31 december 2020

wat doet waterdruk met je lichaam tijdens het duiken.

Polly Translate
Voiced by Amazon Polly

Waterdruk doet veel met je lichaam. En dan bedoel ik niet zozeer het lichaam zelf maar wel alle ruimten in je lichaam die met lucht gevuld zijn, zoals de longen en oren (gehoorgangen). Om te beginnen zal het longvolume volgens de wet van Boyle (oh ja:  p  * V = constant) veranderen. De normale druk op is zo rond de 1 bar, en duik je naar 10 meter , dan is de druk 2 bar (1 bar luchtdruk + 10 m waterkolom [=ook 1 bar]) Het longvolume is dan dus nog maar de helft volgens Boyle ( 1 * V = 2 * 1/2V). Duik je naar de 100 meter, dan hebben je longen nog maar een tiende van hun oorspronkelijke inhoud, en zijn ongeveer zo groot als een vuist. Het duikrecord voor het duiken met ingehouden adem ligt op 125 meter bij de vrouwen (Tanya Streeter) en bij de mannen op 133 meter (Pipin= F. Ferreras) Volgens mij heeft Tanya trouwens het record recentelijk op 160 meter gebracht. Het symbool voor de vrijduikers is de griekse god “Glaukos”, half mens half . Het verhaal gaat dat deze visser eerst een wonderkruid nam en vervolgens werd voorzien van de gave der wijsheid 


Het duiken met ingehouden adem (z.g. Apnoe-duiken) is net als duiken met perslucht niet ongevaarlijk. Zoals bij alle sporten dien je je aan regels te houden. Als je zoals Tanya naar extreme dieptes wilt duiken, vergt dat de nodige training. Zij maakt d.m.v. yoga oefeningen gebruik van de duikreflex, die alle dieren behalve de mens van nature hebben. Dit houdt in dat de hartslag wordt vertraagd zodra je onder komt. Zo is Tanya in staat om de hartslag tot ca. 35 slagen/minuut te verlagen, en daardoor gebruikt ze minder . Bovendien trainen apnoe (ook Tanya) duikers ook d.m.v. yoga ademhalings- en ontspanninigsoefeningen op een maximale zuurstof opname in het bloed. Vroeger gebruikte men hiervoor de hyperventilatie methode om het bloed “vol te pompen” met zuurstof. Verder is het van belang om de CO2 puls die je wil doen ademen te leren onderdrukken. In tegenstelling tot wat je misschien zou denken wordt de ademhaling niet getriggerd door een zuurstof (O2 ) tekort, maar juist door een kooldioxide (CO2 ) teveel. Een volgend probleem bij het duiken kunnen de oren zijn. Bij ca. 5 meter diepte is de waterdruk op het trommelvlies zo groot, dat het oor zeer pijnlijk begint aan te voelen. Er zijn verschillende manieren om dit te voorkomen.


Omdat de binnenoren en de daarmee in verbinding staande slaapbeenholten de enige holle ruimten in het hoofd zijn, die in tegenstelling tot alle andere neusbijholten, geen permanente opening tot de neusholte hebben, is bij drukveranderingen steeds een bewust uitgevoerde drukvereffening nodig. Hiervoor zijn er twee mogelijkheden: Actieve drukvereffening: Bij de zgn. Valsalva-manoeuvre(het zgn. klaren) worden neus en mond gesloten gehouden, en er wordt aansluitend geprobeerd, door de gesloten neus uit te ademen. De hierdoor opgewekte overdruk in de neusholte veroorzaakt de opening van de buizen en het persen van de lucht in het middenoor.


Passieve drukvereffening: Bij bewust slikken, kauwen of geeuwen wordt het natuurlijke openingsmechanisme uitgevoerd. Door spanning van de gehemeltespieren worden de buizen geopend en een drukvereffening in het middenoor wordt door passief instromende lucht bereikt. Een aantal duikers is door veel training in staat, de voor de buis-opening benodigde spieren afzonderlijk aan te spannen, dus zonder te slikken, te kauwen of te geeuwen. De passieve drukvereffeningsmethoden hebben ten opzichte van de Valsalva-manoeuvre het voordeel, dat grote, plotseling drukverschillen in het middenoor worden vermeden. Wacht je te lang dan is het drukverschil te groot en werkt de passieve drukvereffening niet meer, en zul je de Valsalva methode moeten gebruiken.


Drukvereffeningsproblemen: Alle genoemde methoden functioneren alleen bij een normale toestand van de slijmvliezen in de buizen, dus niet bij verkoudheden met gezwollen slijmvliezen in de neusholten. Ook bij lichte verkoudheden of nog geen symptomen veroorzakende ziektes is het slijmvlies rond de buis-openingen vaak al of nog steeds geprikkeld en een probleemloze drukvereffening niet mogelijk. De drukvereffeningsmethoden functioneren ook niet, wanneer het drukverschil tussen middenoor en neusholte te groot is, omdat dan in het gebied van de buis slijmvlieszwelling met het bovenschreven symptomen optreedt.


Stikstof werkt bij de mens als een narcose-gas, alleen veel zwakker. De beginstadia van de stikstofnarcose zijn te vergelijken met die van een alcohol- of LSD-roes. De mogelijke symptomen worden vaak door de betrokken duiker helemaal niet herkend. Meestal valt de buddy de stikstofnarcose het eerst op, door vreemd gedrag van de duiker. Wordt met gasmengsels gedoken, die door menging van perslucht en O2; een in totaal gereduceerd N2-aandeel hebben, dan komt het afhankelijk van de stikstofdruk pas op grotere diepten tot stikstofnarcose-symptomen (Enriched Air Diving of Nitrox-duiken”). De meest waarschijnlijke hypothese voor de oorzaak van stikstofnarcose verklaart de verdovende werking van het N2 door het feit, dat zich dit zeer goed in vet oplosbare gas in de vethoudende bestanddelen van de celmembranen oplost, en, figuurlijk gesproken, tot een “zwelling” van het membraan leidt. Bij de synapsen, de verbindingen tussen de zenuwcellen, waarover de zenuwprikkels worden doorgegeven, kan zo’n “zwelling” leiden tot een vertraging in het doorgeven van impulsen naar de volgende zenuwcel. Vergelijkt men verschillende inerte gassen, dus gassen zonder chemische veranderingen en reacties tijdens de stofwisseling, dan kan men een directe samenhang tussen hun relatieve narcosewerking en hun oplosbaarheid in vet vaststellen.


Hoe diep kan de mens eigenlijk duiken? Niemand kan dit zeggen. Er is nu een nieuwe generatie apnoe-duikers, die het ene record na het andere vestigen. Zo slaagde bijvoorbeeld Umbert Pelizarri erin, 8 minuten lang bewegingsloos op de bodem; van een zwembad te blijven, en “Pipin” had nog niet eens 21/2 minuut nodig, om tijdens een duik in de derde categorie (met onbeperkt gebruik van afdaal- en opstijghulpmiddelen) 123 m diep te duiken en weer naar de oppervlakte terug te keren. Deze extreme vormen van het vrijduiken gaan gepaard met problemen, die bij het duiken met ingehouden adem vroeger nauwelijks voorkwamen. Door de vergrote stikstof opname en de extreem snelle opstijging met een ballon hebben apnoe-duikers na hun recordpogingen te lijden van “bends” (gewrichts-, spier- en botpijnen). De oorzaken van deze verschijnselen zijn dezelfde als bij het persluchtduiken: stikstofophoping in lichaamsweefsels en te korte decompressie-stops voor het uitademen van de stikstof tijdens en tussen duiken. Dit kan lijden tot Taravan (“gek worden”) Dit soort ongevallen lijkt sterk op de verschijnselen, die wetenschappers bij de Polynesische parelduikers van de Tuamotu archipel ontdekten. Enige tijd geleden uitgevoerde onderzoeken bij apnoe-duikers uit de noordelijke Bahamas gaven een zelfde beeld. In beide gevallen zag men bij duikers, die dagelijks 6 tot 8 uur op een diepte van 20 tot 27 m werkzaam zijn, duizeligheid, bewusteloosheid, verlammingsverschijnselen, volledige verlammingen en zelfs dodelijke ongevallen. Deze symptomen lijken nauw verwant te zijn met het ziektebeeld van de decompressieziekte.


Nu is duiken met ingehouden adem wel leuk, maar het vereist toch wel de nodige training. Gelukkig helpt ook hier de techniek een beetje om het verblijf onder water te verlengen. Met een fles gevuld met perslucht van 200 bar, een reduceer om de druk te verlagen en een adem automaat kun je al veel langer onder water blijven. Bovendien is de druk van de lucht die uit de adem automaat komt precies gelijk aan de waterdruk die op de diepte waar je je op dat moment bent. Dat is ook nodig, want anders zou je niet kunnen ademhalen onder water. Zou je namelijk met een lange snorkel verder dan 2 meter diep duiken, dan is de druk op de borskast (in de longen) inmiddels al zo hoog dat je de lucht niet meer kunt inademen. Hoe werk nou de ademautomaat.



Bovenin de ademautomaat zit een groot rond membraan, een grote rubberachtige en flexibele plaat zeg maar. Deze kan op twee manieren naar binnen {beneden](getekende stand) gaan. Als je gaat inademen ontstaat er een onderdruk in de luchtkamer zodat de membraan naar beneden gaat. Het gevolg is dat de hevelstang ook naar beneden gaat en deze trekt de stang met klep naar links zodat er perslucht in de automaat stoomt. Hou je op met inademen dan stroomt er nog lucht naar binnen, maar deze drukt de membraan nu naar buiten, de hevelstang gaat omhoog en de lucht toevoerklep sluit weer. De automaat staat nu weer in de neutrale stand tot je weer gaat inademen. Zou je nu zonder te ademen naar beneden gaan, dan blijft de druk in de luchtkamer gelijk, maar de waterdruk neemt toe. De waterdruk staat aan de bovenkant van het membraan, zodat deze nu naar beneden gedrukt wordt, door de toegenomen waterdruk en het toevoerventiel gaat weer open tot de drukken in en buiten de kamer weer gelijk zijn. De luchtdruk in de kamer is dus altijd gelijk aan de waterdruk van de diepte waar je je op dat moment bevind. Er is trouwens nog een derde manier om de membraan naar beneden te krijgen en dat is door de waterloosknop helemaal bovenop in te drukken. Dit gebruik je als er water in de luchtkamer zit, zoals kan gebeuren bij het wisselen van ademautomaat onder water.


Net als bij het apnoe duiken heb je bij het perslucht duiken te met de drukverschillen in de met lucht gevulde ruimten in je lichaam. Alle klachten die door de drukverschillen onstaan noemt men “barotrauma’s”. De oren zijn het gevoeligst. Bij onvoldoende drukvereffening kan het trommelvlies scheuren, of er kan een bloeding optreden. Bij het stijgen of door teveel drukvereffening gebeurt hetzelfde alleen dan wordt het trommelvlies naar buiten toegedrukt. Ook het ronde venster in het binnenoor kan scheuren. Allemaal niet ernstig en het komt relatief weinig voor. Het enige gevaar is dat er koud water in het oor komt, waardoor je kortstondig duizelig wordt. Dit komt omdat in het oor ook je evenwichtsorganen zitten.  Verder heb je bij het duiken een bril op. Ook hier moet je tijdens het naar beneden gaan lucht inblazen door de neus, anders zou er door het drukverschil een bloeding van het oogbindweefsel kunnen ontstaan. Immers t.o.v. de omgevingsdruk op 10 meter diepte (2 bar) is er een onderdruk (1 bar ) in de duikbril zodat er als het ware aan de ogen wordt gezogen. Ook van je tanden kun je last krijgen als daar, vooral bij oude amalgaam vullingen, een afgesloten luchtbel inzit. Verder kan een barotrauma ook optreden in je maag als je op diepte lucht inslikt. Bij het weer naar boven gaan zet deze lucht uit, zodat er overdruk op je maag / darmen komt. Zodra deze lucht het lichaam weer (op natuurlijke wijze) verlaten heeft is het opgeblazen gevoel weer weg.


Stikstofnarcose (de roes der diepte) Bij duiken op meer dan 30 meter diepte, kan door de toenemende partiele stikstof (N2) druk, stikstofvergiftiging van het bloed optreden. Factoren die daaraan bijdragen zijn o.a. stress, alcohol, medicijnen, slaapgebrek, kou CO2 vergiftiging en vele anderen. CO2 vergiftiging kan optreden bij onvoldoende (uit)ademen om lucht te sparen tijdens het duiken. Alhoewel bij recreatieduiken nog weinig toegepast kan een CO2 vergiftiging ook optreden bij het gebruik van rebreathers. Bij zulke duikapparaten wordt de uitgeademde lucht weer ingeademd, nadat eerst de CO2 eruitgehaald is in een kalkpatroon. Het tekort aan zuurstof wordt aangevuld door een persluchtfles met zuivere zuurstof. Als de afstelling van deze duikautomaten niet goed is, of de kalkpatroon is verzadigd, ontstaat ook een te hoog CO2 gehalte. Doordat het lichaam bloot staat aan hogere drukken tijdens het duiken zal het lichaamsweefsel zich verzadigen met de in de longen aanwezige gassen. Bij het duiken met perslucht is dit dus het inerte gas stiksof. Hoe langer de duik duurt, deste meer stikstof er in de lichaamsweefsels opgenomen wordt. Dit gaat het snelst in de goed doorbloedde weefsels zoals hersenen (800 ml/min), nieren (3500 ml/min), en spieren(500 ml/min). Als laatste ruggemerg en vetweefsel (15 ml/min). Blijf je lang onder water, ongeveer 2 dagen, dan zijn alle lichaamsweefsels verzadigd met stikstof, en spreekt men van verzadigingduiken. Voor de decompressie tijden maakt het dan niet meer uit of je 2 dagen of 2 weken op deze diepte zit. Voordat je weer naar boven gaat moet de opgeloste stikstof in het bloed weer uitgeademd worden. Dit dient langzaam te gebeuren. Het is te vergelijken met een flesje frisdrank wat je opent, waadoor er allemaal CO2 belletjes ontstaan. In het bloed zijn deze stikstofbellen niet wenselijk en in sommige gevallen zelfs dodelijk. Er zijn dan ook speciale decompressie tabellen die aangeven, afhankelijk van de tijd en de diepte van de duik, hoe lang je over de decompressie (naar boven gaan) moet doen.


Mocht je door een foutje (teveel lucht in het trimvest) toch te snel naar boven schieten, vanaf een grote diepte (>50 m) dan ontstaan er dus stikstofbellen in je bloed.  Het gevolg kan zijn dat deze stikstofbellen zich ophopen in de longblaasjes en zo de doorbloeding van de longen verhinderen. Als meer dan 30% van de longcapapilairen door N2 bellen wordt, neemt de bloeddruk in de longslagader dermate toe dat de longshuntvaten of ook wel kortsluitvaten open gaan. Het stikstof en belrijke bloed gaat dan niet meer door de longen, maar gaat rechtstreeks van longslagader naar de longader. Zulke normaal niet of weinig doorbloedde shuntvaten zijn er trouwens op meer plaatsen in het lichaam. Het gevolg kan verder zijn dat het ovale venster in het hart tussenschot gaat openen. Normaal gebeurt dat bij gezonde mensen niet omdat de druk in de linker harthelft (lichaamsbloed) hoger is dan in de rechter harthelft (longen).


Er kan dus van alles misgaan, maar dit geldt vooral voor duikdiepten van meer dan 30 meter, waarbij dan meestal ook nog met andere luchtmengsels (Nitrox) gedoken wordt. Nitrox is trouwens een samenvoeging van het engelse Nitrogen (stikstof) en Oxigen (zuurstof). Bij een nitrox mengsel zit er verhoudingsgewijs meer zuurstof dan stikstof in de perslucht dan de standaard 78 % N2 en 21 % O2 van gewone lucht. Bij nog grotere dieptes (100 m) vervangt met de stikstof door edelgassen zoals Helium om te hoge stikstof verzadiging in het bloed te voorkomen.


Al met al kun je echter stellen dat recreatie duiken (tot max. 30 m) een veilige sport is. Van de waterdruk merk je lichamelijk niets. Alleen je oren beginnen pijn te doen bij niet goed klaren. Bij een goede begeleiding en instructie van een duikschool (PADI) kan er weinig misgaan. Ook de huidige decompressietabellen zijn zo opgesteld dat een maximale veiligheid gewaarborgd is. Wat dat betreft is de rit naar de duikplaats in , of eventueel vliegtuig voor een leukere en warmere duik, gevaarlijker dan de duik zelf.


***arjen***