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Approfondissement théorie MF2 115/01/08 Les modèles de décompression Emmanuel Bernier.

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1 Approfondissement théorie MF2 115/01/08 Les modèles de décompression Emmanuel Bernier

2 15/01/08Approfondissement théorie MF22 Plan La « préhistoire » La « préhistoire » Notion de modèle Notion de modèle Le modèle de Haldane Le modèle de Haldane Les modèles post-haldaniens Les modèles post-haldaniens Thèmes de déco MF2 Thèmes de déco MF2

3 15/01/08Approfondissement théorie MF23 La préhistoire (1) 1670 : R. Boyle observe un ADD sur une vipère brutalement dépressurisée (présence de bulles de « gaz ») 1670 : R. Boyle observe un ADD sur une vipère brutalement dépressurisée (présence de bulles de « gaz ») XIX e siècle : travail au sec en milieu hyperbare (piles de ponts, mines) « mal des caissons », bends (traitement à lalcool : frictions et ingestion !...) XIX e siècle : travail au sec en milieu hyperbare (piles de ponts, mines) « mal des caissons », bends (traitement à lalcool : frictions et ingestion !...) 1854 : la recompression soulage les symptômes 1854 : la recompression soulage les symptômes 1861 : Bucquoy formule lhypothèse que le gaz dissous dans le sang repasse en phase gazeuse quand la pression ambiante chute 1861 : Bucquoy formule lhypothèse que le gaz dissous dans le sang repasse en phase gazeuse quand la pression ambiante chute

4 15/01/08Approfondissement théorie MF24 La préhistoire (2) Paul Bert (physiologiste et homme politique français) : Paul Bert (physiologiste et homme politique français) : –Physiologie de la respiration : effets de laltitude et de la plongée rôle de la pression partielle doxygène –1878 : « La pression barométrique » –Rôle des bulles dazote dans lADD : Décompression lente (fonction de la prof.) Décompression lente (fonction de la prof.) Respiration dO 2 pour améliorer la déco Respiration dO 2 pour améliorer la déco

5 15/01/08Approfondissement théorie MF25 La préhistoire (3) John Scott Haldane (physiologiste écossais) : John Scott Haldane (physiologiste écossais) : –Rôle du CO 2 sanguin dans la respiration –1906 : chargé par lamirauté britannique détablir un protocole de déco expérimentation animale modélisation expérimentation animale modélisation –1908 : premières tables de déco basées sur un modèle

6 15/01/08Approfondissement théorie MF26 Notion de « modèle » Représentation simplifiée de la réalité : Représentation simplifiée de la réalité : –Hypothèses (simplificatrices) théorie –Limites dutilisation (validité des hypothèses) –Validation expérimentale Simulation (plus facile et moins dangereux à mettre en œuvre que la réalité) Simulation (plus facile et moins dangereux à mettre en œuvre que la réalité)

7 15/01/08Approfondissement théorie MF27 Structure dun modèle de déco (daprès JP. Imbert) Échanges gazeux Critère de sécurité de la remontée Paramètres échanges Paramètres sécurité Données plongée Profil de remontée

8 15/01/08Approfondissement théorie MF28 Hypothèses de Haldane Équilibre alvéolaire instantané (diffusion) Équilibre alvéolaire instantané (diffusion) Équilibre tissulaire instantané (diffusion) Équilibre tissulaire instantané (diffusion) Tissus anatomiques représentés par des compartiments indépendants (pas de transferts entre eux) Tissus anatomiques représentés par des compartiments indépendants (pas de transferts entre eux) Charge et décharge symétriques Charge et décharge symétriques Taux de perfusion constant Taux de perfusion constant Tout le gaz est dissout, les bulles sont pathogènes Tout le gaz est dissout, les bulles sont pathogènes Perfusion limitante Perfusion limitante

9 15/01/08Approfondissement théorie MF29 Aparté : perfusion / diffusion Perfusion Diffusion (cinétique de remplissage dun tissu) (cinétique de dissolution)

10 15/01/08Approfondissement théorie MF210 Paramètres en jeu Diffusion : Diffusion : –Surface de contact –Taille des molécules –Gradient Taux de perfusion : Taux de perfusion : Solubilité gaz-sang x débit sanguin Solubilité gaz-tissu x volume tissu

11 15/01/08Approfondissement théorie MF211 Que nous dit le modèle de Haldane ? Tissus représentés par des compartiments (5) Tissus représentés par des compartiments (5) Chaque compartiment caractérisé par sa période représentative de sa perfusion (5, 10, 20, 40, 75min) vitesse de charge et de décharge Chaque compartiment caractérisé par sa période représentative de sa perfusion (5, 10, 20, 40, 75min) vitesse de charge et de décharge En 1 période, le compartiment échange la moitié du gradient (pression partielle – tension) charge et décharge exponentielles En 1 période, le compartiment échange la moitié du gradient (pression partielle – tension) charge et décharge exponentielles Remontée possible si P 2 / P 1 2 (Sc = 1,58 pour tous les compartiments) critère imposant les paliers (tous les 10ft) Remontée possible si P 2 / P 1 2 (Sc = 1,58 pour tous les compartiments) critère imposant les paliers (tous les 10ft)

12 15/01/08Approfondissement théorie MF212 Méthodologie de calcul Tension initiale (Ti) Tension initiale (Ti) Pression partielle dazote respirée = PpN2 Pression partielle dazote respirée = PpN2 Gradient : G = PpN2 – Ti Gradient : G = PpN2 – Ti Durée nombre de périodes pourcentage de saturation (%sat) Durée nombre de périodes pourcentage de saturation (%sat) Tension finale : Tf = Ti + %sat x G Tension finale : Tf = Ti + %sat x G Nb T 1234 %sat50%75%87,5%93,75%

13 15/01/08Approfondissement théorie MF213 Stratégie de décompression Minimiser la durée de déco Minimiser la durée de déco Maximiser le gradient dazote Maximiser le gradient dazote Remonter à la profondeur minimale admissible pour effectuer un palier : Remonter à la profondeur minimale admissible pour effectuer un palier : Accélère la décharge des tissus courts Accélère la décharge des tissus courts Minimise la charge des tissus longs Minimise la charge des tissus longs

14 15/01/08Approfondissement théorie MF214 Application : les tables MN90 12 compartiments 5 à 120min 12 compartiments 5 à 120min 13 ème compartiment 240min pour la respiration dO 2 en surface 13 ème compartiment 240min pour la respiration dO 2 en surface 1 Sc par compartiment : TN 2 / Sc P abs 1 Sc par compartiment : TN 2 / Sc P abs Population test : 1095 plongeurs dâge moyen de 32 ans Population test : 1095 plongeurs dâge moyen de 32 ans

15 15/01/08Approfondissement théorie MF215 MN90 : Compartiment directeur (ex : 30 min à 30m, palier 9 min)

16 15/01/08Approfondissement théorie MF216 MN90 : Compartiment directeur (ex : 30 min à 30m, palier 9 min)

17 15/01/08Approfondissement théorie MF217 Un modèle à succès Flexibilité : Flexibilité : –Nb compartiments (6 à 16) –Périodes choisies (3min à 700min) –Coefficients Sc (fixes ou variables) Simplicité : un seul paramètre, facile à mesurer = pression Simplicité : un seul paramètre, facile à mesurer = pression Facilité de mise en œuvre : ordinateurs Facilité de mise en œuvre : ordinateurs

18 15/01/08Approfondissement théorie MF218 Mais aussi des limites !... Équilibre alvéolaire ralenti par les µ-bulles « silencieuses » Équilibre alvéolaire ralenti par les µ-bulles « silencieuses » Équilibre tissulaire non instantané dans les tissus lents (cartilages articulaires) Équilibre tissulaire non instantané dans les tissus lents (cartilages articulaires) Taux de perfusion variable à effort (augmentation de la température et de la perfusion) Taux de perfusion variable à effort (augmentation de la température et de la perfusion) Décharge plus lente que la charge du fait des micro-bulles ( modèle sigmoïde, modèle à décharge linéaire) Décharge plus lente que la charge du fait des micro-bulles ( modèle sigmoïde, modèle à décharge linéaire) Présence de µ-bulles circulantes à la décharge (gaz gazeux) Présence de µ-bulles circulantes à la décharge (gaz gazeux) Composition du gaz alvéolaire différente de celle du gaz respiré (H 2 O et CO 2 indépendants de la pression) Composition du gaz alvéolaire différente de celle du gaz respiré (H 2 O et CO 2 indépendants de la pression) Développé pour des plongées « carrées » (yoyo, remontée rapide,…) Développé pour des plongées « carrées » (yoyo, remontée rapide,…) Approfondissement de la recherche (militaires, plongée tek) Approfondissement de la recherche (militaires, plongée tek) Utilisation dHe (plus diffusible que lN 2, 2 gaz neutres) Utilisation dHe (plus diffusible que lN 2, 2 gaz neutres) Nouveaux modèles Nouveaux modèles

19 15/01/08Approfondissement théorie MF219 Hempleman (1952) Bends consécutifs aux plongées courtes et profondes ou longues et peu profondes Bends consécutifs aux plongées courtes et profondes ou longues et peu profondes Cartilage : tissu non vascularisé entouré dune membrane synoviale très vascularisée diffusion limitante Cartilage : tissu non vascularisé entouré dune membrane synoviale très vascularisée diffusion limitante T N2 = k. prof. t (Fick) T N2 = k. prof. t (Fick) NDL : prof. t 500 ft.min 1/2 NDL : prof. t 500 ft.min 1/2 Critère de remontée : T N2 – P abs 30 fsw Critère de remontée : T N2 – P abs 30 fsw Tables BSAC (adaptation Hennessy) Tables BSAC (adaptation Hennessy)

20 15/01/08Approfondissement théorie MF220 Workman (1965) – Bühlmann (1983) Généralisation Haldane incluant lHe (US Navy) Généralisation Haldane incluant lHe (US Navy) Le seuil de tension dN 2 dépend du compartiment et de la profondeur : Le seuil de tension dN 2 dépend du compartiment et de la profondeur : M = M 0 + ΔM. Prof M valeur Maxi dazote tolérable M valeur Maxi dazote tolérable Bühlmann : composition de lair alvéolaire (pp CO2 et pp H2O constantes) altitude Bühlmann : composition de lair alvéolaire (pp CO2 et pp H2O constantes) altitude M-values de surface = plongées sans déco (PADI) M-values de surface = plongées sans déco (PADI)

21 15/01/08Approfondissement théorie MF221 Spencer (1971) Bulles circulantes détectées par doppler : veinous gas emboli (VGE) Bulles circulantes détectées par doppler : veinous gas emboli (VGE) Corrélation VGE / bends Corrélation VGE / bends Déco humide déco sèche validation Déco humide déco sèche validation Modèle déchanges gazeux haldanien Modèle déchanges gazeux haldanien Critère de remontée sans déco inspiré dHempleman (objectif 20% de VGE) : Critère de remontée sans déco inspiré dHempleman (objectif 20% de VGE) : prof. t 465 ft.min 1/2

22 15/01/08Approfondissement théorie MF222 Volume critique de bulle (1977) Hemplemann, Hennessy : Hemplemann, Hennessy : –Compression à saturation –Décompression jusquà lapparition de bends –Relation linéaire entre les 2 profondeurs Mariotte !… –La taille des bulles est responsable des bends Calcul de la croissance des bulles (pression, tension superficielle, échanges bulle-tissu) critère de remontée type Workmann (M-values) Calcul de la croissance des bulles (pression, tension superficielle, échanges bulle-tissu) critère de remontée type Workmann (M-values) Application aux modèles haldaniens : Application aux modèles haldaniens : –MT92 (JP. Imbert), base statistique COMEX –ZH-L8 ADT (Buhlmann)

23 15/01/08Approfondissement théorie MF223 DCIEM (1979) Kidd & Stubbs ( ) durcissent la table US Navy Kidd & Stubbs ( ) durcissent la table US Navy –Hypothèse des compartiments en série –5000 plongées expérimentales de validation Réévaluation du modèle K&S sous surveillance doppler Réévaluation du modèle K&S sous surveillance doppler NDL proche MN90 NDL proche MN90

24 15/01/08Approfondissement théorie MF224 Thalmann (1985) Projet US Navy dordinateur de déco Projet US Navy dordinateur de déco Test : 850 plongées humides, exercice modéré Test : 850 plongées humides, exercice modéré Nécessité daugmenter jusquà 3x la déco donnée par la table US navy Nécessité daugmenter jusquà 3x la déco donnée par la table US navy Thalmann propose une décharge linéaire plus lente Thalmann propose une décharge linéaire plus lente

25 15/01/08Approfondissement théorie MF225 VPM (1986) Modélisation du comportement des µ-bulles (tension superficielle, effet du surfactant, forces électrostatiques) : Modélisation du comportement des µ-bulles (tension superficielle, effet du surfactant, forces électrostatiques) : les µ-bulles nobéissent pas à Mariotte ! les µ-bulles nobéissent pas à Mariotte ! la diffusion bulle-tissu nest pas constante (perméabilité variable) la diffusion bulle-tissu nest pas constante (perméabilité variable) Pas de prévision de la taille des bulles, mais du nombre de bulles susceptibles de grossir et du volume global : facteur limitant de la remontée, dépend du gradient Pas de prévision de la taille des bulles, mais du nombre de bulles susceptibles de grossir et du volume global : facteur limitant de la remontée, dépend du gradient Paliers profonds, vitesse lente : filtrage des bulles avant leur croissance, favorise lélimination de lHe Paliers profonds, vitesse lente : filtrage des bulles avant leur croissance, favorise lélimination de lHe Applications : Applications : –Ordinateurs plongée : RGBM (1991), V-planner live –Logiciels de déco : Z-plan, V-planner,…

26 15/01/08Approfondissement théorie MF226 Modèle sigmoïdal (1992) Expérimentation sur des lapins à 4 ATA Expérimentation sur des lapins à 4 ATA Observation dun retard de dégazage : Observation dun retard de dégazage : –Stabilité des micro-bulles –Réinjection dans le versant artériel Impact sur la majoration (successives) Impact sur la majoration (successives)

27 15/01/08Approfondissement théorie MF227 Approche probabiliste Pas de modèle déterministe : les valeurs des Sc (ou autres critères) ne sont pas valides dans 100% des cas Pas de modèle déterministe : les valeurs des Sc (ou autres critères) ne sont pas valides dans 100% des cas Analyse statistique des profils et des accidents (bases de données) Analyse statistique des profils et des accidents (bases de données) LADD est un événement aléatoire dont on quantifie la probabilité LADD est un événement aléatoire dont on quantifie la probabilité

28 15/01/08Approfondissement théorie MF228 Validation statistique dun modèle BDD de référence (profils) BDD de référence (profils) Analyse statistique sur la BDD de référence Analyse statistique sur la BDD de référence Extrapolation probabiliste avec un intervalle de confiance (indépendant de la BDD de réf.) : « Pour une plongée sans palier de 20 min à 40 m, il y a 95% de chances que le risque daccident soit compris entre 1,57% et 6,43%. » Extrapolation probabiliste avec un intervalle de confiance (indépendant de la BDD de réf.) : « Pour une plongée sans palier de 20 min à 40 m, il y a 95% de chances que le risque daccident soit compris entre 1,57% et 6,43%. » Compromis risque accepté / durée déco Compromis risque accepté / durée déco

29 15/01/08Approfondissement théorie MF229 Synthèse Haldaniens : Haldaniens : –Workman - Bülhmann (M-values) –Spencer (bulles silencieuses) –Thalmann Autres : Autres : –Hempleman - Hennessy (diffusion) –Modèle sigmoïdal –DCIEM –VPM, RGBM –Probabilistes Critères de sécurité : Critères de sécurité : –Théories classiques : gestion de la quantité de gaz neutre –Nouvelles théories : gestion des bulles

30 15/01/08Approfondissement théorie MF230 Comparaison NDL (min) Prof (m) Hempl.SpencerDCIEMMN90VPM

31 15/01/08Approfondissement théorie MF231 Thèmes dexamen MF2 Utilisation des tables, planification Utilisation des tables, planification Plongée en altitude (montée brusque ou lente de la mer vers un lac) Plongée en altitude (montée brusque ou lente de la mer vers un lac) Utilisation de loxygène (altitude) Utilisation de loxygène (altitude) Plongée aux mélanges (altitude) Plongée aux mélanges (altitude) Manipulation du modèle de Haldane (mélanges, altitude) Manipulation du modèle de Haldane (mélanges, altitude) Limites du modèle de Haldane Limites du modèle de Haldane Connaissance des autres modèles Connaissance des autres modèles

32 15/01/08Approfondissement théorie MF232 Niolon – septembre ) Vous désirez approfondir les connaissances de vos stagiaires pédagogiques sur les différents modèles de décompression. Afin de diversifier leurs connaissances, citez trois modèles de décompression en donnant brièvement leurs caractéristiques. (2 points) 2) Votre stagiaire MF1 désire affiner son cours sur la décompression. Il vous demande quels sont les paramètres pris en compte pendant l'immersion : a)au cours d'une plongée avec utilisation d'une table. b)une plongée avec utilisation d'un ordinateur. c)les facteurs non pris en compte par les deux procédures de décompression ? Rédigez vos réponses ? (2 points) 3) Listez les arguments qui permettent d'affirmer que l'organisme ne se comporte pas comme le modèle de Haldane. (3 points)

33 15/01/08Approfondissement théorie MF233 Niolon – septembre ) Très souvent, les termes de tissu et de compartiment sont confondus et utilisés l'un pour l'autre quand il s'agit de traiter des notions liées au calcul des tables. Etablissez la différence entre ces deux termes et justifiez pourquoi ils ne doivent en aucun cas être confondus. 2) Listez les différents paramètres physiologiques qui peuvent varier au cours d'une plongée, ou d'une plongée à l'autre, susceptibles de modifier la quantité d'azote fixée dans différentes parties de l'organisme et qui rendent celui-ci très hétérogène, donc en réalité très complexe. 3) Construisez un tableau comparatif entre les paramètres de plongée utilisés par la table MN 90 et ceux qui sont pris en compte dans l'utilisation des ordinateurs. 4) Dans quelques cas particuliers, les ordinateurs sont susceptibles de fournir des indications qu'on doit pourtant considérer comme peu fiables. Citez deux cas possibles et justifiez les raisons pour lesquelles vous évaluez les indications fournies par l'appareil avec circonspection. 5) En pareil cas, quel comportement adoptez-vous ? 6) L'utilisation des tables serait-elle pour autant une meilleure garantie ?

34 15/01/08Approfondissement théorie MF234 Références documentaires Bibliographie : La plongée sous-marine à lair – Ph. Foster – PUG (1993) La plongée sous-marine à lair – Ph. Foster – PUG (1993) Dossiers de CTN Info – FFESSM (1994 et 1995) Dossiers de CTN Info – FFESSM (1994 et 1995) Modèles de décompression : une présentation des concepts – JL. Blanchard – Actualités Sport et Médecine n°50 (mai 1996) Modèles de décompression : une présentation des concepts – JL. Blanchard – Actualités Sport et Médecine n°50 (mai 1996) Éléments de calcul de tables – M. Goret (avril 2000) Éléments de calcul de tables – M. Goret (avril 2000) Plongée plaisir niveau 4 – A. Foret, P. Torres – Gap (2002) Plongée plaisir niveau 4 – A. Foret, P. Torres – Gap (2002) Les dessous de la décompression – JM. Belin (juin 2002) Les dessous de la décompression – JM. Belin (juin 2002) Contenu des connaissances en physique dans le cursus fédéral – L. Savariello (octobre 2003) Contenu des connaissances en physique dans le cursus fédéral – L. Savariello (octobre 2003) Physiologie et médecine de la plongée – B. Broussolle – Ellipse (2006) Physiologie et médecine de la plongée – B. Broussolle – Ellipse (2006) Web : ftp://ftp.decompression.org/ ftp://ftp.decompression.org/ ftp://ftp.decompression.org/


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