第三期 | 减压理论：半时、过饱和 SDITDIERDI总部

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Wed，June 17，2020

第三期 | 减压理论：半时、过饱和

减压理论前两期，

我们了解了身体在呼吸时发生的变化。

本期将延续这个主题，

更详尽地介绍气体溶解与排出的关键因素与速率。

在开始之前，让我们花点时间来做个复习。

首先将注意力放在氮气(N2)上。

在水面上，氮气(N2)的分压是0.79。身体在这样的压力下呈现氮气饱和状态，通过正常的呼吸程序，氮气溶解在我们身体组织内的量没有增加或减少，在这个压力下不会有更多的改变 – 这就是饱和概念。

在潜水下潜时，环境压力迅速增加。如果我们要下潜到20米深(3Bar)并停留在此深度，这意味着我们的组织会有2.37个氮分压(PN2)。氮气在我们身上不会有任何的减少，因为氮气通过肺部进入我们身体同样也是在3Bar(同样是2.37氮分压)，所以不会有任何扩散梯度产生。只有继续下潜，我们组织内的氮气含量才会进一步增加，也就是说，30米/4Bar(或是增加我们呼吸气体中的氮含量)。这样我们肺部的氮分压会增加到3.16，并通过扩散及灌注作用让我们身体组织融入更多的氮气，直到最后组织中的氮分压从2.37到3.16，并在该压力下达到饱和。在呼吸气体与组织张力间的分压差被称之为惰性气体梯度。

特别注明：

我们的身体组织包含血液、大脑、韧带、软骨、骨骼、脂肪、肝脏、肾脏、眼球、脾脏等等。这些组织吸收溶解不同气体的速率不同，同样灌注的速率也各不相同。这意味着：

身体的众多组织在溶解和排气都有着不同的速率。

减压的研究从19世纪就开始了，生物学家保罗.伯特(Paul Bert) 对他狗进行一系列有控制的实验试着去了解减压程序。22只狗被暴露在介于7~10个大气压力下，接着快速的减压。悲剧发生了，其中21只狗失去了生命。

潜水减压表

20世纪初，约翰.哈登(John Haldane) 是第一个试图以科学、严谨的方法来研究减压模式的人。哈登是一个非常有成就的科学家，被人称为减压理论之父。

他在1908年发表了第一份潜水减压表。他将山羊及其它的家畜放在减压舱中(不是同时放置)，并记录从不同的模拟深度被带回1Bar后会发生什么情况，研究针对不同的时间- 缓慢卸压，或是快速卸压。虽然猪生理学构造最接近人类，但是山羊能提供的数据或许更多，它们的体重及心肺输出量在比例上类似于体型偏瘦的人。他还协调了在苏格兰比特岛附近战舰上执勤的皇家海军潜水员进行一系列的实际潜水测试。作为这些测试的一部分，他想证明潜水员能够快速下潜而不受到伤害，于是自己成为第一位测试的潜水员，穿上潜水装备和头盔并且携带了70Kg的配重跃入水中。

01

半时

对于给定组织舱隔半饱状态所需要的时间，

或惰性气体的半去饱和时间。

哈登首次提出将身体在潜水时所发生的情况模型化，他认为组织舱隔可以用来规范不同的身体组织。他使用了5个不同的舱隔，全部都有不同的”半时”。

半时是一般科学术语，通常使用在放射性物质上。它描述一个放射性物质衰变到原来一半数目的原子所需要花费的时间。但是它也可以适用在摄取气体方面，对于给定组织舱隔半饱状态所需要的时间，或惰性气体的半去饱和时间。

半时为5分钟的组织舱隔被称为快组织舱隔，例如血液，而半时为240分钟的舱隔属于慢组织舱隔，例如骨头。5分钟舱隔的含义是，下潜5分钟达到50%的气体饱和。10分钟后将会达到75%饱和，15分钟后达到87.5%，接下来96.88%、98.44%。每一次循环，组织舱隔将会比前一次的循环增加一半的饱和。所以理论上它永远不会达到完全饱和，因为它总是增加一半的饱和。为了实用目的我们在6个半时后判定达到饱和。明显可以看出，最大的气体融入速率是在第一个半时发生。然后每个连续的周期气体融入速率效果越来越小。当上升时气体排出也是相同的原则，只是在逆向运行。

02

过饱和

超过该温度、压力下气体的溶解度

当组织的气体分压超过呼吸气体中的气体分压时，这意味着该组织舱隔饱和。饱和时，组织在当前特定环境压力下实际上无法溶解更多的气体。当潜水员上升，吸入的气体分压降低，从而产生惰性气体梯度。每个组织的饱和度取决于潜水的深度和时间，以及对组织的灌注量。过饱和时，组织就会开始将气体释放到静脉中，然后带入肺部，并在呼气期间排出。上升期间，快速组织可能会处于过饱和状态，并排出气体，而慢组织则处于未饱和状态，且继续摄入气体。

如果想深入了解，可以参考TDI教练训练官“马克.包威尔(Mark Powell)”的 《潜水员的减压》(《Deco for Divers》)

通过马克书中的例子，在30米时，组织1呈饱和状态。组织2，作为慢舱隔仍然在摄入并达到2.50的组织张力。当我们上升到20米(3Bar)，呼吸气体的氮分压降为到2.37。组织1因为组织张力大于环境压力及呼吸气体的氮分压而呈现过饱和状态，所以因为惰性气体梯度而开始排出气体。组织2也将开始排出气体，但是它尚未达到过饱和状态。当我们上升到10米，我们可以看到，组织1仍然是过饱和，但现在组织2，也处于过饱和状态，虽然在上升时组织2并没有发生过饱和。过饱和的半时意味者组织将会从目前的过饱和等级中减去一半，回来看看饱和状态。如果过饱和状态不严重那么释放出来的50%将是很小的数量。但是如果数量很高，那么释放出来的50％将会是很大的数量。对5分钟的组织舱隔来说，如果我们将环境压力从4Bar减少至3Bar，然后在5分钟后组织将会变成3.5。但是如果我从4Bar上升到2Bar，那么对于组织张力与初始气体张力来说就会是比较大的距离。这会造成两边都产生一半的气体排出，但是对后者来说，这个50%产生了较大的差距。这意味着排出速度更快。