برايان أندرو هيلز

برايان أندرو هيلز ، المولود في 19 مارس 1934 في كارديف، ويلز، ^{[ 1 ]} والمتوفى في 13 يناير 2006 في بريسبان، كوينزلاند، ^{[ 1 ]} كان عالم وظائف أعضاء عمل على نظرية تخفيف الضغط.

أُجريت دراسات مبكرة حول تخفيف الضغط بالتعاون مع فريق هيو ليميسورييه لطب الطيران في قسم علم وظائف الأعضاء بجامعة أديلايد . ^{[ 2 ]} وكان "نموذج تخفيف الضغط الديناميكي الحراري" الذي وضعه من أوائل النماذج التي تتحكم في تخفيف الضغط من خلال حجم فقاعات الغاز المتصاعدة من المحلول. في هذا النموذج، يُنمذج داء تخفيف الضغط الناتج عن الألم فقط بواسطة نسيج واحد محدود الانتشار لامتصاص الغاز، ويؤدي تكوّن الفقاعات أثناء تخفيف الضغط إلى "توازن طوري" للضغوط الجزئية بين الغازات المذابة والحرة. وتتمثل الآلية المحركة للتخلص من الغاز في هذا النسيج في عدم التشبع المتأصل، والذي يُسمى أيضًا بفراغ الضغط الجزئي أو نافذة الأكسجين ، حيث يُستبدل الأكسجين المُستقلب بثاني أكسيد الكربون الأكثر ذوبانًا. استُخدم هذا النموذج لتفسير فعالية جداول تخفيف الضغط التي طورها غواصو اللؤلؤ في جزر مضيق توريس تجريبيًا، والتي استخدمت محطات تخفيف ضغط أعمق ووقت تخفيف ضغط إجمالي أقل من جداول تخفيف الضغط البحرية الحالية. أصبح هذا الاتجاه نحو محطات تخفيف الضغط الأعمق سمة من سمات نماذج تخفيف الضغط الأحدث. ^{[ 2 ]}

قدّم هيلز إسهامًا كبيرًا في الأدبيات العلمية السائدة بنحو 186 مقالًا بين عامي 1967 و2006. وتتعلق السنوات الخمس عشرة الأولى من هذا الإسهام في الغالب بنظرية تخفيف الضغط. ^{[ 2 ]} وتشمل إسهاماته الأخرى في علم تخفيف الضغط تطوير حاسوبين مبكرين لتخفيف الضغط ، وطريقة للكشف عن فقاعات الأنسجة باستخدام المعاوقة الكهربائية ، واستخدام فئران الكنغر كنماذج حيوانية لمرض تخفيف الضغط ، وأعمال نظرية وتجريبية حول تكوين الفقاعات ، وامتصاص الغاز الخامل وغسله، والتأقلم مع مرض تخفيف الضغط، والانتشار المعاكس متساوي الضغط . ^{[ 2 ]}

• منحة دراسية إلى جامعة كامبريدج ، 1952. بكالوريوس في العلوم الفيزيائية، ماجستير في الكيمياء. ^{[ 1 ]}
• 1963: محاضر أول في الهندسة الكيميائية بجامعة أديلايد. ^{[ 1 ]}
• 1966: أطروحة دكتوراه حول تخفيف الضغط لدى غواصي اللؤلؤ في جزيرة توريس، دعت إلى إضافة محطة توقف عميقة إلى مسار صعود الغواصين. ^{[ 1 ]}
• خمس سنوات في جامعتي براون وديوك في الولايات المتحدة الأمريكية لإجراء أبحاث حول سلوك الغاز في مرض تخفيف الضغط. ^{[ 1 ]}
• ثلاث سنوات كأستاذ لعلم وظائف الأعضاء في كلية الطب بجامعة تكساس في جالفستون. ^{[ 1 ]}
• 1975: حصل على درجة الدكتوراه العليا من جامعة أديلايد لأبحاثه حول مرض تخفيف الضغط. ^{[ 1 ]}
• 1981: حصل على درجة الدكتوراه العليا (Sc.D.) من جامعة كامبريدج لأبحاثه حول المواد الخافضة للتوتر السطحي. ^{[ 1 ]}
• 1986: أستاذ ورئيس قسم علم وظائف الأعضاء في جامعة نيو إنجلاند ، أرميدال، نيو ساوث ويلز. ^{[ 1 ]}
• 1994 - 2004: مدير مختبر أبحاث الجهاز التنفسي للأطفال الممول من مؤسسة جولدن كاسكيت في معهد ماتير للأبحاث الطبية ، بريسبان. ^{[ 2 ]}

تعرّف هيلز على مشاكل تكوّن الفقاعات لدى الغواصين أثناء عملية تخفيف الضغط عام 1963 على يد هيو ليميسورييه من قسم علم وظائف الأعضاء بجامعة أديلايد. وبعد ذلك بوقت قصير، حوّل موضوع أطروحته للدكتوراه من تكوّن الفقاعات في مصهورات النايلون إلى تكوّن الفقاعات لدى غواصي أعماق البحار. ^{[ 3 ]}

انهارت صناعة أصداف اللؤلؤ، التي كانت تتمركز حول بروم، مؤخرًا مع تحول صناعة الأزرار إلى البلاستيك، واعتُبرت صناعة اللؤلؤ المستزرع فرصةً للحفاظ على صناعة مربحة في أقصى شمال أستراليا. أُنشئ أول مشروع لزراعة اللؤلؤ في خليج كوري بموجب اتفاقية ثلاثية بين شركة من نيويورك تُسوّق المنتج، وخبراء يابانيين في زراعة اللؤلؤ، وشركة أسترالية تُورّد المحار البري. توفي غواصان، وطلبت وزارة الصناعات الأولية في كانبرا من البحرية الملكية الأسترالية التحقيق في الحادث. خلص تقرير البحرية إلى أن غواصي اللؤلؤ لم يلتزموا بتوصيات دليل الغوص البحري، وخاصةً إجراءات تخفيف الضغط هالدين، التي كانت معيارًا في ذلك الوقت. ردّت شركة الغوص بأن جداول البحرية تتطلب وقتًا طويلًا جدًا لتخفيف الضغط، مما يجعلها غير مجدية اقتصاديًا. ^{[ 3 ]}

تعاقدت إدارة الصناعات الأولية مع ليميسورييه وهيلز لمعرفة ما كان يفعله غواصو اللؤلؤ. وصلوا إلى بروم في الوقت المناسب لتوثيق إجراءات تخفيف الضغط المستمدة تجريبياً في صناعة اللؤلؤ، والتي طُوّرت على مدار قرن كامل خلال فترة ازدهار جمع أصداف اللؤلؤ. من عام 1890 إلى عام 1950، كان هناك أسطول لغوص اللؤلؤ يضم ما يصل إلى 800 سفينة تعمل انطلاقاً من بروم، كل منها على متنها غواصان. في عام 1963، لم يتبق سوى 8 سفن عاملة، لكن الغواصين استمروا في استخدام إجراءات تخفيف الضغط التي طُوّرت بالتجربة والخطأ على مدار القرن السابق. كان غواصو اللؤلؤ يتقاضون أجورهم وفقاً لكمية أصداف اللؤلؤ التي يجمعونها، وكان هذا حافزاً قوياً لتقليل وقت تخفيف الضغط غير المُنتج. لم يكن هناك أي دليل على وجود أي مدخلات طبية أو رياضية أو علمية في إجراءات تخفيف الضغط هذه التي طُوّرت بالتجربة والخطأ فقط. كان الثمن الذي دفعه أسلافهم أكثر من 3000 حالة وفاة، والعديد من حالات الإصابات العصبية المتبقية، وعدد غير معروف من حالات انحناء الأطراف. وجد ليميسورييه وهيلز أن غواصي اللؤلؤ كانوا قادرين على تخفيف الضغط، دون ظهور أعراض في معظم الحالات، في ثلثي الوقت المحدد في جداول ضغط الهواء التابعة للبحرية الأمريكية. وخلصا إلى أن نجاح هذه الإجراءات يعود إلى محطات تخفيف الضغط الأولية الأعمق بكثير التي استخدمها غواصو اللؤلؤ. ^{[ 3 ]}

أدرك هيلز وجود تباين بين صياغة حسابات هالدين والمعادلات المستخدمة في إعداد الجداول. فقد افترضت جداول هالدين والجداول اللاحقة أن الغواص الذي خضع لعملية تخفيف الضغط دون ظهور أعراض يجب أن يكون خاليًا من الفقاعات، ويدّعي هيلز أنه أول من أدرك أهمية النماذج الرياضية المختلفة اللازمة لحساب جداول تخفيف الضغط لمراعاة وجود الطور الغازي. وقد أدى ذلك إلى ظهور منهج "الديناميكا الحرارية" أو "التشبع الفائق الصفري" في صياغة جداول تخفيف الضغط، مما وفر أساسًا علميًا لإنتاج بيانات مشابهة لتلك الخاصة بغواصي اللؤلؤ. وأبلغوا كانبرا أن غواصي اللؤلؤ قد طوروا تجريبيًا طرقًا أفضل لتخفيف الضغط من تلك التي تستخدمها القوات البحرية، لكنهم كانوا بحاجة إلى أجهزة قياس عمق أفضل. وقد مكّن برنامج تحسين أداء الغوص (DPI) الشركة الأسترالية من مواصلة استخدام جداول الغوص المجدية اقتصاديًا، مما ساعد صناعة اللؤلؤ المستزرع على تجاوز بداياتها والتقدم لتصبح صناعة مزدهرة. لم يعد الغوص العميق جزءًا مهمًا من صناعة اللؤلؤ المستزرع، حيث أصبح من الممكن تربية المحار في الأسر. ^{[ 3 ]}

أدرك خلال فترة وجوده في أديليد هيلز أن استهلاك الأكسجين الأيضي ينتج ما أسماه "عدم التشبع الذاتي" في الأنسجة في حالة الاستقرار، وأن هذا قد يوفر آلية دافعة للتخلص من الغازات الخاملة أثناء تخفيف الضغط. وقد استنتج ألبرت ر. بينك هذا الأمر بشكل مستقل ، وأطلق عليه اسم " نافذة الأكسجين " لتخفيف الضغط. ^{[ 3 ]}

أمضى هيلز فترة تفرغ قصيرة في غوسبورت بدعوة من البحرية الملكية، حيث استخدم خلالها مرفق الحيوانات التابع لها لإجراء دراسات تدعم إدخال فترات توقف أعمق بكثير مما تنص عليه طرق حساب "هالدان" أو التعديلات التي أجرتها البحرية الأمريكية عليها. ونتيجة لذلك، أضافت البحرية الملكية الوقت الذي يقضيه الغواصون على عمق 10 أقدام إلى فترة التوقف على عمق 20 قدمًا للغوص الهوائي، ثم صعدوا إلى السطح مباشرة من عمق 20 قدمًا. ويُزعم أن هذا الإجراء قد خفض معدل الإصابة بداء تخفيف الضغط في البحرية الملكية بنسبة 75%. ^{[ 3 ]}

بصفته أستاذًا مشاركًا في الجراحة مُنتدبًا إلى وحدة العلاج بالأكسجين عالي الضغط في جامعة ديوك، عمل هيلز على اختبار وتطوير طاولات للغوص على أعماق أكبر بكثير باستخدام خليط الهيليوم والأكسجين لاستخدامها في صناعة النفط البحرية. في ديوك، اكتشف قدرة الغازات المذابة على إحداث الخاصية الأسموزية، ووجد أن فقاعات تخفيف الضغط في العديد من الأنسجة كانت مُغطاة بنفس الفوسفوليبيد النشط سطحيًا (SAPL) المعروف باسم المادة الفعالة سطحيًا في الرئة. ^{[ 3 ]}

أثناء عمله كأستاذ للطب المهني في جامعتي دندي وأبردين، وكمستشار للعديد من شركات الغوص، وجد هيلز أن جداول الغوص الإشكالية يمكن إصلاحها في كثير من الأحيان عن طريق إضافة توقف أو توقفين قصيرين أعمق في بداية عملية تخفيف الضغط بدلاً من الممارسة الشائعة حاليًا المتمثلة في إضافة المزيد من الوقت إلى توقف طويل بطول 10 أقدام، وهو ما يتوافق مع ممارسة غوص اللؤلؤ. ^{[ 3 ]}

في السنوات اللاحقة، ركز بحثه على مادة SAPL التي وُجد أنها مادة مُزلِّقة في المفاصل، ومثبط للتآكل في المعدة، وربما المادة التي تُخفي مستقبلات التهيج في الشعب الهوائية، والتي يُسبب نقصها الربو، وفي مواقع أخرى حيث تم رصد تكوّن الفقاعات لدى الغواصين. أثناء البحث عن مادة SAPL على شكل أجسام صفائحية، وُجدت أيضًا في الحبل الشوكي حيث يمكن أن تُسهم هذه النوى في تكوّن الفقاعات لدى الغواصين. ^{[ 3 ]}

• منشورات برايان هيلز في مستودع روبيكون للأبحاث