APEX Altitude Physiology Expeditions
A nagy magasságok egyedülálló kihívások elé állítják a búvárokat. A csökkent légköri nyomás bármely hegyi tó felszínén befolyásolja a búvárok mélységmérőit, csakúgy, mint az édesvíz, amely kevésbé sűrű, mint a tengerben (Wienke, 1993). Aztán, amikor a búvár felemelkedik a mélységből, a környezeti nyomás csökkenésével a változás mértéke sokkal nagyobb, mint a tengerben való merülésből való felemelkedéskor (Smith, 1976). Ezeket a tényezőket kompenzálni kell, különben a tengerben viszonylag biztonságosnak tartott merülések során rengeteg inert gázbuborék keletkezhet a búvár testszöveteiben, ami a dekompressziós betegségnek (DCS) nevezett betegséget, közismert nevén a “kanyarodást” okozhatja. A kanyarodás az enyhe bőrkiütéstől kezdve a növekvő súlyosságon át a bénulásig és a halálig terjedhet. Gribble (1960) szerint a lehetséges magassági kanyarról először von Schrotter tett említést 1906-ban, bár a Boycottnak és Haldane-nek tulajdonított idézetet ezzel kapcsolatban a szerző nem találta meg (Boycott, Damant, & Haldane, 1908; Gribble, 1960; Schrotter, 1906). Ettől függetlenül úgy tűnik, hogy a “magassági kanyar” egy modern betegség, ami azt jelenti, hogy valószínűleg még sokat kell tanulnunk ahhoz, hogy teljesen megértsük az ezzel kapcsolatos mechanizmusokat.
Fizikológia
Amint a búvár ereszkedik, a búvárt körülvevő nyomás növekszik. Ez a növekedés nem érinti a merev “légköri” ruhát viselő búvárokat, de a rugalmas búvárruhát viselő többségünk esetében a megnövekedett nyomást a belélegzett gáz nyomásának növelésével kompenzáljuk. Az időjárás okozta kisebb eltéréseket figyelmen kívül hagyva, tengerszinten a környezeti levegő nyomása megközelíti az egy atmoszférát, a tengerben tíz méteres mélységben a nyomásnak két atmoszférának kell lennie, és minden további tíz méteres mélységben további egy atmoszféra nyomás adódik hozzá. Az Emile Gagnan és Jacques Cousteau által kifejlesztett SCUBA szabályozónak köszönhetően, amikor a búvár sűrített gázt lélegzik be a mélyben, akkor a gáz a környezeti nyomással megegyező nyomáson jut a légkörbe. Így a búvárnak nem kell a gázát egy sokkal alacsonyabb nyomásról egy magasabb nyomásra “felszívnia” (és ez az oka annak, hogy nem használhatunk egyszerűen egy hosszú snorkelt). A nyomást a SCUBA készülék “szabályozza”, amely érzékeli, hogy mekkora a környezeti nyomás.
A megnövekedett nyomású gáz belélegzése megoldja az egyik problémát (a gáz tüdőbe juttatását), de mivel a vér szállítja ezt a gázt a testben, a búvár szövetei a gáz elnyelésével természetesen egyensúlyba kerülnek az új környezeti nyomással. Amikor a búvár később sokkal alacsonyabb nyomásra emelkedik, például a felszínre, ezekben a szövetekben már nagyobb nyomáson van a bennük oldott gáz, mint a környező levegő nyomása, és ez a gáz ismét egyensúlyba kerül, ezúttal a szövetekből távozva (Lenihan & Morgan, 1975). Általánosan elfogadott, hogy ennek az egyensúly felé történő elmozdulásnak a sebessége, azaz a szöveti nyomás és a környezeti nyomás közötti különbség nagysága nagymértékben felelős a buborékok kialakulásáért a búvár szöveteiben. Az elv hasonlít egy szódásüveg kinyitásához: ha hirtelen kinyitjuk a dobozt, akkor a szóda pezsegni fog, az oldott nyomás és a környezeti nyomás közötti hirtelen különbség miatt. Ha lassan nyitja ki a dobozt, akkor a szóda nem fog annyira pezsegni, mert a változás fokozatosabb. Ha utaztál már utasszállító repülőgéppel, amelynek utasterében általában sokkal alacsonyabb a környezeti légnyomás, mint a földön, akkor észrevetted, hogy az üdítőd szokatlanul pezseg? Ez valószínűleg a szódában oldott gázok nyomása (általában körülbelül 1,5 atmoszféra) és az utastérben uralkodó környezeti nyomás közötti még nagyobb különbségnek tudható be. Ez megegyezik a nagy magasságban tartózkodó búvárok egyik fő gondjával: a merülés után a szövetekben oldott gáz nyomása és a hegyi tó felszínén uralkodó (sokkal alacsonyabb) környezeti nyomás közötti megnövekedett különbséggel. Ezek a megnövekedett különbségek először csak 300 méteres vagy annál nagyobb magasságban adnak okot aggodalomra (NOAA, 2001).
A magassági búvárkodás népszerűsége.
Az emberek számos okból merülnek nagy magasságban: bizonyos tárgyak, például második világháborús repülőgépek keresése, gyakorlás, amikor a tenger barátságtalan vagy túl messze van ahhoz, hogy praktikus legyen, tudományos kutatás céljából, vagy akár csak a puszta szórakozás kedvéért. A legutóbbi számítások szerint 2008-ban 30 búvárkodással foglalkozó vállalkozás hirdetett 1500 méter felett a johannesburgi üzleti telefonkönyvekben, és 53 1500 méter feletti vállalkozás hirdetett 1500 méter felett a coloradói telefonkönyvekben (Buzzacott & Ruehle, 2009). A Kaliforniai Egyetem tudományos búvárképzést folytat a Tahoe-tónál, 6 200 láb (1890 m) magasságban (Bell & Borgwardt, 1976), a bolíviai haditengerészet pedig a Tiquina partjainál, 12 500 láb (3810 m) magasságban tart fenn búváriskolát.
Egyesek számára a magasban való merülés kihívása a cél. 1968-ban egy Jacques Cousteau által vezetett csapat felállította a magassági búvárkodás rekordját a Titicaca-tóban, 12,500ft (3,810m) magasságban. Az 1980-as években egy amerikai csapat egy sor merülést hajtott végre a dél-amerikai Andokban, 19 450 láb (5 928 m) magasságban (Leach, 1986). 1988-ban az Indiai Haditengerészet búvárképző iskolájának csapata a dél-indiai Cochinban számos gyakorló merülést hajtott végre a Nilgiri hegységben lévő Pykara gáton, 7,000ft (2134m) magasságban, mielőtt 22 merülést hajtott végre a Manasbal-tónál (7,000ft, 2134m), 16 merülést Lehben (11,000ft, 3,353m) és végül merült 14,200ft (4,328m) magasságban, a Pangong Tso tóban, a Himalájában, Ladakh állam északi részén (Sahni, John, Dhall, & Chatterjee, 1991). Igazi expedíciós módra a csapat egy része hipotermiát, fejfájást vagy eszméletvesztést szenvedett. Nem volt ilyen gondja a brit expedíciónak a Khumbu gleccseren a Himalája Everest régiójában 1989-ben, amikor 18 jégmerülést hajtottak végre a Gokyo Tsho-ban 15,700ft (4,785m) magasságban és nyolc jégmerülést a Donag Tscho-ban 16,000ft (4,877m) magasságban, 1.2m vastag jégen átvágva, hogy közel 30m mélységbe jussanak (Leach, McLean, & Mee, 1994). A Lago Lincancabur-i rekordot az 1980-as évek óta többször is megdöntötték (Morris, Berthold, & Cabrol, 2007), de jelenleg áll, és manapság a bolíviai haditengerészet néhány évente merül ott (H. Crespo, személyes közlés, 2010). A tequinai iskola nemrégiben átvett egy új hiperbárikus kamrát, céljaik között szerepel, hogy jelentősen növeljék vegyes gázzal történő merülési képességeiket, és a szerző véleménye szerint készen állnak arra, hogy új mélységeket érjenek el a Titicaca-tóban, hogy feltérképezzenek feltérképezetlen barlangokat, hogy olyan, az inka civilizációk előtti időkből származó tárgyi emlékeket hozzanak ki, amelyek felül fogják vizsgálni a Kolumbusz előtti történelemről alkotott képünket, hogy megfigyeljék az emberi fiziológiát olyan környezetben, amelyet korábban nem álltak ki, és hogy a tudomány számára jelenleg ismeretlen állatvilágot rögzítsenek.
Kompenzációs módszerek
A merülési táblázatok a mélységek és idők táblázatos mátrixai, amelyek a merülés utáni becslésekhez kapcsolódnak a keletkező nyomások elméleti szövetek tartományán belül. Ha egy búvár túl sokáig marad túl mélyen, akkor a szöveteiben olyan nagy lesz a nyomás, hogy nem lesz képes biztonságosan feljönni a felszínre. A felfelé vezető úton “dekompresszióra” lesz szüksége, különben túl sok buborék képződik. Természetesen, emlékezve a szódásüveg analógiára: nem csak a szövetekben lévő gáz mennyiségét kell korlátozni, hanem a környezeti nyomás csökkenésekor bekövetkező változás sebessége a második kulcsfontosságú tényező, amelyet figyelembe kell venni. Minél gyorsabb a változás sebessége, annál alacsonyabbak a határértékek (rövidebb idő és/vagy kisebb mélység). Ezért minden táblázatot a maximális emelkedési sebesség figyelembevételével terveztek, és ez az emelkedési sebesség a tengerszint feletti magasságtól függ. A modern búvárok személyes búvárkomputerekre támaszkodnak a valós idejű határértékek létrehozásához, és ezek a számítógépek egy irányadó algoritmust használnak annak megbecslésére, hogy hány perc maradhat a búvárnak bármilyen mélységben. Ezek az algoritmusok, akárcsak a merülési táblázatok létrehozásához használt algoritmusok, búvárkomputer-gyártónként eltérőek. Nemcsak az algoritmusok különböznek egymástól (és ezek gyakran védett információk, ami akadályozza az összehasonlítást), hanem a búvárkomputerek más módon is különböznek, például abban, hogy milyen gyakran számítják ki a búvár időhatárait. Az egyik modell másodpercenként egyszer, míg egy másik modell tíz másodpercenként becsüli meg a hátralévő megengedett időt. Más biztonsági mechanizmusok is eltérnek a modellek között, például az emelkedési sebességre vonatkozó riasztások, amelyek rendszeres hangjelzést adnak, ha a (búvárkomputer algoritmusa által megengedett) maximális emelkedési sebességet túllépik. Sok búvárkomputer változó emelkedési sebességet is alkalmaz, amely mélyebb mélységekben gyorsabb emelkedést tesz lehetővé, majd a felszínhez közeledve a búvárnak lassítania kell az emelkedést, mivel a változás mértéke exponenciálisan növekszik. Az eredetileg egy Hill nevű tudós által javasolt állandó emelkedési sebesség és az eredetileg Haldane által javasolt változó emelkedési sebesség hívei közötti vitát “Hill vs. Haldane vita” néven ismerik (Marroni, 2002).
Nem szabad persze elfelejteni, hogy a dekompressziós betegség kiváltó okai még mindig nem bizonyítottak. A bizonyítékok meggyőzően alátámasztják, de a tudományosan bizonyított kapcsolat továbbra is megfoghatatlan. Úgy gondoljuk, hogy értjük a buborékképződés mechanizmusait és a dekompressziós betegség okait, de a határértékeink előrejelzéséhez használt feltételezések közül sok empirikus próba és tévedésen alapul, ahol a határértékeket előre jelezték, majd a vízben való használat után lefelé módosították. Ennek megfelelően ma számos algoritmus van használatban, amelyek az emberi szövetekre, a buborékokra és a gázkinetikai elméletre vonatkozó különböző fiziológiai és fizikai feltételezéseken alapulnak. A tengerben végzett szabadidős merülések esetében ezek a különböző algoritmusok általában hasonló időhatár-előrejelzéseket eredményeznek minden egyes mélységre, a teljes megengedett idő egy kis hányadával növelve vagy csökkentve. Például a legtöbb búvárkomputer és táblázat lehetővé teszi, hogy a búvár a nap első merülését 30 méteres mélységig 16-25 percig végezze (a legtöbb búvár 20 perc körüli időt engedélyez). Egyesek azt feltételezik, hogy az inert gáz gyorsabban kiürül a merülések közötti felszíni szünet alatt, mások pedig nagyobb időbüntetést szabnak ki az olyan merüléseknél, amikor a búvároknak már van maradék gázuk az előző merülésekből. Mindezekből az következik, hogy az algoritmusok sokféleképpen különböznek, és a nagy magasságban történő merülések kompenzálásának módja is eltérő (Egi & Brubank, 1995).
Kompenzációs mechanizmusok
Vélhetően a legelterjedtebb módszer a táblázatok nagy magasságban való használatra való adaptálására az, hogy a búvár által elérni tervezett maximális mélységet “egyenértékű tengeri merülés” mélységgé alakítják át (Paulev & Zubieta-Calleja Jr, 2007), ami a megengedett idő csökkentésének egy módja a mélyebb mélységből származó időhatár felhasználásával. Ez a módszer a “Haldane-módszer” (Hennessy, 1977) néven ismert, amelyet később az amerikai haditengerészet “Cross-korrekció” néven emlegetett, miután E. R. Cross 1967-ben és 1970-ben is népszerűsítette a módszert (Egi & Brubank, 1995). Minél nagyobb a magasság, annál többet ad hozzá a búvár a tervezett tényleges mélységéhez, amikor a határértékét keresi. Például egy búvár 18 m mélységig tervezhet. Ahhoz, hogy megtalálja a határát, meg fogja nézni a 18m-es határát a tengerszinten, a 21m-es határát 5000 láb magasságban és a 27m-es határát 10 000 láb magasságban (Bell & Borgwardt, 1976). De számos más elméleti módja is van annak, hogy a tengerszintű merülési táblázatokat a magasságban való használathoz igazítsuk, és még több módszert használnak a személyi búvárkomputerek. Egy nemrégiben készült tanulmányban (Buzzacott & Ruehle, 2009) egy sor búvárkomputer sorrendje aszerint, hogy mennyire konzervatívak a tengerszinten, 10 000 láb magasságban megfordult, így a tengerszinten legkonzervatívabb a magasságban legbőkezűbbé vált, és a tengerszinten legbőkezűbb a magasságban legkonzervatívabbá vált.
Következtetés
A magasságban történő szabadidős búvárkodás olyan kockázatokkal jár, amelyek a tengerszinten történő búvárkodáshoz képest további kockázatokkal járnak, és a szabadidős búvároknak további képzésre van szükségük. A dekompressziós búvárkodás esetében még mindig nem dőlt el, hogy melyik módszer a legjobb a meglévő dekompressziós menetrendek magasságban történő alkalmazására. Ennek megfelelően minden olyan csapat, amely jelentős dekompressziós stressznek való kitettséget tervez a magasban, jól teszi, ha konzultál egy, a magassági búvárkodásban jártas búvárfiziológussal. Továbbá minden búvárnak el kell fogadnia, hogy bármilyen merülési tervet is fogadnak el, a modell alapjául szolgáló feltételezések nem teszteltek vagy nem bizonyítottak, és hogy sok magaslati dekompressziós merülés akár kísérleti jellegűnek is tekinthető. Néhány táblázatot például egy bizonyos magasságig vízben teszteltek, és ezen a magasságon túl nem bizonyítottak (Boni, Schibli, Nussberger, & Buhlmann, 1976). A kanyarodás kockázatának minimalizálása érdekében lehetőség szerint további profilaktikus intézkedéseket kell tenni, például megfelelő merülés előtti edzésprogramot, további oxigén bevezetését a légzési keverékbe, inert gáz eltávolítását a légzési keverékből, meleget a dekompresszió alatt a perifériás keringés elősegítése érdekében, emelkedési sebességreferenciát, például súlyozott kötelet vagy felfüggesztett trapézt, vízszintes pózt, hogy a tüdő természetes felhajtóereje elősegítse a maximális felületet a gázcseréhez, és azonnali merülés utáni segítséget a búvár munkaterhelésének csökkentése érdekében.
A magasban való merülés nagyon szórakoztató lehet, kihívást jelenthet, és sok méltó oka van annak, hogy hegyi tavakban merüljünk. Vigyázz azonban – a magasban való búvárkodás sokkal kevésbé megbocsátó, ha elrontod. Egy olyan egyszerű dolog, mint egy beragadt úszómellény felfújó gomb, gyorsan felhozhat, és a tengerben nagyobb eséllyel úsznád meg, mint a hegyekben. Ha ehhez még olyan bonyodalmak is társulnak, mint például az, hogy át kell kelned egy hágón, hogy eljuss a kórházba, akkor egy viszonylag kis kanyar nagyon gyorsan nagyon kellemetlenné válhat, és senki sem akarja nyaktól lefelé lebénulva végezni.
Bell, R. L., & Borgwardt, R. E. (1976). Az amerikai haditengerészet standard dekompressziós táblázatainak nagy magasságú korrekcióinak elmélete. A keresztkorrekciók. Undersea Biomed Res, 3(1), 1-23.
Boni, M., Schibli, R., Nussberger, P., & Buhlmann, A. A. (1976). Merülés csökkentett légköri nyomáson: levegő dekompressziós táblázatok különböző magasságokra. Undersea Biomed Res, 3(3), 189-204.
Boycott, A. E., Damant, G. C. C. C., & Haldane, J. S. (1908). A sűrített levegővel való megbetegedések megelőzése. J. Hyg. (Lond.)(8), 342-443.
Buzzacott, P., & Ruehle, A. (2009). A nagy magasság hatása a merülési dekompressziós számítógépek relatív teljesítményére. International Journal of the Society for Underwater Technology, 28(2), 51-55.
Egi, S. M., & Brubank, A. O. (1995). Merülés magasban: a dekompressziós stratégiák áttekintése. Undersea Hyperb Med, 22(3), 281-300.
Gribble, M. d. G. (1960). A dekompressziós betegség “nagy magasságú” és “nagynyomású” szindrómáinak összehasonlítása. British Journal of Industrial Medicine, 17, 181-186.
Hennessy, T. R. (1977). A szabványos légi dekompressziós táblázatok átváltása megállás nélküli búvárkodáshoz magasságból vagy élőhelyről. Undersea Biomed Res, 4(1), 39-53.
Leach, J. (1986). Andok nagy magasságú búvárkodási expedíció. Journal of Underwater Technology, 12, 27-31.
Leach, J., McLean, A., & Mee, F. B. (1994). Nagy magasságú merülések a nepáli Himalájában. Undersea Hyperb Med, 21(4), 459-466.
Lenihan, D., & Morgan, K. (1975). Magaslati búvárkodás. Santa Fe, Új-Mexikó: U.S. Department of the Interior. National Parks Service.
Marroni, A. (2002). Milyen emelkedési profil a dekompressziós betegség megelőzésére? II – A Hill és Haldane felemelkedési módokat összehasonlító terepmodell, a buborékmentes dekompressziós algoritmus kifejlesztésének szem előtt tartásával. DAN Europe DSL speciális projekt “Haldane Vs Hill”. Eur. J. Underwater Hyperb. Med., 3(3).
Morris, R., Berthold, R., & Cabrol, N. (2007). Merülés extrém magasságban: Merülések tervezése és végrehajtása a 2006-os Magas tavak tudományos expedíció során. Az Amerikai Víz alatti Tudományos Akadémia 26. szimpóziumán (Dauphin Island, AL) bemutatott tanulmány.
NOAA. (2001). NOAA Búvárkézikönyv. Búvárkodás a tudomány és a technológia szolgálatában (4. kiadás): U.S. Department of Commerce. National Oceanic and Atmospheric Administration.
Paulev, P., & Zubieta-Calleja Jr, G. (2007). Nagy magasságú merülési mélységek. Research in sports medicine, 15, 213-223.
Sahni, T. K., John, M. J., Dhall, A., & Chatterjee, A. K. (1991). Nagy magasságú merülések 7000 és 14 200 láb között a Himalájában. Undersea Biomed Res, 18(4), 303-316.
Schrotter, H. v. (1906). Der sauerstoff in der prophylaxie und therapie der luftdruckerkrankungen (2nd ed.).
Smith, C. L. (1976). Magassági eljárások az óceánbúvárok számára (pp. 46): National Association of Underwater Instructors.
Wienke, B. R. (1993). Merülés a tengerszint felett. Flagstaff, AZ: Best Publishing Company.
Peter Buzzacott
által.