산소 독성 및 CCR/재호흡기 다이빙

아래 글은 Dive Rite 웹사이트DR. DAVID SAWATZKY작성한 글을 구글 번역기로 번역한 글입니다. 해당 작성자에게 동의를 구하지는 못했습니다.

DR. DAVID SAWATZKY 박사는 35년 이상 캐나다 군대에서 근무한 다이빙 의료 컨설턴트입니다. 그는 Defence Research and Development Toronto에서 잠수 의학 연구에 참여했으며 고압 의학의 캐나다군 참모장교였으며 여전히 캐나다군을 위한 잠수 의학 컨설턴트 위원회의 구성원입니다. Sawatzky 박사는 수년 동안 Sport Diving Australia와 Diver Magazine Canada에 잠수 의학에 관한 칼럼을 저술했습니다. 그는 2000년부터 국제 나이트록스 및 테크니컬 다이버 협회(IANTD) 고문단에 속해 있으며 동굴, 트라이믹스 및 폐쇄 회로 재호흡기 다이버입니다.


————————————————————————————————————

※ 출처 : https://www.diverite.com/uncategorized/oxygen-toxicity-and-ccr-rebreather-diving/

몇 년 전 나는 Dive Rite의 소유주인 Lamar Hires와 함께 플로리다에서 5일을 보낼 수 있는 특권을 가졌습니다. 그것은 그가 1988년에 나를 정식 동굴 다이버로 ‘인증’한 이후로 우리가 함께 보낼 수 있는 가장 긴 시간이었습니다(저는 이미 캐나다에서 100회 이상의 동굴 탐험 다이빙을 했습니다). 저는 Inspiration CCR IT이지만(2000년부터 Inspiration을, 2005년부터 Megalodon을 다이빙했습니다), Lamar에게 다른 학생들이 있어서 나는 Optima CCR 풀코스를 같이 했습니다.이 시간 동안 Lamar와 나는 몇 시간 동안 이야기를 나눴고 리브리더 다이빙 환경에서 산소(O2) 독성에 대한 이해 부족으로 인해 리브리더 다이버들이 저지르는 심각한 실수가 있다는 것이 금세 명백해졌습니다. Lamar는 이러한 실수 중 일부를 해결하기 위해 기사를 작성해 달라고 요청했습니다. 이 기사는 Dive Rite 블로그에 올라온 산소 독성 주제에 대해 작성한 이전 기사를 기반으로 합니다.

산소 독성은 활성 산소의 결과로 세포에서 발생하는 생화학적 손상의 결과입니다. 산소가 존재할 때마다 산소 자유 라디칼(Free Radical)이 형성됩니다. 라디칼의 수는 산소 분압(pO2)과 직접적인 관련이 있습니다. 우리 세포에는 산소 라디칼을 비활성화하고 이로 인한 손상을 복구하는 몇 가지 메커니즘이 있습니다. 이러한 방어는 정상적인 산소 부분압에서 손상을 방지할 수 있지만 pO2가 약 0.45기압(ata)을 초과하면 뒤쳐집니다.

0.45 ~ 1.3 ata의 pO2에서 폐는 일반적으로 신체에서 산소 손상의 영향을 가장 먼저 보여주는 조직입니다. 가벼운 기침과 고통스러운 흡기는 통제할 수 없는 기침과 매우 고통스러운 흡기로 진행됩니다. 증상을 경험하려면 일반적으로 ‘일(days)’의 노출 시간이 필요합니다. 다이버가 견딜 수 있는 정도의 불편함은 약 4주 안에 완전히 치유됩니다.

1.3 ~ 1.6 ata의 pO2에서 다이버는 다이버가 근시가 되는 눈에 산소 손상(고압 유도 근시)을 경험할 수 있습니다. 이것은 일반적으로 10일 이상에 걸쳐 30시간 이상의 노출 시간을 필요로 합니다. 11일 동안 pO2 설정값 1.3 ata를 사용하여 CCR을 33시간 다이빙한 후 이 문제를 일으킨 다이빙 동료가 있습니다. 근시는 보통 몇 개월에 걸쳐 해결되지만 다이버는 약간의 영구적인 시각적 변화를 남길 수 있으며 미래에는 이 문제에 더 취약할 수 있습니다.

1.3 ~ 1.6 ata의 pO2에서 다이버는 경련(CNS 독성)을 경험할 수도 있습니다. 경련의 위험은 pO2, 노출 시간, 작업 수준, 이산화탄소 수준 및 개인차와 관련이 있습니다. 문제는 경련의 위험이 같은 사람에서 매일 매우 다양하다는 것입니다. 이것이 의미하는 바는 어느 날에는 매우 높은 O2 노출을 문제 없이 견딜 수 있지만 다른 날에는 비교적 낮은 O2 노출에서 경련을 일으킬 수 있다는 것입니다. 경련이 시작되기 전에는 절대 경고가 없으며 경련이 있을 때 물 속에 있으면 익사하거나 색전증을 앓을 가능성이 가장 높습니다.

NOAA는 대부분의 시간 동안 대부분의 다이버를 보호할 보수적인 노출 한도를 제시했습니다. 그러나 이러한 제한은 개방 회로 바운스 다이빙을 위해 설계되었으며 재호흡기 다이빙에는 적합하지 않습니다. 많은 재호흡기 다이버들이 생리학적으로 올바르지 않은 가정에 기반한 절차를 사용하고 있습니다.

예를 들어, 많은 재호흡기 다이버들이 필요한 감압을 줄이기 위해 pO2 한계를 넘습니다. 결론은 pO2가 1.3 ata에서 1.4, 1.5 또는 1.6 ata로 약간 증가하면 감압 시간이 몇 분만 줄어들고 O2 경련의 위험이 크게 증가한다는 것입니다. 대부분의 CCR 제조업체는 호흡 루프에 1.3 ata 보다 높은 pO2를 권장하지 않습니다. 저는 2000년에 CCR 다이빙을 시작한 이후로 이 철학을 강력하게 지지해 왔습니다.

고압력 유발 근시의 결과로 일부 CCR 다이버는 1.2 ata 또는 그 이하의 pO2를 모든 다이빙에서 최대값으로 사용하고 있습니다. 확실히 하루에 3시간 이상 다이빙을 할 예정이거나 여러 날 연속 재호흡기 다이빙을 할 예정이라면 O2 독성을 피하기 위해 pO2를 1.2 또는 1.1 ata로 줄여야 합니다. 나는 1.0 ata 이상의 pO2를 사용하지 않는 몇 명의 재호흡기 다이버를 알고 있습니다.

많은 재호흡기 다이버들이 저지르는 가장 큰 실수는 감압하는 동안 다이빙이 끝날 때 pO2를 높이는 것입니다. 논리는 그들이 휴식을 취하고 있으므로 O2 경련의 위험이 감소한다는 것입니다. 이 진술은 정확하지만 몇 가지 다른 요소를 고려하지 않습니다.

CNS O2 독성은 세포에 누적된 손상의 결과입니다. 감압을 필요로 하는 재호흡기 다이빙의 끝에서 상당한 양의 손상이 발생했습니다. 그런 다음 pO2를 높이면 손상률이 증가하고 휴식을 취하더라도 O2 경련을 겪을 위험이 극적으로 증가합니다.

나는 2000년에 CCR 다이빙을 시작했을 때 이 점에 대해 절대적으로 확신했고, 내 CCR Trimix 코스의 강사(Lamar가 아니라 커뮤니티에서 아주 선배)가 강력히 추천했지만 이 절차를 수행하기를 단호하게 거부했습니다. 그 이후로 나는 감압중 적어도 한 명은 거의 확실하게 pO2를 높여 2차적인 O2 경련의 결과로 사망한 몇 명의 재호흡기 다이버의 사망을 검토했습니다.

나는 이전에 높은 pO2로 동일한 다이빙을 문제 없이 여러 번 수행한 후 다음 다이빙에서 발작을 겪을 수 있다고 말했습니다. 또한, 재호흡기 다이버가 OC 다이버보다 O2 발작을 겪을 가능성이 더 높은 몇 가지 이유가 있습니다.

재호흡기를 다이빙할 때 다이버는 일반적으로 전체 다이빙 동안 최대 pO2에 노출됩니다. OC 다이버는 최대 다이빙 수심에 있을 때와 기체 전환 후 첫 번째 감압 정지 중에만 최대 pO2에 노출됩니다.

재호흡기를 다이빙하는 동안 다이버는 종종 이산화탄소의 부분압(pCO2) 상승에 노출됩니다. 모든 다이버가 상승된 pCO2에 노출되는 몇 가지 이유가 있지만 재호흡기를 다이빙할 때 더 많은 이유가 있으며 pCO2 상승이 더 클 수 있습니다. 호흡 루프의 단방향 밸브 결함이 때때로 발생하지만(보통 올바르게 설치되지 않음) 가장 일반적인 이유는 거의 대부분 다이버의 잘못인 여러 문제로 인한 CO2 흡수제의 결함입니다. 다이버는 흡수제를 올바르게 포장하지 않고, 자동차나 보트에 탑승하는 동안 장착하고, 캐니스터를 제거한 다음 동일한 흡수제로 다시 채우고, 채널링, 기타 등등이 발생할 수 있습니다. 그러나 대부분의 다이버들은  한 번 채운 것으로 너무 오래 잠수하여 몇 달러를 절약하려고 시도하지 않습니다.

따라서 감압하는 동안 pO2를 높이는 연습으로 돌아가 보겠습니다. 잠수 중에 발생한 누적 손상으로 인해 뇌가 경련할 위험이 가장 높을 뿐만 아니라 CO2 흡수제가 부분적으로 소모되어 pCO2가 상승할 수 있습니다.

그렇다면 왜 pCO2가 O2 독성에서 그렇게 중요한가? 간단히 말해서, pCO2는 뇌로 가는 혈류를 조절합니다. pCO2가 증가함에 따라 뇌로 가는 혈류가 증가합니다. 뇌로 가는 혈류가 증가함에 따라 pO2가 일정하게 유지되더라도 더 많은 O2(및 O2 라디칼)가 뇌로 전달됩니다! 더 많은 O2 라디칼은 세포에 더 많은 손상을 줍니다. 게다가 다이버도 pO2를 높인다면…

마지막으로 짚고 넘어가야 할 부분이 바로 ‘에어 브레이크’입니다. 다이버가 pO2가 더 높은 혼합 가스를 호흡한 후 20~25분마다 5분 동안 pO2가 감소된 혼합 가스를 호흡하면 CNS O2 독성 위험을 크게 줄일 수 있습니다. 2.0 ata에서 100% O2를 호흡하는 건조한 챔버에 앉아 있는 동안 다이버는 O2를 20분마다 호흡한 후 5분 동안 공기(pO2 0.4 ata)를 호흡하면 특정 수준의 폐 O2 독성이 발생하기 전에 두 배 더 오래 O2를 호흡할 수 있습니다. 5분 동안의 ‘에어 브레이크’ 동안 O2 라디칼의 수가 극적으로 감소합니다. 결과적으로 세포는 다이버가 더 높은 pO2를 호흡하는 동안 발생한 손상의 일부를 ‘따라잡고’ 복구합니다.

이론적으로 다이빙하는 동안 이 작업을 수행하는 것은 매우 쉽지만(당신이 충분히 얕다면 공기나 놈옥식 트라이믹스 탱크의 OC 호흡기로 전환) 실제로 재호흡기를 다이빙하는 동안에는 상당히 어렵습니다. 또한 가스 혼합물을 자주 전환하는 경우 감압 의무를 분류하는 것이 매우 어렵습니다.

그래서 결론은 무엇입니까? 모든 물리학과 생리학을 고려하여, 산소 독성을 상당히 잘 이해하고(아직도 우리가 이해하지 못하는 것이 많이 있습니다) 얼마나 많은 리브리더 다이버가 사망했는지 기억하고 있습니다(많은 사람들이 O2 독성의 결과로 거의 확실함). 나는 다음의 내용을 추천합니다.

재호흡기 다이버는 루프에서 1.3 ata보다 큰 pO2를 절대 갖지 않아야 합니다. 1.3 ata의 pO2를 가진 다이버들에게서 몇몇 잘 문서화된 경련이 있었지만 더 낮은 pO2에서는 어떤 것도 인지하지 못했습니다. 따라서 루프에서 1.2 ata보다 큰 pO2를 가지지 않는다는 매우 좋은 주장도 할 수 있습니다.

하루에 3시간 이상의 다이빙을 하거나 며칠 연속으로 재호흡기를 잠수할 예정이라면 첫 다이빙부터 pO2를 1.2ata 이하로 설정해야 합니다!

CO2 흡수제는 적절하게 관리되어야 하며, 흡수제를 잠시 사용한 경우 호흡 루프의 pO2를 줄여야 합니다(감압을 위해 높여서는 안됨). Optima 및 기타 재호흡기에 사용되는 ‘미리 포장된’ 흡수제는 느슨한 흡수제에서 일반적으로 발생하는 많은 문제를 확실히 제거합니다.

이러한 권장 사항은 재호흡기 다이빙을 하는 동안 O2 유발 발작의 위험이 낮지만 0이 아닙니다.

※ 출처 : https://www.diverite.com/uncategorized/oxygen-toxicity-and-ccr-rebreather-diving/

▲ 라디칼. 출처 : https://100.daum.net/encyclopedia/view/b05r3149a

 

Trackback : http://gga.kr/9891/trackback
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x