높은 산소 부분 압력의 이점 및 위험

(아래 내용은 shearwater.com에 올라온 것을 구글번역기를 통해 번역했습니다. 문장이 부자연스럽거나 번역에 오역이 있을 수 있으니 참고하시기 바랍니다.)

높은 산소 부분 압력의 이점 및 위험

산소는 생명을 유지하는 데 필요하지만 다이빙 안전에 더 복잡한 역할을 합니다. 증가된 분율은 흡기 가스의 불활성 가스 분율을 감소시켜 감압 효율을 향상시킬 수 있으며, 높은 산소 분압(PO2)은 감압병 치료의 필수 요소입니다. 그러나 문제는 너무 많은 산소도 건강과 생명을 위협하는 독성을 유발할 수 있습니다. 이 기사는 (Pollock 2019) 주제에 대한 더 긴 리뷰에서 발췌한 것입니다.

산소 연속체

PO2는 산소 분율(FO2)에 주변 압력을 곱한 결과를 나타냅니다(PO2=FO2*주변 압력). PO2는 일반적으로 대기(atm)로 보고됩니다. 해수면 기압에서 공기의 PO2는 0.21atm(0.21*1atm)입니다. 개방 회로 시스템에 의해 전달되는 PO2는 주변 압력의 함수로서 증가 및 감소합니다. 예를 들어, 1msw(3fsw)에서 호흡한 개방 회로 공기의 PO2는 이미 0.23atm(0.21*1.1atm)입니다. 20msw(66fsw)에서 호흡한 개방 회로 공기의 PO2는 0.63atm(0.21*3.0atm)입니다.

산소 독성

폐 산소 독성은 산소 농도가 상당히 높은 장시간 호흡으로 인한 폐조직의 자극을 수반합니다. 이것은 장시간 노출되면 0.5atm의 낮은 PO2에서도 발생할 수 있습니다. 징후와 증상에는 지속적인 비생산적인 기침, 가슴이 답답하거나 흡기 시 불편함, 흉골 뒤의 통증이 있습니다. 가벼운 증상은 일반적으로 공기 호흡으로 돌아온 후 몇 시간 내에 특별한 조치없이 해결됩니다. 침수성 폐부종(IPE)을 놓칠 수 있는 이유 중 하나는 경미한 증상이 폐산소 독성에 기인할 수 있기 때문입니다.

중추신경계(CNS) 산소 독성은 더 높은 PO2 노출로 인한 뇌 손상과 관련이 있습니다. 이것은 충분히 높은 값이 주어지면 비교적 짧은 기간에 발전할 수 있습니다. 징후와 증상에는 안면 근육의 경련, 터널 비전, 메스꺼움, 감각 이상, 무의식 및 경련이 포함됩니다. 미묘한 징후가 먼저 나타날 수 있지만 증상이 빠르게 발전하거나 완전히 무력화되는 효과와 함께 즉시 나타날 수 있습니다. CNS 독성의 위험은 PO2가 1.3atm 이상일때 증가합니다(Arielli et al. 2006). CNS 독성은 수중에서 의식을 잃으면 익사할 위험이 높기 때문에 상당한 위협이 됩니다.

안구 산소 독성은 또 다른 가능성입니다. 고압성 근시(근시)는 고압산소(HBO) 요법을 받는 환자와 높은 PO2에 노출된 다이버 모두에서 발생할 수 있습니다. 이 상태는 상당히 짧은 기간에 걸쳐 반복적인 노출이 필요합니다. 그것은 15회 이상의 HBO 세션 후에 점점 더 가능성이 높아지며 다이버가 높은 PO2를 호흡하면서 다양한 속도로 발전할 수 있습니다. 시각적 변화는 일반적으로 노출이 끝난 후 몇 주 이내에 완전히 해결됩니다.

더 걱정스러운 형태의 안구 산소 독성은 백내장 촉진과 관련이 있습니다. 백내장은 일반적으로 눈의 수정체에 형성되는 진행성 흐림으로 진행되어 흐릿하고 저조도 시력이 저하됩니다. 백내장 형성은 일반적으로 되돌릴 수 없으므로 궁극적으로 수정체를 수술을 통해 원래대로 되돌려야 합니다. HBO 환자에서 백내장의 출현 또는 가속화가 보고되었습니다. 현재까지 확고한 증거는 거의 없지만 높은 PO2에서 빈번하고 장기간의 다이빙이 다이버에게 백내장 위험을 유발할 수 있다는 정당한 우려가 있습니다. 이것은 산소 노출에 관해 추가적인 주의를 기울여야 하는 좋은 이유입니다.

고산소 효용 및 우려 사항

최대 PO2는 일반적으로 비교적 짧은 시간 동안 호흡하기 때문에 산소 독성은 개방 회로 다이빙에 대한 우려가 적습니다. 대부분의 다이빙 동안 높은 PO2가 “셋포인트(setpoint)”로 유지되기 때문에 폐쇄 회로 재호흡기 다이빙에서 중요한 고려 사항입니다.

다이버들의 감압 스트레스를 줄이려면 높은 PO2 셋포인트가 바람직합니다. 셋포인트가 높을수록 하강 및 바닥 단계에서 더 적은 불활성 가스가 흡수되고 다이버가 상승할 때 특히 상승 후반부에서 더 많이 제거됩니다. 개방 회로에서 호흡한 공기의 PO2는 약 52msw(171fsw)에서 1.3atm입니다. 고정된 1.3atm PO2 셋포인트에서 작동하는 폐쇄 회로 재호흡기는 이 지점에서 상승을 통해 점진적으로 더 낮은 불활성 기체 분압을 전달합니다. PO2 셋포인트 값이 1.6atm인 경우 재호흡기 다이버는 6msw(20fsw) 깊이에서 불활성 가스를 거의 흡입하지 않아 불활성 가스 제거를 위한 가파른 기울기를 생성합니다.

감압 스트레스를 최소화하는 것이 중요하지만 산소 독성도 높은 PO2에 대한 중요한 고려 사항입니다. 감압병 치료에 사용되는 HBO 요법이 환자를 2.8atm의 PO2에 노출시킬 수 있을 때 심각히 높은 PO2에 대한 우려를 경시하고 싶지만, 육상 챔버에서 CNS 독성 위험을 줄이는 중요한 차이가 있습니다. HBO 치료에는 부작용 가능성을 줄이기 위해 예정된 공기 휴식 시간이 포함됩니다. 환자는 휴식을 취합니다. 그리고 가장 중요한 것은 산소마스크나 후드를 제거하고 필요에 따라 기도 개방을 통해 챔버에서 경련을 일으키는 환자를 간단히 관리할 수 있다는 것입니다.

물 속의 다이버들은 의식 장애로 인해 훨씬 더 큰 위험에 직면합니다. 자기 구조 능력이 상실되고 다른 사람에 의한 구조가 보장되지 않습니다. 전면 마스크 또는 마우스피스 고정 스트랩은 마우스피스를 분실할 가능성을 줄여주지만, 마우스피스에 구토하거나 부력 조절 기능을 상실하는 것과 관련된 기도 손상을 해결하지는 않습니다. 발작의 기준점은 운동, 동맥 CO2 상승(운동 또는 불충분한 CO2 제거와 관련됨), WOB(Work Of Breath) 증가, 일반적인 스트레스, 추위(또는 냉기) 스트레스, 다이버들이 잠재적 상호작용을 인지하지 않고 사용할 수 있는 광범위한 약물로 인해 더 낮을 수 있습니다.

높은 산소 한계

1.6 기압의 PO2 제한은 과학, 직업 및 기술 다이빙에서 오랜 역사를 가지고 있습니다. 그러나 실제로는 보다 보수적인 경계를 향해 광범위하게 이동하고 있습니다. 많은 현대식 재호흡기의 기본 높은 셋포인트 값은 1.3atm입니다. 낮은 PO2 설정값이 일부 또는 전체에 사용되는 것은 드문 일이 아닙니다. 미국 국립해양대기청(NOAA)과 캐나다 표준 협회 Z275.2 위원회는 2015년 다이빙 작업 단계에서 최대 PO2를 1.6기압에서 1.4기압으로 낮추어 표준 1.4기압 PO2 레크리에이션 한도에 더 가까워졌습니다.

PO2 한계는 감압 스트레스 감소의 이점과 산소 독성의 위험 사이의 절충안을 반영해야 합니다. 불활성 가스 흡수의 절대적 감소가 미미하고 의식 손상으로 인한 생명 위협이 극도로 높은 다이빙의 깊은 단계에서 PO2를 조절함으로써 합리적인 위험-이득 균형을 달성할 수 있습니다. 수심에서의 낮은 설정점은 높은 PO2의 감압 편익이 크고, 의식 손상의 생명 위협이 다소 감소하는 상승의 얕은 수심에 있는 동안 PO2를 증가시키기 위한 더 많은 유연성을 허용합니다. 총 산소 용량(농도 및 지속 시간의 함수)을 조절하면 잠재적으로 심각한 안구 영향을 포함하여 모든 형태의 독성에 대해 어느 정도 보호할 수 있습니다.

1.6 atm PO2 제한이 시간이 지남에 따라 잘 테스트되었다는 주장은 완전히 유효하지 않습니다. 한도에 많은 노출이 이루어지지 않는 한 한도의 존재는 중요하지 않습니다. 낮은 PO2에서 부분적으로 또는 전체적으로 수행된 노출은 높은 PO2의 안전성에 대한 통찰력을 제공하지 않습니다. 안전한 노출을 보장하고 장기적 위험을 방지하기 위해 적당한 PO2 한도를 사용하도록 권장하는 문서화된 증거와 이론적 우려가 충분히 조합되어 있습니다.

지식 격차 해소

높은 PO2의 위험과 이점, 그리고 개인과 노출 사이의 광범위한 위험 변동성을 더 잘 이해하려면 더 많은 연구가 필요합니다. 잠재적으로 높은 결과를 초래할 수 있는 사건에 대한 연구를 수행하는 것은 어렵지만 다이빙 커뮤니티는 심각도나 결과에 관계없이 모든 산소 독성 사례에 대한 세부 정보를 보고함으로써 도움을 줄 수 있습니다. 지침을 개선하고 모니터링 시스템의 기능을 개발하려면 광범위한 데이터가 필요합니다.

결론

높은 PO2는 다이버에게 이점과 위험을 모두 제공합니다. 감압 스트레스의 감소는 산소 독성 위험 증가와 균형을 이루어야 합니다. 관행의 변화로 인해 PO2 규범이 약간 감소했지만 산소 독성에 대한 민감성과 결과의 심각성에 영향을 미치는 변수를 더 잘 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 추가 정보는 거의 확실하게 지침과 관행의 추가 개선을 촉발할 것입니다.

참조

Arieli R, Shochat T, Adir Y. 폐쇄 회로 산소 다이빙의 CNS 독성: 2527 다이빙에서 보고된 증상. 항공, 우주 및 환경 의학. 2006년; 77(5): 526–532.

Pollock NW. 산소 부분 압력 – 위험 및 안전. In: Cote IM, Verde EA, eds. 2019년 과학을 위한 다이빙: AAUS 38차 과학 심포지엄의 절차. 미국 수중 과학 아카데미: 모바일, AL; 2019: 33–38.

※ 출처 : https://www.shearwater.com/monthly-blog-posts/benefits-and-hazards-of-high-oxygen-partial-pressure