Okienko tlenowe – zdrowsza dekompresja
Jak działa okienko tlenowe? Dlaczego jest ważne dla dekompresji? Jakich gazów używać przy nurkowaniach powietrznych i normoxic trimix?
Krew przepływająca przez płuca natlenia się, a następnie serce tłoczy ją na obwód (do organizmu) – jest to krew tętnicza.
Krew tętnicza płynąca z płuc do tkanek transportuje tlen na dwa sposoby:
- przez hemoglobinę (krwinki czerwone) – transport specjalizowany – 98,50% tlenu
- rozpuszczony w osoczu (w warunkach normobarycznych pomijalny) – 1,50% tlenu
W tkankach pobierany (i spalany) jest tlen, a oddawany do krwi dwutlenek węgla (produkt spalania tlenu i substancji energetycznych).
Krew żylna transportuje CO2 na dwa sposoby:
- przez hemoglobinę (krwinki czerwone) – karboxyhemoglobina
- w postaci rozpuszczonej w osoczu (jako gaz)
- w postaci kwasu węglowego – H2CO3 – jako związek chemiczny
Warunki normobaryczne czyli powietrze pod ciśnieniem 1 ata
Gdy oddychamy powietrzem pod ciśnieniem jednej atmosfery (tlen parcjalne 0,21 ata) to podstawowym transportem dla tlenu jest hemoglobina, która nasycona w 98% przejmuje praktycznie 100% zapotrzebowania organizmu na tlen. Jedynie niewielka ilość tlenu jest transportowana przez krew w formie rozpuszczonej w osoczu.
| Zawartość tlenu w krwi = 20,57 [ml O2/dl krwi] | |
| Hemoglobina | Osocze |
| 20,28 ml [ml O2/dl krwi] | 0,29 ml [ml 02/dl krwi] |
| 20,28 = 1,39 * 15 * 0,9725 | 0,029 = 0,0024 * 95 |
| Ilość tlenu, który przyłącza hemoglobina 1,39 ml O2/g He Zawartość hemoglobiny we krwi 15g he/dl krwi Nasycenie hemoglobiny tlenem 97,25% | Ciśnienie parcjalne tlenu w normobarii PPO2 = 95 mmHg 0,0024 ml/dl rozpuszczalność tlenu w osoczu |
Tlen jest spalany a tkanki oddają będący produktem metabolizmu dwutlenek węgla do krwi. Większość dwutlenku węgla rozpuszczając się w krwi reaguje z wodą i tworzy kwas węglowy (bufora węglanowy), czyli przestaje być gazem – nie wywiera prężności. Jedynie niewielka ilość transportowana jest w postaci rozpuszczonej i to ona odpowiedzialna jest za prężność CO2.
W takim wypadku prężność O2 i CO2 we krwi zmienia się nieznacznie. Prężność jest to „ciśnienie parcjalne” gazu rozpuszczonego. Kiedy mówimy o prężności to mamy na myśli zawsze gaz rozpuszczony. Największa różnica pomiędzy prężnością a ciśnieniem parcjalnym to to, że prężność gazu zależy do jego rozpuszczalności. Im gaz ma większą rozpuszczalność (np. CO2) tym więcej się go rozpuści ale wywiera mniejszą prężność. Gaz o małej rozpuszczalności (np. O2) będzie wywierał większą prężność i rozpuści się go mniej.
Wykres pokazuje niewielki spadek prężności tlenu względem dwutlenku węgla przy oddychaniu powietrzem w warunkach normobarii.
Warunki hiperbaryczne – tlen pod ciśnieniem 1,6 ata
| Zawartość tlenu w krwi = 22,98 [ml O2/dl krwi] | |
| Hemoglobina | Osocze |
| 20,43 ml [ml O2/dl krwi] | 2,55 ml [ml 02/dl krwi] |
| 20,43 = 1,39 * 15 * 0,98 | 2,55 = 0,0024 * 850 |
| Ilość tlenu, który przyłącza hemoglobina 1,39 ml O2/g He Zawartość hemoglobiny we krwi 15g he/dl krwi Nasycenie hemoglobiny tlenem 98% | Ciśnienie parcjalne tlenu w normobarii PPO2 = 850 mmHg 0,0024 ml/dl rozpuszczalność tlenu w osoczu |
Gdy oddychamy tlenem o wyższym ciśnieniu parcjalnym (czystym tlenem na głębokości 6m) znacząco zwiększa się ilość tlenu rozpuszczonego w osoczu. Ilość tlenu związanego z hemoglobiną praktycznie się nie zmienia gdyż już w normobarii była ona wysycona w 98%.
Ponieważ tlen ma małą rozpuszczalność to w związku z rozpuszczaniem znacząco rośnie jego prężność w krwi tętniczej, czyli mała ilość rozpuszczonego tlenu powoduje duży wzrost prężności tego gazu w krwi tętniczej.
Ponieważ tkankom łatwiej jest pobierać tlen rozpuszczony w osoczu niż tracić energię na „odwiązywanie” go od hemoglobiny, to cały tlen z osocza jest zużywany i następuje całkowity spadek prężności tlenu w osoczu. Większość wytwarzanego, dwutlenku węgla rozpuszcza się w osoczu ale duża jego część reaguje z wodą i tworzy kwas węglowy (który nie jest już gazem a więc nie wywiera prężności).
Te dwa fakty:
- Spadek prężności tlenu z powodu jego konsumpcji z osocza przez organizm
- Spadek prężności dwutlenku węgla z powodu przejścia w kwas węglowy
powodują ogólny spadek prężności gazu we krwi żylnej. To jest właśnie okienko tlenowe. Jego wielkość od ciśnienia parcjalnego tlenu we wdychanym gazie.
Wykres pokazuje bardzo duży spadek prężności tlenu względem dwutlenku węgla przy oddychaniu tlenem na 6m.
Co z tego wynika dla nas nurków i dla dekompresji?
Aby oczyścić trochę niedomówienia i mity na temat „okienka tlenowego” należy podkreślić, że prędkość dyfuzji gazu obojętnego (azot, hel) z tkanek do krwi nie zależy od wartości okienka tlenowego. Ta wartość jest zależna głównie od gradientu ciśnień tego gazu pomiędzy krwią tętniczą (zasilaniem) a tkanką.
To co dla nas nurków jest ważne w okienku tlenowym, to bezpieczeństwo dekompresji, która przy wykorzystaniu tego efektu jest znacznie większa. Powstawanie pęcherzyków gazu i ich rozrost jest zależny od całkowitej prężności gazów w krwi żylnej, a zatem znaczne niedosycenie krwi żylnej pozwala na wygenerowanie wyższego przesycenia tkanek gazem obojętnym bez narażania się na powstanie pęcherzyków gazowych lub też wręcz ich zapadanie.
Pozostając głęboko nie generujemy wysokiego gradientu tkanka -> ciśnienie otoczenia, a generujemy wysoki gradient tkanka -> krew.
Odpowiednie gazy do dekompresji
Z tego też powodu efektywna i bezpieczna dekompresja wymaga stosowania odpowiednich gazów na odpowiednich głębokościach. Przy nurkowaniach powietrznych będzie to TLEN na 6m, przy normoksycznych trimksowych EAN50 na 21m i tlen na 6m. Należy podkreślić bardzo znaczące działanie tlenu na 6m. Ze względu na maksymalne dopuszczalne okienko tlenowe i duży gradient dla gazu obojętnego działanie tlenu na 6m ma bardzo ważne znaczenie dla naszego bezpieczeństwa i samopoczucia po nurkowaniu.
Dzięki takiej dekompresji możemy w większości wypadków:
- Naprawić błędy dekompresyjne z głębszych przystanków
- Zminimalizować ilość pęcherzyków pozostających po nurkowaniu
- Skutecznie odsycić tkanki wolne
Co pozostaje nie bez znaczenia dla naszego samopoczucia i zdrowia.