FISIOLOGIA DO MERGULHO A GRANDE PROFUNDIDADE
E OUTRAS OPERAÇÕES SOB ALTA PRESSÃO
Quando uma pessoa mergulha no mar, a pressão ao seu redor aumenta tremendamente. Para impedir que seus pulmões colapsem, é preciso fornecer ar também sob alta pressão, o que expõe o sangue em seus pulmões a pressões gasosas alveolares altíssimas. Além de certos limites, essas pressões elevadas podem causar alterações tremendas na fisiologia do corpo, o que explica a necessidade desta discussão.
Também expostos a grandes pressões atmosféricas estão os trabalhadores em caixões que, escavando túneis sob rios ou outros lugares tem com freqüência, de trabalhar em área pressurizada para impedir que o túnel colapse. Aqui, novamente, ocorrem os mesmos problemas das pressões gasosas excessivamente altas.
Antes de explicar os efeitos das altas pressões gasosas alveolares sobre o corpo, é necessário rever alguns princípios físicos das mudanças de pressão e volume a diferentes profundidades.
Relação entre Profundidade e Pressão
Uma coluna de água doce de 33 pés de profundidade exerce na sua base a mesma pressão que a atmosfera terrestre. Por isso, uma pessoa a 33 pés de profundidade no oceano está exposta à pressão de duas atmosferas; uma atmosfera de pressão causada pelo ar acima da superfície e a outra pelo peso da própria água. A 66 pés a pressão é de 3 atmosferas, e daí por diante, de acordo com o quadro abaixo.
PROFUNDIDADE ATMOSFERAS (pés) (atm) Nível do mar 1 33 2 66 3 100 4 133 5 166 6 200 7 300 10 400 13 500 16
Efeito da Profundidade no Volume de Gases
Um outro importante efeito da profundidade é a compressão dos gases a volumes cada vez menores. A 33 pés de profundidade sob o mar, onde a pressão é de 2 atmosferas, 1 litro de volume ao nível do mar foi comprimido a apenas meio litro. A 100 pés, onde a pressão é de 4 atmosferas, o volume é comprimido a outro quarto de litro, e a 8 atmosferas (233 pés) a um oitavo de litro. Este é um efeito muito importante em mergulho, porque pode fazer com que os compartimentos de ar do corpo do mergulhador, inclusive os pulmões, fiquem tão pequenos, em alguns casos, que advêm lesões graves.
Efeito de Altas Pressões Parciais de Gás sobre o Corpo
Os três gases aos quais o mergulhador, respirando ar está normalmente exposto são o nitrogênio, o oxigênio e o gás carbônico.
Narcose pelo Nitrogênio em Alta Pressão
Aproximadamente quatro quintos do ar são constituídos de nitrogênio. A pressão do nível do mar, não se conhece qualquer efeito seu sobre a função do corpo, mas, em alta pressão, ele pode causar vários graus de narcose. Quando o mergulhador permanece submerso por muito tempo respirando ar comprimido, a profundidade em que aparecem os primeiros sintomas de narcose leve é mais ou menos 130 (40m) a 150 pés (45m), nível em que ele começa a ficar eufórico e a tornar-se descuidado. Entre 150 (45m) a 200 pés (60m), ele fica sonolento. Entre 200 (60m) a 250 pés (75m) a sua força diminui consideravelmente e, amiúde, ele fica desajeitado demais para realizar o trabalho que lhe é exigido. Abaixo de 300 pés (90m ou 10 atmosferas de pressão), o mergulhador, por via de regra, fica quase inútil devido à narcose pelo nitrogênio.
Deve-se notar, no entanto, que, em geral, é preciso uma hora ou mais de alta pressão para que o nitrogênio se dissolva no corpo em quantidade suficiente para causar tais efeitos.
A narcose pelo nitrogênio tem as características muito semelhantes à da intoxicação pelo álcool e por isso tem sido chamada com freqüência de embriaguez da profundidade.
Acredita-se que o mecanismo de narcose seja o mesmo que o dos anestésicos gasosos. Isto significa que o nitrogênio dissolve-se livremente nas gorduras do corpo, e presume-se que ele, como a maioria dos gases anestésicos, se dissolva nas membranas ou em outras estruturas lipídicas dos neurônios, e que, por causa do seu efeito físico alterando a transferência da carga elétrica, reduza a sua excitabilidade.
Toxicidade do Oxigênio em Alta Pressão
Respirar oxigênio sob pressões parciais muito elevadas pode ser prejudicial ao sistema nervoso, causando às vezes convulsões epilépticas seguidas por como. De fato, a exposição a 3 atmosferas de pressão de oxigênio (PO2 = 2.280 mmHg) provoca convulsões e coma na maioria das pessoas depois de uma hora. Essas convulsões ocorrem quase sempre sem aviso e é obvio, que, provavelmente, são letais para um mergulhador submerso.
A causa ou causas de intoxicação pelo oxigênio ainda são desconhecidas, mas as causas sugeridas são: após uma intoxicação grave por oxigênio, as concentrações de algumas enzimas oxidativas são consideravelmente reduzidas. Por conseguinte, concluiu-se que o oxigênio em excesso inativa algumas enzimas oxidativas e causa toxicidade por diminuir a capacidade dos tecidos para formar ligações fosfato de alta energia.
Intoxicação pelo Gás Carbônico a Grandes Profundidades
Se o aparelho de mergulho for bem projetado e funcionar corretamente, o mergulhador não terá problemas por toxicidade pelo gás carbônico, pois a profundidade só não aumenta a pressão parcial de gás carbônico pelos alvéolos. Isso é verdadeiro porque o gás carbônico é produzido no corpo, e desde que o mergulhador continue a inspirar um volume corrente normal, ele continuará a expirar o gás carbônico à medida que for produzido, o que mantém a sua pressão parcial alveolar de gás carbônico em um valor normal. Entretanto, em alguns tipos de aparelhagem de mergulho, como o escafandro e os vários aparelhos de circuito fechado, o gás carbônico pode acumular-se com freqüência no espaço morto do aparelho e ser novamente respirado pelo mergulhador. Até uma pressão de gás carbônico (PCO2) de cerca de 80 mmHg, o dobro do normal nos alvéolos, o mergulhador tolera este acúmulo, elevando o seu volume respiratório minuto até um máximo de seis a dez vezes para compensar o gás carbônico aumentado.
No entanto, além de 80 mmHg, a situação fica intolerável, e após certo tempo o centro respiratório começa a ser deprimido em vez de excitado; a respiração do mergulhador, então, começa, na realidade, a falhar, em vez de compensar. Além disso, o mergulhador desenvolve acidose respiratória grave, além de graus variáveis de letargia, narcose e, finalmente, anestesia.
DESCOMPRESSÃO DO MERGULHADOR APÓS EXPOSIÇÃO A ALTAS PRESSÕES
Quando uma pessoa respira ar sob alta pressão por muito tempo, a quantidade de nitrogênio dissolvida em seus líquidos corporais aumenta muito pela seguinte razão: o sangue flui pelos capilares pulmonares, fica saturado de nitrogênio à mesma pressão que na mistura gasosa. Após várias horas, o nitrogênio é carregado para todos tecidos do corpo em quantidade suficiente para também satura-los com o nitrogênio dissolvido. E como o nitrogênio não é metabolizado pelo corpo, ele permanece dissolvido até que a sua pressão nos pulmões diminua, quando então é removido pela expiração.
Volume de Nitrogênio Dissolvido nos Líquidos Corporais em Diferentes Profundidades
Ao nível do mar há quase um litro de nitrogênio dissolvido no corpo inteiro. Após o mergulhador ficar totalmente saturado de nitrogênio, o volume de nitrogênio dissolvido em seu corpo, ao nível do mar, é:
PÉS LITROS 33 2 100 4 200 7 300 10
Todavia são necessárias várias horas para que as pressões de nitrogênio em todos os tecidos se equilibrem com a pressão de nitrogênio nos alvéolos, simplesmente porque nem o sangue flui, nem o nitrogênio se difunde com rapidez suficiente para causar equilíbrio instantâneo. Por isso, se uma pessoa permanece em níveis profundos por apenas alguns minutos, não se dissolve muito nitrogênio em seus líquidos e tecidos, ao passo que, se ela permanecer muitas horas, os seus líquidos e tecidos ficam quase completamente saturados de nitrogênio.
DOENÇA DESCOMPRESSIVA
Sinônimos: Doença do Ar Comprimido, "Bends", Doença dos Caixões, Paralisia dos Mergulhadores, Disbarismo.
Se um mergulhador permanecer submerso tempo o bastante para que grandes quantidades de nitrogênio se dissolvam em seu corpo e, então retornar repentinamente à superfície, quantidades significativas de
bolhas de nitrogênio podem desenvolver-se em seus líquidos corporais, intra ou extracelularmente, e causar lesões de maior ou menor importância em quase qualquer área do corpo dependendo da quantidade de bolhas formadas.
Enquanto o mergulhador permanecer na profundidade do mar, a pressão que atua sobre seu corpo comprime os tecidos orgânicos de forma suficiente a manter os gases dissolvidos em solução. Então, quando o mergulhador subitamente ascende até a superfície, a pressão que atua sobre seu corpo reduz-se e apenas uma atmosfera (760 mmHg), enquanto a pressão dos gases dissolvidos nos seus fluídos orgânicos é muito maior que esta pressão externa. Como resultado, os gases podem sair do estado de solução e formar verdadeiras bolhas no interior destes tecidos.
Sintomas da Doença Descompressiva
Nas pessoas que desenvolveram a Doença Descompressiva, os sintomas tem ocorrido com a seguinte
freqüência:
SINTOMAS PORCENTAGEM % Dor local nos braços ou pernas 89 Tonteira 5,3 Paralisia 2,3 Dispnéia (Sufocação) 1,6 Fadiga extrema e dor 1,3 Colapso e inconsciência 0,5
Pela lista de sintomas de descompressão acima, pode-se ver que os problemas mais sérios em geral estão relacionados com a formação de bolhas no sistema nervoso. As bolhas às vezes destroem vias importantes no cérebro e na medula; as bolhas nos nervos periféricos podem causar dor intensa. Infelizmente, por vezes a formação de bolhas grandes no sistema nervoso central leva até mesmo à paralisia ou à distúrbios mentais permanentes.
O sistema nervoso, porém, não é o único local de lesão na doença descompressiva, já que se podem formar bolhas no sangue que ficam aprisionadas nos capilares do pulmão; estas bolhas bloqueiam o fluxo sanguíneo pulmonar e causam a "sufocação", caracterizada por intensa dispnéia. Esta é seguida amiúde por edema pulmonar grave, que piora ainda mais a moléstia e pode causar morte.
Em geral, os sintomas da moléstia descompressiva aparecem alguns minutos até uma hora após a descompressão súbita. Todavia os sintomas ocasionais da doença descompressiva desenvolvem-se até seis horas ou mais após a descompressão.
Taxa de Eliminação do Nitrogênio do Corpo - Tabelas de Descompressão
Felizmente, se um mergulhador sobe à superfície lentamente o nitrogênio dissolvido é eliminado pelos pulmões de forma bastante rápida para impedir que haja enfermidade descompressiva. Cerca de dois terços do nitrogênio total são liberados em uma hora e quase 90 por cento em seis horas. No entanto, ainda permanece um certo resíduo nos líquidos corporais por muitas horas e o mergulhador não está completamente seguro por nove até doze horas. Por isso, um mergulhador precisa ser "descomprimido" por muitas horas se esteve submerso por muito tempo.
A velocidade com que o mergulhador pode ser trazido à superfície depende, primeiro, da profundidade a que desceu e, segundo, do tempo que passou lá. Note-se que 20 minutos apenas a uma profundidade de 300 pés exigem mais de duas horas e meia de descompressão (para 45 minutos a 300 pés são necessárias mais de cinco horas). Por outro lado, uma pessoa pode permanecer a 50 pés por até três horas, e ser, no entanto, descomprimida em apenas 12 minutos.
USO DE MISTURAS HÉLIO-OXIGÊNIO EM MERGULHOS PROFUNDOS
O hélio tem vantagens sobre o nitrogênio em mergulhos profundos, incluindo:
Menor tempo de descompressão
Ausência de efeito narcótico
Menor resistência das vias aérea nos pulmões.
O período de descompressão diminuído resulta de suas propriedades:
O hélio dissolve-se no corpo a uma proporção 40 por cento menor que o nitrogênio
Por causa do seu pequeno tamanho atômico, ele difunde-se pelos tecidos com velocidade duas vezes e meia maior que o nitrogênio e, entretanto, pode ser transportado para o sangue e expirado muito mais rapidamente do que o nitrogênio.
BIBLIOGRAFIA:
Bennet, P.B.and Elliott,D.H.
The Physiology and Medicine of Diving
and Compressed Air Work, 1975.
Lanphier, E.H.: Human respiration under
increased pressures 26:379, 1972.
Vail, E.G. Hyperbaric Respiratory Mechanics
Aerosp.Med. 42:536, 1975.
Artigo transcrito do Tratado de Fisiologia Médica
GUYTON, 4a. Edição
Guanabara Koogan/Rio de Janeiro-RJ
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