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TOUT SAVOIR
SUR LES
DÉCOMPRESSIONS ?
Jean-Claude Le Péchon
Ingénieur Conseil
Gaz Inertes et décompression - FFESSM - 4 Octobre 2014
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TOUT SAVOIR
SUR LES DÉCOMPRESSIONS ?
Partie 1
Les gaz inertes
Partie 2
L’oxygène
Gaz Inertes et décompression - FFESSM - 4 Octobre 2014
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Partie 1
Les gaz inertes
1 - RAPPELS
2 - MODELISATION DE LA DECOMPRESSION
3 - ET SI L’ON TENAIT COMPTE DES BULLES ?
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1 – RAPPELS
1.1 – Loi de Dalton
1.2 - Loi de Henry
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Partie 1 Les gaz inerte (suite ….)
2 - MODELISATION
2.1 – Schémas de principe
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2.1 – Schémas de principe (suite…)
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2.1.1- Absorption
5
PRESSION TOTALE
4
P0 2
3
2
PN 2
1
T
0
0
10
20
30
40
50
60
DUREE (Unité arbitraire)
70
80
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2.1 – Schémas de principe (suite…)
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2.1.2- Élimination
SYMETRIE ????
ARCHI FAUX
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2.1.2- Élimination (suite….)
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3
PROFIL
SAUT DE PRESSION
PO2
2.5
SURSATURATION
2
PN 2
1.5
ELIMINATION
EXPONENTIELLE
T1 < T2
N2
1
0.5
0
0
10
20
30
40
DUREE ( min )
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2.1 – Schémas de principe (suite…)
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Profil d’intervention
5
PO2
SOUS-SATURATION
Gradients
SURSATURATION
PN2
TENSION N2
1
PALIER
DUREE (unité arbitraire)
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2 – Modélisation de la décompression (suite…)
2.2 – Valeurs limites de sursaturation
Pour la modélisation de la décompression il faut définir des
valeurs limites de Sursaturation acceptables
N2 maximum à P, dénommé :
M values
N2 / P maximum, dénommé :
Coefficient de sursaturation critique
Delta P : (N2 – P) maximum, dénommé :
Gradient maximum de sursaturation
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2 – Modélisation de la décompression (suite…)
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La sursaturation doit donc être limitée (critère de remontée)
La sursaturation s’évalue par rapport à la pression absolue
Avec la limite « Coef. = 2 » il ne se formerait pas de bulles…
(Haldane 1908)
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2.2 – Valeurs limites (suite…)
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S’il existe plusieurs gaz INERTES dissous,
la «saturation» se calcule à partir
de la somme des tensions de chacun des gaz dissous
dans le compartiment considéré
Bühlmann, Keller, (Wienke)
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2 – Modélisation de la décompression (suite…)
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2.3 - Variations depuis Haldane
2.3.1- Changement des limites acceptées
Le nombre de tissus croît
(16 – Bühlmann)
Ils sont aussi devenus compartiments mathématiques
(Workman)
La sursaturation limite (rapport) est devenue une M Value
Workman, Bühlmann, Fructus, Wienke (RGBM)
2.3.2 - Changements du mode d’élimination
L’élimination est parfois considérée comme linéaire
U S Navy (Thalman)
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2.3 - Variations depuis Haldane (suite…)
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3.2.3 – Les M Values et leur utilisation
M Values selon X. Fructus (Tables MT 74) en bar
Période
5
10
20
40
80
120
240
Surf
2,7
2,4
2,05
1,72
1,56
1,52
1,4
3m
3,3
2,9
2,5
2,12
1,91
1,85
1,70
6m
3,9
3,4
2,95
2,52
2,26
2,18
2,0
9m
4,5
3,9
3,4
2,92
2,61
2,51
2,3
12 m
5,1
4,4
3,85
3,32
2,96
2,84
2,6
Coefficient sursaturation
critique correspondant : 2,95 / 1,6
= 1,84
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Tension de gaz dissous en bar
3.2.3 – Les M Values et leur utilisation (suite…)
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8
Surface
7
M Value
Bühlmann
MN 90
CSc
6
PO2 Respiré
5
PN2 Respiré
4
3
P
2
1
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Pression en bar(a)
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Tension de gaz dissous en bar
3.2.3 – Les M Values et leur utilisation (suite…)
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8
Surface
7
6
5
4
Vers premier palier
3
M6
Au fond
M3
2
1
Dissolution
Descente à 50 m
0
0
1
2
3
4
5
Sous-saturation
6
7
Pression en bar(a)
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3.2.3 – Les M Values et leur utilisation (suite…)
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2 – Modélisation de la décompression (suite…)
Ces modèles purement Haldaniens ne
tiennent pas compte de la présence
de bulles
Ni les tables de plongée qui en découlent :
MN 90
MT 92
US Navy
Bühlmann
Royal Navy…….
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Partie 1 Les gaz inertes (suite ….)
3 - ET SI L’ON TENAIT COMPTE
DES BULLES ?
3.1 - DEFINITIONS
3.2 – SOURCE DES BULLES DE DECOMPRESSION
3.3 – ÉQUILIBRE D’UNE MICRO-BULLE (sphérique)
3.4 – INSTABILITE D’UNE MICRO-BULLE
3.5 – CONSEQUENCES POUR LA DECOMPRESSSION
3.6 – BULLES VASCULAIRES
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3– Et si l’on tenait compte des bulles ? (suite…)
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3.1 - DEFINITIONS
3.1.1 – Tension superficielle

PROPRIETE SE MANIFESTANT A L’INTERFACE GAZ / LIQUIDE
ll en résulte une force centripète tendant à réduire le
diamètre de la bulle ou à créer un ménisque
Dans une bulle cela crée un complément de pression
P=2/r
r = rayon de courbure du ménisque
Les surfactants peuvent réduire

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3.1 – Définitions (suite…)
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3.1.2 – Surfactants
Substances dont la longue molécule comporte
une chaîne lipophile et un groupe hydrophile
Groupe hydrophile
Chaîne lipophile
Eventuellement chargé
électriquement (+ ou -)
Ils sont présents dans les liquides biologiques
Notamment dans la moelle épinière (Hills 1994)
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3.1.2 – Surfactants (suite…)
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Un surfactant tend à réduire la tension
superficielle à l’interface liquide-gaz et donc la
surpression
Micro-bulle stabilisée
par le surfactant
Les surfactants sont favorables à la stabilisation
et à la croissance des microbulles (savon)
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3.1 – Définitions (suite…)
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3.1.3 – Noyaux gazeux, très petits (<1 µ)
NE SUIVENT PAS LA LOI DE MARIOTTE
NE SUIVENT PAS "ARCHIMÈDE"
ILS SONT :
RELATIVEMENT IMPERMÉABLES AUX GAZ (YOUNT) ?
ÉLIMINÉS PAR COMPRESSION OU FILTRATION
PRÉSENTS SUR CERTAINES SURFACES
PRODUITS EN PERMANENCE DANS L’ORGANISME
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3.1.3 – Noyaux gazeux (suite…)
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Un Noyau Gazeux peut être imperméable aux gaz (VPM)
Noyau gazeux
à perméabilité réduite
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3.1 – Définitions (suite…)
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3.1.4 – Microbulles, petites (1 - 50 µm)
EN GÉNÉRAL SPHÉRIQUES
SUIVENT LA LOI DE MARIOTTE MAIS :
2/r
EST GRAND
ÉVENTUELLEMENT PERMÉABILITÉ VARIABLE (VP MODEL)
DÉCELABLES AU DÉTECTEUR DE BULLES (Doppler, Échographie)
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3.1.4 – Microbulles (suite… )
Une Microbulle peut être stabilisée par agrégation
Microbulle stabilisée par agrégation
(Protéines et plaquettes)
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3.1 – Définitions (suite…)
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3.1.5 – Bulles, grosses, voire « longues »
SUIVENT MARIOTTE EN VOLUME et PARFOIS EN LONGUEUR
SONT OBSERVABLES A L’OEIL NU
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3 - Et si l’on tenait compte des bulles ? (suite…)
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3.2 – SOURCE DES BULLES DE DECOMPRESSION
3.2.1 – Contenu des noyaux gazeux
VAPEUR D 'EAU
PH2O
GAZ INERTE ++++
PN2
OXYGÈNE
PO2
GAZ CARBONIQUE
PCO2
3.2.2 – Activation / génération
CAVITATION PAR DEPRESSION
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3.2 – Source des bulles de décompression (suite…)
CAVITATION PAR A-COUP DE PRESSION
Valve Sigmoïde
GAZ INERTE ++++
N
2
DISPONIBLE
Valve Tricuspide
CAVITATION PAR TRIBONUCLEATION
ARRACHAGE D’UN ADHESIF
FROTTEMENTS DES VALVES CARDIAQUES
FROTTEMENTS DES MUSCLES ENTRE EUX
Il résulte de toutes ces sources de cavitations
une génération permanente de noyaux gazeux
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3.2 – Source des bulles de décompression (suite…)
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3.2.3 – Autres bulles
EAU CHAUDE
CHAMPAGNE
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3.2 – Source des bulles de décompression (suite…)
3.2.4 – Autres gouttes
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BROUILLARD
AVERSE
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3 - Et si l’on tenait compte des bulles ? (suite…)
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3.3 – ÉQUILIBRE D’UNE MICRO-BULLE (sphérique)
P
Résistance mécanique
Tension superficielle
PH2O
PCO2
PN2
P
2
/r
PO2
r
PH2O = Cte = 62 hPa
N2 = PN2
O2 = PO2
CO2 = PCO2 = Cte = 53 hPa
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3 - Et si l’on tenait compte des bulles ? (suite…)
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3.4 – INSTABILITE D’UNE MICRO-BULLE
3.4.1 – Volume ??
P
Accru
Résistance mécanique
Tension superficielle
Variable avec r
Constante
PCO2
PH2O
 N2
 O2
CO2
P
P
PN2
2
PO2
r
/r
 Variable
avec déshydratation
PN2 = Essentiellement variable
PO2 = Relativement faible, variable
PCO2 = Cte = 53 hPa
PH2O = Cte = 62 hPa
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3.4 – Instabilité d’une microbulle (suite…)
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3.4.2 – Microbulle dans un tissu
Diffusion
 O2
 N2
PCO2
PCO2
PH2O
PO2
PH2O PO
PN
PN22
2
CO2
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3.4 – Instabilité d’une micro bulle (suite…)
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OUI, mais ce n’est pas si simple ????
3.4.1 – Petites et grosses bulles : différences
Diffusion autour de la bulle et vers la bulle
Volume (r3), Surface (r2), Rayon (r )
Effet de la tension superficielle (1/r)
Et variation de la perméabilité
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3.4 – Instabilité d’une micro bulle (suite…)
3.4.2 – Volume critique
Critère de remontée :
Si dans un volume de tissu le volume de gaz
dépasse un seuil….
Nombre de bulles ou volume total ?
La situation est très différente s’il s’agit d’une
seule grosse bulle ou de multiples petites bulles
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3.4.3 – Effets de la tension superficielle
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Pour P totale x 4
VOLUME V/4
R=
0
0,5
1
3
1,5
VOLUME
2
0,5
0,125
8
2,00
0,79
0,500
2
1,26
2
/r
2,5
3
Rayon de la bulle
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3,5
4
3 - Et si l’on tenait compte des bulles ? (suite…)
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3.5 – CONSEQUENCES POUR LA DECOMPRESSION
3.5.1 – Dimension des bulles
Les bulles d’une décompression « contrôlée », sont très petites
Pour un même volume de gaz formé,
s’il s’agit de beaucoup de petites bulles,
elles disparaissent plus facilement
que s’il s’agit d’une seule « grosse » bulle.
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3.5 – Conséquences pour la décompression (suite…)
3.5.2 – Déshydratation et décompression
L’immersion de longue durée entraîne une
déshydratation importante (diurèse)
Le froid, par la vasoconstriction, est diurétique…
La perfusion tissulaire diminue en cas de
déshydratation, réduisant l’élimination des gaz
La déshydratation diminue la tension superficielle
et donc la pression bullaire, ce qui favorise la
croissance des petites bulles
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3.5 – Conséquences pour la décompression (suite…)
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3.5.3 – Effets de la recompression
La recompression est plus efficace sur les petites bulles
Donc : Ne pas attendre qu’elles grossissent….
Ou : Plus le délai est long, plus il faut recomprimer !!!
Et : Boire après les plongées longues….
3.5.4 – Noyaux en crevasse
La tension superficielle peut inverser ses effets !
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3.5 – Conséquences pour la décompression (suite…)
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3.5.5 – Éléments d’un « bon » modèle
1 – Tenir compte de l’existence spontanée de noyaux gazeux…
2 – Croissance des bulles par décompression et/ou apport gazeux
3 – Pression de la bulle :
Pambiante + Pression due à la tension superficielle + Pression des forces
élastiques tissulaires + Pression hydrostatique des fluides corporels
(au sec, debout, immersion….)
4 – Sous saturation due à la « fenêtre oxygène »
5 – Effets de la perfusion spécifique de chaque zone tissulaire
6 – Les petites bulles peuvent être considérées comme sphériques
7 – Lorsqu’une bulle croît, elle « vide » ses voisines…
et réciproquement, par diffusion (clamp)
D’après Van Liew - 1992
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DONC
Il n’est pas surprenant
qu’il n’y ait pas encore de
modèle définitif….
ET aussi
Les bulles
peuvent se déplacer….
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3 - Et si l’on tenait compte des bulles ? (suite…)
3.6 – BULLES VASCULAIRES
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3.6.1 – Bulles artérielles ?
Filtre pulmonaire
Valves cardiaques
Sang mêlé
T
S
Valves cardiaques
M
S
Ventricule D.
Ventricule G.
N2 ++++
Cavitations
N2 =
Cavitations
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Sang artériel
3.6.1 – Bulles artérielles ? (suite…)
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L’origine peut donc être :
Bulles d’origine veineuse Cavitation cardiaque droite
Shunt artério-veineux pulmonaire
Forçage capillaire alvéolaire
Foramen Ovale
perméable
bulles artérielles
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3.6.1 – Bulles artérielles ? (suite…)
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COLLAPSE
COLLAPSE
Tissu sous-saturé :
COLLAPSE
CAPTAGE PAR
Tissu encore sur-saturé :
GROSSIT
GROSSIT
GROSSIT
Tissu sans fonction
Physiologique majeure
AUCUN EFFET VISIBLE
Tissu avec fonction
Physiologique majeure
SYMPTÔMES SPECIFIQUES
D’après Tom Hennessy -1988
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3.6 – Bulles vasculaires (suite…)
3.6.2 – Vitesse de remontée !
NE PAS GENERER DE BULLES (même petites)
« PROFOND »
3.6.3 – Plongée YOYO
FAVORISE LE FRANCHISSEMENT PULMONAIRE
Mais Plongeurs de Tasmanie
3.6.4 – Palier à ½ profondeur
PERMET LA « VIDANGE » DES TISSUS TRES RAPIDES
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3.6 – Bulles vasculaires (suite…)
3.6.5 – Délai d’apparition des signes
IL FAUT DU TEMPS POUR FORCER LE PASSAGE PULMONAIRE
IL FAUT DU TEMPS POUR QUE LES BULLES DE PERIPHERIE
SE MANIFESTENT
Pour que ces bulles piégées grossissent
Pour que ces bulles génèrent des symptômes
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3.6 – Bulles vasculaires (suite…)
3.6.6 – Éliminer les bulles ?
AVANT ?
Réduire les noyaux gazeux avant la plongée
Blatteau a confirmé que l’exercice pratiqué pendant 20 minutes,
2 heures avant la plongée, pouvait réduire l’apparition des bulles
Vibrations, Sauna, Chocolat….
Par « consommation » des noyaux gazeux ??? Sans doute…
Par production de NO (vasodilatateur puissant), peut-être ?
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3.6.6 – Éliminer les bulles ? (suite…)
APRÈS ? (sans symptômes)
Ne pas les provoquer :
Pas d’exercice physique intense
Pas d’apnées profondes (mouvement des bulles)
Précautions pour l’altitude et l’avion
Successives…. Yoyo ?
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3.6.6 – Éliminer les bulles ? (suite…)
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APRES ? (en cas de symptômes)
Recomprimer tôt = Collapse
Réduire la tension d’azote dans le tissus voisin de la bulle
EN RESPIRANT DE L’OXYGENE PUR ….
EN RESPIRANT DE L’HELIOX (PO2 > 2 bar)
Accroître la tension superficielle :
Faciliter la perfusion tissulaire :
ré-hydrater
ré-hydrater
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3.6 – Bulles vasculaires (suite…)
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3.6.7 – MODELES AVEC DES BULLES
VPM (Variable Permeability Model) - Yount
Hypothèses initiales
Il existe (dans les gels) des noyaux gazeux pré-existants stabilisés.
Rayons : répartition exponentielle décroissante
Rayons : inférieurs au rayon critique donc stables
La perméabilité de l’interface diminue pour les petits rayons
(facteur de stabilisation) et devient nulle (peu d’échange) :
Noyaux gazeux stables
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VPM (suite…)
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Mécanisme d’activation des noyaux gazeux
La compression puis la décompression modifient :
N2, les rayons et le contenu des NG.
Certains vont être activés (R > Rcritique)
et développer des microbulles
Contrôle du dégazage (facteur critique de remontée)
Le volume total de gaz dans un volume de tissu doit
rester inférieur à un seuil déterminé et ajusté par
comparaison avec des tables qui marchent….
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3.6.7 – Modèles tenant compte des bulles (suite…)
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RGBM (Reduced Gradient Bubble Model)
Hypothèses initiales
Il existe des noyaux gazeux pré-existants NON stabilisés.
Rayons : répartition exponentielle décroissante
La perméabilité de la membrane NE diminue PAS
pour les petits rayons (perte du facteur de stabilisation).
C’est fondamentalement différent de VPM sur ce point
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RGBM (suite…)
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Mécanisme d’activation des noyaux gazeux
La compression puis la décompression modifient
les rayons et le contenu des Noyaux Gazeux
N2,
Certains vont être activés (R > Rcritique) et développer
des bulles
Contrôle du dégazage (facteur critique de remontée)
Examen de la nouvelle répartition des bulles :
nb = f(r) et selon le profil P = f(t)
calcul pour limiter les rayons < rayon critique
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RGBM (suite)
Contrôle du dégazage et facteur critique de remontée :
Selon un profil P = f(t) la nouvelle répartition des
rayons des microbulles (r) est calculée…
Un procédé de calcul itératif est utilisé pour limiter
les rayons en deçà des rayons critiques
tout au long d’une intervention
et jusqu’à désaturation complète.
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RGBM (suite)
Représentation imagée !
1000
Rayon critique d’activation
800
Limite acceptable
600
400
200
0
0
4
8
12
16
20
24
Rayon (µm)
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28
RGBM (suite…)
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Aucun modèle ne sait tenir compte
du mouvement des bulles
dans l’organisme
Et pourtant elles bougent !!!
(Eppure si muove ! Gallilée -1633)
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CONCLUSION ET PERSPECTIVES
Charge en gaz, Facteur limitant : Perfusion, Diffusion
Elimination du gaz :
Du tissu vers sang :
Diffusion, Perfusion
Des bulles vers tissus ou l’inverse :
Diffusion
Bulles formées à partir de noyaux gazeux préexistants
Passage des bulles des tissus vers circulation ????
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LE PREMIER SYMPTOME DE MALADIE DE LA DECOMPRESSION ?
LE DENI !
NON
PAS MOI
PAS MAINTENANT
PAS APRES CETTE PLONGEE
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3.4 – Instabilité d’une microbulle (suite…)
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3.4.2 – Microbulle dans un tissu
 O2
 N2
PCO2
PH2O
PO2
PN2
CO2
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3.4 – Instabilité d’une microbulle (suite…)
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3.4.2 – Microbulle dans un tissu
Diffusion
 O2
 N2
PCO2
PH2O
PO2
PN2
CO2
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