כל מה שרצית לדעת על מושגי היסוד הנדרשים להבנת מודל הדקומפרסיה, בכתבה שחייבים לקרוא יותר מפעם אחת

מאת ד"ר אריק צוקרט

רכשתי את מחשב הצלילה שלי, כאשר השתכנעתי שהמחשב יאפשר לי להרוויח זמן תחתית. בין השאר משום שהוא עורך את חישובי הדקומפרסיה כ- Multi-Level. ומשתמש באלגוריתם שהוא Multi-Tissue. ניסיתי לשכנע בכך את אחד מחברי, צולל ותיק למדי, אך נטול כל ידע מיוחד בפיזיולוגיה. יתר על כן, נקטתי בצעד טיפשי ונתתי לו לקרוא את ה- OWNER’S INSTRUCTION MANUAL. בכך צמצמתי במחצית את מספר החברים שנותרו לי.... הבחור היה משוכנע שאני מתנשא ומנסה לבחון את רמת האנגלית שלו. הטקסט שהופיע שם לא היה מובן לו כלל ועיקר. הבעיה אינה בתרגום מאנגלית לעברית אלא ב"תרגום "של ג'רגון פיזיולוגי ללשון בני האדם. לכן על מנת לחשוב נכון על מחשבים ולאפשר הבנה של מודל הדקומפרסיה ללא לחץ יש צורך להסביר חלק ממושגי היסוד הנדרשים בלשון בני האדם:

"רב שכבתי" MULTI-LEVEL
זמן הצלילה הרלוונטי לשימוש בטבלאות הינו "זמן תחתית". ההגדרה עשויה להשתנות מעט בהתאם לסוג הטבלה, אבל בעיקרון זהו הזמן מתחילת הצלילה ועד לתחילת העלייה (או עד לחניית הבטיחות או חניית הדקומפרסיה הראשונה). זהו פרק הזמן בו נשתמש בחישוב ביחס לזמן שהייה בעומק המקסימלי אליו מתכננים להגיע. לדוגמא: אנו רוצים לבצע צלילה של 22 דקות לעומק 16 מטר. בתכנון הצלילה נכנס לטבלאות ונשתמש בנתונים המופיעים תחת 18 מטר (אין בטבלה טור של 16 מטר) ו-25 דקות (בטור ה-18 מטר אין תיבה של 22 דקות). כאן כבר "הפסדנו" זמן צלילה שכן המגבלות שלקחנו על עצמנו חמורות יותר מהמציאות. מגבלות אלו אינן נובעות בהכרח אמיתי אלא מזמן תחתית המתחיל להימדד בתחילת הצלילה, כאשר אנו בעומק אפס, ונמשך עד שאנו מגיעים לחניית הבטיחות.
בחישוב על פי הטבלאות, אנו מחשבים את הצלילה הנ"ל כאילו שהינו את כל הזמן הזה בעומק מקסימלי. אבל, למעשה אנו לא נמצאים את כל 22 הדקות בעומק של 16 מטר!. חלק מהזמן ירדנו לעומק זה והיינו בעומקים קטנים יותר, וחלק מהזמן עלינו לחניית הבטיחות ושוב, שהיינו בעומקים קטנים יותר. הטבלאות אינן מאפשרות לנו להתחשב בנתונים אלו. המחשב לעומת זאת משוחרר ממגבלות המדרגות ויש בו נתונים לגבי כל צירוף אפשרי של עומק וזמן. לכן, כאשר מדובר על חישובי צלילה על פי מחשב, אין משמעות מיוחדת ל" זמן תחתית", המחשב מודד למעשה " זמן צלילה" ועל ידיך " מחשב ומסכם" בצורה המשכית את הצטברות ושחרור החנקן מהרקמות בכל עומק בו אנו שוהים ובכל זמן, או במילים אחרות בכל רמה. לכך אנו קוראים בסלנג "MULTI-LEVEL".

לחץ חלקי
בכל תערובת גזים, הלחץ הכולל בו נתון הגז הינו סכום הלחצים החלקיים של כל גז בתערובת. הלחץ החלקי של כל גז הוא יחסי לחלקו של הגז בתערובת.
למשל, במיכל אוויר בו הלחץ 200 אטמוספרות והמכיל 20% חמצן ו-80% חנקן, יהיה הלחץ החלקי של החמצן 40 אטמוספרות (0.2 X 200 = 40) והלחץ החלקי של החנקן יהיה 160 אטמוספרות (0.8 X 200 = 160).
הסימון המקובל ללחצו החלקי של הגז הינו האותיות PP בצירוף הסימן הכימי של הגז. למשל: הסימן לחמצן בלחץ חלקי של 40 אטמוספרות יהיה 40 = PPo2ֶ

ספיגה שחרור ורוויה
Absorption (uptake) Release (Offgassing) and Saturation.
הגוף האנושי, כמו כל חומר אחר, סופג גז כאשר הלחץ הסביבתי עולה, ומשחרר גז כאשר הלחץ הסביבתי יורד. הגז מגיע לגוף דרך הריאות, שם הוא עובר לדם ומהדם לרקמות השונות. על פי חוק הנרי, כמות הגז המתמוסס בנוזל עומדת ביחס ישר ללחצו החלקי של הגז. לכן, מעבר הגז מהדם לרקמות מותנה בלחץ החלקי של הגז בדם לעומת לחצו החלקי ברקמה. גז יעבור מהדם לרקמות כל זמן שלחצו החלקי בדם יהיה גבוה מלחצו החלקי ברקמה ולהפך, גז יעבור מהרקמה לדם כל זמן שלחצו החלקי ברקמה יהיה גבוה מלחצו החלקי בדם.
תהליך הספיגה ייעצר באחד משני מצבים:
א. כאשר יושג שיויון לחצים בין הגז המומס בדם לבין הגז המומס ברקמה, הגז יפסיק לפעפע לרקמה.
ב. כאשר הרקמה קלטה את כל הגז שהיא מסוגלת לספוג, מגיע מצב בו הגז שבסביבה אינו יכול להתמוסס בה יותר. זהו מצב של רוויה (SATURATION). לרקמות השונות נדרשים זמנים שונים על מנת להגיע למצב של רוויה. בכל מקרה, מבחינה מעשית, הרקמה תגיע למצב של רוויה לאחר משך זמן שהינו שש פעמים זמן המחצית (מזן המחצית X 6). כמות הגז הנספגת תלויה כמובן בעומק (הקובע את לחץ הגז) ובזמן. אם לאחר זמן נתון בעומק מסוים הגיע הרקמה לרוויה, הרי העמקה נוספת תגרום לעליית הלחץ החיצוני ולכן ליכולת ספיגה נוספת של הרקמה. (ראה גם ההסבר בנושא זמן המצית).
תהליך קליטת הגז ברקמות נקרא ספיגה או הצטברות (UPTAKE OR ABSORPTION), התהליך בו עובר הגז חזרה לזרם הדם ונעלם מהרקמות נקרא שחרור OFFGASING OR RELEASE.

רב רקמתי/רב מדורי
הגוף האנושי מורכב מרקמות. רקמה היא מושג אנטומי ופיזיולוגי המתאר צבר של תאים, את החומר שביניהם, את כל הדם והעצבים הקשורים אליהם וכיוצא בזה.
המונח "רקמה" או TISSUE", כאשר מדובר בו בהקשר של מחשב צלילה אינו בא לתאר את המושג האנטומי ו/הפיזיולוגי, אלא לתאר מעין "רקמה תיאורטית" הקולטת ומשחררת גז בקצב אחיד. מכיוון שרקמה אינה עשויה מקשה אחת ויש בה מרכיבים רבים וקצב הקליטה והשחרור של הגז מכל רכיב כזה הינו שונה, המונח "רקמה" בהקשר זה אינו מדויק ונכון יותר להשתמש במונח "מדור" או "COMPARTMENT". מדור כזה הינו אם כן, רקמה תיאורטית הקולטת ומשחררת גז בקצב אחיד. קצב הליטה והשחרור של הגז בכל מדור מאופיין על ידי המונח "זמן המחצית" או "HALF TIME".
טבלאות הצלילה ומחשבי הצלילה עושים שימוש במודל מתמטי המחשב את הצטברות ושחרור החנקן ממספר מסוים של מדורים (6 + 1 במקרה של טבלאות ה- US NAVY, 6 + 2 במקרה של רוב מחשבי הצלילה).
 
זמן המחצית HALF TIME
קצב הצטברות החנקן (או כל גז אחר לצורך זה) באיברים וברקמות השונים בגוף תלוי במספר רב של גורמים. בין השאר ניתן למנות גורמים כמו: אספקת דם, סוג הרקמה,צפיפות התאים, כמות השומן, יכולת הרקמה לצבור חנקן (המסיסות הייחודית) וכמות החומר הבן תאי. על מנת להתחשב בכל הגורמים הללו (וברבים אחרים) ולאפיין רקמות לצרכים השונים של חישובי דקומפרסיה בצורה הניתנת להשוואה, משתמשים במדד הנקרא זמן המחצית.
זמן המחצית של רקמה מסוימת הינו מספר הדקות הנדרש על מנת להגיע למצב של 1 מהרקמה הנידונה רוויה בחנקן (1). יש לשים לב לעובדה כי זמן המחצית הינו פונקציה מעריכת (אקספוננציאלית) וכי רקמה אינה מגיע לרוויה של 100% בתוך שני זמני מחצית. הטבלה הבאה מציגה מצב זה. ניתן לראות כי בסיום זמן המחצית הראשון הגיעה 50% מהרקמה למצב של רוויה, לאחר שני זמני מחצית 75% מהרקמה הגיעה למצב של רוויה, לאחר שלושה זמני מחצית - 87.5% מהרקמה הגיעה למצב של רוויה, לאחר ארבעה זמני מחצית הגיעה 93.75 מהרקמה הגיעה למצב של רוויה, לאחר חמישה זמני מחצית כמעט 97% מהרקמה הגיעה למצב של רוויה, לאחר שבעה, מעט יותר מ- 99% וכן הלאה. השינוי ברמת הרוויה בין זמן המחצית השישי לעשירי הינו שולי וחסר משמעות, לכן מקובל לומר כי לכל מטרה מעשית, רקמה מגיעה לרוויה מלאה לאחר שחלפו שישה פרקים של זמן המחצית.
קצב השחרור של החנקן מהרקמה נקבע אף הוא על פי זמן המחצית, למרות בכל הנוגע לשחרור החנקן המצב בפועל מסובך יותר (2).

רקמות מהירות ואיטיות
רקמות אינן הולכות לשום מקום ולכן אין רקמה מסוימת מהירה מרקמה אחרת. הביטוי רקמה "מהירה" או "איטית" מתאר את קצב ההצטברות (והשחרור) של חנקן מהרקמה עליה מדובר. רקמה "מהירה" הינה בעלת זמן מחצית קצר ורקמה "איטית" הינה בעלת זמן מחצית ארוך.
בסיום הצלילה יהיה לרקמה "מהירה" לחץ גבוה יותר של חנקן מאשר לרקמה "איטית" שכן לרקמה "מהירה" זמן מחצית קצר ולכן היא מגיעה לרוויה יחסית מהר יותר מאשר רקמה "איטית". כך למשל, רקמה בעלת זמן מחצית של 5 דקות תגיע לרוויה בתוך 30 דקות בלבד, בעוד שלרקמה בעלת זמן מחצית של 120 דקות ידרשו 12 שעות על מנת להגיע למצב של רוויה.
מצד שני, רקמה "מהירה" משחררת חנקן מהר יותר מרקמה "איטית". למטרות מעשיות אנו מניחים כי קצב השחרור של הגז מציית גם הוא להתנהגות על פי זמן המחצית. ככלל, ניתן לומר כי רקמות בעלות אספקת דם עשירה ו/או תכולת שומן נמוכה יהיו רקמות "מהירות" ואילו רקמות בעלות אספקת דם ענייה ו/או תכולת שומן גבוהה יהיו רקמות "איטיות". כך, הריאות או הכליות בהן יש אספקת דם עשירה ביותר הן רקמות "מהירות" ואילו העצמות, בהן אספקת הדם אין כלל אספקת דם ישירה, הן רקמות "איטיות" ( אין זה מקרה כי רוב הסימנים הראשונים של מחלת הדקומפרסיה באים לידי ביטוי קודם כל בעצמות ובפרקים).

רווית יתר
כפי שראינו, רקמה מגיעה למצב של רוויה בתוך שישה זמני מחצית. במילים אחרות, בתום צלילה של שעה, כל הרקמות שזמן המחצית שלהן קטן מ-10 דקות נמצאות במצב של רוויה. כאשר אנו עולים לפני המים, הלחץ קטן, ועל פי חוקי הנרי (שוב), חלק מרקמות אלו יגיעו למצב בו הלחץ החלקי של החנקן גדול ממה שהן יכולות להכיל. זהו מצב הנקרא רווית יתר או SUPERSATURATION. מצב של רווית יתר אינו בהכרח מצב מסוכן. כמו דברים רבים אחרים גם כאן חשובים הכמות והזמן. כל רקמה יכולה לעמוד במידה זו או אחרת של רווית יתר מבלי שייוצרו בה בועיות. עמידות זאת תלויה בסוג הרקמה, בלחץ הגז המומס בה ובלחץ החיצוני. במצב של רווית יתר, בו ייוצרו הבועיות, נקרא יחס רווית
היתר SUPERSATURATION. כאשר הלדן (HALDANE) פיתח את מודל הדקומפרסיה הראשוני (ב-1908) הוא הניח כי ניתן לשאת יחס של 2:1 בין הלחץ הריקמתי ללחץ החיצוני (ז"א הלחץ הריקמתי גדול פי 2 מהלחץ הסביבתי) מבלי שייוצרו בועות. כיום אנו יודעים כי ברקמות מהירות יחס זה יכול להגיע לערכים של כמעט 3 ואילו ברקמות שזמן המחצית שלהן הינו 120 דקות. יחס זה הינו קטן מ-2.

סיכום
בשלב זה ניתן להבין כמה עובדות שעד כה קבלנו כמובנות מאליהן:
1. הטבלאות מתייחסות לכל צלילה הנעשית 12 שעות לאחר צלילה אחרת כאל צלילה ראשונה ולא כאל צלילה חוזרת.
מדוע? מכיוון שבמודלים עליהם מבוססות טבלאות הדקומפרסיה של הצי האמריקאי (ורוב האחרות) הרקמה האיטית ביותר היא בעלת זמן מחצית של 120 דקות. רקמה זאת מגיעה לרוויה בתוך 12 שעות (120 דקות X 6 זמני מחצית). המודל מניח כי שחרור הגז נעשה בקצב זהה לספיגה לכן הגוף נחשב כמשוחרר לחלוטין מגז מומס ברקמות לאחר 12 שעות.
2. מתי אפשר לטוס בביטחון אחרי צלילה?
במודלים עליהם מבוססים רוב המחשבים, הרקמה האיטית ביותר היא בעלת זמן מחצית של 322 דקות. זאת אומרת שבמודל זה הגוף נחשב כמשוחרר לחלוטין מגז מומס ברקמות, לאחר 32 שעות. יתר על כן, מחקרים חדשים מרמזים על קיום של רקמות בעלות זמן מחצית של 500 דקות, במילים אחרות, רקמות מגיעות לרוויה, או מתפנות לחלוטין מגז מומס, בתוך 50 שעות. למעלה מיומיים! האם באמת בטוח לטוס 24 שעות אחרי הצלילה?
3. המודלים עליהם מבוססות טבלאות הדקומפרסיה אינם כוללים חניית בטיחות, למה צריך לבלות 3 דקות ב-3 מטר? חניית הבטיחות של 3 דקות ב-3 מטר אינה קפריזה מבית מדרשם של "משוגעי בטיחות". היא מאפשרת שחרור של גז מומס, בעיקר מהרקמות ה"מהירות". שחרור זה חשוב, שכן הרקמות "האיטיות" משמשות כמאגר של חנקן. סמיכות של רקמה איטית לרקמה מהירה עלולה להביא למצב בו חנקן יפעפע מהמאגר מהרקמה האיטית אל הרקמה המהירה ועשוי לגרום ליצירת בועיות או הגדלתן, גם כשאנו נמצאים" בתחומי הטבלה".
4. מדוע ההמלצה הינה לצלול מקסימום שתי צלילות ביום, כאשר יוצאים לסדרת צלילות בת מספר ימים? לא חבל? ההמלצה מקורה בידע שהרקמות "האיטיות "משמשות כמאגר של חנקן ויכולות לתרום ליצירת בועיות או הגדלתן זמן רב לאחר שיוצאים מן המים. הרקמות האיטיות הללו משחקות תפקיד עיקרי בסיבוכי דקומפרסיה הנגרמים בעקבות סדרת צלילות, בת מספר ימים, כשבכל יום צוללים מספר צלילות לעומקים משתנים. לכן, בטיחות בצלילה חוזרת תלויה רבות ברקמות "האיטיות" (שכן הן משחררות לאיטן חנקן ולכן מגיעות לצלילה החוזרת במצב בו הן עשירות יחסית בחנקן שעדיין לא השתחרר).
5. מדוע דנים כל הזמן בחנקן? מה קורה לחמצן? הוא לא בעסק? מכיוון שהגוף משתמש בחמצן לצורכי חילוף החומרים, הרי בתנאי צלילה רגילים החמצן אינו מצטבר ואינו מגיע לרמות רעילות (מה שיכול לקרות כאשר לחצו החלקי מגיע ל-1.6 אטמוספירות (צלילה לעומק של 70 מטר), או בגלל שימוש לא נכון בתערובות גזים (שימוש לא נכון ב- NITROX, למשל). החנקן לעומת זאת הינו גז אינרטי שאינו נוטל חלק בתהליכי חילוף החומרים בגוף ולכן הוא מצטבר ברקמות.