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36. 気圧上昇

 

チャプターエディター: TJRフランシス

 


目次

テーブル類

 

気圧上昇下での作業

エリック・キンドウォール

 

減圧障害

ディーズ・F・ゴーマン

 

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. 圧縮空気作業者への指示
2. 減圧症:改訂された分類

火曜日、2月15 2011 19:36

気圧上昇下での作業

大気は通常、20.93% の酸素で構成されています。 人体は、海面で約 160 トルの圧力で大気中の酸素を呼吸するように自然に適応しています。 この圧力では、酸素を組織に運ぶ分子であるヘモグロビンは、約 98% 飽和しています。 オキシヘモグロビンの濃度は最初から事実上 100% であるため、酸素圧が高くなってもオキシヘモグロビンの重要な増加はほとんどありません。 ただし、圧力が上昇すると、かなりの量の未燃焼酸素が血漿中の物理溶液に移行する可能性があります。 幸いなことに、身体は、少なくとも短期的には、かなりの害を及ぼすことなく、かなり広い範囲の酸素圧に耐えることができます. 長期暴露は、酸素毒性の問題を引き起こす可能性があります。

潜水作業やケーソン作業のように、圧縮空気を呼吸する必要がある作業では、酸素欠乏症 (低酸素症) が問題になることはほとんどありません. 圧力を 42 倍にすると、圧縮空気を呼吸するときに 2 回の呼吸で吸入される分子の数が 10 倍になります。 したがって、呼吸される酸素の量は実質的に 42% に相当します。 言い換えれば、XNUMX 絶対気圧 (ATA) の圧力、または海面下 XNUMX m の圧力で空気を呼吸する労働者は、表面のマスクによって XNUMX% の酸素を呼吸するのと同じ量の酸素を呼吸します。

酸素毒性

地球の表面では、人間は 100 時間から 24 時間の間、36% の酸素を安全に呼吸し続けることができます。 その後、肺の酸素中毒が起こります (ロレイン・スミス効果)。 肺毒性の症状は、胸骨下の胸痛です。 乾いた非生産的な咳; 肺活量の低下; 界面活性剤生産の損失。 として知られている状態 斑状の無気肺 X線検査で見られ、継続的な曝露により、微小出血が発生し、最終的には肺に永久線維症が発生します. 微小出血状態までの酸素毒性のすべての段階は可逆的ですが、線維症が始まると、瘢痕化プロセスは不可逆的になります. 100% 酸素を 2 ATA (海水 10 m の圧力) で呼吸すると、約 20 時間後に酸素中毒の初期症状が現れます。 25 ~ XNUMX 分ごとに XNUMX 分間の短い空気呼吸を散在させると、酸素中毒の症状が現れるまでに必要な時間が XNUMX 倍になる可能性があることに注意してください。

酸素は、0.6 ATA 未満の圧力で悪影響を与えることなく呼吸できます。 たとえば、労働者は、0.6 気圧の酸素を 0.6 週間連続して呼吸しても、肺活量を失うことなく耐えることができます。 肺活量の測定は、初期の酸素毒性の最も敏感な指標であると思われます。 大深度で作業するダイバーは、60 気圧までの酸素を含むガス混合物を呼吸し、残りの呼吸媒体はヘリウムおよび/または窒素で構成されています。 大気の 1 分の XNUMX は、XNUMX ATA または海面で XNUMX% の酸素を呼吸することに相当します。

2 ATA を超える圧力では、酸素が脳酸素毒性に続発する発作を引き起こす可能性があるため、肺酸素毒性はもはや主要な懸念事項にはなりません。 神経毒性は、1878 年にポール バートによって最初に記述され、ポール バート効果として知られています。 人が 100 ATA の圧力で 3% の酸素を連続 XNUMX 時間よりずっと長く呼吸した場合、その人はおそらく、 グランマル 発作。 脳と肺の酸素毒性のメカニズムに関する活発な研究が 50 年以上行われているにもかかわらず、この反応はまだ完全には理解されていません。 しかし、特定の要因が毒性を高め、発作閾値を下げることが知られています。 運動、二酸化炭素貯留、ステロイドの使用、発熱の存在、寒気、アンフェタミンの摂取、甲状腺機能亢進症、および恐怖は、酸素耐性効果をもたらす可能性があります. たとえば、圧力のかかる乾燥した部屋に静かに横たわっている実験対象者は、敵船の下の冷たい水で活発に働いているダイバーよりもはるかに耐性があります. 軍のダイバーは、寒くて激しい運動、閉鎖回路の酸素リグを使用した CO2 の蓄積、および恐怖を経験する可能性があり、静かに横たわっている患者がわずか 2 m の深さで働くのに対し、10 ~ 15 分以内に発作を起こす可能性があります。ドライチャンバー内では、12 m の圧力で 90 分間、発作の大きな危険なしに容易に耐えることができます。 運動中のダイバーは、最大 20 分間、最大 1.6 ATA の酸素分圧にさらされる可能性があります。これは、水深 30 m で 100% の酸素を呼吸することに相当します。 被験者が静かに横になっている場合でも、6 ATA を超える圧力の 100% 酸素にさらしたり、その圧力で 3 分を超えて長時間さらしたりしてはならないことに注意することが重要です。

発作に対する感受性には、個人間でかなりの個人差があり、驚くべきことに、同じ個人内でも日によって差があります。 このため、「耐酸素性」検査は本質的に無意味です。 フェノバルビタールやフェニトインなどの発作抑制薬を投与すると、酸素発作を防ぐことができますが、圧力や時間制限を超えた場合、永久的な脳や脊髄の損傷を軽減することはできません.

一酸化炭素

一酸化炭素は、ダイバーやケーソン作業員の呼吸する空気の深刻な汚染物質になる可能性があります。 最も一般的な発生源は、コンプレッサーに動力を供給するために使用される内燃エンジン、またはコンプレッサーの近くにある他の作動機械です。 コンプレッサの空気取り入れ口がエンジンの排気源から十分に離れていることを確認するように注意する必要があります。 ディーゼル エンジンは通常、一酸化炭素をほとんど生成しませんが、大量の窒素酸化物を生成し、肺に深刻な毒性を引き起こす可能性があります。 米国では、吸気中の一酸化炭素レベルの現在の連邦基準は、35 日 8 時間の労働で 50 ppm です。 たとえば、地表では 50 ppm でも検出可能な害はありませんが、深さ 300 m では圧縮されて 40 ppm の影響が生じます。 この濃度は、一定期間にわたって最大 XNUMX% のカルボキシヘモグロビンのレベルを生成できます。 実際に分析された XNUMX 万分の XNUMX に、作業者に供給される雰囲気の数を掛ける必要があります。

ダイバーや圧縮空気作業員は、頭痛、吐き気、めまい、衰弱などの一酸化炭素中毒の初期症状に注意する必要があります。 コンプレッサの吸気口は、常にコンプレッサ エンジンの排気管から風上に配置することが重要です。 この関係は、風の変化や船舶の位置の変化に応じて継続的にチェックする必要があります。

何年もの間、一酸化炭素は体内のヘモグロビンと結合してカルボキシヘモグロビンを生成し、組織への酸素の輸送を遮断して致死効果を引き起こすと広く考えられていました. 最近の研究では、この効果は組織の低酸素を引き起こしますが、それ自体は致命的ではないことが示されています。 最も深刻な損傷は、一酸化炭素分子の直接的な毒性により、細胞レベルで発生します。 高圧酸素治療によってのみ終了させることができる細胞膜の脂質過酸化は、死亡および長期の後遺症の主な原因であると思われる.

二酸化炭素

二酸化炭素は代謝の正常な生成物であり、呼吸の正常なプロセスを通じて肺から除去されます。 しかし、さまざまなタイプの呼吸装置は、その除去を損なうか、ダイバーの吸気に高レベルを蓄積させる可能性があります.

実際的な観点から、二酸化炭素は 3 つの方法で体に有害な影響を与える可能性があります。 第一に、非常に高濃度 (2% 以上) では、判断ミスを引き起こす可能性があり、最初は不適切な多幸感につながり、暴露が長引くと抑うつ状態になる可能性があります。 もちろん、これは、安全を確保するために適切な判断を維持したい水中のダイバーに深刻な結果をもたらす可能性があります. 濃度が上昇するにつれて、レベルが 8% をはるかに超えると、最終的に CO40 は意識を失います。 二酸化炭素の 1993 つ目の影響は、窒素酔いを悪化させることです (以下を参照)。 分圧が 2 mm Hg を超えると、二酸化炭素はこの効果を持ち始めます (Bennett and Elliot 2)。 ダイビングなどで高い PO2 にさらされると、高い CO100 による呼吸ドライブが減衰し、特定の条件下では、CO2 を保持する傾向があるダイバーが意識を失うほどの二酸化炭素レベルを上昇させる可能性があります。 圧力下の二酸化炭素の最後の問題は、被験者が 1.5 ATA を超える圧力で 2% 酸素を呼吸している場合、二酸化炭素レベルが上昇するにつれて発作のリスクが大幅に高まることです。 潜水艦の乗組員は、一度に 0.5% の CO2 を 100 か月間呼吸しても、機能的な悪影響はなく、大気中の通常の濃度の XNUMX 倍の濃度に容易に耐えました。 XNUMX ppm、つまり通常の新鮮な空気に見られるレベルの XNUMX 倍は、工業的な制限のために安全と見なされます。 ただし、XNUMX% の酸素混合物に XNUMX% の COXNUMX を加えただけでも、高い圧力で呼吸すると発作を起こしやすくなります。

窒素

窒素は、正常な人間の代謝に関して不活性ガスです。 体内の化合物や化学物質との化学的結合のいかなる形態にもなりません。 ただし、高圧下で呼吸すると、ダイバーの精神機能に深刻な障害が発生します。

大気圧が上昇すると、窒素は脂肪族麻酔薬として作用し、窒素濃度も上昇します。 窒素は、任意の脂肪族麻酔薬がその油水溶解度比に正比例して麻酔効力を示すと述べている Meyer-Overton 仮説によく適合します。 水よりも脂肪にXNUMX倍溶けやすい窒素は、予測された比率で正確に麻酔効果を生み出します。

実際には、50 m の深さまでの潜水は圧縮空気で行うことができますが、窒素酔いの影響は 30 ~ 50 m の間で初めて明らかになります。 ただし、ほとんどのダイバーは、これらのパラメーター内で適切に機能できます。 50 m より深い場所では、窒素麻酔の影響を避けるためにヘリウムと酸素の混合ガスが一般的に使用されます。 空気潜水は、水深 90 m をわずかに超える深さまで行われましたが、これらの極度の圧力では、ダイバーはほとんど機能できず、達成するために派遣されたタスクをほとんど思い出せませんでした。 前述のように、過剰な CO2 の蓄積は窒素の影響をさらに悪化させます。 換気力学は大きな圧力でガスの密度の影響を受けるため、細気管支内の層流の変化と呼吸ドライブの減少により、肺に自動的に CO2 が蓄積します。 したがって、50m を超える深海への空中潜水は非常に危険です。

窒素は、神経組織に溶解した単純な物理的存在によってその効果を発揮します。 神経細胞膜のわずかな腫れを引き起こし、ナトリウムイオンとカリウムイオンの透過性を高めます. 正常な脱分極/再分極プロセスへの干渉が、窒素酔いの臨床症状の原因であると考えられています。

減圧

減圧テーブル

減圧表は、高圧状態にさらされた人を減圧するための、深度と曝露時間に基づいたスケジュールを設定します。 減圧手順について、いくつかの一般的な説明を行うことができます。 すべての人に減圧症 (DCI) を回避することを保証できる減圧テーブルはありません。実際、以下で説明するように、現在使用されている一部のテーブルには多くの問題が指摘されています。 どんなに遅くても、通常の減圧のたびに気泡が発生することを覚えておく必要があります。 このため、減圧時間が長ければ長いほど DCI の可能性は低くなると言えますが、可能性が最も低い極端な場合、DCI は本質的にランダムなイベントになります。

慣れ

慣れ、または順化は、ダイバーと圧縮空気の労働者で発生し、繰り返し曝露した後、DCI の影響を受けにくくなります。 順応は約 5 週間の毎日の暴露で生じますが、1 日間から 30 週間の仕事の欠席や圧力の急激な上昇によって失われます。 残念なことに、建設会社は、非常に不適切な減圧テーブルと見なされている作業を可能にするために順応に依存してきました。 順化の効用を最大化するために、新しい労働者は、DCI を取得せずに慣れることができるように、シフトの途中で開始されることがよくあります。 例えば、現在の圧縮空気労働者に関する日本語の表 4 では、分割シフトを利用しており、午前と午後に圧縮空気にさらし、その間に XNUMX 時間の表面間隔を空けています。 最初の曝露からの減圧は、米海軍が必要とする減圧の約 XNUMX% であり、XNUMX 回目の曝露からの減圧は、海軍が必要とする減圧のわずか XNUMX% です。 それにもかかわらず、慣れは生理学的減圧からのこの逸脱を可能にします。 減圧症に罹りやすい普通の労働者でも、圧縮空気作業を自ら選択します。

慣れや順化のメカニズムは理解されていません。 しかし、労働者が痛みを感じていなくても、脳、骨、または組織に損傷が生じている可能性があります。 圧縮空気労働者の脳から採取した MRI では、研究された同年齢の対照と比較して最大 1991 倍の変化が見られます (Fueredi、Czarnecki、および Kindwall XNUMX)。 これらはおそらくラクナ梗塞を反映しています。

ダイビング減圧

ダイバーとケーソン作業員のための最新の減圧スケジュールのほとんどは、1908 年に JS Haldane によって最初に開発されたものと同様の数学的モデルに基づいています。 Haldane は、ヤギの場合、圧力が 2/1 に低下しても、症状が出ずに耐えることができることを観察しました。 これを出発点として使用し、数学的な便宜上、古典的な半減期方程式に基づいてさまざまな速度で窒素をロードおよびアンロードする体内の XNUMX つの異なる組織を考えました。 彼の段階的な減圧テーブルは、どの組織でも XNUMX:XNUMX の比率を超えないように設計されました。 何年にもわたって、Haldane のモデルは、ダイバーが許容できるものに適合するように実験的に修正されてきました。 しかし、ガスの負荷と除去に関するすべての数学的モデルには欠陥があります。これは、時間と深さが増すにつれて、安全性を維持したり、より安全になったりする減圧テーブルがないためです。

おそらく、現在エア ダイビングで使用できる最も信頼性の高い減圧テーブルは、カナダ海軍の DCIEM テーブル (Defence and Civil Institute of Environmental Medicine) として知られているものです。 これらのテーブルは、慣れていないダイバーによって幅広い条件で徹底的にテストされており、減圧症の発生率は非常に低くなっています。 現場で十分にテストされた他の減圧スケジュールは、フランスのダイビング会社であるコメックスによって最初に開発されたフランス国家標準です。

米海軍の空中減圧テーブルは、特に限界までプッシュした場合、信頼性が低くなります。 実際の使用では、米国海軍のマスター ダイバーは、問題を回避するために、実際の潜水に必要な深さよりも 3 m (10 フィート) 深く、および/または 17 露出時間セグメントが長くなるように定期的に減圧します。 Exceptional Exposure Air Decompression Tables は特に信頼性が低く、すべてのテスト ダイビングの 33% から XNUMX% で減圧症が発生しています。 一般に、米海軍の減圧停止はおそらく浅すぎます。

トンネリングとケーソン減圧

現在広く使用されている、減圧中に空気呼吸を必要とする空気減圧テーブルはどれも、トンネル作業員にとって安全ではないようです。 米国では、労働安全衛生局 (OSHA) によって実施されている現在の連邦政府の減圧スケジュール (米国労働法局 1971 年) では、42 人または複数の労働者が就業日の 1.29% で DCI を生成することが示されています。 2.11 ~ 2.45 bar の圧力で使用されています。 33 bar を超える圧力では、骨の無菌性壊死 (dysbaric ostonecrosis) の発生率が 83% になることが示されています。 英国のブラックプール テーブルにも欠陥があります。 香港の地下鉄の建設中に、これらのテーブルを使用していた労働者の 8% が DCI の症状を訴えました。 また、比較的適度な圧力で最大 XNUMX% の高気圧骨壊死の発生率を生み出すことも示されています。

1992 年に Faesecke によって考案された新しいドイツの酸素減圧テーブルは、キール運河の下のトンネルで使用され、成功を収めています。 新しいフランスの酸素テーブルも検査によって優れているように見えますが、大規模なプロジェクトではまだ使用されていません.

Kindwall と Edel は、15 年に米国国立労働安全衛生研究所のために、成功した商業潜水と失敗した商業潜水からの 1983 年間のデータを調査したコンピューターを使用して、経験的アプローチを使用して圧縮空気ケーソン減圧テーブルを考案しました (Kindwall、Edel および Melton 1983)。これにより、数学的モデリングの落とし穴のほとんどが回避されました。 モデリングは、実際のデータ ポイント間を補間するためだけに使用されました。 これらの表の基となった調査では、減圧中に空気を吸った場合、表のスケジュールでは DCI が発生しないことがわかりました。 しかし、使用された時間は非常に長く、建設業界にとっては実用的ではありませんでした。 しかし、テーブルの酸素バリアントが計算されたとき、減圧時間は、上記で引用された現在の OSHA 強制空気減圧テーブルと同様の時間、またはそれよりもさらに短い時間まで短縮できることがわかりました。 その後、これらの新しいテーブルは、0.95 bar から 3.13 bar の範囲の圧力 (0.13 bar 刻み) で、さまざまな年齢の慣れていない被験者によってテストされました。 平均作業レベルは、暴露中の重量挙げとトレッドミル歩行によってシミュレートされました。 曝露時間は、作業時間と減圧時間の合計が XNUMX 日 XNUMX 時間の作業時間に収まるように、可能な限り長くしました。 これらは、シフト勤務の実際の実践で使用される唯一のスケジュールです。 これらの検査中に DCI は報告されず、骨のスキャンと X 線では、背圧性骨壊死は明らかになりませんでした。 今日まで、これらは、圧縮空気作業員のために存在する唯一の実験室でテストされた減圧スケジュールです。

高圧室職員の減圧

米海軍の空中減圧スケジュールは、DCI 発生率が 5% 未満になるように設計されています。 これは、ダイビングの運用には十分ですが、臨床現場で働く高圧作業員には許容できないほど高すぎます。 高圧チャンバーアテンダントの減圧スケジュールは、海軍の空気減圧スケジュールに基づくことができますが、暴露は非常に頻繁であり、通常はテーブルの限界にあるため、それらを十分に長くする必要があり、減圧中の圧縮空気呼吸の代わりに酸素を使用する必要があります。 慎重な措置として、選択した減圧スケジュールで要求される深さよりも少なくとも 101 メートル深く、酸素を呼吸しながら 2.5 分間停止することをお勧めします。 たとえば、米国海軍は、6 ATA で 3 分間曝露した後、空気を呼吸しながら 1994 メートルで XNUMX 分間の減圧停止を要求していますが、同じ曝露を受ける高圧室の乗務員の許容可能な減圧スケジュールは XNUMX 分間の停止です。 XNUMX m で酸素を呼吸し、続いて XNUMX m で XNUMX 分間酸素を呼吸します。 上記のように変更されたこれらのスケジュールが実際に使用される場合、内部係員の DCI は非常にまれです (Kindwall XNUMXa)。

窒素を除去するための「酸素ウィンドウ」が 2 倍になることに加えて、酸素呼吸には他の利点もあります。 静脈血の POXNUMX を上げると、血液のスラッジが減少し、白血球の粘着性が低下し、ノーリフロー現象が減少し、毛細血管を通過する際に赤血球がより柔軟になり、白血球の変形性と濾過性の大幅な低下に対抗することが実証されています。圧縮空気にさらされています。

言うまでもなく、酸素減圧を使用するすべての作業者は、徹底的に訓練を受け、火災の危険性について知らされている必要があります。 減圧室の環境は、可燃物や着火源のない状態に保つ必要があります。船外ダンプシステムを使用して呼気酸素を室外に運び出す必要があり、高酸素アラームを備えた冗長酸素モニターを提供する必要があります。 チャンバー内の酸素が 23% を超えるとアラームが鳴ります。

圧縮空気を扱ったり、高圧条件下で臨床患者を治療したりすることで、他の方法では不可能な作業を達成したり、病気の寛解をもたらすことができる場合があります。 これらの方法を安全​​に使用するための規則が守られていれば、労働者は体圧障害の重大なリスクにさらされている必要はありません。

ケーソン工事とトンネル工事

建設業界では、時々、水で完全に飽和している地面、地元の地下水面の下にある地面、または川や湖の底などの完全に水中にあるコースをたどる地面を掘削またはトンネルする必要があります。 この状況を管理するための定評のある方法は、作業エリアに圧縮空気を適用して地面から水を押し出し、十分に乾燥させて採掘できるようにすることでした。 この原則は、橋脚の建設と軟弱地盤のトンネリングに使用されるケーソンの両方に適用されています (Kindwall 1994b)。

ケーソン

ケーソン (caisson) は単純に大きな逆さの箱であり、 橋の基礎の寸法に合わせて作られ、 典型的には乾ドックで建設され、 慎重に配置される場所に浮かんでいる。 その後、橋脚自体が建設されるにつれて、水が底に触れるまで浸水して下降し、その後、橋脚自体が建設されるにつれて重量を追加してさらに下降します。 ケーソンの目的は、柔らかい地盤を切り開いて橋脚を固い岩または良好な地質学的重量支持層に着陸させる方法を提供することです。 ケーソンのすべての側面が泥の中に埋まると、圧縮空気がケーソンの内部に適用され、水が押し出され、ケーソン内で作業する男性が掘削できる泥床が残ります。 ケーソンの端は鋼製のくさび形のカッティング シューで構成され、下降し続けるケーソンの下で土が取り除かれ、橋の塔が建設されるときに上から重りが加えられると、このカッティング シューは下降し続けます。 岩盤に達すると、作業室はコンクリートで満たされ、橋の基礎の恒久的な土台になります。

ケーソンはほぼ 150 年間使用されており、31.4 年のハーバー ブリッジのオークランド (ニュージーランド) のブリッジ ピア No. 3 のように、平均高水面下 1958 m の深さの基礎の建設に成功しています。

ケーソンの設計は、通常、はしごまたは機械式リフトのいずれかで降りることができる労働者用のアクセス シャフトと、スポイルを取り除くためのバケット用の別のシャフトを提供します。 シャフトの両端には密閉されたハッチがあり、作業員や資材が出入りする間もケーソンの圧力を一定に保つことができます。 泥濘シャフトの上部ハッチには、泥濘バケット用のホイスト ケーブルをスライドできる圧力シール グランドが装備されています。 上部ハッチを開く前に、下部ハッチを閉じます。 設計によっては、安全のためにハッチ インターロックが必要になる場合があります。 ハッチを開く前に、ハッチの両側で圧力が等しくなければなりません。 ケーソンの壁は一般に鋼またはコンクリートでできているため、圧力がかかっている間、縁の下を除いてチャンバーからの漏れはほとんどまたはまったくありません。 圧力は、カッティング シューのエッジでオフ シー プレッシャーのバランスをとるのに必要な圧力よりもわずかに大きい圧力まで徐々に上げられます。

加圧されたケーソンで働く人々は圧縮空気にさらされ、深海ダイバーが直面するのと同じ生理学的問題の多くを経験する可能性があります. これらには、減圧症、耳の圧外傷、洞腔および肺が含まれ、減圧スケジュールが不適切な場合、骨の無菌性壊死 (dysbaric ostonecrosis) の長期的なリスクがあります。

泥床から発生する CO2 とガス (特にメタン)、および作業室内での溶接または切断作業から発生する可能性のあるガスを排出するために、換気率を確立することが重要です。 経験則では、ケーソン内の各作業員に毎分 XNUMX 立方メートルの自由空気を提供する必要があります。 マックロックとマンロックが人員と材料の通過に使用されるときに失われる空気も考慮に入れる必要があります。 水はカッティングシューで正確なレベルまで押し下げられるため、余分な水がエッジの下で泡立つため、換気用の空気が必要です。 独立した電源を備えた第 XNUMX の空気供給と同じ容量の第 XNUMX の空気供給は、コンプレッサーまたは電源障害の場合に緊急に使用できるようにする必要があります。 多くの地域で、これは法律で義務付けられています。

採掘されている地面が均質で砂で構成されている場合は、ブローパイプを地表に立てることができます。 ケーソン内の圧力は、ブロー パイプの端がサンプに配置され、掘削された砂がサンプにシャベルで運ばれるときに、作業室から砂を抽出します。 粗い砂利、岩、または岩に遭遇した場合、これらを粉砕して従来の泥バケツで除去する必要があります。

上部に重量が追加されているにもかかわらず、ケーソンが沈まない場合は、作業者をケーソンから引き離し、作業室の空気圧を下げてケーソンを落下させる必要がある場合があります。 作業室の上部にあるダイヤフラムへの応力を軽減するために、ケーソンの上の空気シャフトを囲む桟橋構造内の井戸にコンクリートを配置するか、水を入れなければなりません。 ケーソンの作業を開始したばかりのときは、ケーソンが突然落下して作業員が押しつぶされるのを防ぐために、安全なベビーベッドまたはサポートを作業室に保管する必要があります。 実際の考慮事項は、男性が泥を手で採掘するために使用される場合、空気で満たされたケーソンを駆動できる深さを制限します。 3.4 kg/cm2 ゲージ (3.4 バールまたは 35 m の淡水) の圧力は、作業員の減圧を考慮して、ほぼ最大許容限界です。

自動化されたケーソン掘削システムが日本人によって開発されました。このシステムでは、ケーソンの隅々まで到達できる遠隔操作の油圧式バックホー ショベルが掘削に使用されます。 地表からテレビの制御下にあるバックホーは、掘削された土砂をケーソンから離れた位置にあるバケツに落とします。 このシステムを使用すると、ケーソンはほぼ無制限の圧力まで下げることができます。 労働者が作業室に入る必要があるのは、掘削機械を修理するか、ケーソンの切断シューの下に現れ、遠隔操作のバックホーでは除去できない大きな障害物を除去または解体するときだけです。 このような場合、労働者はダイバーと同じように短期間で入り、窒素酔いを避けるために高圧の空気または混合ガスを呼吸することができます。

0.8 kg/cm2 (0.8 bar) を超える圧力の圧縮空気の下で長時間働いた場合、段階的に減圧する必要があります。 これは、マン シャフトの上部に大きな減圧室をケーソンに取り付けるか、マン シャフトに「ブリスター ロック」を取り付けることによって達成できます。 これらは、立位で一度に数人の労働者しか収容できない小さな部屋です。 これらのブリスターロックでは、予備的な減圧が行われ、費やされる時間は比較的短くなります。 次に、かなりの過剰なガスが体内に残っているため、労働者は水面まで急速に減圧し、標準的な減圧室にすばやく移動します。標準的な減圧室は、隣接するはしけにあることもあります。 圧縮空気作業では、このプロセスは「デカント」として知られており、イギリスなどではかなり一般的でしたが、アメリカでは禁止されています。 目的は、気泡が十分に大きくなって症状を引き起こす前に、XNUMX分以内に労働者を圧力に戻すことです。 しかし、大規模な労働者集団をある部屋から別の部屋に移動させるのは難しいため、これは本質的に危険です。 再加圧中に XNUMX 人の労働者が耳を澄ませるのに苦労すると、シフト全体が危険にさらされます。 ダイバーにとっては、一度に XNUMX つまたは XNUMX つのみを減圧する「表面減圧」と呼ばれる、より安全な手順があります。 オークランド ハーバー ブリッジ プロジェクトではあらゆる予防策が講じられていましたが、橋梁の作業員が圧力を受けるまでに XNUMX 分もかかることがありました。

圧縮空気トンネリング

トンネルは人口の増加に伴い、下水処理と大都市中心部の下の障害物のない交通幹線と鉄道サービスの両方の目的で、ますます重要になっています。 多くの場合、これらのトンネルは、現地の地下水面よりかなり下の軟弱地盤を通らなければなりません。 川や湖の下では、作業者の安全を確保するために、トンネルに圧縮空気を入れる以外に方法がないかもしれません。 水を抑えるために圧縮空気で表面に油圧駆動のシールドを使用するこの技術は、プレナムプロセスとして知られています。 混雑した都市の大きな建物の下では、表面の沈下を防ぐために圧縮空気が必要になる場合があります。 これが発生すると、大きな建物の基礎にひび割れが発生したり、歩道や道路が落下したり、パイプやその他の設備が損傷したりする可能性があります。

トンネルに圧力をかけるために、圧力境界を提供するためにトンネルを横切って隔壁が立てられます。 直径 15 メートル未満の小さなトンネルでは、単一または組み合わせのロックを使用して、労働者と材料のアクセス、および掘削された地面の除去を提供します。 取り外し可能なトラック セクションはドアによって提供されるので、それらはマック トレインのレールからの干渉なしに操作することができます。 これらの隔壁には、ツール用の高圧空気、トンネルを加圧するための低圧空気、消防本管、圧力計線、通信線、照明および機械用の電力線、および換気用の吸引線を通すための多数の貫通孔が設けられています。インバート内の水の除去。 これらはブロー ラインまたは「モップ ライン」と呼ばれることがよくあります。 トンネルのサイズに応じて、直径 35 ~ 2 cm の低圧空気供給パイプを作業面まで延長して、作業員の換気を確保する必要があります。 同じサイズの第 2 の低圧空気管も両方の隔壁を貫通し、内部隔壁のすぐ内側で終端し、一次空気供給の破裂または破損の場合に空気を供給できるようにする必要があります。 これらのパイプには、供給パイプが破損した場合にトンネルの減圧を防ぐために自動的に閉じるフラッパー バルブを取り付ける必要があります。 トンネルを効率的に換気し、COXNUMX レベルを低く保つために必要な空気の量は、地面の空隙率と、完成したコンクリート ライニングがシールドにどれだけ接近しているかによって大きく異なります。 土壌中の微生物が大量の COXNUMX を生成することがあります。 明らかに、そのような条件下では、より多くの空気が必要になります。 圧縮空気のもう XNUMX つの有用な特性は、メタンなどの爆発性ガスを壁やトンネルから追い出す傾向があることです。 これは、ガソリンや脱脂剤などのこぼれた溶剤が地面を飽和させた採掘エリアに当てはまります。

Richardson と Mayo (1960) によって開発された経験則では、必要な空気の量は通常、作業面の面積 (平方メートル) を XNUMX 倍し、XNUMX 人あたり XNUMX 立方メートルを足すことで計算できます。 これは、XNUMX 分間に必要な自由空気の立方メートル数を示します。 この数値を使用すると、ほとんどの実際的な不測の事態がカバーされます。

消防本管も顔まで伸び、火災の場合に使用するために XNUMX メートルごとにホース接続を提供する必要があります。 水で満たされた消火口には、XNUMX メートルの防腐ホースを取り付ける必要があります。

直径が約 XNUMX メートルを超える非常に大きなトンネルでは、 XNUMX つの水門を設ける必要があり、 XNUMX つはマック水門 (muck lock) と呼ばれ、 マック (muck) 列車が通過するためのもので、 マン水門 (man lock) は通常マック水門の上に配置され、労働者用である。 大規模なプロジェクトでは、マン ロックは多くの場合 XNUMX つのコンパートメントで構成されているため、エンジニア、電気技師、その他の人々は、減圧中の作業シフトを過ぎてロックインおよびロックアウトできます。 これらの大きなマンロックは通常、メインのコンクリート隔壁の外側に構築されるため、外気に開放されたときにトンネル圧力の外部圧縮力に抵抗する必要はありません。

非常に大規模な水中トンネルでは、トンネルの上半分にまたがる安全スクリーンが建てられ、川や湖の下をトンネルしているときにトンネルが噴出に続いて突然浸水した場合に備えて、ある程度の保護を提供します. 安全スクリーンは通常、掘削機械を避けて、実行可能な限り顔の近くに配置されます。 フライング ギャングウェイまたはハンギング ウォークウェイがスクリーンとロックの間に使用され、ギャングウェイは落下してスクリーンの下端から少なくとも 3.6 メートル下を通過します。 これにより、突然の洪水が発生した場合に、労働者が男性のロックに出ることができます。 安全スクリーンは、爆発する可能性のある軽いガスをトラップするためにも使用でき、モップ ラインをスクリーンに取り付けて、吸引ラインまたはブロー ラインに接続することができます。 バルブにひびが入っていると、作業環境から軽いガスをパージするのに役立ちます。 安全スクリーンはトンネルのほぼ中央まで伸びているため、使用できる最小のトンネルは約 XNUMX m です。 衣服がパイプに吸い込まれると重大な事故が発生する可能性があるため、労働者はモップ ラインの開放端に近づかないように注意する必要があります。

表 1 は、圧縮空気作業者が最初に圧縮空気環境に入る前に行うべき指示のリストです。

空気の純度基準が維持され、すべての安全対策が実施されていることを確認するのは、トンネル プロジェクトの担当医または職業保健専門家の責任です。 トンネルとマンロックからの圧力記録グラフを定期的に調べることにより、確立された減圧スケジュールの順守も注意深く監視する必要があります。


表 1. 圧縮空気作業者への指示

  • 雇用主によって規定された減圧時間と使用中の公式の減圧コードを決して「短く」しないでください。 節約された時間は、潜在的に致命的または不自由な病気である減圧症 (DCI) のリスクに値するものではありません。
  • 減圧中は窮屈な姿勢で座らないでください。 そうすることで、窒素の泡が関節に集まって集中し、それによって DCI のリスクに寄与します。 帰宅後も体から窒素を排出している最中なので、仕事の後も就寝や窮屈な姿勢で休むことは控えましょう。
  • 減圧後 XNUMX 時間までは温水をシャワーや入浴に使用する必要があります。 非常に熱いお湯は、実際に減圧症を引き起こしたり、悪化させたりする可能性があります。
  • 重度の疲労、睡眠不足、前夜の大量飲酒も減圧症の原因となります。 飲酒やアスピリンの服用は、減圧症の痛みの「治療」として決して使用すべきではありません。
  • ひどい風邪などの発熱や病気は、減圧症のリスクを高めます。 筋肉や関節の捻挫や捻挫も、DCI を開始するのに「好まれる」場所です。
  • 職場から離れた場所で減圧症にかかった場合は、直ちに会社の医師またはこの病気の治療に詳しい人に連絡してください。 識別ブレスレットまたはバッジを常に着用してください。
  • 喫煙具は更衣室に置いておきます。 作動油は可燃性であり、トンネルの閉鎖環境で火災が発生した場合、大規模な損傷や仕事の停止を引き起こす可能性があり、仕事を解雇することになります. また、圧縮によりトンネル内の空気が厚くなるため、熱がたばこに伝わり、短くなるにつれて熱くなりすぎて保持できなくなります。
  • 圧縮中にストッパーを緩めない限り、魔法びんをお弁当箱に持ち込まないでください。 そうしないと、栓が魔法びんの奥まで押し込まれてしまいます。 減圧中は、ボトルが爆発しないようにストッパーも緩める必要があります。 非常に壊れやすいガラス魔法びんは、圧力がかかると、栓が緩んでいても破裂する可能性があります。
  • エアロックのドアを閉めて圧力をかけると、エアロック内の空気が温かくなるのがわかります。 これは「圧縮熱」と呼ばれ、正常です。 圧力が変化しなくなると、熱が放散され、温度が正常に戻ります。 圧縮中に最初に気付くのは、耳が詰まっていることです。 飲み込んだり、あくびをしたり、鼻をつまんだりして「耳から空気を吐き出そう」として「耳を澄ませ」ない限り、圧迫中に耳の痛みを感じるでしょう. 耳を澄ませることができない場合は、すぐにシフト長に連絡して、圧縮を停止できるようにしてください。 そうしないと、鼓膜が破れたり、耳がひどく圧迫されたりする可能性があります。 最大圧力に達すると、残りのシフトで耳に問題が発生することはありません。
  • 圧迫後に数時間以上持続する耳鳴り、耳鳴り、または難聴を経験した場合は、評価のために圧縮空気の医師に報告する必要があります。 非常に重度ではあるがまれな状況下では、耳をきれいにするのが非常に困難な場合、鼓膜以外の中耳構造の一部が影響を受ける可能性があり、その場合、永続的な回避のためにXNUMX、XNUMX日以内に外科的に修正する必要があります困難。
  • 風邪や花粉症の発作がある場合は、それが終わるまでエアロックで圧縮しようとしないのが最善です. 風邪をひくと、耳や副鼻腔を均等にすることが困難または不可能になる傾向があります。

 

高圧室作業員

高圧酸素療法は世界のすべての地域でより一般的になりつつあり、現在約 2,100 の高圧チャンバー施設が機能しています。 これらのチャンバーの多くは、圧縮空気で 1 ~ 5 kg/cm2 ゲージの範囲の圧力に圧縮されるマルチユニット ユニットです。 患者は、最大 100 kg/cm2 ゲージの圧力で、呼吸するために 2% の酸素を与えられます。 それ以上の圧力では、減圧症の治療のために混合ガスを呼吸することがあります。 しかし、チャンバーのアテンダントは通常、圧縮空気を呼吸するため、チャンバー内での曝露は、ダイバーや圧縮空気の作業員が経験するものと似ています。

通常、複数のチャンバー内で働くチャンバー アテンダントは、看護師、呼吸療法士、元ダイバー、または高圧技術者です。 このような労働者の身体的要件は、ケーソン労働者の身体的要件と同様です。 ただし、高圧分野で働くチャンバーアテンダントの多くは女性であることを覚えておくことが重要です。 妊娠の問題を除いて、女性は男性よりも圧縮空気作業による悪影響を受ける可能性が高くありません。 妊娠中の女性が圧縮空気にさらされると、胎盤を介して窒素が運ばれ、これが胎児に移行します。 減圧が行われるたびに、静脈系に窒素の泡が形成されます。 これらは静かな泡であり、肺フィルターによって効率的に除去されるため、小さい場合は害はありません. しかし、これらの泡が発育中の胎児に現れるというのは賢明ではありません。 行われた研究は、そのような状況下で胎児の損傷が発生する可能性があることを示しています. ある調査では、妊娠中にスキューバダイビングを行った女性の子供に先天性欠損症がより一般的であることが示唆されました。 妊娠中の女性を高圧室の状態にさらすことは避け、医学的および法的考慮事項の両方に一致する適切な方針を策定する必要があります。 このため、妊娠中の女性労働者は、妊娠中のリスクについて予防措置を講じる必要があり、妊娠中の女性が高圧室の状態にさらされないように、適切な職員の職務割り当てと健康教育プログラムを導入する必要があります。

ただし、妊娠中の患者は、100% 酸素を呼吸するため、窒素塞栓術を受けないため、高圧チャンバーで治療される場合があることを指摘しておく必要があります。 胎児が水晶体後線維形成症または新生児の網膜症のリスクが高いという以前の懸念は、大規模な臨床試験で根拠がないことが証明されています. 別の状態である動脈管開存の時期尚早の閉鎖も、暴露との関連は見出されていません。

その他の危険

身体的損傷

さまざまな

一般に、ダイバーは、建設現場で働く労働者が受けやすいのと同じタイプの身体的損傷を被りやすい傾向があります。 ケーブルの切断、負荷の故障、機械による圧挫、クレーンの回転などは日常的に発生する可能性があります。 ただし、水中環境では、ダイバーは他の場所では見られない特定の種類の固有の怪我をする傾向があります。

吸引/挟み込みによる損傷は特に注意が必要です。 船体の開口部、潜水士の反対側の水位が低いケーソン、またはダムでの作業は、この種の事故の原因となる可能性があります。 ダイバーは、この種の状況を「重い水」に閉じ込められているとよく言います。

ダイバーの腕、脚、または全身がトンネルやパイプなどの開口部に吸い込まれる危険な状況を回避するために、厳重な予防措置を講じて、ダムのパイプ バルブや水門にタグを付け、作業中に開かないようにする必要があります。ダイバーは彼らの近くの水にいます。 同じことは、ダイバーが作業している船内のポンプや配管にも当てはまります。

損傷には、閉じ込められた四肢の浮腫および低酸素症が含まれ、筋肉の壊死、永久的な神経損傷、または四肢全体の喪失さえも引き起こす可能性があります。単純な大規模なトラウマ。 長時間冷水に閉じ込められると、ダイバーは曝露により死亡する可能性があります。 ダイバーがスキューバ ギアを使用している場合、追加のスキューバ タンクが提供されない限り、リリースを行う前に空気が不足して溺れる可能性があります。

プロペラの損傷は単純であり、ダイバーが水中にいる間に船の主要な推進機にタグを付けることによって、予防する必要があります。 ただし、蒸気タービン動力船は、港にいるとき、ジャッキ装置を使用してタービンブレードの冷却と歪みを回避しながら、非常にゆっくりとスクリューを回転させ続けていることを覚えておく必要があります。 したがって、ダイバーは、このようなブレードで作業する場合 (たとえば、絡み合ったケーブルからブレードを取り除こうとする場合)、回転するブレードが船体に近い狭い場所に近づくため、回避する必要があることに注意する必要があります。

全身スクイーズは、柔軟なゴム引きスーツに合わせた古典的な銅製ヘルメットを使用している深海ダイバーに発生する可能性がある独特の怪我です. 空気パイプがヘルメットに接続する場所に逆止弁または逆止弁がない場合、表面で空気ラインを切断すると、ヘルメット内に即座に相対的な真空が発生し、全身がヘルメットに引き込まれる可能性があります. この影響は、瞬時に壊滅的なものになる可能性があります。 例えば、水深10mでは、ダイバーのドレスの柔らかい部分に約12トンの力がかかります。 ヘルメットの加圧が失われると、この力が彼の体をヘルメットに押し込みます。 ダイバーが予期せず失敗し、補償空気をオンにしなかった場合にも、同様の影響が生じる可能性があります。 水面近くで起きた場合、水面から 10 メートル落下するとドレスの体積が半分になるため、重傷や死亡事故につながる可能性があります。 40 ~ 50 m で同様の落下が発生した場合、スーツの体積は約 17% しか変化しません。 これらの体積変化は、ボイルの法則に従っています。

ケーソンおよびトンネル作業員

トンネル作業員は、大規模な建設現場で見られる通常のタイプの事故にさらされており、落盤による転倒や負傷の発生率が高いという追加の問題があります。 肋骨を骨折した可能性のある負傷した圧縮空気作業員は、そうでないことが証明されるまで気胸を疑うべきであり、したがって、そのような患者の減圧には細心の注意を払う必要があることを強調しなければなりません。 気胸が存在する場合は、減圧を試みる前に作業チャンバー内の圧力を解放する必要があります。

ノイズ

エアモーター、空気圧ハンマー、ドリルにはサイレンサーが適切に装備されていないため、圧縮空気作業員への騒音被害は深刻な場合があります。 ケーソンとトンネルの騒音レベルは 125 dB 以上と測定されています。 これらのレベルは身体的な痛みを伴うだけでなく、内耳に恒久的な損傷を与える原因にもなります. トンネルやケーソンの境界内でのエコーは、問題を悪化させます。

多くの圧縮空気労働者は、近づいてくる泥列車の音を遮断するのは危険だと言って、耳の保護具を着用することに躊躇しています。 聴覚保護はせいぜい音を減衰させるだけで、音をなくすわけではないため、この信念にはほとんど根拠がありません。 さらに、動く泥列車は保護された労働者に「無音」ではないだけでなく、動く影や地面の振動などの他の手がかりも与えます。 本当の懸念は、しっかりとフィットするイヤーマフまたはプロテクターによって提供される耳道の完全な気密閉塞です。 圧縮中に外耳道に空気が入れられないと、耳管を介して中耳に入る空気によって鼓膜が外側に押し出されるため、外耳の圧迫が生じる可能性があります。 ただし、通常の防音イヤーマフは通常、完全に気密ではありません。 総シフト時間のごく一部しか持続しない圧縮中、圧力の均等化に問題がある場合は、マフをわずかに緩めることができます。 外耳道にフィットするように成形できる成形ファイバー耳栓は、ある程度の保護を提供しますが、気密性はありません。

目標は、85 dBA を超える時間加重平均ノイズ レベルを回避することです。 すべての圧縮空気労働者は、高騒音環境に起因する可能性のある聴覚障害を監視できるように、雇用前のベースライン オージオグラムを取得する必要があります。

高圧チャンバーと減圧ロックには、チャンバーに入る空気供給パイプに効率的なサイレンサーを装備できます。 そうしないと、作業員は換気の騒音にかなり悩まされ、チャンバーを適切に換気することを怠る可能性があるため、これを主張することが重要です。 平均的なオフィスの騒音レベルとほぼ同じ 75dB を超えないサイレンシングされた空気供給により、継続的なベントを維持できます。

火災

火災は、圧縮空気トンネル作業および臨床高圧チャンバー操作において常に大きな懸念事項です。 スチール製の屋根と不燃性の湿った泥だけでできた床を持つスチール製の壁のケーソンで作業すると、誤った安心感に陥ることがあります。 ただし、このような状況でも、電気火災は断熱材を燃やす可能性があり、非常に有毒であることが判明し、作業員が非常に迅速に死亡または無力化する可能性があります. コンクリートが流し込まれる前に木製のラギングを使用して駆動されるトンネルでは、危険性はさらに大きくなります。 一部のトンネルでは、コーキングに使用される作動油とストローが追加の燃料を供給できます。

高圧条件下での火災は、燃焼をサポートするために利用できる酸素が多いため、常により激しくなります。 酸素の割合が 21% から 28% に上昇すると、燃焼速度が 4 倍になります。 圧力が増加すると、燃焼に利用できる酸素の量が増加します。この増加は、利用可能な酸素のパーセンテージに大気圧の数を絶対値で掛けた値に等しくなります。 たとえば、30 ATA (海水 84 m に相当) の圧力では、有効酸素パーセンテージは圧縮空気で 84% になります。 ただし、そのような条件下で燃焼が非常に加速されたとしても、3 気圧で XNUMX% の酸素で燃焼する速度と同じではないことを覚えておく必要があります。 その理由は、大気中に存在する窒素が一定の消光効果を持っているからです。 アセチレンは爆発性があるため、XNUMX bar を超える圧力では使用できません。 ただし、鋼の切断には他のトーチガスと酸素を使用できます。 これは、最大 XNUMX bar の圧力で安全に行われています。 ただし、このような状況では細心の注意を払う必要があり、誤った火花が可燃物と接触した場合に発生する可能性のある火災をすぐに消すために、誰かが消火ホースで待機する必要があります。

火には、燃料、酸素、着火源の 23 つの要素が存在する必要があります。 このXNUMXつの要素がXNUMXつでも欠けていれば、火災は発生しません。 高圧条件下では、問題の機器を窒素で満たすか周囲を囲んで環境に挿入できない限り、酸素を除去することはほとんど不可能です。 燃料を除去できない場合は、着火源を避ける必要があります。 臨床の高圧作業では、細心の注意を払って、多場所チャンバー内の酸素割合が XNUMX% を超えないようにします。 さらに、チャンバー内のすべての電気機器は、アークを生成する可能性がなく、本質的に安全でなければなりません。 チャンバー内の職員は、難燃剤で処理された綿の服を着用する必要があります。 散水システムと、独立して作動する手持ち式消火ホースを設置する必要があります。 複数の場所にある臨床用高圧チャンバーで火災が発生した場合、すぐに逃げることはできないため、手持ちのホースと洪水システムを使用して消火しなければなりません。

100% 酸素で加圧された一室の部屋では、火災は居住者にとって即座に致命的になります。 人体自体は、100% 酸素、特に加圧下での燃焼をサポートしています。 このため、合成材料によって生成される可能性のある静電気の火花を避けるために、単層チャンバー内の患者は無地の綿の服を着用します。 この衣服を耐火にする必要はありませんが、火災が発生した場合、衣服は保護されません. 酸素で満たされた部屋で火災を避ける唯一の方法は、発火源を完全に避けることです。

10 kg/cm2 ゲージを超える圧力の高圧酸素を扱う場合、断熱加熱が着火源の可能性があることを認識しなければなりません。 150 kg/cm の圧力で酸素の場合2 急速に開くボールバルブを介して突然マニホールドに流入すると、少量の汚れでも酸素が「ディーゼル」する可能性があります。 これにより、激しい爆発が発生する可能性があります。 このような事故が発生しているため、高圧酸素システムではクイック オープン ボール バルブを使用しないでください。

 

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火曜日、2月15 2011 19:40

減圧障害

さまざまな作業者が、日常業務の一環として減圧 (周囲圧力の低下) を受けています。 これらには、幅広い職業から引き出されたダイバー、ケーソン労働者、トンネル作業員、高圧チャンバー労働者(通常は看護師)、飛行士、宇宙飛行士が含まれます。 これらの個人の減圧は、さまざまな減圧障害を引き起こします。 ほとんどの障害はよく理解されていますが、理解されていないものもあります。 減圧障害は活発な研究の対象です。

減圧障害のメカニズム

ガスの取り込みと放出の原則

減圧は、XNUMX つの主なメカニズムのいずれかを介して高圧作業員を傷つける可能性があります。 XNUMXつ目は、高圧暴露中の不活性ガスの取り込みと、その後の減圧中およびその後の組織内の気泡形成の結果です。 一般に、代謝ガスである酸素と二酸化炭素は気泡の形成に寄与しないと考えられています。 これはほぼ確実に誤った仮定ですが、結果として生じるエラーは小さいため、ここではそのような仮定を行います。

労働者の圧迫 (大気圧の上昇) 中および圧力下にある時間を通じて、吸気および動脈の不活性ガスの張力は、通常の大気圧で経験されるものと比較して増加します。不活性ガスは組織に取り込まれます。吸気、動脈、および組織の不活性ガス張力の平衡が確立されるまで。 平衡時間は、関与する組織およびガスのタイプに応じて、30 分未満から XNUMX 日以上までさまざまであり、特に、次の要因によって異なります。

  • 組織への血液供給
  • 血液中および組織中の不活性ガスの溶解度
  • 血液を介して組織内への不活性ガスの拡散
  • 組織の温度
  • 局所組織の負荷
  • 局所組織の二酸化炭素張力。

 

その後、高圧作業者を通常の大気圧に減圧すると、明らかにこのプロセスが逆転し、ガスが組織から放出され、最終的には失効します。 この放出速度は、上記の要因によって決定されますが、理由はまだよくわかっていませんが、取り込みよりも遅いようです. 気泡が発生すると、ガスの排出はさらに遅くなります。 気泡の形成に影響を与える要因は、定性的には十分に確立されていますが、定量的には確立されていません。 気泡が形成されるためには、気泡エネルギーが、周囲圧力、表面張力圧力、および弾性組織圧力に打ち勝つのに十分でなければなりません。 理論的予測 (表面張力と気泡成長の臨界気泡体積) と気泡形成の実際の観察との間の不一致は、気泡が組織 (血管) 表面欠陥で形成されると主張することによって、および/または小さな短寿命に基づいて、さまざまに説明されています。体内で継続的に形成される気泡(核)(例、組織面間またはキャビテーション領域)。 ガスが溶液から出る前に存在しなければならない条件も十分に定義されていませんが、組織ガスの張力が周囲圧力を超えると気泡が形成される可能性があります. 気泡が形成されると、気泡は損傷を引き起こし(下記参照)、気泡表面への界面活性剤の合体と動員の結果としてますます安定します。 高圧作業員が呼吸する不活性ガスを変えることで、減圧しなくても泡ができることがあります。 この効果はおそらく小さく、吸入された不活性ガスの変更後に減圧症を突然発症した労働者は、ほぼ確実に組織内に「安定した」気泡をすでに持っていました.

したがって、安全な作業方法を導入するには、気泡の形成を避けるために減圧プログラム (スケジュール) を使用する必要があります。 これには、次のモデリングが必要です。

  • 圧縮および高圧暴露中の不活性ガスの取り込み
  • 減圧中および減圧後の不活性ガスの除去
  • 泡立ちの条件。

 

今日まで、完全に満足のいく減圧動力学と動力学のモデルは作成されておらず、高圧作業員は現在、本質的に試行錯誤によって確立されたプログラムに依存していると述べるのが妥当です.

圧外傷に対するボイルの法則の効果

減圧が損傷を引き起こす可能性がある XNUMX 番目の主要なメカニズムは、圧外傷のプロセスです。 圧外傷は、圧縮または減圧から発生する可能性があります。 圧迫性圧外傷では、軟部組織に囲まれ、周囲圧力の上昇にさらされる体内の空間 (パスカルの原理) の体積が減少します (ボイルズの法則によって合理的に予測されるように: 周囲圧力が XNUMX 倍になると、ガス量が半減します)。 圧縮されたガスは、予測可能な順序で流体に置き換えられます。

  • 弾性組織が動きます(鼓膜、円形および楕円形の窓、マスク材料、衣服、胸郭、横隔膜)。
  • 血液はコンプライアンスの高い血管 (基本的には静脈) に溜まります。
  • 血管のコンプライアンスが限界に達すると、周囲の軟部組織への体液の血管外漏出 (浮腫) が起こり、血液 (出血) が起こります。
  • 周囲の軟部組織のコンプライアンスの限界に達すると、体液が移動し、次に血液が空気層自体に移動します。

 

このシーケンスは、空間への追加のガスの侵入によっていつでも中断される可能性があり (たとえば、バルサルバ操作を実行する際の中耳へ)、ガスの量と組織の圧力が平衡になると停止します。

このプロセスは減圧中に逆になり、ガス量が増加し、大気に排出されないと局所的な外傷を引き起こします。 肺では、この外傷は、過度の拡張、またはコンプライアンスが著しく異なる肺の隣接領域間の剪断のいずれかから発生する可能性があり、したがって異なる速度で拡張します。

減圧障害の病因

減圧症は、圧外傷、組織泡、血管内泡のカテゴリーに分けることができます。

バロトラウマタ

圧縮中にガス空間が圧外傷に関与する可能性があり、これは特に耳によく見られます。 外耳への損傷には外耳道の閉塞が必要ですが (プラグ、フード、または埋没ワックスによる)、鼓膜と中耳は頻繁に損傷を受けます。 労働者が耳管機能不全を引き起こす上気道の病状を患っている場合、この傷害が発生する可能性が高くなります。 考えられる結果は、中耳のうっ血 (上記のとおり) および/または鼓膜の破裂です。 耳の痛みと伝音性難聴の可能性があります。 めまいは、破裂した鼓膜を通して中耳に冷水が入ることによって生じることがあります。 このようなめまいは一時的なものです。 より一般的には、内耳圧外傷が原因でめまい(および場合によっては感音性難聴)が発生します。 圧縮中、内耳の損傷は、多くの場合、強力なバルサルバ操作 (蝸牛管を介して流体波が内耳に伝達される原因となります) に起因します。 内耳の損傷は通常、内耳の内部にあり、円形および楕円形の窓の破裂はあまり一般的ではありません。

副鼻腔も同様に関与することが多く、通常は口の閉塞が原因です。 局所痛および関連痛に加えて、鼻出血が一般的であり、脳神経が「圧迫」されることがあります。 聴神経管に穿孔のある人では、中耳圧外傷によって顔面神経が同様に影響を受ける可能性があることは注目に値します。 圧縮圧外傷の影響を受ける可能性がある他の領域は、あまり一般的ではありませんが、肺、歯、腸、ダイビングマスク、ドライスーツ、および浮力補償装置などのその他の機器です。

減圧性圧外傷は圧縮性圧外傷よりも一般的ではありませんが、より有害な結果をもたらす傾向があります。 主に影響を受ける XNUMX つの領域は、肺と内耳です。 肺圧外傷の典型的な病理学的病変はまだ記載されていません。 このメカニズムは、「毛穴を開く」ため、または機械的に肺胞を破壊するため、または局所的な肺の膨張差による肺組織のせん断の結果として、肺胞の過膨張に起因するとさまざまに考えられています。 最大のストレスは肺胞の基部にある可能性が高く、多くの水中作業員が全肺気量またはそれに近い小さな潮汐エクスカーションで呼吸することが多いことを考えると、このグループでは肺コンプライアンスがこれらの量で最も低くなるため、圧外傷のリスクが高くなります。 損傷した肺からのガス放出は、間質を通って肺門、縦隔、そしておそらくは頭頸部の皮下組織に到達する可能性があります。 この間質ガスは、呼吸困難、胸骨下の痛み、および少量の血の混じった痰を伴う咳を引き起こす可能性があります。 頭と首のガスは自明であり、発声を損なう場合があります。 心臓圧迫は非常にまれです。 圧外傷を負った肺からのガスは、胸膜腔 (気胸を引き起こす) または肺静脈 (最終的に動脈ガス塞栓になる) に漏れることもあります。 一般に、このようなガスは、間質および胸膜腔または肺静脈に漏れるのが最も一般的です。 肺への明らかな損傷と動脈ガス塞栓症が同時に起こることは (幸いなことに) まれです。

自生組織の泡

減圧中に気相が形成される場合、これは通常、最初は組織内にあります。 これらの組織の泡は、さまざまなメカニズムを介して組織の機能不全を引き起こす可能性があります。これらのメカニズムには機械的なものもあれば、生化学的なものもあります。

長骨、脊髄、腱などの柔軟性の低い組織では、気泡が動脈、静脈、リンパ管、感覚細胞を圧迫する可能性があります。 他の場所では、組織の泡が細胞の機械的破壊、または顕微鏡レベルでミエリン鞘の機械的破壊を引き起こす可能性があります。 ミエリンへの窒素の溶解度は、空気または酸素と窒素の混合ガスのいずれかを呼吸している労働者の減圧症に神経系が頻繁に関与することを説明している可能性があります。 組織内の気泡は、生化学的な「異物」反応を誘発する可能性もあります。 これは炎症反応を誘発し、減圧症の一般的な症状がインフルエンザ様の病気であるという観察を説明するかもしれません. 炎症反応の重要性は、反応の阻害が減圧症の発症を防ぐウサギなどの動物で実証されています。 炎症反応の主な特徴には、凝固障害(これは動物では特に重要ですが、人間ではそれほど重要ではありません)とキニンの放出が含まれます。 これらの化学物質は痛みを引き起こし、体液の漏出も引き起こします。 血液濃縮は、血管に対する気泡の直接的な影響からも生じます。 最終結果は、微小循環の重大な妥協であり、一般に、ヘマトクリットの測定は病気の重症度とよく相関しています. この血中濃度の補正は、予後において予想通り有意な利益をもたらします。

血管内気泡

静脈の泡が形成される可能性があります de novo ガスが溶液から出てくるか、組織から放出される可能性があります。 これらの静脈の泡は、血流とともに肺へと移動し、肺血管系に閉じ込められます。 肺循環は、肺動脈圧が比較的低いため、非常に効果的な気泡フィルターです。 対照的に、全身動脈圧が大幅に高いため、体循環に長期間閉じ込められる気泡はほとんどありません。 肺に閉じ込められた気泡内のガスは、肺の空隙に拡散し、そこから吐き出されます。 ただし、これらの気泡が閉じ込められている間、肺の灌流と換気の不均衡を引き起こすか、肺動脈圧を上昇させ、その結果、右心と中心静脈の圧を上昇させることにより、悪影響を引き起こす可能性があります。 右心室の圧力が上昇すると、肺シャントまたは心臓内の「解剖学的欠陥」を介して血液が「右から左」にシャントし、気泡が肺の「フィルター」を迂回して動脈ガス塞栓になる可能性があります。 静脈圧が上昇すると、組織からの静脈還流が損なわれ、それによって脊髄からの不活性ガスのクリアランスが損なわれます。 静脈出血性梗塞を起こすことがあります。 静脈気泡は、血管や血液成分とも反応します。 血管への影響は、内皮細胞から界面活性剤の内層を剥ぎ取り、それにより血管透過性を増加させることであり、これは内皮細胞の物理的転位によってさらに損なわれる可能性があります。 しかし、そのような損傷がない場合でも、内皮細胞は細胞表面で多形核白血球の糖タンパク質受容体の濃度を増加させます。 これは、気泡による白血球の直接的な刺激とともに、白血球の内皮細胞への結合 (流れの減少) と、それに続く血管への浸潤 (ダイアペデシス) を引き起こします。 浸潤する多形核白血球は、細胞毒素、酸素フリーラジカル、およびホスホリパーゼの放出により、将来の組織損傷を引き起こします。 血液中で、気泡は多形核白血球の活性化と蓄積を引き起こすだけでなく、血小板の活性化、凝固と補体、脂肪塞栓の形成も引き起こします。 これらの影響は、コンプライアンスの高い静脈循環では比較的重要ではありませんが、動脈での同様の影響により、血流が虚血レベルまで低下する可能性があります。

動脈の気泡 (ガス塞栓) は、次の原因で発生する可能性があります。

  • 肺静脈への気泡の放出を引き起こす肺圧外傷
  • 気泡が肺細動脈を「押し出される」(このプロセスは、酸素毒性と、アミノフィリンなどの血管拡張剤でもある気管支拡張剤によって強化される)
  • 右から左への血管チャネルを介して肺フィルターを迂回する気泡(例、卵円孔開存)。

 

肺静脈に入ると、気泡は左心房、左心室に戻り、大動脈に送り込まれます。 動脈循環の気泡は、大きな血管では浮力と血流に従って分布しますが、他の血管では血流だけで分布します。 これは、脳、特に中大脳動脈の主要な塞栓症を説明しています。 動脈循環に入る気泡の大部分は、全身の毛細血管と静脈に入り、心臓の右側に戻ります (通常は肺に閉じ込められます)。 この通過中、これらの気泡は機能の一時的な中断を引き起こす可能性があります。 気泡が体循環に閉じ込められたままになるか、XNUMX分からXNUMX分以内に再分配されない場合、この機能の喪失が持続する可能性があります. 気泡が脳幹循環を塞栓する場合、そのイベントは致命的となる可能性があります。 幸いなことに、気泡の大部分は脳に最初に到着してから数分以内に再分配され、通常は機能が回復します。 ただし、この通過中、気泡は、静脈血と静脈で前述したのと同じ血管 (血管と血液) 反応を引き起こします。 その結果、脳血流が大幅かつ進行的に低下し、正常な機能を維持できないレベルに達する可能性があります。 高圧労働者は、この時点で機能の再発または悪化に苦しむことになります。 一般に、脳動脈ガス塞栓症を患う高圧作業員の約 XNUMX 分の XNUMX は自然に回復し、約 XNUMX 分の XNUMX はその後再発します。

減圧の臨床症状 障害

発症時期

時折、減圧中に減圧症が発症することがあります。 これは、特に肺を含む上昇の圧外傷で最も一般的に見られます。 しかし、ほとんどの減圧症は、減圧が完了した後に発症します。 組織や血管内の気泡の形成による減圧症は、通常、減圧後数分から数時間以内に明らかになります。 これらの減圧症の多くの自然経過は、症状が自然に解消することです。 ただし、自然に完全に治らないものもあり、治療が必要です。 治療が早ければ早いほど結果が良くなるという実質的な証拠があります。 治療された減圧症の自然経過はさまざまです。 いくつかのケースでは、残りの問題が次の 6 ~ 12 か月で解決するのが見られますが、別のケースでは、症状が解決しないように見えます.

臨床症状

減圧症の一般的な症状は、インフルエンザ様の状態です。 他の頻繁な苦情は、さまざまな感覚障害、特に手足の局所的な痛みです。 高次機能、特殊な感覚、運動疲労を伴う可能性があるその他の神経学的症状 (まれに皮膚やリンパ系が関与する可能性があります)。 高圧作業員の一部のグループでは、減圧症の最も一般的な症状は痛みです。 これは、特定の関節または関節に関する個別の痛み、背中の痛みまたは関連痛 (痛みが明らかな神経障害と同じ手足にあることが多い場合)、またはあまり一般的ではありませんが、急性減圧症、漠然とした移動性の痛みおよび痛みが見られることがあります。 実際、減圧症の症状は変幻自在であると述べるのが妥当です。 高圧作業員が減圧後 24 ~ 48 時間以内に発症する病気は、そうでないことが証明されるまで、減圧に関連していると見なされるべきです。

Classification

最近まで、減圧症は次のように分類されていました。

  • バロトラウマタ
  • 脳動脈ガス塞栓症
  • 減圧病。

 

減圧症はさらに、1型(痛み、かゆみ、腫れ、発疹)、2型(その他すべての症状)、3型(脳動脈ガス塞栓症と減圧症の両方の症状)のカテゴリーに細分されました。 この分類システムは、新しい減圧スケジュールを使用したケーソン作業員の結果の分析から生まれました。 しかし、このシステムは差別的でも予後的でもなく、経験豊富な医師間の診断の一致率が低いため、置き換えなければなりませんでした。 減圧症の新しい分類は、脳動脈ガス塞栓症と脳減圧症を区別することの難しさ、および同様にタイプ 1 をタイプ 2 およびタイプ 3 減圧症から区別することの難しさを認識しています。 現在、すべての減圧症は、表 1 に示すように、減圧症として分類されています。この用語は、病気の性質、症状の進行、および症状が現れる臓器系のリスト (根底にある病状については何も仮定されていません)。 たとえば、ダイバーは急性進行性神経減圧疾患を患っている場合があります。 減圧症の完全な分類には、圧外傷の有無と不活性ガス負荷の可能性に関するコメントが含まれます。 これらの後者の用語は、治療と職場復帰の可能性の両方に関連しています。

 


表 1. 減圧症の改訂された分類システム

 

演奏時間

進化

症状

 

急性

プログレッシブ

筋骨格

 

慢性的

自然に解決

皮膚

減圧病

+ または -

 

静的

リンパ性

圧外傷の証拠

 

再発

神経学的な

 

 

 

前庭

 

 

 

心肺

 

 


応急処置管理

 

救助と蘇生

一部の高圧作業員は減圧症を発症し、救助が必要になります。 これは特にダイバーに当てはまります。 この救助には、ステージまたはダイビングベルへの回復、または水中からの救助が必要になる場合があります。 成功するためには、特定の救助技術を確立し、実践する必要があります。 一般に、ダイバーは水平姿勢で海から救出されるべきです(ダイバーが再び重力にさらされて心拍出量が致命的に低下するのを避けるためです。潜水中は、血液が体外に移動する結果、血液量が徐々に失われます)。必要に応じて、ダイバーが再圧チャンバーに入るまで、この姿勢を維持する必要があります。

負傷したダイバーの蘇生は、他の場所で行われている蘇生法と同じ方法に従う必要があります。 特に注意すべきことは、低体温の個人の蘇生は、少なくとも個人が温められるまで継続する必要があるということです。 水中で負傷したダイバーの蘇生が効果的であるという説得力のある証拠はありません。 一般に、ダイバーの最善の利益は、通常、陸上での早期の救助、または潜水ベル/プラットフォームへの救助によって提供されます。

酸素と輸液の蘇生

減圧症の高圧作業員は、気泡が脳に到達する可能性を最小限に抑えるために、平らに寝かせる必要があります。 ダイバーは呼吸のために 100% の酸素を与えられるべきです。 これには、意識のあるダイバーのデマンドバルブまたはシーリングマスク、高流量の酸素、およびリザーバーシステムが必要です。 酸素投与を延長する場合は、肺酸素毒性の発生を改善または遅らせるためにエアブレイクを行う必要があります。 減圧症のダイバーは水分を補給する必要があります。 重傷を負った労働者の急性蘇生では、おそらく口腔液の場所はありません。 一般に、横になっている人に口腔液を投与することは困難です。 口腔液は、酸素の投与を中断する必要があり、通常、血液量への即時の影響はごくわずかです。 最後に、その後の高圧酸素治療はけいれんを引き起こす可能性があるため、胃の内容物があることは望ましくありません。 理想的には、輸液蘇生は静脈経路によるものであるべきです。 コロイドがクリスタロイド溶液よりも優れているという証拠はなく、選択された液体はおそらく生理食塩水です. 乳酸を含む溶液はコールドダイバーに与えるべきではなく、ブドウ糖溶液は脳損傷のある人に与えるべきではありません(損傷が悪化する可能性があるため). 正確な水分バランスを維持することは、減圧症の高圧作業員の蘇生を成功させるための最良のガイドとなる可能性があるため、不可欠です。 膀胱の関与は十分に一般的であるため、尿量がない場合は膀胱カテーテル法に早期に頼る必要があります。

減圧症の治療に有効性が証明されている薬はありません。 ただし、リグノカインに対する支持が高まっており、これは臨床試験中です. リグノカインの役割は、膜安定剤として、また多形核白血球の蓄積と気泡によって引き起こされる血管接着の阻害剤としての両方であると考えられています。 高圧酸素の考えられる役割の XNUMX つは、白血球の血管への蓄積と付着を阻害することでもあることは注目に値します。 最後に、アスピリンやその他の抗凝固薬などの血小板阻害薬の使用から利益が得られるという証拠はありません。 実際、中枢神経系への出血は重度の神経学的減圧症に関連しているため、そのような投薬は禁忌となる場合があります。

検索

減圧症を患っている高圧作業員の治療用再圧施設への回収は、できるだけ早く行う必要がありますが、それ以上の減圧を行ってはなりません。 航空医療避難中にそのような作業員が減圧する必要がある最大高度は、海抜 300 m です。 この回収の間、上記の応急処置と補助ケアを提供する必要があります。

再圧治療

アプリケーション

ほとんどの減圧症の最終的な治療法は、チャンバー内での再圧迫です。 このステートメントの例外は、動脈ガス塞栓症を引き起こさない圧外傷です。 聴覚圧外傷の犠牲者の大部分は、連続した聴覚検査、鼻充血除去薬、鎮痛剤、および内耳の圧外傷が疑われる場合は、厳密な安静を必要とします。 しかしながら、高圧酸素(プラス星状神経節遮断)がこの後者のグループの患者の有効な治療法である可能性はあります。 しばしば治療を必要とするその他の圧外傷は肺の圧外傷であり、そのほとんどは大気圧で 100% 酸素によく反応します。 場合によっては、気胸のために胸部カニューレが必要になることがあります。 その他の患者については、早期の再圧が必要です。

メカニズム

周囲圧力が増加すると、気泡が小さくなり、安定性が低下します (表面張力圧力が増加するため)。 これらのより小さな気泡は、拡散による分解のために体積に対する表面積も大きくなり、組織に対する機械的破壊および圧縮効果が減少します。 また、「異物」反応を刺激する閾値の気泡容積がある可能性もあります。 気泡のサイズを小さくすることで、この影響を減らすことができます。 最後に、体循環に閉じ込められたガス柱の体積 (長さ) を減らすと、静脈への再分配が促進されます。 ほとんどの再圧迫のもう 2 つの結果は、吸気 (PiO2) と動脈血酸素圧 (PaOXNUMX) の増加です。 これにより、低酸素症が緩和され、間質液圧が低下し、通常は気泡によって引き起こされる多形核白血球の活性化と蓄積が抑制され、ヘマトクリットが低下し、血液粘度が低下します。

圧力

減圧症を治療するための理想的な圧力は確立されていませんが、従来の最初の選択は 2.8 bar の絶対圧 (60 fsw; 282 kPa) であり、症状や徴候への反応が悪い場合は 4 および 6 bar の絶対圧までさらに圧迫します。 動物での実験では、2 バールの絶対圧力が、より大きな圧縮と同じくらい効果的な治療圧力であることが示唆されています。

ガス

同様に、これらの負傷した労働者の治療的再圧迫中に呼吸する理想的なガスは確立されていません。 酸素とヘリウムの混合物は、空気または 100% 酸素よりも気泡の収縮に効果的である可能性があり、進行中の研究の対象となっています。 理想的な PiO2 は次のように考えられます。 インビボの 頭部外傷患者の場合、理想的な張力は 2 bar 絶対圧であることが十分に確立されていますが、研究では約 1.5 bar 絶対圧である必要があります。 酸素と気泡による多形核白血球の蓄積の阻害に関する用量関係は、まだ確立されていません。

アジュバントケア

再圧チャンバー内で負傷した高圧作業員の治療は、換気、水分補給、監視などの補助ケアの必要性を損なうことを許してはなりません。 最終的な治療施設であるためには、再圧縮チャンバーは、救命救急医療ユニットで日常的に使用される機器との作業インターフェイスを備えている必要があります。

フォローアップ治療と調査

持続的で再発性の症状と減圧症の徴候は一般的であり、ほとんどの負傷した労働者は繰り返し再圧迫を必要とします. これらは、損傷が修正されたままになるまで、または少なくともXNUMX回の連続した治療で持続的な利益が得られなくなるまで継続する必要があります. 進行中の調査の基礎は、慎重な臨床神経学的検査 (精神状態を含む) です。利用可能な画像診断または挑発的な調査技術には、関連する過剰な偽陽性率 (EEG、骨放射性同位元素スキャン、SPECT スキャン) または関連する過剰な偽陰性率のいずれかがあるためです。 (CT、MRI、PET、誘発反応研究)。 減圧症の発症から XNUMX 年後に、労働者は X 線検査を受けて、長骨に異常圧骨壊死 (無菌性壊死) があるかどうかを判断する必要があります。

結果

減圧症の再圧療法後の転帰は、研究対象のグループに完全に依存します。 ほとんどの高圧労働者(例えば、軍人や油田のダイバー)は治療によく反応し、重大な後遺障害はまれです。 対照的に、減圧症の治療を受けたレクリエーション ダイバーの多くは、その後の転帰が悪い。 この結果の違いの理由は確立されていません。 減圧症の一般的な後遺症は、頻度の高い順に次のとおりです。 短期記憶の問題; しびれなどの感覚症状; 排尿困難および性機能障害; そして漠然とした痛み。

高圧作業に戻る

幸いなことに、ほとんどの高圧作業員は、減圧症のエピソードの後、高圧作業に戻ることができます。 これは少なくとも XNUMX か月は遅らせる必要があり (生理機能の障害を正常に戻すことができるようにするため)、作業者が肺圧外傷を負った場合、または再発性または重度の内耳圧外傷の病歴がある場合は、思いとどまらせなければなりません。 仕事への復帰は、次の条件も満たす必要があります。

  • 高圧暴露/減圧ストレスの程度に見合った減圧症の重症度
  • 治療に対する良好な反応
  • 後遺症の証拠はありません。

 

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