Чи кисень п’янить, як азот? Наркоз, END і планування тріміксу

Кожен, хто спускався на повітрі глибше 30 метрів, знає це відчуття: думається трохи повільніше, важче порахувати газ, іноді з’являється дивна веселість або тривога. Це газовий наркоз, який багато хто називає просто «глибинним сп’янінням». Відомо, що винен переважно азот. Але що з киснем? Чи існує щось на кшталт кисневого наркозу? Ця начебто академічна суперечка має дуже практичні наслідки: від відповіді залежить, скільки гелію ти зальєш у балон і як оціниш суміш на своєму ребрізері.

Тему підняв доктор Xavier Vrijdag, дослідник дайвінгової медицини з Оклендського університету, у статті для журналу InDEPTH, одному з найчитаніших текстів цього видання 2023 року. Нижче ми розповідаємо, що він встановив, і пояснюємо, що з цього випливає для твого плану занурення.

Наркоз у двох словах

Наркоз це оборотний розлад роботи мозку, спричинений дихальним газом під підвищеним тиском. Чим глибше, тим більший парціальний тиск газу, тобто та частина загального тиску, що припадає на даний компонент суміші. На 30 м ми дихаємо повітрям під тиском 4 бари, тож азот діє на нас так, ніби його вчетверо більше, ніж на поверхні. Наркоз минає, коли ми виринаємо, але під водою він здатен успішно зіпсувати оцінку ситуації, а це в технічному дайвінгу найцінніше.

Ліки від нього це гелій. Це газ, який не п’янить, тож у тріміксі (суміші кисню, гелію й азоту) він заступає частину азоту. Суміш записують двома числами: 18/45 означає 18% кисню і 45% гелію, а решту, тобто 37%, становить азот.

END: одна назва, два способи розрахунку

Щоб порівняти наркотичність різних сумішей, ми користуємося END (від англ. equivalent narcotic depth, еквівалентна наркотична глибина). Це глибина, на якій повітря п’янило б так само, як дана суміш на запланованій глибині. Якщо END твого тріміксу на 60 м становить 30 м, то в голові має бути приблизно так, як на 30 м на повітрі.

Проблема в тому, що END рахують двома способами:

• з киснем: кисень вважаємо таким самим наркотичним, як азот. Тоді END = (глибина + 10) × (частка азоту + частка кисню) − 10. Так рахують, зокрема, PADI, GUE, CMAS і PSAI.
• без кисню: рахується лише азот порівняно з 79% азоту в повітрі. END = (глибина + 10) × частка азоту ÷ 0,79 − 10. Так рахують, зокрема, TDI, IANTD, BSAC і NAUI.

Різниця не косметична. Для тріміксу 18/45 на 60 м виходить 28,5 м, коли рахуємо кисень, і 22,8 м, коли його пропускаємо. На графіку нижче ми зібрали кілька типових сумішей: у кожному випадку варіант з киснем дає результат приблизно на 5-6,5 м глибший.

Чому кисень узагалі під підозрою

Понад сто років в анестезіології діє правило Мейєра-Овертона: чим краще газ розчиняється в жирах, тим сильніше він діє наркотично. Кисень розчиняється в жирах краще за азот, тож за цим правилом він мав би п’янити навіть сильніше. Але є два «проте». По-перше, правило має винятки: деякі гази поводяться інакше, ніж воно передбачає. По-друге, кисень не є інертним газом. Організм постійно його споживає, тож у тканині мозку його тиск набагато нижчий, ніж у газі, яким ми дихаємо. Азот і гелій не споживаються, тож до мозку доходять «цілими».

Як виміряти наркоз?

Це важче, ніж здається. Класичні психометричні тести, тобто завдання на рахунок, пам’ять чи спритність, мають слабкі місця: піддослідні вчаться їх при кожній наступній спробі, а результат залежить від мотивації. Популярний тест CFFF (критична частота мерехтіння, тобто момент, коли світло, що блимає, починає здаватися безперервним) у дослідженнях Vrijdag зовсім не виявив наркозу на повітрі за 6 ATA, тобто на бл. 50 м.

Команда з Окленда запропонувала тому іншу міру: функціональну зв’язність мозку, яку вимірюють записом ЕЕГ, тобто електричної активності мозку, що реєструється електродами на голові. Спрощено перевіряється, наскільки різні ділянки мозку «розмовляють» між собою і наскільки справно передають інформацію.

Що вийшло в камері

Спершу треба було перевірити, чи метод узагалі вловлює наркоз. Дванадцять технічних дайверів дихали в гіпербаричній камері повітрям і геліоксом (21% кисню, 79% гелію) за тиску, що відповідає 18 м (2,8 ATA) і 50 м (6 ATA). На повітрі за 6 ATA зв’язність у мозку зросла на 35% порівняно з поверхнею, а за 2,8 ATA було видно тенденцію до зростання на 19%. На геліоксі суттєво нічого не змінилося. Оскільки тиск і кількість кисню були однакові, різницю дає азот. Метод працює.

Потім настав час кисню. У другому дослідженні дванадцять технічних дайверів дихали чистим киснем на поверхні, за 1,4 ATA (4 м) і за 2,8 ATA (18 м). Зв’язність у мозку не зросла. Автор висуває гіпотезу, що кисень просто не діє на ті самі рецептори в нейронах, що й азот.

Для дайверів на найтроксі з цього випливає добра новина: додатковий кисень, імовірно, робить суміш трохи менш наркотичною, ніж повітря. Проте треба пам’ятати про обмеження. Це малі групи, один метод вимірювання та висновки, які сам автор подає як гіпотезу. Парціальний тиск кисню 2,8 ATA, за якого проводили дослідження, у дайвінгу неприйнятний: за таких умов реально загрожують киснева токсичність і судоми.

Що це означає для планування сумішей

1. Розрахунок END з киснем це безпечний запас, а не помилка. Якщо кисень п’янить слабше, ніж ми припускаємо, то END, пораховане з киснем, просто завищує наркоз на кілька метрів. Ти йдеш на занурення з ясноішою головою, ніж передбачав план. Зворотна помилка була б гіршою.

2. Запас коштує гелій. Приклад: на 60 м з 18% кисню ти хочеш мати END 30 м. Рахуючи кисень наркотичним, потрібно бл. 43% гелію. Рахуючи лише азот, вистачить бл. 37%. На великих балонах і при багатьох зануреннях це помітна різниця у вартості заповнення. Гелій має й інші переваги: зменшує щільність газу, а щільний газ ускладнює дихання і сприяє затриманню діоксиду вуглецю, який сам посилює наркоз.

3. Ребрізер. У замкненому контурі (CCR) парціальний тиск кисню сталий (так званий setpoint), тож на мілкіших глибинах частка кисню в контурі велика. Якщо ти рахуєш кисень у END, ребрізер на середніх глибинах вийде «наркотичнішим», ніж натякають дослідження ЕЕГ. Якщо не рахуєш, результат буде ближчим до того, що показало ЕЕГ, але ти втрачаєш запас. Важливо, щоб уся команда і планувальник декомпресії користувалися тим самим методом.

4. Тримайся стандарту своєї організації. PADI, за програмою якої ми навчаємо в Long Deco, рахує кисень наркотичним. Одне дослідження не змінює стандартів за один день і не є причиною самовільно «худити» суміш на гелій.

5. Не довіряй самооцінці. Та сама камера показала, що простий зоровий тест не вловив наркозу на 50 м, хоча ЕЕГ його бачило. Під водою так само: те, що ти «почуваєшся добре», не означає, що думаєш так само справно, як на поверхні. Тому END визначають на суші, в плані, а не на дні.

Словничок

• Газовий (азотний) наркоз: оборотне сповільнення і порушення роботи мозку, спричинене дихальним газом під тиском.
• Парціальний тиск (pO2, pN2): частина загального тиску газу, що припадає на даний компонент суміші.
• ATA: абсолютна атмосфера, тиск, що рахується разом із тиском повітря над водою (1 ATA на поверхні, бл. 2 ATA на 10 м).
• END (еквівалентна наркотична глибина): глибина, на якій повітря п’янило б так само, як дана суміш.
• Трімікс: суміш кисню, гелію й азоту; запис 18/45 це 18% кисню і 45% гелію.
• Геліокс: суміш лише кисню та гелію.
• Найтрокс: повітря, збагачене киснем, наприклад найтрокс 32 це 32% кисню.
• Ребрізер (CCR): апарат із замкненим контуром, що видаляє діоксид вуглецю й додає кисень, підтримуючи сталий pO2.
• Setpoint: парціальний тиск кисню, який підтримує ребрізер, наприклад 1,3.
• Діолюент: розріджувальний газ у ребрізері, для глибших занурень зазвичай трімікс.
• Правило Мейєра-Овертона: принцип, що газ п’янить тим сильніше, чим краще розчиняється в жирах.
• ЕЕГ: запис електричної активності мозку.
• CFFF: тест критичної частоти мерехтіння світла, що застосовується для оцінки наркозу.
• Киснева токсичність: шкідлива дія кисню за надто високого pO2; під водою загрожують судоми.

Хочеш планувати суміші свідомо?

Підбір газів, розрахунок END і кисневі ліміти це суть курсів технічного дайвінгу. У Long Deco ми вчимо цього на практиці, на справжніх планах і справжніх зануреннях:

• PADI Tec 40 і Tec 45: вхід у декомпресійний дайвінг,
• PADI Tec 50: до 50 м з кількома декомпресійними газами,
• PADI Tec Trimix 65: перші занурення з гелієм і розрахунок END на практиці,
• PADI Tec Trimix Diver: глибокі занурення на гіпоксичному тріміксі.

Напиши нам, допоможемо підібрати курс до твого досвіду.

Джерело: Xavier Vrijdag, Is Oxygen Narcosis A Thing?, InDEPTH, 1 лютого 2023, Стаття на сайті InDEPTH. Стаття описує дослідження команди з University of Auckland, опубліковані 2022 року в Scientific Reports (азот) і Physiological Reports (кисень), що фінансувалися Office of Naval Research ВМС США.

Значення END на графіку і в прикладах порахував Long Deco. Текст має освітній характер і не замінює навчання технічного дайвінгу.