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Algoritmo de descompresión de Bühlmann

El modelo de descompresión de Bühlmann es un modelo neohaldaniano que utiliza la fórmula de Haldane o Schreiner para la absorción de gas inerte, una expresión lineal para la pre...

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El modelo de descompresión de Bühlmann es un modelo neohaldaniano que utiliza la fórmula de Haldane o Schreiner para la absorción de gas inerte, una expresión lineal para la presión de gas inerte tolerada junto con una expresión parametrizada simple para la presión de gas inerte alveolar y expresiones para combinar parámetros de nitrógeno y helio para modelar la forma en que los gases inertes entran y salen del cuerpo humano a medida que cambia la presión ambiental y el gas inspirado. [ 1 ] Se utilizan diferentes conjuntos de parámetros para crear tablas de descompresión y en computadoras de buceo personales para calcular límites sin descompresión y programas de descompresión para inmersiones en tiempo real, lo que permite a los buceadores planificar la profundidad y la duración de las inmersiones y las paradas de descompresión necesarias .

El modelo (Haldane, 1908) [ 2 ] supone un intercambio de gases limitado por la perfusión y múltiples compartimentos tisulares paralelos , y utiliza una fórmula exponencial para la entrada y salida de gases, las cuales se supone que ocurren en la fase disuelta. Sin embargo, Bühlmann supone que los niveles seguros de gas inerte disuelto se definen por una diferencia crítica en lugar de una relación crítica .

El médico suizo Dr. Albert A. Bühlmann desarrolló múltiples conjuntos de parámetros , investigando la teoría de la descompresión en el Laboratorio de Fisiología Hiperbárica del Hospital Universitario de Zúrich , Suiza . [ 3 ] [ 4 ] Los resultados de la investigación de Bühlmann, que comenzó en 1959, se publicaron en un libro alemán de 1983, cuya traducción al inglés se tituló Decompression-Decompression Sickness . [ 1 ] El libro fue considerado la referencia pública más completa sobre cálculos de descompresión y poco después se utilizó en algoritmos de computadoras de buceo .

Principios

Partiendo del trabajo previo de John Scott Haldane [ 2 ] (El modelo de Haldane, Royal Navy, 1908) y Robert Workman [ 5 ] (Valores M, US-Navy, 1965) y con financiación de Shell Oil Company , [ 6 ] Bühlmann diseñó estudios para establecer las semividas más largas del nitrógeno y el helio en los tejidos humanos. [ 1 ] Estos estudios fueron confirmados por los experimentos Capshell en el mar Mediterráneo en 1966. [ 6 ] [ 7 ]

Presión del gas inerte alveolar

El modelo de Bühlmann utiliza una versión simplificada de la ecuación del gas alveolar para calcular la presión del gas inerte alveolar.

PAGalv=[PAGametrob−PAGH20+1−RQRQPAGdoO2]⋅Q{\displaystyle P_{alv}=[P_{amb}-P_{H_{2}0}+{\frac {1-RQ}{RQ}}P_{CO_{2}}]\cdot Q}

DóndePAGH20{\displaystyle P_{H_{2}0}}es la presión de vapor de agua a 37 °C (definida convencionalmente como 0,0627 bar),PAGdoO2{\displaystyle P_{CO_{2}}}la presión del dióxido de carbono (definida convencionalmente como 0,0534 bar),Q{\displaystyle Q}la fracción de gas inerte inspirada yRQ{\displaystyle RQ}El coeficiente respiratorio: la relación entre la producción de dióxido de carbono y el consumo de oxígeno. El modelo de Buhlmann estableceRQ{\displaystyle RQ}a 1, simplificando la ecuación a

PAGalv=[PAGametrob−PAGH20]⋅Q{\displaystyle P_{alv}=[P_{amb}-P_{H_{2}0}]\cdot Q}

Intercambio de gases inertes en los tejidos

En los modelos de Haldan, se supone que el intercambio de gases inertes está limitado por la perfusión y se rige por la ecuación diferencial ordinaria.

dPAGtdt=k(PAGalv−PAGt){\displaystyle {\dfrac {\mathrm {d} P_{t}}{\mathrm {d} t}}=k(P_{alv}-P_{t})}

Esta ecuación se puede resolver para una constante.PAGalv{\displaystyle P_{alv}}para dar la ecuación de Haldane:

PAGt(t)=PAGalv+(PAGt(0)−PAGalv)⋅mi−kt{\displaystyle P_{t}(t)=P_{alv}+(P_{t}(0)-P_{alv})\cdot e^{-kt}}

y para una tasa constante de cambio de la presión del gas alveolarR{\displaystyle R}para dar la ecuación de Schreiner:

PAGt(t)=PAGalv(0)+R(t−1k)−(PAGalv(0)−PAGt(0)−Rk)mi−kt{\displaystyle P_{t}(t)=P_{alv}(0)+R(t-{\dfrac {1}{k}})-(P_{alv}(0)-P_{t}(0)-{\dfrac {R}{k}})e^{-kt}}

Límites de gases inertes en los tejidos

De forma similar al modelo de Workman, el modelo de Bühlmann especifica una relación afín entre la presión ambiente y los límites de saturación del gas inerte. Sin embargo, el modelo de Buhlmann expresa esta relación en términos de presión absoluta.

PAGigramotol=a+PAGametrobb{\displaystyle P_{igtol}=a+{\frac {P_{amb}}{b}}}

DóndePAGigramotol{\displaystyle P_{igtol}}es el límite de saturación de gas inerte para un tejido determinado ya{\displaystyle a}yb{\displaystyle b}constantes para ese tejido y gas inerte.

Las constantesa{\displaystyle a}yb{\displaystyle b}, se derivaron originalmente del tiempo de semisaturación utilizando las siguientes expresiones:

a=2bart1/23{\displaystyle a={\frac {2\,{\text{bar}}}{\sqrt[{3}]{t_{1/2}}}}}b=1.005−1t1/22{\displaystyle b=1.005-{\frac {1}{\sqrt[{2}]{t_{1/2}}}}}

Elb{\displaystyle b}Los valores calculados no se corresponden exactamente con los utilizados por Bühlmann para los compartimentos tisulares 4 (0,7825 en lugar de 0,7725) y 5 (0,8126 en lugar de 0,8125). [ 8 ]

Las versiones B y C han modificado manualmente [ 8 ] el coeficientea{\displaystyle a}.

Además de esta formulación, el modelo de Bühlmann también especifica cómo se combinan las constantes para la saturación de múltiples gases inertes cuando tanto el nitrógeno como el helio están presentes en un tejido determinado.

a=anorte2(1−R)+aHmiR{\displaystyle a=a_{N_{2}}(1-R)+a_{He}R}

b=bnorte2(1−R)+bHmiR{\displaystyle b=b_{N_{2}}(1-R)+b_{He}R}

dóndeanorte2{\displaystyle a_{N_{2}}}yaHmi{\displaystyle a_{He}}son los tejidosa{\displaystyle a}coeficientes de nitrógeno y helio yR{\displaystyle R}la relación entre el helio disuelto y el gas inerte disuelto total.

Tasas de ascenso

La velocidad de ascenso es intrínsecamente una variable, que puede ser seleccionada por el programador o el usuario para la generación de tablas o simulaciones, y medida como entrada en tiempo real en las aplicaciones de ordenadores de buceo.

La velocidad de ascenso hasta la primera parada está limitada a 3 bar por minuto para los compartimentos 1 a 5, 2 bar por minuto para los compartimentos 6 y 7, y 1 bar por minuto para los compartimentos 8 a 16. La descompresión de la cámara puede ser continua o, si se prefieren las paradas, pueden realizarse a intervalos de 1 o 3 m. [ 9 ]

Aplicaciones

El modelo de Buhlmann se ha utilizado en ordenadores de buceo y para crear tablas.

Tablas

Dado que las tablas precalculadas no pueden tener en cuenta las condiciones reales de buceo, Buhlmann especifica una serie de valores iniciales y recomendaciones.

  • Presión atmosférica
  • Densidad del agua
  • Cargas tisulares iniciales
  • Tasa de descenso
  • Gas respiratorio
  • Tasa de ascenso

Además, Buhlmann recomendó que los cálculos se basaran en una profundidad del fondo ligeramente mayor.

Ordenadores de buceo

Buhlmann no presupone ningún valor inicial ni realiza otras recomendaciones para la aplicación del modelo en ordenadores de buceo; por lo tanto, todas las presiones, profundidades y fracciones de gas se leen de los sensores del ordenador o las especifica el buceador, y las inmersiones agrupadas no requieren ningún tratamiento especial.

Versiones

Se han desarrollado varias versiones y extensiones del modelo de Bühlmann, tanto por Bühlmann como por investigadores posteriores. La convención de nomenclatura utilizada para identificar el conjunto de parámetros es un código que comienza con ZH-L, de Zúrich (ZH), Lineal (L) seguido del número de pares (a,b) diferentes (ZH-L 12 y ZH-L 16) [ 10 ] ) o el número de compartimentos tisulares (ZH-L 6, ZH-L 8), y otros identificadores únicos.

ZH-L 12 (1983)

  • ZH-L 12: El conjunto de parámetros publicado en 1983 con "Doce pares de coeficientes para dieciséis tiempos de semivalor" [ 10 ]

ZH-L 16 (1986) [ 11 ]

  • ZH-L 16 o ZH-L 16 A (aire, nitrox): El conjunto de parámetros experimentales publicado en 1986.
  • ZH-L 16 B (aire, nitrox): El conjunto de parámetros modificado para la producción de tablas de buceo impresas, utilizando valores “a” ligeramente más conservadores para los compartimentos de tejido n.° 6, 7, 8 y 13.
  • ZH-L 16 C (aire, nitrox): Conjunto de parámetros con valores “a” más conservadores para los compartimentos tisulares del 5 al 15. Para uso en ordenadores de buceo.
  • ZH-L 16 (helio): Conjunto de parámetros para su uso con helio.
  • ZH-L 16 ADT MB: conjunto de parámetros y algoritmo específico utilizado por Uwatec para sus computadoras con capacidad de trimix. Modificado en los compartimentos intermedios del ZHL-C original, se adapta a la carga de trabajo del buceador e incluye paradas intermedias determinadas por el perfil . La modificación del perfil se realiza mediante "Niveles MB", ajustes de conservadurismo de opción personal, que no están definidos en el manual. [ 12 ]

ZH-L 6 (1988)

  • ZH-L 6 es una adaptación [ 13 ] (Albert Bühlmann, Ernst B.Völlm y Markus Mock) del conjunto de parámetros ZH-L16, implementado en computadoras Aladin Pro (Uwatec, Beuchat), con 6 compartimentos de tejido (tiempo medio  : 6 min / 14 min / 34 min / 64 min / 124 min / 320 min).

ZH-L 8 ADT (1992)

  • ZH-L 8 ADT: Un nuevo enfoque con semividas variables y tolerancia a la sobresaturación según factores de riesgo. [ 13 ] El conjunto de parámetros y el algoritmo no son públicos (propiedad de Uwatec, implementado en Aladin Air-X en 1992 y presentado en BOOT en 1994). Este algoritmo puede reducir el límite sin parada o requerir que el buceador complete una parada de descompresión compensatoria después de una violación de la velocidad de ascenso, un alto nivel de trabajo durante la inmersión o una baja temperatura del agua. Este algoritmo también puede tener en cuenta la naturaleza específica de las inmersiones repetitivas.

Referencias

  1. ^ Bühlmann , Albert A. (1984) . Enfermedad por descompresión-descompresión . Berlín Nueva York: Springer-Verlag. ISBN 0-387-13308-9.
  2. 1 2 Boycott, AE; Damant, GCC; Haldane, John Scott (1908). "Prevención de enfermedades relacionadas con el aire comprimido" . Journal of Hygiene . 8 (3). Cambridge University Press: 342– 443. doi : 10.1017/S0022172400003399 . PMC 2167126. PMID 20474365. Archivado del original el 24-03-2011 . Recuperado el 12-06-2009 .  
  3. ^ Bühlmann, Albert A. (1982). "[Principios experimentales de descompresión sin riesgos después de una exposición hiperbárica. 20 años de investigación sobre descompresión aplicada en Zurich]". Schweizerische Medizinische Wochenschrift (en alemán). 112 (2): 48– 59. PMID 7071573 . 
  4. ↑ Wendling, J; Nussberger, P; Schenk, B (1999). "Hitos del laboratorio de investigación de buceo profundo de Zúrich" . South Pacific Underwater Medicine Society Journal . 29 (2). ISSN 0813-1988 . OCLC 16986801. Archivado del original el 3 de febrero de 2012. Consultado el 2 de abril de 2009 .  
  5. ↑ Workman, Robert D. (1965). "Cálculo de programas de descompresión para inmersiones con nitrógeno-oxígeno y helio-oxígeno" . Unidad de Buceo Experimental de la Armada, Panama City, Florida . Informe de investigación . Recuperado el 29 de julio de 2023 .
  6. 1 2 Völlm, TG (1994). "Fallece inesperadamente un destacado investigador del buceo: Albert A Bühlmann, 1923 - 1994". Pressure, Boletín de la Sociedad Médica Submarina e Hiperbárica . 23 (3): 1– 3. ISSN 0889-0242 . 
  7. ↑ Bühlmann, Albert A.; Frei, P.; Keller, Hannes (octubre de 1967). "Saturación y desaturación con N2 y He a 4 atm". Journal of Applied Physiology . 23 (4): 458– 62. doi : 10.1152/jappl.1967.23.4.458 . PMID 6053671 . 
  8. 1 2 Bühlmann, AA; Vollm, EB; Nussberger, P. (2002). Tauchmedizin (en alemán). Springer-Verlag, pág. 158.doi : 10.1007 /978-3-642-55939-6 . ISBN 978-3-642-55939-6.
  9. ↑ Bühlmann, AA (1984). Descompresión - Enfermedad por Descompresión . Springer-Verlag. doi : 10.1007/978-3-662-02409-6 . ISBN 978-3-662-02409-6.
  10. ^ Bühlmann , AA (1984). Descompresión - Enfermedad por Descompresión . Springer-Verlag. pag. 26.doi : 10.1007 /978-3-662-02409-6 . ISBN  978-3-662-02409-6.
  11. ↑ Mueller, Beat. "Simposio en memoria de Bühlmann 29.03.2019" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 19 de abril de 2022. Recuperado el 29 de julio de 2023 .
  12. ↑ Software de buceo técnico para Galilio: Manual de usuario (PDF) . Scubapro. Archivado (PDF) del original el 13 de abril de 2019. Consultado el 18 de septiembre de 2019 .
  13. 1 2 Völlm, Ernst. "Algoritmo de Bühlmann para computadoras de buceo" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 10 de septiembre de 2024. Recuperado el 29 de julio de 2023 .
  14. ↑ Personal. "Gestión inteligente de microburbujas" (PDF) . En profundidad . Uwatec. Archivado del original (PDF) el 21 de septiembre de 2005. Consultado el 12 de marzo de 2016 .
  15. ↑ Personal. "Buceo con PDIS (Parada Intermedia Dependiente del Perfil)" (PDF) . Sitio web de Dykkercentret . Frederiksberg: Dykkercentret ApS. Archivado del original (PDF) el 17 de octubre de 2016. Consultado el 5 de marzo de 2016 .
  16. ↑ Scubapro. "Predictive Multi Gas for Galileo Luna" (PDF) . Archivado (PDF) del original el 29 de julio de 2023. Recuperado el 29 de julio de 2023 .

Lecturas adicionales

  • Keller, Hannes ; Bühlmann, Albert A (noviembre de 1965). "Buceo profundo y descompresión corta mediante la respiración de gases mixtos". Journal of Applied Physiology . 20 (6): 1267– 70. doi : 10.1152/jappl.1965.20.6.1267 .
  • Bühlmann, Albert A (1992). Tauchmedizin: Barotrauma Gasembolie Dekompression Dekompressionskrankheit (en alemán). Berlín: Springer-Verlag. ISBN 3-540-55581-1.
  • Bühlmann, Albert A (1995). Tauchmedizin (en alemán). Berlín: Springer-Verlag. ISBN 3-540-55581-1.

En internet se pueden encontrar numerosos artículos sobre las tablas de Bühlmann.

  • Chapman, Paul (noviembre de 1999). "Una explicación del algoritmo ZH-L16 del profesor AA Buehlmann" . New Jersey Scuba Diver. Archivado del original el 15 de febrero de 2010. Consultado el 20 de enero de 2010 .– Información detallada y ejemplos prácticos
  • Teoría de la descompresión: Robert Workman y el profesor A. Bühlmann . Una visión general de la historia de las tablas de Bühlmann.
  • Stuart Morrison: Descompresión casera (2000). Explica los pasos necesarios para utilizar el algoritmo ZH-L16 de Bühlmann para escribir un programa de descompresión.
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