Éléments de calcul de tables Emmanuel Bernier (rév. 11/12/14) 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Plan Historique Notion de modèle Le modèle de Haldane Les autres modèles Plongée en altitude 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Historique (1) 1670 : R. Boyle observe un ADD sur une vipère brutalement dépressurisée (présence de bulles de « gaz ») XIXe siècle : travail au sec en milieu hyperbare (piles de ponts, mines)  « mal des caissons », bends (traitement à l’alcool : frictions et ingestion !...) 1854 : la recompression soulage les symptômes 1861 : Bucquoy formule l’hypothèse que le gaz dissous dans le sang repasse en phase gazeuse quand la pression ambiante chute 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Historique (2) Paul Bert (physiologiste et homme politique français) : Physiologie de la respiration : effets de l’altitude et de la plongée  rôle de la pression partielle d’oxygène 1878 : « La pression barométrique » Rôle des bulles d’azote dans l’ADD : Décompression lente (vitesse constante) Respiration d’O2 pour améliorer la déco 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Historique (3) John Scott Haldane (physiologiste écossais) : Rôle du CO2 sanguin dans la respiration 1906 : chargé par l’amirauté britannique d’établir un protocole de déco expérimentation animale  modélisation 1908 : premières tables de déco basées sur un modèle 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Notion de « modèle » Représentation simplifiée de la réalité : Hypothèses (simplificatrices)  théorie Limites d’utilisation (validité des hypothèses) Calibration Validation expérimentale Simulation (plus facile et moins dangereux à mettre en œuvre que la réalité) 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Hypothèses de Haldane Diffusion alvéolaire instantanée Diffusion tissulaire instantanée Tissus anatomiques représentés par des compartiments indépendants (pas de transferts entre eux) Charge et décharge symétriques Taux de perfusion constant Tout le gaz est dissout, les bulles sont pathogènes Perfusion limitante 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Aparté : perfusion / diffusion (cinétique de dissolution) Perfusion (cinétique de remplissage d’un tissu) 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Paramètres en jeu Diffusion : Taux de perfusion : Surface de contact Taille des molécules Gradient Taux de perfusion : Solubilité gaz-sang x débit sanguin Solubilité gaz-tissu x volume tissu 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Les compartiments Ils représentent un ensemble de tissus anatomiques Ces tissus sont plus ou moins perfusés Ils ont une certaine capacité à stocker de l’azote (en fonction de leur volume et de la solubilité de l’azote dans le tissu) Q = Q0 x Vr Q Vr (gradient) Vi (tension initiale) 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Compartiments courts et compartiments longs Compartiment court Compartiment long 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Que dit le modèle de Haldane ? Tissus représentés par des compartiments (5) Chaque compartiment caractérisé par sa période représentative de sa perfusion (5, 10, 20, 40, 75min pour le modèle d’origine)  vitesse de charge et de décharge En 1 période, le compartiment échange la moitié du gradient (pression partielle – tension)  charge et décharge exponentielles Remontée possible si P2 / P1 ≤ 2 (Sc = 1,58 pour tous les compartiments)  critère imposant les paliers (tous les 10ft) 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Compartiments et tissus 1 compartiment ne représente pas 1 tissu Les différents tissus (dans leur ensemble) semblent se comporter comme un ensemble de compartiments Perfusion  (compnts courts  longs) : SNC, OI – Peau – Muscles – Os 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Méthodologie de calcul Tension initiale (Ti) Pression partielle d’azote respirée = PpN2 Gradient : G = PpN2 – Ti Durée  nombre de périodes  pourcentage de saturation (%sat) Tension finale : Tf = Ti + %sat x G Nb T 1 2 3 4 %sat 50% 75% 87,5% 93,75% 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Stratégie de décompression Minimiser la durée de déco Maximiser le gradient d’azote Remonter à la profondeur minimale admissible pour effectuer un palier : Accélère la décharge des tissus courts Minimise la charge des tissus longs 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Application : les tables MN90 12 compartiments 5 à 120min 13ème compartiment 240min pour la respiration d’O2 en surface 1 Sc par compartiment : TN2 / Sc ≤ Pabs Population test : 1095 plongeurs d’âge moyen de 32 ans 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

MN90 : Compartiment directeur 1,0 b 1,2 b 1,4 b 1,6 b 1,8 b 2,0 b TN2 / Sc Pour chaque compartiment on calcule TN2 / Sc qui représente la Pabs minimum autorisée Le compartiment directeur est celui qui impose le premier stop  valeur Pabs la plus grande TN2 / Sc TN2 / Sc TN2 / Sc 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

MN90 : Compartiment directeur En pratique : Plongée profonde mais courte : compartiment court Plongée peu profonde et longue : compartiment long Plongée longue et profonde : compartiment court  long Plongées répétitives : compartiment très long ! 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Exemple Plongée de 30min à 40m 2 compartiments 3,6 b 1,50 b 5 m 2,4 b Période Sc TN2 Pabs Palier 10 min 2,4 30 min 1,8 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Un modèle à succès Flexibilité : Nb compartiments (6 à 16) Périodes choisies (3min à 700min) Coefficients Sc (fixes ou variables) Simplicité : un seul paramètre, facile à mesurer = pression Facilité de mise en œuvre : ordinateurs 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Mais aussi des limites !... Équilibre alvéolaire ralenti par les µ-bulles « silencieuses » Équilibre tissulaire non instantané dans les tissus lents (cartilages articulaires) 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) Présence de µ-bulles circulantes à la décharge (gaz gazeux) Composition du gaz alvéolaire différente de celle du gaz respiré (H2O et CO2 indépendants de la pression) Développé pour des plongées « carrées » (yoyo, remontée rapide,…) Approfondissement de la recherche (militaires, plongée tek) Utilisation d’He (plus diffusible que l’N2) Nouveaux modèles 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Les autres modèles Haldaniens : Autres : Workman - Bülhmann (M-values) Spencer (bulles silencieuses) Thalmann (E-L) Autres : Hempleman - Hennessy (diffusion) Modèle sigmoïdal DCIEM (compartiments en série) VPM, RGBM Probabilistes Modèles d’échanges gazeux essentiellement haldaniens Critères de sécurité : Théories classiques : gestion de la quantité de gaz neutre Nouvelles théories : gestion des bulles 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Les paliers profonds 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Le palier de sécurité Compte à rebours Profondeur de déclenchement Conditions de réalisation 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

Pression et altitude Pression atmosphérique = poids de la colonne d’air ( 10 t/m2) À 2000m d’altitude, 2000m de colonne d’air en moins  H < 1,0 bar H diminue d’environ 0,1b tous les 1000m d’altitude Ex : altitude = 3000m, profondeur = 20m  p = 0,7 + 2,0 = 2,7b 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

MN90 : Plongée en altitude 3 plongées de 5 min à l’air Compartiment 5 min, Sc = 1,6 : palier requis ? 2,0b 1,6b 1,0b 0,625b 1,25m 4,0b 3,2b 2,0b 1,25b 2,5m H 1b 0,5b Profondeur 15m 30m Pabs PpN2 TN2 Pmin = TN2/Sc Profmin 2,5b 2,0b 1,4b < 1b = H 0m 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

MN90 : Plongée en altitude (suite) Profondeur fictive = profondeur réelle x H0/H (> profondeur réelle) Profondeur paliers = profondeur palier table x H/H0 (< profondeur table) Durée de remontée = durée table  Vremontée = 15m/min x H/H0 (< Vtable) 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4

MN90 : Plongée en altitude (suite) temps lac (réel) mer (fictif) Prof. 17 septembre 2018 CTD13 - Théorie N4