عندما تتعرض للضغط عن طريق الغوص (او لأي سبب اخر)، يذوب النيتروجين مع او الغازات الخاملة الاخرى في الانسجة الخاصة بك كنتيجة مباشرة لقانون هنري Henry’s Law والذي كان ينص على ان كمية الغاز المذابة في سائل تتناسب مع الضغط الجزئي للغاز.

ولان جسم الانسان هو سائل في المقام الاول، لذلك تذوب الغازات فيه تماماً كما تذوب في الماء، ومع ذلك فإن تحلل الغازات في الجسم يكون أكثر تعقداً من تحللها في الماء.

تأثيرات قانون هنري Henry’s Law على علم وظائف الاعضاء في الغوص تتعلق بالدرجة الاولى بالغازين الخاملين النيتروجين والهيليوم والذي يتم استخدامهما من قبل الغواصين. اما بالنسبة للأكسجين، فانه ينتشر تحت الضغط ولكن داخل الحدود المسموح بها و التى تجعلنا تحمله وذلك خوفاً من السمية، ايضاً لا يثير الاكسجين المخاوف الخاصة بتخفيف الضغط وذلك لأن أنسجتنا تتأبض metabolize او تتفاعل معه.

ايضاً توجد غازات اخرى موجودة في الهواء ولكن بكميات ضئيلة، وامتصاصها غير هام.

ما سوف نناقشه هنا من مبادئ سوف تنطبق على أي غاز خامل من الناحية الفيزيولوجية قد يتنفسه الغواص.

مرة ثانية، ينص قانون هنري Henry’s Law على ان الجسم سوف بتحلل الغاز الخامل بما يتناسب مع الضغط المحيط به.

على سبيل المثال، على افتراض أنك تستنشق الهواء (21% اوكسجين و79% نيتروجين) على السطح ومن اسطوانة جهاز التنفس، مع ذلك نفس المبادئ الاساسية تنطبق على أي مزيج من الغازات الخاملة والاكسجين.

على السطح قبل الغوص، يكون جسمك مشبعاُ بالنيتروجين، بمعنى ان انسجة جسمك تحتفظ بأكبر قدر ممكن من غاز النيتروجين المحلل عند الضغط السطحي. عندما تزل الى العمق ويزداد الضغط، فإن جسمك لم يعد مشبعاً لأنه عند الضغط الأعلى، يدخل المزيد من النيتروجين من غاز التنفس الى التحلل. إذا كنت ستبقى على عمق معين لفترة كافية، فإن الغاز المتحلل سوف يصل الى التوازن equilibrium مع الضغط المحيط وسيكون جسمك الآن مشبعاً saturated بالضغط الجديد (العمق الجديد).

الفرق بين تحلل الغازات الخاملة في الماء عنها في الجسم البشرى؟

يتحلل الغاز في الماء عبر الانتشار البسيط من خلال سطح الماء، بينما في جسمك، فإن الغازات تتحلل جسمك عن طريق نظام الدورة الدموية والجهاز التنفسي your circulatory and respiratory system، كلما نزلنا الى العمق، كلما ازداد الضغط الجزئي للنيتروجين في الهواء الحويصلي alveolar air، ويذوب في الدم الموجود في الحويصلات الهوائية بالرئة ويتم نقله في جميع انحاء الجسم عن طريق الدورة الدموية circulation.

Alveolar air is the respiratory gases in an alveolus of the lung. Alveolar air can be analyzed for its content of oxygen, carbon dioxide, or other gases by collecting the last portion of air expelled by maximum exhalation. Also called alveolar gas.

 

النيتروجين الموجود في الشرايين ينتشر في الانسجة بمجرد وصوله الى اعلى ضغط، حيث ان كلما زاد تدرج الضغط pressure gradient بين النيتروجين في الهواء الحويصلي والنيتروجين المحلل في الدم، كلما كانت سرعة ذوبان النيتروجين في الدم أسرع. وكلما يتدفق الدم الى انسجة الجسم، يكون الضغط النيتروجيني في الدم اعلى من الضغط النيتروجيني الموجود في بقية الانسجة، لذلك ينتشر النيتروجين من الدم الى الانسجة.

وكما ذكرنا، إذا بقيت في عمق معين لغترة كافية طويلة، فإن ضغط الانسجة الخاصة بك ستصبح مشيعة saturated وغير قادرة على امتصاص أي مزيد من النيتروجين عند هذا العمق. ومع ذلك، فإن الغواصين الترفيهيين، وحتى معظم الغواصين التيك والغواصين التجاريين والغواصين الباحثين ولغواصين العسكريين، لا يصلون الى حد تشبع الجسم في الغطس القياسي.

يتطلب التشبع اثنتي عشرة ساعة او أكثر في العمق، ومع ارتفاع ضغط الانسجة، تصبح الانسجة أقرب الى الضغط المحيط، مما ينخفض تدرج الضغط pressure gradient، مما يؤدى الى تباطئي معدل امتصاص النيتروجين.

من الناحية النظرية، التشبع يحدث بشكل كبير، أي يستغرق وقت اقل بكثير لتصل الانسجة الى 50% من التشبع عن الانتقال الى 50% من مرحلة التشبع المتبقية حتى تصل الى مرحلة التشبع النهائي.

يسمى العلماء الفيزيولوجيا الوقت اللازم للوصول الى 50% من التشبع في الانسجة النظرية، انسجة نصف الوقت tissue halftime، حيث تستغرق الانسجة النظرية واحد نصف الوقت one halftime لامتصاص نصف النيتروجين المتبقي لتصل الى التشبع، حث انها تستغرق 6 نصف الوقت six halftimes للوصول الى 98.4% من التشبع.

tissue halftimes

هذا قريب جداً من 100% من نموذجية تخفيف الضغط، حيث اننا عادة نتعامل مع الانسجة المشبعة بعد 6 نصف الوقت six halftime على انها عند ضغط ثابت.

الانسجة السريعة والانسجة البطيئة من الناحية النظرية

معدل الامتصاص النيتروجيني ليس هو نفسه لجميع الانسجة، وبالتالي فإن الانسجة النظرية المختلفة لها فترات نصف الوقت المختلفة، بعض هذه الانسجة التي تستقبل إمدادات الدم العالية (highly perfused) تحلل النيتروجين بسرعة وتستهلك القليل نسبياً قبل ان تتشبع، هذ هي الانسجة السريعة fast tissues من الناحية النظرية.

الانسجة الاخرى لها إمدادات الدم المنخفضة low perfusion، هذه الانسجة يمكن ان تأخذ الكثير من النيتروجين في التحلل قبل ان تصل الى مرحلة التشبع، وبالتالي يكون لديها فترات نصف الوقت طويلة، هذه هي الانسجة البطيئة slow tissues من الناحية النظرية.

لاحظ أنك ترى كلمة “نظريًا” تمامًا هنا، وذلك يرجع الى ان علماء الفسيولوجيا يعرفون ان الجسم لا يمتص الغاز الخامل ويطلقه مع تغيرات الضغط على مقياس زمني واحد كما هو الحال عند انتشار الغاز في الماء. كما انهم يعرفون ان جسم الانسان يتكون من عدد كبير من الانسجة والاغشية المختلفة التي لها امكانية وصول مختلفة الى الدورة الدموية، وخصائص مختلفة كالمذيبات، وبالتالي يمكننا ان نقول ان الانسجة الدموية والعصبية هي على الارجح انسجة سريعة، وان العظام والدهون هي انسجة بطيئة، وبالتالي فإنه ليس هناك ارتباط مباشر بين نوع معين من الانسجة ونصف الوقت. لهذا السبب كان الاسم المرجح هو ” الانسجة النظرية” “theoretical tissue” او “الحجرات” “compartment” بدلاً من “الانسجة” “tissue”.

ايضاً كمية النيتروجين التي تمتصها الانسجة مرتبطة ارتباط مباشر بعمق ووقت الغاطسة، كلما نزلت الى عمق أعمق، كلما زاد الضغط المحيط ambient pressure وزاد تدرج الضغط pressure gradient بين الضغط النيتروجيني في رئتيك والضغط النيتروجيني في أنسجتك، كلما كان انتشار النيتروجين أسرع من رئتيك الى مجرى الدم والانسجة.

ايضاً، كلما بقيت تحت الضغط، كلما ازدادت قدرة الجسم على امتصاص النيتروجين، باستثناء تخدير الغاز gas narcosis، فإن ارتفاع ضغط النيتروجين على الانسجة ليس له تأثير فسيولوجي كبير طالما بقيت تحت الماء، او بشكل أكثر دقة، تحت الضغط under pressure.

عند الصعود، ينخفض الضغط، لأن جسمك كان يمتص النيتروجين طول فترة الغوص، وبالتالي سوف تصعد في النهاية الى العمق الذي يكون فيه ضغط الانسجة اعلى من الضغط المحيط، حيث تكون انسجتك مفرطة بالتشبع النيتروجيني، أي انها تحتوي على نيتروجين أكثر تحللاً مما يمكنها تحمله عند الضغط المحيط، وطبقاً لقانون هنري Henry’s Law، يبدأ النيتروجين يتحلل خارج الانسجة الخاصة بك ويبدأ جسمك في التخلص منه، حيث تنشأ مرض تخفيف الضغط المحتملة.

I'm a PADI instructor, I love diving, I've more experience with much diving science and love sharing diving knowledge with other divers.