1 (Modelo de Gradiente Reducido de la Burbuja)RGBM (Modelo de Gradiente Reducido de la Burbuja) “Un Algoritmo de Descompresión Moderno” Daniel Millikovsky, NAUI Course Director – NAUITEC Trimix II Instructor # 30750 Argentina Diving Centro de Buceo

2 ¨Una nueva mirada a la formación de burbujas¨Hoy en día muchos grupos de científicos saben que la formación de burbujas no solo depende del gas disuelto en el medio. Gracias al enorme esfuerzo de científicos clásicos como Boyle, Henry, Dalton, Amonton, Charles, Gay Lussac entre muchos otros y un listado interminable de investigadores modernos hemos podido llegar a nuevas conclusiones basadas en comprobaciones científicas verificadas en laboratorio y en el campo.

3 ¨Una nueva mirada a la Descompresión¨A pesar de esta historia, nuestras Tablas de Descompresión anteriores mantienen muchos puntos no explicados por la Teoría de Haldane. Con el ánimo de resolver estos puntos y proponer un modelo mucho más seguro que tiene en cuenta la física de la burbuja, nace de la mano del Dr. Bruce Wienke el modelo que presento a continuación: Modelo RGBM

4 ¨Una nueva mirada a la formacion de burbujasVamos a comprender distintos mecanismos de excitabilidad que favorecen la formación, agregación y nacimiento de burbujas en un medio. Si alteramos diversas variables como, presión, temperatura, dirección, agitación, turbulencias e incorporación de micronucleos, vamos a formar nuevas burbujas o desestabilizar las preexistentes.

5 De donde venimos… Modelo de Gas DisueltoPaul Bert 1878, ascenso lento y “O2 y CNS” Lorrain Smith 1899 “O2 y pulmones” J. S. Haldane 1908, Royal Navy “2 :1” una sola fase …” Sir Leonard Hill “ ascenso lento y contínuo …” , (delta P) US Navy 1937 “Valores M” 1950 1960 (seis medios tiempos) Bühlman “16 Compartimientos” E. E. / E. L. (exponencial / Lineal)

6 Modelo de 2 Fases (Nueva Era) 1992RGBM Gas disuelto + Micronúcleos preexistentes Desarrolado por: Dr. Bruce R. WienKe NAUI # 5343 Físico en Mecánica de la Burbuja, Director del NEST (Nuclear Emergency Safety Team), Los Alamos National Laboratory, Comité Directivo de NAUI, Comité Asesor de NAUITEC.

7 Modelo de 2 Fases (Nueva Era) 1992Buceo Técnico: El tiempo total de descompresión es menor en comparación con modelos de una sola fase (Haldane), gracias a la incorporación de paradas profundas. Buceo Recreativo: Los tiempos de fondo de buceos repetitivos son mas extensos por la reduccion de volumen acumulativo, gracias a la parada de seguridad profunda y reducción del gradiente.

8 Modelo de 2 Fases (Nueva Era) 1992Unica agencia con su propio modelo de descompresión moderno que se aplica en varios campos del buceo militar, científico, comercial, técnico y deportivo. RGBM: modelo de dos fases, incorpora la física correcta en la cual se basa.

9 De donde venimos… La primera observacion de burbujas en un ser vivo …Robert Boyle (1629) P1 x V1 = P2 x V2 Experimentos en bombas de vacío con una serpiente, le produce una burbuja visible en el ojo, la observo pero no pudo determinar de que era…

10 Ley Ideal de los Gases Combina: Ley de Boyle, Ley de Charles y Ley de Amonton. Todos los gases se comportan casi identicamente salvo a muy altas presiones o muy bajas temperaturas. Boyle’s Law states: If the temperature remains constant, the volume of a gas is inversely proportional to the absolute pressure. Charles’s Law states: If the pressure remains constant, the volume of a gas is directly proportional to the absolute temperature. Amontons’s Law states: If the volume remains constant, the absolute pressure of a gas is directly proportional t othe absolute temperature. The General Gas Law equation for an ideal gas relates all three variables: If pressure, volume and temperature are all considered, the second state of any gas, after one or more of the variables are changed, will be equal to the beginning state. The general gas law for an ideal gas is written as PV  T= K or P1V1/T1 = P2V2/T2 When T1 = T2, the Ideal Gas Law becomes Boyle’s Law When P1 = P2, it becomes Charles’s Law When V1 = V2 it becomes Amontons’s Law.

11 Donde están las burbujas?El sistema cardiovascular del cuerpo humano es solo el 8% del total de los tejidos. El Video Doppler analiza y nos permite ver las burbujas en sangre del circuito venoso y solo detecta burbujas en movimiento y de un diámetro mínimo de 20µ, en realidad mide solo un 3% de lo que realmente ocurre. Para investigación está muy bien y para el diagnostico de anormalidades cardíacas entre otras, pero para el buceo no es muy representativo.

12 Conclusión .. En resumen todas las tablas Haldaneanas usadas hasta aquí están en realidad ”tratando” al buzo en alguna medida, porque ya tienen que manejar las burbujas formadas (fase gaseosa) y obligan al mismo a permanecer en las distintas etapas durante el ascenso, por lo general muy cerca de la superficie por periodos prolongados para eliminar parte de las mismas hasta poder seguir ascendiendo hacia la superficie. Esto implica un estrés fisiológico muy grande para el buzo y un mayor riesgo de adquirir EDC, las tablas Haldaneanas no son tablas de descompresión en realidad, no tienen la física correcta.

13 Modelo de dos fases … El Modelo de 2 Fases introduce el concepto de “paradas profundas”. 2 Fases: 1.El gas se incorpora (difunde , por ley de Henry) 2.Existen micro-núcleos de Ø 1µ (1/3 del tamaño del glóbulo rojo) también llamados semillas (todavía se desconoce su origen), los mismos permanecen estables a presión constante pero cuando varía el gradiente de presión, pueden variar su tamaño.

14 Hay que considerar distintos factores:Nacimiento de la burbuja. Gas disuelto en nuestro cuerpo. Excitación del micro-núcleo desde la fase libre y el disuelto en tejidos. La agregación de burbujas. El daño y la isquemia (paso anterior a la necrosis) del tejido, causada por la agregación de burbujas.

15 RGBM En síntesis RGBM tiene como objeto controlar o minimizar el crecimiento de las burbujas.

16 Gradiente de Presión El gradiente de presión es el diferencial de presión entre las presiones parciales del gas arterial y las tensiones de gas tisular. Cuanto mas grande el diferencial de presión, mas rápido se da el intercambio de gases. The pressure gradient that drives inert gas exchange is the pressure differential between the partial pressure of arterial inert gas and the tissue tension of inert gas. Bounce diving is perfusion controlled and saturation diving is diffusion controlled.

17 De donde vienen las burbujas ?Gas disuelto: por Ley de Henry. Gas libre: burbujas asintomáticas pre existentes. Bubble theories (Free Phase gas) track the bubble and limit the bubble size as well as bubble numbers. Dr. Wienke’s Reduced Gradient Bubble Model recovers the Haldane (Dissolved gas) approach with 1 to 720 minute half time compartments as well as using the pressure to eliminate bubbles. This type of model maximizes bubble elimination with higher pressure during deeper stops, while also accounting for the interplay between the dissolved gas within the tissues and the free phase gas (or bubble) circulating through out the body.

18 Formación de Burbujas Las semillas de burbuja se tornan inestables con los cambios de presión, temperatura y efectos mecánicos. Compresiones y descompresiones rápidas pueden causar que estas semillas crezcan. La tribonucleación y la cavitación son eventos que forman burbujas por principios mecánicos en isobaria (presión constante). Difusion de la burbuja de gas   Micronuclei are stable when held at a fixed pressure but can become unstable when exposed to changes in pressure.

19 Micronucleos Partículas que se encuentran en la circulación, micro trombos, plaquetas, desprendimientos lipídicos , partículas radioactivas, micro burbujas pre existentes, imperfecciones del endotelio. Los tejidos del cuerpo almacenan “semillas de burbujas. Son todos elementos tomadores de gas por tensión superficial o por gradiente de presión. Phase mechanics as it pertains to diving begins with the concept that our body tissues store persistent gas micronuclei over a time scale of minutes and hours. Micronuclei can be thought of as "bubble seeds.” They have been demonstrated experimentally in agar (a gelatinous material derived from marine algae used as a bacterial culture medium), salmon, and shrimp. These "bubble seeds" are about one micron in size (for comparison red blood cells measure 3 microns in size). While the origin of these "bubble seeds" is not fully understood they are thought to be caused from blood and tissue rubbing together (friction), gas in our intestines, exercise, mechanics of blood coursing through our circulatory system, and even cosmic radiation and charged particles. Micronuclei are stable when held at a fixed pressure but can become unstable when exposed to changes in pressure. These micronuclei are classified into families according to size and the characteristics of their surfactants. The surfactant is a bubble film surface of activated molecules that coats the bubble. Surfactants are both lipid and aqueous. The composition of the surfactant affects the rate at which gas diffuses in and out of the bubble. The larger the micronuclei the more readily they will develop and grow into bubbles.

20 La física correcta (mecánica de las burbujas)Coalescencia o agregación (unión de burbujas, convirtiéndose en una más grande) Tribonucleación (variación de la velocidad por rozamiento en las paredes de las venas, arterias y todos los tejidos en general, fundamentalmente cuando desvían la dirección o sentido de circulación, rugosidad endotelial). Cavitación (crecimiento por agitación).

21 Pasos del Crecimiento de BurbujasNacimiento de la burbuja Incremento del gas disuelto Excitación y crecimiento Interacción entre la fase disuelta y la fase libre. Agregación de burbujas Daño tisular The establishment and growth of bubbles and possible bubble trouble involve a number of distinct yet overlapping steps: The birth of the bubble. The dissolved gas builds up within the body. The excitation of the micronuclei and growth of the bubble from free phase (bubble) and dissolved phase interaction. The aggregation of the bubbles. The tissue damage and ischemia caused from both the aggregation and growth of the bubbles.

22 RGBM vs. otros Modelos de FaseRGBM no usa burbujas de gel. RGBM deduce la persistencia (cuanto tiempo se quedan) de la burbujas por la estructura de su piel. (lípido o acuoso). Las burbujas de RGBM son permeables a las transferencia de gas. La ecuación de estado (EOS) para surfactantes se relacionan con la presión de la semilla, temperatura y tasa de difusión a la transferencia de gas. RGBM transfiere gas a través de la interfase de la burbuja otros modelos no. With all due respect, gel dynamics do not apply routinely to the body. These types of bubble seeds have never been found in the body nor outside the gel type of media. Naturally occurring bubble seeds in the atmosphere and oceans are not akin to gel bubbles- nor should they be. The body, oceans and atmosphere are not gel. RGBM does not use gel bubbles as model for tissues and blood bubbles. RGBM deduces bubbles persistence (how long they hang around) FROM seed skin structures (lipid or aqueous) RGBM bubbles are permeable to gas transfer depending to their skin structure, NOT at some cutoff pressure found in other models. Biophysical equations of state (EOS) for lipid and aqueous substances relate to seed pressure, temperature, diffusivities to gas transfer, and skin structure in the RGBM, and, as such, are outside the other models. RGBM transfers gas across the bubble interface, other models do not.

23 RGBM y Protocolo de Parada de Seguridad Profunda de NAUI:*Regla de Medios: Se aplica en todo buceo deportivo “No-Descompresivo” y que sean más profundos de 12 metros. Se detiene al buzo por 3 minutos a la mitad de la máxima profundidad alcanzada (presión hidrostática) en ese buceo, luego de esta parada se asciende a una presión menor. La parada de seguridad normal de 5 metros por 3 minutos también se incorpora como reglamentaria. Es decir en total la parada de seguridad en buceo deportivo se mantiene por el mismo tiempo pero dividida en dos estaciones de presión separadas. Este protocolo se incorpora en NAUI desde el Actualizaciones, Revista Sources, de NAUI. Viene del buceo técnico y la implementación del modelo RGBM de NAUI.

24 Ventana de Oxigeno Burbuja de Aire (Embolo Gaseoso)FN2 0.79 FO2 0.21 Aumentar la FO2 inspirada a 1 ATA

25 Ventana de Oxigeno Aumentar la FO2 inspirada a 1 ATABurbuja de Aire (Embolo Gaseoso) Aumentar la FO2 inspirada a 1 ATA O2 N2 FN2 0.79 FO2 0.21 N2 N2 de 159 mm Hg O2 a 757 mm Hg El incremento de la fracción de Oxigeno inspirada genera un gradiente de salida del Nitrógeno desde la burbuja hacia los alvéolos, por ley de Dalton, esto reduce el diámetro de la misma, reduce el edema y restituye la circulación.

26 Haldane vs. RGBM Haldane RGBMEl modelo Haldaneano funciona maximizando el gradiente hasta valores máximos permisibles Las burbujas son inestables. El modelo RGBM funciona de manera opuesta, reduciendo el gradiente y el volumen acumulativo. Las burbujas se mantienen estables.

27 Tabla RGBM

28 Cuadro comparativo Tabla NAUI estándar (basada en US Navy)Tabla NAUI RGBM Buceo 1: 24 metros/ 30 minutos. Grupo de Salida: G Intervalo en Superficie: 1 hora Grupo al final del intervalo: F Buceo 2: 17 metros Máximo tiempo de fondo: 19 minutos. Buceo 1: 24 metros/ 30 minutos. Intervalo en Superficie: 1 hora Buceo 2: 17 metros Máximo tiempo de fondo: 55 minutos.

29 RGBM Validación, Comprobación e Implementación:Los Alamos National Laboratory: Años de experimentación con paradas profundas en buceos con mezclas de gases (Trimix, Heliox, Helitrox, Heliair, Nitrox) sin incidencia de Enfermedades Descompresivas. NEDU (Navy Experimental Diving Unit): viene realizando muchas inmersiones experimentales para validarlas e implementarlas oficialmente. NAUI Technical Diving Operation: Desde 1995 ha realizado miles de inmersiones bitacoreadas desde los 18 a los 150 metros de profundidad en diversas condiciones sin presentar incidentes. A la fecha mas de buceos sin accidentes. NAUI: Las implementó oficialmente desde el año 2001 siendo obligatoria su enseñanza y uso para los todos los cursos de buceo deportivo y técnico. Computadoras de Buceo que utilizan el modelo RGBM modificado y RGBM 100%: -SUUNTO D4-D6-D9, SUUNTO HELIO2, MARES M II RGBM, Mares Nemo, Mares Nemo Wide, Zeagle. Software Abyss, Gap, Atomic Aquatics, Plexus. -Computadora Explorer de Hydrospace usa 100 % RGBM, la que usa NAUITEC como respaldo en sus buceos técnicos. Factor de incidencia menor a 1/10.000 NEST: Nuclear Emergency Safety Team, Delta Forces. Doctor Alf O. Brubakk: Universidad de Trondheim, Noruega. Múltiples experimentaciones y comparación con modelo Haldaneano.

30 “Que tus burbujas se mantengan por siempre silenciosas”Gracias ! “Que tus burbujas se mantengan por siempre silenciosas” Dr. David Elliot Daniel Millikovsky NAUI , Director de Curso # NAUI, Instructor Nitrox # NAUITEC, Instructor de mezclas de gases y Servicio de O2 NAUITEC , Instructor Buceo Técnico # NAUITEC, Instructor Trimix II # 30750