نظرية تخفيف الضغط

تتأثر قابلية ذوبان الغازات في السوائل بطبيعة المذيب السائل والمذاب، ^{[ 9 ]} ودرجة الحرارة ، ^{[ 10 ]} والضغط ، ^{[ 11 ] [ 12 ]} ووجود مذابات أخرى في المذيب. ^{[ 13 ]} يكون الانتشار أسرع في الجزيئات الأصغر والأخف وزنًا، ويُعد الهيليوم مثالًا بارزًا على ذلك. إذ تبلغ سرعة انتشار الهيليوم 2.65 ضعف سرعة انتشار النيتروجين. ^{[ 14 ]} ويمكن استخدام تدرج التركيز كنموذج لآلية الانتشار. ^{[ 15 ]} في هذا السياق، يُشير الغاز الخامل إلى الغاز غير النشط أيضيًا . ويُعد النيتروجين الجوي (N2 ₎ المثال الأكثر شيوعًا، بينما يُعد الهيليوم (He) الغاز الخامل الآخر الشائع استخدامه في مخاليط التنفس للغواصين . ^{[ 16 ]} ويبلغ الضغط الجزئي للنيتروجين الجوي حوالي 0.78  بار عند مستوى سطح البحر. يُخفف الهواء في الحويصلات الهوائية للرئتين ببخار الماء المشبع (H₂O ₎ وثاني أكسيد الكربون (CO₂ ₎ ، وهو ناتج أيضي يُفرزه الدم، ويحتوي على نسبة أقل من الأكسجين (O₂ ₎ مقارنةً بالهواء الجوي، حيث يمتص الدم جزءًا منه لاستخدامه في عمليات الأيض. ويبلغ الضغط الجزئي الناتج للنيتروجين حوالي 0.758  بار. ^{[ 17 ]}

عند الضغط الجوي، تكون أنسجة الجسم مشبعة بالنيتروجين عند ضغط 0.758  بار (569  ملم زئبق). عند ارتفاع الضغط المحيط نتيجة العمق أو ضغط بيئة الغوص ، تمتلئ رئتا الغواص بغاز التنفس عند الضغط المتزايد، وبالتالي ترتفع الضغوط الجزئية للغازات المكونة له بشكل متناسب. ^{[ 8 ]} تنتشر الغازات الخاملة من غاز التنفس في الرئتين إلى الدم في الشعيرات الدموية السنخية ، ثم تُوزع في جميع أنحاء الجسم عبر الدورة الدموية الجهازية في عملية تُعرف باسم التروية . ^{[ 8 ]} تُنقل المواد المذابة في الدم بسرعة أكبر بكثير من سرعة انتشارها بالانتشار وحده. ^{[ 18 ]} من الشعيرات الدموية الجهازية، تنتشر الغازات المذابة عبر أغشية الخلايا إلى الأنسجة، حيث قد تصل في النهاية إلى حالة التوازن. كلما زاد تدفق الدم إلى نسيج ما، زادت سرعة وصوله إلى حالة التوازن مع الغاز عند الضغط الجزئي الجديد. ^{[ 8 ] [ 18 ]} يُطلق على هذا التوازن اسم التشبع . ^{[ 8 ]} يبدو أن عملية امتصاص الغازات تتبع معادلة أسية عكسية بسيطة. يُطلق على الوقت الذي يستغرقه النسيج لامتصاص أو إطلاق 50% من الفرق في سعة الغاز المذاب عند تغير الضغط الجزئي اسم نصف العمر لهذا النسيج والغاز. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

يبقى الغاز مذابًا في الأنسجة حتى ينخفض ​​ضغطه الجزئي في الرئتين بما يكفي لإحداث تدرج في التركيز، حيث يكون تركيزه في الدم أقل من تركيزه في الأنسجة المعنية. وعندما ينخفض ​​تركيزه في الدم عن تركيزه في النسيج المجاور، ينتشر الغاز من النسيج إلى الدم، ثم يعود إلى الرئتين حيث ينتشر في غاز الرئة، ثم يُطرح مع الزفير. إذا كان انخفاض الضغط المحيط محدودًا، يحدث هذا الانخفاض في التشبع في الطور المذاب، ولكن إذا انخفض الضغط المحيط بشكل كافٍ، فقد تتشكل فقاعات وتنمو، سواء في الدم أو في الأنسجة الأخرى فائقة التشبع. ^{[ 8 ]} عندما يتجاوز الضغط الجزئي لجميع الغازات المذابة في نسيج ما الضغط المحيط الكلي المؤثر على ذلك النسيج، يكون النسيج فائق التشبع، ^{[ 21 ]} وهناك احتمال لتكوّن الفقاعات. ^{[ 8 ]}

يجب أن يتوازن مجموع الضغوط الجزئية للغاز الذي يتنفسه الغواص مع مجموع الضغوط الجزئية في غاز الرئة. في الحويصلات الهوائية، يُرطَّب الغاز ويكتسب ثاني أكسيد الكربون من الدم الوريدي. كما ينتشر الأكسجين إلى الدم الشرياني، مما يقلل الضغط الجزئي للأكسجين في الحويصلات الهوائية. ولأن الضغط الكلي في الحويصلات الهوائية يجب أن يتوازن مع الضغط المحيط، ينتج عن هذا التخفيف ضغط جزئي فعال للنيتروجين يبلغ حوالي 758  ملي بار (569  ملم زئبق) في الهواء عند الضغط الجوي العادي. ^{[ 22 ]} في حالة الاستقرار، عندما تتشبع الأنسجة بالغازات الخاملة في خليط التنفس، تقلل العمليات الأيضية الضغط الجزئي للأكسجين الأقل ذوبانًا وتستبدله بثاني أكسيد الكربون، الأكثر ذوبانًا في الماء. في خلايا النسيج النموذجي، ينخفض ​​الضغط الجزئي للأكسجين، بينما يرتفع الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون. يكون مجموع الضغوط الجزئية لهذه المواد (الماء، والأكسجين، وثاني أكسيد الكربون، والنيتروجين) أقل من الضغط الكلي لغاز التنفس. وهذا يُعدّ نقصًا كبيرًا في التشبع، ويُوفّر حماية ضد فرط التشبع، وقوة دافعة لذوبان الفقاعات. ^{[ 22 ]} تشير التجارب إلى أن درجة عدم التشبع تزداد خطيًا مع الضغط لمزيج تنفس ذي تركيب ثابت، وتنخفض خطيًا مع نسبة الغاز الخامل في مزيج التنفس. ^{[ 23 ]} ونتيجةً لذلك، فإن شروط زيادة درجة عدم التشبع إلى أقصى حد هي استخدام غاز تنفس بأقل نسبة ممكنة من الغاز الخامل - أي الأكسجين النقي - عند أعلى ضغط جزئي مسموح به. يُشار إلى نقص التشبع هذا أيضًا باسم عدم التشبع الكامن، أو " نافذة الأكسجين ". ^{[ 24 ]} أو فراغ الضغط الجزئي. ^{[ 25 ]}

لا يُعرف موقع النوى الدقيقة أو مكان تكوّن الفقاعات في البداية. ^{[ 26 ]} قد يُسهم إدراج آليات تكوّن الفقاعات ونموها في نماذج تخفيف الضغط في جعل هذه النماذج أكثر توافقًا مع الفيزياء الحيوية، ويُتيح استقراءً أفضل. ^{[ 26 ]} تُعدّ ظروف التدفق ومعدلات التروية من العوامل الرئيسية في التنافس بين فقاعات الأنسجة وفقاعات الدورة الدموية، وبين الفقاعات المتعددة، على الغاز المذاب اللازم لنمو الفقاعات. ^{[ 26 ]}

يتطلب وجود الفقاعة توازن القوى المؤثرة على سطحها. يجب أن يتوازن مجموع الضغط المحيط والضغط الناتج عن تشوه الأنسجة، المؤثر على السطح الخارجي، مع التوتر السطحي للسائل عند الحد الفاصل بين الفقاعة والوسط المحيط، مع الضغط داخل الفقاعة. هذا الضغط هو مجموع الضغوط الجزئية للغازات داخل الفقاعة نتيجةً لانتشار الغازات من وإلى الفقاعة. قد يتغير توازن القوى المؤثر على الفقاعة بفعل طبقة من الجزيئات النشطة سطحيًا ، والتي يمكنها تثبيت الفقاعة الدقيقة عند حجمٍ يؤدي فيه التوتر السطحي على الفقاعة النظيفة إلى انهيارها بسرعة. قد تختلف نفاذية هذه الطبقة السطحية ، بحيث إذا انضغطت الفقاعة بدرجة كافية، فقد تصبح غير منفذة للانتشار. ^{[ 27 ]} إذا كان المذيب خارج الفقاعة مشبعًا أو غير مشبع، فسيكون الضغط الجزئي أقل منه داخل الفقاعة، وسيزيد التوتر السطحي الضغط الداخلي بما يتناسب طرديًا مع انحناء السطح، مما يُولّد تدرجًا في الضغط يُسرّع من انتشار الغاز خارج الفقاعة، وبالتالي "يضغط الغاز خارجها". وكلما صغر حجم الفقاعة، زادت سرعة ضغطها. لا يمكن لفقاعة الغاز أن تنمو عند ضغط ثابت إلا إذا كان المذيب المحيط بها مشبعًا بدرجة كافية للتغلب على التوتر السطحي، أو إذا وفرت الطبقة السطحية تفاعلًا كافيًا للتغلب على التوتر السطحي. ^{[ 27 ]} ستنهار الفقاعات النظيفة الصغيرة جدًا بسبب التوتر السطحي إذا كان التشبع الفائق منخفضًا. أما الفقاعات ذات الأسطح شبه النفاذة، فستستقر عند نصف قطر محدد يعتمد على الضغط وتركيب الطبقة السطحية والتشبع الفائق، أو ستستمر في النمو إلى أجل غير مسمى إذا تجاوز نصف القطر الحرج. ^{[ 28 ]} يمكن أن يحدث تكوّن الفقاعات في الدم أو الأنسجة الأخرى. ^{[ 29 ]}

يمكن للمذيب أن يحمل كمية فائقة التشبع من الغاز في المحلول. ويعتمد خروج الغاز من المحلول وتكوينه فقاعات على عدة عوامل. فبعض العوامل، مثل تقليل التوتر السطحي، أو امتصاص جزيئات الغاز، أو تقليل ذوبان الغاز موضعيًا، أو خفض الضغط الساكن في السائل، قد تؤدي إلى تكوّن الفقاعات أو نموها. وقد تشمل هذه العوامل تغيرات السرعة والاضطراب في السوائل، وأحمال الشد الموضعية في المواد الصلبة وشبه الصلبة. كما أن الدهون والأسطح الكارهة للماء الأخرى قد تقلل التوتر السطحي (جدران الأوعية الدموية قد يكون لها هذا التأثير). وقد يؤدي الجفاف إلى تقليل ذوبان الغاز في الأنسجة نتيجة لزيادة تركيز المواد المذابة الأخرى، وقلة المذيب المتاح لحمل الغاز. ^{[ 30 ]} وتفترض نظرية أخرى أن نوى الفقاعات المجهرية موجودة دائمًا في الأوساط المائية، بما في ذلك الأنسجة الحية. تُعدّ نوى الفقاعات هذه أطوارًا غازية كروية صغيرة بما يكفي للبقاء معلقة، لكنها قوية بما يكفي لمقاومة الانهيار، ويتم توفير استقرارها بواسطة طبقة سطحية مرنة تتكون من جزيئات نشطة سطحيًا تقاوم تأثير التوتر السطحي. ^{[ 31 ]}

بمجرد تكوّن فقاعة مجهرية، قد تستمر في النمو إذا كانت الأنسجة مشبعة بدرجة كافية. ومع نمو الفقاعة، قد تُشوّه الأنسجة المحيطة بها وتُسبب تلفًا للخلايا وضغطًا على الأعصاب مما يؤدي إلى الألم، أو قد تسد وعاءً دمويًا، مما يقطع تدفق الدم ويُسبب نقص الأكسجة في الأنسجة التي يرويها هذا الوعاء عادةً. ^{[ 32 ]}

إذا وُجدت فقاعة أو جسم يجمع جزيئات الغاز، فقد يصل هذا التجمع إلى حجم يتجاوز فيه الضغط الداخلي مجموع التوتر السطحي والضغط الخارجي، فتنمو الفقاعة. ^{[ 33 ]} إذا كان المذيب مشبعًا بدرجة كافية، فإن انتشار الغاز داخل الفقاعة سيتجاوز معدل انتشاره عائدًا إلى المحلول، وإذا كان هذا الضغط الزائد أكبر من الضغط الناتج عن التوتر السطحي، فستستمر الفقاعة في النمو. مع نمو الفقاعة، ينخفض ​​التوتر السطحي، وينخفض ​​الضغط الداخلي، مما يسمح للغاز بالانتشار إلى الداخل بشكل أسرع، والانتشار إلى الخارج بشكل أبطأ، وبالتالي تنمو الفقاعة أو تنكمش في حالة تغذية راجعة إيجابية. يقل معدل النمو مع نمو الفقاعة لأن مساحة السطح تزداد بمربع نصف القطر، بينما يزداد الحجم بمكعب نصف القطر. إذا انخفض الضغط الخارجي نتيجة انخفاض الضغط الهيدروستاتيكي أثناء الصعود، ستنمو الفقاعة أيضًا، وعلى العكس، سيؤدي ازدياد الضغط الخارجي إلى انكماش الفقاعة، ولكنه قد لا يؤدي إلى اختفائها تمامًا إذا وُجدت طبقة سطحية مقاومة للانضغاط. ^{[ 33 ]}

تتشكل فقاعات تخفيف الضغط في الغالب في الشعيرات الدموية الجهازية حيث يكون تركيز الغاز أعلى ما يمكن، وغالبًا ما تكون تلك التي تغذي الأوردة التي تصرف الدم من الأطراف النشطة. ولا تتشكل هذه الفقاعات عادةً في الشرايين شريطة ألا يكون انخفاض الضغط المحيط سريعًا جدًا، حيث يكون الدم الشرياني قد أتيحت له مؤخرًا فرصة إطلاق الغاز الزائد في الرئتين. وقد تنتقل الفقاعات التي تعود إلى القلب في الأوردة إلى الدورة الدموية الجهازية عبر الثقبة البيضوية المفتوحة لدى الغواصين المصابين بهذا العيب الحاجزي، وبعد ذلك يكون هناك خطر انسداد الشعيرات الدموية في أي جزء من الجسم تستقر فيه. ^{[ 34 ]}

تنتقل الفقاعات التي تعود إلى القلب عبر الأوردة إلى الجانب الأيمن منه، ومن هناك تدخل عادةً إلى الدورة الدموية الرئوية، حيث تمر عبر الشعيرات الدموية في الرئتين أو تُحتبس فيها، وهي الشعيرات المحيطة بالحويصلات الهوائية والقريبة جدًا من غاز التنفس. ينتشر الغاز من الفقاعات عبر جدران الشعيرات الدموية والحويصلات الهوائية إلى غاز الرئة. إذا كان عدد الشعيرات الدموية الرئوية المسدودة بهذه الفقاعات قليلًا نسبيًا، فلن تظهر على الغواص أي أعراض، ولن تتضرر أي أنسجة (إذ تُؤكسج أنسجة الرئة بشكل كافٍ عن طريق الانتشار). ^{[ 35 ]} قد تكون الفقاعات الصغيرة بما يكفي للمرور عبر الشعيرات الدموية الرئوية صغيرة بما يكفي لتذوب بفعل التوتر السطحي والانتشار، مما يؤدي إلى انخفاض تركيزها في الدم المحيط. مع ذلك، تشير نظرية التكوين النووي لنموذج النفاذية المتغيرة إلى أن معظم الفقاعات التي تمر عبر الدورة الدموية الرئوية ستفقد كمية كافية من الغاز لتمر عبر الشعيرات الدموية وتعود إلى الدورة الدموية الجهازية كنوى مُعاد تدويرها ولكنها مستقرة. ^{[ 36 ]} يجب التخلص من الفقاعات التي تتشكل داخل الأنسجة في مكانها عن طريق الانتشار، مما يستلزم وجود تدرج تركيز مناسب. ^{[ 35 ]}

الانتشار المعاكس متساوي الضغط هو انتشار الغازات في اتجاهين متعاكسين نتيجة لتغير في تركيب الغاز المحيط الخارجي أو غاز التنفس دون تغير في الضغط المحيط. يحدث هذا أثناء تخفيف الضغط بعد الغوص عند تغيير غاز التنفس، أو عند انتقال الغواص إلى بيئة غازية تختلف عن غاز التنفس. ^{[ 37 ]} ورغم أنه ليس ظاهرة تخفيف ضغط بالمعنى الدقيق، إلا أنه من المضاعفات التي قد تحدث أثناء تخفيف الضغط، والتي قد تؤدي إلى تكوّن فقاعات أو نموها دون تغير في الضغط المحيط. وقد وصف لامبرتسن شكلين من هذه الظاهرة: ^{[ 38 ] [ 37 ]}

يحدث الانتشار العكسي المتساوي الضغط السطحي (المعروف أيضًا باسم الانتشار العكسي المتساوي الضغط في الحالة المستقرة) ^{[ 39 ]} عندما ينتشر الغاز الخامل الذي يستنشقه الغواص ببطء أكبر داخل الجسم مقارنةً بالغاز الخامل المحيط به. ^{[ 38 ] [ 37 ] [ 39 ]} ومن الأمثلة على ذلك استنشاق الهواء في بيئة خليط الهيليوم والأكسجين. ينتشر الهيليوم الموجود في خليط الهيليوم والأكسجين بسرعة إلى الجلد، بينما ينتشر النيتروجين ببطء أكبر من الشعيرات الدموية إلى الجلد ثم إلى خارج الجسم. ويؤدي هذا التأثير إلى زيادة التشبع في بعض مناطق الأنسجة السطحية وتكوّن فقاعات من الغاز الخامل. ^{[ 37 ]}

يحدث الانتشار العكسي المتساوي الضغط العابر في الأنسجة العميقة (المعروف أيضًا باسم الانتشار العكسي المتساوي الضغط العابر) ^{[ 39 ]} عندما يتنفس الغواص غازات خاملة مختلفة بالتتابع. ^{[ 38 ]} ينتقل الغاز سريع الانتشار إلى الأنسجة أسرع من انتقال الغاز أبطأ انتشارًا منها. ^{[ 37 ]} يمكن أن يحدث هذا عندما ينتقل الغواصون من خليط النيتروجين إلى خليط الهيليوم، أو عندما ينتقل غواصو التشبع الذين يتنفسون خليط الهيدريلوكس إلى خليط الهيليوكس. ^{[ 37 ] [ 40 ]}

أظهرت دراسة دوليت وميتشل حول مرض تخفيف الضغط في الأذن الداخلية (IEDCS) أن الأذن الداخلية قد لا تُحاكى بدقة باستخدام الخوارزميات الشائعة (مثل خوارزمية بوهلمان). يقترح دوليت وميتشل أن التحول من مزيج غني بالهيليوم إلى مزيج غني بالنيتروجين، كما هو شائع في الغوص التقني عند التحول من التريمكس إلى النيتروكس أثناء الصعود، قد يُسبب تشبعًا مؤقتًا للغاز الخامل داخل الأذن الداخلية، مما يؤدي إلى الإصابة بمرض تخفيف الضغط في الأذن الداخلية. ^{[ 41 ]} ويقترحان أن يتم جدولة عمليات تحويل غاز التنفس من مزيج غني بالهيليوم إلى مزيج غني بالنيتروجين بعناية، إما على أعماق كبيرة (مع مراعاة خطر التسمم النيتروجيني) أو على أعماق ضحلة، لتجنب فترة التشبع الفائق الناتجة عن تخفيف الضغط. كما ينبغي إجراء عمليات التحويل أثناء التنفس بأعلى ضغط جزئي للأكسجين المستنشق يمكن تحمله بأمان، مع مراعاة خطر سمية الأكسجين. ^{[ 41 ]}

على الرغم من الاعتقاد السائد بأن مرض تخفيف الضغط ناتج عن فرط تشبع الغاز الخامل، فقد صرح هيمبلمان بما يلي:

...لم يؤدِّ ذلك إلى خفض كافٍ في نسبة تخفيف الضغط المسموح بها، ولذا يُؤخذ في الحسبان في الحسابات ارتفاع الضغط الجزئي للأكسجين. فعندما يتجاوز الضغط الجزئي للأكسجين في الهواء (أو الخليط) 0.6  بار، يُعتبر ذلك دليلاً على وجود كميات كبيرة من الأكسجين المذاب في الأنسجة، وبالتالي ازدياد خطر تخفيف الضغط. ويُقدَّر ذلك بإضافة 25% إلى عمق الغوص، ومتابعة الحسابات كما هو موضح باستخدام الافتراض (1). وبذلك، يُحدَّد عمق التوقف الأول للأكسجين، ويُقضى 5  دقائق عند هذا العمق للسماح بالاستخدام الأيضي لغاز الأكسجين المذاب الزائد. وبعد هذا "التوقف للأكسجين"، تُستكمل الحسابات كما هو موضح أعلاه. ^{[ 42 ]}

يُحقق ملف تخفيف الضغط المثالي أكبر تدرج ممكن لإزالة الغاز الخامل من الأنسجة دون التسبب في تكوّن فقاعات، ^{[ 57 ]} وتستند نماذج تخفيف الضغط في الطور المذاب إلى افتراض إمكانية تجنب تكوّن الفقاعات. مع ذلك، ليس من المؤكد ما إذا كان هذا ممكنًا عمليًا: إذ تفترض بعض نماذج تخفيف الضغط وجود نوى دقيقة مستقرة للفقاعات دائمًا. ^{[ 31 ]} وتفترض نماذج الفقاعات وجود فقاعات، ولكن مع وجود حجم إجمالي مسموح به للطور الغازي ^{[ 31 ]} أو حجم مسموح به لفقاعات الغاز، ^{[ 58 ]} وتُحدد الحد الأقصى للتدرج لمراعاة هذه الحدود. ^{[ 31 ] [ 58 ]}

من المفترض أن تتنبأ نماذج تخفيف الضغط بدقة بالمخاطر على امتداد نطاق التعرض الكامل، بدءًا من الغطسات القصيرة ضمن حدود عدم التوقف، مرورًا بغطسات تخفيف الضغط المتكررة على امتداد نطاق التطبيق العملي الكامل، بما في ذلك غطسات التعرض الشديد والغطسات المتكررة، وغازات التنفس البديلة، بما في ذلك تغيير الغازات والحفاظ على ضغط الأكسجين الجزئي (PO2) ثابتًا _، والتغيرات في مسار الغطس، وغطسات التشبع. لكن هذا ليس هو الحال عمومًا، إذ تقتصر معظم النماذج على جزء من النطاق الممكن للأعماق والأوقات. كما أنها تقتصر على نطاق محدد من غازات التنفس، وأحيانًا تقتصر على الهواء. ^{[ 59 ]}

تتمثل إحدى المشكلات الأساسية في تصميم جداول تخفيف الضغط في أن القواعد المبسطة التي تحكم غطسة واحدة وصعودًا واحدًا لا تنطبق عند وجود فقاعات في الأنسجة، إذ يؤدي ذلك إلى تأخير التخلص من الغاز الخامل، وقد ينتج عن تخفيف الضغط المكافئ مرض تخفيف الضغط. ^{[ 59 ]} يُعد الغوص المتكرر، والصعود المتعدد خلال غطسة واحدة، وإجراءات تخفيف الضغط السطحي من عوامل الخطر المهمة للإصابة بمرض تخفيف الضغط. ^{[ 57 ]} وقد عُزيت هذه العوامل إلى تراكم حجم كبير نسبيًا من الغاز، والذي قد ينتقل جزئيًا إلى الغطسات اللاحقة أو إلى الصعود النهائي لمسار متعرج. ^{[ 6 ]}

لقد تغيرت وظيفة نماذج تخفيف الضغط مع توفر أجهزة الكشف عن فقاعات الغاز بالموجات فوق الصوتية بتقنية دوبلر، ولم تعد تقتصر على الحد من ظهور أعراض مرض تخفيف الضغط فحسب، بل تشمل أيضًا الحد من فقاعات الغاز الوريدية غير المصحوبة بأعراض بعد الغوص. ^{[ 26 ]} وقد أُجريت عدة تعديلات تجريبية على نماذج الطور المذاب منذ تحديد فقاعات الغاز الوريدية بواسطة قياس دوبلر لدى الغواصين غير المصابين بأعراض بعد فترة وجيزة من صعودهم إلى السطح. ^{[ 60 ]}

يُستخدم معياران في مقارنة جداول تخفيف الضغط، وهما الكفاءة والسلامة. تُعرَّف كفاءة تخفيف الضغط بقدرة الجدول على توفير مستوى مقبول من السلامة من داء تخفيف الضغط في أقصر وقت ممكن، بينما تُقاس سلامة تخفيف الضغط، أو المخاطر، باحتمالية الإصابة بداء تخفيف الضغط عند اتباع جدول محدد لنمط غوص معين. ولأنه من غير العملي القضاء على جميع المخاطر باستخدام المعرفة الحالية بتأثيرات العديد من المتغيرات، يتم تقدير المخاطر من خلال التحليل الإحصائي للنتائج المسجلة لملفات التعرض وتخفيف الضغط، ويتم تحديد مستوى مقبول من المخاطر، والذي قد يختلف باختلاف ظروف التطبيق. ^{[ 61 ]}

تمثلت إحدى محاولات إيجاد حل في تطوير نماذج متعددة الأنسجة، والتي تفترض أن أجزاء الجسم المختلفة تمتص الغاز وتطرحه بمعدلات متفاوتة. هذه أنسجة افتراضية تُصنف إلى سريعة وبطيئة لوصف معدل التشبع. لكل نسيج، أو حجرة، عمر نصف مختلف. تستغرق الأنسجة الحقيقية أيضًا وقتًا أطول أو أقل للتشبع، لكن النماذج لا تحتاج إلى استخدام قيم الأنسجة الفعلية لإنتاج نتيجة مفيدة. استُخدمت نماذج تتراوح بين حجرة نسيجية واحدة و16 حجرة ^{[ 62 ]} لإنشاء جداول تخفيف الضغط، واستخدمت أجهزة كمبيوتر الغوص ما يصل إلى 20 حجرة ^{[ 63 ] .}

على سبيل المثال: تستطيع الأنسجة ذات المحتوى العالي من الدهون امتصاص كمية أكبر من النيتروجين، ولكنها غالبًا ما تعاني من ضعف التروية الدموية. لذا، تستغرق هذه الأنسجة وقتًا أطول للوصول إلى حالة التوازن، وتُوصف بأنها بطيئة، مقارنةً بالأنسجة ذات التروية الدموية الجيدة والقدرة الأقل على امتصاص الغازات، والتي تُوصف بأنها سريعة. ^{[ 64 ]}

تمتص الأنسجة السريعة الغاز بسرعة نسبية، لكنها تطلقه عادةً بسرعة أثناء الصعود. قد تتشبع الأنسجة السريعة خلال غطسة ترفيهية عادية، بينما قد لا تمتص الأنسجة البطيئة سوى جزء صغير من سعتها الغازية الكامنة. من خلال حساب مستويات الغاز في كل جزء على حدة، يتمكن الباحثون من بناء خوارزميات أكثر فعالية. إضافةً إلى ذلك، قد يتحمل كل جزء درجة تشبع أعلى أو أقل من غيره. الشكل النهائي هو نموذج معقد، ولكنه يسمح ببناء خوارزميات وجداول مناسبة لمجموعة واسعة من أنواع الغوص. ^{[ 64 ]} يحتوي حاسوب الغوص النموذجي على نموذج من 8 إلى 12 نسيجًا، بنصف عمر يتراوح من 5 دقائق إلى 400 دقيقة. ^{[ 63 ]} تستخدم جداول بوهلمان خوارزمية مع 16 نسيجًا، بنصف عمر يتراوح من 4 دقائق إلى 640 دقيقة. ^{[ 62 ]}

يمكن افتراض أن الأنسجة متصلة على التوالي، حيث يجب أن ينتشر الغاز المذاب عبر نسيج واحد للوصول إلى النسيج التالي، والذي له خصائص ذوبان مختلفة، أو على التوازي، حيث يُعتبر الانتشار داخل وخارج كل نسيج مستقلاً عن الأنسجة الأخرى، أو كمجموعات من الأنسجة المتصلة على التوالي والمتوازية، مما يجعل الحساب معقدًا. ^{[ 54 ]}

نصف عمر النسيج هو الوقت اللازم للنسيج لامتصاص أو إطلاق 50% من الفرق في سعة الغاز المذاب عند تغير الضغط الجزئي. في كل نصف عمر لاحق، يمتص النسيج أو يطلق نصف الفرق التراكمي مرة أخرى، وذلك بالتسلسل التالي: ½، ¾، 7/8، 15/16، 31/32، 63/64، وهكذا. ^{[ 20 ]} تتراوح أنصاف أعمار حجرات الأنسجة من دقيقة واحدة إلى 720 دقيقة على الأقل. ^{[ 65 ]} تختلف أنصاف أعمار حجرة نسيجية معينة باختلاف الغازات ذات الذوبانية ومعدلات الانتشار. يُنمذج امتصاص الغازات عمومًا باتباع معادلة أسية عكسية بسيطة، حيث يُفترض التشبع بعد ما يقارب أربعة أنصاف أعمار (93.75%) إلى ستة أنصاف أعمار (98.44%)، وذلك حسب نموذج تخفيف الضغط. ^{[ 19 ] [ 66 ] [ 67 ]} لا يحدث عادةً أي تغير في الطور أثناء عملية استنشاق الغازات بعد ذوبانها في دم الدورة الدموية الرئوية في الرئتين. وتبقى هذه الغازات في حالة ذائبة في أي نسيج تصل إليه عن طريق التروية والانتشار، لذا فإن النموذج قوي إلى حد كبير. ويُستثنى من ذلك الانتشار المعاكس متساوي الضغط ، الذي قد يُحفز نمو الفقاعات وربما تكوينها عند إدخال غاز ذي ذوبانية مختلفة إلى خليط التنفس. ^{[ 38 ] [ 37 ]} قد لا يصف هذا النموذج ديناميكيات إخراج الغازات بشكل كافٍ في حال وجود فقاعات في الطور الغازي. ^{[ 68 ] [ 69 ]}

لتحقيق أفضل تخفيف للضغط، ينبغي الحفاظ على قوة الدفع لإزالة تشبع الأنسجة عند الحد الأقصى، شريطة ألا يتسبب ذلك في إصابة الأنسجة بأعراض نتيجة لتكوّن الفقاعات ونموها (مرض تخفيف الضغط المصحوب بأعراض)، أو أن ينتج عنه حالة يتباطأ فيها الانتشار لأي سبب من الأسباب. ^{[ 70 ]}

هناك طريقتان مختلفتان جذريًا في معالجة هذه المسألة. تعتمد الأولى على افتراض وجود مستوى من التشبع الفائق لا يُسبب تكوّن فقاعات مصحوبة بأعراض، وتستند إلى ملاحظات تجريبية لأقصى معدل لتخفيف الضغط لا يؤدي إلى معدل غير مقبول من الأعراض. ​​تسعى هذه الطريقة إلى تعظيم تدرج التركيز بشرط عدم وجود أعراض، وتستخدم عادةً نموذجًا أُسّيًا مُعدَّلًا قليلًا لنصف العمر. أما الثانية، فتفترض أن الفقاعات ستتكوّن عند أي مستوى من التشبع الفائق حيث يكون إجمالي ضغط الغاز في الأنسجة أكبر من الضغط المحيط، وأن الغاز الموجود في الفقاعات يُطرح ببطء أكبر من الغاز المذاب. ^{[ 67 ]} تُؤدي هاتان الطريقتان إلى خصائص مختلفة لملامح تخفيف الضغط المُستمدة من النموذجين: تُعطي طريقة التشبع الفائق الحرج صعودًا أوليًا سريعًا نسبيًا، مما يُعظم تدرج التركيز، وتوقفات طويلة ضحلة، بينما تتطلب نماذج الفقاعات صعودًا أبطأ، مع توقفات أولى أعمق، ولكن قد تحتوي على توقفات ضحلة أقصر. تستخدم هذه الطريقة مجموعة متنوعة من النماذج. ^{[ 67 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 70 ] [ 73 ]}

الغوص الارتدادي هو أي غوص لا يكون فيه التعرض للضغط طويلاً بما يكفي لوصول جميع الأنسجة إلى حالة التوازن مع الغازات الخاملة الموجودة في غاز التنفس. ^{[ 83 ]}

يُعرَّف التعرض للتشبع بأنه الوقت الذي يكون فيه التعرض للضغط كافياً لوصول جميع الأنسجة إلى حالة التوازن مع الغازات الخاملة في خليط التنفس. ولأغراض عملية، يُؤخذ هذا عادةً على أنه ستة أضعاف نصف عمر أبطأ نسيج في النموذج. ^{[ 83 ]}

حد عدم التوقف، أو حد عدم تخفيف الضغط (NDL)، هو الحد الأقصى النظري لمحتوى الغاز المذاب في كل جزء من أنسجة الجسم، والذي يمكن تخفيف ضغطه مباشرةً إلى ضغط السطح عند معدل الصعود المُختار في النموذج، دون الحاجة إلى التوقف لتفريغ الغاز عند أي عمق، مع وجود خطر مقبول للإصابة بداء تخفيف الضغط المصحوب بأعراض. ​​يُعد مصطلح "حد عدم تخفيف الضغط" تسميةً غير دقيقة، إذ أن الصعود بالمعدل المحدد يُعتبر تخفيفًا للضغط، إلا أن هذا المصطلح شائع الاستخدام. ^{[ 84 ] [ 85 ]}

عندما يتجاوز تركيز الغاز في واحد أو أكثر من أنسجة الجسم الحد الأقصى المسموح به للغوص دون توقف، يصبح هناك حد أدنى للعمق يمكن للغواص الوصول إليه بمعدل الصعود المناسب، مع مستوى مقبول من خطر الإصابة بداء تخفيف الضغط. يُعرف هذا العمق بسقف تخفيف الضغط. ويمكن اعتباره حدًا أدنى سهلًا، إذ يسهل الصعود فوقه من الناحية الفيزيائية، ولكنه يزيد من خطر الإصابة بأعراض داء تخفيف الضغط وفقًا لنموذج تخفيف الضغط إلى مستوى غير مقبول نظريًا. يُطلق على النسيج الذي يصل إلى سقف تخفيف الضغط أولًا اسم النسيج المحدد. ^{[ 86 ] [ 87 ]}

يُعرف العمق (أو الضغط) الذي تبدأ عنده الأنسجة المتحكمة في إطلاق الغازات لغاز تنفس معين باسم "حد تخفيف الضغط". وفوق هذا الحد وتحت "حد تخفيف الضغط" يوجد نطاق العمق المعروف باسم "نافذة تخفيف الضغط"، وهو نطاق العمق الذي يمكن فيه إجراء تخفيف ضغط آمن وفقًا لنموذج تخفيف الضغط. يكون إجهاد تخفيف الضغط أقل باتجاه الحد الأدنى، وتكون كفاءة تخفيف الضغط أكبر بالقرب من الحد الأعلى. يعتمد عمق الحد الأدنى على تدرج تركيز الغاز الخامل، وبالتالي على الضغط الجزئي للجزء الخامل من غاز التنفس. ^{[ 87 ]}

تكون عملية إطلاق الغازات بالقرب من القاع بطيئة نسبيًا، وقد تستمر بعض الأنسجة الأبطأ في امتصاص الغازات. إذا بقي الغواص في هذه المنطقة من العمق، فقد تزداد الحاجة إلى تخفيف الضغط، وسيتوقف إطلاق الغازات في النهاية مع ارتفاع القاع. في الوقت نفسه، ومع تقدم إطلاق الغازات من النسيج المحدد، سيرتفع السقف أيضًا، مما يسمح للغواص بالصعود لمواكبته. ومع ذلك، إذا كان امتصاص الغازات من أنسجة أخرى كافيًا، فقد يحل أحدها محل النسيج المحدد ويرفع السقف إلى عمق أكبر. كما أن إطلاق الغازات بالقرب من القاع يقلل من نمو الفقاعات، بينما يزيد إطلاق الغازات المذابة بالقرب من السقف إلى أقصى حد. ^{[ 87 ]}

يُعرَّف شرط تخفيف الضغط بأنه وجود كمية كافية من الغاز المذاب في الأنسجة بحيث يصبح خطر الإصابة بأعراض مرض تخفيف الضغط غير مقبول عند الصعود المباشر إلى ضغط السطح بالمعدل المحدد لنموذج تخفيف الضغط المستخدم. ويمكن القول إن الغواص الذي لديه حد أقصى لتخفيف الضغط مُلزمٌ بتخفيف الضغط، مما يعني أنه يجب قضاء وقت إضافي في التخلص من الغازات أثناء الصعود، بالإضافة إلى الوقت الذي يقضيه في الصعود بالمعدل المناسب. ويُقضى هذا الوقت عادةً وبكفاءة عالية في محطات تخفيف الضغط، مع العلم أن التخلص من الغازات سيحدث عند أي عمق يكون فيه الضغط الجزئي للغاز الخامل في الدم الشرياني وغاز الرئة أقل من الضغط الجزئي في الأنسجة. وعند وجود شرط تخفيف الضغط، يكون هناك حد أدنى نظري آمن للعمق يُعرف باسم حد تخفيف الضغط .سيتم تحديد نقاط التوقف الإلزامية لتخفيف الضغط عند عمق يساوي أو يقل عن السقف الحالي. ^{[ 83 ]}

زمن الصعود إلى السطح (TTS) هو إجمالي الوقت المُقدَّر الذي يحتاجه الغواص للصعود من نقطة مُحدَّدة على مسار الغوص، باستخدام مجموعة مُحدَّدة من غازات تخفيف الضغط، والصعود بالمعدل الاسمي، وإجراء جميع التوقفات عند الأعماق المُحدَّدة. قد تكون هذه القيمة تقديرًا مُحسَبًا من خطة الغوص، ويتبعها الغواص كجدول زمني للصعود، أو تظهر على شاشة حاسوب الغوص مُحدَّثةً في الوقت الفعلي. وقد تستند إلى الغاز المُختار حاليًا، أو إلى اختيار الغاز الأمثل من بين جميع الغازات المُحدَّدة كغازات نشطة على الحاسوب. ^{[ 88 ]}

يتم تخفيف الضغط على مراحل باستخدام نقاط توقف عند أعماق محددة وفقًا لتسلسل سهل الاتباع. في معظم الجداول، كانت هذه المسافة تاريخيًا 3 أمتار (10 أقدام) ، ولكن يمكن استخدام أي مسافة اختيارية شريطة أن يأخذها حساب نقاط التوقف لتخفيف الضغط في الاعتبار. يجب على الغواص البقاء عند عمق التوقف المحدد حتى ينخفض ​​السقف إلى عمق التوقف الأقل التالي، وعندها يصعد الغواص إلى ذلك العمق للتوقف التالي. ^{[ 86 ]} 

يمكن أيضًا حساب وقت التوقف لمتابعة حدّ تخفيف الضغط، مما يُعطي أقصى تدرج ضغط لغسل الغاز الخامل، ويُقلل مدة تخفيف الضغط الإجمالية بنسبة تتراوح بين 4 و12%. يُمكن اتباع هذه الاستراتيجية تقريبًا عند استخدام حاسوب غوص مُفعّل عليه هذا الخيار. لا يُعرف تأثير هذه الاستراتيجية على مخاطر تخفيف الضغط، إذ لم تُجرَ أي اختبارات حتى عام 2022. ^{[ 86 ]}

أظهرت التجارب أن تكوّن فقاعات الغاز يُعيق بشكل ملحوظ التخلص من الغاز الخامل. ^{[ 17 ] [ 89 ]} تبقى كمية كبيرة من الغاز الخامل في الأنسجة بعد صعود الغواص إلى السطح، حتى في حال عدم ظهور أعراض مرض تخفيف الضغط. قد يكون هذا الغاز المتبقي ذائبًا أو على شكل فقاعات غير ظاهرة سريريًا، وسيستمر في التسرب طالما بقي الغواص على السطح. في حال تكرار الغوص، تُحمّل الأنسجة مسبقًا بهذا الغاز المتبقي، مما يؤدي إلى تشبعها بشكل أسرع. ^{[ 90 ] [ 91 ]}

في الغوص المتكرر، قد تتراكم الغازات في الأنسجة الأبطأ يومًا بعد يوم، إذا لم يتوفر وقت كافٍ للتخلص منها بين الغطسات. وقد يُشكل هذا مشكلة في حالات الغوص المتعددة الأيام. كما أن عمليات تخفيف الضغط المتعددة يوميًا على مدى أيام عديدة قد تزيد من خطر الإصابة بداء تخفيف الضغط بسبب تراكم الفقاعات غير المصحوبة بأعراض، والتي تُقلل من معدل خروج الغازات، ولا تُؤخذ في الحسبان في معظم خوارزميات تخفيف الضغط. ^{[ 92 ]} ونتيجة لذلك، تُقدم بعض منظمات تدريب الغواصين توصيات إضافية، مثل أخذ "اليوم السابع راحة". ^{[ 93 ]}

تُعدّ نماذج تخفيف الضغط الحتمية منهجًا قائمًا على القواعد لحساب تخفيف الضغط. ^{[ 94 ]} وتستند هذه النماذج إلى فكرة أن التشبع المفرط في مختلف الأنسجة يُعدّ "غير آمن" (مما يؤدي إلى داء تخفيف الضغط ). تحتوي هذه النماذج عادةً على قواعد متعددة تعتمد على العمق ونوع النسيج، استنادًا إلى نماذج رياضية لأقسام الأنسجة المثالية. لا توجد طريقة رياضية موضوعية لتقييم القواعد أو المخاطر الإجمالية سوى مقارنتها بنتائج الاختبارات التجريبية. تُقارن النماذج بالنتائج التجريبية والتقارير الميدانية، وتُراجع القواعد من خلال التقييم النوعي ومطابقة المنحنيات بحيث يتنبأ النموذج المُعدّل بالواقع المرصود بشكل أدق، ثم تُجرى المزيد من الملاحظات لتقييم موثوقية النموذج في الاستقراءات إلى نطاقات لم تُختبر سابقًا. تُقاس فائدة النموذج بدقته وموثوقيته في التنبؤ بظهور أعراض داء تخفيف الضغط وفقاعات الدم الوريدية غير المصحوبة بأعراض أثناء الصعود. ^{[ 94 ]}

يمكن افتراض أن نقل الغازات في الواقع يحدث عن طريق التروية الدموية، وكذلك عن طريق الانتشار في الأنسجة التي يقل فيها تدفق الدم أو ينعدم. تكمن المشكلة في محاولات نمذجة التروية والانتشار معًا في كثرة المتغيرات الناتجة عن التفاعلات بين جميع مكونات النسيج، مما يجعل المسألة معقدة للغاية. إحدى طرق تبسيط نمذجة انتقال الغازات من وإلى الأنسجة هي وضع افتراضات حول الآلية المحددة لنقل الغازات المذابة إلى الأنسجة التي تتحكم في تخفيف الضغط. إن افتراض أن للتروية أو الانتشار تأثيرًا مهيمنًا، مع إمكانية إهمال الآخر، يُمكن أن يقلل بشكل كبير من عدد المتغيرات. ^{[ 70 ]}

الأنسجة المحدودة بالانتشار و"شريحة الأنسجة"، ونماذج السلسلة

يؤدي افتراض أن الانتشار هو الآلية المحددة لنقل الغاز المذاب في الأنسجة إلى نموذج مختلف تمامًا لحجيرات الأنسجة. في هذه الحالة، يُفترض وجود سلسلة من الحجيرات، حيث يتم نقل الغاز عن طريق التروية إلى إحدى الحجيرات، بينما يحدث الانتشار بين الحجيرات، والتي تُرتّب، تبسيطًا، على شكل سلسلة. بالنسبة للحجيرة العامة، يكون الانتشار من وإلى الحجيرتين المتجاورتين فقط على الجانبين المتقابلين، أما الحالات الحدية فهي الحجيرة الأولى التي يُزوّد ​​فيها الغاز ويُزال عن طريق التروية، ونهاية السلسلة حيث توجد حجيرة مجاورة واحدة فقط. ^{[ 53 ]} أبسط نموذج متسلسل هو حجيرة واحدة، ويمكن اختزاله إلى نموذج "شريحة نسيجية" أحادية البعد. ^{[ 53 ]}

نموذج غولدمان للحجرات المترابطة

على عكس الحجرات المتوازية المستقلة في نماذج هالدين، حيث تُعتبر جميع الحجرات مُعرِّضة للمخاطر، يفترض نموذج غولدمان وجود حجرة "نشطة" أو "مُعرِّضة للمخاطر" ذات تروية جيدة نسبيًا، متصلة على التوالي بحجيرات "خزانة" أو "عازلة" مجاورة ذات تروية ضعيفة نسبيًا، والتي لا تُعتبر مواقع محتملة لتكوّن الفقاعات، ولكنها تؤثر على احتمالية تكوّنها في الحجرة النشطة من خلال تبادل الغاز الخامل الانتشارية معها. ^{[ 54 ] [ 105 ]} أثناء الضغط، ينتشر الغاز إلى الحجرة النشطة ومن خلالها إلى الحجرات العازلة، مما يزيد من إجمالي كمية الغاز المذاب الذي يمر عبرها. أثناء تخفيف الضغط، يجب أن يمر هذا الغاز العازل عبر الحجرة النشطة مرة أخرى قبل التخلص منه. إذا كان تحميل الغاز في الحجرات العازلة صغيرًا، فإن انتشار الغاز الإضافي عبر الحجرة النشطة يكون بطيئًا. ^{[ 105 ]} تتوقع النماذج المترابطة انخفاضًا في معدل غسل الغاز مع مرور الوقت أثناء تخفيف الضغط مقارنةً بالمعدل المتوقع لنموذج الحجرات المتوازية المستقلة المستخدم للمقارنة. ^{[ 54 ]}

يختلف نموذج غولدمان عن نموذج كيد-ستوبس لتخفيف الضغط في أن نموذج غولدمان يفترض حركية خطية، بينما يتضمن نموذج كيد-ستوبس مكونًا تربيعيًا، كما أن نموذج غولدمان لا يأخذ في الاعتبار سوى الحجرة المركزية جيدة التروية الدموية كعامل مساهم في المخاطر، في حين يفترض نموذج كيد-ستوبس أن جميع الحجرات تحمل مخاطر محتملة. ويربط نموذج DCIEM لعام 1983 المخاطر بالحجرتين الخارجيتين من سلسلة مكونة من أربع حجرات. ^{[ 54 ]} ويزعم غولدمان أن النموذج الرياضي القائم على هذا المفهوم لا يقتصر على مطابقة بيانات المقطع المربع للبحرية المستخدمة في المعايرة فحسب، بل يتنبأ أيضًا بالمخاطر بدقة نسبية لملامح التشبع. ولم تكن نسخة الفقاعات من نموذج ICM مختلفة بشكل ملحوظ في التنبؤات، وتم استبعادها لكونها أكثر تعقيدًا دون مزايا جوهرية. كما تنبأ نموذج ICM بحدوث مرض تخفيف الضغط بدقة أكبر في حالات التعرض للغوص الترفيهي منخفض المخاطر المسجلة في مجموعة بيانات مشروع استكشاف الغوص التابع لشبكة الغوص البحرية (DAN). استُخدم في هذه الدراسة نموذجان بديلان: نموذج LE1 (الخطي-الأسّي) ونموذج هالدين الخطي. ^{[ 105 ]} ويتوقع نموذج غولدمان انخفاضًا ملحوظًا في المخاطر بعد التوقف الآمن أثناء الغوص منخفض المخاطر ^{[ 106 ]} ، وانخفاضًا ملحوظًا في المخاطر باستخدام النيتروكس (أكثر مما تشير إليه جداول PADI). ^{[ 107 ]}

تُصمَّم نماذج تخفيف الضغط الاحتمالية ، والتي تُعرف أيضًا بنماذج تخفيف الضغط القائمة على الأدلة، لحساب خطر (أو احتمال) حدوث مرض تخفيف الضغط (DCS) في عملية تخفيف ضغط معينة، ^{[ 108 ] [ 94 ]} استنادًا إلى نتائج فعلية لمجموعة بيانات إحصائية قوية. يُعد التحليل الإحصائي مناسبًا تمامًا للعمل بالهواء المضغوط في عمليات حفر الأنفاق نظرًا لكثرة الأفراد الذين يتعرضون لظروف مماثلة عند نفس الضغط ودرجة الحرارة المحيطة، مع أحمال عمل وأوقات تعرض متشابهة، وبنفس جدول تخفيف الضغط. ^{[ 109 ]} وقد أظهرت أعداد كبيرة من عمليات تخفيف الضغط في ظل ظروف مماثلة أنه من غير العملي القضاء على جميع مخاطر مرض تخفيف الضغط، لذا من الضروري تحديد مستوى مقبول من المخاطر، بناءً على العوامل الأخرى ذات الصلة بالتطبيق. على سبيل المثال، قد يُسهم سهولة الوصول إلى علاج فعال، كالعلاج بالأكسجين عالي الضغط في الموقع، أو تحقيق فائدة أكبر في إخراج الغواص من الماء في وقت أقرب، في جعل معدل الإصابة المرتفع مقبولاً، بينما قد يؤدي تعارض ذلك مع جدول العمل، أو آثاره السلبية على معنويات العمال، أو ارتفاع احتمالية التقاضي، إلى خفض معدل الإصابة المقبول. كما تُعد الكفاءة عاملاً مهماً، إذ تتم عملية تخفيف الضغط عن الموظفين خلال ساعات العمل. ^{[ 109 ]}

تتيح هذه الطرق تغيير أعماق وأوقات التوقف لتخفيف الضغط للوصول إلى جدول زمني لتخفيف الضغط يفترض احتمالية محددة لحدوث مرض تخفيف الضغط، مع تقليل إجمالي وقت تخفيف الضغط. ويمكن أيضًا عكس هذه العملية، مما يسمح بحساب احتمالية حدوث مرض تخفيف الضغط لأي جدول زمني لتخفيف الضغط، في حال توفر بيانات موثوقة كافية. ^{[ 109 ]}

في عام 1936، اعتُبر معدل إصابة بنسبة 2% مقبولاً للعاملين في مجال الهواء المضغوط في المملكة المتحدة. وفي عام 2000، قبلت البحرية الأمريكية نسبة 2% لحالات الأعراض الخفيفة، و0.1% فقط لحالات الأعراض الخطيرة. وفي تسعينيات القرن الماضي، قبلت عمليات الغوص التجاري في بحر الشمال نسبة 0.5% لحالات الأعراض الخفيفة، مع ندرة حالات الأعراض الخطيرة، بينما قبلت عمليات الغوص التجاري في خليج المكسيك خلال الفترة نفسها نسبة 0.1% لحالات الأعراض الخفيفة و0.025% لحالات الأعراض الخطيرة. وتميل هيئات الصحة والسلامة إلى تحديد مستوى المخاطر المقبول بأقل قدر ممكن عملياً، مع مراعاة جميع العوامل ذات الصلة، بما في ذلك العوامل الاقتصادية. ^{[ 109 ] [ 108 ]} ولتحليل احتمالية ظهور أعراض خفيفة وشديدة، من الضروري أولاً تعريف هذه الفئات من الأعراض، بما يتناسب مع التحليل. ^{[ 110 ]}

تتضمن الأدوات اللازمة لتقدير احتمالية الإصابة بمرض تخفيف الضغط نموذجًا بيوفيزيائيًا يصف تبادل الغازات الخاملة وتكوّن الفقاعات أثناء تخفيف الضغط، وبيانات التعرض على شكل منحنيات الضغط/الزمن لخليط غازات التنفس، ونتائج مرض تخفيف الضغط لهذه التعرضات، بالإضافة إلى أساليب إحصائية، مثل تحليل البقاء أو التحليل البايزي، لإيجاد أفضل تطابق بين النموذج والبيانات التجريبية، وبعد ذلك يمكن مقارنة النماذج كميًا واستخدام النموذج الأنسب للتنبؤ باحتمالية الإصابة بمرض تخفيف الضغط. وتتعقد هذه العملية بتأثير الظروف البيئية على احتمالية الإصابة بمرض تخفيف الضغط. وتشمل العوامل التي تؤثر على تروية الأنسجة أثناء الشهيق والزفير، والتي تؤثر بدورها على معدلات امتصاص الغاز الخامل والتخلص منه على التوالي، الغمر ودرجة الحرارة والتمارين الرياضية. ومن المعروف أيضًا أن التمارين الرياضية تعزز تكوّن الفقاعات أثناء تخفيف الضغط. ^{[ 109 ]}

من المعروف أن توزيع محطات تخفيف الضغط يؤثر على خطر الإصابة بمرض تخفيف الضغط. أجرت البحرية الأمريكية تجربةً استخدمت فيها أعراض مرض تخفيف الضغط كنقطة نهاية، وقارنت نموذجين للتعرض أثناء الغوص باستخدام الهواء، مع استخدام نفس مدة الغوص، ودرجة حرارة الماء، وعبء العمل، ونفس إجمالي وقت تخفيف الضغط، وذلك لتوزيعين مختلفين لعمق محطات تخفيف الضغط، باستخدام الهواء أيضًا. ووجدت التجربة أن المحطات الأقل عمقًا تحمل خطرًا أقل بكثير من الناحية الإحصائية. لم يحاول النموذج تحسين توزيع عمق وقت تخفيف الضغط، أو استخدام تبديل الغاز، بل قارن فقط فعالية نموذجين محددين، ولكن بالنسبة لهذين النموذجين، كانت النتائج مقنعة. ^{[ 109 ]}

أُجريت مجموعة أخرى من التجارب لسلسلة من فترات التعرض المتزايدة لقاع البحر عند عمق ثابت، مع اختلاف درجة الحرارة المحيطة. تمت مقارنة أربع حالات حرارية: دافئة خلال مرحلة القاع ومرحلة تخفيف الضغط، باردة خلال مرحلة القاع ومرحلة تخفيف الضغط، دافئة في القاع وباردة أثناء تخفيف الضغط، وباردة في القاع ودافئة أثناء تخفيف الضغط. كانت النتائج واضحة للغاية، حيث كان معدل الإصابة بداء تخفيف الضغط أقل بكثير لدى الغواصين الذين كانوا أكثر برودة خلال مرحلة استنشاق الغاز وأكثر دفئًا أثناء تخفيف الضغط مقارنةً بالعكس، وهو ما فُسِّر على أنه مؤشر على تأثير درجة الحرارة على التروية الدموية في الجسم، وعلى امتصاص الغاز والتخلص منه. ^{[ 109 ]}

أظهر تحليل إحصائي استرجاعي لمجموعة بيانات كبيرة من تقارير حالات الغوص بالهواء والنيتروكس، نُشرت عام ٢٠١٧، أنه عند قبول خطر بنسبة ٢٪ للأعراض الخفيفة، و٠.١٪ للأعراض الشديدة، باستخدام نموذج إزالة الغازات الخطي الأسي، كان خطر الأعراض الشديدة هو العامل المحدد. ومن العوامل التي عَقَّدت هذا التحليل تباين طرق التمييز بين الحالات الخفيفة والشديدة. ^{[ ١٠٨ ]}

تمثيل بياني لجدول تخفيف الضغط التشبعي NORSOK U-100 (2009) من عمق 180 مترًا تحت سطح البحر، بدءًا من الساعة 06:00 واستمرارًا لمدة 7 أيام و15 ساعة مع الحفاظ على الضغط الجزئي للأكسجين بين 0.4 و0.5 بار

يُعدّ تخفيف الضغط التشبعي عمليةً فسيولوجيةً للانتقال من حالة تشبّع كاملة بالغاز الخامل تحت ضغط مرتفع إلى الظروف القياسية عند الضغط الجوي السطحي الطبيعي. وهي عملية طويلة يتم خلالها التخلص من الغازات الخاملة بمعدل بطيء للغاية، يحده أبطأ الأنسجة المتأثرة، وقد يؤدي أي انحراف عن هذا المعدل إلى تكوّن فقاعات غازية تُسبب داء تخفيف الضغط. وتعتمد معظم الإجراءات التشغيلية على معايير مُستمدة تجريبياً تصف معدل تخفيف الضغط البطيء والمستمر، والذي قد يعتمد على العمق ومزيج الغازات. ^{[ 111 ]}

في الغوص التشبعي، تُعتبر جميع الأنسجة مشبعة، وبالتالي فإن تخفيف الضغط الآمن للأنسجة الأبطأ سيكون آمنًا نظريًا لجميع الأنسجة الأسرع في نموذج موازٍ. يؤدي الصعود المباشر من تشبع الهواء عند عمق 7  أمتار تقريبًا إلى ظهور فقاعات غازية وريدية، ولكن ليس إلى ظهور أعراض مرض تخفيف الضغط. تتطلب حالات التعرض للتشبع على أعماق أكبر تخفيف الضغط وفقًا لجداول زمنية محددة. ^{[ 112 ]}

يُتحكم في معدل تخفيف الضغط الآمن من غطسة التشبع بالضغط الجزئي للأكسجين في غاز التنفس المستنشق. ^{[ 113 ]} يسمح عدم التشبع المتأصل، الناتج عن نافذة الأكسجين، بمرحلة أولية سريعة نسبيًا من تخفيف ضغط التشبع، بما يتناسب مع الضغط الجزئي للأكسجين، ثم يتحكم في معدل تخفيف الضغط اللاحق، والذي يحده نصف عمر إزالة الغاز الخامل من أبطأ حجرة. ^{[ 114 ]} مع ذلك، لا تسمح بعض جداول تخفيف ضغط التشبع ببدء تخفيف الضغط بارتفاع مفاجئ في مستوى الأكسجين. ^{[ 115 ]} لم يُثبت أن الارتفاعات المفاجئة أو إجراءات تخفيف الضغط المستخدمة حاليًا (2016) تُسبب مشاكل في تخفيف الضغط بشكل منفرد، ولكن يبدو أن هناك خطرًا أعلى بكثير عندما يتبع الارتفاعات المفاجئة تخفيف الضغط قبل أن تختفي الفقاعات غير المصحوبة بأعراض، والناتجة عن الارتفاعات المفاجئة، تمامًا. يبدو أن بدء تخفيف الضغط أثناء وجود الفقاعات هو العامل المهم في العديد من حالات مرض تخفيف الضغط غير المتوقع أثناء تخفيف ضغط التشبع الروتيني. ^{[ 116 ]}

سمح تطبيق نموذج الفقاعات في عام 1985 بنمذجة ناجحة لعمليات تخفيف الضغط التقليدية، وتخفيف الضغط على ارتفاعات عالية، وعتبات عدم التوقف، والغوص التشبعي باستخدام إعداد واحد لأربعة معلمات عالمية للتنوي. ^{[ 117 ]}

تتواصل الأبحاث حول نمذجة تخفيف الضغط عند التشبع واختبار الجدول الزمني. في عام ٢٠١٥، استُخدم مفهوم يُسمى "نافذة الأكسجين الموسعة" في اختبارات أولية لنموذج مُعدَّل لتخفيف الضغط عند التشبع. يسمح هذا النموذج بمعدل تخفيف ضغط أسرع في بداية الصعود للاستفادة من عدم التشبع الناتج عن الاستخدام الأيضي للأكسجين، يليه معدل ثابت محدود بالضغط الجزئي للأكسجين في غاز التنفس. كما أن فترة معدل تخفيف الضغط الثابت محدودة أيضًا بالحد الأقصى المسموح به لنسبة الأكسجين، وعند الوصول إلى هذا الحد، يتباطأ معدل تخفيف الضغط مرة أخرى مع انخفاض الضغط الجزئي للأكسجين. لا يزال هذا الإجراء تجريبيًا حتى مايو ٢٠١٦. الهدف هو تقليل وقت تخفيف الضغط الإجمالي بشكل آمن ومقبول لعمق تشبع معين ومزيج غازي محدد. ^{[ ١١١ ]}

من المهم التحقق من صحة أي نظرية من خلال إجراءات اختبار مضبوطة بدقة. ومع تطور إجراءات ومعدات الاختبار، يكتسب الباحثون المزيد من المعرفة حول تأثيرات تخفيف الضغط على الجسم. ركزت الأبحاث الأولية على إنتاج غطسات خالية من أعراض مرض تخفيف الضغط (DCS) المعروفة. ومع استخدام فحص دوبلر بالموجات فوق الصوتية لاحقًا، تبين أن الفقاعات تتشكل داخل الجسم حتى في الغطسات التي لم تظهر فيها أي علامات أو أعراض لمرض تخفيف الضغط. تُعرف هذه الظاهرة باسم "الفقاعات الصامتة". يُعتبر وجود الجلطات الغازية الوريدية مؤشرًا منخفض الخصوصية لمرض تخفيف الضغط، ولكن غيابها يُعد مؤشرًا حساسًا على انخفاض مخاطر تخفيف الضغط، ولذلك يُعتقد أن الكشف الكمي عن الجلطات الغازية الوريدية مفيد كمؤشر على إجهاد تخفيف الضغط عند مقارنة استراتيجيات تخفيف الضغط، أو تقييم كفاءة الإجراءات. ^{[ 118 ]}

استندت جداول البحرية الأمريكية لعام 1956 إلى حدود محددة بناءً على علامات وأعراض مرض تخفيف الضغط الخارجية. وتمكن باحثون لاحقون من تحسين هذا العمل بتعديل هذه الحدود استنادًا إلى اختبار دوبلر. مع ذلك، اعتمدت جداول معدل ضربات القلب للبحرية الأمريكية، المستندة إلى خوارزمية ثالمان، على أعراض مرض تخفيف الضغط القابلة للتمييز فقط كمعيار للاختبار. ^{[ 119 ] [ 120 ]} ونظرًا لأن إجراءات الاختبار طويلة ومكلفة، ولأن هناك قيودًا أخلاقية على العمل التجريبي على البشر مع اعتبار الإصابة نقطة نهاية، فمن الممارسات الشائعة أن يقوم الباحثون بإجراء عمليات تحقق أولية للنماذج الجديدة بناءً على نتائج تجريبية من تجارب سابقة. وهذا له بعض الآثار عند مقارنة النماذج. ^{[ 121 ]}

كانت نماذج الفقاعات المستخدمة في تخفيف الضغط شائعة بين الغواصين التقنيين في أوائل العقد الأول من الألفية الثانية، على الرغم من قلة البيانات التي تدعم فعاليتها عمليًا. ومنذ ذلك الحين، أشارت العديد من الدراسات المقارنة إلى وجود أعداد أكبر نسبيًا من الجلطات الغازية الوريدية بعد تخفيف الضغط باستخدام نماذج الفقاعات، كما أفادت إحدى الدراسات بارتفاع معدل الإصابة بداء تخفيف الضغط. ويبدو أن التوقفات الأعمق لتخفيف الضغط في وقت مبكر من الصعود أقل فعالية في التحكم في تكوين الفقاعات مما كانت تفترضه الفرضيات. وقد يعود هذا القصور إلى استمرار دخول الغاز إلى الأنسجة الأبطأ خلال الفترة الممتدة على أعماق أكبر، مما يؤدي إلى زيادة تشبع هذه الأنسجة بالغاز في الأعماق الضحلة. ولا تزال استراتيجية تخفيف الضغط المثلى للغوصات العميقة غير معروفة (2016). ^{[ 131 ]}

لم تُثبت فعالية التحول من استخدام غاز الهيليوم كمخفف إلى النيتروكس لتسريع عملية تخفيف الضغط بشكل قاطع. وتزيد هذه التحولات من خطر الإصابة بداء تخفيف الضغط في الأذن الداخلية نتيجة لتأثيرات الانتشار المعاكس. ^{[ 131 ]}

إلى جانب خصائص الغوص الأساسية ومزيج الغازات، وحمل الغاز المتبقي من الغطسات السابقة، يُعتقد أن ثلاث مجموعات من العوامل لها تأثير كبير على إجهاد تخفيف الضغط، وتطور الفقاعات داخل جسم الغواص، وظهور الأعراض. ​​هذه العوامل هي: التمارين الرياضية قبل الغوص وأثناءه وبعده، والحالة الحرارية أثناء الغوص وبعده، بما في ذلك تأثيرها على توزيع التروية الدموية والتغيرات التي تطرأ عليها أثناء الغوص، ومجموعة العوامل المصنفة تحت مسمى "الاستعداد"، مثل حالة الترطيب، واللياقة البدنية، والعمر، والصحة العامة، وغيرها من الخصائص التي قد تؤثر على امتصاص الغازات وإطلاقها في جسم الغواص. حاليًا، لا يمكن استخدام هذه العوامل للتنبؤ بمخاطر تخفيف الضغط بشكل دقيق، وبعضها لا يمكن تقييمه رقميًا في الوقت الفعلي. ^{[ 7 ]}

• هاميلتون، روبرت و.؛ ثالمان، إدوارد د. (2003). "10.2: ممارسة تخفيف الضغط". في بروباك، ألف أو.؛ ​​نيومان، توم س. (محرران). فسيولوجيا وطب الغوص لبينيت وإليوت (الطبعة الخامسة المنقحة  ). الولايات المتحدة: سوندرز. الصفحات 455-500 . ISBN  978-0-7020-2571-6. OCLC 51607923 . 
• هوغينز، كارل إي. (1992). ورشة عمل حول ديناميكيات تخفيف الضغط. دورة تم تدريسها في جامعة ميشيغان (تقرير).
• ثالمان، إي دي (1984). اختبار المرحلة الثانية لخوارزميات تخفيف الضغط لاستخدامها في حاسوب تخفيف الضغط تحت الماء التابع للبحرية الأمريكية. تقرير وحدة الغوص التجريبية التابعة للبحرية (تقرير). المجلد 1-84 . 
• ثالمان، إي دي (1985). تطوير خوارزمية تخفيف الضغط لضغط جزئي ثابت للأكسجين في الغوص بالهيليوم. تقرير بحثي لوحدة الغوص التجريبية التابعة للبحرية (تقرير). المجلد 1-85 . 
• البحرية الأمريكية (2008). دليل الغوص التابع للبحرية الأمريكية، الطبعة السادسة . الولايات المتحدة: قيادة أنظمة البحرية الأمريكية . تاريخ الاسترجاع: 15 يونيو 2008 .
• وينكي، بروس ر.؛ أوليري، تيموثي ر. (13 فبراير 2002). "نموذج الفقاعات ذو التدرج المخفّض: خوارزمية الغوص، الأساس والمقارنات" (ملف PDF) . تامبا، فلوريدا: عمليات الغوص التقني التابعة لـ NAUI . تاريخ الاسترجاع: 25 يناير 2012 .
• يونت، دي إي (1991). هانز-يورغن، ك.؛ هاربر الابن، دي إي (محرران). "الجيلاتين والفقاعات ومرض تخفيف الضغط". المؤتمر الدولي للغوص العلمي في المحيط الهادئ...، (وقائع الندوة السنوية الحادية عشرة للغوص العلمي للأكاديمية الأمريكية لعلوم ما تحت الماء، التي عُقدت في الفترة من 25 إلى 30 سبتمبر 1991. جامعة هاواي، هونولولو، هاواي) .