Éléments de calcul de tables

1. Éléments de calcul de tables Emmanuel Bernier (rév. 11/6/11) CTD13 - Théorie N4

2. Plan • Historique • Notion de modèle • Le modèle de Haldane • Les autres modèles • Plongée en altitude CTD13 - Théorie N4

3. 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 CTD13 - Théorie N4

4. 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 CTD13 - Théorie N4

5. 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 CTD13 - Théorie N4

6. 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) CTD13 - Théorie N4

7. Hypothèses de Haldane • Équilibre alvéolaire instantané (diffusion) • Équilibre tissulaire instantané (diffusion) • 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 CTD13 - Théorie N4

8. Aparté : perfusion / diffusion Diffusion (cinétique de dissolution) Perfusion (cinétique de remplissage d’un tissu) CTD13 - Théorie N4

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

10. 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) CTD13 - Théorie N4

11. Compartiments courts et compartiments longs Compartiment long Compartiment court CTD13 - Théorie N4

12. 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) CTD13 - Théorie N4

13. Compartiments et tissus • 1 compartiment ne représente pas 1 tissu • Les différents tissus (dans leur ensemble) semblent se comporter comme un ensemble de compartiments • Tissus courts  longs : SNC, OI – Peau – Muscles – Os CTD13 - Théorie N4

14. 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 CTD13 - Théorie N4

15. 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 CTD13 - Théorie N4

16. 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 CTD13 - Théorie N4

17. 1,0 b 1,2 b 1,4 b 1,6 b 1,8 b TN2 / Sc TN2 / Sc TN2 / Sc TN2 / Sc 2,0 b MN90 : Compartiment directeur • 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 CTD13 - Théorie N4

18. MN90 : Compartiment directeur • En pratique : • Plongée profonde mais courte : compartiment court • Plongée peu profonde et longue : compartiment long CTD13 - Théorie N4

19. Exemple • Plongée de 30min à 40m • 2 compartiments CTD13 - Théorie N4

20. 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 CTD13 - Théorie N4

21. 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 CTD13 - Théorie N4

22. Les autres modèles • Haldaniens : • 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 CTD13 - Théorie N4

23. 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 CTD13 - Théorie N4

24. MN90 : Plongée en altitude • 3 plongées de 5 min à l’air • Compartiment 5 min, Sc = 1,6 : palier requis ? CTD13 - Théorie N4

25. 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) CTD13 - Théorie N4

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

27. MN90 : Plongée au nitrox • Utiliser des tables nitrox !!! • Qualification nitrox requise • Calcul de la profondeur équivalente donnant la même PpN2 à l’air : Pabs x %N2 = Pabséqu x 79% • PpO2 ≤ 1,6b  profondeur limite d’utilisation du mélange CTD13 - Théorie N4

28. MN90 : Plongée au nitrox • Exemple : Plongée à 30m avec du N40 • ppN2 = 4b x 60% = 2,4b = 3b x 80% 20m • ppO2 = 4b x 40% = 1,6b : OK CTD13 - Théorie N4