Enfermedad de Descompresión” (DCS por sus siglas en ingles). Producto de que no es factible estar midiendo en tiempo real lo que le sucede a un buzo en su cuerpo, se necesita tener un modelo matemático que represente lo que le sucede a este mientras esta buceando, a su vez basado en buzos de ciertas características fíicas y fisiológicas optimas.
Para esto existen varios modelos, entre los cuales están los que se explicaran a continuación, objeto el buzo pueda interiorizarse más en que le sucede al estar buceando.
3. Los Tipos de Modelo
a) Los modelos basados en los tejidos.
Que calculan el gradiente o diferencia de presión máximo que se puede soportar sin síntomas. Son los modelos con más historia, y relacionándolos con el primer modelo de dicho sistema, el de John Scott Haldane, se los denomina “haldanianos”. Las tablas que se utilizan para el buceo, como por ejemplo las de la U.S. Navy son producto de cálculos de este tipo. De estos modelos el más completo y avanzado es el modelo de Bühlmann. Todos los modelos de este tipo poseen parámetros que representan a grupos de tejidos según su velocidad de absorción o entrega de gas.
Además todos los tejidos tienen asociado un gradiente máximo que pueden soportar sin presentar síntomas. Es decir que estos modelos se basan en la reacción de los tejidos del cuerpo a las condiciones de los cambios de presión durante la inmersión.b) Los modelos basados en la mecánica de burbujas.
En estos modelos se trata de evitar la formación de burbujas en el cuerpo, estimando los valores máximos de gradiente de presión a los que se pueda llegar sin que el crecimiento de las burbujas en el cuerpo se descontrole. Esta línea se inicia con el algoritmo VPM de Yount y Strauss, que usando el modelo de Bühlmann como base, agregan un control de formación de burbujas. Más recientemente el RGBM de Wienke, que se caracteriza por una implementación muy difícil por su compleja matemática.
Estos modelos por lo tanto no se basan en la reacción del cuerpo y su fisiología a los cambios de presión, sino en la teoría de las burbujas y sus predicciones.
4. El modelo de Bühlmann
Albert Bühlmann era un médico suizo que se especializó en la medicina del buceo. Tiene incontables escritos sobre el tema, pero su contribución más conocida es el libro “Tauchmedizin” (Medicina del Buceo), donde en sus cuatro ediciones sucesivamente ampliadas resume su experiencia en Zürich tratando casos de accidentes de buceo, la teoría de su modelo o mejor dicho, sus modelos y además describe la serie de experimentos donde metódica y científicamente demuestra la exactitud de su aproximación al tema. En buceo cuando descendemos en una inmersión (excluyendo los casos de equipos de oxígeno puro) respiramos una mezcla de gas donde una parte es oxígeno y el resto es uno o más gases inertes. El oxígeno no nos interesa en los cálculos de “descompresión” porque se procesa pero no se acumula en los tejidos, sí interesa lo que pasa con los otros gases que se respiran, los gases inertes que contenga la mezcla, en buceo el nitrógeno y eventualmente y/o helio. Lo que hace Bühlmann es representar el cuerpo humano en compartimientos. Estos así llamados compartimientos representan a los grupos de tejidos que clasifica según su velocidad a la hora de absorber o entregar gas. Típicamente el habla de tejidos rápidos, los que tienen buena irrigación o alto contenido acuoso como la sangre, el sistema nervioso central o los riñones, y los tejidos lentos como la grasa, los cartílagos y los huesos. El modelo de Bühlmann tiene distintas versiones, ZH-L16 con 16 compartimientos es el más completo, el ZH-L8 es una versión reducida con nada más 8 compartimientos pensada para su implementación en computadoras exclusivamente para el buceo deportivo, y el ZH-L86 (de 1986) que es el primer modelo Bühlmann usado para el cálculo de tablas.Además el ZH-L16 tiene tres versiones, “A” es el modelo teórico que Bühlmann utilizó en sus experimentos, “B” pensado para el cálculo de tablas y “C” para la implementación en computadoras. Las tres versiones se diferencian en el coeficiente de seguridad con que están calculadas.Además del prefijo “ZH” (por ZüricH) los modelos tienen en común que los compartimientos se definen mediante dos parámetros calculados en función del tiempo medio de saturación del tejido en cuestión, el factor “a” y el factor ”b”.
5. El modelo ZH-L16
La teoría de los modelos de Bühlmann está basada en estudios sistemáticos con voluntarios en inmersiones simuladas en cámara hiperbárica con control médico y con grupos de buzos en gran cantidad de test en condiciones reales. El análisis de estas experiencias le permitió al Dr. Bühlmann perfeccionar el modelo, ajustándolo a la realidad. Los 16 compartimientos son en realidad 17, porque aunque van del 1 al 16, el compartimiento 1 tiene un subgrupo, el 1b. Van desde tejidos con tiempo medio de saturación de 4 minutos para el compartimiento 1 hasta 635 minutos para el compartimiento 16. Los compartimientos tienen un correlato experimental y se asocian por ejemplo del 1 al 4 a la sangre, sistema nervioso central, los riñones, etc. Del 5 al 11 a la piel, los compartimientos 7 al 12 a la musculatura. El hecho de que piel y musculatura se superponen explica que los síntomas se presentan en ambos tejidos usualmente en forma simultánea. Los compartimientos 12 al 16 van de la musculatura a los huesos, pasando por ligamentos y cartílagos y tejidos grasos. De acuerdo a los resultados experimentales Bühlmann determinó que los tejidos tienen diferentes tolerancias al exceso de presión, diferencia que es inversamente proporcional a su tiempo medio de saturación. Cuanto más “lento” es un tejido, cuanto mayor su tiempo medio de saturación, menor su gradiente (diferencia de presión) tolerable. A su vez los tejidos “rápidos”, con menor tiempo de saturación, tienen una relativa gran tolerancia a la sobrepresión. Bühlmann aprovecha esto y distribuye los compartimientos no de manera uniforme, sino que le da lugar a más tejidos lentos que rápidos, asegurando un seguimiento más preciso de aquellos. En la aplicación del modelo podemos dividir la inmersión idealmente en tres fases: la compresión, la fase isobárica y la “descompresión”. En las primeras dos fases todos los tejidos (los compartimientos) incrementan su presión interna. La fórmula para el cálculo de la presión de inspiración de un gas dado según la presión ambiente es (con las variables según Bühlmann): Piig = la presión de inspiración del gas inerte que se considera.
Pamb = la presión ambiente.
PsH2O = una constante y representa a la presión del vapor de agua en los pulmones, para una tempertatura de 37° y es igual a 0,063 bar.
fig = la fracción de gas en la mezcla, por ejemplo 0,78 para el nitrógeno en el caso del aire.
Bajo la influencia de esta presión en nuestros pulmones los tejidos incrementan su presión interna de acuerdo al tiempo de exposición según la siguiente fórmula de Bühlmann:
Pig (tE) = la presión parcial del gas inerte acumulada en el tiempo de exposición tE.
Pig (t0) = la presión parcial del gas inerte al comienzo del tiempo de exposición tE.
Piig = la presión de inspiración del gas inerte.
Te = tiempo de exposición.
Con estas dos ecuaciones calcula el modelo ZH-L16 la carga de gas inerte en los tejidos en las fases de compresión e isobárica. En el momento que se inicia el ascenso los tejidos más rápidos van a ser los que tengan más carga de gas, más presión. Probablemente estén saturados incluso, siendo su presión interna igual a la ambiente. Pero cuanto más lento sea un tejido, menos presión interna tendrá, presión que por lo tanto será menor a la ambiente. En la fase de ascenso disminuye la presión ambiente y los primeros tejidos cuya presión interna será superior a la ambiente serán los tejidos rápidos. En el caso de los tejidos lentos su presión será seguramente todavía menor a la ambiente, por lo cual seguirán saturando.Esto significa que en la primera fase del ascenso los tejidos que pueden presentar problemas son los rápidos. Continuando el ascenso en algún momento los tejidos más rápidos habrán perdido tanta carga de gas que ya no representarán riesgo, pasando algún tejido medio a ser la “zona de riesgo”. Los tejidos más lentos seguirán saturando. En los últimos metros ya cerca de la superficie tejidos cada vez más lentos pasarán a ser los que rijan el ascenso, y es la razón por la cual esta fase de la “descompresión” sea la más crítica. Recordemos que los tejidos lentos son los que empíricamente demuestran menos tolerancia al cambio de presión. Esto nos dice que en la fase del ascenso tendremos siempre un tejido que con su gradiente crítico determine la profundidad a la que podemos ascender sin riesgo. Es decir que siempre hay un “tejido director” que establece el techo de nuestro ascenso. Si este techo se produce bajo la superficie estaremos hablando de una inmersión más allá del “tiempo nulo”, una inmersión con “descompresión” obligatoria.
Bühlmann recomienda siempre una parada en los 3-4 metros de profundidad, en los 2 metros para el caso de buceo en lagos a más de 700m de altura. La fórmula de Bühlmann para la determinación de la presión máxima tolerable para cada compartimiento es: Pamb.tol = la presión máxima tolerable por un tejido sin presentar síntomas.
Pig(tE) = la presión parcial del gas inerte alcanzada en el tiempo de exposición tE. La belleza del modelo es su simplicidad, y su secreto son los factores a y b. Y el trabajo experimental para su determinación.
6. Conclusiones
Resumiendo, en el modelo ZH-L16 tenemos una herramienta desarrollada a partir de la medicina del buceo, los procesos fisiológicos que interesan son sólo los que manifiestan síntomas. Es un modelo empírico, basado en una investigación llevada a cabo sistemática y científicamente. El profundo conocimiento de los mecanismos de la respiración por parte del Dr. Bühlmann se ven reflejados en la amplitud de factores que considera. Su modelo ha sido usado para el cálculo de “descompresión” en todo tipo de inmersiones, con aire, trimix o heliox y desde buceo profundo (recordemos la serie de pruebas donde H. Keller ya en 1961 alcanzó 300m de profundidad simulada en cámara) hasta el buceo en altura.A pesar de que se han desarrollado otros modelos luego del ZH-L16 sigue siendo un modelo absolutamente probado y vigente, y lo seguirá siendo mientras el cuerpo humano no cambie.
