Les mod

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Les modèles de décompression

• Emmanuel Bernier

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Plan

• La  préhistoire 
• Notion de modèle
• Le modèle de Haldane
• Les modèles post-haldaniens
• Thèmes de déco MF2

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La préhistoire (1)

• 1670 R. Boyle observe un ADD sur une vipère
  brutalement dépressurisée (présence de bulles de
   gaz )
• XIXe siècle travail au sec en milieu hyperbare
  (piles de ponts, mines) ?  mal des caissons ,
  bends (traitement à lalcool frictions et
  ingestion !...)
• 1854 la recompression soulage les symptômes
• 1861 Bucquoy formule lhypothèse que le gaz
  dissous dans le sang repasse en phase gazeuse
  quand la pression ambiante chute

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La préhistoire (2)

• Paul Bert (physiologiste et homme politique
  français)
• Physiologie de la respiration effets de
  laltitude et de la plongée ? rôle de la pression
  partielle doxygène
• 1878  La pression barométrique 
• Rôle des bulles dazote dans lADD
• Décompression lente (fonction de la prof.)
• Respiration dO2 pour améliorer la déco

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La préhistoire (3)

• John Scott Haldane (physiologiste écossais)
• Rôle du CO2 sanguin dans la respiration
• 1906 chargé par lamirauté britannique
  détablir un protocole de déco
• expérimentation animale ? modélisation
• 1908 premières tables de déco basées sur un
  modèle

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Notion de  modèle 

• Représentation simplifiée de la réalité
• Hypothèses (simplificatrices) ? théorie
• Limites dutilisation (validité des hypothèses)
• Validation expérimentale
• Simulation (plus facile et moins dangereux à
  mettre en œuvre que la réalité)

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Structure dun modèle de déco(daprès JP. Imbert)
Échanges gazeux
Critère de sécurité de la remontée
Données plongée
Profil de remontée
Paramètres échanges
Paramètres sécurité
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Hypothèses de Haldane

• Équilibre alvéolaire instantané (diffusion)
• Équilibre tissulaire instantané (diffusion)
• Tissus anatomiques représentés par des
  compartiments indépendants (pas de transferts
  entre eux)
• Charge et décharge symétriques
• Taux de perfusion constant
• Tout le gaz est dissout, les bulles sont
  pathogènes
• Perfusion limitante

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Aparté perfusion / diffusion
Diffusion
(cinétique de dissolution)
Perfusion
(cinétique de remplissage dun tissu)
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Paramètres en jeu

• Diffusion
• Surface de contact
• Taille des molécules
• Gradient
• Taux de perfusion

Solubilité gaz-sang x débit sanguin
Solubilité gaz-tissu x volume tissu
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Que nous dit le modèle de Haldane ?

• Tissus représentés par des compartiments (5)
• Chaque compartiment caractérisé par sa période
  représentative de sa perfusion (5, 10, 20, 40,
  75min)? vitesse de charge et de décharge
• En 1 période, le compartiment échange la moitié
  du gradient (pression partielle tension)?
  charge et décharge exponentielles
• Remontée possible si P2 / P1 2 (Sc 1,58 pour
  tous les compartiments)? critère imposant les
  paliers (tous les 10ft)

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Méthodologie de calcul

• Tension initiale (Ti)
• Pression partielle dazote respirée PpN2
• Gradient G PpN2 Ti
• Durée ? nombre de périodes ? pourcentage de
  saturation (sat)
• Tension finale Tf Ti sat x G

Nb T 1 2 3 4
sat 50 75 87,5 93,75
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Stratégie de décompression

• Minimiser la durée de déco
• Maximiser le gradient dazote
• Remonter à la profondeur minimale admissible pour
  effectuer un palier
• Accélère la décharge des tissus courts
• Minimise la charge des tissus longs

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Application les tables MN90

• 12 compartiments 5 à 120min
• 13ème compartiment 240min pour la respiration
  dO2 en surface
• 1 Sc par compartiment TN2 / Sc Pabs
• Population test 1095 plongeurs dâge moyen de
  32 ans

15
MN90 Compartiment directeur(ex 30 min à 30m,
palier 9 min)
16
MN90 Compartiment directeur(ex 30 min à 30m,
palier 9 min)
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Un modèle à succès

• Flexibilité
• Nb compartiments (6 à 16)
• Périodes choisies (3min à 700min)
• Coefficients Sc (fixes ou variables)
• Simplicité un seul paramètre, facile à mesurer
  pression
• Facilité de mise en œuvre ordinateurs

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Mais aussi des limites !...

• Équilibre alvéolaire ralenti par les µ-bulles
   silencieuses 
• Équilibre tissulaire non instantané dans les
  tissus lents (cartilages articulaires)
• Taux de perfusion variable à effort (augmentation
  de la température et de la perfusion)
• Décharge plus lente que la charge du fait des
  micro-bulles (? modèle sigmoïde, modèle à
  décharge linéaire)
• Présence de µ-bulles circulantes à la décharge
  (gaz gazeux)
• Composition du gaz alvéolaire différente de celle
  du gaz respiré (H2O et CO2 indépendants de la
  pression)
• Développé pour des plongées  carrées  (yoyo,
  remontée rapide,)
• Approfondissement de la recherche (militaires,
  plongée tek)
• Utilisation dHe (plus diffusible que lN2, 2 gaz
  neutres)
• Nouveaux modèles

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Hempleman (1952)

• Bends consécutifs aux plongées courtes et
  profondes ou longues et peu profondes
• Cartilage tissu non vascularisé entouré dune
  membrane synoviale très vascularisée? diffusion
  limitante
• TN2 k . prof . t (Fick)
• NDL prof . t 500 ft.min1/2
• Critère de remontée TN2 Pabs 30 fsw
• Tables BSAC (adaptation Hennessy)

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Workman (1965) Bühlmann (1983)

• Généralisation Haldane incluant lHe (US Navy)
• Le seuil de tension dN2 dépend du compartiment
  et de la profondeur
• M M0 ?M . Prof
• M ? valeur Maxi dazote tolérable
• Bühlmann composition de lair alvéolaire (ppCO2
  et ppH2O constantes) ? altitude
• M-values de surface plongées sans déco (PADI)

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Spencer (1971)

• Bulles circulantes détectées par doppler
  veinous gas emboli (VGE)
• Corrélation VGE / bends
• Déco humide ? déco sèche ? validation
• Modèle déchanges gazeux haldanien
• Critère de remontée sans déco inspiré dHempleman
  (objectif 20 de VGE)
• prof . t 465 ft.min1/2

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Volume critique de bulle (1977)

• Hemplemann, Hennessy
• Compression à saturation
• Décompression jusquà lapparition de bends
• Relation linéaire entre les 2 profondeurs ?
  Mariotte !
• La taille des bulles est responsable des bends
• Calcul de la croissance des bulles (pression,
  tension superficielle, échanges bulle-tissu)?
  critère de remontée type Workmann (M-values)
• Application aux modèles haldaniens
• MT92 (JP. Imbert), base statistique COMEX
• ZH-L8 ADT (Buhlmann)

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DCIEM (1979)

• Kidd Stubbs (1962-1967) durcissent la table US
  Navy
• Hypothèse des compartiments en série
• 5000 plongées expérimentales de validation
• Réévaluation du modèle KS sous surveillance
  doppler
• NDL proche MN90

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Thalmann (1985)

• Projet US Navy dordinateur de déco
• Test 850 plongées humides, exercice modéré
• Nécessité daugmenter jusquà 3x la déco donnée
  par la table US navy
• Thalmann propose une décharge linéaire plus lente

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VPM (1986)

• Modélisation du comportement des µ-bulles
  (tension superficielle, effet du surfactant,
  forces électrostatiques)
• les µ-bulles nobéissent pas à Mariotte !
• la diffusion bulle-tissu nest pas constante
  (perméabilité variable)
• Pas de prévision de la taille des bulles, mais du
  nombre de bulles susceptibles de grossir et du
  volume global ? facteur limitant de la
  remontée, dépend du gradient
• Paliers profonds, vitesse lente filtrage des
  bulles avant leur croissance, favorise
  lélimination de lHe
• Applications
• Ordinateurs plongée RGBM (1991), V-planner live
• Logiciels de déco Z-plan, V-planner,

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Modèle sigmoïdal (1992)

• Expérimentation sur des lapins à 4 ATA
• Observation dun retard de dégazage
• Stabilité des micro-bulles
• Réinjection dans le versant artériel
• Impact sur la majoration (successives)

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Approche probabiliste

• Pas de modèle déterministe les valeurs des Sc
  (ou autres critères) ne sont pas valides dans
  100 des cas
• Analyse statistique des profils et des accidents
  (bases de données)
• LADD est un événement aléatoire dont on
  quantifie la probabilité

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Validation statistique dunmodèle

• BDD de référence (profils)
• Analyse statistique sur la BDD de référence
• Extrapolation probabiliste avec un intervalle de
  confiance (indépendant de la BDD de réf.)
   Pour une plongée sans palier de 20 min à 40
  m, il y a 95 de chances que le risque daccident
  soit compris entre 1,57 et 6,43. 
• Compromis risque accepté / durée déco

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Synthèse

• Haldaniens
• Workman - Bülhmann (M-values)
• Spencer (bulles silencieuses)
• Thalmann
• Autres
• Hempleman - Hennessy (diffusion)
• Modèle sigmoïdal
• DCIEM
• VPM, RGBM
• Probabilistes
• Critères de sécurité
• Théories classiques gestion de la quantité de
  gaz neutre
• Nouvelles théories gestion des bulles

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Comparaison NDL (min)
Prof (m) Hempl. Spencer DCIEM MN90 VPM
15 100 86 80 76 76
18 69 60 52 53 46
21 51 44 35 39 32
24 39 34 25 27 25
27 31 27 19 19 20
30 25 22 14 14 16
33 21 18 11 11 14
36 17 15 9 9 12
45 7 6 6 5 8
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Thèmes dexamen MF2

• Utilisation des tables, planification
• Plongée en altitude (montée brusque ou lente de
  la mer vers un lac)
• Utilisation de loxygène (altitude)
• Plongée aux mélanges (altitude)
• Manipulation du modèle de Haldane (mélanges,
  altitude)
• Limites du modèle de Haldane
• Connaissance des autres modèles

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Niolon septembre 2004

• Vous désirez approfondir les connaissances de vos
  stagiaires pédagogiques sur les différents
  modèles de décompression.Afin de diversifier
  leurs connaissances, citez trois modèles de
  décompression en donnant brièvement leurs
  caractéristiques.(2 points)
• Votre stagiaire MF1 désire affiner son cours sur
  la décompression. Il vous demande quels sont les
  paramètres pris en compte pendant l'immersion
• au cours d'une plongée avec utilisation d'une
  table.
• une plongée avec utilisation d'un ordinateur.
• les facteurs non pris en compte par les deux
  procédures de décompression ?
• Rédigez vos réponses ? (2 points)
• Listez les arguments qui permettent d'affirmer
  que l'organisme ne se comporte pas comme le
  modèle de Haldane. (3 points)

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Niolon septembre 2007

1. Très souvent, les termes de tissu et de
   compartiment sont confondus et utilisés l'un pour
   l'autre quand il s'agit de traiter des notions
   liées au calcul des tables.Etablissez la
   différence entre ces deux termes et justifiez
   pourquoi ils ne doivent en aucun cas être
   confondus.
2. Listez les différents paramètres physiologiques
   qui peuvent varier au cours d'une plongée, ou
   d'une plongée à l'autre, susceptibles de modifier
   la quantité d'azote fixée dans différentes
   parties de l'organisme et qui rendent celui-ci
   très hétérogène, donc en réalité très complexe.
3. Construisez un tableau comparatif entre les
   paramètres de plongée utilisés par la table MN 90
   et ceux qui sont pris en compte dans
   l'utilisation des ordinateurs.
4. Dans quelques cas particuliers, les ordinateurs
   sont susceptibles de fournir des indications
   qu'on doit pourtant considérer comme peu
   fiables.Citez deux cas possibles et justifiez
   les raisons pour lesquelles vous évaluez les
   indications fournies par l'appareil avec
   circonspection.
5. En pareil cas, quel comportement adoptez-vous ?
6. L'utilisation des tables serait-elle pour autant
   une meilleure garantie ?

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Références documentaires

• Bibliographie
• La plongée sous-marine à lair Ph. Foster PUG
  (1993)
• Dossiers de CTN Info FFESSM (1994 et 1995)
• Modèles de décompression une présentation des
  concepts JL. Blanchard Actualités Sport et
  Médecine n50 (mai 1996)
• Éléments de calcul de tables M. Goret (avril
  2000)
• Plongée plaisir niveau 4 A. Foret, P. Torres
  Gap (2002)
• Les dessous de la décompression JM. Belin (juin
  2002)
• Contenu des connaissances en physique dans le
  cursus fédéral L. Savariello (octobre 2003)
• Physiologie et médecine de la plongée B.
  Broussolle Ellipse (2006)
• Web
• http//perso.orange.fr/aresub/
• http//citizen.jp/cyber/qa/eng/ans/dciem_e.htm
• ftp//ftp.decompression.org/