1. No category

MENNESKELIGE ASPEKTER VED DYPDYKKING
RESPIRASJONSFYSIOLOGI/PUSTEUTSTYR
Ansvarhg:
EinarThorsen
NUTEC
Arbeidet utført av:
Bård Holand
Eirik Myrseth
Kåre Segadal
EinarThorsen
SINTEF
SINTEF
NUTEC
NUTEC
NUTEC, 1803 88ET/EAJ m status
c
Side
INNHOLD
3.
3.1
3.2
3.2.1
RESPIRASJONSFYSIOLOGISKE PROBLEMER VED DYPDYKKING
INNLEDNING
ENDRINGER I LUNGEFUNKSJON ETTER DYPDYKK
3
3
4
4
3.2.4
INNLEDNING
LITTERATURGJENNOMGANG
ERFARINGER FRA NUTEC
KONKLUSJONER, VIDERE FoU
3.2.5
REFERANSER
10
3.3
ENDRINGER ILUNGEFUNKSJON UNDER DYPDYKK
INNLEDNING
LUNGEFUNKSJON UNDER HØYT TRYKK
12
Mekanisk Iurigefunksjon
Intraalveolærgasstransport
Alveolær ventilasjon
Respirasjonsregulering/adaptasjon
EFFEKTERAVSUSMERSJON
13
14
3.2.2
3.2.3
3.3.1
3.3.2
3.3.2.1
3.3.2.2
3.3.2.3
3.3.2.4
3.3.3
3.3.4
9
12
13
15
16
16
17
3.3.5
FYSISK ARBEIDSKAPASITET UNDER HØYT TRYKK
EFFEKTER AV HYPERBAR SVEISING PÅ LUNGEFUNKSJON
3.3.6
KONKLUSJONER, VIDERE FoU
21
3.3.7
REFERANSER
23
3.4
RESPIRASJONSREGULERING
INNLEDNING
LITTERATURGJENNOMGANG OG ERFARINGER FRA NUTEC
28
KONKLUSJONER, VIDERE FoU
REFERANSER
30
3.4.1
3.4.2
3.4.3
3.4.4
3.5
3.5.1
3.5.2
3.5.2.1
3.5.2.2
3.5.2.3
3.5.3
3.5.4
19
28
28
31
KARAKTERISTIKK AV PUSTEUTSTYR
INNLEDNING
OVERSIKT OVER PUSTEUTSTYR
34
Hovedpustesystemer og nødpustesystemer
Pusteutstyr for standbydykker/tender
Pusteutstyr for tørt bruk; BIBS og sveisemasker
AKTUELLE VARIABLE FOR TESTING. KRAV MOT YTELSE
38
FREMTIDIG PUSTEUTSTYR FOR DYPDYKKING
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
34
36
42
42
46
49
-
51
3.5.6
KONKLUSJQENER, VIDERE FoU
REFERANSER
3.6
MONITORERINGAVDYKKERE
57
3.6.1
INNLEDNING
57
3.6.2
OVERSIKT OVER AKTUELLE FUNKSJONSPARAMETRE
3.6.3
KONKLUSJONER, VIDERE FoU
58
61
3.6.4
REFERANSER
63
3.5.5
53
Vedlegg:
To manuskript hvor erfaringene fra NUTEC er oppsummert med tanke pä
publisering i internasjonale tidsskrift.
1)
Pulmonary rnechanical function and diffusion capacity afterdeep dives
2)
Exercise tolerance and pulmonary gas exchange after deep dives.
NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m status
3.1.
INNLEDNING
Lungefunksjon og gassutveksling står helt sentralt i dykkemedisin og
hyperbar fysiologi. Respirasjonsorganene utsettes for store
påkjenninger som høy gasstetthet, giftige gasser (særlig 02) og venøse
embolier (gassbobler under dekompresjon) i tillegg til det høye trykket.
Dette medfører begrensninger i lungefunksjon og gassutveksling under
hyperbare forhold og det medfører også forandringer som er påvisbare
umiddelbart etter trykkeksponeringen. Det er således naturlig at det
settes krav til dykkernes lungefunksjon og fysiske arbeidskapasitet i
forbindelse med den årlige legeundersøkelse. I tillegg til de fysiske
begrensningene på lungefunksjon pga trykk og gasstetthet så kommer
under selve arbeidet i vann eller habitat begrensninger på grunn av
pusteutstyret. For at dykkeren skal kunne arbeide optimalt stilles det
derfor krav både til lungefunksjon og pusteutstyr og dessuten m
eksposisjonen for potensielt skadelige faktorer som giftige gasser,
Påvisning av
bobler og trykk i seg selv minimaliseres.
endringer/reduksjon i lungefunksjon etter dykk må medføre en
revurdering av operasjonelle rutiner for å unngå/redusere slike effekter.
Effektiviteten og sikkerheten under selve dykkearbeidet er dessuten
avhengig av at dykkeren arbeider innenfor trygge grenser i relasjon til
sin aktuelle lungefunksjon. Dette blir mer aktuelt ettersom de
operasjonelle dybder blir større, og det vil da sannsynligvis bli
nødvendig med en nøyere overvåking/monitorering av dykkerne enn
hva som er vanlig idag.
Når man skal gi enn oppsummering av status innen respirasjons
fysiologi/pusteutstyr har det ut fra hva som er nevnt vært naturlig å dele
det opp i fem separate avsnitt.
1)
Akutte effekter av dypdykk på hjerte/lungefunksjon som tar for seg
de forandringer som eventuelt observeres umiddelbart etter dykk
og som kan betraktes som et mål på eventuelle skadelige effekter
av selve eksponeringen.
2)
Begrensninger i lungefunksjon og arbeidskapasitet under
hyperbare forhold som tar for seg de fysiske begrensningene som
inntrer i fysiologiske parametre pga trykk og kunstig atmosfære.
NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m status
2
3)
Endringer i respirasjonsreguleringen som tar for seg hvordan man
tilpasser seg de forandringene som inntrer under både punkt i og
2.
4)
Karakteristikk av pusteutstyr i relasjon til gjeldende krav og om
gjeldende krav er adekvate i relasjon til dykkernes fysiologiske
status på aktuelle trykk.
5)
Monitorering av dykkerne. Hva er praktisk mulig å overvåke med
dagens teknikk og hvilke funksjonsparametre er kritiske.
Oppsummeringen er basert på litteraturgjennomgang og bearbeiding
av foreliggende data etterdypdykk ved NUTEC.
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
3
3.2
ENDRINGER I LUNGEFIJNKSJON ETTER DYPDYKK
3.2.1
INNLEDNING
I forbindelse med dypdykk utsettes respirasjonsorganene for flere
potensielt skadelige agens. Det er velkjent at hyperoxi har en toksisk
effekt på lungene (1) og fra eksperimentelle studier er det velkjent at
mikrobobler som filtreres i lungesirkulasjonen induserer ødem og
sirkulasjonsforandringer (2). Alle eksisterende dykketabeller tar hensyn
til både total oksygeneksposisjon og dekompresjonshastighet. Det er
imidlertid insidensen av dekompresjonssykdom som først og fremst har
vært et mål på hvor gode dekompresjonstabellene er, og selv om en så
enkel undersøkelse som måling av vitalkapasitet er anerkjent som et mål
på oksygentoksisitet, så er det andre faktorer som kan ha innvirkning på
vitalkapasiteten i motsatt retning som for eksempel trykk og hø
gasstetthet, via en treningseffekt (3,4) og destruksjon av elastisk
lungevev pga. langvarig inflammasjon (5). Eventuelle endringer i
lungefunksjonsparametre etter dypdykk mä derfor være et resultat av
flere effekter som både kan virke mot hverandre og som kan adderes til
hverandre.
Dykkere forteller ofte at de etter metninger føler seg fysisk og psykisk
utslitt med sårhet i brystet og redusert fysisk arbeidskapasitet. Selv om
utbredelsen av slike symptomer er dårlig kartlagt, er det klart at det
bare er sammenlignende undersøkelser før og etter dykk som kan
objektivt kvantifisere funksjonsnedsettelsen. For å finne årsaken til
funksjonsnedsettelsen må denne korreleres til eksposisjonsgrad for de
faktorer som kan tenkes å indusere forandringene. På den måten kan
man få frem de årsaksfaktorene som betyr mest, for så i neste omgang
foreslå endringer i de prosedyrene som er i bruk.
Det er fokusert p eventuelle langtidseffekter av dykking på
lungefunksjon og andre organsystemer. Det er et eget prosjekt, men
det må være klart at så lenge akutte effekter påvises, må det være et
mål å redusere disse mest mulig for om mulig å unngå eventuelle
langtidsvirkninger. Dette kan bare skje ved modifisering av
operasjonelle rutiner som er i bruk i dag, basert på erfaringer fra
undersøkelserførog etter dykk.
NUTEC, 1803.88 ET/EAJ m status
4
3.2.2
LITTERATURGJENNOMGANG
Der er svært få rapporter som detaljert beskriver ettervirkninger av
dypdykk på lungefunksjonen. Det er også vanskelig å få et klart bilde
av signifikansen av de undersøkelsene som er gjort fordi før- og etter
dykksundersøkelsene stort sett bare omhandler fra 2 til 6 dykkere. Det
som imidlertid går igjen i de fleste tidlige rapportene er en liten økning
i vitalkapasitet av størrelsesorden 3-7%, og ingen endring i dynamiske
lungevolum (6,7,8,9). Dette er blitt tolket som en treningseffekt på
respirasjons-muskulaturen. Imidlertid har Hyacinthe (10), etter en
oppsummering av åtte dypdykk fra 250 450 msw i COMEX med totalt
39 dykkere, ikke kunnnet påvise noen signifikant endring i
-
vitalkapasitet og han fant heller ingen korrelasjon mellom endring i
vitalkapasitet og 02 eksponering, dybde eller varighet. Imidlertid var
det en svak korrelasjon mellom økning i vitalkapasitet og
dekompresjonshastighet. Om små endringer i vitalkapasitet, og til og
med økning i vitalkapasitet, av denne størrelsesorden har noen
funksjonell betydning er heller tvilsomt. Det er imidlertid verd å legge
merke til at etter HANA KAI Il til 180 msw (7) ble det også funnet en
økning i restvolumet og etter Physalie 5 (9) en reduksjon i lungenes
diffusjonskapasitet. Først i 1986 og 1987 er det så kommet mer
detaljerte rapporter som viser den funksjonelle betydningen av de
funnene som er gjort. Cotes og medarbeidere (11) fant etter et dykk til
300 msw en økning i vitalkapasitet og en reduksjon i diffusjons
kapasitet og maksimalt oksygenopptak med en tilsynelatende hyper
ventilasjon under arbeidsbelastning.
3.2.3
ERFARING FRA NUTEC
Omfattende lungefunksjons- og arbeidsbelastningsstudier er gjort før
og etter åtte dypdykk ved NUTEC. Detaljer i undersøkelsene er gitt i de
to utkastene til artikler som er vedlagt, og supplerende litteratur som
denne utredningen baserer seg på er også referert der. Totalmaterialet
omfatter hele 43 dykkere som har vært eksponert for dykk fra 300 til
450 meter med varighet 14-30 dager. Tabell I viser karakteristika ved
dykkene. Undersøkelsene er gjort 2-3 uker før dykkene (predive), 1-3
dager etter dykkene (1. postdive) og 4-6 uker etter dykkene (2.
postdive).
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ
m
status
5
TABELL 1. Karakteristika ved dykkene
Dive
No.Divers
Depth
Duration
1
6
360
2÷3÷13
0.4-0.5
2
6
360
2÷10+13
0.4-0.5
3
6
360
2+12+13
0.4-0.5
4
6
450
2+10+18
0.45-0.5
5
4
300
1+3+10
0.4-0.5
6
9
300
1 ÷9
0.4 0.6
7
6
350
2+11+11
0.4-0.6
8
6
350
2+6÷11
0.4-0.55
+
9
-
*Compression time + bottom + decompression time
**Bottom phase and decompression phase.
Følgende funn ble gjort:
1)
Statiskelungevolum
Det var en liten økning i vitalkapasitet etter tre av dykkene, men
samlet for alle dykkene var det ingen signifikant endring. økningen i
vitalkapasiteten korrelerte til dykkets varighet. Det var en økning i
restvolum og total lungekapasitet.
2)
Dynamisk lungevolum
Det var ingen signifikante endringer i dynamiske lungevolum, men når
man korrigerer for økning i total lungekapasitet, blir maksimal
luftstrømshastighet på gitte absolutte lungevolum lavere.
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ
m status
6
c
3)
Distribusjon
Det var en økntng lukningsvotum og lukningskapasitet.
4)
Diffusjon
Det var en signifikant reduksjon i transferfaktor for karbonmonoksyd
t
etter alle dykkene. Fig. 1. Effektivt alveolært volum var uendre
5)
Arbeidskapasitet
Det var en signifikarit reduksjon i maksimalt oksygenopptak.
Ventilasjonsmengden i forhold til oksygenopptak og
karbondioksydeliminasjon var øket og dødromsventilasjonen var også
øket. Fig. 2.
TLCO
i
,o
IVE
1
O
i
I
I
Pre
Post i
Post 2
Elg. 1. Endringer i TLCO etter dypdykk
NUTEC, 18.03 88ET/EAJ m status
7
•
c
c.
lGJ
LH
i
‘
‘
I ‘[‘I’ f’
‘
I ‘7
0.013.5 LO 1.S2.O2.5S.O3.54.O.5S.O
T
I
I
I
I
i
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
02 CL/mL.n2
C02 CL/m..r,2
.24
-
.22
.20
—
I
I
i
Ir
ir
‘,,
I
nrrr
U.L) U.
1.LJ
i.
t.ii•
[
.
I
I
I
.I0
I
3.0
3
2
VT LITER(BTPS]
02 CL/rn..n]
Fig. 2.
r
Endringer i oksygenopptak, ventilasjon og gassutveksling ette
dypdykk.
NUTEC. 1803 88 ET/EAJ m statjjs
8
økningen i residualvolum, toal lungekapasitet og lukningskapasitet
uten endringer dynamiske lungevolum tyder pä forandringer perifer-t
lungene såkalt ‘small airways lesion”. Dette er forenlig med reduksjon
i diffusjonskapasitet og det ble også funnet en signifikant korrelasjon
mellom økning i total lungekapasitet og minking i diffusjonskapasitet.
Selve mønsteret i gassutvekslingsstudiene under arbeid er forenlig med
-
en perifer lesjon i lungene som kompromitterer gassutvekslingen.
Samme mønsteret er beskrevet ved primær pulmonal hypertensjon og
residiverende mikroembolier (12), men hvor spesifikt dette mønsteret er
for denne tilstanden er ukjent. Imidlertid kunne vi påvise en signifikant
korrelasjon mellom reduksjonen av maksimalt oksygenopptak og den
totale mengde venøse bobler som var filtrert i lungene. Signifikante
korrelasjoner mellom endringer i lungefunksjonsparametre og dybde,
varighet, partialtrykk av oksygen og dekompresjons-hastighet ble ellers
ikke funnet. Men variasjonsbredden for disse variablene var meget liten:
slik at man ikke uten videre kan se bort fra en sammenheng. Data fra
den rutinemessige metningsdykkingen som foregår i Nordsjøen ville her
vært meget verdifull for sammenligning. Selv om venøse bobler kan
forklare en del av de forandringene som finnes, må man ikke overse
mulige toksiske effekter av oksygen. Dekompresjonshastighet
bestemmes av oksygenpartialtrykket og dette vil sannsynligvis innvirke
på boblemengden som dannes, og det er ikke kjent hvilke effekter så
lang eksponeringstid som 3-4 uker for partialtrykk av oksygen på 0.4-0.6
bar har. Innledningsvis ble det nevnt at det kunne destruere elastisk vev
i lungene og det er forenlig med en økning av residualvolum,
lukningsvolum og total lungekapasitet.
Restitusjonstiden etter dypdykk synes å være minst 6 uker og det er også
forenlig med funnene til Cotes og medarbeidere (11) som beregnet en
halveringstid for normalisering på minst 4 uker. I lungemedisinsk praksis
regner man en reduksjon i enkeltparametre til 80% av forventet eller
tidligere målte verdier som signifikant. Hvis enklete dykkere har
reduksjoner utover dette, må disse følges nøye og kontrolleres før de
dykker igjen. I vår undersøkelse ville det vært aktuelt for 6 av i alt 43
dykkere. Man antar at forandringene skyldes en inflammasjonsprosess
og man kan sannsyligvis ikke gjøre stort for å påskynde tilhelingen av
denne. Graden av forandring vil være individuell. Man bør imidlertid i
NUTEC, 1803 88 ET’EAJ m status
9
overfiatetiden mellom dykk følge et treningsprogram for å forebygge
forverringer generell fysisk form.
3.2.4
KONKLUSJONER,VIDERE FoU
Signifikante endringer lungefunksjonen og gassutveksling påvises
etter dypdykk. Vitalkapasitet som tradisjonelt har vært mye brukt for
evaluering av oksygentoksisitet hos dykkere er utsatt for faktorer som
tenderer både til økning og reduksjon og må derfor suppleres med
andre mål på lungefunksjon. Transferfaktor for karbonmonoksyd som
et mål for lungenes diffusjonskapasitet synes å være meget verdifull i
denne sammenheng sammen med arbeidsbelastningstest med måling
av gassutveksling. Restitusjonstiden etter dykk over 300 msw bør være
minst 6-8 uker. Dykkere som viser reduksjoner i funksjonsvariabler til
under 80% av tidligere verdi, bør etterundersøkes spesielt og gis lenge
restitusjonstid før de gjenopptar dykking.
Data for rutinemessig metningsdykking slik den drives i dag mangler
og orienterende undersøkelser bør gjøres for å vurdere forholdet
mellom overflatetid og metningstid.
Før og etterdykksundersøkelser kombinert med Dopplerundersøkelser
under dekompresjon bør fortsatt gjøres for å vurdere de
kompresjonsprofiler. Det optimale forholdet mellom dekom
presjonshastighet og partialtrykk av oksygen er ikke godt nok klarlagt.
Effektene av langvarig oksygeneksponering for 0.4 0.6 bar bør
ytterligere undersøkes med tanke på andre virkningsmekanismer enn
de som er kjent i dag, og som ikke kan forklare de endringene vi ser i
-
lungefunksjon etter dypdykk.
NUTEC, 1803 88 ET)EAJ m status
10
3.2.5 REFERANSER
1)
Ciark, JM. Oxygen toxicity. In Bennett and Elhott (eds). The physiology and
medicine of diving. Best Pubtishing co, San Pedro, CA, 1982.
2)
Staub, N.C., E.L. Schultz and K.H. Atbertine, Leucocytes and putmonary
microvascutar injury. Annals of the New York Academy of Sciences,
1982,332- 334.
3)
Leith, D.E. and M. Bradley. Ventilatory muscle strength and endurance
training. i Appi Physiot, 1976; 41:508-516.
4)
Ctayton, T.L., G.F. Dixon, i. Drake et at. Effects of swimming on lung
volumes and inspiratory muscle conditioning. i Appi Physiol, 1987; 62:39:
46.
5)
Riley, D.J., M.i. Kramer, i.S. Kerr et at. Damage and repair of lung
connective tissue in rats exposed to toxic levels of oxygen.
Am Rev Respir Dis, 1987; 135: 441-447.
6)
Pàsche, A., R. Peterson and K. Segadat. Deep-Ex 80.
NUI-Report 43-80.
7)
Smith, R.M., S.K. Hong, R.H. Dressendorfer et at. Hana Kai fl: A 17-day dry
saturation dive at 18.6 ATA.IV. Cardiopulmonary Functions. Undersea
Biomed Res 1977; 4:267-281.
8)
Fisher, A.B., A.B. DuBois, R.W. Hyde et at. Effect of 2 months undersea
-0 at 2.2 ATA on tung function. i Appi Physiot 1970, 28:70N
exposure to 2
74.
9)
Hyacinthe R.H., P. Giry, and B. Brousolle Developments of atterations in
pulmonary diffusing capacity after a deep saturation dive with high
oxygen level during decompression. In Underwater Physiology VII. Proc
Seventh Symposium on Underwater Physiology, 75-83. UMS Bethesda,
1979.
NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status
11
10)
Hyacinthe, R. Acute effects og experimental saturation dives on vital
capacity. Proceedings XIIth Annu& Meeting of EUBS; Rotterdam, 1986.
11)
Cotes, i.E., Davey, I.S., Reed, J.W: et al. Respiratory effects of a single
saturation diveto 300 m. Briti Indust Med 1987;44:76-82.
12)
Jenicki, iS., K.T.Waber, M.J. Likoff and A.P.Fishman, Exercise testing to
evaluate patients with pulmonary vascular disease. Am Rev Respir Dis
1984, suppi 1,93-95.
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
12
3.3.
ENDRINGER I LUNGEFUNKSJON UNDER DYPDYKK
3.3.1
INNLEDNING
Lungenes viktigste funksjon er gassutveksling. Det vil si å kunne ta opp
oksygen og eliminere produsert karbondioksyd. Ventilasjonen er i første
) for derved å
2
rekke regulert mot å eliminere karbondioksyd (CO
opprettholde kroppens syre-base balanse. Dette skjer ved en utlufting av
. Under
2
alveolene (alveolær ventilasjon) tilpasset produksjonen av CO
normale forhold er det da ikke begrensninger i oksygenopptak i lungene,
muligens bortsett fra ved ekstreme arbeidsbelastninger hos topptrenede
individer (1). Normalt er det hjertefunksjonen ved dets minuttvolum som
begrenser oksygentransport til vevene og derved maksimal fysisk
arbeidskapasitet. Normalt regner man med at det under slike forhold
2
fortsatt er en betydelig reservekapasitet for lungefunksjonen for CO
el i min asj on.
På grunn av høyt trykk med derav følgende høy gasstetthet inntrer delvis
forutsigbare begrensninger i lungenes mekaniske funksjon og
diffusjonskapasitet som kan kompromittere den alveolære ventilasjon og
derved både CO
2 eliminasjon, 02 opptak og fysisk arbeidskapasitet. I dette
ligger en begrensning i den maximale dybde som det er mulig å dykke til
og kanskje viktigere; hva blir den maximalt forventede fysiske
prestasjonsevne ved et gitt trykk.
De operative dykkesystemer som er i bruk i dag er allerede tilpasset disse
effektene. Gasstettheten reduseres ved å introdusere helium i
pustegassen og senere også hydrogen og partialtrykket av oksygen økes
for å underlette oksygentransporten. Helium synes å være helt inert,
mens hydrogenbruken begrenses av narkotiske effekter ved trykk over 20
25 bar (2,3) og oksygen har velkjente toksiske effekter ved partialtrykk
-
over 0.5 bar (kap 2).
Ytterlige endringer i mekanisk lungefunksjon inntrer ved immersjon og da
kommer også begrensninger i pusteutstyret i tillegg, noe som i dag
kanskje er den største begrensningen på dykkernes fysiske
prestasjonsevne (kap. 5). Stadige forbedringer har imidlertid funnet sted
med utstyr med stadig lavere pustemotstand og det er eksperimenter i
NUTEC, 180388 ET/EAJ m status
13
c
gang med å utprøve pusteutstyr som assisterer ventilasjonen, enten som et
system som gir overtrykksventilasjon og/eller såkalt “high frequency
oscillation” hvor man skaper hurtige trykkvariasjoner i luftvegene for å få
bedre gassblanding og gasstransport.
I tillegg til den fysiologiske begrensningen i lungefunksjon kommer altså
betydelige tekniske/operasjonelie problemer og begge bidrar til å
redusere dykkerens fysiske arbeidskapasitet. Denne oversikten tar for seg
de fysiologiske begrensningene i lungefunksjon under hyperbare forhold
og man forsøker å sammenholde teoretiske betraktninger med
eksperimentelle data. Ved NUTEC har man i denne sammenheng
hovedsaklig testet pusteutstyr (kap 5), mens man bare i begrenset omfang
har gjort basale fysiologiske stuidier. Forsøkene ved NUTEC har likevel gitt
informasjon av vesentlig betydning når det gjelder hvilke praktiske
arbeidsoppgaver man kan forvente at dykkere kan klare ved forskjellige
trykk. I tillegg til avsnittene om lungefunksjon og arbeidskapasitet vii
man kort ta for seg forhold av betydning for lungefunksjon under
hyperbar sveising, da spesielt toxiske effekter av forurensningsgasser og
støv som produseres under sveising.
3.3.2
LUNGEFUNKSJON UNDER HØYT TRYKK
3.3.2.1 MekaniskLungefunksjon
Lungenes mekaniske funksjon er karakterisert ved det arbeidet som må
utføres for å transportere gass til og fra alveolene. Arbeidet må
overvinne lungenes elastiske motstand, luftvegsmotstanden og mot
standen mot masseakselerasjon (the electrical respiratory analogy (4)).
Det er ingen holdepunkter for, og heller ingen grunn til å anta, at
lungenes elastiske egenskaper forandres under trykk. Derimot inntrer
det betydelige endringer i Iuftvegsmotstand og motstand mot
masseakselerasjon på grunn av endringer i pustegassens tetthet og
viskositet. Det totale tverrsnittet av luftvegene øker jo lenger perifert
man kommer i bronchieforgreningen. Dette betyr at man i trachea og
større bronchier har en høy turbulent flow, mens man perifert har en
langsom laminær flow. Luftvegsmotstanden er størst i sentrale
luftveger. Ved turbulent flow blir motstanden avhengig av
gasstettheten og kvadratet av flow, mens ved laminær flow er den
uavhengig av gasstetthet. Ved laminær flow er motstanden avhengig av
NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ
m statuS
14
c
viskositet av gassen, og økende viskositet vil motvirke tendensen til
turbulensdannelse. Motstanden mot masseakselerasjon vil øke
proporsjonalt med gasstettheten (5). Det er klart at økende gasstetthet
gir økt pustemotstand og virkningen på de forskjellige komponenter av
den totale pustemotstand er oppsummert av van Liew (6, 7).
Endringer i pustemotstand kan måles direkte ved samtidige
flowmålinger og trykkmålinger i oesophagus, og indirekte ved endringer
i dynamiske lungevolum. Ved forserte ekspirasjonsmanøvrer blir
maximal flow teoretisk omvendt proporsjonal med roten av gasstetthet
og det samme forhold gjør seg da gjeldenede både ved måling av
maksimal
voluntær ventilasjon
som
ett
sekunds
forsert
ekspirasjonsvolum.
Det er rapportert adskillige forsøk som eksperimentelt understøtte
denne lovmessigheten. Maio og Fahri (8) fant ved forsøk under 0.5-7.5
6 en tilnærmet
bar og med forskjellige gassblandinger med 02, He og SF
omvendt proporsjonalitet mellom flow og maximal voluntær ventilasjon
og roten av gasstetthet. Med heliox og senere også hydrogen i
pustegassen er denne lovmessigheten også funnet ved større trykk (9, 10,
11, 12). Maksimal voluntær ventilasjon er et kunstig mål i den forstand at
det måles maximal pustekapasitet over en kort periode (12-20 sec). Hvor
stor del av denne maksimale pustekapasiteten som kan opprettholdes
over lengre tid er under normale forhold angitt til 60-80% avhengig av
treningstilstand. Forsøk av Fagreus og Linnarson (13) ved maksimale
arbeidsbelastninger ved 1, 3 og 6 ATA luft bekrefter dette under trykk.
Ved supramaksimale arbeidsbelastninger med ventilasjon 80-95% av
2 retensjon. Den høyeste gasstetthet hvor
MVV oppstod betydelig CO
målinger av MVV er gjort er av Lambertsen et al (14) med en tetthet 25.2
g/I som tilsvarer et dybde på heliox til 5000 fot, ble MVV målt til 50
liter/min. Dette er 15 liter høyere enn forventet, men om dette er
adekvat ventilasjon til å gi effektiv gassutveksling er ukjent.
3.3.2.2 IntraalveolarGasstransport
Gasstransport i terminale bronchier er laminær og langsom og gass
utveksling innad i lungealveolene og mellom lungealvolene og de siste
forgreningene i luftvegene er i betydelig grad avhengig av diffusjon.
Under normale monobare forhold er denne diffusjonen ikke
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m. status
15
begrensende, men gassers diffusivitet er omvendt proporsjonal med
gasstettheten og dette kan bidra til å komproinittere den alveolære
ventilasjonen under trykk (15, 16). van Liew og medarbeidere (17) har
påvist redusert effektivitet i “gass mixing” i lungene ved økt tetthet i
pustegassen. Bortsett fra van Liews forsøk som indirekte viser hvordan
oxygen vil oppføre seg er det dyrstudier som muligens kan forklares ved
denne mekanismen. Den såkalte Chouteau hypoxi (18) ble beskrevet
under forsøk med geiter som under kompresjon utviklet hypoxi
symptomer som lett lot seg reversere ved en lett økning i inspirert
oksygentrykk.
3.3.2.3 Alveolar Ventilasjon
De begrensninger i gasstransport som er beskrevet i kap. 3.2.1 og 3.2.2 vil
sette begrensninger for alveolær ventilasjon. Spørsmålet blir hvor mye
dette beslaglegger av lungenes reservekapasitet, med andre ord når bli
lungefunksjon begrensende for fysisk arbeidskapasitet. Den fraksjonen
av MVV som kan maksimalt oppnås synes under hyperbare forhold å
være den samme som ved monobare forhold. I tillegg er gasstransporten
på alveolært nivå redusert, noe som ytterligere reduserer effektiviteten
av den totale ventilasjonen som kan oppnåes.
Effektiviteten av ventilasjonen kan måles på flere måter. Den beste er
måling av oksygen og karbondioksyd innhold i arterielt blod, men på
grunn av tekniske vansker er det lite aktuelt og bare gjort ved noen få
2 innhold i
eksperimentelle dypdykk. Indirekte kan man bruke °2 og CO
sluttfasen av ekspirasjonsgassen til å estimere dette. Med disse
-
metodene kan man få et mål på fysiologisk dødvolurri. Det vil si hvor stor
fraksjon av ventilasjonen som ikke bidrar til gassutveksling. Årsaker til
økt fysiologisk dødromsventilasjon kan både være betinget i
forandringer i ventilasjonen og sirkulasjonen. Kapittel 3.3.2.1 og 3.3.2.2
redegjør for kjente endringer i ventilasjon, mens det er svært få
detaljerte undersøkelser som sier noe om mulige sirkulasjonsendringer.
Salzano et al (12) har imidlertid klart påvist en økt dødromsventilasjon
ved 46 og 67 ATA, og denne økte ved økende ventilasjon
(arbeidsbelastning). Andre har imidlertid ikke påvist endringer i
blodgasser under moderate arbeidsbelastninger ved 300-500 m, men
uten atdødromsventilasjonen ble målt(19, 20).
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m stats
16
3.3.2.4 Respirasjonsregulering/Adaptasion
Resultatet av redusert alveolær ventilasjon vil i første rekke være en
stigning i blodets CO
2 innhold. Med det økte pustearbeidet og den
reduserte effektiviteten i gassutvekslingen pä alveolært nivå er det viktig
at respirasjonsreguleringen holder tritt. Detaljer om respirasjons
regulering er gitt i kapitel 3.4, men det skal her kort nevnes at det
2 og
vanligvis blir en tilstand hvor man legger seg på en noe høyere pCO
at dette kan bli særlig uttalt ved større arbeidsbelastninger. Det er ikke
2 konsentrasjon på 10 kPa hos enkelte
uvanlig at det er målt endetidal CO
dykkere og CO
2 er da så høy at det kan representere et faremoment, ved
at bevisstløshet inntrer.
,
Hva som er årsaken til dette diskuteres. Både forhold i lungene og sentral
påvirkning av respirasjonssenteret er mulig. Segadal og medarbeidere
2 sensitivitet i løpet av
(21) har påvist en tiltagende reduksjon i CO
bunnfasen i dykk til 360 msw. Ved hydrogendykk (2, 3) er det funnet en
depressiv effekt på respirasjonssenteret. Selv om ventilasjonen føles
lettere under slike forhold og man føler å kunne yte mer fysisk, inntrer da
2 opphopning.
en økende fare for alvorlig CO
3.3.3
EFFEKTERAVSUBMERSJON
Ved at man går fra tørre omgivelser til å bli neddykket i vann inntrer
effekter som er uavhengig av hvilket absolutt trykk man befinner seg på.
På grunn av antigravitasjonseffekten får man et større sentralt
blodvotum ved at blod i kapasitanskarene ikke lenger forfordeles til de
lavestliggende kroppsdelene. Dessuten oppstår en trykkdifferanse
mellom munntrykket og det hydrostatiske trykket som omgir brystkassen
(static lung bad, hydrostatic imbalance). Dette vil influere både på
respirasjonsfysiologiske parametre og også på det sentrale blodvolum
sammen med antigravitasjonseffekten.
Det økte sentrale blodvolum og økte venøse tilbakestrømning øker
hjertets preboad og dermed minuttvolumet (22, 23). økningen i sentralt
blodvolum gir en reduksjon av vitalkapasiteten og det er også påvist en
økning av lukningsvolum (24). Mest markert er ved stående stilling en
reduksjon i funksjonell residualkapasitet (lungenes hvilevolum) på grunn
av hydrostatisk ubalanse. Effekten er stillingsavhengig, mest uttalt
NUTEC, 18.03.88 ET/EAJ m status
17
stående og minst uttalt liggende. Man ventilerer da på en mer ugunstig
del av lungens trykk-volum kurve og pustearbeidet vil bli større, dessuten
øker tendensen til luftvegslukning med ytterligere reduksjon i den
alveolære ventilasjonen.
Disse forhold er av vesentilig betydning for konstruksjon av pusteutstyr,
både for å redusere og til og med for å motvirke disse effektene (kap 5).
Ventilasjonen gjøres mer effektiv og små luftveger holdes åpne ved å
heve funksjonell residualkapasitet ved å øke “statisk bad”, dette vil også
motvirke opphopningen av blod sentralt. Forsøk av Thalmann et ab
(25,26) og Hickey et al (27) har vist at subjektivt var pustebesværet minst
ved en “statisk bad” tilsvarende 10cm vanntrykk.
3.3.4
FYSISK ARBEIDSKAPASITET
-
Hvilken type arbeid kan det så forventes at dykkere kan utføre ved uliké
dyp? Til tross for alle teoretiske begrensinger og praktiske restriksjoner,
blir dette det avgjørende mål på effekten av summen av alle de faktorer
som gjør seg gjeldende. Man må likevel skille mellom det som er absolutt
maksimal yteevne og det som er innenfor en tolerabel grense når det
gjelder Iangvarig arbeid. Man er da inne på begrepet fysisk utmattelse
som blir avhengig av både arbeidsbelastning og tid. Under normale
forhold hvor ventibasjonen ikke er begrensende vet man at uthobdenhet
er avhengig av melkesyreopphopning, såkalt anaerob terskel, samt
oppretthobdelse av en adekvat nærings- og væsketilførsel. Som mål på
maksimal yteevne brukes maksimalt oksygenopptak og ved en gradvis
økende belastning på ergometersykkel har vi erfaring for at en
gjennomsnittsdykker klarer opp til 250-300 watt som tilsvarer et
maksimalt oksygenopptak på ca. 3.5 liter/min. Melkesyreopphopning
inntrer på ca. 60% av denne belastningen og arbeidsbelastning over
dette kan bare opprettholdes i kortere perioder. Ved hardt kroppsarbeid
i f.eks. tungindustri og skogsarbeid regner man med at man
gjennomsnittlig arbeider ved 30-40% av maksimal kapasitet tilsvarende
1.5-2.0 I/min i oksygenopptak, og dette tilsvarer en ventilasjon på 40-50
I/min (28). Svarende til arbeidsbelastningstester på sykkel tilsvarer dette
ca. 1 50 watt, og det er altså snakk om vedvarende arbeid over timer. Når
det så gjelder dykking kommer det begrensninger på yteevnen som man
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
18
normalt ikke behøver å ta hensyn til som effekter på ventilasjon,
væskebalanse, næringstilførsel og restriksjoner pga. submersjon.
Hva har man så av holdepunkter for hva dykkere på de dyp det er snakk
om praktisk kan utføre? Det er da viktig å skille mellom yteevne i tørre
omgivelser og yteevne i vann siden både submersjonseffekter og effekter
av pusteutstyr da kommer i tillegg. Ved 175 msw (HANA KAI Il) (29) var
maksimalt oksygenopptak og karbondioksydproduksjon ikke signifikant
forskjellig fra kontroll, men maksimal ventilasjon var redusert med 27%,
. Ved 300 msw
1
og maksimal hjertefrekvens fra 183 til 175 min(SEADRAGON IV) fant Ohta og medarbeidere (30) en reduksjon i
maksimal yteevne fra 240 til 205 watt, en reduksjon i maksimalt
oksygenopptak på 14% og en reduksjon i maksimal ventilasjon på 45%.
Maksimal hjertefrekvens var også her lavere (179 og 162 min-i).
-
Ved større dyp (500 msw) fant Brousolle og medarbeidere (31) og
Morrison og medarbeidere (32) at arbeid på 110 og 50 watt kunne gjøres
uten problemer svarende til ventilasjoner på 25-40 I/min, men en tendens
til økning i endetidal pCO2 ble observert som ikke stod i forhold til
, noe som tyder på økt fysiologisk dødrom. Ved større dyp
2
produsert CO
425, 460 og 650 msw er det utført arbeid svarende til 50, 100 og 150
watt, noen korte forsøk på 175 watt, men da med betydelig åndenød
med nær besvimelse, og det ble på belastninger på 150 watt og mer
2 opphopning. Ved OTS Il
påvist betydelig økt dødromsventilasjon og CO
ved NUTEC til 360 msw (33) ble det gjort arbeidsbelastninger med
sveisemaske til 200 watt med, ventilasjoner svarende til ca 60-70 I/min.
, men ikke over lOkPa som var
2
Det ble her påvist økende CO
avbruddskriteriet. I en overflatesituasjon vil man karakterisere arbeid
opp til 100 watt som lett, mellom 100-200 watt som moderat og over 200
watt som tungt. Ned til ca 400 msw ser det ut som om man uten
problemer kan gjøre lett arbeid, og i kortere perioder moderat arbeid
uten vesentlige respirasjonsproblemer, mens under 500 msw ser det ut
2
som om arbeider over 100 watt vil gi raskt utmattelse og CO
opphopning som kan være faretruende. Ved arbeid svarende til 100 watt
på disse dypene vil man være meget nær sin maksimale yteevne og
reservekapasiteten i tilfelle en nødsituasjon vil være betydelig redusert.
NUTEC, 1803.88 ET/EAJ m status
19
I vann vil arbeidskapasiteten være ytterligere redusert som tidligere
nevnt. Dwyer og medarbeidere (34) og Spaur og medarbeidere (35) fant
ved h.h.v. 425 og 485 msw en akutt innsettende betydelig dyspnoe ved 75
og 100 watt på ergometer, men den reelle belastningen har vært høyere
når man tar i betraktning utstyret og motstanden mot bevegelser i vann.
Noe av forklaringen til deres funn kan ligge i dårlig design av
pusteutstyret. Under OTS III (36) ble det gjort lett arbeid svarende til
montering/-demontering av ventiler og rør samt korte perioder med
moderate arbeidsbelastninger på armergometer og svømming mot
trapez i løpet av perioder på 3.5 timer i vann. Dette tilsvarte ventilasjoner
fra ca 30 I/min ved lett arbeid til ca 50-60 I/min ved moderat arbeid. C02
retensjon ble observert ved belastningstestene, men ikke over
. Funksjon av pusteutstyret
2
avbruddskriteriet på lOkPa endetidal CO
synes således å være av avgjørende betydning for å optimalisere
yteevnen i vann (kap 5), og ned til 360 msw er det altså vist at lett
moderat arbeid kan gjøres uten at lungefunksjon er en vesentlig
-
begrensende faktor.
Det synes umulig å ekstrapolere til større dyp for å forutsi maksmimale
dybder eller yteevne ved gitte dybder. Lambertsen og medarbeidere har
undersøkt dette ved større gasstettheter opp til 25.2 g/I, og moderat
arbeid er gjort tørt under slike forhold, men det gjenstår arbeid for å se
på yteevne i det effektiviteten av den ventilasjonen som oppnås anta å
være betydelig redusert (kap 3.3.2.2 og 3.3.2.3).
Selv om ventilasjonsbegrensningene er de vesentlige for fysisk
arbeidskapasitet, er det også andre faktorer som det må taes hensyn til
for å optimalisere yteevnen. Det gjelder termisk komfort (kapittel 1) samt
ernæring og væskebalanse (kapittel 7). Det er en fare for dehydrering og
elektrolyttforstyrrelser (37) spesielt ved langvarig submersjon og det er
vesentlig å opprettholde en adekvat kaloritilførsel slik at ytterligere
begrensinger kan unngås.
3.3.5
EFFEKTER AV HYPERBAR SVEISING PÅ LUNGEFUNKSJONEN
Ved sveising dannes en rekke toksiske produkter som forurenser
atmosfæren. Sammensetn ingen av forurensningen er bestemt av hvilken
sveisemetode som brukes (kfr. delprosjekt 3 toksikologi/forurensning).
-
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
20
Det dannes både toksiske gasser (ozone, nitrøse oksyder, karbon
monoksyd), damper og støv. Lungene er det primære målorgan for flere
av de toksiske substansene (f.eks. ozon, nitrøse gasser), mens andre
substanser blir tatt opp gjennom lungene og har skadelige effekter i
andre organsystemer (f.eks. karbonmonoksyd, metaller). Hyperbar
sveising foregår i tørre, lukkede habitater. Det er derfor fare for en
betydelig eksposisjon for toksiske substanser ved svikt i
ventilasjonssystemet eller personlig verneutstyr. Dette kan medføre både
akutte og kroniske effekter. I henhold til Oljedirektoratet skal maske
brukes ved hyperbar sveising i habitat, men i praksis synes det ikke som
om dette alltid blir fulgt opp (38).
Ozon og nitrøse oksyder har en akutt irriterende effekt på luftvegene
med bronkial konstriksjon. Symptomatisk viser dette seg med hoste og
det måles reduserte verdier for dynamiske lungevolum (39,40).
Ozonkonsentrasjoner på 0.1 ppm gir hoste og eksposisjon for 0.2-0.4 ppm
i to timer gir påvisbar reduksjon i dynamisk lungefunksjon. Ved fysisk
arbeid er ventilasjonen høyere og den totale toksiske dosen som når
lungene høyere. Effektene på lungefunksjonen blir derfor større. Høyere
eksponeringer (>2-5 ppm) har medført alvorlige tilstander med
lungeødem.
Karbonmonoksyd har ingen toksisk effekt på lungene, men medfører
nedsatt transportkapasitet for oxygen i blod. Dette medfører høyere
ventilasjoner for en gitt mengde arbeid og den totale dosen av andre
toksiske substanser som når lungene blir derfor større (40).
Argon er inert og har ikke kjente toksiske effekter, men den er narkotisk
og av den grunn må forholdsregler taes.
Damper som dannes under sveising inneholder metaller som stammer fra
elektroder og legeringene som sveises. Dessuten kan de inneholde
hydrokarboner og polymerer fra stoffer som brukes til forbehandling av
legeringene. Metalidamper inneholdende bl.a. sink, mangan, kadmium
er kjent for å gi såkalt “metal fume fever” som er en akutt feberreaksjon
med almensymptomer som inntrer noen timer etter eksposisjon og som
er beskrevet som nokså vanlig blant sveisere generelt. Tilstanden er
uskyldig og raskt forbigående. Lignende symptomer kan inntre etter
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m Status
21
polymerer og hydrokarboner og disse kan også gi astmalignende
reaksjoner hos spesielt disponerte individer som vil være langt alvorligere
under hyperbare forhold.
Støv fra sveiseprosessen inneholder metaller (jern osv.) som kan hopes
opp og bli liggende i lungene (siderose) men som ikke medfører noen
akutte forandringer. Støvet kan imidlertid også være assosiert med
metalloksyder som kan være toksiske.
Helseundersøkelser av sveisere generelt (41,42) har vist høyere enn
forventet prevalens av luftvegssymptomer. Sammenlignet med andre
skipsverftsarbeidere er det ikke påvist større forekomst av obstruktiv
lungesykdom hos sveisere, men forekomsten av jernstøv-lunge er
hyppig e re.
Sveisedykkere må beskyttes med sveisemaske og adekvat ventilasjon av
sveisehabitatet er nødvendig. Den kombinerte effekten av dykking og
sveising bør følges hos disse på lang sikt.
3.3.6
KONKLUSJONER, VIDEREFoU VIRKSOMHET
De fysiske begrensningene på lungefunksjon ved dykking er både
teoretisk og eksperimentelt utredet meget omfattende. I praksis kan lett
og moderat arbeid utføres av dykkere ned til ca 400 meter uten alvorlige
respiratoriske problemer, men dette krever et optimalt utstyr.
På større dyp og ved andre gassblandinger enn heliox (hydreliox, trimix)
er det ved lett og moderat arbeid fare for en redusert gassutveksling som
2
både begrenser dykkerens yteevne og medfører fare for alvorlig CO
retensjon. Dette kan både skyldes en narkotisk effekt på
respirasjonssenteret og begrensninger i den intrapulmonale diffusjonen.
Effektene av toksiske sveisegasser må studeres videre og sveisemaske bør
brukes så lenge en ikke-toksisk atmosfære ikke kan garanteres.
Utviklingen innen bruk av hydrogen bør følges med de fordeler denne
gassen har for respirasjonsarbeidet, men også dens negative narkotiske
effekter.
NUTEC, 18 0388 ETIEAJ m status
22
For å optimalisere yteevnen til dykkeren må utviklingen innen utstyr
følges opp. Det gjelder både drakter og pusteutstyr.
Forhold som virker negativt pä yteevne som kulde, dehydrering,
energitilførsel er dårlig kartlagt sammenlignet med de rent
respirasjonsfysiologiske forhold.
NUTEC, 1803 88 ET’EAJ m. status
23
3.3.7
REFERENSER
News in Physiological
1.
Wagner PD. The lungs during exercise.
Sciences 1987,2, 6-10.
2.
Fructus X (ed). Hydra V, Comex, Marseilies, 1986.
3.
Brauer RW (ed). Hydrogen as a diving gas. 33rd UHMS Workshop,
Bethesda, 1987.
4.
Mead i. Mechanical properties of lungs. Physiol Rev 1961;41:281330.
5.
West JB. Respir Physiology. Williams & Wilkins Company, Baltimore
1979.
-
6.
van Liew, HD. Components of the pressure required to breathe
dense gases. Undersea Biomed Res 1987;(14), 263-276.
7.
van Liew, HD. The electricai-respiratory analogy when gas density is
high. Undersea Biomed Res 1987,14, 149-160.
8.
Maio DA, and Farhi LE. Effects of gas density on mechanics of
breathing. i Appi Physiol 1967; 23:687-693.
9.
Miller JW, Wangensteen OD and Lanphier EH. Respiratory
limitations to work at depth. in Proc. Third International
Conference on Hyperbaric and Underwater Physiology, pp 118-123,
Ed. X. Fructus. Paris: Dom. 1975.
10.
Dougharty, JR. Use of He as an inert gas during diving: Pulmonary
2 at 7.06 ATA. Aviat Space Environ Med 1976;
function during He-0
47:618-626.
11.
Lanphier EH. lnteractions of factors limiting performance at high
pressures. In Underwater Physiology. Proc Third Symp. Underwater
Physiology. pp 375-385. Ed C.i.Lambertsen, Baltimore, 1967.
.
NUTEC, 18.03.88 ET/EAJ m status
24
c
12.
Salzano iv, Camporesi EM, Stolp 3W and Moon RE. Physiological
responses to exercise at 47 and 66 ATA. i Appi Physiol, 1984, 57:
1055-1068.
13.
Fagreus L, and Linnarson D. Maximal voluntary and exercise
ventilation at high ambient air pressures. Försvarsmedicin, 1973;
9:275-278.
14.
Lambertsen Ci, Gelfand R, Peterson RE et al. Human tolerance to
2 at respiratory gas densitities equivalent to He-02
He, Ne and N
breathing at depths to 1200, 2000, 4000 and 5000 feet of sea water.
AviatSpace Environ Med 1977; 4:843-855.
15.
Nixon W, and Pack A. Effect of altered gas diffusivity on alveolar gas
exchange a theoretical study. i Appi Physiol 1980; 48:147-153.
-
16.
Wood LDH, Bryan AC, Ban SK et al. Effect of increased gas density
on pulmonary gas exchange in man. i Appi Physiol 1976; 41:206210.
17.
van Liew HD, Thamann ED and Sponholtz DK. Hindrance to
diffusive gas mixing in the lung in hyperbaric environments. i Appi
Physiol 1981; 51 :243-247.
18.
Chouteau i, Imbert G and Lepechon iC. Physiologie comparée de
divers mammifères aux hautes pressions en atmosphère oxygene
helium. Maroc Med 1972; 52:448-449.
19.
SpaurWH, Raymond LW, Knott MM et al. Dyspnoea in divers at 49.5
ATA: mechanical, not chemical in origin. Undersea Biomed Res
1977; 4:183-198.
20.
Morrison JB, Bennett PB, Barnard EEP and Eaton WJ. Physiological
studies during a deep simulated oxygen-hetium dive to 1500 feet.
Underwater Physiology V (ed Ci Lambertsen) pp 3-20, Bethesda
1976.
NUTEC, 8 03 88 ET/EAJ m status
25
c
21.
Segadal K, Nicotaysen G and Gulsvik A. Changes of ventilatory
responsto C02 with 3.7 mPa helium-oxygen saturation diving. l3th
Annual Meeting of EUBS, 1987, Palermo, Italy.
22.
Arborelius M, Bafldin Ut, Litja B and Lundgren CEG. Heamodynamic
changes in man during immersion with the head above water.
Aerospace Med 1972; 43:592-598.
23.
Farhi LE and Linnarson D. Cardiopulmonary readjustments during
graded immersion in water at 35°C. Resp Physiol 1977; 30:35-50.
24.
Robertson CH, Engle CM and Bradley ME. Lung volumes in man
immersed to the neck: Dilution and plethysmographic methods. i
Appi Physiol 1978; 44:679-682.
-
25.
Thalmann ED, Sponholtz DK and Lundgren CEG. Effects of
immersion and static ung bad ing on submerged exercise at depth.
Undersea Biomed Res, 1979; 6:259-290.
26.
Hickey DD, Lundgren CEG and Påsche A. Respiratory function in
erect subjects performing work at depth. Undersea Biomed Res
1981; 8-suppi i (Abstract73).
27.
Matsuda M, Hong SK, Nakayama H et at. Physiobogica( responses to
immersion at 31 ATA (Seadragon IV). Underwater Physiology VM (ed
A.J. Bachrach), pp 283-296, Bethesda 1981.
28.
Åstrand P0, and Rodahl K. Textbook of work physiology. Chapter
li. McGraw-HiII Book Company, New York 1986.
29.
Dressendorfer RH, Hong SK, Morlock JF et al. Hana Kai II: a 17 day
saturation dive at 18.6 ATA V. Maximal oxygen uptake. Undersea
Biomed Res 1977; 4:283-296.
30.
Ohta Y, Anta H, Nakamaya H et al. Cardiopulmonary functions and
maximal aerobic power during a 14 day saturation dive at 31 ATA
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
26
31.
(Seadragon IV). Underwater Physiology VII (ed A.Bachrach) pp 3-20,
Bethesda, 1976.
Brousolle B, Chouteau i, Hyacinthe R et al. Respiratory function
during a simulated saturation dive to 51 ATA with a helium-oxygen
mixture. Underwater Physiology V (ed C.J.Lambertsen) pp 79-89,
Bethesda, 1976.
32.
Morrison JB, Bennett PB, Barnard EEP and Eaton WJ. Physiological
studies during a deep, simulated oxygen-helium dive to 1500 feet.
Underwater Physiology V (ed. C.J.Lambertsen) pp 79-89, Bethesda,
1976.
33.
Myrseth, E. et al. OTS III UBA evaluation. NUTEC Report 26-86.
34.
Dwyer i, Salzman HA and O’Bryan R. Maximal work capacity of man
at43 ATA. Undersea Biomed Res 1977; 4:359-372.
35.
Spaur WH, Raymond LW,, Knott MM et al. Dyspnoea in divers at
49.5 ATA: mechanical, not chemical in origin. Undersea Biomed Res
1977; 4:183-198.
36.
Myrseth E. et al. OTS III UBA evaluation NUTEC Report 9-87.
37.
Doran GR and Garrard MP. Alterations in protein metabolism in
man during dives to a maximum of 660 msw. Undersea Physiol VIII
(ed A.Bachrach) pp 541-554, Bethesda, 1981.
38.
Thorsen E. Effects on pulmonary function of hyperbaric welding at
145 msw. NUTEC Report no. 6-88.
39.
Cotes JE and Steel i. Work Related Lung Disorders. pp 298-301.
Blackwell Scientific Publications, Oxford 1987.
40.
Adams WC. Effects of ozone exposure at ambient air pollution
episode Ievels on exercise performance. A review. Sports Medicine
-
-
1987; 4:395-424.
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
27
41.
Haydon SP, Pinock AC, Hadyon J, Tyler LE, Cross KW and Bishop iM.
Respiratory symptoms and pulmonary function of welders in the
engineering industry. Thorax, 1984; 39:442-447.
42.
Mur JM, Telculescu D, Pham QT et al. Lung function and clinicai
findings in a cross-sectional study of arc welders. An epidemological
study. ntArch Occup Environ Health, 1985; 57: 1-17.
NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m status
28
3.4
RESPIRASJONSREGULERING
3.4.1
INNLEDNING
Dykkeren er nødt til å puste kunstige gassblandinger. Dette,
kombinert med øket pustemotstand og dødvolum, gjør at
respirasjonsreguleringen får større betydning for ham enn for folk
2 som er interessant. Hypoksi
flest. Det er særlig reaksjonen til høy CO
reaksjoner har mindre praktisk betydning i tilknytning til dypdykking,
siden det benyttes hyperoksiske inspirasjonsgasser. På den annen side
kan dykkeren ved et uhell utsettes for en hypoksisk gassblanding og
da vil en normal hypoksi-reaksjon være gunstig.
3.4.2
LITTERATUR GJENNOMGANG OG ERFARINGER FRA NUTEC
-
Særlig ved dyp luftdykking, men også ved ekstremt dyp
metningsdykking er det observert en tendens til hypoventilasjon med
2 under fysisk arbeid (Lanphier og
følgende akkumulering av CO
Camporesi, 1982, Salzano og medarb., 1984). I noen tilfeller har dette
antakelig medført bevisstløshet under luftdykking (Morrison og
medarb., 1978). Det er riktignok ikke noen entydig sammenheng
mellom respirasjonsreguleringen under fysisk arbeid og ved øket CO2
i hvile, men det er indikasjoner på at lav ventilatorisk følsomhet til
2 er en disponerende faktor for ekstrem hypoventilasjon under
CO
arbeid ved høy pustemotstand. Hvis dykkeren blir utsatt for høy
inspiratorisk CO
2 pga. høyt dødvolum eller scrubbersvikt, vil en
2 være viktig. Forhøyet C02
normal ventilatorisk respons til CO
-forgiftning, nitrogennarkose, dårligere
2
medfører øket fare for O
temperatur-regulering og øket gassopptak (Lanphier og Camporesi,
1982).
2 er for noen luftdykkere på overflaten
Ventilatorisk respons til CO
målt til halvparten av hva som observeres hos lungefriske menn
(Florio og medarb., 1979, Sherman m.fl. 1980). Om dette er en
utvelgelseseffekt eller en kronisk påført tilstand er usikkert. Det er
også usikkert om denne tendensen gjelder for kommersielle dyp
dykkere; 14 deltakere i OTS dykkene ved NUTEC viste i gjennomsnitt
NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status
29
c
høyere respons enn rapportere normalverdier (Segadal og medarb.,
1987).
2 er funnet for flere dykkere, like
En øket ventilatorisk respons til CO
etter dypdykk (Påsche m.fl. 1982, Florio og Mackenzie, 1985).
Årsakssammenhengen er ikke kjent. Det er ikke funnet tilsvarende
endringer i hypoksi respons(Brubakk m.fl. 1983).
Respirasjonen under hvile og søvn er lite studert i dykking (Gelfand,
2
1984). Ekstern pustemotstand reduserer ventilatorisk respons til CO
på overflaten. Inspirasjonsmusklene (hovedsakelig diafragma) får
imidlertid gunstigere konfigurasjon, hastighet og lengde-forhold og
øket aktivering via mekaniske reseptorer, slik at reduksjonen i
ventilatorisk respons motvirkes (Lopata og medarb., 1983, Gothe og
Cherniack, 1980). Ved luftdykking inntil 70 msw synes disse
kompensasjons-mekanismene å være svekket eller motvirket slik at
inspiratorisk aktivitet bedømt med spiserørsballong (Wood og Brian,
1970) eller “okklusjonstrykk” (Pol) (Linnarson og Hesser, 1978) ikke
viser økt respons til C02 og ventilatorisk respons blir redusert med
nesten 50% (Fagreus og Hesser, 1970). Hos to forsøkspersoner fant
Gelfand og medarbeidere (1980) på 360 msw en ventilatorisk respons
på ca. 15% av overflateverdiene når ekstremt høy gasstetthet (22
) ble etablert med neonbiandinger. Noen forsøk under dypdykk
3
kg/m
tyder på at det skjer en viss kompensasjon; Ohta og medarbeidere
(1981) fant i gjennomsnitt ca. 20% reduksjon av ventilatorisk respons
hos 4 dykkere på 300 msw. Hos 14 dykkere ved 360 msw helioks fant
Segadal og medarbeidere (1987) at den ventilatoriske C02-responsen
ikke var nevneverdig redusert like etter kompresjonen, men at
responsen senere i dykket var redusert til bare 60% av førdykk
verdiene. Mot slutten av dekompresjonen var følsomheten derimot
27% større enn før dykket, altså en over-kompensasjon. Årsakene til
slike endringer er ikke kjent, men kan forklares ved at
respirasjonssenteret blir overfølsomt eller nevro-muskulær
kompensasjonsmekanismer blir bedre både ved kompresjon og
dekompresjon mens motsatte effekter oppstar ved et lengre opphold
pådybde.
I den senere tid er det blitt klart at respirasjons
reguleringsforstyrrelser under søvn (søvnapne) er et utbredt problem i
NUTEC, 1803 88 ETIEAJ m status
30
befolkningen (Cohn og Sacker, 1986). Hvis reguleringen av
respirasjonsmuskulaturen eller musklene som skal holde de øvre
luftveiene åpne under inspirasjonen ikke fungerer, kan respirasjonen
stoppe opp, man blir vekket og resultatet er dårlig søvnkvalitet.
Kompensasjonsmekanismene som motvirker fall i ventilasjonen ved
øket pustemotstand, er svekket under søvn (Hudgel og medarb.,
1987). Pga. øket gasstetthet må tendensen til lukking av de øvre
luftveier forventes å være større ved dypdykking enn normalt. Det
kan derfor tenkes at en svak tendens til søvn-apne vil forsterkes under
trykk, særlig hvis C02-responsen er nedsatt mot slutten av en
metningsperiode (Segadal og medarb., 1987). Denne problemstillingen er spesielt interessant i lys av at dypdykkere ofte klager over
dårlig søvnkvalitet.
Den hypoksiske følsomhet er ikke systematisk undersøkt under
dypdykking, men har vært hevdet å være mindre påvirket av forhøyet
pustemotstand (Barnettog Rasmussen, 1970).
KONKLUSJONER, VIDERE FoU VIRKSOMHET
3.4.3
Alle dypdykkeres CO2-respons bør måles og de med ekstrem lav
følsomhet bør gjøres oppmerksom på forholdet og advares om
-
faremomentene.
-følsomhet gjennom bunnfasen av dype
2
Utviklingen av C0
metningsdykk bør undersøkes videre, eventuelt med registrering av
andre variabler i tillegg til ventilasjonen, som pustetrykk og nerve
signaler til både respirasjonsmuskler (mellomgulv) og øvre luftveier.
Helst bør dette samkjøres med parallelle målinger av C02-retensjon
under arbeid.
Muligheten for at tendens til søvn-apne er vesentlig forsterket under
høyt trykk bør evalueres.
NUTEC, 1803 88 ET!EAJ m status
31
c
3.4.4
REFERANSER
Barnett TB, Rasmussen B. Ventilatory responses to hypoxia and
hypercapnia with external airway resistance. Acta Physiol Scand 1978;
80:538-551.
Brubakk AO, Segadal K, Påsche A. et al. Medical report from a 350
msw working dive (3DP). Bergen; Norwegian Technology Centre 1983
(NUTEC; 15-83).
Cohn MA, Sackner MA. Clinical spectrum of the sleep apnea
syndrome. In: Edelman NH, Santiago TV. eds. Breathing disorders of
sleep. New York: Churchifl Livingstone, 1986:181.
Eldrige F, Davis M. Effect of mechanical factors on respiratory work
. i AppI Physiol; 1959; 14:721-726.
2
and ventilatory responsesto CO
2 in hyperbaric
Fagreus L, Hesser CM. Ventilatory response to CO
environments. Acta Physiol Scand; 1970; 80:19a-20a.
Florio JT, McKenzie DAR. Ventilatory response to carbon dioxide
following simulated saturation diving in man. iournal of Physiology
1985; 362. Note: Abstractsonly.
Florio JT, Morrison JB, Butt WS. Breathing pattern and ventilatory
response to carbon dioxide in divers. i AppI Physiol 1979; 46:1076-80.
Gelfand R. Lambertsen Ci. Peterson RE. Human respiratory control at
high ambient pressures and inspired gas densities. J AppI POhysiol
1980; 48:528-539.
Gelfand R. Invited review: Concepts of ventilatory and respiratory gas
homeostasis in simulated undersea exposure. In: Bachrach AJ, Matzen
MM, eds. Proceedings of the eighth symposium on underwater
physiology. Sethesda: Undersea Medical Society, mc., 1984: 515-533.
Gothe B. Cherniack NS. Effects of respiratory Ioading on respiration in
humans. i AppI Physiol 1980; 49:601-608.
NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status
32
Hudgel DW, Mulholland M, Hendricks C. Neuromuscular and
mechanical responses to inspiratory Ioading during sleep. J Appt
Physiol 1987; 63: 603-8.
2
Kerem D, Ariel A, Eilender E, Melamed Y. Ventilatory response to CO
elevation and submerged exercise at i ATA in novice divers. In:
Bachrach AJ, Matzen MM, eds. Proceedings of the eighth symposium
on underwater physiology. Bethesda: Undersea medical Society mc.;
1984: 493-501.
Lanphier EH, Camporesi EM. Respiration and exercise. In: Bennett P8,
Elliott DH, eds. The physiology and medicine of diving. 3rd ed.
London: BalliereTindall, 1982:99-156.
-
Linnarson D; Hesser CM. Dissociated ventilatory and central
2 pressure. i Appi Physiol
2 at raised N
respiratory responses to CO
Respir Environ Exercise Physiol; 1978; 45(5):756-761.
Lopata M, ÖnaI E, Ginzburg AS. Respiratory muscle function during
C02 rebreath ing with inspiratory flow-resistive bad ing. i Appi Physiol
1983; 54:475-482.
Morrisson JB. Fborio JT, Butt WS. Observations after loss of
consciousness under water. Underwater Biomed Res.; 1978; 15:179187.
Ohta Y, Anta H, Nakayama H, Tamaya S, Lundgren CEG, Lin YC, Smith
RM, Morin R, Farhi LE, Matsuda M. Cardiopulmonary functions and
maximal aerobic power during a 14-day saturation dive at 31 ATA
(Seadragon IV). In: Bachrach AJ, Matzen MM, eds. Underwater
physiology VII. Proceedings of the seventh symposium on underwater
physiobogy. Bethesda, MD: Undesea Medical Society, mc., 1981 :209221.
2 response
Påsche A, Paciorek i, Hauge A, Segadal K. Ventilatory CO
folbowing deep saturation dives. Eighth annual congress of European
NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status
33
Undersea Biomedical Society; 1982; Lübeck. Lùbeck-Travemünde;
1982; 372-391.
Salzano JV, Camporesi EM, Stolp BW, Moon RE. Physiological
responses to exercise at 47 and 66 ATA. i Appi Physiol; 1984;
57(4): 1055-1068.
Segadal K, Nicolaysen G, Gulsvik A. Changes of ventilatory response to
CO2 with 3,7 MPa Helium-Oxygen saturation diving. Thirteenth
annual congress of European undersea biomedical society; 1987;
Palermo. Palermo, Italy; 1987.
Sherman D, Eilender E, Shefer A. Kerem D. Ventilatory and occlusion
pressure responses to hypercapnia in divers and non-divers. Undersea
Biomed Res; 1980; 7(1):61 -74.
2 at increased
Wood LDH, Bryan AC. Respiratory sensitivity to CO
ambient pressure. Physiologist 1970; 13:348.
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
34
3.5
KARAKTERISTIKK AV PUSTEUTSTYR
3.5.1
INNLEDNING
Høye trykk, endret oksygen partialtrykk, endrede termiske forhold og
fuktighet har en klar innvirkning på den humane respirasjon. En del av
disse vikningene er godt kjent, men for andre er årsaksforholdet mer
uklart. Det som er helt klart er at ved dype dykk vil tettheten av
pustegassen være betydelig øket, selv om det nyttes lette inertgasser
som helium og under utprøving også hydrogen. Denne økning i
pustegass-tetthet fører til at energiforbruket for respirasjonen er
markert øket selv uten noe pusteutstyr. Når man under slike betingelser
er tvunget til i tillegg å introdusere pusteutstyr av forskjellige typer for
forskjellige oppgaver eller situasjoner, er det klart at det må stilles krav
Fram til
til funksjon, ytelse, sikkerhet og ergonomi ved slikt utstyr.
januar 1985 var det som fantes av aksept kriterier for pusteutstyr
miltære eller sivile dokumenter fra spesielt interesserte forskere og
interessegrupper. I januar 1985 kom et utkast fra oljedirektoratet
“Forslag til retningslinjer for minimumskrav til yteevne for
pusteapparater for bruk under vann og standard prosedyrer for
ubemannettesting av slike pusteapparater” (1). Retningslinjene fra CD
er ifølge dens egen innledning “utgitt for å gi industrien veiledning i
utvelgelsen av pusteutstyr”. Det er ventet at dette utkastet vil utkomme
som endelig i 1988. Utkastet til CD bygger på de tidligere nevnte
akseptkriterier som i hovedsak er Navy Experimental Diving Unit (NEDU)
kriterier fra 1981 (2), Workshop på NUTEC 1981 (3), Morrison 1982 (4) og
NUTEC 1982 (5). Disse rapportene dreier seg i hovedsak om
standardisering av testmedoder og -betingelser for ubemannet testing
av pusteutstyr, og krav til minimum ytelse under disse betingelsene. For
standardisert evaluering av pusteutstyr ved bemannede testdykk er det
under Norsk Hydro’s prosjekt ‘Oseberg Transportation System (OTS)”
utarbeidet et slikt dokument som er åpent tilgjengelig. For OTS
programmet ble det og utarbeidet nye dokument på ubemannettesting
av pusteutstyr tilpasset aktuelt dykke dyp 360 msw (6,7,8). Pusteutstyr
for dykking, og da spesielt for dypdykking, har gjennomgått en jevn
utvikling/forbedring ettersom “kravene” har blitt strengere og
dykkedypene større. Ser en p hvilke teknologiske fremskritt som er
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
35
gjort på andre krevende felt, kan en likevel ikke bli annet enn skuffet
over status for pusteutstyr for dypdykking pr. idag, spesielt når en
tenker på hvor mye penger og arbeid som er lagt ned i feltutbyggingen
Årsakene til en manglende
både i Nordsjøen og andre steder.
teknologisk utvikling innen den bemannede dykkingen kan være
mange, men nedenfor nevnes to trolig viktige årsaker. i) Det har lenge
vært ventet/forutsatt at dykkernes tid snart er forbi.
Undervannsintervensjon skal utføres med ubemannede fjernstyrte
farkoster (ROV), eller eventuelt med enatmosfæriske bemannede
systemer (U-båter, MANTIS, JIM, WHOSP e.l.). Dette har ført til at
satsingen på dykking har vært lite prioritert da det bare har vært ansett
som en nødvendig overgangsperiode. ii) Aktiviteten under utbygging av
for eksempel Nordsjøen blir kjørt som prosjekter med relativt korte
løpetider. Der hvor det blir nødvendig med dykking dypere enn det som
utføres kommersiellt og rutinemessig, blir tiden til utvikling av utstyr og.
prosedyrer så knapp, at selv om det finnes tilstrekkelig økonomi, så blir
resultatet modifisering av eksisterende utstyr. Dette blir en dårlig
løsning og på sikt og en dyr løsning. For at dykkerens personlige utstyr
skal nå en standard en kunne forvente med dagens teknologi, må det
satses på langsiktige utviklingsprosjekter som ikke er bundet til noen
bestemt feltutbygging eller rørledning. Det er idag heldigvis flere slike
prosjekter allerede igang, eller planlagt igangsatt i 1988. Spesielt kan
her nevnes Statoil’s satsing på det helnorske pusteutstyret fra Ottestad
Breathing Systems (OBS) i Tønsberg. Andre liknende satsingsprosjekt
nevnes senere i rapporten.
I det følgende er det forsøkt å gi en oppsummering over hva som er
gjort innen utvikling og testing av pusteutstyr for dypdykking og videre
en vurdering av status for dette utstyret målt mot “gjeldende” krav. Det
er også gitt en vurdering av hvorvidt eksisternde krav (eller forslag til
slike) til pusteutstyr er adekvate med hensyn til dykkerens fysiologiske
forutsetninger. Spesiellt er variable som pustemotstand, pustearbeid,
CO karakteristikk og °2 regulering behandlet. De
fukting av pustegass, 2
termiske problemstillingene er forutsatt behandlet i en egen rapport
både for drakt og pustegass.
NUTEC, i 803 88 ET/EAJ m status
36
3.5.2
OVERSIKTOVERPUSEUTSTYR FOR DYPDYKKING MED HOVEDVEKT PÅ
DET SOM HAR FOREGÅTT VED NUTEC
I forbindelse med Norsk Hydro’s Oseberg Transportation Project ble det i
1984 gjort opp status for pusteutstyr for dykking til 400 msw. Dette
arbeidet ble utført av NUTEC og er presentert i kapittel 5 i “DEEP DIVING
IN OSEBERG TRANSPORTATION PROJECT” (9). Tre rapporter fra tidlig
1985 (Screening Reports) (10,11,12) gir sà status for henholdsvis
hovedpustesystem, nødpustesystem og sveise/BIBS/-standby masker. For
alle de nevnte rapporter var konklusjonene at ikke noe utstyr hadde en
funksjons-standard god nok for dykking på 400 msw, men “screening”
rapportene ga råd om hvilke utviklere/produsenter OTS burde
samarbeide med for å kunne ha det utstyret de trengte til rett tid. Det
viktigste bakgrunnsmateriale for denne undersøkelsen var en rekke
ubemannede tester både på NUTEC og andre steder og 4 kammer dykk
ved NUTEC ; Deep-Ex I 300 msw 1980, Deep-Ex Il 500 msw 1981, Stolt:
Nielsen Seaway Diving (SNSD) 350 msw 1983 og Comex Services 350 msw
1983. De to sistnevnte dykk var kvalifiseringsdykk for dykking på
Statpipe. Referanser for nevte tester og dykk finnes i de tidligere nevte
OTS dokumentene (9,10,11,12) Pusteutstyr for dypdykking kan deles i
fire hovedkategorier
i)
ii)
iii)
iv)
Hovedpustesystem (Primærsystem)
Nødpustesystem (Sekundærsystem, Bail-out)
Standby/bellman utstyr
Pusteutstyr for tørt bruk ; BIBS (Buildt In Breathing System),
sveisemasker etc.
Hovedpustesystem og nødpustesystem må for dypdykking sees i
sammenheng da utstyrene m passe godt sammen. Nødvendig ny
teknologi for nødpustesystem og tilpassing av dette til hovedsystem er
kanskje av de største problemene med pusteutstyr for dypdykking.
Hovedpustesystem for dypdykking må av kostnadsmessige grunner
være av typen lukket (Closed circuit). Åpne systemer ville forbruke for
store summer i helium under dype dykk. En dykker på 400 msw med en
gjennomsnittlig ventilasjon på 30 I/min vil i løpet av en “lock-out” på tre
timer bruke 220 m3 helium. Med et åpent system ville da et dykkefartøy
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
37
som har to klokkelep med arbeide på 400 msw med 2-3 timer i vannet
på hvert skift, bruke nærmere 1000 m3 helium pr døgn bare til
pustegass for dykkerne i vannet. (Veiledende pris på Helium er NOK
60/m3) For dypdykking benyttes helhjelm både av sikkerhetsmessige og
termiske grunner, dessuten er det lettere å få til god kommunikasjon i
en hjeim enn i en hette.Lukkede systemer har regulatorer på dykkerens
hjelm både for inn- og utånding. Den lukkede kretsen kan rekke tilbake
til overflaten, til klokken eller eventuelt til en ryggpakke på dykkeren
for gassrensing og kondisjonering (Reclaim).Nødpustesystemet må være
autonomt, det vil si at dykkeren må kunne frigjøre seg fra alle kabler og
slanger (Umbilical) og likevel ha gassforsyning nok til trygt å rekke
tilbake til klokken. For dypdykking vil et tradisjonelt flaskesett ikke på
langt nær kunne inneholde nok gass til å være et aktuelt
nødpustesystem. Følgende regnestykke kan være et eksempel. Hvis en
dykker på 400 msw skal ha 15 minutters varighet på nødpustesystemet..
ved en ventilasjon på 40 I/min, tilsvarer dette 25 m3 gass, det vil si et
flaskesett med 3 stk. 50 I flasker ved 200 bar.
Et nødpustesystem må av nevnte grunner derfor være av type lukket,
halvlukket eller alternerende mellom disse (ACSC Alternatively Closed/
SemiClosed). Ingen slike nødpustesystemer har vært i rutinemessig
kommersielt bruk. Standby/tender pusteutstyr er det utstyr tenderen må
dresse opp i dersom hans assistanse skulle være påkrevd. Det er derfor et
klart krav at slikt utstyr må kunne taes på svært raskt. Dette fører til at
utstyret må være enkelt og sikkert. Av disse grunner er det derfor vanlig
å bruke åpne pustesystemer montert i en ansiktsmaske med
neoprenhette (båndmaske (Bandmask)) som standby utstyr.BIBS og
sveisemasker vil for dypdykkingens del av samme grunn som for
hovedpustesystemene oftest være lukkede pustesystemer der “eksosen”
2 og tilsettes O for så å føres tilbake til dykkeren. BIBS er
renses for CO
vanligvis (alltid) regulator(er) montert i en halvmaske og skal benyttes
ved en eventuell kontaminering av kammer-atmosfæren, eller også
dersom det blir behov for medisinsk behandling (oksygenbehandling).
Sveisemasken brukes som navnet sier i forbindelse med sveising eller
hvis det av andre grunner er nødvendig å arbeide i en atmosfære som
ikke er pustbar. Sveisemasken er en helmaske med indre oronasalmaske
tilknyttet pusteutstyret. Det vil vanligvis være påkrevd at sveisemasken
forhold
i
overtrykk
lite
et
holder
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m.status
38
til omgivelsene for å hindre lekkasjer inn i masken fra omgivelsene, I
det følgende er det blant annet sett på bakgrunnen for konklusjonene
fra 1984/85, om anbefalingene fra den oppsummeringen er fulgt opp og
om det er gjort forbedringer eller nyutvikling av utstyr.
3.5.2.1
Hovedpustesystemer og nødpustesystemer
Nedenfor følger en oversikt over hovedpustesystemer og
nødpustesystemer; hvilke var aktuelle i 1984/85 og hvilke har kommet i
tillegg eventuelt falt fra. Det blir spesielt sett på grensesnitt mot
nødpustesystem da det for dypdykkingens del er helt nødvendig at
hoved- og nødpustesystem fungerer godt sammen både teknisk og ikke
minst ergonomisk. Bare lukkede systemer er tatt med, da åpne systemer,
som nevnt, er utelukket av økonomiske grunner. Det finnes en del åpne
systemer som er ment å skulle videre utvikles til komplette lukkede
“reclaim” systemer, og aktuelle slike er nevnt i et eget avsnitt. Når det
gjelder testresultater og sammenholdning av dette mot eksisterende
normer er dette også tatt opp i et eget avsnitt.
3.5.2.1.lOverflatebaserte hovedsystemer
Overflatebaserte pustesystemer er pustesystemer der gassen taes til
overflaten for rensing/kondisjonering (reclaim). Gas Services Offshore
Limited (GSOL), Aberdeen, har utviklet og produserer et
overflatebasert reclaim system ved navn Gasmizer. Dette utstyret ble
vurdert til ikke å være tilfredstillende dypere enn 250 msw i status
rapporteringen til OTS i 1g84/85. Både overflate enheten og dykkerens
utstyr har gjennomgått betydelige forbedringer siden den gang,
spesielt gjennom OTS programmet. Det er også utviklet et
nødpustesystem tilpasset Gasmizer systemet. Dette nødpustesystemet
er et halvlukket backpack system og kalles SLS (Secondary Life
Support). Gasmizer systemet nytter en Superlite 17b hjelm påmontert
GSOL Ultraflow 500 Demand regulator og en Helinaut 500
eksosregulator. Gasmizer systemet har etter forbedringene vært
gjennom flere store tester både ubemannet og bemannet, og er vel
idag det utstyr som har flest dokumenterte resultater fra dype dykk.
Gasmizer utstyret kan forsyne to dykkere på 360 msw dyp, men ytelsen
er marginal sammenholdt med OTS krav når det gjelder pustearbeid
(8), og utstyret sammen med nødpustesystemet SLS gir en dårlig
ergonomisk løsning for dykkeren. Under den siste bemannede testen
til 360 msw ved NUTEC (OTS dykk nr.3) (13,14,15,16)
NUTEC, 18.0388 ETJEAJ m status
39
var de viktigste innvendingene mot utstyret at det var svært tungt å
dresse opp i, mye for stiv sammenføring av SLS og hjelm og, grunnet
flere sviktende detaljer under treningen og dykket i tillegg til
problemer med aktiveringen, mangel på tillit til nødpustesystemet fra
dykkernes side. Drägerwerke utviklet et overfiatebasert pustesystem
før oppsummeringen i 1984/85. Konklusjonen fra den
statusvurderingen var at utstyret kunne modifiseres for bruk ned til
450 msw. Dråger CCBS 450 (Ciosed Circuit Breathing System) som
utstyret kalles ble ikke tatt med i OTS programmet, men Shell tok det
med i sitt Troll engasjement sammen med Stolt-Nielsen Seaway
Contracting A/S (SNSC). Utstyret ble modifisert under overvåkning av
Shell og SNSC, og brakt frem til et nivå klart for ubemannet testing på
450 msw Konklusjonene fra den ubemannede testen som ble utført
ved GUSI-GKSS i mars 1985 (17), var at utstyret holdt mål til å bli tatt
med i det bemannede Trolldykket ved NUTEC høsten 1985 (18). Før
dette kammer dykket ble det og utviklet et nødpustesystem for Dräger
CCBS 450 kalt Dråger Bailout 450. Dette nødpustesystemet er et
halvlukket system og ble testet ubemannet på NUTEC i mai 1985 i
forbindelse med OTS programmet (19), og rapporten konkluderer med
at pustearbeidet for høye ventilasjoner var for høyt, men utstyret
kunne taes med på et bemannet kammerdykk forutsatt kontinuerlig
monitorering og ikke brukt under mer enn moderat arbeidsbelastning.
Dråger Bailout 450 ble ikke med videre i OTS programmet men ble
sammen med Dråger CCBS 450 testet bemannet under Trolldykket til
450 msw høsten 1985 (18), hvor konklusjonene var at utstyret kunne
aksepteres for operasjonelt bruk på 450 msw men flere “detaljer”
burde rettes på. General Diving Systems (GDS), Aberdeen, har utviklet
og produserer et overflatebasert system som går under navnet
KRASBERG RETURN-LINE DIVING SYSTEM. Dette systemet med en
SUPERFLO Il hjelm (GDS modifisert Superlite 17b) har vært i
operasjonelt bruk i mange år til moderate dyp. Produsenten oppgir en
maximums dypde på 300 msw for dette systemet. Ved å bytte
“demand”-regulatoren til en GDS JEWEL 600 oppgir GDS en mulig
dykkedybde på 600 msw. For OTS programmet gikk dette dypdykkings
utstyret under navnet KRASBERG JEWEL 500 msw RETURN LINE
BREATHING SYSTEM med dybdemålsetning på 450 msw. Utstyret ble
testet ubemannet til 440 msw ved NUTEC rundt årsskiftet 1983/84 (20).
Test rapporten konkluderer med at utstyret må betraktes som en
prototype og ikke som en produksjonsmodell.
d
a
h
NUTEC, 1803 88ET/EAJ mstatus
Krasberg systemet
d
e
40
likevel svært lovende resultater for pustearbeid Krasberg systemet har
ikke vært tatt med i noen av de bemannede forsøkene for å utvikle
dypdykkings teknologi og utstyr for norsk sektor i Nordsjøen. GDS
hadde på dette tidspunktet ikke utviklet noe nødpustesystem til å
passe sammen med hovedsystemet.
3.5.2.1.2 Klokkebaserte hovedsystemer
Klokkebaserte systemer er pustesystemer der pustegassen til dykkeren
ikke sirkuleres tilbake til overflaten men til dykkeklokken. Klokken
kan så i noen systemer ha et overflate basert “reclaim” system. DIVEX
ARAWAK V er et slikt klokkebasert system der pustegassen til dyk
keren pumpes til og fra klokken med pumper plassert på/i klokken.
Dette systemet ble testet ubemannet ned til 350 msw ved NUTEC i
januar 1983 for Comex Services (21), og senere bemannet under Comex
Services’ dykk til 350 msw ved NUTEC i april/mai 1983 (22). Disse
testene er omtalt i OTS oppsummeringen og konklusjonene var at foi
pustearbeid og komfort var ARAWAK V et godt utstyr for bruk på 350
msw, men det ble ikke anbefalt for operasjonelt bruk før problemer
med mye støy og dårlig kommunikasjon var løst. Rapportene
oppfordret imidlertid OTS til å ta ARAWAK V med i det videre
utviklingsprogram på grunn utstyrets positive sider, og problemene ble
ansett som løsbare. Denne oppfordring ble ikke fulgt opp av OTS
programmet, muligens fordi et klokkebasert system ville kreve
endringer i forhold til det kommersielt vanlige med hensyn på
klokkesystem og gassdistrubusjonssystem. Det var på dette tidspunkt
ikke utviklet noe spesielt nødpustesystem for ARAWAK.
BEANCOUNTER I ble en prototype på et klokkebasert reclaim system
fra General Diving Systems kalt. Dette utstyret ble ubemannet testet
ned til 370 msw klokkedyp ved NUTEC mars 1985 (23). Det ble simulert
ekskursjoner for dykkeren rundt klokkedyp. Bare pustearbeid ble
registrert og resultatene var lovende, men ytelsen var svært følsom for
justeringer på pumpene. Testen var en del av OTS programmet og ble
fulgt opp av en ny test i mai samme år. Under denne testen fikk ikke
produsenten utstyret til å fungere og testen ble avbrutt. Etter dette har
BEANCOUNTER I ikke vært på banen.
3.5.2.1.3 Dykkerbasete hovedsystemer
Dykkerbaserte hovedsystemer er pusteutstyr der dykkeren bærer en
-scrubber og
2
ryggpakke (backpack) som inneholder pustebag og C0
NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m status
-
41
forsynes kun med nødvendig tilførsel av oksygen!oksygenmix fra
klokke/overflate. Slike systemer kan være av alle tre typene lukket,
halvlukket eller ACSC. Alle slike systemer har nødpustesystemet bygget
inn ved at ryggpakken også inneholder et gassforråd i tilfelle
forsyningen av gass skulle svikte Tre slike systemer ble vurdert i OTS
sammenheng, to lukkede og et ACSC. To av disse tre har ikke vært
aktuelle i noen sammenheng siden. Divematics Shadow er et lukket
system som det finnes veldig lite informasjon om og har ikke vært kom
mersiellt brukt. Interspiro ACSC var et minedykkingsutstyr for den
svenske marine som hadde potensiale til å bli et dypdykkingsutstyr,
men etter en del utredningsarbeid og en “feasability study” oppsto
problemer hos Interspiro og hele ACSC aktiviteten ble lagt ned. Bare et
dykkerbasert pusteutstyr utstyr gjenstår REXNORD SeaPak 155/17b.
Dette er et lukket system som ble vurdert men ikke anbefalt for videre
satsning i OTS progammet. Utstyret ble vurdert anderledes av Shell og
SNSC i Troll sammenheng. Pusteutstyret var opprinnelig kalt CCR- 1000
og var utviklet av Biomarine (1000 angir max. dyp i fsw). Denne igjen
var en sivil versjon av US Navy Mk 16. Produksjonsrettighetene ble
overtatt av Rexnord og utstyret ble omdøpt til SeaPak-1000. For å
gjøre SeaPak’en klar for ubemannet testing til 450 msw, ble det gjort
visse modifikasjoner som i hovesak besto i å tilpasse utstyret til
Superlite 17b hjem. Utstyret gikk nå under navnet Rexnord SeaPak
155/17b og er et lukket backpack system med forsyning av °2 og en
helioxmix (“diluent”) fra to høytrykksflasker på klokken. To små
flasker med tilsvarende gasser er bygget inn i “backpack’en” for
nødpustesystems funksjon. SeaPack’en har elektronisk kontroll av
-sensorer og kontrollert påslipp av
2
nivå ved hjelp av tre galvaniske 0
Overgang til bailout foregår automatisk og uten varsling av
°2•
dykkeren, så denne varsling må komme fra tender/bellman. Rexnord
SeaPak ble ubemannet testet til 450 msw ved Development
Engeneering (Aberdeen) LTD (DEA) i april 1985 (24). Flere problemer
oppsto under denne testen, og de fleste resultater ble målt uten hjelm.
Selv om utstyret ikke oppfylte alle testkravene ble det anbefalt for
videre bemannet testing forutsatt grundig basseng trening/testing og
monitorering av alle viktige variable. Rexnord SeaPak ble så med på
Shell/SNSC’s Trolldykk på NUTEC september 1985 (18) og
konklusjonene fra SNSC rapporten var at utstyret fungerte
tilfredsstillende, men at flere detaljer måtte forbedres før operasjonelt
bruk.
NUTEC. 1803 88 ET/EAJ m status
42
3.5.2.2
Pusteutstyr for standby-dykker/tender
For Standby dykkers pusteutstyr er det underforstått at det dreier seg
om en såkalt båndmaske med åpen eksos. En båndmaske er en hard
ansiktsmaske med indre oronasal maske og med tetning rundt asiktet.
Rundt hodet brukes en tykk neopren hette med hurtig lukning fra
toppen av hodet og bakover (borrelås eller glidelås). Masken festes så
og tettes rundt ansiktet med en “spider’ elastisk gummi. Masken som
brukes har for dypdykkingens del sålangt vært en Superlite 18 (Kirby
Morgan 18, DSI Heliox 18), og også på regulator siden har det nærmest
vært en stadardisering på GSOL Ultraflow 500. Andre masker og
regulatorer kan helt sikkert brukes, men da det nevnte utstyr er
nærmest enerådende i dag, omtales bare dette her SUPERLITE 18 /
ULTRAFLOW 500. Ultraflow 500 regulatoren ble utviklet til gasmizer
systemet, men har med hell også blitt plassert i en Superlite 18 maske
som standby dykker’s pusteutstyr. Denne sammenstillingen har vært..
testet mange ganger både ubemannet og bemannet på dyp ned til 450
(25,18). Dette utstyret ble blant annet testet under OTS
programmet til 400 msw ubemannet (26) og til 360 msw bemannet (27).
Utstyret har vist seg å fungere noenlunde tilfredsstillende under disse
forhold. Det er likevel rapportert restriksjoner i gassforsyning ved høye
ventilasjoner, støynivået er høyt og det er generelt dårlig
kommunikasjon med masken. På 400 msw ubemannet testing var
pustearbeidet noe over OTS krav for alle ventilasjoner, men for 300
msw
msw og nedover er det innenfor. Under OTS dykk nr.3 til 360 msw viste
den bemannede testen at utstyret tilfredsstilte OTS krav for pustearbeid
og motstand for det benyttede ventilasjonsområdet (15-65 I/min).
3.5.2.3
Pusteutstyr for tørt bruk; BIBS og sveisemasker
En vanlig arbeidssituasjon for dykkere eller, spesielt trenede sveisere, er
hyperbar sveising. Enten sveisingen foregår manuelt eller ved hjelp av
sveisemaskiner med assistense fra dykkerne er det påkrevet med
sveisemaske. Da kammeratmosfæren under slike forhold blir forurenset,
er det oftest ikke aktuelt å rense denne til pustegasskvalitet etterpå.
Dette fører til at samme argumentasjon som for hovedpustesystemer
gjelder i valget mellom åpne eller lukkede systemer. Det stilles generelt
sett de samme krav til en sveisemaske som til et hovedpustesystem når
det gjelder pustearbeid. En sveisemaske er en ansiksmaske/helmaske
med indre oronasal- maske tilknyttet pustesystemet. Den kan minne om
NUTEC, 18.03 88 ET/EAJ m Status
43
utstyret beskrevet for standby dykker, men er oftest laget i et noe
mykere materiale og har ingen hette. Sveisemasken er som nevnt oftest
tilknyttet et lukket pustesystem, og behovet for fukting av pustegassen
blir fort merkbar på grunn av tørre varme omgivelser og i
utgangspunktet tørr pustegass. Alle kammersystemer for dykking må ha
et innbygget pustesystem for nødbruk og oksygenbehandling. Et slikt
system kalles BIBS (Built In Breathing System). En BIBS maske er er en
halvmaske (kraftig oronasalmaske) med påmontert regulator(er)
tilknyttet et lukket system. BIBS systemet må være lukket fordi det skal
kunne brukes til å distribuere gass med høyt partialtrykk av oksygen for
behandling av dykkere. Dette overskuddsoksygenet er det svært lite
ønskelig å få inn i kammersystemet. I hovedsak tre produsenter har
vært aktuelle for sveisemasker for dyp hyperbar sveising, og to av disse
igjen for BIBS.
AGA SPIROMATIC MK-l og MK-ll Sveisemasker. Aga Spiromatic MK-l er
en AGA-ansiktsmaske med regulator og åpen eksos. Denne blir brukt til
dykking, røykdykking og som BIBS eller sveisemaske i hyperbare
kammer. Utstyret ble testet både ubemannet og bemannet til 500 msw
under DeepEx Il i 1981 (27). Den bemannede testen var rent subjektiv da
det ikke ble foretatt noen monitorering av utstyret. Aga Spiromatic
MK-ll er en videreutvikling av sin forgjenger og også med mulighet for
eksosregulator for et lukket pustesystem. Denne lukkede versjonen ble
testet ubemannet på NUTEC for Statoil i desember 1984 (28).
Resultatene viste at pustearbeidet bare tilfredstillte NUTEC kriteriene
ned til 100 msw for ventilasjoner opp til 75 I/min. Dette utstyret ble ikke
tatt med hverken i Troll eller OTS sammenheng.
OTTESTAD BREATHING SYSTEM (OBS) Sveisemaske. OBS har lenge
jobbet med et egenutviklet pustesystem som har ventiler for inn- og
utånding bygget inn i en regulator med et membran. Flere stadier av
prototypen har vært testet ved NUTEC med til dels eksepsjonelt gode
resultater for pustearbeid, men bar under utviklingen hele tiden preg av
å være en “hjemmelaget” prototype. Utviklingen av OBS utstyret har
vært støttet av Statoil i flere år og i forbindelse med OTS programmet
kom OBS utstyret også med her. OBS utstyret som sveisemaske og som
BIBS inkluderer også en førstetrinnsregulator på forsyningssiden med
oppvarming og fukting av pustegassen. På utåndings-siden leverer OBS
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
44
og en undertrykks (“backpressure”) regulator spesielt tilpasset utstyret.
OBS leverer ikke noe “reclaim” utstyr, så i OTS programmet ble utstyret
brukt mot “GSOL Gasmizer diver gas reclaim system’. OBS sveise
regulator montert i en Dräger maske ble testet for Statoil på NUTEC i
november 1984 (29) og i en AGA maske for Norsk Hydro OTS i februar
1986, også det på NUTEC (30). Etter videre modifikasjoner og
forbedringer ble så OBS Sveisemasken (AGA maske med OBS mk.-lV
regulator og utstyr) testet ubemannet til 400 msw (31) og bemannet til
360 msw (32) under OTS dykk nr 2. Resultatene fra den bemannede
testingen viste at utstyret holdt seg klart innenfor OTS krav hva
2 karakteristikk angår, men masken hadde et lekkasje
pustearbeid og CO
problem og utstyret var med slanger og koblinger stivt, og hemmet
bevegelser noe. Samme sveisemaske (noen få detaljer var endret), men
med en noe modifisert fukte/varme enhet (effekttilførsel var varmt vann
mot tidligere elektrisitet) ble testet under OTS dykk nr.3 i november1986. Først ubemannet til 400 msw (33) hvor en rekke problemer
oppsto, men disse ble tilslutt løst og OBS Svisemaske ble så testet under
det bemannede dykket til 360 msw (13) Resultatene fra dette var
tilsvarende som under OTS dykk nr.2.
.
DRÅGER Sveisemaske: En AGA maske med nyutviklet Dråger utstyr for
et lukket sveisemaske system ble testet ubemannet til 600 msw ved
GUSI-GKSS i februar 1986 (34) med svært gode resultater for
pustearbeid. Samme utstyr ble sa testet bemannet til samme dyp samme
sted (35). Pustetrykkene (pustemotstand) målinger fra denne testen
viste at disse lå innenfor f.eks. OTS krav. Disse lovende resultatene førte
til at utstyret ble tatt med i forbindelse med OTS dykk nr.3. Her ble
utstyret testet ubemannet til 400 msw med et nedslående resultat (36).
Store trykksvingninger under utånding gav uakseptable resultater.
Produsentens representant ønsket ikke å prøve feilsøking på utstyret,
og Dråger Sveisemaske ble av disse grunner ikke tatt med i det
påfølgende bemannede dykkettil 360 msw (OTS dykk nr.3).
DRÄGER BIBS 600: Dråger hadde tidligere vært på markedet med BIBS
system Panorama Nova og Kareta Nova før de kom med BIBS utstyr
spesialutviklet for dypdykking, både i åpen og lukket versjon, I lukket
utgave kalles systemet Dräger BIBS 600 MASKJDDC. Dette BIBS systemet
blir levert komplett med Dråger BIBS 600 distribusjonspanel for 2 eller 4
masker. Utstyret ble testet med gode resultater både ubemannet og
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
45
bemannet i forbindelse med Trolldykket til 450 msw på NUTEC
september 1985 (37,18). Basert på disse resultatene og på en enkel
ubemannet test til 400 msw (kun 40 I/min) i forbindelse med OTS dykk
nr.2 i juni 1986 (31) ble Dråger BBS 600 med til bemannettesting i dette
dykket til 360 msw (32). Her ble det funnet god overensstemmelse for de
ubemannede testene for 40 I/min ventilasjon, men for lavere
ventilasjoner var resultatene til dels langt dårligere enn OTS krav.
Subjektiv evaluering indikerte og et for høyt pustearbeid ved lavt
ventilasjonsnivå. Det ble derfor fra OTS sin side satt et lite spørsmålstegn
ved dette utstyret og en mer utfyllende ubemannet test til 400 msw ble
gjennomført før OTS dykk nr.3 (33). I denne testen ble resultatene fra
det bemannede 360 msw dykket bekreftet og Dråger BIBS 600 ble ikke
med i OTS programmet videre.
OBS BIBS 86-400. En videreutvikling av sveise-maskeregulatoren til OBS..
til en noe mindre og lettere sak montert i en halvmaske og med
varmer/fukter- enheten bygget inn i et panel for distribusjon og dump
av gass til fire masker fikk navnet OBS BIBS 86-400 og ble testet
ubemannet til 400 msw før OTS dykk nr.3 (33). Etter mange dagers
forsøk, og mye justeringer og små modifikasjoner kom to av disse
prototype maskene gjennom testen med svært godt resultat for
pustetrykk og -arbeid, som og var de eneste variablene målt. OBS BIBS
86-400 ble så bemannet testet til 360 msw i nevte dykk (13), og kom
gjennom dette med glimrende resultater for pustearbeid og var og
Det finnes langt flere
2 karakteristikk
innenfor OTS krav for CO
produsenter av pusteutstyr enn de som har vært nevt her, men samtlige
utstyr som det ble anbefalt å føre videre etter oppsummeringen for OTS
i 1984/85 er kommentert. I et eget avsnitt nedenfor er utstyr under
utvikling!- modifisereing behandlet, og det er sannsynligvis her vi finner
fremtidens pusteutstyr for dypdykking.
NUTEC, 8 03 88 ET/EAJ m status
46
3.5.3
AKTUELLE VARIABLE FOR TESTING. KRAV MOT YTELSE
I innledningen ble følgende variable spesielt nevnt : pustemotstand,
2 karakteristikk og 02 regulering.
pustearbeid, fukting av pustegass, CO
Det vil her bli veiet mot kravene benyttet av Norsk Hydro i OTS
dette området. Disse
prosjektet, som er de mest fulistendige på
spesifikasjonene ble utarbeidet ved NUTEC i 1985 (8). Videre henvises
det bare til de utstyr som har vært med i bemannet dypdykk på NUTEC i
løpet av de siste årene, det vil si Trolidykket til 450 msw høsten 1985 og
OTS dykkene til 360 msw i 1986.
i) Pustemotstand og pustearbeid.
Hoved-,nød-,standby- og sveise-pustesystemene må tilfredsstillene
kravene for hele ventilasjonsområdet fra 15 til 75 I/min. GSOL Gasmizer
systemet klarte dette på 360 msw med to dykkere belastende systemet
samtidig, men ytelsen var helt marginal i forhold til kravene. For.
nødpustesystemet var ytelsen ved bemannet testing til dels noe over
kravene og noen av dykkerene klaget over stor pustemotstand for høye
ventilasjoner. Under aktivering av SLS ble det målt pustetrykk langt
over det akseptable. Ved ubemannet testing til 400 msw for SLS
tilfredsstillte denne kravene for alle ventilasjoner, men ble bare testet i
“ideell” posisjon. Dråger CCBS systemet lå godt innenfor kravene
(bortsett fra 15 I/min) ved den ubemannede testen ved GUSI-GKSS for
en dykker ned til 450 msw. Pustearbeidet viste her en fallende tendens
med økende ventilasjon Disse resultatene ble bekreftet ved den
bemannede testen til 450 msw ved NUTEC. Nødpustesystemet til Dråger,
Bailout 450 hadde under den ubemannede testen ved NUTEC til 400
msw i 1985 pustearbeid som tildels lå langt over det akseptable for
ventilasjoner fra 40 I/min og over. For de høyeste ventilasjonene var
også maksimum innåndings trykk over det akseptable. Under det
bemannede Trolldykket til 450 msw ble det ikke pustet mer enn 40 I/min
på settet, men likevel viste målingene at pustearbeidet lå langt over det
akseptable, og pustetrykk som til tider overskred normene med en
faktor lik 3. Spesielt var overgangen fra hoved til nødsystem komplisert
og en feil i rekkefølgen her kunne resultere i disse ekstreme resultatene.
For Rexnord SeaPak var det som nevnt en del problemer i forbindelse
med den ubemannede testen og resultatene viste at for ventilasjoner
over 40 I/min lå pustearbeidet over kravet fra 300 msw og dypere, og
også maksimalt innåndings trykk var for høyt ved 75 I/min på 400-450
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
-
47
msw. Disse resultatene ble målt uten hjelm tilknyttet utstyret. Under
Troll dykket til 450 msw var det store individuelle forskjeller i
pustearbeid, og resultatene var konsentrert omkring kravs
pesifikasjonen, men med enkelt målinger både godt over og under
kravet. Nødpustemodus for dette systemet endrer ikke på pustearbeid
eller trykk.
Standby dykkers pustesystem.
GSOL Ultraflow 500 tilfredsstilte kravene ubemannet ned til og med 300
msw og lå 10-15% over på 400 msw under testen ved NUTEC 1985.1 de
bemannede dykkene, Troll 450 msw 1985 og OTS 3 360 msw 1986, lå
pustearbeid og maksimal trykk stort sett innenfor kravene. På 450 msw
var ventilasjonsområde 10-20 I/min, mens det på 360 msw var 15-50
I/min. OBS Sveisemaske har både ubemannet og bemannet vist at det
kan ligge langt under kravene når det gjelder pustemotstand ogarbeid
på 360 msw, men det er viktig å merke seg at det som har vært testet var
prototyper som krevde mye “finpussing” under de ubemannede testene
for å oppnå slike resultater. BIBS utstyr må tilfredstille kravene for
ventilasjonsområder 15-40 I/min. De samme bemerkninger som er gitt til
OBS Sveisemaske gjelder og for OBS BIBS. Der er imidlertid en forskjell.
OBS BIBS 86-400 er kommet i en produksjonsserie som og tilfredsstiller
kravene, men da helt marginalt. Dråger BIBS 600 har vært testet
ubemannet både på NUTEC og ved GUSI-GKSS og resultatene fra disse
to testene spriker. Tilsvarende for de bemannede dykkene var det stor
forskjell i resultatene fra Trolldykket og OTS dykket. De bemannede
testene bekreftet den forutgående ubemannede testen eller omvendt, I
praksis betydde dette at i Trollsammenheng var Dråger BIBS 600 godt
innenfor kravene både ubemannet og bemannet, mens for OTS
sammenheng var pustearbeidet for ventilasjoner mindre enn 30 I/min til
dels langt over kravet, både bemannet og ubemannet
ii) Fukting av pustegassen.
I OTS kravene er det et krav at relativ fuktighet i inspirert gass skal være
minst 20 % for hoved-,nød-,sveise- og BIBS pusteutstyr. Med overflate
og klokke baserte hovedsystem hvor forsyningstrykket av kald pustegass
ligger 5- 10 bar over omgivende er det umulig å oppnå dette kravet
uten å fukte umiddelbart før innånding. En slik fuktingsenhet finnes
NUTEC, 1803 88 ET’EAJ m status
48
ikke på noen av de behandlede systemer. For det dykkerbaserte
systemet, og for nødpustesystemene er det rimelig å tro at kravet er
oppfylt da disse systemene har små trykkvariasjoner og holder hele
pustesløyfen noe oppvarmet, samtidig som disse systemene inneholder
-scrubber. For BIBS og sveisemasker gjelder samme forhold som
2
en C0
for hovedsystemene bortsett fra at gassen i utgangspunktet
sannsynligvis er noe varmere. Likevel kreves det aktiv fukting for å
tilfred- stille kravene under alle sannsynlige betingelser, og slik fukting
er det bare OBS-systemene som har. Fukting er spesielt viktig i
sveisemasker da dette øker varmetoleransen og pustekomforten.
iii) 2
CO karakteristikk.
Det er krav til samtlige utstyr at dødvolumet skal være så lite som mulig
2
og skal være mindre enn 200 ml. Volumintegralet av partialtrykk CO
under en inspirasjon skal ikke overstige i kPa (tilsvarer middel
2 i den mengden gass som blir innåndet inklusive
partialtrykket av CO
utstyrsdødvolum). For ‘free-flow” systemer (ingen omtalt her) skal
2 aldri overstige 2 kPa under innånding, og for utstyr med
ppCO
2 aldri overstige 0.5 kPa fra midten
oronasal eller munnstykke skal ppCO
-
til slutten på en inspirasjon. Samtlige utstyr kommentert har tilfredsstilt
disse kravene, med unntak av maksimalt dødvolum, ved ubemannede
eller bemannede tester. Dødvolum har ikke blitt målt ved alle testene,
man har stort sett tatt leverandørens opplysninger som korrekt. For
Dråger CCBS er dødvolumet imidlertid oppgitt til å være rundt 300 ml,
altå 50 % større enn kravet. For dykkerbaserte hovedsystem og
-karakteristikken være en funksjon av tid, og
2
nødpustesystem vil C0
-målinger nyttes derfor som en parameter i bestemmelsen av
2
C0
varighet til slike systemer. Varighet av hoved- pustesystem skal i følge
kravene være minst 4 timer, eventuelt 2 timer hvis begrensningen
skyldes scrubberkapasitet og scrubber kan skiftes i løpet av 5 min med
dykker i klokkeåpningen. Varighet av nødpustesystem skal være
minimum 15 min med 40 I/min ventilasjon og regnet med scrubber
gjennomsiag ved i kPa (0.5 kPa for hovedsystem).
iv) 0
-regulering.
2
, og tilsettes °2
2
I de lukkede pustesystemer renses gassen for CO
tilsvarende forbruket før den returneres til dykkeren. Dette gjør at
innholdet i pustegassen ikke vil holde et helt stabilt nivå, et slikt
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
49
reguleringssystem vil alltid ha en viss hysterese. Det er krav for øvre og
-innhold for pusteutstyr til bruk under
2
nedre tiflatte grenser på 0
arbeid, det vil si hovedsystem og sveisemaske. BIBS maske skal og kunne
-behandling så denne blir ikke kommentert her. For
2
brukes til 0
-nivå
2
nødpustesystemer vil en generelt akseptere større variasjoner i 0
da dette utstyret bare brukes i nødsfall og da i en kort periode. For
2 skal være mellom 40 og 90 kPa, og ha et
vanlig utstyr er kravet at ppO
settpunkt som bør avvikes minst mulig. For annet utstyr er der ikke
spesifikke krav, bare anbefalinger, men ikke under noen omstendighet
2 være utenfor området 20 til 250 kPa. For hoved
skal ppO
pustesystemene med overflate eller klokkebasert “reclaim’ er det
lettere å nå disse kravene enn for et dykkerbasert system, og det var og
bare Rexnord SeaPak som hadde problemer med å bli akseptert på
-kontroll. Dette utstyret hadde oppgitt settpunkt 80 kPa
2
grunnlag av 0
med tillatt variasjon ÷/-20 kPa. Under Trolldykket ble det under
2 nivåer fra 40 til over 200 kPa,
dykking med dette systemet målt ppO
yttergrensene vel og merke bare for et pust eller to. En dykker var og på
2 under 20 kPa men ble stoppet takket være
vei ut i vannet med en ppO
monitorering. Konklusjonene en kan trekke fra dette er at et
dykkerbasert system er mer sårbart og vanskeligere å kontrollere enn de
andre, men det har og sine klare fordeler; innebygget nødpustesystem
og lett “umbilical”.
3.5.4
FREMTIDIG PUSTEUTSTYR FOR DYPDYKKING.
Det nevnes her kort hvilke utviklingsarbeider som er igang eller er tenkt
igangsatt, nettopp for å få et pusteutstyr en kan være bekjent av med
dagens teknologi. De opplysningene som gis her er til dels personlig
informasjon og må, som det meste i denne rapporten, behandles
konfidensielt.
i) Ottestad Breathing System arbeider med å utvikle et
hovedpustesystem og halvlukket nødpustesystem/respirator. Det er og
tanken at nødpustesystemet skal kunne fungere som et dykkerbasert
hovedsystem senere. Med OBS regulatorens ekstremt lave pustearbeid
kan dette bli et revolusjonerende utstyr. Som overflatebasert
hovedsystem er det foreløpig ikke tenkt på “reclaim” system da dette
finnes, og OBS utstyret har vist seg å fungere bra sammen med GSOL
NUTEC, 1803 88ET.’EAJ m status
50
Gasmizer Diver Gas Reclaim System. Utviklingen er i hovedsak finansiert
av Statoil.
li) Flere svenske firmaer arbeider sammen i et prosjekt kalt SC 450 for å
utvikle et komplett dykkesystem for dypdykking. Målsetningen er
pusteutstyr, drakt, kommunikasjon etc. som en integrert enhet og
prototype antatt ferdig tidlig i 1988.
iii) British Petroleum kommer etter alt å dømme til å støtte et utviklings
prosjekt for et nytt totalkonsept for pusteutstyr. Det er flere aktuelle
kandidater til dette. Den ene er en oppgradering av Arawak systemet
som ble veldig godt likt av de som prøvde det, men som ikke har vært
med på de siste store dypdykkingsprosjektene. En annen kandidat er
GSOL som har kjøpt opp Rexnord konsernet og derved overtatt
rettighetene på SeaPak systemet. Dette er og tenkt videreutviklet og
foredlet. Også OBS er kontaktet i denne sammenheng.
iv) Comex har i forbindelse med sitt engasjement i hydrox vært
interessert i å bruke en relativt gammel, men svært futuristisk hjelm (og
franskutviklet !), LAMA, og vil derved videreutvikle regulatorsystemet
til denne.
v) 8. Schenck ved universitetet i Zurich har lenge arbeidet med utvikling
av regulatorer for pusteutstyr. Han har også med hell modifisert
standard regulatorer og betydelig forbedret ytelsen for disse (DeepEx
dykkene). Hans egen regulatorserie går under navnet BESK og med et
serienummer. Flere utgaver av disse har vært testet på NUTEC med
ekstremt lave verdier for pustearbeid Utvikhngen har i hovedsak vært
støttet av Shell, men var og i en periode støttet av Statoil, og det er
finansieringen som er Shenck’s største problem. Siste utgaven av BESK
regulatoren ble testet montert i en modifisert Superlite 17b hjeim ved
NUTEC i 1985 (38). Dette var et åpent system med en regulator basert på
fluidistor teknikk og ble kalt BESK 710.
vi) Sist men ikke minst er tidligere GSD nå KRASBERG på trappene med
et integrert system med hovedsystem, nødpustesystem og ny hjeim.
KRASBERG antar å ha dette utstyret ferdig til testing i løpet av 1988.
(Videreutvikling av Beancounter?)
NUTEC, 18.03 88 ET/EAJ m status
51
3.5.5
KONKLUSJONER, VIDERE FoU
De forskjellige typer pusteutstyr som har vært omtalt i denne rapporten
er alle av det fremste man kan frembringe for dypdykking i dag. Likevel
kan en ikke si at noe av dette utstyret er godt nok. Enten tilfredstiller
utstyret ikke de krav de er ment å skulle måles mot på alle punkter, den
totale løsning er uegnet for arbeidsoperasjoner på grunn av
ergonomiske hensyn eller utstyret er en prototype som først må vises
like god som en produksjonsserie. Konklusjonen er derfor : Status for
pusteutstyr er for dårlig, men det er mange gode utstyr i startgropen
for en videre utvikling til noe bedre. Det som er viktig er at den videre
utvikling ikke baserer seg på utstyrselementer som er for dårhg og ikke
kan bli bedre. Et skrikende eksempel her er hjelmen. Superlite 17b
hjelmen som langt de fleste produsentene monterer sitt utstyr i har sett
sine beste dager. Den var neppe ment for alt det utstyr som prøves
plassert i, på og rundt denne. En ny hjelm bør utvikles, og denne må
være tilpasset det utstyr den skal være sentrum i. En annen ting som det
har blitt fokusert mer på, etter hvert som pusteutstyrene får flere og
flere “ting”, slanger og kabler på seg, er det faktum at det utstyret
dykkeren har på seg (drakt, pusteutstyr, kommunikasjon osv) er en
arbeidsplass det må stilles ergonomiske krav til. Det er ikke riktig
fremgangsmåte å lage all verdens avansert utstyr hvis det er umulig for
en dykker å utføre det arbeid han er ment å skulle gjøre.
Når det gjelder krav til pusteutstyr, og om disse er adekvate i forhold til
hva som er teknisk mulig og i relasjon til dykkerens fysiologiske status på
aktuelt dyp, så må en først bli enige om hva som er gjeldende krav. OD’s
utkast til retningslinjer er ufullstendig, og de andre krav
spesifikasjonene er utarbeidet med sikte på et spesielt prosjekt eller en
kategori utstyr. Den beste og mest fullstendige kravspesifikasjon som er
åpent tilgjengelig er den utarbeidet av NUTEC til Norsk Hydro’s Oseberg
Transportation System. Her er testspesifikasjoner både for ubemannet
og bemannet testing av pusteutstyr og krav til ytelse ved de forskjellige
testene. Men denne kan heller ikke ta hensyn til alle sider ved dykkerens
fysiologiske tilstand, så subjektiv evaluering ved bemannede dykk er
svært vesentlig og må tillegges stor vekt. Spesielt gjelder dette
ergonomiske hensyn, som ofte først sees på når utstyret er klart for
bemannet testing.
NUTEC, iS 03 88 ET’EAJ m status
52
Det er et behov for klare krav til funksjon, sikkerhet, ytelse, kvalitet og
ergonomi for alle typer pusteutstyr for bruk offshore, og spesifikasjon
disse områdene skal testes og evalueres. Det er og behov for krav til
vedlikehold og oppgradering av slikt utstyr.
I tillegg til det som alt er gang når det gjelder nyutvikling, forbedring av
pusteutstyr (kapittel 5.2.4.) bør det arbeides seperat med
problemstillinger omkring
i)
Hvor viktig er det å fukte pustegassen ? Hvordan skal dette best
gjøres?
ii) Hvordan få en bedre sammenføring av hjeim og halvlukketJlukket
nød!- primær pustesystem ?
iii) Ltvikling av en ny og bedre hjel’
iv) Ergonomiske studier på dykkerens arbeidsplass.
NUTEC, 180388 ET/EAJ m status
53
3.5.6
1)
REFERANSER
Forslag til retningslinjer for minimumsskrav til yteevne for
pusteapparater til bruk under vann og standard prosedyrer for
ubemannet testing av slike pusteapparater. Utkast, Oljedirektoratet
1984
2)
Middelton J.R., Thalmann Ed Standardized NEDU unmanned UBA test
proceduresand performance goals. NEDU Report 1981;3.
3)
Workshop_on diver breathing equipment at NUTEC.
mberl981.
—
v-
November
ttU(
4)
Morrison JB, Florio JT, Thornton AG, Todd MK. Proposed unmanned test
procedures and physiological ac- ceptance criteria. Journal of th
Socety for Underwater Technology. 1982.
5)
Procedures and goals for testing of breathing equipment. NUTEC
oktober 1982.
Acceptance Criteria and Unmanned Test Procedures for
UBA. NH-OTS Document 12.1 B-NU-EO-RS-O1 5
6)
7)
Proposed Manned Test Procedures for Breathing Apparatus to be used
in Onshore Trial Dive NH-OTS Document 12.1 B-NU-EO-RS-O1 6
8)
Specification of Acceptance Criteria and Test Procedu res for Each Type
of UBA. NH-OTS Document 12.1 B-NU-EO-RS-017
9)
Deep Diving in Oseberg Transportation Project. Vol.ll NUTEC 1984
10)
Screening of Bail-Out System (Emergency Reserve System). NH
OTSDocument 12.1B-NU-EO-RS-007
11)
Screening of UBA. NH-OTS Document 12.1B-NU-EO-RS-008
12)
Screening of Welder/BIBS/Standby Diver/Tender UBA.
Document 12.1B-NU-EO-RS-009
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
NH-OTS
54
13)
UBA-Evaluations OTS Dive No. 3 NH-OTS Document 12B-DR-EO-RS-36
14)
Evaluation Thermal OTS Dive No. 3 NH-OTS Document 12B-DR-EQ-RS-
-
-
-
35
15)
In Water Performance
-
OTS Dive No. 3 NH-OTS Document 12B-DR-EO-
RS-39
OTS Dive No. 3 NH-OTS Document 12B-DR-
16)
Operational Dive Report
EO-RS-37
17)
Deep Diving and Intervention Technique Development. Work Package
01 Dräger CCBS Stolt-Nielsen Seaway Contracting A/S A/S Norske Shell
-
-
18)
-
Deep Diving and Intervention Technique Development. Work Package—
04 Final Report Part two Diver Equipment Evaluation Stolt-Nielsen
Seaway Contracting A/S A/S Norske Shell
-
-
19)
Test of Dräger BaiI-out System NH-OTS Docu ment 12.1 B-NU-EO-RS-01 9
20)
Furevik D.M. & al. Unmanned test of the Krasberg Jewel 500 msw return
line breath ing system. NUTEC Rport 7-84 Bergen 1984
21)
Furevik D.M. & al. Unmanned test of the Arawak V closed-circuit, push
pull breath ing apparatus. NUTEC Report 11-83 Bergen 1983
22)
Segadal K., Furevik D.M., Myrseth E. and Diesen A. Comex Onshore Trial
Dive to 350 msw at NUTEC 1983; BREATHING EQUIPMENT NUTEC
Report 30-83 Bergen 1983
23)
Prototype test of General Diving Systems gas reclaim system
(Beancounter I). NH-OTS Document 12.1 B-NU-EO-RS-020
24)
Deep Diving and Intervention Technique Development. Work Package
01 Rexnord Seapak 1 55/17b Stolt-Nielsen Seaway Contracting A/S A/S
Norske Shell
-
-
NUTEC. 1803 88 ET/EAJ m status
55
25)
Deep Diving and Intervention Technique Development. Work Package
01
GSOL Ultraflow 500 Stolt-Nielsen Seaway Contracting A/S A/S
Norske Shell
-
-
26)
Test of Gas Services Offshore Ltd’s “Ultraflow’ (open circuit). NH-OTS
Document 12.1B-NU-EO-RS-021
27)
Furevik D.M. & at. Deep Ex Il: Evaluation of breathing equipment and
hot water diving suits for use at depths to 500 msw. NUTEC Report 5-82
Bergen 1982
28)
Rønnestad L, Furevik D.M. og Myrseth E Umanna test av Spiromatic
Divator li. Welding Mask. NUTEC Report 5-84 Bergen 1984
29)
Rønnestad I., Furevik D.M. og Myrseth E Umanna test av Ottestad—
Breathing System (OBS). NUTEC Report45-84 Bergen 1984
30)
Furevik D.M. &al. Functional Test of the OBS M III (Welding mask and
humidifier). NUTEC Report 6-86 Bergen 1986
31)
Verification of Dive Performance. NH-OTS Dive No. 2. NH-OTS Document
12B-DV-EO-RV-014
32)
UBA Testing OTS Dive No. 2 NH-OTS Document 12B-DR-EO-CS-018
33)
Verification of Dive Performance. NH-OTS Dive No. 3. NH-OTS Document
i 2B-DV-EO-RV-01 8
34)
Dråger Welder Mask Testing at GUSI-GKSS SINTEF Project Memo 198603-06 Memo no. OTP-081/BH/MM
35)
Observation of manned testing of Dråger Welder Mask. NH-OTS
Docu ment 1 2B-DV-EO-RV-005
36)
Acceptance test of the Dräger Welder Maskin the PBL
600. SINTEF Project Memo 1986-07-01 Memo no. OTS-81/25
-
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ mstatus
56
37)
Deep Diving and Intervention Technique Development. Work Package
01 Dräger BIBS Stolt-Nielsen Seaway Contracting A/S A/S Norske Shell
-
38)
-
Myrseth E. & al. Function and reliability test of the BESK 710. NUTEC
Report4-86 Bergen 1986
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
57
3.6.
MONITORERING AV DYKKERE
3.6.1
INNLEDNING
Operasjonell monitorering av dykkere har tradisjonelt vært holdt på et
minimums- nivå, og avhengig av tolkningen av ordet “minimumsnivå”,
er dette også kanskje riktig for en operasjonell situasjon. Fordykking til
større dyp ( > 180 meter) er nok oppfatningen den at det er et større
behov for å måle tilstander; også på dykkeren og hans utstyr. Dette
skyldes at det stilles større og flere krav til utstyrets funksjonsdyktighet,
samtidig som dykkeren selv kan være mindre egnet til å bedømme sin
egen og omgivelsenes tilstand. Utstyrsmessig sett er det unaturlig å
operere med flere monitoreringssystemer for ulike deler av dykkeren
og hans personlige utstyr, og monitoreringssystemer som er utviklet for
operasjonell dykking, består gjerne av ett system som behandler og
overfører måledata fra alle sensorer koblet til dykkeren og hans utstyr:
De funksjonsparametre en kan måle i sammenheng med bruk av
pusteutstyr i dykking, kan grovt sett deles i to kategorier: 1. Tekniske
parametre forbundet med det utstyret som er i bruk (Gass
sammensetning, gasstrykk, etc.) 2. Fysiologiske parametre forbundet
med dykkeren (Minutt- volum, pustetrykk, hjertefrekvens, etc.)
Standard .monitorering av funksjonsparametre for pusteutstyr brukt i
operasjonell dypdykking, er i dag begrenset til gassanalyse og trykk av
den gassen som tilføres dykkeren. Gass-sammensetningen presenteres
for dykkerkontrollen ved hjelp av analyse- og displayutstyr oppe på
overflaten, mens trykket tilført dykkerens pusteutstyr justeres og
overvåkes av “standby-dykker” i dykkerklokken. Overføring av
informasjon til dykkerkontrollen skjer ved hjelp av verbal
kommunikasjon I offentlige norsk regelverk (1) finnes det i dag ingen
spesifikke krav til målinger av fysiologiske eller funksjons-parametre for
pusteutstyr, mens det finnes slike krav i spesifikasjoner utarbeidet av
operatørselskaper på norsk sokkel (2).
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m.status
58
3.6.2
OVERSIKT OVER AKTUELLE FUNKSJONSPARAMETRE
Det er i innledningen ovenfor antydet to kategorier av
funksjonsparametre for pusteutstyr. I det følgende er disse to splittet i
flere underparametre:
1.1
2 i inspirert gass
ppO
1.2
1.3
1.4
2.1
ppCO i inspirert gass (ved resirkulasjon av pustegass)
2
Forsyningstrykk til pusteventil
Inspirert pustegasstemperatur
2.2
2.3
2.4
Pustevolum
Pustetrykk
CO
2
Endetidaltpp
Hjertefrekvens.
Som også nevnt i innledningen, måles parametrene 1.1 1.3 normalt i all
2 oppe på overflaten vil
operasjonell metningsdykking. Måling av ppCO
-absorbenten i resirkulasjons
2
bare gi informasjon om tilstanden til C0
2 analysator som kunne analysere inspirert gass
systemet, mens en CO
fra dykkerens pustemaske (“oral-nasal”) også ville oppdage eventuelle
feilaktige “død-rom” i pusteutstyret. En slik analysator ville også kunne
-
, og dermed oppdaget et eventuelt uheldig
2
måle endetidalt ppCO
pustemønster hos dykkeren. Imidlertid er eksisterende analysatorer for
2 ikke egnet for bruk på dykkere i operasjonell aktivitet, selv om US
CO
-sensor til slikt bruk (3). Denne ble
2
Navy allerede i 1969 fikk laget en C0
ingen suksess, og konseptet ble forkastet etter noen tids utprøving (4).
For dyp større enn 150 meter, er oppvarming av pustegassen ansett for å
være en nødvendighet. På 150 meter i 4 °C uten gassoppvarming og
med et pustevolum på 40 I/min, vil varmetapet via åndedrettet være
større enn 200 Watt. Inspirert pustegasstemperatur måles normalt ikke
i dagens operasjonelle dykking. For større dyp er dette ikke ansett å
være tilfredsstillende, og det er av den grunn at Norsk Hydro Oseberg
Transportation System (OTS) i sine spesifikasjoner for dykking til 360
meter (2), krever at pustegasstemperaturen måles. Dette kravet er
tilfredsstillet i et dykkermonitoreringssystem (COMANDO) levert av
-
Håkon Rygh A/S, som er montert i dykkeskipet “Norskald” tilhørende
Norcem Comex Subsea A/S. Såvidt vites er dette det eneste operasjonelle
monitoreringssystemet som måler denne parameteren.
NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status
59
Sensoren Håkon Rygh A/S bruker i dette systemet er den samme NUTEC
har brukt til dette formålet siden 1981 (FENWAL GB42SMM1). Som et
“biprodukt” av mäling av pustegasstemperatur, kan en tett utlede
pustefrekvens. Ingen av de parametrene som angår fysiologiske
parametre blir målt idag i forbindelse med operasjonell dykking. De er
imidlertid viktige parametre som blir målt ved eksperimentell uttesting
og bemannet verifikasjon av pusteutstyr. Ved NUTEC
følgende utstyrforå måte de ulike parametrene:
brukes idag
Pustevolum.
NUTEC har videreutviklet induktans plethysmograf-systemet “Respi
trace” slik at dette også kan brukes med dykkeren i sjøvann. Utstyret
består av en tynn neopren-vest med innsydde sik-sak viklinger, en rundt
brystet og en rundt abdomen. Gjennom disse viklingene går det en
svært liten vekselstrømstrøm med høy frekvens, produsert av en
“oscillator” montert på neopren-vesten. I denne måles induktansen, og
som signal ut får man to likespennings-signal som er proposjonalt med
tverrsnittet gjennom viklingene. Etter en initiell kalibrering gir utstyret
pust-til-pust pustevolum med en nøyaktighet som normalt er 10% eller
bedre.
Pustetrykk.
Pustetrykket for de ulike typene pusteutstyr måles ved hjelp av en liten
differentiell trykktransducer. Denne koples slik at den registrerer
differansetrykket mellom trykket inne i pustemasken (“oral-nasalen”)
og trykket i omgivelsene utenfor masken (referanse- trykket). I likhet
med pustevolumet kan også pustetrykket registreres med dykkeren i
vann. Både utstyret for måling av pustevolum og pustetrykk er detaljert
beskrevet i (5).
NUTEC, 1803 88 ETIEAJ m status
60
ppCO
2
Ved NUTEC brukes massespektrometer for ‘on-line” analyse av
pustegass (både inspirert og expirert). En gass-samplelinje forbinder
dykkerens pustemaske med instrumentet på overflaten.
Hjertefrekvens.
For respirasjon/sirkulasjonsfysiologi er hjertefrekvensen en viktig
parameter. Denne måles normalt lett ved hjelp av elektroder limt til
dykkerens bryst. I sjøvann må disse isoleres for at ikke vannet skal
kortslutte EKG-signalet mellom dem. Parametre som er direkte
fysiofogisk relaterte er ofte av liten operasjonell verdi dersom
dykkerlederen ikke kan tolke dataene på en rimelig enkel og pålitelig
måte.
På grunn av naturlige individuelle ulikheter mellom dykkerene, er det
også ofte vanskelig på bakgrunn av bare måleverdiene å sette distinkte
avbruddskriterier. Skal fysiologisk monitorering ha noen operasjonell
verdi, må derfor dykkerlederen ha en betydelig medisinsk innsikt,
samtidig som han er godt trenet i å tolke de spesielle fysiologiske
dataene han får presentert. Dette ble også spesielt fremhevet av Dr
Arnauld Nicogossian fra NASA som i et foredrag arrangert av UMS i
Bethesda, snakket om fysiologisk monitorering av astronauter (6). En
tilleggende faktor som gjør at fysiologisk monitorering av de
funksjonsparametrene som er ‘listet ovenfor, er lite egnet å
gjennomføre operasjonelt, er det relativt kompliserte måleutstyret som
er påkrevet. Imidlertid er det viktig å gjøre fysiologiske målinger i
forbindelse med utprøving av pusteutstyr under simulerte dykk til
med målinger av
aktuelle dyp. Slike målinger sett i sammenheng
utstyrets tekniske funksjoner, gjør det mulig å dokumentere i hvilken
grad de viktigste funksjonskravene pusteutstyret skal tilfredsstille blir
oppfylt. Etter at en slik dokumentasjon eventuelt foreligger, er det idag
ansett som forsvarlig praksis å bruke utstyret operasjonelt uten å måle
Det er siden 1985
de fysiologiske parametrene nevnt ovenfor.
arrangert 4 simulerte dykk ved NUTEC (TROLL-dykket i 1985 samt de tre
OTS-dykkene i 1986) hvor dette prinsippet med “sertifisering” av utstyr
for operasjonelt bruk ved hjelp av samtidig måling av fysiologiske og
tekniske parametre, er fulgt.
NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status
61
3.6.3
KONKLUSJONER, VIDERE FoU
For bruk av dagens teknologi hva angår pusteutstyr brukt til
operasjonell dyp dykking, som baserer seg på forsyning (eventuelt
resirkulasjon) av pustegass fra overflaten, foreslås det monitorering av
følgende parametre:
1.1 ppO
2 i inspirert gass
1.2 ppCO
2 i inspirert gass (ved resirkulasjon av pustegass)
1.3 Forsyningstrykk til pusteventil
1.4 Inspirert pustegasstemperatur.
Det følgende er krav til disse parametrene slik de fremkommer av
spesifikasjonene til OTS:
: Skal være innen akseptable fysiologiske grenser, og aldri utenfor
2
ppO
området20-25OkPa.
—
2 absorbenten skiftes når
ppCO Hvis pustegassen resirkuleres, skal CO
:
2
2 i inspirasjonsgassen når verdien 0.5 kPa.
ppCO
Ventiltrykk: Avhenger av pusteutstyret.
Gasstemp.: Avhengig av dybden skal inspirert gasstemperatur være som
vist i følgende tabell, og regulerbar innenfor + 1-1°C
NUTEC, i 8.03 88 ETIEAJ m status
m
Dyp:
(oC)
Min.temp.:
Maks.temp.:
150
14
21
200
17
24
250
20
27
300
22
29
350
23
30
400
25
32
450
26
33
62
I tillegg skal temperaturen på pustegassen aldri overstige 37°C for
fuktig gass, relativ fuktighet (RH) > 50%, og aldri over 35°C for gass
med RH < 50%. Parameter 1.1 og 1.2 måles med kjent teknologi oppe
på overflaten, mens 1.3 måles i dykkerklokken, gjerne med både
manuelt avlesbart manometer og trykktransducer for fjernavlesning i
dykkerkontrollen. Pustegasstemperaturen (1.4) måles i dykkerens “oral
nasal” maske med en egnet termisk sensor. Sensorer for de ulike
parametrene nevnt ovenfor, eksisterer som kjent handelsvare fra flere
produsenter. Hva angår pustegasstemperaturen, skal denne i henhold
til OTS-spesifikasjonene ha en tidskonstant (63%) på min. 460 ms., og
aktuelle sensorer finnes tilgjengelige bl.a. fra FENWAL Electronics lnc.,
og fra Thermometrics lnc. Et komplett kommersielt moni
toreringssystem som i tillegg til de nevnte parametrene, også dekker
alle øvrige parametre spesifisert av OTS for et dykkesystem som skal
tilfredsstille dykking til 360 meters dyp, produseres idag av Håkon Rygh
A/S. Systemet kalles “COMMANDO”, og er nevnt tidligere i dettè
kapittel.
Dersom utviklingen i forbindelse med dyp dykking går i retning av
lukkede autonome pustesystemer, vil de sensorene som idag er plassert
på overflaten måtte plasseres i pusteutstyret nede hos dykkeren. I
tillegg til det som da må utvikles med tanke på sensorer, er det også
naturlig at det legges vekt på at pustesystemets status presenteres på en
enkel måte for dykkeren. Viktige parametre kan feiltolkes av
mottakerutstyret på overflaten (f.eks. på grunn av støy på
overføringslinjen), samtidig som forbindelsen med overflaten kan svikte
på grunn av kabelbrudd, pluggfeil, el. lignende. Slike varslings/display
systemer er idag i bruk i romdrakter brukt til “Extravehicular Activity”
(EVA) (7). Også pustesystemet “Rexnord” har et slikt enkelt
lysdiodedisplay for informasjon til dykkeren om systemets status.
NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status
63
3.6.4
REFERANSER
1)
Midlertidige forskrifter for dykking på den norske konti- nentalsokkel.
Oljedirektoratet 1980, ISBN 82-7257-042-4.
2)
Specifications for Diving System and Equipment, Norsk
10.1.0 NU EOSSOO1 June 1985
3)
Zierdt, C.H. og Sharp, E.L. (1974): A Physiological Monitoring System for
Divers to 1500 ft. In the Working Diver 1974. Washington, D.C.: Marine
Technology Society, 1974. pp. 181 -193 Pubi. Yr.74
4)
Bornmann R.C. (1978): Is there a Need for Physiological Monitoring of
the Diver. UMS workshop “Monitoring Vital Signs in the Diver”. Ed.
C.E.G. Lundberg. Report number WS: 78-2. Bethesda, Maryland 1978
5)
Segadal, K. et al (1985): Diver respiratory/ventilatory monitoring system
test (final report). 55p. (Confidential) NUTEC Report 106-85.
6)
Nicogossian, A. and Waligora, J.M. (1978): Physiological Monitoring of
the Astronaut. UMS workshop “Monitoring Vital Signs in the Diver”. Ed.
C.E.G. Lundberg. Report numberWS: 78-2. Bethesda, Maryland 1978
7)
Shuttle Flight Support Operations Manual, Volume 15 EVA Systems,
NASA JSC -12770, Flight Operations Directorate, Crew Training and
Procedures, Johnson Space Center, Basic PCN-4, Jan. 1981.?
NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m status
Hydro -OTS
EXERCISETOLERANCE AND PULMONARY GAS EXCHANGE
AFTER DEEP SATURATION DIVES
Einar Thorsen, John Hjelle and Kåre Segadal
NUTEC, 16.12.87
ET/ANBR/EAJ
2
SUMMARY
Pulmonary function and exercise tolerance were measured before and after
three saturation dives to 360 meters of sea water.
The atmosphere was
heliox with a PP°2 of 0.4
0.5 bar and decompression time was 13 days.
Thc bottom time was 3, 10 and 13 days.
-
Bubbie detection was done daily during the dccompression and an estimate
of total bubbie bad on the pulmonary circulation calculated.
There was no change in dynamic lung volumes.
Transfcr factor for
carbonmonoxide was significantly reduced by 11.5% after the dives and
maximum oxygen uptake by 15%.
strated.
A resting tachycardia was also demon
The ventilatory requirement in relation to oxygen uptake and
carbondioxide production was significantly increased and the dead space
fraction
of
cxamination.
tidal
volume
was
increased
compared
to
the
predive
The deadspace fraction showed a gradual increase as tidab
volume increased.
The clinical correlate to this pattern of changes is a condition of
pulmonary hypertension.
The finding of a significant correlation between
dccrease in maximum oxygen uptake and accumulated bubbie bad further
confirms this.
3
1.
INTRODUCTION
The challenge of safe deep saturation diving is the control of operational
procedures in such a way that useful work can be done at depth, and that
deleterious health cffects are omitted. Every part of the dive cncounters
its own problems. The high pressure nervous syndrome and the adaptation
to the environment are the main problems of compression. Rcduction of
pulmonary function and thereby limitation of work capacity is depth
related, and during decompression the problems of gas elimination and
decompression sickness arc encountered. Apart from the effccts on organ
functions during the hyperbaric exposure there are effects that can be
detected after surfacing. A reduction in pulmonary diffusion capacity and
maximum oxygen uptake has been reported after a 300 meter dive (1) and a
450 meter dive (2). The importance of those findings with respect to long
term health effects are unknown. Which part of the dive that is responsible
for the effects is also unknown. Further research is therefore necessary to
elucidate etiological factors so that possible delcterious health effects are
minimized.
This study reports details of the pulmonary function testing and excrcise
tolerance testing after three deep saturation dives to a depth equivalent to
360 meters of seawater (msw).
-
4
2.
METHODS
TI-lE DIVES
Three dives to a depth equivalent to 360 meters of seawater werc
performed during 1986 at the NUTEC hyperbaric chamber complex. The
compression time was two days, decompression time 13 days and bottom
time 3, 10 and 13 days. The atmosphere was heliox with a partial pressure
of oxygen of 0.4 bar during the compression and bottom phase and 0.5 bar
during decompression. During the dives both dry and wet tests of equip
ment and operational procedures were performed. In one of the dives,
welding trials were performed as well.
THE DIVERS
Eighteen
divers,
six
from
the Royal Navy and
twelve commercial
Norwegian divers took part in the dives. Their mean age was 28.2 ycars
(range 23-34), mean height 178 cm (range 170-193) and mean weight 77 kg
(range 68-90). Five were smokers, three previous smokers and ten non
smokers. They were selected for the dives on a predive examination 4-6
weeks before the dives. They had all normal findings on clinical
examination of heart and lungs, normal ECG and a normal chest X-ray. The
first postdive examination was done within three days after surfacing and a
second postdive examination 4-6 weeks after the dive. A second postdive
examination was not done after Dive 1.
LUNG FUNCTION TESTS
Dynamic lurig volumes were measured on a Gould 1000 IV Pulmonary
Function Laboratory. The forced vital capacity (FVC), forced expired
volume in one second (FEV
) and mean midexpiratory flow (FEF 25-75%)
1
were taken as the best of at least three manoeuvers not differing by more
than 5% from the highest FVC (3).
Transfer factor for carbon monoxide (TLCO) was measured by the single
breath-holding technique (3). Effective alveolar volume (VA) was measured
by the simultaneous helium dilution and transfer of carbon monoxide per
unit lung volume calculatod (KCO). A correction of TLCO to a hemoglobine
concentration of 146 g/I was carried out (4).
5
EXERCISE TESTS
Exercise testing was done on a Siemens Elema electrically braked bicycle
with a 30W increase in bad every third minute. Heart rate, ventilation,
2 and 02 fraction of mixed expired gas and end tidal gas (PETO
CO
2 and
) were measured with a Beckmann MMC Horizon computerized
2
PETCO
pulmonary gas analyser (5). Data were avcraged over one minute intervals
and thc results from the last minute on every work bad were used for
analysis.
The derived parameters were oxygcn consumption (V0
2 1/min
2 1/min STPD), respiratory exchange
STPD), carbondioxide production (VCO
ratio
(RER),
ventilatory
breathing
equivalents
frequency
for
oxygen
(Bf),
and
tidal
volume
and
thc
(VE/V02
and
(VT),
carbondioxide
). The physiological deadspace VD/VT was calculated by the Bohr
2
VE/VCO
equation with correction for valve deadspace using PETCO
2 as an estimate
.
2
of arterial PCO
Arterial blood gases were not measured.
Anaerobic
treshold (AT) was defined at the point where the VE/V02 curve begins to
rise while the VE/VCO
2 curve remains constant (6).
Another exercise protocol for measuremerit of maximum oxygen uptake
was used and done the day after the bicycle exercise on a treadmill using
the same Beckmann MMC for measurement of gas exchange. The protocol
was a 6 min warm up period at 10 km/h with 00 inclination and then
elevation of thc treadmill by 2% every third minute. The initial slope was
estimated from the maximum achieved on the bicycie test, starting at 26%. The total time of the exercise test was then 9-12 minutes (7).
The lung function and exercise tests were done by the same technicians on
each examination and were always done during the morning two hours after
breakfast without tea or coffee, and no smoking the last two hours before
the examination.
UBBLE DETECTION
Detection of circulatory bubbies was performed using a multifreqcncy
pulsed ultrasound Doppler velocity meter ((Alfred, Vingmed, Norway).
During the decompression monitoring of bubbies were done twice daily in
the first two dives and once daily during the third dive.
Only the results
from the afternoon recordings of the dives were used for analysis. Bubble
scores were classified according to the Kisman
-
Masurel Code (8,9).
Recordirigs were obtained from the femoral vein and precordial position at
rest and after movement. As a measure of thc total bubbie bad on the
6
pulmonary circulation the accumulated bubbie score was simply obtained
by adding the scores day by day recorded during the dccompression, Figure
2.
DATA PROCESSING AND STATISTICS
For comparison of data between the predive and the postdive examinations
paired students’ t-test was applied. Least squares linear correlation was
used for comparison of continuous variables and the Spearman rank
correlation for descrete variables (10). For comparison of exercise data
2 and
group intervals for the independant variables were defined; for V0
2 increments of 0.5 I/min, VE 20 1/min, VT 0.5 1, as wefl as for 10%
VCO
2 and VCO
increments of V0
2 rclative to their maxima. The results
given as mean ÷ ISD.
A p value less than
<0.05 was considered as
significant.
RESULTS
Immediately after the dives the divers generally felt tired. 9 divers
reported retrosternal discomfort and nonproductive cough provoked by
deep in- or expiration. There were normal findings on clinical examination
of heart and lungs and normal ECGs, apart from a sinus tachycardia.
Resting heart rate was significantly increased from 63.7 ± 6.2 min-’ to
75.0 ± 8.1 min’ (p<0.01). Chest X-rays were normal for the six divers after
dive I, but was not done after the othcr dives. There was a slight decrease
in hemoglobine concentration from 147
only slightly reduced, 77.2
5.3
to
i
8 to 139
75.7
+
10 g/I (NS). Weight was
6.1 kg (NS).
Dynamic lung volumes were unchanged (Table 1), but the TLCO was
significantly reduced from 12.3 ± 1.2 to 10.9 ± 1.3 mmol/min/kPa from the
predive to 1. postdive examination (p<O.Ol), only partially normalized 4-6
weeks after the dives, Table 1. There were only small differences between
the dives with a mean reduction of 9.5, 11.1 and 13.6%.
Effective alveloar
volume was unchanged, thereby giving a similar decrease in KCO, and a
correction of TLCO to a hemoglobine concentratiori of 146 g/I could only
explain 0.9% of the decrease.
Maximum oxygen uptake was reduced by 15.2% of the mean immediately
0.37 1/min (p<0.O1). Exercise was
af ter the dives from 3.98 ± 0.36 to 3.41
continued to the same maximum heart rate (191 ±8 min
i 2Q +
7
1, NS) on each examination and respiratory exchange ratio exceedcd 1.10
at the end of exercise for all subjects both predive and postdive. This was
2 max on thc
the case on both the treadmill and bicycle tests, with V0
treadmHl test being 11% higher and maximal heart rate being 4% higher on
the treadmill test compared to the bicycle test. Maximum ventilation was
(p<O.02,
lower immediately postdive
Table 1) and 14 of the 18 divers
claimed that shortness of breath contributed to the abolishion of the test,
not general fatigue as was claimed on the predive and second postdive
cxaminations. Anaerobic treshold was also decreased from a V0
2 of 2.30 ±
0.25 to 1.95 ÷ 0.28 1/min, but remained as thc same fraction of V0
2 max.
Table 1
PREDIVE
1. POSTDIVE
Dynarnic lung volumes
FVC
6.08
1
FEV
4.87 ± 0.61
4.54 ÷ 1.02
4.89 ÷ 0.57
TLCO
12.3
1.2
10.9
1.3
p<O.Ol
KCO
1.60
0.20
1.44
0.18
p<0.O2
7.78
0.82
7.61
0.65
3.98
0.36
3.42
0.37
VE max
156.7
21.7
144.3
HR max
191 ±8
%
7
_
25
FEF
5
+
0.69
6.19
4.52
+
i
0.50
1.13
Diffusion capacity
Treadmill exercise
2 max
V0
24.1
p<0.02
189+ 11
Bicycie exercisc
2 max
V0
3.52
0.41
2.83
0.57
p<O.Ql
VE max
135.2
19.0
119.5
19.6
p<O.02
HRmax
134±7
1.95±0.28
p<0.0l
AT
2.30±0.25
181±6
g
The bicycie test was designed to study details of parameters on different
work loads in steady state conditions. Apart from an increased resting
heart ratc, the linear relationship betwecn oxygen uptake and heart rate
was preserved, and when normalizing for the maximum oxygen uptake
there were no differences between the predive and postdive examinations,
Figure 1,A,B. The linear relationship between oxygen uptake and work bad
was likewise preserved.
But because of a higher RER postdive, oxygen
uptake was 7% lower at a given work rate postdive compared to predive.
Ventilation was significantly increased in relation to oxygen uptake on all
work boads, as well as in rebation to carbondioxide output. Figure i show
the ventilatory equivalents for 02 and CO
2 in relation to incrcments of
2 and VCO
V0
2 of 0.5 I/min. The relative hyperventilation was also
reflected in a decreased end tidal pCO
2 and increased end tidal 0
P
2
• The
ventilatory response to increased CO
2 production shows an increased sbope,
but no change in intercept.
There werc no significant diffcrences between breathing frequency and
ventilation, and between tidal volume and ventHation. However, the
deadspace fraction of the tidal volume was
increased, thc difference
becoming significant and more pronounced as ventilation, and thereby tidal
volume increascd, Figure 1.
The measure of accumulated bubble score secmcd to divide the divers
fairby wcll between “high bubblers” and “low bubbiers”, Fig 2. The rank
correlation showed a weak correlation between accumulated bubble score
and age (Rs=O.48, p<O.l) and a significant correlation between bubbie score
and percent reduction in maximal oxygcn uptake (Rs=O.60, p<O.05), Fig 3.
There was a significant correlation between decrease in 02 uptake and
decrease in TLCO (r=O.457, p<O.05) but not directly betwcen bubble score
and reduction in TLCO (R
=O.21).
5
9
3.
DTSCUSSION
50% of the divers had chest symptoms after surfacing, and all had
objective findings of dccreased pulmonary function and reduced exercisc
tolerance. The symptoms and the functional reduction were not serious
from a clinical point of view, but impacting upon the subject& work
capacity for several wecks.
There wcre no changes in dynamic lung volumes or effective alveolar
volume. The reduction of TLCO must therefore be either an increascd
restriction to diffusion over the alveolocapillary membrane or a reduced
capillary area available for diffusion. The ventilatory response to exercise
has many of the characterstics of a hyperventilation, but neither the
symptoms, the reduced TLCO nor increased physiological deadspace can bc
explained by that mechanism, the findings being more suggestive of
restrictcd pulmonary gas exchangc. The constellation of sinustachycardia,
dccreased TLCO, decreased V0
2 max and anaerobic threshold, arid in
creased ventilation with high VD/VT has becn described in primary
pulmonary hypertension (11) and recurrent pulmonary thromboembolism
2
(12). An increased alveoloarterial 0
P diffcrence (or decreased pCO
2
difference) should then be observed, but arterial bloodgases were not
measured during this study, neither oxygensaturation with oxymetry.
During a dive several factors can impair the cardio-pulmonary function.
Physical activity is low during the long decompressions and reductions of
2 max and anaerobic capacity of this magnitude has been described as a
V0
detraining or bedrest effect (13). An unchanged anaerobic threshold has
been described after a 450 meter divc (14), based on venous lactate
determination.
Based on gas exchange data, this study shows a small
decrease in anaerobic treshold.
The effects of hyperoxia on the lung are several. The symptoms produced
are those of a tracheobronchitis as the divers reported with retosternal
discomfort. The
functionai changes
reported are reductions in vital
capacity and TLCO. After deep dives there is a tendency of increased VC,
attributed to a training effect on respiratory muscles as seen after loaded
breathing (15), and swim training (16). This effect is then opposed by the
oxygen toxicity effect. The 0
P is neither very high, actuaily beiow the
2
limit of 0.5 bar thought not to impair the pulmonary function. However,
the exposure time is very long
up to four weeks. The most vuinerabie cdl
to hypcroxia seems to be the capillary endothelial ccli with disruptiori and
-
occlusion of capillary and smali arteriolar lumina.
-
-
10
Venous gas microbubblcs are produced during virtually all decomprcssion
procedures, both in operational diving and space activity. They have thc
potensial of inducing infiammatory rcactions in various tissues. The cffects
on pulmonary tissue are largely unknown in doses comparable to that
encountered during thosc decompressions, but it is known that massive air
embolism induces pulmonary infiammation and edoma (18), and is even uscd
as an experimental model of adult respiratory distress syndrome. The mdi
cation of a correlation between accumulated bubbie score and reduction of
maximum oxygen uptake is suggestive of bubbie effects on the lungs. Thc
registration of bubbies for only short periods twice daily may not give a
measure of actual total bubbie bad, however an indication. Therc werc
small intraindividual differenccs both between measurements the same day
and the ncxt day, with a gradual increase in all subjects toward surface.
The mcthod must be further deveboped to assess its potensial for evaluating
decompression profiles, otherwise lung function testing may prove to be a
valuable tool for such evaluation.
-
11
REFERENCES
1.
Cotes, lE., I.S. Davcy, 1W. Reed et aL
Respiratory effects of a single
saturation dive to 300 m. Brit. 3. Indust. Med 1987; 44, 76-82.
2.
Thorsen, E., H.C., Ørnhagen and A. Gulsvik:
af ter a saturation dive to 450 m.
Cardiopulmonary functions
Proceedings of the XIIth annual meeting
of EUBS, Rotterdam, 1986.
3.
Quanjcr Ph.H (ed): Standardized lung function testing. Bull Europ Physiopath
Resp. 1983, 19, suppi 5.
4.
Salorinne, Y: Single breath pulmonary diffusing capacity.
Scand 3 Respir
Dis, 1976, suppi 96.
5.
Jones, N.L:
Evaluation of a microprocessor controlled cxercise testing
system. 3 Appi Physiol 1984;57,1312—1318.
6.
Wasserman, K.
The anacrobic treshold measurement to evaluate exercise
performance. Am Rev Respir Dis 1984, 129 suppi s35-s40.
7.
Buckfuhner, M.3., J.E. Hansen, T.E. Robinson, et al.
cxercise protocol for cardiopulmonary assessment.
Optimizing the
3 Appi Physiol 1983;55,
1558-1564.
8.
Kisman KE, Masurel G, Guillerm R. Bubble Evaluation Gode for Doppler
Ultrasonic Decompression Data. Undersea Biomed. Res.5(Supplement): 28,
March 1978.
9.
Nishi, R.Y., Kisman, K.E., Eatock, B.C., Buckingham, LP. & Masurel, G.
(1980).
Assessmcnt of decompression
profiles
and
divers by
Doppler
ultrasonic monitoring. In Proc. 7th Symp. Underwater Physiology, pp. 717729. ED A. 3. Bachrach & M.M. Matzen. Bethesda, Md: Undersea Medical
Society.
10.
Rosner, 8.
Fundamentals of Biostatictics. PWS Publishers, Duxbury Press,
Boston, 1982.
12
11.
Janicki, iS., K.T. Waber, M.J. Likoff and A.P. Fishman. Exercise testirig to
evaluate patients with pulmonary vascular disease.
AM Rev Respir Dis
1984; suppi 1, s93—s95.
12.
Nadel, 3.A., W.M. Gould and J.H. Burgess.
pulmonary vascular obstruction.
Early diagnosis of chronic
Value of pulmonary function tests.
Am 3
Med 1968;44,16-25.
13.
Coyle, E.F., W.H. Martin, S.A. Blomfield et al.
Effccts of detraining on
responses to submaximal exercise. 3 Appi Physiol 1985;59, 853-859.
14.
ørnhagen, H., E. Thorsen and M. Gennser. Physical work capacity after
three different saturation dives. Proceedings of the Xllth annual meeting of
EUBS, Rotterdam, 1986.
15.
Leith, D.E. and M. Bradley.
-
Ventilatory muscle strength and endurance
training. 3 Appi Physiol 1976;41, 508-516.
16.
Clayton, T.L., G.F. Dixon, 3. Drake et al.
Effects of swimming on lung
volumes and inspiratory muscle conditioning. 3 Appi Physiol 1987;62,39-46.
17.
Jones, R, W.M. Zapol and L. Reid.
Pulmonary artery remodelling and
pulmonary hypertension after exposure to hyperoxia for 7 days.
Am 3
Pathol 1984, 117, 273-280.
18.
Staub, N.C., E.L. Schultz and K.H. Albertine. Leukocytes and pulmonary
microvascular injury. Ann N Y Academy Sci. 1982,332-334.
Leends tofigures
Figure IA-3.
Results from the bicycie exercise test. Dotted lines postdivc.
Figure 2 A-B.
Individual bubble records of the divers with the highest and lowest bubbie scores
(A) and their accumulated bubbie scores. In
the range of all divers are indicated,
Figure 3.
The relation betwcen accumulated bubble score and rcduction in maximum axyggen
uptake.
Legends to figures
Figure lA-].
Results from thc bicycie exercise test. Dotted lines postdive.
Figure 2 A-B.
Individual bubble records of the divers with the highest and lowest bubble scores
(A) and their accumulated bubble scores. In 8 the range of all divers are indicated,
Figure 3.
The relation betwceri accumulated bubbie score and reduction in maximum axyggen
uptake.
20
18
16
11.
r 12
D
10
I
1
31.5
I
I
I
2
3
1.
297
318
261.
I
6
5
237 210
I
8
7
183
9
156 129
11
10
102
75
12
1.8
days)
13
IL.
flME
21
I
DEPTH ms)
FIGURE 2
1.0
0
30
120
RS. 060
p< 0.05
10
I
0
o
FIGURE 3
i
I
5
10
15
I
I
20
25
I
30
O
m
2
ax%
FIGURE
i
22a-
i ‘ i ‘ i ‘ i
i i— i
i
i
0.0 0.5 10 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
B
i
I I I
0 1020 30 405060708030 1O[
I
V02 ZMAXJ
02 CL/rni..n]
-
r1
0
C
Li
4H414t
OhlhlIThihiFIhIhihIl1
0 20406080100120140160180200
VENT
020 406080100120140160180 20C
VENT CL/mLn]
CL/mL..n]
F
E
OIII[IIIIiIi1I
0.13.EL01.S2.Q2.S3.Q3.54.04.55.Q
C02
/rL
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.S 4.
-,
hIhIHhInIrL1
‘f’Ll’TH’IiH’I’I
0 102030 0 5060 708080100
0 10 20 30 0 5060 708080100
V02 CZMAX]
V02 C:MAX]
i
J
>
D
5.
I
J I
J I J
0.0 0.5 1.0 1.5 2.02.5 3.0 3.5
I
I
E
I
.
I
.14
02 CL/mLn)
• i2
-
•l0_
0
I
,
I
I
I
I
2
I
I
3
VT LITER(BTPS)
PULMONARY MECHANICAL FUNCTION AND DIFFUSION CAPACITY
AFTER DEEP SATURATION DIVES
Einar Thorsen, Kåre Segadal, Eirik Myrseth og Arvid Påsche.
NUTEC, 16.12.87
ET/EAJ
2
SUMMARY
Pulmonary function was measured before and after eight saturation dives in the
depth range of 300
-
450 meters of sea water and a duration of 14-30 days.
atmosphere was heliox with a partial pressure of oxygen of 0.4
rate of decomprcssion of 1.05
and two were open sea dives.
There was a significarit
(
1.33 m/h.
-
-
Thc
0.6 bar and a mean
Welding trials were done in two dives
A total of 43 commcrcial divers wcre examined.
(p<O.OS)
increase in forced vital capacity (FEVC) after
three of the dives frorn 3.8-8.1% of predive, and the incrcase in FEVC was
correlated with the duration of the dives (r=0.359,p<0.02).
Forced expired volume
in 1 second, mean midexpiratory flow, peak expiratory flow and maximum flows at
50% and 75% of FEVC were unchanged.
There was a significant increase (p<0.05)
in total lung capacity of 4.3%, functional residual capacity of 11.6% and in residual
volume of 14.8%.
Closing capacity was also increased by 16.6% (p<O.Ol).
The
distribution indices delta-N
, lung clearancc mdcx and nitrogen washout time were
2
unchangcd. The reduction in transfer factor for carbonmonoxide when corrccted to
a hemoglobin concentration of 146 g/I was from 13.0 ÷
1.6 to 11.9 ÷ 1.7
mmol/min/kPa (p<0.01) while effective alveolar volume was unchangcd. There was
a significant negative correlation between increase in FEVC and decrease in TLCO
(r=0.410,pczo.02). The change in TLCO did not correlate with duration of the dive,
mean rate of decompression, depth or divers’ age.
A control examination 4-6
weeks af ter the dives showed a partial normalization of the changes.
The results are consistent with a combined effect of respiratory muscle training
and some mechanism affecting the small airways or alveolocapillary membrane.
Possible mechanisms are an oxygen toxicity effect or infiammatory and circulatory
changes induced by gas embolization.
Compared to the known effects of
hyperoxia, this effect does not seem to be predominant.
3
INTROD1JCTION
Thc effects of a deep dive on pulmonary function arc the results of the combined
effects of exposure to high pressure with a phase of compression and decompres
sion intcracting with the effects of an artificial atmosphere with usually elevated
partial pressure of oxygen.
The impairment of pulmonary function during the
hyperbaric exposure is depth related and will eventually become a limiting factor
for physical work capacity. The increased gas density will result in increased
breathing resistance (1) and restricted intrapulmonary diffusion (2) and thereby
lead to an alveolar hypoventilation. After surfacing residual effects on pulmonary
function can be detected that must be caused by the combination of the effccts of
pressure and atmospherc.
An increase in lung volumes has been reported after
saturation dives (3,4,6), probably attributed to a training effect of respiratory
muscles (4). Hyacinthe et al (5) and Cotes et al (6) have also demonstrated a
reduction in transfer factor for carbonmonoxide immediately af ter a deep dive.
Hyperoxia has well known toxic pulmonary effects (7) and pulmonary gas embolism
generated
during
the
pulmonary reactions (8).
decompression
can
potentially
induce
infiammatory
The long term effects of repeated hyperbaric exposures
are mostly unknown, but the crossoctional studies of divers’ lung function by
Watt (9) and Crosbie (10) demonstrates some characteristics of divers’ lung
function. Divers in general have larger than predicted lung volumes, but maximal
flow rates at lower lung volumes are reduced indicating a slight bronchial
obstruction. Howcver, no longitudinal studies exists indicating whether this is an
adaptive response to diving or a progressive deterioratiori of lung function.
We have studied changes in pulmonary function before and after eight
saturation dives at NUTEC during the period 1983
-
deep
1986 to evaluate the magnitude
and functional significance of changes in pulmonary function.
-
-
4
METHODS
The dives
Eight dives in the depth range equivalent to 300
-
450 meters of sea water were
studied. Two were open sca dives while the others were conducted at the NUTEC
hyperbaric chamber complex.
Welding trials were performed in two dives.
Otherwise equipment and operational procedures were tested both in the dry and
wet part of the chamber.
Thc duration of thc dives were from 14-30 days. The
mean rate of decompression was from 1.05
-
1.33 metersfhour. The atmosphere was
heliox in all. Charactcristics of each dive is given in Table 1.
The divers
43 experienced professional commercial divers performed the dives.
took part in two dives.
Six divers
Three divers were excluded from this study because the
pre-dive and post-dive examinations were not done by the same laboratories. Their
average age was 30.3 years (range 23-39), weight 78.3 kg (range 67-91) and height
180.2 cm (range 168-193).
10 were current smokers, 4 ex-smokers and 29 non
smokers. They were selected for the dives on the pre-dive examinatioris 4-6 weeks
before each dive.
On the pre-dive examination the time since their last routine
saturation dive (less than 200 msw) was at least four weeks. For those divers that
did two deep dives the time between the deep divcs was from 5 months to 2 years.
Before the pre-dive examinations the divers had passed the annual medical
examination required by the Norwegian Petroleum Directorate for offshore diving.
The first post-dive examination was done within the first three days after surfacing
and a second post-dive examination was dorie 4-6 weeks after the dive. In Dive 2 an
C.
additional
year post-dive examination was done. A second post-dive examination
was not done after Dive 1 and 5.
5
Asscssment of pulmonary functiori
Dive 1-3
Static lung volumcs: The multibreath nitrogen washout technique was used for the
measurement of functional residual capacity (FRC). Combined with thc measure
ments of expiratory reserve volume (ERV) and inspiratory vital capacity (IVC),
total lung capacity (TLC) and residual volume (RV) were calculated (11).
Dynamic lung volumes:.
A minimum of three satisfactory forced vital capacity
manoeuvers were done (11). The forced expiratory vital capacity (FEVC), forced
expired volume in one second (FEV
) and peak expiratory flow (PEF) were taken as
1
the highest readings obtained. The forced mean mid-expiratory flow %)
75
_
25
(FEF
Q%, FEF
5
and forced expiratory flow rates at 50% and 75% of FEVC (FEF
%) wcrc
75
taken as the highest readings from flow-volume curves not differing by more than
5% f rom thc highest FEVC (11).
The forccd inspiratory vital capacity (FIVC),
), forced inspiratory flow rate at 50% of
1
forced inspired volume in one second (Fly
FIVC (FIF 50%) and peak inspiratory flow (PIF) wcre taken as the highest readings
obtained.
Maximum voluntary ventilation (MVV) was measured as the highest
ventilation sustained for 15 seconds.
Diffusion capacity:
Transfer factor for carbonmonoxide (TLCO) was measured by
the single breath-holding technique (11). Effective alveolar volume
was then
measured simultanously by helium dilution and transfer per unit effective alveolar
volume (KCO) was calculated. A correction of TLCO to a hemoglobin concentra
tion of 146
gli
was done (12).
Distribution of ventilation:
During the multibreath nitrogen washout test for
measurement of FRC, the nitrogen washout time (NWT) (time to bring expired N2
6
concentratiOfl below 2%) and the lung clearancc mdcx (LCI) (volume ventilated to
2 concentration below 2% relative to FRC) were measured (13). The
bring expircd N
slope of phase 3 of the single breath 2 test
-
delta N
- was also measured along
2
with ciosing volume (CV) at the point of inflection between phase 3 and 4. Ciosing
capacity (CC) was calculatcd as the sum of RV and CV (14).
Dive 4
-
8
During dives 4-8 only the dynamic lung volumes FEVC, FEV
, PEF and MVV were
1
measured together with the diffusion capacity indices.
In Dive 4 static lung
volumes were also measured by thc helium dilution technique.
Chest x-rays were
taken only in connection with Dive 1 and 4.
Data processirg and statistics
For comparison of rcsults beween pre-dive
and post-dive examinations paired
students t-test was applied. Least squarcs linear rcgression analysis was done for
correlation analysis.
Composite flow volume curves wcre constructed from the
%, FEF
50
means of FVC, PEF, FEF
% and of PIF, F1F
75
% and FIVC, drawing the
50
curve by interpolation between those points done by a computer programme. (VAX
11/750, interpolation by Cubic splines). Differences between examinations were
calculated as difference from the mean. All data are exprcssed as mean ÷ 1SD. A
p value less than 0.05 was considered as significant.
RESULTS
On the pre-dive examinations none of the divers reported pulmonary symptorns and
the clinical examinations of the heart and lungs were considered normal. On their
7
last annual medical examination they all had normal chest roentgcnograms and
electrocardiograms.
Immediately after the dives retrosternal discomfort was
reported by 20 divers and a nonproductivc cough provoked by deep inspirations by
9.
Otherwise nonspecific symptoms of weakness, general fatigue and insomnia
were reporteci. Clinical cxaminations were still normal and in the two dives wherc
chest roentgenograms were taken, they werc also normal.
Both thc specific and
nonspecific symptoms had gradually disappeared until
the
second
post-dive
examination.
Static lung vo1umc:
There was a significant increase in TLC of 4.3%, FRC of
11.6% and RV of 14.8% from the pre-dive to first post-dive examination. The IVC,
ERV and IC were unchanged, Figure 1 and Table 2.
On the second post-dive
examination the TLC and its subdivisions were partially normalized.
Dynarnic lung volumes:
Therc were no changes in any parameters from the pre
dive through the first and second post-dive examinations when all dives were
pooled. In Dive 2, 3 and 4 thcre was a significant increase in FEVC from the pre
dive to first post-dive examination of 3.8, 5.6 and 8.1 % respectively, while FEV
1
and flow rates at
other lung volumes wcre unchanged.
As shown in Figurc 2 the
outline of the flow-volume curves were not different, only their positions related
to absolute lung volume. That means that at the same absolute lung volume, flow
rate was lower post-dive. When extrapolated to a total lung volume of 4.81 I which
is the mean of absolute lung volume at 50% of FEVC expired pre- and 1. postdive,
flow rate was reduced from 5.62 us to 5.06 l/s.
At the mean of 75% of FEVC
expired, 3.27 I, flow rate was reduced from 2.61 to 2.16 us. Assuming that the
standard deviations of flow at those extrapolated data points are the same as on
those actually measured, then flow rate at 3.27 I total lurig volume is significatly
reduced (p<0.O2), but not at 4.81 1 total lung volume. The change in FEVC did not
-
8
correlate with divers age (r_0.139) or depth (r_0.196) or rate of decompression
(r=0.224), but correlated positively with duration of the dives (r_0.359, p<0.02). The
dives where welding was performed did not show any specific trends compared to
the other dives.
Distribution of ventilation: There werc no changes in thc distribution indices delta
N2, LCI or nitrogen washout time. The closing volume was significantly increased,
and thereby also the closing capacity since residual volume was increased as well,
(
Table 2 and Figure 1.
Transfer factorfor carbonmonoxide There was a significant reduction of TLCO of
9.5% immediately after the dives.
magnitude (9.0%).
The reduction in KCO was of the same
A correction for the small decrcasc in haemoglobin concentra
tion reduced thc difference by only 0.9%.
shown in Figure 3.
The results of TLCO in each dive is
The rcduction in TLCO did not correlate with duration of the
dive (r=0.123) or divers age (r=0.060) or depth (r
=
0.099), but there was a
significant negative correlation between change in FEVC and change in TLCO
(r=0.410, p<0.Ol) Figure 5.
examination 4
-
TLCO was stil! reduced on the second postdivc
6 weeks after the dives (dive i and 5 not examined), the reduction
being 5.6%. In dive 2 where a 6 months follow up study was done, normalization
was then complete.
9
DISCUSSION
The results of thc assessmcnt of static and dynamic lung volumes indicates an
expansion of the lungs.
Several reports indicate an increase in vital capacity
immediately af ter deep dives (3,4,6), this was also seen in three of our dives. The
total lung capacity and vital capacity can be affected by a training cffcct because
of increased breathing resistance (4). The rcsults of training of respiratory musclcs
by loaded breathing (15) and swimming (16) have demonstrated an increase in FRC,
TLC and VC with unchanged RV.
The training of VC by the dives must, howcver,
be opposed by factors known to decrease VC and the resultant change in VC after
deep dives must be thc sum of those changes. It is known that hyperoxia results in
a decreasc in VC (7).
Existing oxygen tolcrance tables indicate an oxygcn
concentration of 0.5 bar as being harmiess, but there exists no expcrience to
support this when exposure time is as long as 3-5 weeks as in deep dives. In certain
cxposurc ranges changes in TLCO can be more prominent than changes in VC (17),
and cellular and biochemical effects of hyperoxia can be detected in concentration
ranges below 0.5 bar although any clinical effccts has not been demonstrated.
The caracteristics of divers lung function described by Crosbie et al (9) indicates a
slight bronchial obstruction in divers.
It is not known whether it is a real
obstruction or a result of the divers’ significantly higher than predicted lung
volumcs. Our study indicates that a slight obstruction might be induced by the
dives when looking at maximum flow rates at absolute lung volumes.
However, in
this study several assumptions had to be done to make those corrections. First we
assume that the outline of the flow-volume loops are identical, this is based on thc
demonstration of no significant changes in any parameter derived from the flow
time curves.
Second, the standard deviations on the extrapolated data points are
assumed to be the same as on those actually measured.
Third, absolute lung
-
-
10
volumes werc not measured directly in connection with the flow measurements as
can be done in a body plethysmograph, but werc measured by another test and the
calculation of actual absolute lung volumes wcrc based on that examination.
Embolisation by microbubbles can induce infiammatory rcactions as shown in other
tissues, although the effects on lung tissue of the actual bubble bad experienccd
through an otherwise uneventfull decompression is not known.
Thc demonstration
of an increased residual volume and increased ciosing capacity indicates that
subclinicab changes in the lung parenchyma and/or small airways takes place.
An
increase in ciosing volume is attributed to an increase in small airways resistance
or by a prc-clinical pulmonary edema.
There were no changes in the indices of
distribution of ventilation. This indicates that the distribution of ventilation is still
even and that larger airways are not affected. These indices do not give
information of the condition of the smalber airways.
The functional significance of changes in pulmonary function after deep dives is
indicated by the striking reduction of TLCO.
The transfer of CO from alveoli to
hemogbobin depends on the arca available for diffusion, the condition of the
membrane over which diffusion takes place, the capillary area with its bbood
volume and hemoglobin conccntration. The measurement of static lung volumes as
well as VA shows that the lung vobume and thereby alveolar arca available for
diffusion is almost unchanged.
The hemogbobin concentration has been corrected
for, and is not explaining the difference between pre and post-dive examinations.
The explanation is then reduced to an increased thickness of the diffusivo
membrane or a reduced capillary area availabbe for diffusion.
This is the
bocalisation of changes suggested by the increase in ciosing capacity, and also by
the reduction of maximum fbow rates at bow lung volumes.
-
-
11
Reductions in TLCO have been demonstrated after both monobaric and hyperbaric
oxygen exposure (5,6,8) and it has been shown that the time for complete recovery
can be several weeks. Hyacinthe et al has demonstrated a 13% reduction of TLCO
after a decompression from 30 ATA at PP°2 of 0.4-0.8 bar.
This is definitely a
toxic oxygen concentration. The TLCO was stili reduced two wecks after this dive.
Our data indicates a recovery time of up to 12 weeks depending on the initial
rcduction.
(
The significant correlation between duration of the dive and increase in FEVC
couid reflect the training effect, as there is no correlation with rate of decompres
sion, depth or age.
TLCO does not significantly correlate with duration of the
dives, but scems in some way to be related to the change in FEVC. Hyacinthe et al
have reported no corrciation between duration of dive and change in VC, but during
those dives different gas mixturcs and different
°2 pressures were used (18). Our
dives are very similar with respect to atmosphere, PP
2 and rate of decompression.
0
How an increase in FEVC is associated with a decreasc in TLCO is very difficult to
expiain. It may indicate that the training effect and gas microemboiization effect
are larger than thc oxygen toxicity effect, as a positive correlation between
decrease in TLCO and decrease in FEVC then would be expected. Recent studies
have shown that the endothelial ccli is probably the most vuinerabie ccli to
hyperoxia, so that circuiation could be relatively more affected at oxygen
exposures in this range than the pulmonary mechanicai function (19).
Other significant correiations between changes in lung function parameters and
characteristics of the hyperbaric exposure or the divers themseives were not found,
such as age, depth, rate of decompression or 0
PP
2
.
The individual response to the
environmental challenges are very different, and with so many etiologic factors
C
acting simuitanously makes thc analysis very difficuit. The limits within which
-
12
oxygefl concentrations and rates of decomprcssion has been
dives are also very small.
manipulated in thcse
Systcmatic studies of routine operational saturation
diving in thc depth range 70
-
200 msw should be carried out making the
correlations over a wider range for the indepenclant variables.
So far it can be
concluded that significant pulmonary changes after deep saturation diving are
induced by the dive itseif.
The recovery time can be several weeks.
As long as
long-tcrm health cffects are mostly unknown, efforts should be takcn to assure
that a complete recovery has taken place before other dives are done, not only
deep dives but also routine diving. The TLCO test should be considered in the
annual medical examination of divers.
13
REFERENÇE
i.
Miller, 1W., Wangensteen, O.D. and Lanphier, E.H. Respiratory limitations
to work at dcpth.
In Proc. Third International Conference on Hyperbaric
and Undwerwater Physiology, pp 118-123, Ed. X. Fructus. Paris: Dom. 1975.
2.
van Liew, H.D., Thalmann, E.D. and Sponholtz, D.K. Hindrance to diffusive
gas mixing in the lung in hyperbaric environmcnts. 3 AppI Physiol 1981, 51,
243-247.
3.
Smith, R.M., Hong, S.K., Dressendorfer, R.H. et al. Hana Kai II: A 17-day
dry saturation dive at 18.6 ATA. IV. Cardiopulmonary Functions. Undersea
Biomed Res 1977 4, 267-28 1.
4.
Fisher, A.B., DuBois, A.B, Hyde, R.W. et al.
Effect of 2 months’ undersea
exposure to N
-0 at 2.2 ATA on lung function. 3 Appi Physiol 1970, 28(1),
2
70-74.
5.
Hyacinthe R.H., Giry P. and Brousolle 6.
Developments of alterations in
pulmonary diffusing capacity after a deep saturation dive with high oxygen
levd
during decompression.
In Underwater Physiology VII.
Proc Seventh
Symposium on Underwatcr Physiology, 75-83. UMS Bethesda, 1979.
6.
Cotes, lE., Davey, LS., Reed, 1W. et al.
Respiratory effects of a single
saturation dive to 300 m. Brit 3 Indust Med 1987; 44:76-82.
7.
Ciark J.M. Oxygen toxicity. In Benriett and Elliott eds. The physiology and
medicine of diving. Best publishing
Co,
San Pedro, CA, 1982.
14
8.
Staub, N.C., Schultz, E.L. and Albertine, K.H.
Leukocytes and pulmonary
microvascular injury. Annuals of the New York Academy of Sciences, 1982,
332-34.
9.
Watt, 5.3.
Effects of commercial diving on ventilatory function.
Br 3
Indust Med. 1985;42:59-62.
10.
Crosbie, W.A., Reed, ].W. and Ciarke, M.C.
the large lungs found in commercial divers.
Functional characteristics of
3 Appi Physiol 46(4): 639-645
(1979).
11.
Quanjcr, Ph.H. (Ed).
Standardizcd lung function testing.
Bull Europ
Physiopath Resp 1983, 19 (suppi 5).
12.
Salorinne Y.
Single breath pulmonary diffusirig capacity.
Scand 3 Respir
Dis, 1976; suppi 96.
13.
Becklake. M.R. A new mdcx of the intrapulmonary mixture of inspired gas.
Thorax 1952,7, 111 -116.
14.
Collins, 3.V. Ciosing volume
Chest 1973, 67, i
15.
-
-
A test of smal! airway function? Br 3 Dis
7.
Leith, D.E. and Bradiey, M.
Ventilatory muscle strength and endurance
training. 3 Appi Physiol 1976, 41: 508-516.
16.
Clayton, T.L., Dixon, G.F., Drake, 3. et al.
Effects of swimming on lung
volumes and inspiratory muscle conditioning. 3 Appi Physiol 1987, 62(1) 3946.
15
17.
Caldwell PR B, Lee W.L. jr, Schildkraut H.S. and Archibald E.R. Changes in
lung volume, diffusing capacity and blood gases in men breathing oxygen. i.
ppl Physiol 1966; 21: 1477-1483.
18.
Hyacinthe, R.
Acute effects of experimental saturation dives on vital
capacity. Proc. Xllth annual meeting of ELJBS, Rotterdam 1986, Ed L.M.
Schrier.
19.
Jones, R., Zapol, W.M. and Reid, L. Pulmonary arterial wall injury and
remodelling by hyperoxia. Chest 1983, 835, 40 475.
16
TABLE 1._Charaçteristics of thc dives
No. Divers
Dive
Depth
Duration *
i
6
360
2÷3+13
0.4
2
G
360
2÷10+13
0.4
3
6
360
2+12+13
0.4
4
6
450
2+10+18
0.45
5
4
300
1÷3+10
0.4
6
9
300
1+9+9
0.4
7
6
350
2+11÷11
0.4
8
6
350
2÷6+11
0.4
*
Compression time
**
Bottom phase and decompression phase.
+
bottom time ÷ decompression time
-
-
-
-
-
-
-
-
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.6
0.6
0.55
Results of the pulmonary function tests.
TABLE 2
Predive
1. Postdive
2. Postdive
0.64
6.16 ± 0.60
4.69 ÷ 0.55
46-46-38
4.54 ± 1.27
11.77+ 1.37
171 ± 24
46-46-38
46-46-38
5.26 ÷ 1.15
2.15 ÷ 0.74
18-18—12
1.56 ± 0.54
6.01 ± 0.63
5.31 ± 0.80
18-18-12
18-18-12
8.01 ± 2.53
8.63 ± 2.34
18-18-12
8.04 ± 0.67’’
4.11 ± 0.61”
1.81 ± 0.37”
7.86± 0.73
24-24-18
3.79 ± 0.68
1.69 ± 0.34
24—24-18
6.14 ± 0.54
2.09 ± 0.43
24—24—18
fl’
DynamiC lung volumes
6.17
FVC
6.10 ÷ 0.68
1
FEV
4.81 ± 0.55
4.57 ± 1.13
11.95÷ 1.43
4.78 ± 0.56
4.41 ± 1.15
11.71 + 1.48
182 ÷ 24
75
FEF
174 ± 19
5.33 ± 0.94
2.36 ÷ 0.67
5
758F
FE
1.66
+
0.60
FIVC
5.88
+
0.61
2.40 ± 0.80
1.75 ÷ 0.55
6.07 ± 0.54
1
FIV
%
50
F1F
5.52 ± 0.85
7.97 ± 2.27
5.25 ± 0.78
7.77 ± 2.37
PIF
8.81 ± 2.27
8.40 ± 2.22
F
25
FE
75
..
PEF
MVV
50
FEF
+
5.32+ 1.24
46-46-38
24-24-24
18-18—12
18-18-12
18-18-12
Static tung votumes
TLC
7.70÷ 0.85
FRC
3.77+ 0.74
RV
IVC
1.56± 0.36
6.09+ 0.48
ERV
2.20÷ 0.50
6.20 ± 0.48
2.31 ± 0.42
IC
3.89 ÷ 0.43
3.89 ± 0.45
4.05 ± 0.38
24-24-13
7.51 ± 0.65
2.68 ± 0.86
7.18 ± 0.69
2.80 ± 0.90
7.41 ± 0.66
2.91 ± 0.70
16-16-11
0.65 ± 0.22
11.2 ± 2.1
cc
2.35 ± 0.41
0.71 ± 0.20
13.0 ± 1.8”
2.74 ± 0.37**
16-16—11
CV (% VC)
0.71 ± 0.23
11.0 ± 1.6
2.50 ± 0.40
16-16-11
11.82± 1.66’”
*
1.44 ± 0.17’
12.62 ± 1.66
1.53 ± 0.21
46-46-38
8.24 ± 0.84
139÷ 13
46-46-38
24—24-18
24-24-18
Distribution of ventilation
LCI
NWT
2
Delta N
16-16—11
16-16-11
Diffusion capacity
TLCO
13.00÷ 1.62
KCO
VA
Hb
1.60 ± 0.20
8.13 ± 0.80
147÷ 11
Hct
0.44 ± 0.02
*
**
“
8.20 ÷ 0.73
138± 15
0.42 ± 0.02
number of divers examined on each examination
significantly different from pre-dive p<o.o5
significantly different from pre-dive pcO.O1
0.42 ± 0.03
46-46-38
46-46-38
46-46-38
(i-)
0
:
TLC
8-
LU
-J
0
>
6-
FRC
4-
cc
2-
0-
RV
PREDIVE
FIGURE i
POSTDIVE
12- A
cn
0
f:D
‘-I
(fl
J
6-
_j
3-
LL
0-
—3
-
-6-
-9
-
0.0
2.0
I
4.0
‘
6.0
8.0
VOLUME L(BTPS)
12Cf)
0
m
B
/
9
1_fl
—i
6-
—J
30-
—3
-
—6
-
—9
-
......
•.
...
—12—
I
40
9
6
.
I
‘
4
2
VOLUME L(BTPS)
FIGURE 2
0
B
i
2
6
FEV
6,6
5,1,.
5,6
5,8
6,0
6,
1,6
:
i
5,2
DIVE
i
Post 3
FIGURE 3
Post 2
6.2
i
Post i
5,0
i
i
Pre
u
A
i.
2
Pre
FEVC
Post i
Post 2
Post 3
TLCO
14,0
13,5
7
13,0
12,5
12,0
11,5
2
11,0
10,5
10,0
DIVE
Pre
i
Post 2
Post i
FIGURE
4
Pst3