Evaluation of altitude decompression procedures and development of new decompression strategies

Abstract

İRTİFA DEKOMPRESYON YÖNTEMLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ VE YENİ DEKOMPRESYON STRATEJİLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ ÖZET Yüzey seviyesindeki basıncın azalması nedeniyle irtifa dalışlarında kullanılan tablolar farklıdır. Deniz seviyesindeki dalışlardan elde edilen verilerin irtifaya uyarlanması için farklı bir kaç yöntem öne sürülmüştür. Bu tezde sözkonusu yöntemlerin altyapısı ile bunlara dayanılarak oluşturulan dalış tablolarının ve dalış bilgisayarlarının çıktılarının ne derece tutucu olacağı gözden geçirilmiştir. Bu yöntemler, izin verilebilecek en yüksek doku doygunluk seviyelerinin (M değerleri) doğrusal uzanım (LEM), sabit oran taşınması (CRT) ve sabit oran uzanım (CRE) yöntemleri ile irtifaya uyarlanmasını içerir. Tablolar ya uyarlanmış M değerlerine dayamlarak kullanılır ya da deniz seviyesi tabloları düzeltme işlemi sonrasında kullanılır. Bu tezde, belirli bir M değerleri dizisi için, CRT ve CRE yöntemlerinin dekompresyon duraksız dalışlar için aynı sonuçlar vereceği ve bunların her zaman LEM yönteminden daha muhafazakar olacağı ispatlanmıştır. Dekompresyon duraklan kullanıldığında ise, CRT yöntemi CRE'ye göre daha muhafazakar olacaktır. Bu yöntemler farklı M değeri dizilerine uyarlandığında ise muhafazakarlık derinlik, dip zamanı ve irtifanın bir fonksiyonu olacaktır. Farklı modeller, havacılıkta karşılaşılan dekompresyon hastalığı (DH) sınırına da uygulanarak karşılaştırma yapılmıştır. Bu tezin kapsamı dahilinde yapılan hayvan deneylerinde ise 2000 m yükseltide dahi prekordial kabarcık gözlenmesi bu sımnn çok daha alçak irtifalarda olabileceğini ortaya koymaktadır. Bu çalışmada, yeni tabloların hesaplanabilmesi ve farklı model çıktılarının karşılaştırılması için bir yazılım paketi geliştirilmiştir. 2200, 3412 ve 3980 metreye yapılan üç ön araştırma gezisinden sonra, USN M değerlerinin 4 fsw (1 fsw = 3.063 kPa) azaltılması ile 3500 m için sıfır dekompresyon sınırları hesaplanmıştır. Bu irtifa dalış tablolarının hesaplanması için yeni bir yöntemdir (NHLE, Nonlinear Hyperbaric Extrapolation). Bu sınırlar Kaçkar Büyük Deniz Gölü'ne (3412 m.) yapılan iki araştırma gezisi ile sınanmıştır. Beş araştırma gezisinin sonunda 212 dalış tamamlanarak toplam 4110 dakika dip zamanına ulaşılmıştır. 15,18,21,24,27 ve 30 m sınırlan profil başına 10 dalış düşecek şekilde hiç bir DH görülmeksizin sınanmıştır. Dalışlardan sonra yapılan precordial Doppler ultrason değerlendirmelerinden (Spencer Ölçeği) yola çıkarak yapılan kestirimde profil başına düşen ortalama DH riskinin 0.3% ile 2.8% arasında değiştiği hesaplanmıştır. Tezin son kısmı 3500 m için dekompresyon tablolarının hesaplanmasına aynlmıştır. Bu çalışmada ise doku yan ömürleri için sürekli bir ifade kullanılarak sonsuz sayıda dokunun benzetişimi gerçekleştirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Algoritma, dağ hastalığı, dekompresyon, dekompresyon hastalığı, dekompresyon tablosu, dalış, dalış bilgisayan, havacılık, hipoksi, irtifa, oksijen penceresi, vurgun

IV EVALUATION OF ALTITUDE DECOMPRESSION PROCEDURES AND DEVELOPMENT OF NEW DECOMPRESSION STRATEGIES ABSTRACT Diving at altitude requires different tables than at sea level due to the reduction in surface ambient pressure. Several algorithms extrapolating the sea level diving experimental data have been put forward to construct altitude diving tables. The rationale for these algorithms is reviewed together with the conservatism of the resulting tables and decompression computer outputs. These are linear extrapolation (LEM); constant ratio translation (CRT) and constant ratio extrapolation (CRE) of maximum permissible tissue tensions (M values). Either new tables using the altitude-adapted M values were put forward or sea level tables are to be used through an operation called correction. In this thesis, it is shown that for a given set of M values, CRT and CRE give the same result for no decompression stop dives; they always yield more conservative results than LEM. When decompression stops are used, then CRT is more conservative than CRE. When applied to different sets of M values, the conservatism becomes a function of bottom time, depth and altitude. Aviation altitude exposure decompression sickness (DCS) data is also addressed to compare different model outputs. Animal experiments performed within the scope of this thesis proved that precordial bubbles can form during the ascent from sea level to 2000 m. supporting a far lower threshold for altitude DCS then the model outputs. In this work, a software package is developed to compare the output of the existing models related to the study of safe decompression profiles and compute new tables. Following three pioneering altitude diving expeditions to 2200, 3412 and 3980 m, a set of no-decompression stop (no-d) limits for 3500 m was calculated using linear extrapolation of US Navy M values decreased by 4 fsw (1 fsw = 3.063 kPa). This is a new method of altitude adaptation (NLHE, Nonlinear Hypobaric Extrapolation). The limits were tested during two expeditions to Kaçkar Great Sea Lake, 3412 m, Northeast of Turkey. At the end of five expeditions, 212 dives were achieved with a total bottom time of 4110 min. The no-decompression stop limits of 15,18,21,24,27 and 30 m. were tested by 10 man/dives per profile without any case of DCS. The mean DCS risk estimated according to precordial bubble scores (Spencer's Scale) ranges from 0.3% to 2.8% per profile. These results show that this method can be an alternative to the existing methods of hypobaric extrapolation of DCS boundary. The last part of the thesis is devoted to the computation of decompression tables for 3500-m altitudes. This work suggests the use of a continuos variable for the compartment time constants, allowing the simulation of infinite number of compartments and reducing the discrepancy between different algorithms to a single M value expression. Keywords: Algorithm, altitude, altitude sickness, aviation, decompression, decompression sickness, decompression tables, diving, dive computer, hypoxia, oxygen window