Za sve što nam se događa pod povećanim tlakom okoline, dakle tijekom ronjenja ili boravka u hiperbaričnoj komori, “krivi” su nam fizikalni zakoni nazvani po znanstvenicima koji su ih prepoznali i definirali.
Svi oni su nužni za razumijevanje ronilačkih procedura i doza i zato su predmet edukacije na prvim ronilačkim tečajevima.
Boyle-Mariotteov zakon nam govori o odnosu tlaka okoline, gustoće i zapremine: “na konstantnoj temperaturi zapremina plina varira obrnuto proporcionalno tlaku, dok mu je gustoća direktno proporcionalna.” Drugim riječima, kad na konstantnoj temperaturi tlak zraka raste, raste i njegova gustoća, dok se zapremina smanjuje. Svaki put kada zaronimo svi naši respiratorni organi su podložni promjenama tlaka i zapremine, a kako s porastom tlaka (dubine) raste i gustoća udahnutog zraka (ili druge mješavine plinova), povećava se i apsorpcija plinova, a time i potrošnja zraka. Nagle promjene dubine, osobito pri izronu, zbog toga predstavljaju veliki rizik za ronioca. Zadržavanje daha, makar i na kratko pri brzom izronu zbog nagle ekspanzije u plućima izaziva razaranje plućnog tkiva (barotraumu pluća), a isto se može dogoditi i u sinusima i unutarnjem uhu. Uz to, veća gustoća zraka uvjetuje otežano disanje.
Po Daltonovom zakonu ukupni tlak smjese plinova jednak je zbroju pojedinačnih parcijalnih tlakova komponenti smjese kada bi one same ispunjavale istu zapreminu. Ako promatramo zrak (79% dušika i 21% kisika) na normalnom tlaku na razini mora od jednog bara, on bi bio zbir parcijalnih tlakova dušika (ppN2) od 0.79 bara i kisika (ppO2) od 0.21 bara. Na dubini od 50 metara, što je početna terapijska dubina u barokomori za liječenje barotraumatske plinske embolije (BPE) tlak je šest bara (pet bara vodenog stupca plus jedan bar atmosferskog tlaka na površini mora), a čine ga 4,74 bara dušika i 1.26 kisika, zadržavajući odnos 79% : 21%.
Dušičnu narkozu vjerojatno je iskusio svaki ronilac. Javlja se obično na dubinama većim od 20 metara (2.37 bara parcijalnog tlaka dušika) i izaziva euforiju i konfuziju slično pijanstvu (zato se i naziva “pijanstvom dubina”), što predstavlja veliki rizik za ronioca čiji postupci i ponašanje mogu postati vrlo pogrešni jer mentalne sposobnosti (primjerice: pisanje, računanje i druge) nisu primjerene. Nakon pauze u ronjenju potrebno je privikavati tijelo postupno povećavajući dubine zarona. Naravno da se s povećanjem dubine i u krvi pojačano otapaju plinovi. Dakle, povećava se i parcijalni tlak dušika zbog čega raste i broj i dužina neophodnih desaturacijskih dekompresijskih zastanaka, ali i kisika, što povećava rizik od “kisikove epilepsije” – trovanja kisikom s poremećajima središnjeg živčanog sustava. Kako bi se to izbjeglo i omogućilo duže i dublje ronjenje koriste se umjetne mješavine plinova kojima se mijenja postotak dušika, helija i kisika, ovisno o dubini na kojoj se roni.
Do sada se stalno ponavlja da zakoni vrijede pri konstantnoj temperaturi, ali ona nije stalno konstantna.
Henryjev zakon nas uči da je pri konstantnoj temperaturi količina nekog plina otopljenog u određenoj zapremini neke tekućine (parcijalni tlak) direktno proporcionalna parcijalnom tlaku tog plina u ravnoteži s tom tekućinom. Zbog toga porastom tlaka okoline s povećanjem dubine zarona u vodi ili barokomori raste i parcijalni tlak dušika i kisika (ppN2 i ppO2), što znači da se oni “upumpavaju” u krv i tkivne tekućine. Plinovi uvijek idu od višeg parcijalnog tlaka ka nižem težeći da se izjednače. Kod smanjenja dubine krv i tkivne tekućine su prezasićene tim plinovima i višak se preko pluća disanjem odstranjuje iz organizma. Za to je potrebno određeno vrijeme te su proračunima u ronilačke tablice uneseni neophodni dekompresijski zastanci. Treba imati na umu da i kod potpuno pravilno izvedenog ronjenja nije sav višak dušika nestao iz tkivnih tekućina i krvi, već se to nastavlja i dalje neko vrijeme do uspostavljanja ravnoteže. To nam određuje potrebno vrijeme između dva zarona kako bismo izbjegli “jo-jo“ profil ronjenja (poput zubaca pile).
Charlesov zakon nam pojašnjava odnos temperature i plinova te definira da je pri konstantnoj zapremini tlak plina direktno ovisan o temperaturi. Znači da porastom temperature raste i tlak u zatvorenom sustavu konstantne zapremine, također da porastom tlaka raste temperatura. To je jako dobro poznato i medicinskom osoblju barokomora, ali i pacijentima. Operator pulta barokomore mora obratiti pažnju na stabilnost tlaka u barokomori zbog promjena temperature. Poznato je i roniocima da boca punjena na 200 bara ulaskom u vodu zbog hlađenja “gubi” dio zapremine, ima manje zraka od očekivanog.
Promjene uvjeta okoline definirane navedenim zakonima fizike u osnovi su svih ronilačkih incidenata, izuzimajući tjelesne ozljede. Sve bolesti ronilaca nastale zbog promjene tlaka nazivaju se jednim imenom “disbarične ronilačke bolesti” (DRB), ili u medicinskom žargonu disbarizam. Zajednička karakteristika im je da mjehuri plina u krvi začepljuju krvne žile, ali su ti mjehuri različitog mehanizma nastanka. Liječenje je, međutim, vrlo slično – rekompresijski tretman po jednom od uobičajenih protokola jedini je pravi lijek, a treba ga provesti neodložno.
Standardno rekreativno ronjenje podrazumijeva urone do 40 metara dubine uz upotrebu stlačenog zraka kao dišnog medija. Povećanjem parcijalnog tlaka dušika tijekom zarona mogu se pojaviti simptomi dušične narkoze (pijanstvo dubina) koji se pojačavaju s daljnjim povećanjem tlaka okoline uslijed nastavljanja zarona. Bitno utječe na intelektualne sposobnosti, prije svega moć rasuđivanja i ponašanje te predstavlja veliki rizik za ronioce. Treningom se rizik donekle smanjuje, a učinak nestaje odmah po smanjenju dubine. Pri tome treba voditi računa da se brzim izronom ne izazove dekompresijska bolest. U barokomori ova pojava kod testiranja zdravih osoba izaziva opće veselje, a čak i ozbiljno stradali ronilac postaje nekritičan i euforičan ne pridajući svom zdravstvenom problemu veliki značaj.
Izlaganje velikim dubinama povećanjem i parcijalnog tlaka kisika može dovesti do pojave trovanja kisikom (kisikova epilepsija). Nisu svi jednako osjetljivi na promjene parcijalnih tlakova plinova u krvi. Stoga je za sve ronioce poželjno, a za medicinsko osoblje hiperbaričnih centara obavezno, učiniti test tolerancije kisika i test barofunkcije kontroliranim “zaronom” u barokomori.
Tijekom zarona, s povećanjem dubine tlak okoline djeluje na sinuse te srednje i unutarnje uho preko bubnjića. Kašnjenjem s izjednačavanjem tlaka Valsalva manevrom vanjski tlak može oštetiti te strukture. Jednako tako, pretjerano puhanje na začepljen nos može pojačati tlak unutarnjih struktura izazivajući jednaka oštećenja. Također, time se zrak zarobi u šupljinama što stvara poteškoće pri izronu kada se zapremina zarobljenog plina naglo povećava izazivajući snažnu bol, vrtoglavicu, poremećaje vida. Isto se događa i sa šupljinama u čeljustima i zubima, ako nisu dobro zatvoreni svi kanali. Ove pojave nazivamo barotraumom sinusa, uha, zuba. Jednake probleme vidimo i kod pacijenata u barokomori. Osnovno pravilo je – ništa na silu. Ronioci bi morali izbjegavati kapi za nos kao dekongestiv koji olakšava zaron kada gornji dišni putovi nisu potpuno prohodni (prehlada, alergija, sinusitis), ali i potencira zarobljavanje zraka u šupljinama kada prestane djelovanje kapi i sluznica ponovno otekne. U barokomori se može koristiti dekongestivne kapi ako je nužno provesti liječenje hiperbaričnim kisikom bez odlaganja, ali samo u nuždi.
Više o fizikalnim zakonima značajnim za ronioce, rizicima i prevenciji potencijalnih ronilačkih udesa možete pročitati u Medicinskom priručniku za ronioce dr. Marija Franolića.
Dr. Mario Franolić je specijalist hitne medicine, liječnik podvodne i hiperbarične medicine, mentor u Zavodu za podvodnu i hiperbaričnu medicinu KBC Rijeka i pripadnik HGSS-a sa zvanjem gorskog spašavatelja te instruktor Komisije za medicinu spašavanja HGSS-a.
