عمق التخدير المكافئ

يُستخدم العمق المكافئ للتخدير (END) (ويُعرف تاريخيًا أيضًا باسم العمق المكافئ للنيتروجين ) في الغوص التقني كوسيلة لتقدير التأثير المخدر لخليط غاز التنفس ، مثل النيتروكس أو الهيليوكس أو التريمكس . تُستخدم هذه الطريقة، لخليط غاز تنفس معين وعمق غوص محدد، لحساب العمق المكافئ الذي يُنتج نفس التأثير المخدر تقريبًا عند تنفس الهواء. ^{[ 1 ]}

يتم حساب العمق المكافئ للمخدرات في خليط غاز التنفس عند عمق معين عن طريق إيجاد العمق الذي يكون فيه للهواء المتنفس نفس الضغط الجزئي الكلي للمكونات المخدرة كما هو الحال في غاز التنفس المعني. ^{[ 1 ]}

بما أن الهواء يتكون من حوالي 21% أكسجين و79% نيتروجين، فإن اعتبار الأكسجين مادة مخدرة يختلف باختلاف نوعه، وكذلك درجة تأثيره المخدر مقارنةً بالنيتروجين. فإذا اعتُبر الأكسجين مكافئًا للنيتروجين في التأثير المخدر، فإن الغازات المخدرة تُشكل 100% من الخليط، أو بعبارة أخرى، تُصبح نسبة الغازات المخدرة من إجمالي الغازات 1.0. وتفترض بعض الجهات المختصة وهيئات الاعتماد أن الأكسجين مكافئ للنيتروجين في التأثير المخدر لهذا الغرض. ^{[ 2 ]} في المقابل، تعتبر جهات أخرى الأكسجين غير مخدر، وتصنفه مع الهيليوم ومكونات أخرى يُحتمل أن تكون غير مخدرة، ^{[ 3 ]} أو أقل تخديرًا، وتصنفه مع غازات مثل الهيدروجين، الذي يُقدر تأثيره المخدر بنحو 55% من تأثير النيتروجين بناءً على ذوبانه في الدهون. ^{[ 4 ]}

يستمر البحث في طبيعة وآلية التخدير بالغاز الخامل، وفي إيجاد طرق قياس موضوعية لمقارنة شدة الحالة على أعماق مختلفة وبتراكيب غازية مختلفة. ^{[ 3 ]}

على الرغم من أن الأكسجين يتمتع بذوبانية أكبر في الدهون من النيتروجين، وبالتالي من المفترض أن يكون أكثر تأثيراً مخدراً وفقاً لعلاقة ماير-أوفرتون ، فمن المرجح أن يتم استقلاب جزء من الأكسجين، مما يقلل من تأثيره إلى مستوى مماثل لتأثير النيتروجين أو أقل. ^{[ 3 ]}

توجد أيضًا استثناءات معروفة لعلاقة ماير-أوفرتون. فبعض الغازات التي يُفترض أن تكون شديدة التخدير نظرًا لذوبانها العالي في الزيت، تكون أقل تخديرًا بكثير مما هو متوقع. وقد أظهرت أبحاث التخدير أن الغاز لكي يكون مخدرًا، يجب أن يرتبط جزيئه بمستقبلات على الخلايا العصبية، وبعض الجزيئات لها شكل لا يُسهّل هذا الارتباط. ولا يُعرف ما إذا كان الأكسجين يرتبط بمستقبلات الخلايا العصبية وكيفية ذلك، لذا فإن حقيقة أن الأكسجين أكثر ذوبانًا في الزيت من النيتروجين، لا تعني بالضرورة أنه أكثر تخديرًا من النيتروجين. ^{[ 3 ]}

نظراً لوجود بعض الأدلة التي تشير إلى أن الأكسجين يلعب دوراً في التأثيرات المخدرة لخليط الغازات، ^{[ 5 ]} فإن بعض المنظمات تفضل افتراض أن الخليط مخدر بدلاً من الطريقة السابقة التي كانت تعتبر النيتروجين فقط هو المكون المخدر، لأن هذا الافتراض أكثر تحفظاً، كما يوصي دليل الغوص الصادر عن الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) بمعاملة الأكسجين والنيتروجين على أنهما مخدران بنفس القدر كوسيلة لتبسيط الحسابات، نظراً لعدم توفر قيمة مقاسة. ^{[ 1 ]}

يزداد الوضع تعقيداً بسبب اختلاف تأثيرات التخدير بالغاز الخامل بشكل كبير بين الغواصين الذين يستخدمون نفس خليط الغاز، وبين المناسبات لنفس الغواص على نفس الغاز ونفس نمط الغوص.

لم تُثبت الاختبارات الموضوعية حدوث التخدير بالأكسجين، ولا يزال البحث مستمرًا. وقد واجهت الدراسات صعوبة في تحديد طريقة موثوقة لقياس التخدير بالغاز بشكل موضوعي، إلا أن تخطيط كهربية الدماغ الكمي (EEG) قد أسفر عن نتائج مثيرة للاهتمام. ^{[ 3 ] [ 6 ]} ويُعدّ قياس التأثيرات الدقيقة للتخدير بالغاز الخامل أمرًا صعبًا. إذ يمكن أن تكون الاختبارات النفسية متغيرة وتتأثر بعوامل التعلم ودافعية المشاركين. من حيث المبدأ، يمكن استخدام القياسات العصبية الفيزيولوجية الموضوعية، مثل تحليل تخطيط كهربية الدماغ الكمي (qEEG) وتردد الوميض الحرج (CFFF)، للحصول على قياسات موضوعية. ^{[ 3 ] [ 7 ]}

أظهرت بعض الدراسات انخفاضًا في معدل تدفق الهواء البارد (CFFF) أثناء الغوص بالتنفس الهوائي عند ضغط 4 بار (30  مترًا تحت سطح البحر)، لكنها لم ترصد أي تغيير في الضغط الجزئي للأكسجين النقي ضمن نطاق التنفس. ولا تتناسب نتائج معدل تدفق الهواء البارد للنيتروجين بشكل جيد مع الضغط الجزئي عند الأعماق الكبيرة. ^{[ 3 ] [ 7 ]}

يرتبط التسمم بالغاز الخامل تحت الضغط العالي بانخفاض نشاط الدماغ عند قياسه بتخطيط كهربية الدماغ (EEG). وقد طُوِّر مقياس للاتصال الوظيفي يعتمد على ما يُسمى بتحليل المعلومات المتبادلة ، ولُخِّص باستخدام مقياس كفاءة الشبكة العالمية . نجحت هذه الطريقة في التمييز بين تنفس الهواء على سطح الأرض والهواء على ارتفاع 50  مترًا، بل وأظهرت تأثيرًا  على الهواء على ارتفاع 18 مترًا، لكنها لم تُظهر فرقًا مرتبطًا بالضغط عند التعرض للهيليوم والأكسجين. يشير عدم وجود تغيير مع الهيليوم والأكسجين إلى أن تأثير النيتروجين تحت الضغط العالي هو ما تم قياسه، وليس تأثيرًا مباشرًا للضغط. ^{[ 3 ]}

لم يتغير مقياس الاتصال الوظيفي لتخطيط كهربية الدماغ أثناء استنشاق الأكسجين عالي الضغط ضمن النطاق الآمن للاختبار، مما يشير إلى أن الأكسجين لا يُحدث نفس التغيرات في النشاط الكهربائي للدماغ المرتبطة بالضغوط الجزئية العالية للنيتروجين، مما يوحي بأن الأكسجين ليس مخدرًا بنفس طريقة النيتروجين. ^{[ 3 ]}

على الرغم من أن ثاني أكسيد الكربون (CO₂ ₎ معروف بأنه أكثر تخديرًا من النيتروجين - إذ أن ارتفاع الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الحويصلات الهوائية في نهاية الزفير _بمقدار 10 مليمترات زئبقية (13 ملي بار) يُسبب ضعفًا في كلٍ من الوظائف العقلية والحركية النفسية بنسبة 10% تقريبًا - ^{[ 5 ] [ 2 ]،} إلا أن تأثيرات احتباس ثاني أكسيد الكربون لا تُؤخذ في الاعتبار في هذه الحسابات، لأن تركيز ثاني أكسيد الكربون _في غاز التنفس المُزوَّد يكون منخفضًا عادةً، ويتأثر تركيزه في الحويصلات الهوائية في الغالب بجهد الغواص ومشاكل التهوية، وبشكل غير مباشر بجهد التنفس الناتج عن المعدات وتأثيرات كثافة الغاز. ^{[ 8 ] [ 9 ]} 

الآلية الرئيسية للتخدير بثاني أكسيد الكربون _لدى الغواصين هي فرط ثنائي أكسيد الكربون الحاد. ويمكن تقسيم الأسباب المحتملة إلى أربع مجموعات: عدم كفاية التهوية، وزيادة المساحة الميتة، وزيادة إنتاج ثاني أكسيد الكربون الأيضي، ^{[ 10 ]} وارتفاع محتوى ثاني أكسيد الكربون في غاز التنفس، وهي مشكلة تقتصر عادةً على أجهزة إعادة التنفس. وقد يكون عدم كفاية التهوية نتيجةً لجهد التنفس العالي. ^{[ 8 ]}

من المتعارف عليه عموماً، اعتباراً من عام 2023، أن الهيليوم ليس له تأثير مخدر معروف على أي عمق يمكن استنشاقه فيه، ويمكن استبعاده كمساهم في التسمم بالغازات الخاملة. ومن الغازات الأخرى التي يمكن أخذها في الاعتبار الهيدروجين والنيون.

تُعتبر المعايير التي توصي بها هيئات منح شهادات الغوص الترفيهي في جوهرها معايير تعسفية، نظرًا لقلة فهم الآثار الفعلية للتخدير الناتج عن استنشاق الغازات، وتفاوت هذه الآثار بشكل كبير بين الغواصين. بعض المعايير أكثر تحفظًا من غيرها، وفي معظم الحالات، تقع مسؤولية الاختيار وتحمل تبعات القرار على عاتق الغواص نفسه، باستثناء برامج التدريب حيث يمكن تطبيق المعايير إذا رغبت الهيئة بذلك. إحدى هذه الهيئات، وهي GUE، تُحدد مخاليط الغازات المسموح لأعضائها باستخدامها، ولكن حتى هذا الشرط وعضوية المنظمة يظلان في نهاية المطاف خيارًا شخصيًا للغواص. ^{[ 11 ]} قد يكون الغواصون المحترفون مُلزمين قانونًا بالامتثال لقواعد الممارسة التي يعملون بموجبها، ومُلزمين تعاقديًا باتباع متطلبات دليل العمليات الخاص بصاحب العمل، وذلك وفقًا لتشريعات الصحة والسلامة المهنية.

تُدرج بعض هيئات التدريب، مثل CMAS و GUE و PADI، الأكسجين كمكافئ للنيتروجين في حساباتها لعمق التخدير المكافئ (END). وتعتبر PSAI الأكسجين مخدرًا، ولكن بدرجة أقل من النيتروجين. بينما لا تعتبر هيئات أخرى، مثل BSAC و IANTD و NAUI و TDI، الأكسجين مخدرًا. ^{[ 3 ] [ 11 ]}

في حسابات الغوص، يُفترض، ما لم يُنص على خلاف ذلك، أن الضغط الجوي يساوي 1 بار أو 1 ضغط جوي، وأن وسط الغوص هو الماء. الضغط المحيط عند العمق هو مجموع الضغط الهيدروستاتيكي الناتج عن العمق والضغط الجوي على السطح. تشير بعض النتائج التجريبية المبكرة (1978) إلى أن النيتروجين والأكسجين وثاني أكسيد الكربون، عند ارتفاع الضغوط الجزئية، لها خصائص مخدرة، وأن آلية التخدير _{بثاني أكسيد} الكربون تختلف جوهريًا عن آلية التخدير بالنيتروجين _{والأكسجين} ، [ ^{5 ] وتشير} دراسات أحدث إلى وجود فرق كبير بين آليتي التخدير بالنيتروجين _{والأكسجين .} [ 6 ^{] قد تشمل} المكونات الأخرى لغازات التنفس المستخدمة في الغوص الهيدروجين والنيون والأرجون، وكلها معروفة أو يُعتقد أنها مخدرة إلى حد ما. يمكن توسيع الصيغة لتشمل هذه الغازات إذا لزم الأمر. يفترض أن الأرجون الموجود عادة في الهواء بنسبة 1٪ تقريبًا من حيث الحجم موجود في مكون النيتروجين بنفس النسبة إلى النيتروجين كما هو الحال في الهواء، مما يبسط الحساب.

بما أنه في غياب الأدلة القاطعة، قد يعتبر الأكسجين مخدرًا أو لا، فهناك طريقتان لحساب END اعتمادًا على الرأي الذي يتم اتباعه.