دریچه اکسیژن (Oxygen Window)
دیر یا زود همه غواصانی که برای استفاده از اکسیژن در کمک های اولیه آموزش داده می شوند یا نحوه گذاشت فشار با اکسیژن را فرا می گیرند و یا سایر امورات غواصی… عبارت “دریچه اکسیژن” را تجربه خواهند نمود.
” دریچه اکسیژن” چیست…؟
دریچه اکسیژن ممکن است به عنوان تنش گاز “گمشده” ناشی از تبدیل اکسیژن به دی اکسید کربن (در نتیجه نسبت حلالیت های مختلف آنها در خون) تصور شود که اجازه می دهد ازت بیشتری (یا هر گاز خنثی دیگری) در خون وریدی حل شود و جایگزین جایش شود و موجب افزایش حذف ازت گردد.این مطلب مفهوم نبود، لطفا مطالعه دنباله این مطلب را ادامه دهید. سعی خواهیم نمود که بیش از حد فنی نباشد، اما برخی اصول پایه نیاز به توضیح دارند:
همین که نفس می کشیم، فشارهای نسبی الهام گرفته از گاز تنفسی (O2، N2، CO2 و بخار H2O) در داخل کیسه های آلوئولی ریه با فشار گازهای حل شده در جریان خون از طریق غشای آلوئول ها به تعادل دینامیکی می رسند.
- اساسا، طبق قانون دالتون: در هر مخلوط گازی، مجموع فشارهای نسبی گازهای متشکله برابر است با فشار کل گاز. به بیان ساده تر: فشار کل یا محیط اتمسفریک برابر است با جمع اجزا گازی آن.
در نهایت این امر برای فشار گازهای حل شده (یعنی گازهای درون مایع) در حد تعادل یا اشباع نیز صادق است. بنابراین همیشه تغییرات فشار نسبی گازها در درجات مختلف با اختلاف تغییر می یابند. این مطابق با قانون هنری است که شامل مکانیزم مرتبط با زمان مشخص می باشد، یعنی انتشار (diffusion) و انتقال (perfusion). در واقع جداول برداشت فشار ما مدل های ریاضی برای این پدیده هستند. اساساً آنها سعی می کنند این تاخیرات در جذب و دفع در ارتباط با تغییرات فشار محیطی و فشار نسبی گازهای استنشاقی را پیش بینی کنند تا از دچار شدن ما به عارضه های برداشت فشار محافظت نمایند.
تفاوت فشار نسبی و تنش گازی
اینک، در اینجا برای درک بهتر لازم است که یک ارتباط روانی ایجاد گردد: اگر چه واحد اندازه گیری فشار نسبی و تنش گازی نوعاً هر دو یکی است (میلیمتر جیوه یا کیلو پاسکال ) لیکن هر دو یکسان نیستند:
- فشار نسبی : نیرویی است که یک گاز در یک محیط گازی بر سطح اعمال می دارد، در حالی که
- تنش گازی :فشاری است که یک گاز بر داخل یک محلول اعمال می نماید.
در یک مخلوط گازی، تعداد معینی از مولکول های هر گاز فشار نسبی مشابه ای را اعمال می دارند (به عنوان تابعی از قانون آوگادرو). برای مثال، 20 مولکول گاز اکسیژن یک فشار نسبی مشابه با 20 مولکول گاز دی اکسید کربن ایجاد می کنند. با این حال، هنگامی که در محلول حل شوند، دیگر قانون آوگادرو حاکم نیست. در حال حاضر، تنش گازی با حلالیت گاز در داخل محلول مشخص و تعیین می شود.
- برای مثال ، اگر فشار نسبی مشابه حلالیت یک گاز از گاز دیگر در آب یا خون بیشتر باشد، تعداد بیشتری از مولکول های آن گاز نسبت به گاز دیگر وارد محلول خواهد شد (یعنی غلظت گاز محلول بیشتری) ( قانون هنری). به بیان دیگر، اگر هر دو گاز با فشار نسبی یکسان به محلول هدایت شوند، مولکول های بیشتری از گاز محلول تر تا قبل از رسیدن به حد اشباع، در محلول حل خواهد شد. بنابراین:
- بر خلاف وضعیت مخلوط گازی، که اکسیژن و دی اکسید کربن با تعداد مولکول های مساوی، فشار نسبی یکسانی را می دارند، در آب یا خون ، تنش گازی 1 مولکول اکسیژن برابر با تنش گازی 20 مولکول دی اکسید کربن خواهد بود ( دی اکسید کربن بیست برابر در آب نسبت به اکسیژن محلول تر است).
تاثیر متابولیک گاز اکسیژن
حال به دریچه اکسیژن بپردازیم: در بدن، اکسیژن به انرژی و دی اکسید کربن متابولیزه می شود. لیکن چون دی اکسید کربن 20 برابر محلول تر است، همینکه اکسیژن به دی اکسید کربن تبدیل شد، افت شدید در تنش گازی اکسیژن بازتاب آن در افزایش تنش گازی دی اکسید کربن تنها یک تنش جزیی (به طور تئوری ) می باشد. این امر به خاطر تفاوت نسبی بین حلالیت گازها می باشد.
این فرایند در اصل به دلیل اثرات سیستم حمل و تامپونی (بافری) هموگلوبین کمی پیچیده تر از شرایط عادی فیزیولوژیک است: به عبارت دیگر، هنگامی که هوا را نفس می کشیم، اکثر اکسیژن مصرفی بدن ما از هموگلوبین تامین می گردد، تا از بخش اکسیژن محلول. با این حال، هنگامی که ما تنش گازی اکسیژن بدن را با تنفس اکسیژن 100 درصد افزایش می دهیم و حتی به گونه بیشتر زمانی که تحت شرایط پرفشاری (هایپربار) نفس می کشیم (یعنی در خلال گذاشت فشار درمانی در فشار 8/2 بار مطلق)، بیشتر نیازهای بدن به اکسیژن می تواند با برداشت از مقدار اکیسیژن محلول در خون تامین گردد.
در این شرایط، تقابل شدیدی بین تنش گازی اکسیژن ریوی و افزایش جزئی تنش گازی دی اکسید کربن (همانطور که خون از طریق سرخرگها به بافت ها و سپس به سياهرگها حرکت می کند) مشهود می باشد.
فشار نسبی گازها در چرخه تنفس
بنابراین ها، دریچه اکسیژن چیست؟ اساسا، تنش گاز “گمشده” ناشی از تبدیل اکسیژن به دی اکسید کربن (به عنوان یک نتیجه از حلالیت متفاوت آنها در خون) این اجازه را می دهد تا ازت (یا گاز بی اثر) بیشتری در خون وریدی حل شود و در مقابل، میزان حذف گاز ازت (یا گاز بی اثر) را افزایش دهد.