3Respirasjonsfysiologi Pusteutstyr
Transcription
3Respirasjonsfysiologi Pusteutstyr
MENNESKELIGE ASPEKTER VED DYPDYKKING RESPIRASJONSFYSIOLOGI/PUSTEUTSTYR Ansvarhg: EinarThorsen NUTEC Arbeidet utført av: Bård Holand Eirik Myrseth Kåre Segadal EinarThorsen SINTEF SINTEF NUTEC NUTEC NUTEC, 1803 88ET/EAJ m status c Side INNHOLD 3. 3.1 3.2 3.2.1 RESPIRASJONSFYSIOLOGISKE PROBLEMER VED DYPDYKKING INNLEDNING ENDRINGER I LUNGEFUNKSJON ETTER DYPDYKK 3 3 4 4 3.2.4 INNLEDNING LITTERATURGJENNOMGANG ERFARINGER FRA NUTEC KONKLUSJONER, VIDERE FoU 3.2.5 REFERANSER 10 3.3 ENDRINGER ILUNGEFUNKSJON UNDER DYPDYKK INNLEDNING LUNGEFUNKSJON UNDER HØYT TRYKK 12 Mekanisk Iurigefunksjon Intraalveolærgasstransport Alveolær ventilasjon Respirasjonsregulering/adaptasjon EFFEKTERAVSUSMERSJON 13 14 3.2.2 3.2.3 3.3.1 3.3.2 3.3.2.1 3.3.2.2 3.3.2.3 3.3.2.4 3.3.3 3.3.4 9 12 13 15 16 16 17 3.3.5 FYSISK ARBEIDSKAPASITET UNDER HØYT TRYKK EFFEKTER AV HYPERBAR SVEISING PÅ LUNGEFUNKSJON 3.3.6 KONKLUSJONER, VIDERE FoU 21 3.3.7 REFERANSER 23 3.4 RESPIRASJONSREGULERING INNLEDNING LITTERATURGJENNOMGANG OG ERFARINGER FRA NUTEC 28 KONKLUSJONER, VIDERE FoU REFERANSER 30 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.2.1 3.5.2.2 3.5.2.3 3.5.3 3.5.4 19 28 28 31 KARAKTERISTIKK AV PUSTEUTSTYR INNLEDNING OVERSIKT OVER PUSTEUTSTYR 34 Hovedpustesystemer og nødpustesystemer Pusteutstyr for standbydykker/tender Pusteutstyr for tørt bruk; BIBS og sveisemasker AKTUELLE VARIABLE FOR TESTING. KRAV MOT YTELSE 38 FREMTIDIG PUSTEUTSTYR FOR DYPDYKKING NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 34 36 42 42 46 49 - 51 3.5.6 KONKLUSJQENER, VIDERE FoU REFERANSER 3.6 MONITORERINGAVDYKKERE 57 3.6.1 INNLEDNING 57 3.6.2 OVERSIKT OVER AKTUELLE FUNKSJONSPARAMETRE 3.6.3 KONKLUSJONER, VIDERE FoU 58 61 3.6.4 REFERANSER 63 3.5.5 53 Vedlegg: To manuskript hvor erfaringene fra NUTEC er oppsummert med tanke pä publisering i internasjonale tidsskrift. 1) Pulmonary rnechanical function and diffusion capacity afterdeep dives 2) Exercise tolerance and pulmonary gas exchange after deep dives. NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m status 3.1. INNLEDNING Lungefunksjon og gassutveksling står helt sentralt i dykkemedisin og hyperbar fysiologi. Respirasjonsorganene utsettes for store påkjenninger som høy gasstetthet, giftige gasser (særlig 02) og venøse embolier (gassbobler under dekompresjon) i tillegg til det høye trykket. Dette medfører begrensninger i lungefunksjon og gassutveksling under hyperbare forhold og det medfører også forandringer som er påvisbare umiddelbart etter trykkeksponeringen. Det er således naturlig at det settes krav til dykkernes lungefunksjon og fysiske arbeidskapasitet i forbindelse med den årlige legeundersøkelse. I tillegg til de fysiske begrensningene på lungefunksjon pga trykk og gasstetthet så kommer under selve arbeidet i vann eller habitat begrensninger på grunn av pusteutstyret. For at dykkeren skal kunne arbeide optimalt stilles det derfor krav både til lungefunksjon og pusteutstyr og dessuten m eksposisjonen for potensielt skadelige faktorer som giftige gasser, Påvisning av bobler og trykk i seg selv minimaliseres. endringer/reduksjon i lungefunksjon etter dykk må medføre en revurdering av operasjonelle rutiner for å unngå/redusere slike effekter. Effektiviteten og sikkerheten under selve dykkearbeidet er dessuten avhengig av at dykkeren arbeider innenfor trygge grenser i relasjon til sin aktuelle lungefunksjon. Dette blir mer aktuelt ettersom de operasjonelle dybder blir større, og det vil da sannsynligvis bli nødvendig med en nøyere overvåking/monitorering av dykkerne enn hva som er vanlig idag. Når man skal gi enn oppsummering av status innen respirasjons fysiologi/pusteutstyr har det ut fra hva som er nevnt vært naturlig å dele det opp i fem separate avsnitt. 1) Akutte effekter av dypdykk på hjerte/lungefunksjon som tar for seg de forandringer som eventuelt observeres umiddelbart etter dykk og som kan betraktes som et mål på eventuelle skadelige effekter av selve eksponeringen. 2) Begrensninger i lungefunksjon og arbeidskapasitet under hyperbare forhold som tar for seg de fysiske begrensningene som inntrer i fysiologiske parametre pga trykk og kunstig atmosfære. NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m status 2 3) Endringer i respirasjonsreguleringen som tar for seg hvordan man tilpasser seg de forandringene som inntrer under både punkt i og 2. 4) Karakteristikk av pusteutstyr i relasjon til gjeldende krav og om gjeldende krav er adekvate i relasjon til dykkernes fysiologiske status på aktuelle trykk. 5) Monitorering av dykkerne. Hva er praktisk mulig å overvåke med dagens teknikk og hvilke funksjonsparametre er kritiske. Oppsummeringen er basert på litteraturgjennomgang og bearbeiding av foreliggende data etterdypdykk ved NUTEC. NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 3 3.2 ENDRINGER I LUNGEFIJNKSJON ETTER DYPDYKK 3.2.1 INNLEDNING I forbindelse med dypdykk utsettes respirasjonsorganene for flere potensielt skadelige agens. Det er velkjent at hyperoxi har en toksisk effekt på lungene (1) og fra eksperimentelle studier er det velkjent at mikrobobler som filtreres i lungesirkulasjonen induserer ødem og sirkulasjonsforandringer (2). Alle eksisterende dykketabeller tar hensyn til både total oksygeneksposisjon og dekompresjonshastighet. Det er imidlertid insidensen av dekompresjonssykdom som først og fremst har vært et mål på hvor gode dekompresjonstabellene er, og selv om en så enkel undersøkelse som måling av vitalkapasitet er anerkjent som et mål på oksygentoksisitet, så er det andre faktorer som kan ha innvirkning på vitalkapasiteten i motsatt retning som for eksempel trykk og hø gasstetthet, via en treningseffekt (3,4) og destruksjon av elastisk lungevev pga. langvarig inflammasjon (5). Eventuelle endringer i lungefunksjonsparametre etter dypdykk mä derfor være et resultat av flere effekter som både kan virke mot hverandre og som kan adderes til hverandre. Dykkere forteller ofte at de etter metninger føler seg fysisk og psykisk utslitt med sårhet i brystet og redusert fysisk arbeidskapasitet. Selv om utbredelsen av slike symptomer er dårlig kartlagt, er det klart at det bare er sammenlignende undersøkelser før og etter dykk som kan objektivt kvantifisere funksjonsnedsettelsen. For å finne årsaken til funksjonsnedsettelsen må denne korreleres til eksposisjonsgrad for de faktorer som kan tenkes å indusere forandringene. På den måten kan man få frem de årsaksfaktorene som betyr mest, for så i neste omgang foreslå endringer i de prosedyrene som er i bruk. Det er fokusert p eventuelle langtidseffekter av dykking på lungefunksjon og andre organsystemer. Det er et eget prosjekt, men det må være klart at så lenge akutte effekter påvises, må det være et mål å redusere disse mest mulig for om mulig å unngå eventuelle langtidsvirkninger. Dette kan bare skje ved modifisering av operasjonelle rutiner som er i bruk i dag, basert på erfaringer fra undersøkelserførog etter dykk. NUTEC, 1803.88 ET/EAJ m status 4 3.2.2 LITTERATURGJENNOMGANG Der er svært få rapporter som detaljert beskriver ettervirkninger av dypdykk på lungefunksjonen. Det er også vanskelig å få et klart bilde av signifikansen av de undersøkelsene som er gjort fordi før- og etter dykksundersøkelsene stort sett bare omhandler fra 2 til 6 dykkere. Det som imidlertid går igjen i de fleste tidlige rapportene er en liten økning i vitalkapasitet av størrelsesorden 3-7%, og ingen endring i dynamiske lungevolum (6,7,8,9). Dette er blitt tolket som en treningseffekt på respirasjons-muskulaturen. Imidlertid har Hyacinthe (10), etter en oppsummering av åtte dypdykk fra 250 450 msw i COMEX med totalt 39 dykkere, ikke kunnnet påvise noen signifikant endring i - vitalkapasitet og han fant heller ingen korrelasjon mellom endring i vitalkapasitet og 02 eksponering, dybde eller varighet. Imidlertid var det en svak korrelasjon mellom økning i vitalkapasitet og dekompresjonshastighet. Om små endringer i vitalkapasitet, og til og med økning i vitalkapasitet, av denne størrelsesorden har noen funksjonell betydning er heller tvilsomt. Det er imidlertid verd å legge merke til at etter HANA KAI Il til 180 msw (7) ble det også funnet en økning i restvolumet og etter Physalie 5 (9) en reduksjon i lungenes diffusjonskapasitet. Først i 1986 og 1987 er det så kommet mer detaljerte rapporter som viser den funksjonelle betydningen av de funnene som er gjort. Cotes og medarbeidere (11) fant etter et dykk til 300 msw en økning i vitalkapasitet og en reduksjon i diffusjons kapasitet og maksimalt oksygenopptak med en tilsynelatende hyper ventilasjon under arbeidsbelastning. 3.2.3 ERFARING FRA NUTEC Omfattende lungefunksjons- og arbeidsbelastningsstudier er gjort før og etter åtte dypdykk ved NUTEC. Detaljer i undersøkelsene er gitt i de to utkastene til artikler som er vedlagt, og supplerende litteratur som denne utredningen baserer seg på er også referert der. Totalmaterialet omfatter hele 43 dykkere som har vært eksponert for dykk fra 300 til 450 meter med varighet 14-30 dager. Tabell I viser karakteristika ved dykkene. Undersøkelsene er gjort 2-3 uker før dykkene (predive), 1-3 dager etter dykkene (1. postdive) og 4-6 uker etter dykkene (2. postdive). NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 5 TABELL 1. Karakteristika ved dykkene Dive No.Divers Depth Duration 1 6 360 2÷3÷13 0.4-0.5 2 6 360 2÷10+13 0.4-0.5 3 6 360 2+12+13 0.4-0.5 4 6 450 2+10+18 0.45-0.5 5 4 300 1+3+10 0.4-0.5 6 9 300 1 ÷9 0.4 0.6 7 6 350 2+11+11 0.4-0.6 8 6 350 2+6÷11 0.4-0.55 + 9 - *Compression time + bottom + decompression time **Bottom phase and decompression phase. Følgende funn ble gjort: 1) Statiskelungevolum Det var en liten økning i vitalkapasitet etter tre av dykkene, men samlet for alle dykkene var det ingen signifikant endring. økningen i vitalkapasiteten korrelerte til dykkets varighet. Det var en økning i restvolum og total lungekapasitet. 2) Dynamisk lungevolum Det var ingen signifikante endringer i dynamiske lungevolum, men når man korrigerer for økning i total lungekapasitet, blir maksimal luftstrømshastighet på gitte absolutte lungevolum lavere. NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 6 c 3) Distribusjon Det var en økntng lukningsvotum og lukningskapasitet. 4) Diffusjon Det var en signifikant reduksjon i transferfaktor for karbonmonoksyd t etter alle dykkene. Fig. 1. Effektivt alveolært volum var uendre 5) Arbeidskapasitet Det var en signifikarit reduksjon i maksimalt oksygenopptak. Ventilasjonsmengden i forhold til oksygenopptak og karbondioksydeliminasjon var øket og dødromsventilasjonen var også øket. Fig. 2. TLCO i ,o IVE 1 O i I I Pre Post i Post 2 Elg. 1. Endringer i TLCO etter dypdykk NUTEC, 18.03 88ET/EAJ m status 7 • c c. lGJ LH i ‘ ‘ I ‘[‘I’ f’ ‘ I ‘7 0.013.5 LO 1.S2.O2.5S.O3.54.O.5S.O T I I I I i 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 02 CL/mL.n2 C02 CL/m..r,2 .24 - .22 .20 — I I i Ir ir ‘,, I nrrr U.L) U. 1.LJ i. t.ii• [ . I I I .I0 I 3.0 3 2 VT LITER(BTPS] 02 CL/rn..n] Fig. 2. r Endringer i oksygenopptak, ventilasjon og gassutveksling ette dypdykk. NUTEC. 1803 88 ET/EAJ m statjjs 8 økningen i residualvolum, toal lungekapasitet og lukningskapasitet uten endringer dynamiske lungevolum tyder pä forandringer perifer-t lungene såkalt ‘small airways lesion”. Dette er forenlig med reduksjon i diffusjonskapasitet og det ble også funnet en signifikant korrelasjon mellom økning i total lungekapasitet og minking i diffusjonskapasitet. Selve mønsteret i gassutvekslingsstudiene under arbeid er forenlig med - en perifer lesjon i lungene som kompromitterer gassutvekslingen. Samme mønsteret er beskrevet ved primær pulmonal hypertensjon og residiverende mikroembolier (12), men hvor spesifikt dette mønsteret er for denne tilstanden er ukjent. Imidlertid kunne vi påvise en signifikant korrelasjon mellom reduksjonen av maksimalt oksygenopptak og den totale mengde venøse bobler som var filtrert i lungene. Signifikante korrelasjoner mellom endringer i lungefunksjonsparametre og dybde, varighet, partialtrykk av oksygen og dekompresjons-hastighet ble ellers ikke funnet. Men variasjonsbredden for disse variablene var meget liten: slik at man ikke uten videre kan se bort fra en sammenheng. Data fra den rutinemessige metningsdykkingen som foregår i Nordsjøen ville her vært meget verdifull for sammenligning. Selv om venøse bobler kan forklare en del av de forandringene som finnes, må man ikke overse mulige toksiske effekter av oksygen. Dekompresjonshastighet bestemmes av oksygenpartialtrykket og dette vil sannsynligvis innvirke på boblemengden som dannes, og det er ikke kjent hvilke effekter så lang eksponeringstid som 3-4 uker for partialtrykk av oksygen på 0.4-0.6 bar har. Innledningsvis ble det nevnt at det kunne destruere elastisk vev i lungene og det er forenlig med en økning av residualvolum, lukningsvolum og total lungekapasitet. Restitusjonstiden etter dypdykk synes å være minst 6 uker og det er også forenlig med funnene til Cotes og medarbeidere (11) som beregnet en halveringstid for normalisering på minst 4 uker. I lungemedisinsk praksis regner man en reduksjon i enkeltparametre til 80% av forventet eller tidligere målte verdier som signifikant. Hvis enklete dykkere har reduksjoner utover dette, må disse følges nøye og kontrolleres før de dykker igjen. I vår undersøkelse ville det vært aktuelt for 6 av i alt 43 dykkere. Man antar at forandringene skyldes en inflammasjonsprosess og man kan sannsyligvis ikke gjøre stort for å påskynde tilhelingen av denne. Graden av forandring vil være individuell. Man bør imidlertid i NUTEC, 1803 88 ET’EAJ m status 9 overfiatetiden mellom dykk følge et treningsprogram for å forebygge forverringer generell fysisk form. 3.2.4 KONKLUSJONER,VIDERE FoU Signifikante endringer lungefunksjonen og gassutveksling påvises etter dypdykk. Vitalkapasitet som tradisjonelt har vært mye brukt for evaluering av oksygentoksisitet hos dykkere er utsatt for faktorer som tenderer både til økning og reduksjon og må derfor suppleres med andre mål på lungefunksjon. Transferfaktor for karbonmonoksyd som et mål for lungenes diffusjonskapasitet synes å være meget verdifull i denne sammenheng sammen med arbeidsbelastningstest med måling av gassutveksling. Restitusjonstiden etter dykk over 300 msw bør være minst 6-8 uker. Dykkere som viser reduksjoner i funksjonsvariabler til under 80% av tidligere verdi, bør etterundersøkes spesielt og gis lenge restitusjonstid før de gjenopptar dykking. Data for rutinemessig metningsdykking slik den drives i dag mangler og orienterende undersøkelser bør gjøres for å vurdere forholdet mellom overflatetid og metningstid. Før og etterdykksundersøkelser kombinert med Dopplerundersøkelser under dekompresjon bør fortsatt gjøres for å vurdere de kompresjonsprofiler. Det optimale forholdet mellom dekom presjonshastighet og partialtrykk av oksygen er ikke godt nok klarlagt. Effektene av langvarig oksygeneksponering for 0.4 0.6 bar bør ytterligere undersøkes med tanke på andre virkningsmekanismer enn de som er kjent i dag, og som ikke kan forklare de endringene vi ser i - lungefunksjon etter dypdykk. NUTEC, 1803 88 ET)EAJ m status 10 3.2.5 REFERANSER 1) Ciark, JM. Oxygen toxicity. In Bennett and Elhott (eds). The physiology and medicine of diving. Best Pubtishing co, San Pedro, CA, 1982. 2) Staub, N.C., E.L. Schultz and K.H. Atbertine, Leucocytes and putmonary microvascutar injury. Annals of the New York Academy of Sciences, 1982,332- 334. 3) Leith, D.E. and M. Bradley. Ventilatory muscle strength and endurance training. i Appi Physiot, 1976; 41:508-516. 4) Ctayton, T.L., G.F. Dixon, i. Drake et at. Effects of swimming on lung volumes and inspiratory muscle conditioning. i Appi Physiol, 1987; 62:39: 46. 5) Riley, D.J., M.i. Kramer, i.S. Kerr et at. Damage and repair of lung connective tissue in rats exposed to toxic levels of oxygen. Am Rev Respir Dis, 1987; 135: 441-447. 6) Pàsche, A., R. Peterson and K. Segadat. Deep-Ex 80. NUI-Report 43-80. 7) Smith, R.M., S.K. Hong, R.H. Dressendorfer et at. Hana Kai fl: A 17-day dry saturation dive at 18.6 ATA.IV. Cardiopulmonary Functions. Undersea Biomed Res 1977; 4:267-281. 8) Fisher, A.B., A.B. DuBois, R.W. Hyde et at. Effect of 2 months undersea -0 at 2.2 ATA on tung function. i Appi Physiot 1970, 28:70N exposure to 2 74. 9) Hyacinthe R.H., P. Giry, and B. Brousolle Developments of atterations in pulmonary diffusing capacity after a deep saturation dive with high oxygen level during decompression. In Underwater Physiology VII. Proc Seventh Symposium on Underwater Physiology, 75-83. UMS Bethesda, 1979. NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status 11 10) Hyacinthe, R. Acute effects og experimental saturation dives on vital capacity. Proceedings XIIth Annu& Meeting of EUBS; Rotterdam, 1986. 11) Cotes, i.E., Davey, I.S., Reed, J.W: et al. Respiratory effects of a single saturation diveto 300 m. Briti Indust Med 1987;44:76-82. 12) Jenicki, iS., K.T.Waber, M.J. Likoff and A.P.Fishman, Exercise testing to evaluate patients with pulmonary vascular disease. Am Rev Respir Dis 1984, suppi 1,93-95. NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 12 3.3. ENDRINGER I LUNGEFUNKSJON UNDER DYPDYKK 3.3.1 INNLEDNING Lungenes viktigste funksjon er gassutveksling. Det vil si å kunne ta opp oksygen og eliminere produsert karbondioksyd. Ventilasjonen er i første ) for derved å 2 rekke regulert mot å eliminere karbondioksyd (CO opprettholde kroppens syre-base balanse. Dette skjer ved en utlufting av . Under 2 alveolene (alveolær ventilasjon) tilpasset produksjonen av CO normale forhold er det da ikke begrensninger i oksygenopptak i lungene, muligens bortsett fra ved ekstreme arbeidsbelastninger hos topptrenede individer (1). Normalt er det hjertefunksjonen ved dets minuttvolum som begrenser oksygentransport til vevene og derved maksimal fysisk arbeidskapasitet. Normalt regner man med at det under slike forhold 2 fortsatt er en betydelig reservekapasitet for lungefunksjonen for CO el i min asj on. På grunn av høyt trykk med derav følgende høy gasstetthet inntrer delvis forutsigbare begrensninger i lungenes mekaniske funksjon og diffusjonskapasitet som kan kompromittere den alveolære ventilasjon og derved både CO 2 eliminasjon, 02 opptak og fysisk arbeidskapasitet. I dette ligger en begrensning i den maximale dybde som det er mulig å dykke til og kanskje viktigere; hva blir den maximalt forventede fysiske prestasjonsevne ved et gitt trykk. De operative dykkesystemer som er i bruk i dag er allerede tilpasset disse effektene. Gasstettheten reduseres ved å introdusere helium i pustegassen og senere også hydrogen og partialtrykket av oksygen økes for å underlette oksygentransporten. Helium synes å være helt inert, mens hydrogenbruken begrenses av narkotiske effekter ved trykk over 20 25 bar (2,3) og oksygen har velkjente toksiske effekter ved partialtrykk - over 0.5 bar (kap 2). Ytterlige endringer i mekanisk lungefunksjon inntrer ved immersjon og da kommer også begrensninger i pusteutstyret i tillegg, noe som i dag kanskje er den største begrensningen på dykkernes fysiske prestasjonsevne (kap. 5). Stadige forbedringer har imidlertid funnet sted med utstyr med stadig lavere pustemotstand og det er eksperimenter i NUTEC, 180388 ET/EAJ m status 13 c gang med å utprøve pusteutstyr som assisterer ventilasjonen, enten som et system som gir overtrykksventilasjon og/eller såkalt “high frequency oscillation” hvor man skaper hurtige trykkvariasjoner i luftvegene for å få bedre gassblanding og gasstransport. I tillegg til den fysiologiske begrensningen i lungefunksjon kommer altså betydelige tekniske/operasjonelie problemer og begge bidrar til å redusere dykkerens fysiske arbeidskapasitet. Denne oversikten tar for seg de fysiologiske begrensningene i lungefunksjon under hyperbare forhold og man forsøker å sammenholde teoretiske betraktninger med eksperimentelle data. Ved NUTEC har man i denne sammenheng hovedsaklig testet pusteutstyr (kap 5), mens man bare i begrenset omfang har gjort basale fysiologiske stuidier. Forsøkene ved NUTEC har likevel gitt informasjon av vesentlig betydning når det gjelder hvilke praktiske arbeidsoppgaver man kan forvente at dykkere kan klare ved forskjellige trykk. I tillegg til avsnittene om lungefunksjon og arbeidskapasitet vii man kort ta for seg forhold av betydning for lungefunksjon under hyperbar sveising, da spesielt toxiske effekter av forurensningsgasser og støv som produseres under sveising. 3.3.2 LUNGEFUNKSJON UNDER HØYT TRYKK 3.3.2.1 MekaniskLungefunksjon Lungenes mekaniske funksjon er karakterisert ved det arbeidet som må utføres for å transportere gass til og fra alveolene. Arbeidet må overvinne lungenes elastiske motstand, luftvegsmotstanden og mot standen mot masseakselerasjon (the electrical respiratory analogy (4)). Det er ingen holdepunkter for, og heller ingen grunn til å anta, at lungenes elastiske egenskaper forandres under trykk. Derimot inntrer det betydelige endringer i Iuftvegsmotstand og motstand mot masseakselerasjon på grunn av endringer i pustegassens tetthet og viskositet. Det totale tverrsnittet av luftvegene øker jo lenger perifert man kommer i bronchieforgreningen. Dette betyr at man i trachea og større bronchier har en høy turbulent flow, mens man perifert har en langsom laminær flow. Luftvegsmotstanden er størst i sentrale luftveger. Ved turbulent flow blir motstanden avhengig av gasstettheten og kvadratet av flow, mens ved laminær flow er den uavhengig av gasstetthet. Ved laminær flow er motstanden avhengig av NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m statuS 14 c viskositet av gassen, og økende viskositet vil motvirke tendensen til turbulensdannelse. Motstanden mot masseakselerasjon vil øke proporsjonalt med gasstettheten (5). Det er klart at økende gasstetthet gir økt pustemotstand og virkningen på de forskjellige komponenter av den totale pustemotstand er oppsummert av van Liew (6, 7). Endringer i pustemotstand kan måles direkte ved samtidige flowmålinger og trykkmålinger i oesophagus, og indirekte ved endringer i dynamiske lungevolum. Ved forserte ekspirasjonsmanøvrer blir maximal flow teoretisk omvendt proporsjonal med roten av gasstetthet og det samme forhold gjør seg da gjeldenede både ved måling av maksimal voluntær ventilasjon som ett sekunds forsert ekspirasjonsvolum. Det er rapportert adskillige forsøk som eksperimentelt understøtte denne lovmessigheten. Maio og Fahri (8) fant ved forsøk under 0.5-7.5 6 en tilnærmet bar og med forskjellige gassblandinger med 02, He og SF omvendt proporsjonalitet mellom flow og maximal voluntær ventilasjon og roten av gasstetthet. Med heliox og senere også hydrogen i pustegassen er denne lovmessigheten også funnet ved større trykk (9, 10, 11, 12). Maksimal voluntær ventilasjon er et kunstig mål i den forstand at det måles maximal pustekapasitet over en kort periode (12-20 sec). Hvor stor del av denne maksimale pustekapasiteten som kan opprettholdes over lengre tid er under normale forhold angitt til 60-80% avhengig av treningstilstand. Forsøk av Fagreus og Linnarson (13) ved maksimale arbeidsbelastninger ved 1, 3 og 6 ATA luft bekrefter dette under trykk. Ved supramaksimale arbeidsbelastninger med ventilasjon 80-95% av 2 retensjon. Den høyeste gasstetthet hvor MVV oppstod betydelig CO målinger av MVV er gjort er av Lambertsen et al (14) med en tetthet 25.2 g/I som tilsvarer et dybde på heliox til 5000 fot, ble MVV målt til 50 liter/min. Dette er 15 liter høyere enn forventet, men om dette er adekvat ventilasjon til å gi effektiv gassutveksling er ukjent. 3.3.2.2 IntraalveolarGasstransport Gasstransport i terminale bronchier er laminær og langsom og gass utveksling innad i lungealveolene og mellom lungealvolene og de siste forgreningene i luftvegene er i betydelig grad avhengig av diffusjon. Under normale monobare forhold er denne diffusjonen ikke NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m. status 15 begrensende, men gassers diffusivitet er omvendt proporsjonal med gasstettheten og dette kan bidra til å komproinittere den alveolære ventilasjonen under trykk (15, 16). van Liew og medarbeidere (17) har påvist redusert effektivitet i “gass mixing” i lungene ved økt tetthet i pustegassen. Bortsett fra van Liews forsøk som indirekte viser hvordan oxygen vil oppføre seg er det dyrstudier som muligens kan forklares ved denne mekanismen. Den såkalte Chouteau hypoxi (18) ble beskrevet under forsøk med geiter som under kompresjon utviklet hypoxi symptomer som lett lot seg reversere ved en lett økning i inspirert oksygentrykk. 3.3.2.3 Alveolar Ventilasjon De begrensninger i gasstransport som er beskrevet i kap. 3.2.1 og 3.2.2 vil sette begrensninger for alveolær ventilasjon. Spørsmålet blir hvor mye dette beslaglegger av lungenes reservekapasitet, med andre ord når bli lungefunksjon begrensende for fysisk arbeidskapasitet. Den fraksjonen av MVV som kan maksimalt oppnås synes under hyperbare forhold å være den samme som ved monobare forhold. I tillegg er gasstransporten på alveolært nivå redusert, noe som ytterligere reduserer effektiviteten av den totale ventilasjonen som kan oppnåes. Effektiviteten av ventilasjonen kan måles på flere måter. Den beste er måling av oksygen og karbondioksyd innhold i arterielt blod, men på grunn av tekniske vansker er det lite aktuelt og bare gjort ved noen få 2 innhold i eksperimentelle dypdykk. Indirekte kan man bruke °2 og CO sluttfasen av ekspirasjonsgassen til å estimere dette. Med disse - metodene kan man få et mål på fysiologisk dødvolurri. Det vil si hvor stor fraksjon av ventilasjonen som ikke bidrar til gassutveksling. Årsaker til økt fysiologisk dødromsventilasjon kan både være betinget i forandringer i ventilasjonen og sirkulasjonen. Kapittel 3.3.2.1 og 3.3.2.2 redegjør for kjente endringer i ventilasjon, mens det er svært få detaljerte undersøkelser som sier noe om mulige sirkulasjonsendringer. Salzano et al (12) har imidlertid klart påvist en økt dødromsventilasjon ved 46 og 67 ATA, og denne økte ved økende ventilasjon (arbeidsbelastning). Andre har imidlertid ikke påvist endringer i blodgasser under moderate arbeidsbelastninger ved 300-500 m, men uten atdødromsventilasjonen ble målt(19, 20). NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m stats 16 3.3.2.4 Respirasjonsregulering/Adaptasion Resultatet av redusert alveolær ventilasjon vil i første rekke være en stigning i blodets CO 2 innhold. Med det økte pustearbeidet og den reduserte effektiviteten i gassutvekslingen pä alveolært nivå er det viktig at respirasjonsreguleringen holder tritt. Detaljer om respirasjons regulering er gitt i kapitel 3.4, men det skal her kort nevnes at det 2 og vanligvis blir en tilstand hvor man legger seg på en noe høyere pCO at dette kan bli særlig uttalt ved større arbeidsbelastninger. Det er ikke 2 konsentrasjon på 10 kPa hos enkelte uvanlig at det er målt endetidal CO dykkere og CO 2 er da så høy at det kan representere et faremoment, ved at bevisstløshet inntrer. , Hva som er årsaken til dette diskuteres. Både forhold i lungene og sentral påvirkning av respirasjonssenteret er mulig. Segadal og medarbeidere 2 sensitivitet i løpet av (21) har påvist en tiltagende reduksjon i CO bunnfasen i dykk til 360 msw. Ved hydrogendykk (2, 3) er det funnet en depressiv effekt på respirasjonssenteret. Selv om ventilasjonen føles lettere under slike forhold og man føler å kunne yte mer fysisk, inntrer da 2 opphopning. en økende fare for alvorlig CO 3.3.3 EFFEKTERAVSUBMERSJON Ved at man går fra tørre omgivelser til å bli neddykket i vann inntrer effekter som er uavhengig av hvilket absolutt trykk man befinner seg på. På grunn av antigravitasjonseffekten får man et større sentralt blodvotum ved at blod i kapasitanskarene ikke lenger forfordeles til de lavestliggende kroppsdelene. Dessuten oppstår en trykkdifferanse mellom munntrykket og det hydrostatiske trykket som omgir brystkassen (static lung bad, hydrostatic imbalance). Dette vil influere både på respirasjonsfysiologiske parametre og også på det sentrale blodvolum sammen med antigravitasjonseffekten. Det økte sentrale blodvolum og økte venøse tilbakestrømning øker hjertets preboad og dermed minuttvolumet (22, 23). økningen i sentralt blodvolum gir en reduksjon av vitalkapasiteten og det er også påvist en økning av lukningsvolum (24). Mest markert er ved stående stilling en reduksjon i funksjonell residualkapasitet (lungenes hvilevolum) på grunn av hydrostatisk ubalanse. Effekten er stillingsavhengig, mest uttalt NUTEC, 18.03.88 ET/EAJ m status 17 stående og minst uttalt liggende. Man ventilerer da på en mer ugunstig del av lungens trykk-volum kurve og pustearbeidet vil bli større, dessuten øker tendensen til luftvegslukning med ytterligere reduksjon i den alveolære ventilasjonen. Disse forhold er av vesentilig betydning for konstruksjon av pusteutstyr, både for å redusere og til og med for å motvirke disse effektene (kap 5). Ventilasjonen gjøres mer effektiv og små luftveger holdes åpne ved å heve funksjonell residualkapasitet ved å øke “statisk bad”, dette vil også motvirke opphopningen av blod sentralt. Forsøk av Thalmann et ab (25,26) og Hickey et al (27) har vist at subjektivt var pustebesværet minst ved en “statisk bad” tilsvarende 10cm vanntrykk. 3.3.4 FYSISK ARBEIDSKAPASITET - Hvilken type arbeid kan det så forventes at dykkere kan utføre ved uliké dyp? Til tross for alle teoretiske begrensinger og praktiske restriksjoner, blir dette det avgjørende mål på effekten av summen av alle de faktorer som gjør seg gjeldende. Man må likevel skille mellom det som er absolutt maksimal yteevne og det som er innenfor en tolerabel grense når det gjelder Iangvarig arbeid. Man er da inne på begrepet fysisk utmattelse som blir avhengig av både arbeidsbelastning og tid. Under normale forhold hvor ventibasjonen ikke er begrensende vet man at uthobdenhet er avhengig av melkesyreopphopning, såkalt anaerob terskel, samt oppretthobdelse av en adekvat nærings- og væsketilførsel. Som mål på maksimal yteevne brukes maksimalt oksygenopptak og ved en gradvis økende belastning på ergometersykkel har vi erfaring for at en gjennomsnittsdykker klarer opp til 250-300 watt som tilsvarer et maksimalt oksygenopptak på ca. 3.5 liter/min. Melkesyreopphopning inntrer på ca. 60% av denne belastningen og arbeidsbelastning over dette kan bare opprettholdes i kortere perioder. Ved hardt kroppsarbeid i f.eks. tungindustri og skogsarbeid regner man med at man gjennomsnittlig arbeider ved 30-40% av maksimal kapasitet tilsvarende 1.5-2.0 I/min i oksygenopptak, og dette tilsvarer en ventilasjon på 40-50 I/min (28). Svarende til arbeidsbelastningstester på sykkel tilsvarer dette ca. 1 50 watt, og det er altså snakk om vedvarende arbeid over timer. Når det så gjelder dykking kommer det begrensninger på yteevnen som man NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 18 normalt ikke behøver å ta hensyn til som effekter på ventilasjon, væskebalanse, næringstilførsel og restriksjoner pga. submersjon. Hva har man så av holdepunkter for hva dykkere på de dyp det er snakk om praktisk kan utføre? Det er da viktig å skille mellom yteevne i tørre omgivelser og yteevne i vann siden både submersjonseffekter og effekter av pusteutstyr da kommer i tillegg. Ved 175 msw (HANA KAI Il) (29) var maksimalt oksygenopptak og karbondioksydproduksjon ikke signifikant forskjellig fra kontroll, men maksimal ventilasjon var redusert med 27%, . Ved 300 msw 1 og maksimal hjertefrekvens fra 183 til 175 min(SEADRAGON IV) fant Ohta og medarbeidere (30) en reduksjon i maksimal yteevne fra 240 til 205 watt, en reduksjon i maksimalt oksygenopptak på 14% og en reduksjon i maksimal ventilasjon på 45%. Maksimal hjertefrekvens var også her lavere (179 og 162 min-i). - Ved større dyp (500 msw) fant Brousolle og medarbeidere (31) og Morrison og medarbeidere (32) at arbeid på 110 og 50 watt kunne gjøres uten problemer svarende til ventilasjoner på 25-40 I/min, men en tendens til økning i endetidal pCO2 ble observert som ikke stod i forhold til , noe som tyder på økt fysiologisk dødrom. Ved større dyp 2 produsert CO 425, 460 og 650 msw er det utført arbeid svarende til 50, 100 og 150 watt, noen korte forsøk på 175 watt, men da med betydelig åndenød med nær besvimelse, og det ble på belastninger på 150 watt og mer 2 opphopning. Ved OTS Il påvist betydelig økt dødromsventilasjon og CO ved NUTEC til 360 msw (33) ble det gjort arbeidsbelastninger med sveisemaske til 200 watt med, ventilasjoner svarende til ca 60-70 I/min. , men ikke over lOkPa som var 2 Det ble her påvist økende CO avbruddskriteriet. I en overflatesituasjon vil man karakterisere arbeid opp til 100 watt som lett, mellom 100-200 watt som moderat og over 200 watt som tungt. Ned til ca 400 msw ser det ut som om man uten problemer kan gjøre lett arbeid, og i kortere perioder moderat arbeid uten vesentlige respirasjonsproblemer, mens under 500 msw ser det ut 2 som om arbeider over 100 watt vil gi raskt utmattelse og CO opphopning som kan være faretruende. Ved arbeid svarende til 100 watt på disse dypene vil man være meget nær sin maksimale yteevne og reservekapasiteten i tilfelle en nødsituasjon vil være betydelig redusert. NUTEC, 1803.88 ET/EAJ m status 19 I vann vil arbeidskapasiteten være ytterligere redusert som tidligere nevnt. Dwyer og medarbeidere (34) og Spaur og medarbeidere (35) fant ved h.h.v. 425 og 485 msw en akutt innsettende betydelig dyspnoe ved 75 og 100 watt på ergometer, men den reelle belastningen har vært høyere når man tar i betraktning utstyret og motstanden mot bevegelser i vann. Noe av forklaringen til deres funn kan ligge i dårlig design av pusteutstyret. Under OTS III (36) ble det gjort lett arbeid svarende til montering/-demontering av ventiler og rør samt korte perioder med moderate arbeidsbelastninger på armergometer og svømming mot trapez i løpet av perioder på 3.5 timer i vann. Dette tilsvarte ventilasjoner fra ca 30 I/min ved lett arbeid til ca 50-60 I/min ved moderat arbeid. C02 retensjon ble observert ved belastningstestene, men ikke over . Funksjon av pusteutstyret 2 avbruddskriteriet på lOkPa endetidal CO synes således å være av avgjørende betydning for å optimalisere yteevnen i vann (kap 5), og ned til 360 msw er det altså vist at lett moderat arbeid kan gjøres uten at lungefunksjon er en vesentlig - begrensende faktor. Det synes umulig å ekstrapolere til større dyp for å forutsi maksmimale dybder eller yteevne ved gitte dybder. Lambertsen og medarbeidere har undersøkt dette ved større gasstettheter opp til 25.2 g/I, og moderat arbeid er gjort tørt under slike forhold, men det gjenstår arbeid for å se på yteevne i det effektiviteten av den ventilasjonen som oppnås anta å være betydelig redusert (kap 3.3.2.2 og 3.3.2.3). Selv om ventilasjonsbegrensningene er de vesentlige for fysisk arbeidskapasitet, er det også andre faktorer som det må taes hensyn til for å optimalisere yteevnen. Det gjelder termisk komfort (kapittel 1) samt ernæring og væskebalanse (kapittel 7). Det er en fare for dehydrering og elektrolyttforstyrrelser (37) spesielt ved langvarig submersjon og det er vesentlig å opprettholde en adekvat kaloritilførsel slik at ytterligere begrensinger kan unngås. 3.3.5 EFFEKTER AV HYPERBAR SVEISING PÅ LUNGEFUNKSJONEN Ved sveising dannes en rekke toksiske produkter som forurenser atmosfæren. Sammensetn ingen av forurensningen er bestemt av hvilken sveisemetode som brukes (kfr. delprosjekt 3 toksikologi/forurensning). - NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 20 Det dannes både toksiske gasser (ozone, nitrøse oksyder, karbon monoksyd), damper og støv. Lungene er det primære målorgan for flere av de toksiske substansene (f.eks. ozon, nitrøse gasser), mens andre substanser blir tatt opp gjennom lungene og har skadelige effekter i andre organsystemer (f.eks. karbonmonoksyd, metaller). Hyperbar sveising foregår i tørre, lukkede habitater. Det er derfor fare for en betydelig eksposisjon for toksiske substanser ved svikt i ventilasjonssystemet eller personlig verneutstyr. Dette kan medføre både akutte og kroniske effekter. I henhold til Oljedirektoratet skal maske brukes ved hyperbar sveising i habitat, men i praksis synes det ikke som om dette alltid blir fulgt opp (38). Ozon og nitrøse oksyder har en akutt irriterende effekt på luftvegene med bronkial konstriksjon. Symptomatisk viser dette seg med hoste og det måles reduserte verdier for dynamiske lungevolum (39,40). Ozonkonsentrasjoner på 0.1 ppm gir hoste og eksposisjon for 0.2-0.4 ppm i to timer gir påvisbar reduksjon i dynamisk lungefunksjon. Ved fysisk arbeid er ventilasjonen høyere og den totale toksiske dosen som når lungene høyere. Effektene på lungefunksjonen blir derfor større. Høyere eksponeringer (>2-5 ppm) har medført alvorlige tilstander med lungeødem. Karbonmonoksyd har ingen toksisk effekt på lungene, men medfører nedsatt transportkapasitet for oxygen i blod. Dette medfører høyere ventilasjoner for en gitt mengde arbeid og den totale dosen av andre toksiske substanser som når lungene blir derfor større (40). Argon er inert og har ikke kjente toksiske effekter, men den er narkotisk og av den grunn må forholdsregler taes. Damper som dannes under sveising inneholder metaller som stammer fra elektroder og legeringene som sveises. Dessuten kan de inneholde hydrokarboner og polymerer fra stoffer som brukes til forbehandling av legeringene. Metalidamper inneholdende bl.a. sink, mangan, kadmium er kjent for å gi såkalt “metal fume fever” som er en akutt feberreaksjon med almensymptomer som inntrer noen timer etter eksposisjon og som er beskrevet som nokså vanlig blant sveisere generelt. Tilstanden er uskyldig og raskt forbigående. Lignende symptomer kan inntre etter NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m Status 21 polymerer og hydrokarboner og disse kan også gi astmalignende reaksjoner hos spesielt disponerte individer som vil være langt alvorligere under hyperbare forhold. Støv fra sveiseprosessen inneholder metaller (jern osv.) som kan hopes opp og bli liggende i lungene (siderose) men som ikke medfører noen akutte forandringer. Støvet kan imidlertid også være assosiert med metalloksyder som kan være toksiske. Helseundersøkelser av sveisere generelt (41,42) har vist høyere enn forventet prevalens av luftvegssymptomer. Sammenlignet med andre skipsverftsarbeidere er det ikke påvist større forekomst av obstruktiv lungesykdom hos sveisere, men forekomsten av jernstøv-lunge er hyppig e re. Sveisedykkere må beskyttes med sveisemaske og adekvat ventilasjon av sveisehabitatet er nødvendig. Den kombinerte effekten av dykking og sveising bør følges hos disse på lang sikt. 3.3.6 KONKLUSJONER, VIDEREFoU VIRKSOMHET De fysiske begrensningene på lungefunksjon ved dykking er både teoretisk og eksperimentelt utredet meget omfattende. I praksis kan lett og moderat arbeid utføres av dykkere ned til ca 400 meter uten alvorlige respiratoriske problemer, men dette krever et optimalt utstyr. På større dyp og ved andre gassblandinger enn heliox (hydreliox, trimix) er det ved lett og moderat arbeid fare for en redusert gassutveksling som 2 både begrenser dykkerens yteevne og medfører fare for alvorlig CO retensjon. Dette kan både skyldes en narkotisk effekt på respirasjonssenteret og begrensninger i den intrapulmonale diffusjonen. Effektene av toksiske sveisegasser må studeres videre og sveisemaske bør brukes så lenge en ikke-toksisk atmosfære ikke kan garanteres. Utviklingen innen bruk av hydrogen bør følges med de fordeler denne gassen har for respirasjonsarbeidet, men også dens negative narkotiske effekter. NUTEC, 18 0388 ETIEAJ m status 22 For å optimalisere yteevnen til dykkeren må utviklingen innen utstyr følges opp. Det gjelder både drakter og pusteutstyr. Forhold som virker negativt pä yteevne som kulde, dehydrering, energitilførsel er dårlig kartlagt sammenlignet med de rent respirasjonsfysiologiske forhold. NUTEC, 1803 88 ET’EAJ m. status 23 3.3.7 REFERENSER News in Physiological 1. Wagner PD. The lungs during exercise. Sciences 1987,2, 6-10. 2. Fructus X (ed). Hydra V, Comex, Marseilies, 1986. 3. Brauer RW (ed). Hydrogen as a diving gas. 33rd UHMS Workshop, Bethesda, 1987. 4. Mead i. Mechanical properties of lungs. Physiol Rev 1961;41:281330. 5. West JB. Respir Physiology. Williams & Wilkins Company, Baltimore 1979. - 6. van Liew, HD. Components of the pressure required to breathe dense gases. Undersea Biomed Res 1987;(14), 263-276. 7. van Liew, HD. The electricai-respiratory analogy when gas density is high. Undersea Biomed Res 1987,14, 149-160. 8. Maio DA, and Farhi LE. Effects of gas density on mechanics of breathing. i Appi Physiol 1967; 23:687-693. 9. Miller JW, Wangensteen OD and Lanphier EH. Respiratory limitations to work at depth. in Proc. Third International Conference on Hyperbaric and Underwater Physiology, pp 118-123, Ed. X. Fructus. Paris: Dom. 1975. 10. Dougharty, JR. Use of He as an inert gas during diving: Pulmonary 2 at 7.06 ATA. Aviat Space Environ Med 1976; function during He-0 47:618-626. 11. Lanphier EH. lnteractions of factors limiting performance at high pressures. In Underwater Physiology. Proc Third Symp. Underwater Physiology. pp 375-385. Ed C.i.Lambertsen, Baltimore, 1967. . NUTEC, 18.03.88 ET/EAJ m status 24 c 12. Salzano iv, Camporesi EM, Stolp 3W and Moon RE. Physiological responses to exercise at 47 and 66 ATA. i Appi Physiol, 1984, 57: 1055-1068. 13. Fagreus L, and Linnarson D. Maximal voluntary and exercise ventilation at high ambient air pressures. Försvarsmedicin, 1973; 9:275-278. 14. Lambertsen Ci, Gelfand R, Peterson RE et al. Human tolerance to 2 at respiratory gas densitities equivalent to He-02 He, Ne and N breathing at depths to 1200, 2000, 4000 and 5000 feet of sea water. AviatSpace Environ Med 1977; 4:843-855. 15. Nixon W, and Pack A. Effect of altered gas diffusivity on alveolar gas exchange a theoretical study. i Appi Physiol 1980; 48:147-153. - 16. Wood LDH, Bryan AC, Ban SK et al. Effect of increased gas density on pulmonary gas exchange in man. i Appi Physiol 1976; 41:206210. 17. van Liew HD, Thamann ED and Sponholtz DK. Hindrance to diffusive gas mixing in the lung in hyperbaric environments. i Appi Physiol 1981; 51 :243-247. 18. Chouteau i, Imbert G and Lepechon iC. Physiologie comparée de divers mammifères aux hautes pressions en atmosphère oxygene helium. Maroc Med 1972; 52:448-449. 19. SpaurWH, Raymond LW, Knott MM et al. Dyspnoea in divers at 49.5 ATA: mechanical, not chemical in origin. Undersea Biomed Res 1977; 4:183-198. 20. Morrison JB, Bennett PB, Barnard EEP and Eaton WJ. Physiological studies during a deep simulated oxygen-hetium dive to 1500 feet. Underwater Physiology V (ed Ci Lambertsen) pp 3-20, Bethesda 1976. NUTEC, 8 03 88 ET/EAJ m status 25 c 21. Segadal K, Nicotaysen G and Gulsvik A. Changes of ventilatory responsto C02 with 3.7 mPa helium-oxygen saturation diving. l3th Annual Meeting of EUBS, 1987, Palermo, Italy. 22. Arborelius M, Bafldin Ut, Litja B and Lundgren CEG. Heamodynamic changes in man during immersion with the head above water. Aerospace Med 1972; 43:592-598. 23. Farhi LE and Linnarson D. Cardiopulmonary readjustments during graded immersion in water at 35°C. Resp Physiol 1977; 30:35-50. 24. Robertson CH, Engle CM and Bradley ME. Lung volumes in man immersed to the neck: Dilution and plethysmographic methods. i Appi Physiol 1978; 44:679-682. - 25. Thalmann ED, Sponholtz DK and Lundgren CEG. Effects of immersion and static ung bad ing on submerged exercise at depth. Undersea Biomed Res, 1979; 6:259-290. 26. Hickey DD, Lundgren CEG and Påsche A. Respiratory function in erect subjects performing work at depth. Undersea Biomed Res 1981; 8-suppi i (Abstract73). 27. Matsuda M, Hong SK, Nakayama H et at. Physiobogica( responses to immersion at 31 ATA (Seadragon IV). Underwater Physiology VM (ed A.J. Bachrach), pp 283-296, Bethesda 1981. 28. Åstrand P0, and Rodahl K. Textbook of work physiology. Chapter li. McGraw-HiII Book Company, New York 1986. 29. Dressendorfer RH, Hong SK, Morlock JF et al. Hana Kai II: a 17 day saturation dive at 18.6 ATA V. Maximal oxygen uptake. Undersea Biomed Res 1977; 4:283-296. 30. Ohta Y, Anta H, Nakamaya H et al. Cardiopulmonary functions and maximal aerobic power during a 14 day saturation dive at 31 ATA NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 26 31. (Seadragon IV). Underwater Physiology VII (ed A.Bachrach) pp 3-20, Bethesda, 1976. Brousolle B, Chouteau i, Hyacinthe R et al. Respiratory function during a simulated saturation dive to 51 ATA with a helium-oxygen mixture. Underwater Physiology V (ed C.J.Lambertsen) pp 79-89, Bethesda, 1976. 32. Morrison JB, Bennett PB, Barnard EEP and Eaton WJ. Physiological studies during a deep, simulated oxygen-helium dive to 1500 feet. Underwater Physiology V (ed. C.J.Lambertsen) pp 79-89, Bethesda, 1976. 33. Myrseth, E. et al. OTS III UBA evaluation. NUTEC Report 26-86. 34. Dwyer i, Salzman HA and O’Bryan R. Maximal work capacity of man at43 ATA. Undersea Biomed Res 1977; 4:359-372. 35. Spaur WH, Raymond LW,, Knott MM et al. Dyspnoea in divers at 49.5 ATA: mechanical, not chemical in origin. Undersea Biomed Res 1977; 4:183-198. 36. Myrseth E. et al. OTS III UBA evaluation NUTEC Report 9-87. 37. Doran GR and Garrard MP. Alterations in protein metabolism in man during dives to a maximum of 660 msw. Undersea Physiol VIII (ed A.Bachrach) pp 541-554, Bethesda, 1981. 38. Thorsen E. Effects on pulmonary function of hyperbaric welding at 145 msw. NUTEC Report no. 6-88. 39. Cotes JE and Steel i. Work Related Lung Disorders. pp 298-301. Blackwell Scientific Publications, Oxford 1987. 40. Adams WC. Effects of ozone exposure at ambient air pollution episode Ievels on exercise performance. A review. Sports Medicine - - 1987; 4:395-424. NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 27 41. Haydon SP, Pinock AC, Hadyon J, Tyler LE, Cross KW and Bishop iM. Respiratory symptoms and pulmonary function of welders in the engineering industry. Thorax, 1984; 39:442-447. 42. Mur JM, Telculescu D, Pham QT et al. Lung function and clinicai findings in a cross-sectional study of arc welders. An epidemological study. ntArch Occup Environ Health, 1985; 57: 1-17. NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m status 28 3.4 RESPIRASJONSREGULERING 3.4.1 INNLEDNING Dykkeren er nødt til å puste kunstige gassblandinger. Dette, kombinert med øket pustemotstand og dødvolum, gjør at respirasjonsreguleringen får større betydning for ham enn for folk 2 som er interessant. Hypoksi flest. Det er særlig reaksjonen til høy CO reaksjoner har mindre praktisk betydning i tilknytning til dypdykking, siden det benyttes hyperoksiske inspirasjonsgasser. På den annen side kan dykkeren ved et uhell utsettes for en hypoksisk gassblanding og da vil en normal hypoksi-reaksjon være gunstig. 3.4.2 LITTERATUR GJENNOMGANG OG ERFARINGER FRA NUTEC - Særlig ved dyp luftdykking, men også ved ekstremt dyp metningsdykking er det observert en tendens til hypoventilasjon med 2 under fysisk arbeid (Lanphier og følgende akkumulering av CO Camporesi, 1982, Salzano og medarb., 1984). I noen tilfeller har dette antakelig medført bevisstløshet under luftdykking (Morrison og medarb., 1978). Det er riktignok ikke noen entydig sammenheng mellom respirasjonsreguleringen under fysisk arbeid og ved øket CO2 i hvile, men det er indikasjoner på at lav ventilatorisk følsomhet til 2 er en disponerende faktor for ekstrem hypoventilasjon under CO arbeid ved høy pustemotstand. Hvis dykkeren blir utsatt for høy inspiratorisk CO 2 pga. høyt dødvolum eller scrubbersvikt, vil en 2 være viktig. Forhøyet C02 normal ventilatorisk respons til CO -forgiftning, nitrogennarkose, dårligere 2 medfører øket fare for O temperatur-regulering og øket gassopptak (Lanphier og Camporesi, 1982). 2 er for noen luftdykkere på overflaten Ventilatorisk respons til CO målt til halvparten av hva som observeres hos lungefriske menn (Florio og medarb., 1979, Sherman m.fl. 1980). Om dette er en utvelgelseseffekt eller en kronisk påført tilstand er usikkert. Det er også usikkert om denne tendensen gjelder for kommersielle dyp dykkere; 14 deltakere i OTS dykkene ved NUTEC viste i gjennomsnitt NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status 29 c høyere respons enn rapportere normalverdier (Segadal og medarb., 1987). 2 er funnet for flere dykkere, like En øket ventilatorisk respons til CO etter dypdykk (Påsche m.fl. 1982, Florio og Mackenzie, 1985). Årsakssammenhengen er ikke kjent. Det er ikke funnet tilsvarende endringer i hypoksi respons(Brubakk m.fl. 1983). Respirasjonen under hvile og søvn er lite studert i dykking (Gelfand, 2 1984). Ekstern pustemotstand reduserer ventilatorisk respons til CO på overflaten. Inspirasjonsmusklene (hovedsakelig diafragma) får imidlertid gunstigere konfigurasjon, hastighet og lengde-forhold og øket aktivering via mekaniske reseptorer, slik at reduksjonen i ventilatorisk respons motvirkes (Lopata og medarb., 1983, Gothe og Cherniack, 1980). Ved luftdykking inntil 70 msw synes disse kompensasjons-mekanismene å være svekket eller motvirket slik at inspiratorisk aktivitet bedømt med spiserørsballong (Wood og Brian, 1970) eller “okklusjonstrykk” (Pol) (Linnarson og Hesser, 1978) ikke viser økt respons til C02 og ventilatorisk respons blir redusert med nesten 50% (Fagreus og Hesser, 1970). Hos to forsøkspersoner fant Gelfand og medarbeidere (1980) på 360 msw en ventilatorisk respons på ca. 15% av overflateverdiene når ekstremt høy gasstetthet (22 ) ble etablert med neonbiandinger. Noen forsøk under dypdykk 3 kg/m tyder på at det skjer en viss kompensasjon; Ohta og medarbeidere (1981) fant i gjennomsnitt ca. 20% reduksjon av ventilatorisk respons hos 4 dykkere på 300 msw. Hos 14 dykkere ved 360 msw helioks fant Segadal og medarbeidere (1987) at den ventilatoriske C02-responsen ikke var nevneverdig redusert like etter kompresjonen, men at responsen senere i dykket var redusert til bare 60% av førdykk verdiene. Mot slutten av dekompresjonen var følsomheten derimot 27% større enn før dykket, altså en over-kompensasjon. Årsakene til slike endringer er ikke kjent, men kan forklares ved at respirasjonssenteret blir overfølsomt eller nevro-muskulær kompensasjonsmekanismer blir bedre både ved kompresjon og dekompresjon mens motsatte effekter oppstar ved et lengre opphold pådybde. I den senere tid er det blitt klart at respirasjons reguleringsforstyrrelser under søvn (søvnapne) er et utbredt problem i NUTEC, 1803 88 ETIEAJ m status 30 befolkningen (Cohn og Sacker, 1986). Hvis reguleringen av respirasjonsmuskulaturen eller musklene som skal holde de øvre luftveiene åpne under inspirasjonen ikke fungerer, kan respirasjonen stoppe opp, man blir vekket og resultatet er dårlig søvnkvalitet. Kompensasjonsmekanismene som motvirker fall i ventilasjonen ved øket pustemotstand, er svekket under søvn (Hudgel og medarb., 1987). Pga. øket gasstetthet må tendensen til lukking av de øvre luftveier forventes å være større ved dypdykking enn normalt. Det kan derfor tenkes at en svak tendens til søvn-apne vil forsterkes under trykk, særlig hvis C02-responsen er nedsatt mot slutten av en metningsperiode (Segadal og medarb., 1987). Denne problemstillingen er spesielt interessant i lys av at dypdykkere ofte klager over dårlig søvnkvalitet. Den hypoksiske følsomhet er ikke systematisk undersøkt under dypdykking, men har vært hevdet å være mindre påvirket av forhøyet pustemotstand (Barnettog Rasmussen, 1970). KONKLUSJONER, VIDERE FoU VIRKSOMHET 3.4.3 Alle dypdykkeres CO2-respons bør måles og de med ekstrem lav følsomhet bør gjøres oppmerksom på forholdet og advares om - faremomentene. -følsomhet gjennom bunnfasen av dype 2 Utviklingen av C0 metningsdykk bør undersøkes videre, eventuelt med registrering av andre variabler i tillegg til ventilasjonen, som pustetrykk og nerve signaler til både respirasjonsmuskler (mellomgulv) og øvre luftveier. Helst bør dette samkjøres med parallelle målinger av C02-retensjon under arbeid. Muligheten for at tendens til søvn-apne er vesentlig forsterket under høyt trykk bør evalueres. NUTEC, 1803 88 ET!EAJ m status 31 c 3.4.4 REFERANSER Barnett TB, Rasmussen B. Ventilatory responses to hypoxia and hypercapnia with external airway resistance. Acta Physiol Scand 1978; 80:538-551. Brubakk AO, Segadal K, Påsche A. et al. Medical report from a 350 msw working dive (3DP). Bergen; Norwegian Technology Centre 1983 (NUTEC; 15-83). Cohn MA, Sackner MA. Clinical spectrum of the sleep apnea syndrome. In: Edelman NH, Santiago TV. eds. Breathing disorders of sleep. New York: Churchifl Livingstone, 1986:181. Eldrige F, Davis M. Effect of mechanical factors on respiratory work . i AppI Physiol; 1959; 14:721-726. 2 and ventilatory responsesto CO 2 in hyperbaric Fagreus L, Hesser CM. Ventilatory response to CO environments. Acta Physiol Scand; 1970; 80:19a-20a. Florio JT, McKenzie DAR. Ventilatory response to carbon dioxide following simulated saturation diving in man. iournal of Physiology 1985; 362. Note: Abstractsonly. Florio JT, Morrison JB, Butt WS. Breathing pattern and ventilatory response to carbon dioxide in divers. i AppI Physiol 1979; 46:1076-80. Gelfand R. Lambertsen Ci. Peterson RE. Human respiratory control at high ambient pressures and inspired gas densities. J AppI POhysiol 1980; 48:528-539. Gelfand R. Invited review: Concepts of ventilatory and respiratory gas homeostasis in simulated undersea exposure. In: Bachrach AJ, Matzen MM, eds. Proceedings of the eighth symposium on underwater physiology. Sethesda: Undersea Medical Society, mc., 1984: 515-533. Gothe B. Cherniack NS. Effects of respiratory Ioading on respiration in humans. i AppI Physiol 1980; 49:601-608. NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status 32 Hudgel DW, Mulholland M, Hendricks C. Neuromuscular and mechanical responses to inspiratory Ioading during sleep. J Appt Physiol 1987; 63: 603-8. 2 Kerem D, Ariel A, Eilender E, Melamed Y. Ventilatory response to CO elevation and submerged exercise at i ATA in novice divers. In: Bachrach AJ, Matzen MM, eds. Proceedings of the eighth symposium on underwater physiology. Bethesda: Undersea medical Society mc.; 1984: 493-501. Lanphier EH, Camporesi EM. Respiration and exercise. In: Bennett P8, Elliott DH, eds. The physiology and medicine of diving. 3rd ed. London: BalliereTindall, 1982:99-156. - Linnarson D; Hesser CM. Dissociated ventilatory and central 2 pressure. i Appi Physiol 2 at raised N respiratory responses to CO Respir Environ Exercise Physiol; 1978; 45(5):756-761. Lopata M, ÖnaI E, Ginzburg AS. Respiratory muscle function during C02 rebreath ing with inspiratory flow-resistive bad ing. i Appi Physiol 1983; 54:475-482. Morrisson JB. Fborio JT, Butt WS. Observations after loss of consciousness under water. Underwater Biomed Res.; 1978; 15:179187. Ohta Y, Anta H, Nakayama H, Tamaya S, Lundgren CEG, Lin YC, Smith RM, Morin R, Farhi LE, Matsuda M. Cardiopulmonary functions and maximal aerobic power during a 14-day saturation dive at 31 ATA (Seadragon IV). In: Bachrach AJ, Matzen MM, eds. Underwater physiology VII. Proceedings of the seventh symposium on underwater physiobogy. Bethesda, MD: Undesea Medical Society, mc., 1981 :209221. 2 response Påsche A, Paciorek i, Hauge A, Segadal K. Ventilatory CO folbowing deep saturation dives. Eighth annual congress of European NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status 33 Undersea Biomedical Society; 1982; Lübeck. Lùbeck-Travemünde; 1982; 372-391. Salzano JV, Camporesi EM, Stolp BW, Moon RE. Physiological responses to exercise at 47 and 66 ATA. i Appi Physiol; 1984; 57(4): 1055-1068. Segadal K, Nicolaysen G, Gulsvik A. Changes of ventilatory response to CO2 with 3,7 MPa Helium-Oxygen saturation diving. Thirteenth annual congress of European undersea biomedical society; 1987; Palermo. Palermo, Italy; 1987. Sherman D, Eilender E, Shefer A. Kerem D. Ventilatory and occlusion pressure responses to hypercapnia in divers and non-divers. Undersea Biomed Res; 1980; 7(1):61 -74. 2 at increased Wood LDH, Bryan AC. Respiratory sensitivity to CO ambient pressure. Physiologist 1970; 13:348. NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 34 3.5 KARAKTERISTIKK AV PUSTEUTSTYR 3.5.1 INNLEDNING Høye trykk, endret oksygen partialtrykk, endrede termiske forhold og fuktighet har en klar innvirkning på den humane respirasjon. En del av disse vikningene er godt kjent, men for andre er årsaksforholdet mer uklart. Det som er helt klart er at ved dype dykk vil tettheten av pustegassen være betydelig øket, selv om det nyttes lette inertgasser som helium og under utprøving også hydrogen. Denne økning i pustegass-tetthet fører til at energiforbruket for respirasjonen er markert øket selv uten noe pusteutstyr. Når man under slike betingelser er tvunget til i tillegg å introdusere pusteutstyr av forskjellige typer for forskjellige oppgaver eller situasjoner, er det klart at det må stilles krav Fram til til funksjon, ytelse, sikkerhet og ergonomi ved slikt utstyr. januar 1985 var det som fantes av aksept kriterier for pusteutstyr miltære eller sivile dokumenter fra spesielt interesserte forskere og interessegrupper. I januar 1985 kom et utkast fra oljedirektoratet “Forslag til retningslinjer for minimumskrav til yteevne for pusteapparater for bruk under vann og standard prosedyrer for ubemannettesting av slike pusteapparater” (1). Retningslinjene fra CD er ifølge dens egen innledning “utgitt for å gi industrien veiledning i utvelgelsen av pusteutstyr”. Det er ventet at dette utkastet vil utkomme som endelig i 1988. Utkastet til CD bygger på de tidligere nevnte akseptkriterier som i hovedsak er Navy Experimental Diving Unit (NEDU) kriterier fra 1981 (2), Workshop på NUTEC 1981 (3), Morrison 1982 (4) og NUTEC 1982 (5). Disse rapportene dreier seg i hovedsak om standardisering av testmedoder og -betingelser for ubemannet testing av pusteutstyr, og krav til minimum ytelse under disse betingelsene. For standardisert evaluering av pusteutstyr ved bemannede testdykk er det under Norsk Hydro’s prosjekt ‘Oseberg Transportation System (OTS)” utarbeidet et slikt dokument som er åpent tilgjengelig. For OTS programmet ble det og utarbeidet nye dokument på ubemannettesting av pusteutstyr tilpasset aktuelt dykke dyp 360 msw (6,7,8). Pusteutstyr for dykking, og da spesielt for dypdykking, har gjennomgått en jevn utvikling/forbedring ettersom “kravene” har blitt strengere og dykkedypene større. Ser en p hvilke teknologiske fremskritt som er NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 35 gjort på andre krevende felt, kan en likevel ikke bli annet enn skuffet over status for pusteutstyr for dypdykking pr. idag, spesielt når en tenker på hvor mye penger og arbeid som er lagt ned i feltutbyggingen Årsakene til en manglende både i Nordsjøen og andre steder. teknologisk utvikling innen den bemannede dykkingen kan være mange, men nedenfor nevnes to trolig viktige årsaker. i) Det har lenge vært ventet/forutsatt at dykkernes tid snart er forbi. Undervannsintervensjon skal utføres med ubemannede fjernstyrte farkoster (ROV), eller eventuelt med enatmosfæriske bemannede systemer (U-båter, MANTIS, JIM, WHOSP e.l.). Dette har ført til at satsingen på dykking har vært lite prioritert da det bare har vært ansett som en nødvendig overgangsperiode. ii) Aktiviteten under utbygging av for eksempel Nordsjøen blir kjørt som prosjekter med relativt korte løpetider. Der hvor det blir nødvendig med dykking dypere enn det som utføres kommersiellt og rutinemessig, blir tiden til utvikling av utstyr og. prosedyrer så knapp, at selv om det finnes tilstrekkelig økonomi, så blir resultatet modifisering av eksisterende utstyr. Dette blir en dårlig løsning og på sikt og en dyr løsning. For at dykkerens personlige utstyr skal nå en standard en kunne forvente med dagens teknologi, må det satses på langsiktige utviklingsprosjekter som ikke er bundet til noen bestemt feltutbygging eller rørledning. Det er idag heldigvis flere slike prosjekter allerede igang, eller planlagt igangsatt i 1988. Spesielt kan her nevnes Statoil’s satsing på det helnorske pusteutstyret fra Ottestad Breathing Systems (OBS) i Tønsberg. Andre liknende satsingsprosjekt nevnes senere i rapporten. I det følgende er det forsøkt å gi en oppsummering over hva som er gjort innen utvikling og testing av pusteutstyr for dypdykking og videre en vurdering av status for dette utstyret målt mot “gjeldende” krav. Det er også gitt en vurdering av hvorvidt eksisternde krav (eller forslag til slike) til pusteutstyr er adekvate med hensyn til dykkerens fysiologiske forutsetninger. Spesiellt er variable som pustemotstand, pustearbeid, CO karakteristikk og °2 regulering behandlet. De fukting av pustegass, 2 termiske problemstillingene er forutsatt behandlet i en egen rapport både for drakt og pustegass. NUTEC, i 803 88 ET/EAJ m status 36 3.5.2 OVERSIKTOVERPUSEUTSTYR FOR DYPDYKKING MED HOVEDVEKT PÅ DET SOM HAR FOREGÅTT VED NUTEC I forbindelse med Norsk Hydro’s Oseberg Transportation Project ble det i 1984 gjort opp status for pusteutstyr for dykking til 400 msw. Dette arbeidet ble utført av NUTEC og er presentert i kapittel 5 i “DEEP DIVING IN OSEBERG TRANSPORTATION PROJECT” (9). Tre rapporter fra tidlig 1985 (Screening Reports) (10,11,12) gir sà status for henholdsvis hovedpustesystem, nødpustesystem og sveise/BIBS/-standby masker. For alle de nevnte rapporter var konklusjonene at ikke noe utstyr hadde en funksjons-standard god nok for dykking på 400 msw, men “screening” rapportene ga råd om hvilke utviklere/produsenter OTS burde samarbeide med for å kunne ha det utstyret de trengte til rett tid. Det viktigste bakgrunnsmateriale for denne undersøkelsen var en rekke ubemannede tester både på NUTEC og andre steder og 4 kammer dykk ved NUTEC ; Deep-Ex I 300 msw 1980, Deep-Ex Il 500 msw 1981, Stolt: Nielsen Seaway Diving (SNSD) 350 msw 1983 og Comex Services 350 msw 1983. De to sistnevnte dykk var kvalifiseringsdykk for dykking på Statpipe. Referanser for nevte tester og dykk finnes i de tidligere nevte OTS dokumentene (9,10,11,12) Pusteutstyr for dypdykking kan deles i fire hovedkategorier i) ii) iii) iv) Hovedpustesystem (Primærsystem) Nødpustesystem (Sekundærsystem, Bail-out) Standby/bellman utstyr Pusteutstyr for tørt bruk ; BIBS (Buildt In Breathing System), sveisemasker etc. Hovedpustesystem og nødpustesystem må for dypdykking sees i sammenheng da utstyrene m passe godt sammen. Nødvendig ny teknologi for nødpustesystem og tilpassing av dette til hovedsystem er kanskje av de største problemene med pusteutstyr for dypdykking. Hovedpustesystem for dypdykking må av kostnadsmessige grunner være av typen lukket (Closed circuit). Åpne systemer ville forbruke for store summer i helium under dype dykk. En dykker på 400 msw med en gjennomsnittlig ventilasjon på 30 I/min vil i løpet av en “lock-out” på tre timer bruke 220 m3 helium. Med et åpent system ville da et dykkefartøy NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 37 som har to klokkelep med arbeide på 400 msw med 2-3 timer i vannet på hvert skift, bruke nærmere 1000 m3 helium pr døgn bare til pustegass for dykkerne i vannet. (Veiledende pris på Helium er NOK 60/m3) For dypdykking benyttes helhjelm både av sikkerhetsmessige og termiske grunner, dessuten er det lettere å få til god kommunikasjon i en hjeim enn i en hette.Lukkede systemer har regulatorer på dykkerens hjelm både for inn- og utånding. Den lukkede kretsen kan rekke tilbake til overflaten, til klokken eller eventuelt til en ryggpakke på dykkeren for gassrensing og kondisjonering (Reclaim).Nødpustesystemet må være autonomt, det vil si at dykkeren må kunne frigjøre seg fra alle kabler og slanger (Umbilical) og likevel ha gassforsyning nok til trygt å rekke tilbake til klokken. For dypdykking vil et tradisjonelt flaskesett ikke på langt nær kunne inneholde nok gass til å være et aktuelt nødpustesystem. Følgende regnestykke kan være et eksempel. Hvis en dykker på 400 msw skal ha 15 minutters varighet på nødpustesystemet.. ved en ventilasjon på 40 I/min, tilsvarer dette 25 m3 gass, det vil si et flaskesett med 3 stk. 50 I flasker ved 200 bar. Et nødpustesystem må av nevnte grunner derfor være av type lukket, halvlukket eller alternerende mellom disse (ACSC Alternatively Closed/ SemiClosed). Ingen slike nødpustesystemer har vært i rutinemessig kommersielt bruk. Standby/tender pusteutstyr er det utstyr tenderen må dresse opp i dersom hans assistanse skulle være påkrevd. Det er derfor et klart krav at slikt utstyr må kunne taes på svært raskt. Dette fører til at utstyret må være enkelt og sikkert. Av disse grunner er det derfor vanlig å bruke åpne pustesystemer montert i en ansiktsmaske med neoprenhette (båndmaske (Bandmask)) som standby utstyr.BIBS og sveisemasker vil for dypdykkingens del av samme grunn som for hovedpustesystemene oftest være lukkede pustesystemer der “eksosen” 2 og tilsettes O for så å føres tilbake til dykkeren. BIBS er renses for CO vanligvis (alltid) regulator(er) montert i en halvmaske og skal benyttes ved en eventuell kontaminering av kammer-atmosfæren, eller også dersom det blir behov for medisinsk behandling (oksygenbehandling). Sveisemasken brukes som navnet sier i forbindelse med sveising eller hvis det av andre grunner er nødvendig å arbeide i en atmosfære som ikke er pustbar. Sveisemasken er en helmaske med indre oronasalmaske tilknyttet pusteutstyret. Det vil vanligvis være påkrevd at sveisemasken forhold i overtrykk lite et holder NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m.status 38 til omgivelsene for å hindre lekkasjer inn i masken fra omgivelsene, I det følgende er det blant annet sett på bakgrunnen for konklusjonene fra 1984/85, om anbefalingene fra den oppsummeringen er fulgt opp og om det er gjort forbedringer eller nyutvikling av utstyr. 3.5.2.1 Hovedpustesystemer og nødpustesystemer Nedenfor følger en oversikt over hovedpustesystemer og nødpustesystemer; hvilke var aktuelle i 1984/85 og hvilke har kommet i tillegg eventuelt falt fra. Det blir spesielt sett på grensesnitt mot nødpustesystem da det for dypdykkingens del er helt nødvendig at hoved- og nødpustesystem fungerer godt sammen både teknisk og ikke minst ergonomisk. Bare lukkede systemer er tatt med, da åpne systemer, som nevnt, er utelukket av økonomiske grunner. Det finnes en del åpne systemer som er ment å skulle videre utvikles til komplette lukkede “reclaim” systemer, og aktuelle slike er nevnt i et eget avsnitt. Når det gjelder testresultater og sammenholdning av dette mot eksisterende normer er dette også tatt opp i et eget avsnitt. 3.5.2.1.lOverflatebaserte hovedsystemer Overflatebaserte pustesystemer er pustesystemer der gassen taes til overflaten for rensing/kondisjonering (reclaim). Gas Services Offshore Limited (GSOL), Aberdeen, har utviklet og produserer et overflatebasert reclaim system ved navn Gasmizer. Dette utstyret ble vurdert til ikke å være tilfredstillende dypere enn 250 msw i status rapporteringen til OTS i 1g84/85. Både overflate enheten og dykkerens utstyr har gjennomgått betydelige forbedringer siden den gang, spesielt gjennom OTS programmet. Det er også utviklet et nødpustesystem tilpasset Gasmizer systemet. Dette nødpustesystemet er et halvlukket backpack system og kalles SLS (Secondary Life Support). Gasmizer systemet nytter en Superlite 17b hjelm påmontert GSOL Ultraflow 500 Demand regulator og en Helinaut 500 eksosregulator. Gasmizer systemet har etter forbedringene vært gjennom flere store tester både ubemannet og bemannet, og er vel idag det utstyr som har flest dokumenterte resultater fra dype dykk. Gasmizer utstyret kan forsyne to dykkere på 360 msw dyp, men ytelsen er marginal sammenholdt med OTS krav når det gjelder pustearbeid (8), og utstyret sammen med nødpustesystemet SLS gir en dårlig ergonomisk løsning for dykkeren. Under den siste bemannede testen til 360 msw ved NUTEC (OTS dykk nr.3) (13,14,15,16) NUTEC, 18.0388 ETJEAJ m status 39 var de viktigste innvendingene mot utstyret at det var svært tungt å dresse opp i, mye for stiv sammenføring av SLS og hjelm og, grunnet flere sviktende detaljer under treningen og dykket i tillegg til problemer med aktiveringen, mangel på tillit til nødpustesystemet fra dykkernes side. Drägerwerke utviklet et overfiatebasert pustesystem før oppsummeringen i 1984/85. Konklusjonen fra den statusvurderingen var at utstyret kunne modifiseres for bruk ned til 450 msw. Dråger CCBS 450 (Ciosed Circuit Breathing System) som utstyret kalles ble ikke tatt med i OTS programmet, men Shell tok det med i sitt Troll engasjement sammen med Stolt-Nielsen Seaway Contracting A/S (SNSC). Utstyret ble modifisert under overvåkning av Shell og SNSC, og brakt frem til et nivå klart for ubemannet testing på 450 msw Konklusjonene fra den ubemannede testen som ble utført ved GUSI-GKSS i mars 1985 (17), var at utstyret holdt mål til å bli tatt med i det bemannede Trolldykket ved NUTEC høsten 1985 (18). Før dette kammer dykket ble det og utviklet et nødpustesystem for Dräger CCBS 450 kalt Dråger Bailout 450. Dette nødpustesystemet er et halvlukket system og ble testet ubemannet på NUTEC i mai 1985 i forbindelse med OTS programmet (19), og rapporten konkluderer med at pustearbeidet for høye ventilasjoner var for høyt, men utstyret kunne taes med på et bemannet kammerdykk forutsatt kontinuerlig monitorering og ikke brukt under mer enn moderat arbeidsbelastning. Dråger Bailout 450 ble ikke med videre i OTS programmet men ble sammen med Dråger CCBS 450 testet bemannet under Trolldykket til 450 msw høsten 1985 (18), hvor konklusjonene var at utstyret kunne aksepteres for operasjonelt bruk på 450 msw men flere “detaljer” burde rettes på. General Diving Systems (GDS), Aberdeen, har utviklet og produserer et overflatebasert system som går under navnet KRASBERG RETURN-LINE DIVING SYSTEM. Dette systemet med en SUPERFLO Il hjelm (GDS modifisert Superlite 17b) har vært i operasjonelt bruk i mange år til moderate dyp. Produsenten oppgir en maximums dypde på 300 msw for dette systemet. Ved å bytte “demand”-regulatoren til en GDS JEWEL 600 oppgir GDS en mulig dykkedybde på 600 msw. For OTS programmet gikk dette dypdykkings utstyret under navnet KRASBERG JEWEL 500 msw RETURN LINE BREATHING SYSTEM med dybdemålsetning på 450 msw. Utstyret ble testet ubemannet til 440 msw ved NUTEC rundt årsskiftet 1983/84 (20). Test rapporten konkluderer med at utstyret må betraktes som en prototype og ikke som en produksjonsmodell. d a h NUTEC, 1803 88ET/EAJ mstatus Krasberg systemet d e 40 likevel svært lovende resultater for pustearbeid Krasberg systemet har ikke vært tatt med i noen av de bemannede forsøkene for å utvikle dypdykkings teknologi og utstyr for norsk sektor i Nordsjøen. GDS hadde på dette tidspunktet ikke utviklet noe nødpustesystem til å passe sammen med hovedsystemet. 3.5.2.1.2 Klokkebaserte hovedsystemer Klokkebaserte systemer er pustesystemer der pustegassen til dykkeren ikke sirkuleres tilbake til overflaten men til dykkeklokken. Klokken kan så i noen systemer ha et overflate basert “reclaim” system. DIVEX ARAWAK V er et slikt klokkebasert system der pustegassen til dyk keren pumpes til og fra klokken med pumper plassert på/i klokken. Dette systemet ble testet ubemannet ned til 350 msw ved NUTEC i januar 1983 for Comex Services (21), og senere bemannet under Comex Services’ dykk til 350 msw ved NUTEC i april/mai 1983 (22). Disse testene er omtalt i OTS oppsummeringen og konklusjonene var at foi pustearbeid og komfort var ARAWAK V et godt utstyr for bruk på 350 msw, men det ble ikke anbefalt for operasjonelt bruk før problemer med mye støy og dårlig kommunikasjon var løst. Rapportene oppfordret imidlertid OTS til å ta ARAWAK V med i det videre utviklingsprogram på grunn utstyrets positive sider, og problemene ble ansett som løsbare. Denne oppfordring ble ikke fulgt opp av OTS programmet, muligens fordi et klokkebasert system ville kreve endringer i forhold til det kommersielt vanlige med hensyn på klokkesystem og gassdistrubusjonssystem. Det var på dette tidspunkt ikke utviklet noe spesielt nødpustesystem for ARAWAK. BEANCOUNTER I ble en prototype på et klokkebasert reclaim system fra General Diving Systems kalt. Dette utstyret ble ubemannet testet ned til 370 msw klokkedyp ved NUTEC mars 1985 (23). Det ble simulert ekskursjoner for dykkeren rundt klokkedyp. Bare pustearbeid ble registrert og resultatene var lovende, men ytelsen var svært følsom for justeringer på pumpene. Testen var en del av OTS programmet og ble fulgt opp av en ny test i mai samme år. Under denne testen fikk ikke produsenten utstyret til å fungere og testen ble avbrutt. Etter dette har BEANCOUNTER I ikke vært på banen. 3.5.2.1.3 Dykkerbasete hovedsystemer Dykkerbaserte hovedsystemer er pusteutstyr der dykkeren bærer en -scrubber og 2 ryggpakke (backpack) som inneholder pustebag og C0 NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m status - 41 forsynes kun med nødvendig tilførsel av oksygen!oksygenmix fra klokke/overflate. Slike systemer kan være av alle tre typene lukket, halvlukket eller ACSC. Alle slike systemer har nødpustesystemet bygget inn ved at ryggpakken også inneholder et gassforråd i tilfelle forsyningen av gass skulle svikte Tre slike systemer ble vurdert i OTS sammenheng, to lukkede og et ACSC. To av disse tre har ikke vært aktuelle i noen sammenheng siden. Divematics Shadow er et lukket system som det finnes veldig lite informasjon om og har ikke vært kom mersiellt brukt. Interspiro ACSC var et minedykkingsutstyr for den svenske marine som hadde potensiale til å bli et dypdykkingsutstyr, men etter en del utredningsarbeid og en “feasability study” oppsto problemer hos Interspiro og hele ACSC aktiviteten ble lagt ned. Bare et dykkerbasert pusteutstyr utstyr gjenstår REXNORD SeaPak 155/17b. Dette er et lukket system som ble vurdert men ikke anbefalt for videre satsning i OTS progammet. Utstyret ble vurdert anderledes av Shell og SNSC i Troll sammenheng. Pusteutstyret var opprinnelig kalt CCR- 1000 og var utviklet av Biomarine (1000 angir max. dyp i fsw). Denne igjen var en sivil versjon av US Navy Mk 16. Produksjonsrettighetene ble overtatt av Rexnord og utstyret ble omdøpt til SeaPak-1000. For å gjøre SeaPak’en klar for ubemannet testing til 450 msw, ble det gjort visse modifikasjoner som i hovesak besto i å tilpasse utstyret til Superlite 17b hjem. Utstyret gikk nå under navnet Rexnord SeaPak 155/17b og er et lukket backpack system med forsyning av °2 og en helioxmix (“diluent”) fra to høytrykksflasker på klokken. To små flasker med tilsvarende gasser er bygget inn i “backpack’en” for nødpustesystems funksjon. SeaPack’en har elektronisk kontroll av -sensorer og kontrollert påslipp av 2 nivå ved hjelp av tre galvaniske 0 Overgang til bailout foregår automatisk og uten varsling av °2• dykkeren, så denne varsling må komme fra tender/bellman. Rexnord SeaPak ble ubemannet testet til 450 msw ved Development Engeneering (Aberdeen) LTD (DEA) i april 1985 (24). Flere problemer oppsto under denne testen, og de fleste resultater ble målt uten hjelm. Selv om utstyret ikke oppfylte alle testkravene ble det anbefalt for videre bemannet testing forutsatt grundig basseng trening/testing og monitorering av alle viktige variable. Rexnord SeaPak ble så med på Shell/SNSC’s Trolldykk på NUTEC september 1985 (18) og konklusjonene fra SNSC rapporten var at utstyret fungerte tilfredsstillende, men at flere detaljer måtte forbedres før operasjonelt bruk. NUTEC. 1803 88 ET/EAJ m status 42 3.5.2.2 Pusteutstyr for standby-dykker/tender For Standby dykkers pusteutstyr er det underforstått at det dreier seg om en såkalt båndmaske med åpen eksos. En båndmaske er en hard ansiktsmaske med indre oronasal maske og med tetning rundt asiktet. Rundt hodet brukes en tykk neopren hette med hurtig lukning fra toppen av hodet og bakover (borrelås eller glidelås). Masken festes så og tettes rundt ansiktet med en “spider’ elastisk gummi. Masken som brukes har for dypdykkingens del sålangt vært en Superlite 18 (Kirby Morgan 18, DSI Heliox 18), og også på regulator siden har det nærmest vært en stadardisering på GSOL Ultraflow 500. Andre masker og regulatorer kan helt sikkert brukes, men da det nevnte utstyr er nærmest enerådende i dag, omtales bare dette her SUPERLITE 18 / ULTRAFLOW 500. Ultraflow 500 regulatoren ble utviklet til gasmizer systemet, men har med hell også blitt plassert i en Superlite 18 maske som standby dykker’s pusteutstyr. Denne sammenstillingen har vært.. testet mange ganger både ubemannet og bemannet på dyp ned til 450 (25,18). Dette utstyret ble blant annet testet under OTS programmet til 400 msw ubemannet (26) og til 360 msw bemannet (27). Utstyret har vist seg å fungere noenlunde tilfredsstillende under disse forhold. Det er likevel rapportert restriksjoner i gassforsyning ved høye ventilasjoner, støynivået er høyt og det er generelt dårlig kommunikasjon med masken. På 400 msw ubemannet testing var pustearbeidet noe over OTS krav for alle ventilasjoner, men for 300 msw msw og nedover er det innenfor. Under OTS dykk nr.3 til 360 msw viste den bemannede testen at utstyret tilfredsstilte OTS krav for pustearbeid og motstand for det benyttede ventilasjonsområdet (15-65 I/min). 3.5.2.3 Pusteutstyr for tørt bruk; BIBS og sveisemasker En vanlig arbeidssituasjon for dykkere eller, spesielt trenede sveisere, er hyperbar sveising. Enten sveisingen foregår manuelt eller ved hjelp av sveisemaskiner med assistense fra dykkerne er det påkrevet med sveisemaske. Da kammeratmosfæren under slike forhold blir forurenset, er det oftest ikke aktuelt å rense denne til pustegasskvalitet etterpå. Dette fører til at samme argumentasjon som for hovedpustesystemer gjelder i valget mellom åpne eller lukkede systemer. Det stilles generelt sett de samme krav til en sveisemaske som til et hovedpustesystem når det gjelder pustearbeid. En sveisemaske er en ansiksmaske/helmaske med indre oronasal- maske tilknyttet pustesystemet. Den kan minne om NUTEC, 18.03 88 ET/EAJ m Status 43 utstyret beskrevet for standby dykker, men er oftest laget i et noe mykere materiale og har ingen hette. Sveisemasken er som nevnt oftest tilknyttet et lukket pustesystem, og behovet for fukting av pustegassen blir fort merkbar på grunn av tørre varme omgivelser og i utgangspunktet tørr pustegass. Alle kammersystemer for dykking må ha et innbygget pustesystem for nødbruk og oksygenbehandling. Et slikt system kalles BIBS (Built In Breathing System). En BIBS maske er er en halvmaske (kraftig oronasalmaske) med påmontert regulator(er) tilknyttet et lukket system. BIBS systemet må være lukket fordi det skal kunne brukes til å distribuere gass med høyt partialtrykk av oksygen for behandling av dykkere. Dette overskuddsoksygenet er det svært lite ønskelig å få inn i kammersystemet. I hovedsak tre produsenter har vært aktuelle for sveisemasker for dyp hyperbar sveising, og to av disse igjen for BIBS. AGA SPIROMATIC MK-l og MK-ll Sveisemasker. Aga Spiromatic MK-l er en AGA-ansiktsmaske med regulator og åpen eksos. Denne blir brukt til dykking, røykdykking og som BIBS eller sveisemaske i hyperbare kammer. Utstyret ble testet både ubemannet og bemannet til 500 msw under DeepEx Il i 1981 (27). Den bemannede testen var rent subjektiv da det ikke ble foretatt noen monitorering av utstyret. Aga Spiromatic MK-ll er en videreutvikling av sin forgjenger og også med mulighet for eksosregulator for et lukket pustesystem. Denne lukkede versjonen ble testet ubemannet på NUTEC for Statoil i desember 1984 (28). Resultatene viste at pustearbeidet bare tilfredstillte NUTEC kriteriene ned til 100 msw for ventilasjoner opp til 75 I/min. Dette utstyret ble ikke tatt med hverken i Troll eller OTS sammenheng. OTTESTAD BREATHING SYSTEM (OBS) Sveisemaske. OBS har lenge jobbet med et egenutviklet pustesystem som har ventiler for inn- og utånding bygget inn i en regulator med et membran. Flere stadier av prototypen har vært testet ved NUTEC med til dels eksepsjonelt gode resultater for pustearbeid, men bar under utviklingen hele tiden preg av å være en “hjemmelaget” prototype. Utviklingen av OBS utstyret har vært støttet av Statoil i flere år og i forbindelse med OTS programmet kom OBS utstyret også med her. OBS utstyret som sveisemaske og som BIBS inkluderer også en førstetrinnsregulator på forsyningssiden med oppvarming og fukting av pustegassen. På utåndings-siden leverer OBS NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 44 og en undertrykks (“backpressure”) regulator spesielt tilpasset utstyret. OBS leverer ikke noe “reclaim” utstyr, så i OTS programmet ble utstyret brukt mot “GSOL Gasmizer diver gas reclaim system’. OBS sveise regulator montert i en Dräger maske ble testet for Statoil på NUTEC i november 1984 (29) og i en AGA maske for Norsk Hydro OTS i februar 1986, også det på NUTEC (30). Etter videre modifikasjoner og forbedringer ble så OBS Sveisemasken (AGA maske med OBS mk.-lV regulator og utstyr) testet ubemannet til 400 msw (31) og bemannet til 360 msw (32) under OTS dykk nr 2. Resultatene fra den bemannede testingen viste at utstyret holdt seg klart innenfor OTS krav hva 2 karakteristikk angår, men masken hadde et lekkasje pustearbeid og CO problem og utstyret var med slanger og koblinger stivt, og hemmet bevegelser noe. Samme sveisemaske (noen få detaljer var endret), men med en noe modifisert fukte/varme enhet (effekttilførsel var varmt vann mot tidligere elektrisitet) ble testet under OTS dykk nr.3 i november1986. Først ubemannet til 400 msw (33) hvor en rekke problemer oppsto, men disse ble tilslutt løst og OBS Svisemaske ble så testet under det bemannede dykket til 360 msw (13) Resultatene fra dette var tilsvarende som under OTS dykk nr.2. . DRÅGER Sveisemaske: En AGA maske med nyutviklet Dråger utstyr for et lukket sveisemaske system ble testet ubemannet til 600 msw ved GUSI-GKSS i februar 1986 (34) med svært gode resultater for pustearbeid. Samme utstyr ble sa testet bemannet til samme dyp samme sted (35). Pustetrykkene (pustemotstand) målinger fra denne testen viste at disse lå innenfor f.eks. OTS krav. Disse lovende resultatene førte til at utstyret ble tatt med i forbindelse med OTS dykk nr.3. Her ble utstyret testet ubemannet til 400 msw med et nedslående resultat (36). Store trykksvingninger under utånding gav uakseptable resultater. Produsentens representant ønsket ikke å prøve feilsøking på utstyret, og Dråger Sveisemaske ble av disse grunner ikke tatt med i det påfølgende bemannede dykkettil 360 msw (OTS dykk nr.3). DRÄGER BIBS 600: Dråger hadde tidligere vært på markedet med BIBS system Panorama Nova og Kareta Nova før de kom med BIBS utstyr spesialutviklet for dypdykking, både i åpen og lukket versjon, I lukket utgave kalles systemet Dräger BIBS 600 MASKJDDC. Dette BIBS systemet blir levert komplett med Dråger BIBS 600 distribusjonspanel for 2 eller 4 masker. Utstyret ble testet med gode resultater både ubemannet og NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 45 bemannet i forbindelse med Trolldykket til 450 msw på NUTEC september 1985 (37,18). Basert på disse resultatene og på en enkel ubemannet test til 400 msw (kun 40 I/min) i forbindelse med OTS dykk nr.2 i juni 1986 (31) ble Dråger BBS 600 med til bemannettesting i dette dykket til 360 msw (32). Her ble det funnet god overensstemmelse for de ubemannede testene for 40 I/min ventilasjon, men for lavere ventilasjoner var resultatene til dels langt dårligere enn OTS krav. Subjektiv evaluering indikerte og et for høyt pustearbeid ved lavt ventilasjonsnivå. Det ble derfor fra OTS sin side satt et lite spørsmålstegn ved dette utstyret og en mer utfyllende ubemannet test til 400 msw ble gjennomført før OTS dykk nr.3 (33). I denne testen ble resultatene fra det bemannede 360 msw dykket bekreftet og Dråger BIBS 600 ble ikke med i OTS programmet videre. OBS BIBS 86-400. En videreutvikling av sveise-maskeregulatoren til OBS.. til en noe mindre og lettere sak montert i en halvmaske og med varmer/fukter- enheten bygget inn i et panel for distribusjon og dump av gass til fire masker fikk navnet OBS BIBS 86-400 og ble testet ubemannet til 400 msw før OTS dykk nr.3 (33). Etter mange dagers forsøk, og mye justeringer og små modifikasjoner kom to av disse prototype maskene gjennom testen med svært godt resultat for pustetrykk og -arbeid, som og var de eneste variablene målt. OBS BIBS 86-400 ble så bemannet testet til 360 msw i nevte dykk (13), og kom gjennom dette med glimrende resultater for pustearbeid og var og Det finnes langt flere 2 karakteristikk innenfor OTS krav for CO produsenter av pusteutstyr enn de som har vært nevt her, men samtlige utstyr som det ble anbefalt å føre videre etter oppsummeringen for OTS i 1984/85 er kommentert. I et eget avsnitt nedenfor er utstyr under utvikling!- modifisereing behandlet, og det er sannsynligvis her vi finner fremtidens pusteutstyr for dypdykking. NUTEC, 8 03 88 ET/EAJ m status 46 3.5.3 AKTUELLE VARIABLE FOR TESTING. KRAV MOT YTELSE I innledningen ble følgende variable spesielt nevnt : pustemotstand, 2 karakteristikk og 02 regulering. pustearbeid, fukting av pustegass, CO Det vil her bli veiet mot kravene benyttet av Norsk Hydro i OTS dette området. Disse prosjektet, som er de mest fulistendige på spesifikasjonene ble utarbeidet ved NUTEC i 1985 (8). Videre henvises det bare til de utstyr som har vært med i bemannet dypdykk på NUTEC i løpet av de siste årene, det vil si Trolidykket til 450 msw høsten 1985 og OTS dykkene til 360 msw i 1986. i) Pustemotstand og pustearbeid. Hoved-,nød-,standby- og sveise-pustesystemene må tilfredsstillene kravene for hele ventilasjonsområdet fra 15 til 75 I/min. GSOL Gasmizer systemet klarte dette på 360 msw med to dykkere belastende systemet samtidig, men ytelsen var helt marginal i forhold til kravene. For. nødpustesystemet var ytelsen ved bemannet testing til dels noe over kravene og noen av dykkerene klaget over stor pustemotstand for høye ventilasjoner. Under aktivering av SLS ble det målt pustetrykk langt over det akseptable. Ved ubemannet testing til 400 msw for SLS tilfredsstillte denne kravene for alle ventilasjoner, men ble bare testet i “ideell” posisjon. Dråger CCBS systemet lå godt innenfor kravene (bortsett fra 15 I/min) ved den ubemannede testen ved GUSI-GKSS for en dykker ned til 450 msw. Pustearbeidet viste her en fallende tendens med økende ventilasjon Disse resultatene ble bekreftet ved den bemannede testen til 450 msw ved NUTEC. Nødpustesystemet til Dråger, Bailout 450 hadde under den ubemannede testen ved NUTEC til 400 msw i 1985 pustearbeid som tildels lå langt over det akseptable for ventilasjoner fra 40 I/min og over. For de høyeste ventilasjonene var også maksimum innåndings trykk over det akseptable. Under det bemannede Trolldykket til 450 msw ble det ikke pustet mer enn 40 I/min på settet, men likevel viste målingene at pustearbeidet lå langt over det akseptable, og pustetrykk som til tider overskred normene med en faktor lik 3. Spesielt var overgangen fra hoved til nødsystem komplisert og en feil i rekkefølgen her kunne resultere i disse ekstreme resultatene. For Rexnord SeaPak var det som nevnt en del problemer i forbindelse med den ubemannede testen og resultatene viste at for ventilasjoner over 40 I/min lå pustearbeidet over kravet fra 300 msw og dypere, og også maksimalt innåndings trykk var for høyt ved 75 I/min på 400-450 NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status - 47 msw. Disse resultatene ble målt uten hjelm tilknyttet utstyret. Under Troll dykket til 450 msw var det store individuelle forskjeller i pustearbeid, og resultatene var konsentrert omkring kravs pesifikasjonen, men med enkelt målinger både godt over og under kravet. Nødpustemodus for dette systemet endrer ikke på pustearbeid eller trykk. Standby dykkers pustesystem. GSOL Ultraflow 500 tilfredsstilte kravene ubemannet ned til og med 300 msw og lå 10-15% over på 400 msw under testen ved NUTEC 1985.1 de bemannede dykkene, Troll 450 msw 1985 og OTS 3 360 msw 1986, lå pustearbeid og maksimal trykk stort sett innenfor kravene. På 450 msw var ventilasjonsområde 10-20 I/min, mens det på 360 msw var 15-50 I/min. OBS Sveisemaske har både ubemannet og bemannet vist at det kan ligge langt under kravene når det gjelder pustemotstand ogarbeid på 360 msw, men det er viktig å merke seg at det som har vært testet var prototyper som krevde mye “finpussing” under de ubemannede testene for å oppnå slike resultater. BIBS utstyr må tilfredstille kravene for ventilasjonsområder 15-40 I/min. De samme bemerkninger som er gitt til OBS Sveisemaske gjelder og for OBS BIBS. Der er imidlertid en forskjell. OBS BIBS 86-400 er kommet i en produksjonsserie som og tilfredsstiller kravene, men da helt marginalt. Dråger BIBS 600 har vært testet ubemannet både på NUTEC og ved GUSI-GKSS og resultatene fra disse to testene spriker. Tilsvarende for de bemannede dykkene var det stor forskjell i resultatene fra Trolldykket og OTS dykket. De bemannede testene bekreftet den forutgående ubemannede testen eller omvendt, I praksis betydde dette at i Trollsammenheng var Dråger BIBS 600 godt innenfor kravene både ubemannet og bemannet, mens for OTS sammenheng var pustearbeidet for ventilasjoner mindre enn 30 I/min til dels langt over kravet, både bemannet og ubemannet ii) Fukting av pustegassen. I OTS kravene er det et krav at relativ fuktighet i inspirert gass skal være minst 20 % for hoved-,nød-,sveise- og BIBS pusteutstyr. Med overflate og klokke baserte hovedsystem hvor forsyningstrykket av kald pustegass ligger 5- 10 bar over omgivende er det umulig å oppnå dette kravet uten å fukte umiddelbart før innånding. En slik fuktingsenhet finnes NUTEC, 1803 88 ET’EAJ m status 48 ikke på noen av de behandlede systemer. For det dykkerbaserte systemet, og for nødpustesystemene er det rimelig å tro at kravet er oppfylt da disse systemene har små trykkvariasjoner og holder hele pustesløyfen noe oppvarmet, samtidig som disse systemene inneholder -scrubber. For BIBS og sveisemasker gjelder samme forhold som 2 en C0 for hovedsystemene bortsett fra at gassen i utgangspunktet sannsynligvis er noe varmere. Likevel kreves det aktiv fukting for å tilfred- stille kravene under alle sannsynlige betingelser, og slik fukting er det bare OBS-systemene som har. Fukting er spesielt viktig i sveisemasker da dette øker varmetoleransen og pustekomforten. iii) 2 CO karakteristikk. Det er krav til samtlige utstyr at dødvolumet skal være så lite som mulig 2 og skal være mindre enn 200 ml. Volumintegralet av partialtrykk CO under en inspirasjon skal ikke overstige i kPa (tilsvarer middel 2 i den mengden gass som blir innåndet inklusive partialtrykket av CO utstyrsdødvolum). For ‘free-flow” systemer (ingen omtalt her) skal 2 aldri overstige 2 kPa under innånding, og for utstyr med ppCO 2 aldri overstige 0.5 kPa fra midten oronasal eller munnstykke skal ppCO - til slutten på en inspirasjon. Samtlige utstyr kommentert har tilfredsstilt disse kravene, med unntak av maksimalt dødvolum, ved ubemannede eller bemannede tester. Dødvolum har ikke blitt målt ved alle testene, man har stort sett tatt leverandørens opplysninger som korrekt. For Dråger CCBS er dødvolumet imidlertid oppgitt til å være rundt 300 ml, altå 50 % større enn kravet. For dykkerbaserte hovedsystem og -karakteristikken være en funksjon av tid, og 2 nødpustesystem vil C0 -målinger nyttes derfor som en parameter i bestemmelsen av 2 C0 varighet til slike systemer. Varighet av hoved- pustesystem skal i følge kravene være minst 4 timer, eventuelt 2 timer hvis begrensningen skyldes scrubberkapasitet og scrubber kan skiftes i løpet av 5 min med dykker i klokkeåpningen. Varighet av nødpustesystem skal være minimum 15 min med 40 I/min ventilasjon og regnet med scrubber gjennomsiag ved i kPa (0.5 kPa for hovedsystem). iv) 0 -regulering. 2 , og tilsettes °2 2 I de lukkede pustesystemer renses gassen for CO tilsvarende forbruket før den returneres til dykkeren. Dette gjør at innholdet i pustegassen ikke vil holde et helt stabilt nivå, et slikt NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 49 reguleringssystem vil alltid ha en viss hysterese. Det er krav for øvre og -innhold for pusteutstyr til bruk under 2 nedre tiflatte grenser på 0 arbeid, det vil si hovedsystem og sveisemaske. BIBS maske skal og kunne -behandling så denne blir ikke kommentert her. For 2 brukes til 0 -nivå 2 nødpustesystemer vil en generelt akseptere større variasjoner i 0 da dette utstyret bare brukes i nødsfall og da i en kort periode. For 2 skal være mellom 40 og 90 kPa, og ha et vanlig utstyr er kravet at ppO settpunkt som bør avvikes minst mulig. For annet utstyr er der ikke spesifikke krav, bare anbefalinger, men ikke under noen omstendighet 2 være utenfor området 20 til 250 kPa. For hoved skal ppO pustesystemene med overflate eller klokkebasert “reclaim’ er det lettere å nå disse kravene enn for et dykkerbasert system, og det var og bare Rexnord SeaPak som hadde problemer med å bli akseptert på -kontroll. Dette utstyret hadde oppgitt settpunkt 80 kPa 2 grunnlag av 0 med tillatt variasjon ÷/-20 kPa. Under Trolldykket ble det under 2 nivåer fra 40 til over 200 kPa, dykking med dette systemet målt ppO yttergrensene vel og merke bare for et pust eller to. En dykker var og på 2 under 20 kPa men ble stoppet takket være vei ut i vannet med en ppO monitorering. Konklusjonene en kan trekke fra dette er at et dykkerbasert system er mer sårbart og vanskeligere å kontrollere enn de andre, men det har og sine klare fordeler; innebygget nødpustesystem og lett “umbilical”. 3.5.4 FREMTIDIG PUSTEUTSTYR FOR DYPDYKKING. Det nevnes her kort hvilke utviklingsarbeider som er igang eller er tenkt igangsatt, nettopp for å få et pusteutstyr en kan være bekjent av med dagens teknologi. De opplysningene som gis her er til dels personlig informasjon og må, som det meste i denne rapporten, behandles konfidensielt. i) Ottestad Breathing System arbeider med å utvikle et hovedpustesystem og halvlukket nødpustesystem/respirator. Det er og tanken at nødpustesystemet skal kunne fungere som et dykkerbasert hovedsystem senere. Med OBS regulatorens ekstremt lave pustearbeid kan dette bli et revolusjonerende utstyr. Som overflatebasert hovedsystem er det foreløpig ikke tenkt på “reclaim” system da dette finnes, og OBS utstyret har vist seg å fungere bra sammen med GSOL NUTEC, 1803 88ET.’EAJ m status 50 Gasmizer Diver Gas Reclaim System. Utviklingen er i hovedsak finansiert av Statoil. li) Flere svenske firmaer arbeider sammen i et prosjekt kalt SC 450 for å utvikle et komplett dykkesystem for dypdykking. Målsetningen er pusteutstyr, drakt, kommunikasjon etc. som en integrert enhet og prototype antatt ferdig tidlig i 1988. iii) British Petroleum kommer etter alt å dømme til å støtte et utviklings prosjekt for et nytt totalkonsept for pusteutstyr. Det er flere aktuelle kandidater til dette. Den ene er en oppgradering av Arawak systemet som ble veldig godt likt av de som prøvde det, men som ikke har vært med på de siste store dypdykkingsprosjektene. En annen kandidat er GSOL som har kjøpt opp Rexnord konsernet og derved overtatt rettighetene på SeaPak systemet. Dette er og tenkt videreutviklet og foredlet. Også OBS er kontaktet i denne sammenheng. iv) Comex har i forbindelse med sitt engasjement i hydrox vært interessert i å bruke en relativt gammel, men svært futuristisk hjelm (og franskutviklet !), LAMA, og vil derved videreutvikle regulatorsystemet til denne. v) 8. Schenck ved universitetet i Zurich har lenge arbeidet med utvikling av regulatorer for pusteutstyr. Han har også med hell modifisert standard regulatorer og betydelig forbedret ytelsen for disse (DeepEx dykkene). Hans egen regulatorserie går under navnet BESK og med et serienummer. Flere utgaver av disse har vært testet på NUTEC med ekstremt lave verdier for pustearbeid Utvikhngen har i hovedsak vært støttet av Shell, men var og i en periode støttet av Statoil, og det er finansieringen som er Shenck’s største problem. Siste utgaven av BESK regulatoren ble testet montert i en modifisert Superlite 17b hjeim ved NUTEC i 1985 (38). Dette var et åpent system med en regulator basert på fluidistor teknikk og ble kalt BESK 710. vi) Sist men ikke minst er tidligere GSD nå KRASBERG på trappene med et integrert system med hovedsystem, nødpustesystem og ny hjeim. KRASBERG antar å ha dette utstyret ferdig til testing i løpet av 1988. (Videreutvikling av Beancounter?) NUTEC, 18.03 88 ET/EAJ m status 51 3.5.5 KONKLUSJONER, VIDERE FoU De forskjellige typer pusteutstyr som har vært omtalt i denne rapporten er alle av det fremste man kan frembringe for dypdykking i dag. Likevel kan en ikke si at noe av dette utstyret er godt nok. Enten tilfredstiller utstyret ikke de krav de er ment å skulle måles mot på alle punkter, den totale løsning er uegnet for arbeidsoperasjoner på grunn av ergonomiske hensyn eller utstyret er en prototype som først må vises like god som en produksjonsserie. Konklusjonen er derfor : Status for pusteutstyr er for dårlig, men det er mange gode utstyr i startgropen for en videre utvikling til noe bedre. Det som er viktig er at den videre utvikling ikke baserer seg på utstyrselementer som er for dårhg og ikke kan bli bedre. Et skrikende eksempel her er hjelmen. Superlite 17b hjelmen som langt de fleste produsentene monterer sitt utstyr i har sett sine beste dager. Den var neppe ment for alt det utstyr som prøves plassert i, på og rundt denne. En ny hjelm bør utvikles, og denne må være tilpasset det utstyr den skal være sentrum i. En annen ting som det har blitt fokusert mer på, etter hvert som pusteutstyrene får flere og flere “ting”, slanger og kabler på seg, er det faktum at det utstyret dykkeren har på seg (drakt, pusteutstyr, kommunikasjon osv) er en arbeidsplass det må stilles ergonomiske krav til. Det er ikke riktig fremgangsmåte å lage all verdens avansert utstyr hvis det er umulig for en dykker å utføre det arbeid han er ment å skulle gjøre. Når det gjelder krav til pusteutstyr, og om disse er adekvate i forhold til hva som er teknisk mulig og i relasjon til dykkerens fysiologiske status på aktuelt dyp, så må en først bli enige om hva som er gjeldende krav. OD’s utkast til retningslinjer er ufullstendig, og de andre krav spesifikasjonene er utarbeidet med sikte på et spesielt prosjekt eller en kategori utstyr. Den beste og mest fullstendige kravspesifikasjon som er åpent tilgjengelig er den utarbeidet av NUTEC til Norsk Hydro’s Oseberg Transportation System. Her er testspesifikasjoner både for ubemannet og bemannet testing av pusteutstyr og krav til ytelse ved de forskjellige testene. Men denne kan heller ikke ta hensyn til alle sider ved dykkerens fysiologiske tilstand, så subjektiv evaluering ved bemannede dykk er svært vesentlig og må tillegges stor vekt. Spesielt gjelder dette ergonomiske hensyn, som ofte først sees på når utstyret er klart for bemannet testing. NUTEC, iS 03 88 ET’EAJ m status 52 Det er et behov for klare krav til funksjon, sikkerhet, ytelse, kvalitet og ergonomi for alle typer pusteutstyr for bruk offshore, og spesifikasjon disse områdene skal testes og evalueres. Det er og behov for krav til vedlikehold og oppgradering av slikt utstyr. I tillegg til det som alt er gang når det gjelder nyutvikling, forbedring av pusteutstyr (kapittel 5.2.4.) bør det arbeides seperat med problemstillinger omkring i) Hvor viktig er det å fukte pustegassen ? Hvordan skal dette best gjøres? ii) Hvordan få en bedre sammenføring av hjeim og halvlukketJlukket nød!- primær pustesystem ? iii) Ltvikling av en ny og bedre hjel’ iv) Ergonomiske studier på dykkerens arbeidsplass. NUTEC, 180388 ET/EAJ m status 53 3.5.6 1) REFERANSER Forslag til retningslinjer for minimumsskrav til yteevne for pusteapparater til bruk under vann og standard prosedyrer for ubemannet testing av slike pusteapparater. Utkast, Oljedirektoratet 1984 2) Middelton J.R., Thalmann Ed Standardized NEDU unmanned UBA test proceduresand performance goals. NEDU Report 1981;3. 3) Workshop_on diver breathing equipment at NUTEC. mberl981. — v- November ttU( 4) Morrison JB, Florio JT, Thornton AG, Todd MK. Proposed unmanned test procedures and physiological ac- ceptance criteria. Journal of th Socety for Underwater Technology. 1982. 5) Procedures and goals for testing of breathing equipment. NUTEC oktober 1982. Acceptance Criteria and Unmanned Test Procedures for UBA. NH-OTS Document 12.1 B-NU-EO-RS-O1 5 6) 7) Proposed Manned Test Procedures for Breathing Apparatus to be used in Onshore Trial Dive NH-OTS Document 12.1 B-NU-EO-RS-O1 6 8) Specification of Acceptance Criteria and Test Procedu res for Each Type of UBA. NH-OTS Document 12.1 B-NU-EO-RS-017 9) Deep Diving in Oseberg Transportation Project. Vol.ll NUTEC 1984 10) Screening of Bail-Out System (Emergency Reserve System). NH OTSDocument 12.1B-NU-EO-RS-007 11) Screening of UBA. NH-OTS Document 12.1B-NU-EO-RS-008 12) Screening of Welder/BIBS/Standby Diver/Tender UBA. Document 12.1B-NU-EO-RS-009 NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status NH-OTS 54 13) UBA-Evaluations OTS Dive No. 3 NH-OTS Document 12B-DR-EO-RS-36 14) Evaluation Thermal OTS Dive No. 3 NH-OTS Document 12B-DR-EQ-RS- - - - 35 15) In Water Performance - OTS Dive No. 3 NH-OTS Document 12B-DR-EO- RS-39 OTS Dive No. 3 NH-OTS Document 12B-DR- 16) Operational Dive Report EO-RS-37 17) Deep Diving and Intervention Technique Development. Work Package 01 Dräger CCBS Stolt-Nielsen Seaway Contracting A/S A/S Norske Shell - - 18) - Deep Diving and Intervention Technique Development. Work Package— 04 Final Report Part two Diver Equipment Evaluation Stolt-Nielsen Seaway Contracting A/S A/S Norske Shell - - 19) Test of Dräger BaiI-out System NH-OTS Docu ment 12.1 B-NU-EO-RS-01 9 20) Furevik D.M. & al. Unmanned test of the Krasberg Jewel 500 msw return line breath ing system. NUTEC Rport 7-84 Bergen 1984 21) Furevik D.M. & al. Unmanned test of the Arawak V closed-circuit, push pull breath ing apparatus. NUTEC Report 11-83 Bergen 1983 22) Segadal K., Furevik D.M., Myrseth E. and Diesen A. Comex Onshore Trial Dive to 350 msw at NUTEC 1983; BREATHING EQUIPMENT NUTEC Report 30-83 Bergen 1983 23) Prototype test of General Diving Systems gas reclaim system (Beancounter I). NH-OTS Document 12.1 B-NU-EO-RS-020 24) Deep Diving and Intervention Technique Development. Work Package 01 Rexnord Seapak 1 55/17b Stolt-Nielsen Seaway Contracting A/S A/S Norske Shell - - NUTEC. 1803 88 ET/EAJ m status 55 25) Deep Diving and Intervention Technique Development. Work Package 01 GSOL Ultraflow 500 Stolt-Nielsen Seaway Contracting A/S A/S Norske Shell - - 26) Test of Gas Services Offshore Ltd’s “Ultraflow’ (open circuit). NH-OTS Document 12.1B-NU-EO-RS-021 27) Furevik D.M. & at. Deep Ex Il: Evaluation of breathing equipment and hot water diving suits for use at depths to 500 msw. NUTEC Report 5-82 Bergen 1982 28) Rønnestad L, Furevik D.M. og Myrseth E Umanna test av Spiromatic Divator li. Welding Mask. NUTEC Report 5-84 Bergen 1984 29) Rønnestad I., Furevik D.M. og Myrseth E Umanna test av Ottestad— Breathing System (OBS). NUTEC Report45-84 Bergen 1984 30) Furevik D.M. &al. Functional Test of the OBS M III (Welding mask and humidifier). NUTEC Report 6-86 Bergen 1986 31) Verification of Dive Performance. NH-OTS Dive No. 2. NH-OTS Document 12B-DV-EO-RV-014 32) UBA Testing OTS Dive No. 2 NH-OTS Document 12B-DR-EO-CS-018 33) Verification of Dive Performance. NH-OTS Dive No. 3. NH-OTS Document i 2B-DV-EO-RV-01 8 34) Dråger Welder Mask Testing at GUSI-GKSS SINTEF Project Memo 198603-06 Memo no. OTP-081/BH/MM 35) Observation of manned testing of Dråger Welder Mask. NH-OTS Docu ment 1 2B-DV-EO-RV-005 36) Acceptance test of the Dräger Welder Maskin the PBL 600. SINTEF Project Memo 1986-07-01 Memo no. OTS-81/25 - NUTEC, 1803 88 ET/EAJ mstatus 56 37) Deep Diving and Intervention Technique Development. Work Package 01 Dräger BIBS Stolt-Nielsen Seaway Contracting A/S A/S Norske Shell - 38) - Myrseth E. & al. Function and reliability test of the BESK 710. NUTEC Report4-86 Bergen 1986 NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 57 3.6. MONITORERING AV DYKKERE 3.6.1 INNLEDNING Operasjonell monitorering av dykkere har tradisjonelt vært holdt på et minimums- nivå, og avhengig av tolkningen av ordet “minimumsnivå”, er dette også kanskje riktig for en operasjonell situasjon. Fordykking til større dyp ( > 180 meter) er nok oppfatningen den at det er et større behov for å måle tilstander; også på dykkeren og hans utstyr. Dette skyldes at det stilles større og flere krav til utstyrets funksjonsdyktighet, samtidig som dykkeren selv kan være mindre egnet til å bedømme sin egen og omgivelsenes tilstand. Utstyrsmessig sett er det unaturlig å operere med flere monitoreringssystemer for ulike deler av dykkeren og hans personlige utstyr, og monitoreringssystemer som er utviklet for operasjonell dykking, består gjerne av ett system som behandler og overfører måledata fra alle sensorer koblet til dykkeren og hans utstyr: De funksjonsparametre en kan måle i sammenheng med bruk av pusteutstyr i dykking, kan grovt sett deles i to kategorier: 1. Tekniske parametre forbundet med det utstyret som er i bruk (Gass sammensetning, gasstrykk, etc.) 2. Fysiologiske parametre forbundet med dykkeren (Minutt- volum, pustetrykk, hjertefrekvens, etc.) Standard .monitorering av funksjonsparametre for pusteutstyr brukt i operasjonell dypdykking, er i dag begrenset til gassanalyse og trykk av den gassen som tilføres dykkeren. Gass-sammensetningen presenteres for dykkerkontrollen ved hjelp av analyse- og displayutstyr oppe på overflaten, mens trykket tilført dykkerens pusteutstyr justeres og overvåkes av “standby-dykker” i dykkerklokken. Overføring av informasjon til dykkerkontrollen skjer ved hjelp av verbal kommunikasjon I offentlige norsk regelverk (1) finnes det i dag ingen spesifikke krav til målinger av fysiologiske eller funksjons-parametre for pusteutstyr, mens det finnes slike krav i spesifikasjoner utarbeidet av operatørselskaper på norsk sokkel (2). NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m.status 58 3.6.2 OVERSIKT OVER AKTUELLE FUNKSJONSPARAMETRE Det er i innledningen ovenfor antydet to kategorier av funksjonsparametre for pusteutstyr. I det følgende er disse to splittet i flere underparametre: 1.1 2 i inspirert gass ppO 1.2 1.3 1.4 2.1 ppCO i inspirert gass (ved resirkulasjon av pustegass) 2 Forsyningstrykk til pusteventil Inspirert pustegasstemperatur 2.2 2.3 2.4 Pustevolum Pustetrykk CO 2 Endetidaltpp Hjertefrekvens. Som også nevnt i innledningen, måles parametrene 1.1 1.3 normalt i all 2 oppe på overflaten vil operasjonell metningsdykking. Måling av ppCO -absorbenten i resirkulasjons 2 bare gi informasjon om tilstanden til C0 2 analysator som kunne analysere inspirert gass systemet, mens en CO fra dykkerens pustemaske (“oral-nasal”) også ville oppdage eventuelle feilaktige “død-rom” i pusteutstyret. En slik analysator ville også kunne - , og dermed oppdaget et eventuelt uheldig 2 måle endetidalt ppCO pustemønster hos dykkeren. Imidlertid er eksisterende analysatorer for 2 ikke egnet for bruk på dykkere i operasjonell aktivitet, selv om US CO -sensor til slikt bruk (3). Denne ble 2 Navy allerede i 1969 fikk laget en C0 ingen suksess, og konseptet ble forkastet etter noen tids utprøving (4). For dyp større enn 150 meter, er oppvarming av pustegassen ansett for å være en nødvendighet. På 150 meter i 4 °C uten gassoppvarming og med et pustevolum på 40 I/min, vil varmetapet via åndedrettet være større enn 200 Watt. Inspirert pustegasstemperatur måles normalt ikke i dagens operasjonelle dykking. For større dyp er dette ikke ansett å være tilfredsstillende, og det er av den grunn at Norsk Hydro Oseberg Transportation System (OTS) i sine spesifikasjoner for dykking til 360 meter (2), krever at pustegasstemperaturen måles. Dette kravet er tilfredsstillet i et dykkermonitoreringssystem (COMANDO) levert av - Håkon Rygh A/S, som er montert i dykkeskipet “Norskald” tilhørende Norcem Comex Subsea A/S. Såvidt vites er dette det eneste operasjonelle monitoreringssystemet som måler denne parameteren. NUTEC, 1803 88 ET/EAJ m status 59 Sensoren Håkon Rygh A/S bruker i dette systemet er den samme NUTEC har brukt til dette formålet siden 1981 (FENWAL GB42SMM1). Som et “biprodukt” av mäling av pustegasstemperatur, kan en tett utlede pustefrekvens. Ingen av de parametrene som angår fysiologiske parametre blir målt idag i forbindelse med operasjonell dykking. De er imidlertid viktige parametre som blir målt ved eksperimentell uttesting og bemannet verifikasjon av pusteutstyr. Ved NUTEC følgende utstyrforå måte de ulike parametrene: brukes idag Pustevolum. NUTEC har videreutviklet induktans plethysmograf-systemet “Respi trace” slik at dette også kan brukes med dykkeren i sjøvann. Utstyret består av en tynn neopren-vest med innsydde sik-sak viklinger, en rundt brystet og en rundt abdomen. Gjennom disse viklingene går det en svært liten vekselstrømstrøm med høy frekvens, produsert av en “oscillator” montert på neopren-vesten. I denne måles induktansen, og som signal ut får man to likespennings-signal som er proposjonalt med tverrsnittet gjennom viklingene. Etter en initiell kalibrering gir utstyret pust-til-pust pustevolum med en nøyaktighet som normalt er 10% eller bedre. Pustetrykk. Pustetrykket for de ulike typene pusteutstyr måles ved hjelp av en liten differentiell trykktransducer. Denne koples slik at den registrerer differansetrykket mellom trykket inne i pustemasken (“oral-nasalen”) og trykket i omgivelsene utenfor masken (referanse- trykket). I likhet med pustevolumet kan også pustetrykket registreres med dykkeren i vann. Både utstyret for måling av pustevolum og pustetrykk er detaljert beskrevet i (5). NUTEC, 1803 88 ETIEAJ m status 60 ppCO 2 Ved NUTEC brukes massespektrometer for ‘on-line” analyse av pustegass (både inspirert og expirert). En gass-samplelinje forbinder dykkerens pustemaske med instrumentet på overflaten. Hjertefrekvens. For respirasjon/sirkulasjonsfysiologi er hjertefrekvensen en viktig parameter. Denne måles normalt lett ved hjelp av elektroder limt til dykkerens bryst. I sjøvann må disse isoleres for at ikke vannet skal kortslutte EKG-signalet mellom dem. Parametre som er direkte fysiofogisk relaterte er ofte av liten operasjonell verdi dersom dykkerlederen ikke kan tolke dataene på en rimelig enkel og pålitelig måte. På grunn av naturlige individuelle ulikheter mellom dykkerene, er det også ofte vanskelig på bakgrunn av bare måleverdiene å sette distinkte avbruddskriterier. Skal fysiologisk monitorering ha noen operasjonell verdi, må derfor dykkerlederen ha en betydelig medisinsk innsikt, samtidig som han er godt trenet i å tolke de spesielle fysiologiske dataene han får presentert. Dette ble også spesielt fremhevet av Dr Arnauld Nicogossian fra NASA som i et foredrag arrangert av UMS i Bethesda, snakket om fysiologisk monitorering av astronauter (6). En tilleggende faktor som gjør at fysiologisk monitorering av de funksjonsparametrene som er ‘listet ovenfor, er lite egnet å gjennomføre operasjonelt, er det relativt kompliserte måleutstyret som er påkrevet. Imidlertid er det viktig å gjøre fysiologiske målinger i forbindelse med utprøving av pusteutstyr under simulerte dykk til med målinger av aktuelle dyp. Slike målinger sett i sammenheng utstyrets tekniske funksjoner, gjør det mulig å dokumentere i hvilken grad de viktigste funksjonskravene pusteutstyret skal tilfredsstille blir oppfylt. Etter at en slik dokumentasjon eventuelt foreligger, er det idag ansett som forsvarlig praksis å bruke utstyret operasjonelt uten å måle Det er siden 1985 de fysiologiske parametrene nevnt ovenfor. arrangert 4 simulerte dykk ved NUTEC (TROLL-dykket i 1985 samt de tre OTS-dykkene i 1986) hvor dette prinsippet med “sertifisering” av utstyr for operasjonelt bruk ved hjelp av samtidig måling av fysiologiske og tekniske parametre, er fulgt. NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status 61 3.6.3 KONKLUSJONER, VIDERE FoU For bruk av dagens teknologi hva angår pusteutstyr brukt til operasjonell dyp dykking, som baserer seg på forsyning (eventuelt resirkulasjon) av pustegass fra overflaten, foreslås det monitorering av følgende parametre: 1.1 ppO 2 i inspirert gass 1.2 ppCO 2 i inspirert gass (ved resirkulasjon av pustegass) 1.3 Forsyningstrykk til pusteventil 1.4 Inspirert pustegasstemperatur. Det følgende er krav til disse parametrene slik de fremkommer av spesifikasjonene til OTS: : Skal være innen akseptable fysiologiske grenser, og aldri utenfor 2 ppO området20-25OkPa. — 2 absorbenten skiftes når ppCO Hvis pustegassen resirkuleres, skal CO : 2 2 i inspirasjonsgassen når verdien 0.5 kPa. ppCO Ventiltrykk: Avhenger av pusteutstyret. Gasstemp.: Avhengig av dybden skal inspirert gasstemperatur være som vist i følgende tabell, og regulerbar innenfor + 1-1°C NUTEC, i 8.03 88 ETIEAJ m status m Dyp: (oC) Min.temp.: Maks.temp.: 150 14 21 200 17 24 250 20 27 300 22 29 350 23 30 400 25 32 450 26 33 62 I tillegg skal temperaturen på pustegassen aldri overstige 37°C for fuktig gass, relativ fuktighet (RH) > 50%, og aldri over 35°C for gass med RH < 50%. Parameter 1.1 og 1.2 måles med kjent teknologi oppe på overflaten, mens 1.3 måles i dykkerklokken, gjerne med både manuelt avlesbart manometer og trykktransducer for fjernavlesning i dykkerkontrollen. Pustegasstemperaturen (1.4) måles i dykkerens “oral nasal” maske med en egnet termisk sensor. Sensorer for de ulike parametrene nevnt ovenfor, eksisterer som kjent handelsvare fra flere produsenter. Hva angår pustegasstemperaturen, skal denne i henhold til OTS-spesifikasjonene ha en tidskonstant (63%) på min. 460 ms., og aktuelle sensorer finnes tilgjengelige bl.a. fra FENWAL Electronics lnc., og fra Thermometrics lnc. Et komplett kommersielt moni toreringssystem som i tillegg til de nevnte parametrene, også dekker alle øvrige parametre spesifisert av OTS for et dykkesystem som skal tilfredsstille dykking til 360 meters dyp, produseres idag av Håkon Rygh A/S. Systemet kalles “COMMANDO”, og er nevnt tidligere i dettè kapittel. Dersom utviklingen i forbindelse med dyp dykking går i retning av lukkede autonome pustesystemer, vil de sensorene som idag er plassert på overflaten måtte plasseres i pusteutstyret nede hos dykkeren. I tillegg til det som da må utvikles med tanke på sensorer, er det også naturlig at det legges vekt på at pustesystemets status presenteres på en enkel måte for dykkeren. Viktige parametre kan feiltolkes av mottakerutstyret på overflaten (f.eks. på grunn av støy på overføringslinjen), samtidig som forbindelsen med overflaten kan svikte på grunn av kabelbrudd, pluggfeil, el. lignende. Slike varslings/display systemer er idag i bruk i romdrakter brukt til “Extravehicular Activity” (EVA) (7). Også pustesystemet “Rexnord” har et slikt enkelt lysdiodedisplay for informasjon til dykkeren om systemets status. NUTEC, 1803 88 ETEAJ m status 63 3.6.4 REFERANSER 1) Midlertidige forskrifter for dykking på den norske konti- nentalsokkel. Oljedirektoratet 1980, ISBN 82-7257-042-4. 2) Specifications for Diving System and Equipment, Norsk 10.1.0 NU EOSSOO1 June 1985 3) Zierdt, C.H. og Sharp, E.L. (1974): A Physiological Monitoring System for Divers to 1500 ft. In the Working Diver 1974. Washington, D.C.: Marine Technology Society, 1974. pp. 181 -193 Pubi. Yr.74 4) Bornmann R.C. (1978): Is there a Need for Physiological Monitoring of the Diver. UMS workshop “Monitoring Vital Signs in the Diver”. Ed. C.E.G. Lundberg. Report number WS: 78-2. Bethesda, Maryland 1978 5) Segadal, K. et al (1985): Diver respiratory/ventilatory monitoring system test (final report). 55p. (Confidential) NUTEC Report 106-85. 6) Nicogossian, A. and Waligora, J.M. (1978): Physiological Monitoring of the Astronaut. UMS workshop “Monitoring Vital Signs in the Diver”. Ed. C.E.G. Lundberg. Report numberWS: 78-2. Bethesda, Maryland 1978 7) Shuttle Flight Support Operations Manual, Volume 15 EVA Systems, NASA JSC -12770, Flight Operations Directorate, Crew Training and Procedures, Johnson Space Center, Basic PCN-4, Jan. 1981.? NUTEC, 18 03 88 ET/EAJ m status Hydro -OTS EXERCISETOLERANCE AND PULMONARY GAS EXCHANGE AFTER DEEP SATURATION DIVES Einar Thorsen, John Hjelle and Kåre Segadal NUTEC, 16.12.87 ET/ANBR/EAJ 2 SUMMARY Pulmonary function and exercise tolerance were measured before and after three saturation dives to 360 meters of sea water. The atmosphere was heliox with a PP°2 of 0.4 0.5 bar and decompression time was 13 days. Thc bottom time was 3, 10 and 13 days. - Bubbie detection was done daily during the dccompression and an estimate of total bubbie bad on the pulmonary circulation calculated. There was no change in dynamic lung volumes. Transfcr factor for carbonmonoxide was significantly reduced by 11.5% after the dives and maximum oxygen uptake by 15%. strated. A resting tachycardia was also demon The ventilatory requirement in relation to oxygen uptake and carbondioxide production was significantly increased and the dead space fraction of cxamination. tidal volume was increased compared to the predive The deadspace fraction showed a gradual increase as tidab volume increased. The clinical correlate to this pattern of changes is a condition of pulmonary hypertension. The finding of a significant correlation between dccrease in maximum oxygen uptake and accumulated bubbie bad further confirms this. 3 1. INTRODUCTION The challenge of safe deep saturation diving is the control of operational procedures in such a way that useful work can be done at depth, and that deleterious health cffects are omitted. Every part of the dive cncounters its own problems. The high pressure nervous syndrome and the adaptation to the environment are the main problems of compression. Rcduction of pulmonary function and thereby limitation of work capacity is depth related, and during decompression the problems of gas elimination and decompression sickness arc encountered. Apart from the effccts on organ functions during the hyperbaric exposure there are effects that can be detected after surfacing. A reduction in pulmonary diffusion capacity and maximum oxygen uptake has been reported after a 300 meter dive (1) and a 450 meter dive (2). The importance of those findings with respect to long term health effects are unknown. Which part of the dive that is responsible for the effects is also unknown. Further research is therefore necessary to elucidate etiological factors so that possible delcterious health effects are minimized. This study reports details of the pulmonary function testing and excrcise tolerance testing after three deep saturation dives to a depth equivalent to 360 meters of seawater (msw). - 4 2. METHODS TI-lE DIVES Three dives to a depth equivalent to 360 meters of seawater werc performed during 1986 at the NUTEC hyperbaric chamber complex. The compression time was two days, decompression time 13 days and bottom time 3, 10 and 13 days. The atmosphere was heliox with a partial pressure of oxygen of 0.4 bar during the compression and bottom phase and 0.5 bar during decompression. During the dives both dry and wet tests of equip ment and operational procedures were performed. In one of the dives, welding trials were performed as well. THE DIVERS Eighteen divers, six from the Royal Navy and twelve commercial Norwegian divers took part in the dives. Their mean age was 28.2 ycars (range 23-34), mean height 178 cm (range 170-193) and mean weight 77 kg (range 68-90). Five were smokers, three previous smokers and ten non smokers. They were selected for the dives on a predive examination 4-6 weeks before the dives. They had all normal findings on clinical examination of heart and lungs, normal ECG and a normal chest X-ray. The first postdive examination was done within three days after surfacing and a second postdive examination 4-6 weeks after the dive. A second postdive examination was not done after Dive 1. LUNG FUNCTION TESTS Dynamic lurig volumes were measured on a Gould 1000 IV Pulmonary Function Laboratory. The forced vital capacity (FVC), forced expired volume in one second (FEV ) and mean midexpiratory flow (FEF 25-75%) 1 were taken as the best of at least three manoeuvers not differing by more than 5% from the highest FVC (3). Transfer factor for carbon monoxide (TLCO) was measured by the single breath-holding technique (3). Effective alveolar volume (VA) was measured by the simultaneous helium dilution and transfer of carbon monoxide per unit lung volume calculatod (KCO). A correction of TLCO to a hemoglobine concentration of 146 g/I was carried out (4). 5 EXERCISE TESTS Exercise testing was done on a Siemens Elema electrically braked bicycle with a 30W increase in bad every third minute. Heart rate, ventilation, 2 and 02 fraction of mixed expired gas and end tidal gas (PETO CO 2 and ) were measured with a Beckmann MMC Horizon computerized 2 PETCO pulmonary gas analyser (5). Data were avcraged over one minute intervals and thc results from the last minute on every work bad were used for analysis. The derived parameters were oxygcn consumption (V0 2 1/min 2 1/min STPD), respiratory exchange STPD), carbondioxide production (VCO ratio (RER), ventilatory breathing equivalents frequency for oxygen (Bf), and tidal volume and thc (VE/V02 and (VT), carbondioxide ). The physiological deadspace VD/VT was calculated by the Bohr 2 VE/VCO equation with correction for valve deadspace using PETCO 2 as an estimate . 2 of arterial PCO Arterial blood gases were not measured. Anaerobic treshold (AT) was defined at the point where the VE/V02 curve begins to rise while the VE/VCO 2 curve remains constant (6). Another exercise protocol for measuremerit of maximum oxygen uptake was used and done the day after the bicycle exercise on a treadmill using the same Beckmann MMC for measurement of gas exchange. The protocol was a 6 min warm up period at 10 km/h with 00 inclination and then elevation of thc treadmill by 2% every third minute. The initial slope was estimated from the maximum achieved on the bicycie test, starting at 26%. The total time of the exercise test was then 9-12 minutes (7). The lung function and exercise tests were done by the same technicians on each examination and were always done during the morning two hours after breakfast without tea or coffee, and no smoking the last two hours before the examination. UBBLE DETECTION Detection of circulatory bubbies was performed using a multifreqcncy pulsed ultrasound Doppler velocity meter ((Alfred, Vingmed, Norway). During the decompression monitoring of bubbies were done twice daily in the first two dives and once daily during the third dive. Only the results from the afternoon recordings of the dives were used for analysis. Bubble scores were classified according to the Kisman - Masurel Code (8,9). Recordirigs were obtained from the femoral vein and precordial position at rest and after movement. As a measure of thc total bubbie bad on the 6 pulmonary circulation the accumulated bubbie score was simply obtained by adding the scores day by day recorded during the dccompression, Figure 2. DATA PROCESSING AND STATISTICS For comparison of data between the predive and the postdive examinations paired students’ t-test was applied. Least squares linear correlation was used for comparison of continuous variables and the Spearman rank correlation for descrete variables (10). For comparison of exercise data 2 and group intervals for the independant variables were defined; for V0 2 increments of 0.5 I/min, VE 20 1/min, VT 0.5 1, as wefl as for 10% VCO 2 and VCO increments of V0 2 rclative to their maxima. The results given as mean ÷ ISD. A p value less than <0.05 was considered as significant. RESULTS Immediately after the dives the divers generally felt tired. 9 divers reported retrosternal discomfort and nonproductive cough provoked by deep in- or expiration. There were normal findings on clinical examination of heart and lungs and normal ECGs, apart from a sinus tachycardia. Resting heart rate was significantly increased from 63.7 ± 6.2 min-’ to 75.0 ± 8.1 min’ (p<0.01). Chest X-rays were normal for the six divers after dive I, but was not done after the othcr dives. There was a slight decrease in hemoglobine concentration from 147 only slightly reduced, 77.2 5.3 to i 8 to 139 75.7 + 10 g/I (NS). Weight was 6.1 kg (NS). Dynamic lung volumes were unchanged (Table 1), but the TLCO was significantly reduced from 12.3 ± 1.2 to 10.9 ± 1.3 mmol/min/kPa from the predive to 1. postdive examination (p<O.Ol), only partially normalized 4-6 weeks after the dives, Table 1. There were only small differences between the dives with a mean reduction of 9.5, 11.1 and 13.6%. Effective alveloar volume was unchanged, thereby giving a similar decrease in KCO, and a correction of TLCO to a hemoglobine concentratiori of 146 g/I could only explain 0.9% of the decrease. Maximum oxygen uptake was reduced by 15.2% of the mean immediately 0.37 1/min (p<0.O1). Exercise was af ter the dives from 3.98 ± 0.36 to 3.41 continued to the same maximum heart rate (191 ±8 min i 2Q + 7 1, NS) on each examination and respiratory exchange ratio exceedcd 1.10 at the end of exercise for all subjects both predive and postdive. This was 2 max on thc the case on both the treadmill and bicycle tests, with V0 treadmHl test being 11% higher and maximal heart rate being 4% higher on the treadmill test compared to the bicycle test. Maximum ventilation was (p<O.02, lower immediately postdive Table 1) and 14 of the 18 divers claimed that shortness of breath contributed to the abolishion of the test, not general fatigue as was claimed on the predive and second postdive cxaminations. Anaerobic treshold was also decreased from a V0 2 of 2.30 ± 0.25 to 1.95 ÷ 0.28 1/min, but remained as thc same fraction of V0 2 max. Table 1 PREDIVE 1. POSTDIVE Dynarnic lung volumes FVC 6.08 1 FEV 4.87 ± 0.61 4.54 ÷ 1.02 4.89 ÷ 0.57 TLCO 12.3 1.2 10.9 1.3 p<O.Ol KCO 1.60 0.20 1.44 0.18 p<0.O2 7.78 0.82 7.61 0.65 3.98 0.36 3.42 0.37 VE max 156.7 21.7 144.3 HR max 191 ±8 % 7 _ 25 FEF 5 + 0.69 6.19 4.52 + i 0.50 1.13 Diffusion capacity Treadmill exercise 2 max V0 24.1 p<0.02 189+ 11 Bicycie exercisc 2 max V0 3.52 0.41 2.83 0.57 p<O.Ql VE max 135.2 19.0 119.5 19.6 p<O.02 HRmax 134±7 1.95±0.28 p<0.0l AT 2.30±0.25 181±6 g The bicycie test was designed to study details of parameters on different work loads in steady state conditions. Apart from an increased resting heart ratc, the linear relationship betwecn oxygen uptake and heart rate was preserved, and when normalizing for the maximum oxygen uptake there were no differences between the predive and postdive examinations, Figure 1,A,B. The linear relationship between oxygen uptake and work bad was likewise preserved. But because of a higher RER postdive, oxygen uptake was 7% lower at a given work rate postdive compared to predive. Ventilation was significantly increased in relation to oxygen uptake on all work boads, as well as in rebation to carbondioxide output. Figure i show the ventilatory equivalents for 02 and CO 2 in relation to incrcments of 2 and VCO V0 2 of 0.5 I/min. The relative hyperventilation was also reflected in a decreased end tidal pCO 2 and increased end tidal 0 P 2 • The ventilatory response to increased CO 2 production shows an increased sbope, but no change in intercept. There werc no significant diffcrences between breathing frequency and ventilation, and between tidal volume and ventHation. However, the deadspace fraction of the tidal volume was increased, thc difference becoming significant and more pronounced as ventilation, and thereby tidal volume increascd, Figure 1. The measure of accumulated bubble score secmcd to divide the divers fairby wcll between “high bubblers” and “low bubbiers”, Fig 2. The rank correlation showed a weak correlation between accumulated bubble score and age (Rs=O.48, p<O.l) and a significant correlation between bubbie score and percent reduction in maximal oxygcn uptake (Rs=O.60, p<O.05), Fig 3. There was a significant correlation between decrease in 02 uptake and decrease in TLCO (r=O.457, p<O.05) but not directly betwcen bubble score and reduction in TLCO (R =O.21). 5 9 3. DTSCUSSION 50% of the divers had chest symptoms after surfacing, and all had objective findings of dccreased pulmonary function and reduced exercisc tolerance. The symptoms and the functional reduction were not serious from a clinical point of view, but impacting upon the subject& work capacity for several wecks. There wcre no changes in dynamic lung volumes or effective alveolar volume. The reduction of TLCO must therefore be either an increascd restriction to diffusion over the alveolocapillary membrane or a reduced capillary area available for diffusion. The ventilatory response to exercise has many of the characterstics of a hyperventilation, but neither the symptoms, the reduced TLCO nor increased physiological deadspace can bc explained by that mechanism, the findings being more suggestive of restrictcd pulmonary gas exchangc. The constellation of sinustachycardia, dccreased TLCO, decreased V0 2 max and anaerobic threshold, arid in creased ventilation with high VD/VT has becn described in primary pulmonary hypertension (11) and recurrent pulmonary thromboembolism 2 (12). An increased alveoloarterial 0 P diffcrence (or decreased pCO 2 difference) should then be observed, but arterial bloodgases were not measured during this study, neither oxygensaturation with oxymetry. During a dive several factors can impair the cardio-pulmonary function. Physical activity is low during the long decompressions and reductions of 2 max and anaerobic capacity of this magnitude has been described as a V0 detraining or bedrest effect (13). An unchanged anaerobic threshold has been described after a 450 meter divc (14), based on venous lactate determination. Based on gas exchange data, this study shows a small decrease in anaerobic treshold. The effects of hyperoxia on the lung are several. The symptoms produced are those of a tracheobronchitis as the divers reported with retosternal discomfort. The functionai changes reported are reductions in vital capacity and TLCO. After deep dives there is a tendency of increased VC, attributed to a training effect on respiratory muscles as seen after loaded breathing (15), and swim training (16). This effect is then opposed by the oxygen toxicity effect. The 0 P is neither very high, actuaily beiow the 2 limit of 0.5 bar thought not to impair the pulmonary function. However, the exposure time is very long up to four weeks. The most vuinerabie cdl to hypcroxia seems to be the capillary endothelial ccli with disruptiori and - occlusion of capillary and smali arteriolar lumina. - - 10 Venous gas microbubblcs are produced during virtually all decomprcssion procedures, both in operational diving and space activity. They have thc potensial of inducing infiammatory rcactions in various tissues. The cffects on pulmonary tissue are largely unknown in doses comparable to that encountered during thosc decompressions, but it is known that massive air embolism induces pulmonary infiammation and edoma (18), and is even uscd as an experimental model of adult respiratory distress syndrome. The mdi cation of a correlation between accumulated bubbie score and reduction of maximum oxygen uptake is suggestive of bubbie effects on the lungs. Thc registration of bubbies for only short periods twice daily may not give a measure of actual total bubbie bad, however an indication. Therc werc small intraindividual differenccs both between measurements the same day and the ncxt day, with a gradual increase in all subjects toward surface. The mcthod must be further deveboped to assess its potensial for evaluating decompression profiles, otherwise lung function testing may prove to be a valuable tool for such evaluation. - 11 REFERENCES 1. Cotes, lE., I.S. Davcy, 1W. Reed et aL Respiratory effects of a single saturation dive to 300 m. Brit. 3. Indust. Med 1987; 44, 76-82. 2. Thorsen, E., H.C., Ørnhagen and A. Gulsvik: af ter a saturation dive to 450 m. Cardiopulmonary functions Proceedings of the XIIth annual meeting of EUBS, Rotterdam, 1986. 3. Quanjcr Ph.H (ed): Standardized lung function testing. Bull Europ Physiopath Resp. 1983, 19, suppi 5. 4. Salorinne, Y: Single breath pulmonary diffusing capacity. Scand 3 Respir Dis, 1976, suppi 96. 5. Jones, N.L: Evaluation of a microprocessor controlled cxercise testing system. 3 Appi Physiol 1984;57,1312—1318. 6. Wasserman, K. The anacrobic treshold measurement to evaluate exercise performance. Am Rev Respir Dis 1984, 129 suppi s35-s40. 7. Buckfuhner, M.3., J.E. Hansen, T.E. Robinson, et al. cxercise protocol for cardiopulmonary assessment. Optimizing the 3 Appi Physiol 1983;55, 1558-1564. 8. Kisman KE, Masurel G, Guillerm R. Bubble Evaluation Gode for Doppler Ultrasonic Decompression Data. Undersea Biomed. Res.5(Supplement): 28, March 1978. 9. Nishi, R.Y., Kisman, K.E., Eatock, B.C., Buckingham, LP. & Masurel, G. (1980). Assessmcnt of decompression profiles and divers by Doppler ultrasonic monitoring. In Proc. 7th Symp. Underwater Physiology, pp. 717729. ED A. 3. Bachrach & M.M. Matzen. Bethesda, Md: Undersea Medical Society. 10. Rosner, 8. Fundamentals of Biostatictics. PWS Publishers, Duxbury Press, Boston, 1982. 12 11. Janicki, iS., K.T. Waber, M.J. Likoff and A.P. Fishman. Exercise testirig to evaluate patients with pulmonary vascular disease. AM Rev Respir Dis 1984; suppi 1, s93—s95. 12. Nadel, 3.A., W.M. Gould and J.H. Burgess. pulmonary vascular obstruction. Early diagnosis of chronic Value of pulmonary function tests. Am 3 Med 1968;44,16-25. 13. Coyle, E.F., W.H. Martin, S.A. Blomfield et al. Effccts of detraining on responses to submaximal exercise. 3 Appi Physiol 1985;59, 853-859. 14. ørnhagen, H., E. Thorsen and M. Gennser. Physical work capacity after three different saturation dives. Proceedings of the Xllth annual meeting of EUBS, Rotterdam, 1986. 15. Leith, D.E. and M. Bradley. - Ventilatory muscle strength and endurance training. 3 Appi Physiol 1976;41, 508-516. 16. Clayton, T.L., G.F. Dixon, 3. Drake et al. Effects of swimming on lung volumes and inspiratory muscle conditioning. 3 Appi Physiol 1987;62,39-46. 17. Jones, R, W.M. Zapol and L. Reid. Pulmonary artery remodelling and pulmonary hypertension after exposure to hyperoxia for 7 days. Am 3 Pathol 1984, 117, 273-280. 18. Staub, N.C., E.L. Schultz and K.H. Albertine. Leukocytes and pulmonary microvascular injury. Ann N Y Academy Sci. 1982,332-334. Leends tofigures Figure IA-3. Results from the bicycie exercise test. Dotted lines postdivc. Figure 2 A-B. Individual bubble records of the divers with the highest and lowest bubbie scores (A) and their accumulated bubbie scores. In the range of all divers are indicated, Figure 3. The relation betwcen accumulated bubble score and rcduction in maximum axyggen uptake. Legends to figures Figure lA-]. Results from thc bicycie exercise test. Dotted lines postdive. Figure 2 A-B. Individual bubble records of the divers with the highest and lowest bubble scores (A) and their accumulated bubble scores. In 8 the range of all divers are indicated, Figure 3. The relation betwceri accumulated bubbie score and reduction in maximum axyggen uptake. 20 18 16 11. r 12 D 10 I 1 31.5 I I I 2 3 1. 297 318 261. I 6 5 237 210 I 8 7 183 9 156 129 11 10 102 75 12 1.8 days) 13 IL. flME 21 I DEPTH ms) FIGURE 2 1.0 0 30 120 RS. 060 p< 0.05 10 I 0 o FIGURE 3 i I 5 10 15 I I 20 25 I 30 O m 2 ax% FIGURE i 22a- i ‘ i ‘ i ‘ i i i— i i i 0.0 0.5 10 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 B i I I I 0 1020 30 405060708030 1O[ I V02 ZMAXJ 02 CL/rni..n] - r1 0 C Li 4H414t OhlhlIThihiFIhIhihIl1 0 20406080100120140160180200 VENT 020 406080100120140160180 20C VENT CL/mLn] CL/mL..n] F E OIII[IIIIiIi1I 0.13.EL01.S2.Q2.S3.Q3.54.04.55.Q C02 /rL 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.S 4. -, hIhIHhInIrL1 ‘f’Ll’TH’IiH’I’I 0 102030 0 5060 708080100 0 10 20 30 0 5060 708080100 V02 CZMAX] V02 C:MAX] i J > D 5. I J I J I J 0.0 0.5 1.0 1.5 2.02.5 3.0 3.5 I I E I . I .14 02 CL/mLn) • i2 - •l0_ 0 I , I I I I 2 I I 3 VT LITER(BTPS) PULMONARY MECHANICAL FUNCTION AND DIFFUSION CAPACITY AFTER DEEP SATURATION DIVES Einar Thorsen, Kåre Segadal, Eirik Myrseth og Arvid Påsche. NUTEC, 16.12.87 ET/EAJ 2 SUMMARY Pulmonary function was measured before and after eight saturation dives in the depth range of 300 - 450 meters of sea water and a duration of 14-30 days. atmosphere was heliox with a partial pressure of oxygen of 0.4 rate of decomprcssion of 1.05 and two were open sea dives. There was a significarit ( 1.33 m/h. - - Thc 0.6 bar and a mean Welding trials were done in two dives A total of 43 commcrcial divers wcre examined. (p<O.OS) increase in forced vital capacity (FEVC) after three of the dives frorn 3.8-8.1% of predive, and the incrcase in FEVC was correlated with the duration of the dives (r=0.359,p<0.02). Forced expired volume in 1 second, mean midexpiratory flow, peak expiratory flow and maximum flows at 50% and 75% of FEVC were unchanged. There was a significant increase (p<0.05) in total lung capacity of 4.3%, functional residual capacity of 11.6% and in residual volume of 14.8%. Closing capacity was also increased by 16.6% (p<O.Ol). The distribution indices delta-N , lung clearancc mdcx and nitrogen washout time were 2 unchangcd. The reduction in transfer factor for carbonmonoxide when corrccted to a hemoglobin concentration of 146 g/I was from 13.0 ÷ 1.6 to 11.9 ÷ 1.7 mmol/min/kPa (p<0.01) while effective alveolar volume was unchangcd. There was a significant negative correlation between increase in FEVC and decrease in TLCO (r=0.410,pczo.02). The change in TLCO did not correlate with duration of the dive, mean rate of decompression, depth or divers’ age. A control examination 4-6 weeks af ter the dives showed a partial normalization of the changes. The results are consistent with a combined effect of respiratory muscle training and some mechanism affecting the small airways or alveolocapillary membrane. Possible mechanisms are an oxygen toxicity effect or infiammatory and circulatory changes induced by gas embolization. Compared to the known effects of hyperoxia, this effect does not seem to be predominant. 3 INTROD1JCTION Thc effects of a deep dive on pulmonary function arc the results of the combined effects of exposure to high pressure with a phase of compression and decompres sion intcracting with the effects of an artificial atmosphere with usually elevated partial pressure of oxygen. The impairment of pulmonary function during the hyperbaric exposure is depth related and will eventually become a limiting factor for physical work capacity. The increased gas density will result in increased breathing resistance (1) and restricted intrapulmonary diffusion (2) and thereby lead to an alveolar hypoventilation. After surfacing residual effects on pulmonary function can be detected that must be caused by the combination of the effccts of pressure and atmospherc. An increase in lung volumes has been reported after saturation dives (3,4,6), probably attributed to a training effect of respiratory muscles (4). Hyacinthe et al (5) and Cotes et al (6) have also demonstrated a reduction in transfer factor for carbonmonoxide immediately af ter a deep dive. Hyperoxia has well known toxic pulmonary effects (7) and pulmonary gas embolism generated during the pulmonary reactions (8). decompression can potentially induce infiammatory The long term effects of repeated hyperbaric exposures are mostly unknown, but the crossoctional studies of divers’ lung function by Watt (9) and Crosbie (10) demonstrates some characteristics of divers’ lung function. Divers in general have larger than predicted lung volumes, but maximal flow rates at lower lung volumes are reduced indicating a slight bronchial obstruction. Howcver, no longitudinal studies exists indicating whether this is an adaptive response to diving or a progressive deterioratiori of lung function. We have studied changes in pulmonary function before and after eight saturation dives at NUTEC during the period 1983 - deep 1986 to evaluate the magnitude and functional significance of changes in pulmonary function. - - 4 METHODS The dives Eight dives in the depth range equivalent to 300 - 450 meters of sea water were studied. Two were open sca dives while the others were conducted at the NUTEC hyperbaric chamber complex. Welding trials were performed in two dives. Otherwise equipment and operational procedures were tested both in the dry and wet part of the chamber. Thc duration of thc dives were from 14-30 days. The mean rate of decompression was from 1.05 - 1.33 metersfhour. The atmosphere was heliox in all. Charactcristics of each dive is given in Table 1. The divers 43 experienced professional commercial divers performed the dives. took part in two dives. Six divers Three divers were excluded from this study because the pre-dive and post-dive examinations were not done by the same laboratories. Their average age was 30.3 years (range 23-39), weight 78.3 kg (range 67-91) and height 180.2 cm (range 168-193). 10 were current smokers, 4 ex-smokers and 29 non smokers. They were selected for the dives on the pre-dive examinatioris 4-6 weeks before each dive. On the pre-dive examination the time since their last routine saturation dive (less than 200 msw) was at least four weeks. For those divers that did two deep dives the time between the deep divcs was from 5 months to 2 years. Before the pre-dive examinations the divers had passed the annual medical examination required by the Norwegian Petroleum Directorate for offshore diving. The first post-dive examination was done within the first three days after surfacing and a second post-dive examination was dorie 4-6 weeks after the dive. In Dive 2 an C. additional year post-dive examination was done. A second post-dive examination was not done after Dive 1 and 5. 5 Asscssment of pulmonary functiori Dive 1-3 Static lung volumcs: The multibreath nitrogen washout technique was used for the measurement of functional residual capacity (FRC). Combined with thc measure ments of expiratory reserve volume (ERV) and inspiratory vital capacity (IVC), total lung capacity (TLC) and residual volume (RV) were calculated (11). Dynamic lung volumes:. A minimum of three satisfactory forced vital capacity manoeuvers were done (11). The forced expiratory vital capacity (FEVC), forced expired volume in one second (FEV ) and peak expiratory flow (PEF) were taken as 1 the highest readings obtained. The forced mean mid-expiratory flow %) 75 _ 25 (FEF Q%, FEF 5 and forced expiratory flow rates at 50% and 75% of FEVC (FEF %) wcrc 75 taken as the highest readings from flow-volume curves not differing by more than 5% f rom thc highest FEVC (11). The forccd inspiratory vital capacity (FIVC), ), forced inspiratory flow rate at 50% of 1 forced inspired volume in one second (Fly FIVC (FIF 50%) and peak inspiratory flow (PIF) wcre taken as the highest readings obtained. Maximum voluntary ventilation (MVV) was measured as the highest ventilation sustained for 15 seconds. Diffusion capacity: Transfer factor for carbonmonoxide (TLCO) was measured by the single breath-holding technique (11). Effective alveolar volume was then measured simultanously by helium dilution and transfer per unit effective alveolar volume (KCO) was calculated. A correction of TLCO to a hemoglobin concentra tion of 146 gli was done (12). Distribution of ventilation: During the multibreath nitrogen washout test for measurement of FRC, the nitrogen washout time (NWT) (time to bring expired N2 6 concentratiOfl below 2%) and the lung clearancc mdcx (LCI) (volume ventilated to 2 concentration below 2% relative to FRC) were measured (13). The bring expircd N slope of phase 3 of the single breath 2 test - delta N - was also measured along 2 with ciosing volume (CV) at the point of inflection between phase 3 and 4. Ciosing capacity (CC) was calculatcd as the sum of RV and CV (14). Dive 4 - 8 During dives 4-8 only the dynamic lung volumes FEVC, FEV , PEF and MVV were 1 measured together with the diffusion capacity indices. In Dive 4 static lung volumes were also measured by thc helium dilution technique. Chest x-rays were taken only in connection with Dive 1 and 4. Data processirg and statistics For comparison of rcsults beween pre-dive and post-dive examinations paired students t-test was applied. Least squarcs linear rcgression analysis was done for correlation analysis. Composite flow volume curves wcre constructed from the %, FEF 50 means of FVC, PEF, FEF % and of PIF, F1F 75 % and FIVC, drawing the 50 curve by interpolation between those points done by a computer programme. (VAX 11/750, interpolation by Cubic splines). Differences between examinations were calculated as difference from the mean. All data are exprcssed as mean ÷ 1SD. A p value less than 0.05 was considered as significant. RESULTS On the pre-dive examinations none of the divers reported pulmonary symptorns and the clinical examinations of the heart and lungs were considered normal. On their 7 last annual medical examination they all had normal chest roentgcnograms and electrocardiograms. Immediately after the dives retrosternal discomfort was reported by 20 divers and a nonproductivc cough provoked by deep inspirations by 9. Otherwise nonspecific symptoms of weakness, general fatigue and insomnia were reporteci. Clinical cxaminations were still normal and in the two dives wherc chest roentgenograms were taken, they werc also normal. Both thc specific and nonspecific symptoms had gradually disappeared until the second post-dive examination. Static lung vo1umc: There was a significant increase in TLC of 4.3%, FRC of 11.6% and RV of 14.8% from the pre-dive to first post-dive examination. The IVC, ERV and IC were unchanged, Figure 1 and Table 2. On the second post-dive examination the TLC and its subdivisions were partially normalized. Dynarnic lung volumes: Therc were no changes in any parameters from the pre dive through the first and second post-dive examinations when all dives were pooled. In Dive 2, 3 and 4 thcre was a significant increase in FEVC from the pre dive to first post-dive examination of 3.8, 5.6 and 8.1 % respectively, while FEV 1 and flow rates at other lung volumes wcre unchanged. As shown in Figurc 2 the outline of the flow-volume curves were not different, only their positions related to absolute lung volume. That means that at the same absolute lung volume, flow rate was lower post-dive. When extrapolated to a total lung volume of 4.81 I which is the mean of absolute lung volume at 50% of FEVC expired pre- and 1. postdive, flow rate was reduced from 5.62 us to 5.06 l/s. At the mean of 75% of FEVC expired, 3.27 I, flow rate was reduced from 2.61 to 2.16 us. Assuming that the standard deviations of flow at those extrapolated data points are the same as on those actually measured, then flow rate at 3.27 I total lurig volume is significatly reduced (p<0.O2), but not at 4.81 1 total lung volume. The change in FEVC did not - 8 correlate with divers age (r_0.139) or depth (r_0.196) or rate of decompression (r=0.224), but correlated positively with duration of the dives (r_0.359, p<0.02). The dives where welding was performed did not show any specific trends compared to the other dives. Distribution of ventilation: There werc no changes in thc distribution indices delta N2, LCI or nitrogen washout time. The closing volume was significantly increased, and thereby also the closing capacity since residual volume was increased as well, ( Table 2 and Figure 1. Transfer factorfor carbonmonoxide There was a significant reduction of TLCO of 9.5% immediately after the dives. magnitude (9.0%). The reduction in KCO was of the same A correction for the small decrcasc in haemoglobin concentra tion reduced thc difference by only 0.9%. shown in Figure 3. The results of TLCO in each dive is The rcduction in TLCO did not correlate with duration of the dive (r=0.123) or divers age (r=0.060) or depth (r = 0.099), but there was a significant negative correlation between change in FEVC and change in TLCO (r=0.410, p<0.Ol) Figure 5. examination 4 - TLCO was stil! reduced on the second postdivc 6 weeks after the dives (dive i and 5 not examined), the reduction being 5.6%. In dive 2 where a 6 months follow up study was done, normalization was then complete. 9 DISCUSSION The results of thc assessmcnt of static and dynamic lung volumes indicates an expansion of the lungs. Several reports indicate an increase in vital capacity immediately af ter deep dives (3,4,6), this was also seen in three of our dives. The total lung capacity and vital capacity can be affected by a training cffcct because of increased breathing resistance (4). The rcsults of training of respiratory musclcs by loaded breathing (15) and swimming (16) have demonstrated an increase in FRC, TLC and VC with unchanged RV. The training of VC by the dives must, howcver, be opposed by factors known to decrease VC and the resultant change in VC after deep dives must be thc sum of those changes. It is known that hyperoxia results in a decreasc in VC (7). Existing oxygen tolcrance tables indicate an oxygcn concentration of 0.5 bar as being harmiess, but there exists no expcrience to support this when exposure time is as long as 3-5 weeks as in deep dives. In certain cxposurc ranges changes in TLCO can be more prominent than changes in VC (17), and cellular and biochemical effects of hyperoxia can be detected in concentration ranges below 0.5 bar although any clinical effccts has not been demonstrated. The caracteristics of divers lung function described by Crosbie et al (9) indicates a slight bronchial obstruction in divers. It is not known whether it is a real obstruction or a result of the divers’ significantly higher than predicted lung volumcs. Our study indicates that a slight obstruction might be induced by the dives when looking at maximum flow rates at absolute lung volumes. However, in this study several assumptions had to be done to make those corrections. First we assume that the outline of the flow-volume loops are identical, this is based on thc demonstration of no significant changes in any parameter derived from the flow time curves. Second, the standard deviations on the extrapolated data points are assumed to be the same as on those actually measured. Third, absolute lung - - 10 volumes werc not measured directly in connection with the flow measurements as can be done in a body plethysmograph, but werc measured by another test and the calculation of actual absolute lung volumes wcrc based on that examination. Embolisation by microbubbles can induce infiammatory rcactions as shown in other tissues, although the effects on lung tissue of the actual bubble bad experienccd through an otherwise uneventfull decompression is not known. Thc demonstration of an increased residual volume and increased ciosing capacity indicates that subclinicab changes in the lung parenchyma and/or small airways takes place. An increase in ciosing volume is attributed to an increase in small airways resistance or by a prc-clinical pulmonary edema. There were no changes in the indices of distribution of ventilation. This indicates that the distribution of ventilation is still even and that larger airways are not affected. These indices do not give information of the condition of the smalber airways. The functional significance of changes in pulmonary function after deep dives is indicated by the striking reduction of TLCO. The transfer of CO from alveoli to hemogbobin depends on the arca available for diffusion, the condition of the membrane over which diffusion takes place, the capillary area with its bbood volume and hemoglobin conccntration. The measurement of static lung volumes as well as VA shows that the lung vobume and thereby alveolar arca available for diffusion is almost unchanged. The hemogbobin concentration has been corrected for, and is not explaining the difference between pre and post-dive examinations. The explanation is then reduced to an increased thickness of the diffusivo membrane or a reduced capillary area availabbe for diffusion. This is the bocalisation of changes suggested by the increase in ciosing capacity, and also by the reduction of maximum fbow rates at bow lung volumes. - - 11 Reductions in TLCO have been demonstrated after both monobaric and hyperbaric oxygen exposure (5,6,8) and it has been shown that the time for complete recovery can be several weeks. Hyacinthe et al has demonstrated a 13% reduction of TLCO after a decompression from 30 ATA at PP°2 of 0.4-0.8 bar. This is definitely a toxic oxygen concentration. The TLCO was stili reduced two wecks after this dive. Our data indicates a recovery time of up to 12 weeks depending on the initial rcduction. ( The significant correlation between duration of the dive and increase in FEVC couid reflect the training effect, as there is no correlation with rate of decompres sion, depth or age. TLCO does not significantly correlate with duration of the dives, but scems in some way to be related to the change in FEVC. Hyacinthe et al have reported no corrciation between duration of dive and change in VC, but during those dives different gas mixturcs and different °2 pressures were used (18). Our dives are very similar with respect to atmosphere, PP 2 and rate of decompression. 0 How an increase in FEVC is associated with a decreasc in TLCO is very difficult to expiain. It may indicate that the training effect and gas microemboiization effect are larger than thc oxygen toxicity effect, as a positive correlation between decrease in TLCO and decrease in FEVC then would be expected. Recent studies have shown that the endothelial ccli is probably the most vuinerabie ccli to hyperoxia, so that circuiation could be relatively more affected at oxygen exposures in this range than the pulmonary mechanicai function (19). Other significant correiations between changes in lung function parameters and characteristics of the hyperbaric exposure or the divers themseives were not found, such as age, depth, rate of decompression or 0 PP 2 . The individual response to the environmental challenges are very different, and with so many etiologic factors C acting simuitanously makes thc analysis very difficuit. The limits within which - 12 oxygefl concentrations and rates of decomprcssion has been dives are also very small. manipulated in thcse Systcmatic studies of routine operational saturation diving in thc depth range 70 - 200 msw should be carried out making the correlations over a wider range for the indepenclant variables. So far it can be concluded that significant pulmonary changes after deep saturation diving are induced by the dive itseif. The recovery time can be several weeks. As long as long-tcrm health cffects are mostly unknown, efforts should be takcn to assure that a complete recovery has taken place before other dives are done, not only deep dives but also routine diving. The TLCO test should be considered in the annual medical examination of divers. 13 REFERENÇE i. Miller, 1W., Wangensteen, O.D. and Lanphier, E.H. Respiratory limitations to work at dcpth. In Proc. Third International Conference on Hyperbaric and Undwerwater Physiology, pp 118-123, Ed. X. Fructus. Paris: Dom. 1975. 2. van Liew, H.D., Thalmann, E.D. and Sponholtz, D.K. Hindrance to diffusive gas mixing in the lung in hyperbaric environmcnts. 3 AppI Physiol 1981, 51, 243-247. 3. Smith, R.M., Hong, S.K., Dressendorfer, R.H. et al. Hana Kai II: A 17-day dry saturation dive at 18.6 ATA. IV. Cardiopulmonary Functions. Undersea Biomed Res 1977 4, 267-28 1. 4. Fisher, A.B., DuBois, A.B, Hyde, R.W. et al. Effect of 2 months’ undersea exposure to N -0 at 2.2 ATA on lung function. 3 Appi Physiol 1970, 28(1), 2 70-74. 5. Hyacinthe R.H., Giry P. and Brousolle 6. Developments of alterations in pulmonary diffusing capacity after a deep saturation dive with high oxygen levd during decompression. In Underwater Physiology VII. Proc Seventh Symposium on Underwatcr Physiology, 75-83. UMS Bethesda, 1979. 6. Cotes, lE., Davey, LS., Reed, 1W. et al. Respiratory effects of a single saturation dive to 300 m. Brit 3 Indust Med 1987; 44:76-82. 7. Ciark J.M. Oxygen toxicity. In Benriett and Elliott eds. The physiology and medicine of diving. Best publishing Co, San Pedro, CA, 1982. 14 8. Staub, N.C., Schultz, E.L. and Albertine, K.H. Leukocytes and pulmonary microvascular injury. Annuals of the New York Academy of Sciences, 1982, 332-34. 9. Watt, 5.3. Effects of commercial diving on ventilatory function. Br 3 Indust Med. 1985;42:59-62. 10. Crosbie, W.A., Reed, ].W. and Ciarke, M.C. the large lungs found in commercial divers. Functional characteristics of 3 Appi Physiol 46(4): 639-645 (1979). 11. Quanjcr, Ph.H. (Ed). Standardizcd lung function testing. Bull Europ Physiopath Resp 1983, 19 (suppi 5). 12. Salorinne Y. Single breath pulmonary diffusirig capacity. Scand 3 Respir Dis, 1976; suppi 96. 13. Becklake. M.R. A new mdcx of the intrapulmonary mixture of inspired gas. Thorax 1952,7, 111 -116. 14. Collins, 3.V. Ciosing volume Chest 1973, 67, i 15. - - A test of smal! airway function? Br 3 Dis 7. Leith, D.E. and Bradiey, M. Ventilatory muscle strength and endurance training. 3 Appi Physiol 1976, 41: 508-516. 16. Clayton, T.L., Dixon, G.F., Drake, 3. et al. Effects of swimming on lung volumes and inspiratory muscle conditioning. 3 Appi Physiol 1987, 62(1) 3946. 15 17. Caldwell PR B, Lee W.L. jr, Schildkraut H.S. and Archibald E.R. Changes in lung volume, diffusing capacity and blood gases in men breathing oxygen. i. ppl Physiol 1966; 21: 1477-1483. 18. Hyacinthe, R. Acute effects of experimental saturation dives on vital capacity. Proc. Xllth annual meeting of ELJBS, Rotterdam 1986, Ed L.M. Schrier. 19. Jones, R., Zapol, W.M. and Reid, L. Pulmonary arterial wall injury and remodelling by hyperoxia. Chest 1983, 835, 40 475. 16 TABLE 1._Charaçteristics of thc dives No. Divers Dive Depth Duration * i 6 360 2÷3+13 0.4 2 G 360 2÷10+13 0.4 3 6 360 2+12+13 0.4 4 6 450 2+10+18 0.45 5 4 300 1÷3+10 0.4 6 9 300 1+9+9 0.4 7 6 350 2+11÷11 0.4 8 6 350 2÷6+11 0.4 * Compression time ** Bottom phase and decompression phase. + bottom time ÷ decompression time - - - - - - - - 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 0.55 Results of the pulmonary function tests. TABLE 2 Predive 1. Postdive 2. Postdive 0.64 6.16 ± 0.60 4.69 ÷ 0.55 46-46-38 4.54 ± 1.27 11.77+ 1.37 171 ± 24 46-46-38 46-46-38 5.26 ÷ 1.15 2.15 ÷ 0.74 18-18—12 1.56 ± 0.54 6.01 ± 0.63 5.31 ± 0.80 18-18-12 18-18-12 8.01 ± 2.53 8.63 ± 2.34 18-18-12 8.04 ± 0.67’’ 4.11 ± 0.61” 1.81 ± 0.37” 7.86± 0.73 24-24-18 3.79 ± 0.68 1.69 ± 0.34 24—24-18 6.14 ± 0.54 2.09 ± 0.43 24—24—18 fl’ DynamiC lung volumes 6.17 FVC 6.10 ÷ 0.68 1 FEV 4.81 ± 0.55 4.57 ± 1.13 11.95÷ 1.43 4.78 ± 0.56 4.41 ± 1.15 11.71 + 1.48 182 ÷ 24 75 FEF 174 ± 19 5.33 ± 0.94 2.36 ÷ 0.67 5 758F FE 1.66 + 0.60 FIVC 5.88 + 0.61 2.40 ± 0.80 1.75 ÷ 0.55 6.07 ± 0.54 1 FIV % 50 F1F 5.52 ± 0.85 7.97 ± 2.27 5.25 ± 0.78 7.77 ± 2.37 PIF 8.81 ± 2.27 8.40 ± 2.22 F 25 FE 75 .. PEF MVV 50 FEF + 5.32+ 1.24 46-46-38 24-24-24 18-18—12 18-18-12 18-18-12 Static tung votumes TLC 7.70÷ 0.85 FRC 3.77+ 0.74 RV IVC 1.56± 0.36 6.09+ 0.48 ERV 2.20÷ 0.50 6.20 ± 0.48 2.31 ± 0.42 IC 3.89 ÷ 0.43 3.89 ± 0.45 4.05 ± 0.38 24-24-13 7.51 ± 0.65 2.68 ± 0.86 7.18 ± 0.69 2.80 ± 0.90 7.41 ± 0.66 2.91 ± 0.70 16-16-11 0.65 ± 0.22 11.2 ± 2.1 cc 2.35 ± 0.41 0.71 ± 0.20 13.0 ± 1.8” 2.74 ± 0.37** 16-16—11 CV (% VC) 0.71 ± 0.23 11.0 ± 1.6 2.50 ± 0.40 16-16-11 11.82± 1.66’” * 1.44 ± 0.17’ 12.62 ± 1.66 1.53 ± 0.21 46-46-38 8.24 ± 0.84 139÷ 13 46-46-38 24—24-18 24-24-18 Distribution of ventilation LCI NWT 2 Delta N 16-16—11 16-16-11 Diffusion capacity TLCO 13.00÷ 1.62 KCO VA Hb 1.60 ± 0.20 8.13 ± 0.80 147÷ 11 Hct 0.44 ± 0.02 * ** “ 8.20 ÷ 0.73 138± 15 0.42 ± 0.02 number of divers examined on each examination significantly different from pre-dive p<o.o5 significantly different from pre-dive pcO.O1 0.42 ± 0.03 46-46-38 46-46-38 46-46-38 (i-) 0 : TLC 8- LU -J 0 > 6- FRC 4- cc 2- 0- RV PREDIVE FIGURE i POSTDIVE 12- A cn 0 f:D ‘-I (fl J 6- _j 3- LL 0- —3 - -6- -9 - 0.0 2.0 I 4.0 ‘ 6.0 8.0 VOLUME L(BTPS) 12Cf) 0 m B / 9 1_fl —i 6- —J 30- —3 - —6 - —9 - ...... •. ... —12— I 40 9 6 . I ‘ 4 2 VOLUME L(BTPS) FIGURE 2 0 B i 2 6 FEV 6,6 5,1,. 5,6 5,8 6,0 6, 1,6 : i 5,2 DIVE i Post 3 FIGURE 3 Post 2 6.2 i Post i 5,0 i i Pre u A i. 2 Pre FEVC Post i Post 2 Post 3 TLCO 14,0 13,5 7 13,0 12,5 12,0 11,5 2 11,0 10,5 10,0 DIVE Pre i Post 2 Post i FIGURE 4 Pst3