Czy tlen odurza jak azot? Narkoza, END i planowanie trimiksu

Każdy, kto zszedł na powietrzu poniżej 30 metrów, zna to uczucie: trochę wolniej się myśli, trudniej policzyć gaz, czasem pojawia się dziwna wesołość albo niepokój. To narkoza gazowa, przez wielu nazywana po prostu „głębinowym upojeniem”. Wiadomo, że winny jest głównie azot. Ale co z tlenem? Czy istnieje coś takiego jak narkoza tlenowa? Ten pozornie akademicki spór ma bardzo praktyczne skutki: od odpowiedzi zależy, ile helu wlejesz do butli i jak ocenisz mieszankę na swoim rebreatherze.

Temat podjął dr Xavier Vrijdag, badacz medycyny nurkowej z Uniwersytetu w Auckland, w artykule dla magazynu InDEPTH, jednym z najchętniej czytanych tekstów tego pisma w 2023 roku. Poniżej opowiadamy, co ustalił, i tłumaczymy, co z tego wynika dla Twojego planu nurkowania.

Narkoza w pigułce

Narkoza to odwracalne zaburzenie pracy mózgu wywołane gazem oddechowym pod zwiększonym ciśnieniem. Im głębiej, tym większe ciśnienie parcjalne gazu, czyli ta część całkowitego ciśnienia, która przypada na dany składnik mieszanki. Na 30 m oddychamy powietrzem pod ciśnieniem 4 barów, więc azot działa na nas tak, jakby był go czterokrotnie więcej niż na powierzchni. Narkoza mija, gdy się wynurzymy, ale pod wodą potrafi skutecznie zepsuć ocenę sytuacji, a to w nurkowaniu technicznym jest najcenniejsze.

Lekarstwem jest hel. To gaz, który nie odurza, więc w trimiksie (mieszaninie tlenu, helu i azotu) zastępuje część azotu. Mieszankę zapisuje się jako dwie liczby: 18/45 oznacza 18% tlenu i 45% helu, a resztę, czyli 37%, stanowi azot.

END: jedna nazwa, dwa sposoby liczenia

Żeby porównać narkotyczność różnych mieszanek, używamy END (od ang. equivalent narcotic depth, równoważna głębokość narkotyczna). To głębokość, na której powietrze odurzałoby nas tak samo jak dana mieszanka na planowanej głębokości. Jeśli END Twojego trimiksu na 60 m wynosi 30 m, to w głowie powinno być mniej więcej tak, jak na 30 m na powietrzu.

Problem w tym, że END liczy się na dwa sposoby:

• z tlenem: tlen traktujemy jako tak samo narkotyczny jak azot. Wtedy END = (głębokość + 10) × (udział azotu + udział tlenu) − 10. Tak liczą m.in. PADI, GUE, CMAS i PSAI.
• bez tlenu: liczy się tylko azot w porównaniu z 79% azotu w powietrzu. END = (głębokość + 10) × udział azotu ÷ 0,79 − 10. Tak liczą m.in. TDI, IANTD, BSAC i NAUI.

Różnica nie jest kosmetyczna. Dla trimiksu 18/45 na 60 m wychodzi 28,5 m, gdy liczymy tlen, i 22,8 m, gdy go pomijamy. Na wykresie poniżej zebraliśmy kilka typowych mieszanek: w każdym przypadku wariant z tlenem daje wynik o ok. 5–6,5 m głębszy.

Dlaczego tlen w ogóle jest podejrzany

Od ponad stu lat w anestezjologii działa reguła Meyera-Overtona: im lepiej gaz rozpuszcza się w tłuszczach, tym silniej działa narkotycznie. Tlen rozpuszcza się w tłuszczach lepiej niż azot, więc według tej reguły powinien odurzać nawet mocniej. Są jednak dwa „ale”. Po pierwsze, reguła ma wyjątki: niektóre gazy zachowują się inaczej, niż przewiduje. Po drugie, tlen nie jest gazem obojętnym. Organizm stale go zużywa, więc w tkance mózgowej jego ciśnienie jest dużo niższe niż w gazie, którym oddychamy. Azot i hel nie są zużywane, więc do mózgu docierają „w całości”.

Jak zmierzyć narkozę?

To trudniejsze, niż się wydaje. Klasyczne testy psychometryczne, czyli zadania na liczenie, pamięć czy zręczność, mają słabe punkty: badani uczą się ich przy każdej kolejnej próbie, a wynik zależy od motywacji. Popularny test CFFF (krytyczna częstotliwość migotania, czyli moment, w którym migające światło zaczyna wyglądać na ciągłe) w badaniach Vrijdaga w ogóle nie wykazał narkozy na powietrzu przy 6 ATA, czyli na ok. 50 m.

Zespół z Auckland zaproponował więc inną miarę: łączność funkcjonalną mózgu mierzoną zapisem EEG, czyli elektrycznej aktywności mózgu rejestrowanej elektrodami na głowie. W uproszczeniu sprawdza się, jak bardzo różne obszary mózgu „rozmawiają” ze sobą i jak sprawnie przekazują informacje.

Co wyszło w komorze

Najpierw trzeba było sprawdzić, czy metoda w ogóle wychwytuje narkozę. Dwunastu nurków technicznych oddychało w komorze hiperbarycznej powietrzem i helioksem (21% tlenu, 79% helu) przy ciśnieniu odpowiadającym 18 m (2,8 ATA) i 50 m (6 ATA). Na powietrzu przy 6 ATA łączność w mózgu wzrosła o 35% w porównaniu z powierzchnią, a przy 2,8 ATA widać było tendencję do wzrostu o 19%. Na helioksie nie zmieniło się nic istotnego. Ponieważ ciśnienie i ilość tlenu były takie same, różnicę daje azot. Metoda działa.

Potem przyszła pora na tlen. W drugim badaniu dwunastu nurków technicznych oddychało czystym tlenem na powierzchni, przy 1,4 ATA (4 m) i przy 2,8 ATA (18 m). Łączność w mózgu nie wzrosła. Autor stawia hipotezę, że tlen po prostu nie działa na te same receptory w neuronach co azot.

Dla nurków na nitroksie płynie z tego dobra wiadomość: dodatkowy tlen prawdopodobnie sprawia, że mieszanka jest nieco mniej narkotyczna niż powietrze. Trzeba jednak pamiętać o ograniczeniach. To małe grupy, jedna metoda pomiaru i wnioski, które sam autor przedstawia jako hipotezę. Ciśnienie parcjalne tlenu 2,8 ATA, przy którym prowadzono badanie, w nurkowaniu jest nie do przyjęcia: w takich warunkach realnie grozi toksyczność tlenowa i drgawki.

Co to znaczy dla planowania mieszanek

1. Liczenie END z tlenem to bezpieczny zapas, nie błąd. Jeśli tlen odurza słabiej, niż zakładamy, to END policzone z tlenem po prostu zawyża narkozę o kilka metrów. Wychodzisz na nurkowanie z głową jaśniejszą, niż przewidywał plan. Odwrotny błąd byłby gorszy.

2. Zapas kosztuje hel. Przykład: na 60 m z 18% tlenu chcesz mieć END 30 m. Licząc tlen jako narkotyczny, potrzebujesz ok. 43% helu. Licząc tylko azot, wystarczy ok. 37%. Na dużych butlach i przy wielu nurkowaniach to zauważalna różnica w cenie napełnienia. Hel ma też inne zalety: zmniejsza gęstość gazu, a gęsty gaz utrudnia oddychanie i sprzyja zatrzymywaniu dwutlenku węgla, który sam nasila narkozę.

3. Rebreather. W obiegu zamkniętym (CCR) ciśnienie parcjalne tlenu jest stałe (tzw. setpoint), więc na płytszych głębokościach udział tlenu w pętli jest duży. Jeśli liczysz tlen w END, rebreather na średnich głębokościach wyjdzie „bardziej narkotyczny”, niż sugerują badania EEG. Jeśli go nie liczysz, wynik będzie bliższy temu, co pokazało EEG, ale tracisz zapas. Ważne, żeby cały zespół i planer dekompresyjny używały tej samej metody.

4. Trzymaj się standardu swojej organizacji. PADI, w ramach którego szkolimy w Long Deco, liczy tlen jako narkotyczny. Jedno badanie nie zmienia standardów z dnia na dzień i nie jest powodem, żeby na własną rękę „odchudzać” mieszankę z helu.

5. Nie ufaj samoocenie. Ta sama komora pokazała, że prosty test wzrokowy nie wychwycił narkozy na 50 m, choć EEG ją widziało. Pod wodą jest podobnie: to, że „czujesz się dobrze”, nie znaczy, że myślisz tak sprawnie jak na powierzchni. Dlatego END ustala się na lądzie, w planie, a nie na dnie.

Słowniczek

• Narkoza gazowa (azotowa): odwracalne spowolnienie i zaburzenie pracy mózgu wywołane gazem oddechowym pod ciśnieniem.
• Ciśnienie parcjalne (pO2, pN2): część całkowitego ciśnienia gazu, która przypada na dany składnik mieszanki.
• ATA: atmosfera absolutna, ciśnienie liczone razem z ciśnieniem powietrza nad wodą (1 ATA na powierzchni, ok. 2 ATA na 10 m).
• END (równoważna głębokość narkotyczna): głębokość, na której powietrze odurzałoby tak samo jak dana mieszanka.
• Trimix: mieszanina tlenu, helu i azotu; zapis 18/45 to 18% tlenu i 45% helu.
• Heliox: mieszanina tylko tlenu i helu.
• Nitrox: powietrze wzbogacone w tlen, np. nitrox 32 to 32% tlenu.
• Rebreather (CCR): aparat o obiegu zamkniętym, który usuwa dwutlenek węgla i dodaje tlen, utrzymując stałe pO2.
• Setpoint: ciśnienie parcjalne tlenu, które utrzymuje rebreather, np. 1,3.
• Diluent: gaz rozcieńczający w rebreatherze, na głębsze nurkowania zwykle trimix.
• Reguła Meyera-Overtona: zasada, że gaz tym silniej odurza, im lepiej rozpuszcza się w tłuszczach.
• EEG: zapis elektrycznej aktywności mózgu.
• CFFF: test krytycznej częstotliwości migotania światła, stosowany do oceny narkozy.
• Toksyczność tlenowa: szkodliwe działanie tlenu przy zbyt wysokim pO2; pod wodą grożą drgawki.

Chcesz planować mieszanki świadomie?

Dobór gazów, liczenie END i limity tlenowe to sedno kursów nurkowania technicznego. W Long Deco uczymy tego w praktyce, na prawdziwych planach i prawdziwych nurkowaniach:

• PADI Tec 40 i Tec 45: wejście w nurkowanie dekompresyjne,
• PADI Tec 50: do 50 m z kilkoma gazami dekompresyjnymi,
• PADI Tec Trimix 65: pierwsze nurkowania z helem i liczenie END w praktyce,
• PADI Tec Trimix Diver: głębokie nurkowania na trimiksie hipoksycznym.

Napisz do nas, pomożemy dobrać kurs do Twojego doświadczenia.

Źródło: Xavier Vrijdag, Is Oxygen Narcosis A Thing?, InDEPTH, 1 lutego 2023, Artykuł w serwisie InDEPTH. Artykuł opisuje badania zespołu z University of Auckland opublikowane w 2022 r. w Scientific Reports (azot) i Physiological Reports (tlen), finansowane przez Office of Naval Research marynarki wojennej USA.

Wartości END na wykresie i w przykładach policzył Long Deco. Tekst ma charakter edukacyjny i nie zastępuje szkolenia nurkowania technicznego.