Decompressie presentatie Speciaal voor de leden van DIR-NL werd er op vrijdag 12 januari 2007 door Kees Hofwegen een presentatie gegeven over decompressie en decompressiesoftware. Hierbij vertelde hij over decompressietheorie en gaf hij o.a. een demonstratie van de door hem ontwikkelde GAP (Gas Absorption Program) Software. Dit werd aangevuld met een discussie aan de hand van EKPP duikprofielen en GUE's Ratio Deco.

Zo'n 20 personen waren voor deze presentatie naar Amsterdam afgereisd. Anton van Rosmalen was één van de aanwezigen en dit is zijn verslag:

Algemeen

Na de noodzakelijke koffie aan het einde van de werkweek begon Kees met zijn presentatie. De volgende onderwerpen passeerden de revue: Historie achter decompressiemodellen, verschillende decompressiemodellen en hoe de modellen zich ten opzichte van elkaar verhouden.

Kees vangt meteen aan met de belangrijkste les van de avond, een ontnuchterende uitspraak van Bill Hamilton: "If it works, it works". Verschillende modellen genereren voor dezelfde duik (zeer) verschillende profielen, hetgeen later in dit verslag nog geïllustreerd zal worden. Geen enkel model is in alle gevallen fout en geen enkel model bevat de absolute waarheid. In het kort komt het er op neer dat decompressie succesvol is als iemand boven komt zonder hier op korte en lange termijn negatieve gevolgen aan over te houden. Decompressie is beslist geen exacte wetenschap en er leiden wat dat betreft beslist meerdere wegen naar Rome.

Historie

Kees wijdt uit over de historie van decompressiemodellen. Bekende namen als Haldane, een van de grondleggers van decompressiemodellen, en Bühlmannn, die voortborduurde op zijn werk, passeren de revue. Interessant om te weten is dat Haldanian modellen de enige modellen zijn die werkelijk gebaseerd zijn op experimenten op levende wezens onder druk. Het komt er op neer dat beide heren geiten (Haldane) of mensen (Bühlmann) onder druk brachten en hun tabellen aanpasten als er pijnklachten optraden. Andere modellen zijn puur gebaseerd op een bepaalde theorie die vervolgens aan de praktijk of aan het werk van Bühlmann geijkt zijn.

De voornaamste reden dat nagenoeg -alle- duikcomputers anno 2007, met uitzondering van de HS Explorer en computers van Cochran, Bühlmann als decompressiealgorithme gebruiken is het feit dat Bühlmann gratis en goed gedocumenteerd is. Een fabrikant hoeft dus niet te investeren in een niet-gratis model of in experimenten. Inmiddels heeft het model zich in de praktijk bewezen, een fabrikant kan dus niet snel aangeklaagd worden voor het onvoldoende doordacht toepassen van technologie. Het voor de hand liggende nadeel is echter dat nieuwere en vaak effectievere decompressiemethodes niet snel zullen doordringen naar het grote publiek.

Verschillende modellen

We onderkennen grofweg twee verschillende soorten modellen: weefselmodellen (Haldane, Bühlmann) en belmodellen (VPM, RGBM). Weefselmodellen beschrijven hoe gassen oplossen in weefsels, belmodellen beschrijven de dynamica van bellen in een lichaam. Weefselmodellen trachten het ontstaan van bellen te voorkomen omdat volgens deze modellen bellen in het lichaam duiden op DCS. Weefselmodellen gaan dus uit van de afwezigheid van bellen in het lichaam, hetgeen aan de hand van Dopplermetingen bewezen onjuist is.

Belmodellen gaan uit van de aanwezigheid van belkernen in het lichaam die groeien onder drukveranderingen. Een belmodel gaat uit van een belkern met een bepaalde straal. Hoe kleiner de bel, hoe "ondoordringbaarder" de belwand en hoe lastiger de bel gas opneemt. Als we gaan stijgen neemt de omvang van de bel echter toe en daarmee het vermogen om gas op te nemen door samenklontering en dus te groeien. Dit effect heet Variabele Permeabiliteit, de V en P uit VPM.

De omvang van de bel neemt dus niet lineair toe met afnemende omgevingsdruk (zoals volgens de wet van Boyle te verwachten zou zijn) maar exponentiëel zodra de omvang van de bel groter wordt dan een bepaalde minimale straal. Doordat de druk van een gas in een bel altijd hoger is dan de omgevingsdruk kan diffusie van gas vanuit de bel naar haar directe omgeving plaatsvinden en treedt ontgassing op. Belmodellen streven er naar om het totale volume aan bellen in het lichaam onder een bepaalde grens te houden.

Bekende tekortkomingen Haldanian modellen

Na dit stukje theorie worden de tekortkomingen van de weefselmodellen behandeld. In een aantal gevallen blijken deze modellen namelijk uitkomsten te genereren die toch kunnen leiden tot DCS:

Jo-jo duiken Snel op en neer tussen verschillende dieptes waarbij het lichaam grote drukverschillen doormaakt. Bijvoorbeeld: stijgproeven tijdens een opleidingsduik. Een belmodel beschrijft mooi hoe een belkern eerst exponentiëel gaat groeien volgens het mechanisme dat al eerder omschreven werd om vervolgens weer te krimpen als hij weer onder druk gebracht wordt. De belwand laat echter nauwelijks gas door als hij gecomprimeerd is en ontgassen vindt dus niet of nauwelijks plaats. Bij de volgende opstijging kan de bel echter weer exponentieel in omvang toenemen om daarna wederom samengeperst te worden en gas vast te houden. Weefselmodellen beschrijven dit gedrag niet, zien het dus ook niet als een probleem en straffen de duiker er niet voor af. Hoewel Haldanian modellen het probleem niet zien is er dus weldegelijk een nadelig effect door belvorming bij deze profielen. Oefeningen waarbij achter elkaar meerdere opstijgingen gemaakt worden, zoals onderdeel van het NOB lesprogramma, zijn dus ten zeerste af te raden vanuit decompressie-oogpunt. Herhalingsduiken Stel je maakt met EAN32 de volgende serie duiken, nét over het randje van de zogenaamde "nultijden": Profiel Diepte 30m Duur 30 min Gas EAN32 Interval 1 uur Diepte 30m Duur 30 min Gas EAN32 Interval 1 uur Diepte 30m Duur 30 min Gas EAN32 Volgens Haldane / Bühlmann (zonder gradiënt factors) zal dit met een simpele safetystop geen enkel probleem zijn. De praktijk leert echter dat nagenoeg iedereen in de decotank zal belanden na een dergelijke zware serie duiken met een minimaal oppervlakte-interval. Volgens GUE's DecoPlanner zou je zonder Gradient Factors 4 minuten decompressie missen en met GF (30/85) mis je zelfs 27 minuten. Bellen in het lichaam komen in meer of mindere mate vrij na nagenoeg iedere duik en dan met name nadat de duiker aan de oppervlakte is aangekomen. De hoeveelheid bellen in het lichaam kent een hoogtepunt op een half uur tot een uur na de duik. De verschijnselen van DCS openbaren zich dan ook doorgaans in deze periode. In de wereld van het technische duiken wordt gesproken over "surface deco", de periode na de duik waarbinnen de duiker lichamelijke inspanning tot een minimum dient te beperken. Deze periode is in feite te zien als de laatste decompressiestop op 0 meter. Soms blijven duikers na een zware decompressieduik ook zuurstof ademen aan de oppervlakte gedurende deze periode of wacht men nog een periode aan de oppervlakte alvorens uit het water te klimmen. Dit laatste is vooral aan te raden als men, na een lange decompressie, een ladder op moet klimmen met zware apparatuur. Zoals eerder gezegd houden weefselmodellen geen rekening met het gedrag van bellen in het lichaam. Ze nemen zelfs aan dat er geen bellen aanwezig zijn als er geen verschijnselen van DCS optreden na de duik. Het effect van het herhaald onder druk brengen van bellen is onder jojo-duiken beschreven, in dit geval (herhalingsduiken) zijn de bellen ook nog eens maximaal in omvang. De praktijk: Diving Fishermen op Hawaii Op Hawaii was jarenlang een groep vissers actief die meerdere keren per dag met behulp van perslucht afdaalden naar dieptes van 60m. Onder deze duikers duikers kwam serieuze decompressiepressieziekte (DCS) vaak voor. Men kreeg echter door dat het maken van diepe stops tijdens de opstijging het aantal DCS gevallen sterk werd teruggebracht: de Deep Stops waren geboren. Een vergelijkbaar fenomeen doet zich voor bij vissen. Vissen hebben een zogenaamde zwemblaas, de natuurlijke versie van een trimvest. Als een op diepte gevangen vis direct naar de oppervlakte gebracht wordt dan zet deze blaas uit en overlijdt de vis. Ichtylogen (visdeskundigen) willen de vis die zij vangen levend bestuderen en moeten dus op bepaalde momenten een korte pauze houden om de overdruk in de zwemblaas van de vis weg te nemen met een injectienaald en -spuit. Indien tijdens een duik vis wordt gevangen en de duiker in kwestie een pauze houdt om de overdruk in de zwemblaas van de vis weg te nemen blijkt de duiker zich na de duik veel beter te voelen. Dit is uitgebreid beschreven door Richard Pyle, naar wie de Pyle Stops zijn vernoemd. Een weefselmodel zal een duiker altijd zo snel mogelijk omhoog willen sturen omdat op grotere diepten nog steeds opbouw van stikstof in tragere weefsels plaatsvindt. Het opbouwen van een flinke gradiënt of drukval over het weefsel zorgt volgens dit model dat inerte gassen zo snel mogelijk uit het weefsel verdwijnen. In de praktijk bleken duikers zich echter veel beter te voelen na een duik door kort te stoppen ver voordat de duikcomputer (Bühlmann) aangaf dat een stop noodzakelijk was. Volgens de gangbare modellen waren dergelijke stops nadelig voor de duiker terwijl de praktijk exact het tegenovergestelde uitwees. Door de modellen conservatiever te maken middels de introductie van langere halfwaardetijden van de weefsels en het reduceren van de M-waarden middels Gradiënt Factors zijn de weefselmodellen tegenwoordig sterk verbeterd. Het bovengenoemde gedrag van bellen onder druk blijft echter buiten de werking van het model.

RGBM

Dr. Bruce R. Wienke is werkzaam bij het Los Alamos National Laboratory, de 'uitvinders' van de atoombom. Dit laboratorium beschikt over een militaire eenheid die overal ter wereld ingezet kan worden bij een nucleaire dreiging: Het LANL Countermeasures Team. Dit team moet snel diep kunnen duiken, maar ook snel kunnen opstijgen nadat een dreiging is vastgesteld. Om dit mogelijk te maken heeft Wienke het Reduced Gradient Bubble Model, oftewel RGBM, ontwikkeld. Wat in GAP doorgaat voor de meest agressieve instelling van RGBM is eigenlijk de basisinstelling; bedoeld om fitte militairen snel het water uit te krijgen.

Instellingen RGBM

1. RFAC - Radius
   Bepaalt de maximale omvang van individuele bellen. Een kleinere waarde resulteert in meer en langere diepe stops.
   
   
2. PFAC - Volume
   Het totale volume aan bellen dat getolereerd wordt per volume-eenheid. Een kleinere waarde betekent meer conservatisme en resulteert in langere totale decotijd.
   
   
3. BFAC - Boyle Expansion Factor
   Richt zich op de wijze waarop bellen reageren op veranderingen in omgevinsgdruk. Een hogere waarde resulteert in langere ondiepe stops.

Uit bovenstaande valt dus te concluderen dat met het spelen met de verschillende parameters eigenlijk ieder gewenst profiel te (re)produceren is. Het invoeren van de verkeerde waarden resulteert altijd in een profiel, de kans bestaat echter dat dit profiel een duiker niet gezond aan de oppervlakte brengt. Dit geldt overigens voor alle modellen. Output uit RGBM of welk ander model dan ook betekent op geen enkele manier dat je zonder problemen het water uit zal komen.

De nominale waarden (standaardinstellingen in goed Nederlands) van RGBM werken goed tot 10 minuten op 140 meter. Daarna worden doorgaans conservatievere instellingen gehanteerd. Een en ander illustreert dat de output van een decompressieprogramma niet gebruikt kan worden zonder dat de gebruiker zelf enig gevoel voor decompressie en een gezond wantrouwen jegens de output van decompressieprogramma's heeft.

Aangepast 'RGBM'

De versies van RGBM, zoals Suunto (Suunto RGBM) en Mares (RGBM Mares-Wienke) dit toepassen in hun laatste generatie duikcomputers, zijn eigenlijk een gewoon Bühlmann model met gradiënt factors en wat "RGBM-achtige" aanpassingen die je afstraffen voor het maken van herhalingsduiken en jojoën. Het toepassen van het "echte" RGBM model vergt zó veel rekenkracht van zijn, gemiddeld minder dan een Euro kostende, processor dat een reguliere duikcomputer circa vier minuten nodig zou hebben om een RGBM profiel door te rekenen. Het spreekt voor zich dat dit niet acceptabel is. Om deze reden is gekozen voor een aangepast model, dat meer op Haldane is gebaseerd dan op het echte RGBM. De naam RGBM werd hier aan gegeven omdat dat marketingtechnisch interessant was. Test het zelf: als een computer niet ergens tussen de 80% en de 60% van de maximum diepte de eerste deepstops aangeeft is het -geen- RGBM...

Hoe verhouden de verschillende modellen zich nu tot elkaar?

RGBM lijkt op VPM, hetgeen niet verassend is aangezien ze op dezelfde theorie gebaseerd zijn. De basis verschilt er in dat RGBM een puur hypothetisch model is dat is geijkt op duiken in de praktijk. VPM is een model dat het gedrag van een puur inert gas (stikstof) in een gelei beschrijft. Toen de eerste versie van VPM (VPM-A) werd toegepast tijdens duiken belandden er mensen in de kamer omdat het te agressief bleek te zijn. VPM werd vervolgens aangepast en conservatiever gemaakt, waarschijnlijk diende RGBM -dat zich inmiddels in de praktijk bewezen had- hiervoor als ijkpunt. De aanpassingen resulteerden in VPM-B dat wél goede resultaten geeft.

Voordeel van RGBM boven VPM is dat het beter in de praktijk is getest en gecallibreerd. De recordduiken van de WKPP zijn onder andere voor dit doel gebruikt, evenals diepe trimix duiken door US Navy Seals. Vast staat wel dat VPM aan de basis gestaan heeft bij de ontwikkeling van RGBM en dat bij de ontwikkeling van VPM-B weer gekeken is naar RGBM. De deskundigen verschillen van mening over de uiteindelijke verschillen tussen de modellen.

Een vergelijking van de verschillende modellen komt er op neer dat tot een diepte van 60 meter en een bodemtijd van 30 minuten Bühlmann met GF, RGBM en VPM-B vergelijkbare profielen opleveren. Bij een diepte groter dan 60 meter bij een bodemtijd groter dan 30 minuten neigt VPM-B naar Bühlmann, RGBM levert in dergelijke gevallen een snellere opstijging op.

Deco On The Fly

Er bestaat echter nog een door GUE gedoceerde methode om zonder duikcomputer toch decompressieprofielen te kunnen genereren en aan te passen onder water, genaamd Deco On The Fly (DOTF). Er zijn verschillende manieren om dit te doen en één van die manieren staat bekend als Ratio Deco. Gertjan en Anton lichtten deze methodes van duik plannen kort toe.

DOFT is een methode ontwikkeld door de WKPP en maakt onderdeel uit van de technische opleidingen van GUE. Het is een methode om een decompressieprofiel onder water uit het hoofd, zonder gebruik te maken van computers of tabellen, te kunnen bepalen. Het bestaat uit een set van vuistregels waarmee achtereenvolgens de volgende zaken vastgesteld worden:

• Hoeveelheid tijd door te brengen in deco.
• Vanaf welke diepte begonnen wordt met het maken van deepstops en hoe lang deze stops gaan duren.
• Het te volgen profiel (de curve), gebruik makend van optimale gradiënt en oxygen window.

De basis van DOTF zijn overigens gewoon de totale opstijgtijden zoals weergegeven in de tabellen (Bühlmann 30/85). DOTF is dus niet meer dan een manier om de tabellen uit het hoofd te kunnen genereren, aangevuld met deepstops en een afwijkend opstijgprofiel. Deze methode gaat uit van een viertal uitgangspunten:

Vergelijking profielen

Dan volgt het onderdeel waar we allemaal voor gekomen waren. Wat betekent al deze theorie nu voor een opstijging? Verschillende opstijgingen worden door Kees netjes naast elkaar gezet. We vergelijken de volgende modellen:

• Bühlmann met Gradient Factors
• RGBM
• Deco On The Fly / Ratio Deco

Alleerst een relatief zware Noordzeeduik van 35 minuten bodemtijd op 42 meter, waarbij er 21/35 trimix wordt geademd. In de volgende tabel is een opstijging volgens DOTF vergeleken met een opstijging volgens RGBM. De eerste kolom geeft de diepte weer vanaf het moment dat stops gemaakt worden. De tweede kolom geeft de stops weer volgens DOTF, de derde kolom geeft de opstijging weer volgens RGBM (nominale instellingen).

	Diepte		DOTF		RGBM
	33		1
	30		1
	27		1
	24		1
	21		4		1
	18		3		1
	15		2		2
	12		2		2
	9		4		4
	6		10		6
	3		5		10
	Totaal		34		26

De tabel geeft stoptijden aan, geen runtime. De tijd op een bepaalde stop begint te lopen zodra van een diepere stop opgestegen wordt. In feite bestaat een stop van 1 minuut op 30 meter dus uit 20 seconden opstijgen met 10 meter per minuut vanaf 33 meter en 40 seconden wachten op 30 meter zelf. Deze laatste procedure vergemakkelijkt het gebruik van een bottomtimer zonder secondenwijzer. De lichtgrijze rij geeft de diepte aan waarop gewisseld wordt naar EAN50.

In het DOTF profiel is het toepassen van het Oxygen Window effect terug te zien aan de verlengde stops op de gasswitch op 21 meter. RGBM en Bühlmann houden geen rekening met het Oxygen Window effect. RGBM rekent dus alleen met de afwezigheid van inerte gassen en niet met de aanwezigheid van zuurstof op een hoge ppO2. Verder beginnen GUE profielen al op 80% van de druk op diepte hetgeen ze iets langer maakt. De uit het hoofd gegenereerde profielen blijken iets conservatiever te zijn dan de tabellen uit de computer.

Dan volgt een uitgebreide vergelijking van de profielen van een diepere duik: 30 minuten op 60 meter diepte op 18/48 trimix en EAN50 en 100% O2 voor decompressie. Dit levert de volgende profielen op:

	Diepte		DOTF 1		DOTF 2		GUE		GF 20/90		GF 10/100		GF 100/100		RGBM (0)		RGBM (-2)
	45		1		1		1
	42		1		1		1
	39		1		1		1
	36		5		1		1				1				1
	33		1		1		1		1		1				1		1
	30		1		2		2		2		1				2		2
	27		1		2		2		2		2				3		2
	24		1		2		2		2		2				3		3
	21		10		8		5		2		1				2		1
	18		3		5		4		2		2		1		2		1
	15		3		2		3		3		3		2		3		3
	12		3		3		4		4		4		4		4		4
	9		3		7		5		7		6		6		5		4
	6		20		20		15		9		8		8		9		6
	3		10		10		7		16		13		14		12		9
	Totaal		64		66		54		50		44		35		47		36

In bovenstaande tabel zijn de volgende profielen vergeleken:

	DOTF 1		Deco On The Fly / Ratio Deco - Grot (met extra decogas vanaf 36 meter)
	DOTF 2		Deco On The Fly / Ratio Deco - Wrak
	GUE		Toepassen van tabellen (Bühlmann 30/85) en aanpassen van de curve zoals standaard geleerd wordt tijdens GUE opleidingen
	GF 20/90		Bühlmann met GF op 20/90
	GF 10/100		Bühlmann met GF op 10/100
	GF 100/100		Pure Bühlmann
	RGBM (0)		RGBM met nominale instellingen
	RGBM (-2)		RGBM met de meest agressieve instellingen. Dit zijn de (standaard instellingen voor Amerikaanse Special Forces duikteams.

Het eerste wat opvalt is het grote verschil tussen het meest conservatieve en het meest agressieve profiel: 30 minuten(!). Met beide profielen (DOTF en Bühlmann 100/100 of RGBM -2) zijn in het verleden goede resultaten geboekt en geen van deze profielen is dus "het juiste profiel" of "helemaal fout". Dit geeft een aardig inzicht in de omvang van het grijze gebied dat bestaat in decompressietheorie en tussen de modellen.

Wat verder opvalt is dat DOTF onder verschillende omstandigheden (wrak/grot) vanuit logistieke overwegingen verschillende profielen oplevert. Voor een grotduiker maakt het in principe weinig uit hoeveel stages meegenomen gaan worden omdat een aantal stages uiteindelijk toch achtergelaten gaat worden op de Maximum Operating Depth (MOD) en het mogelijk is om een zwaardere duik vooraf te laten gaan door een aantal setup duiken om stages in de grot te plaatsen. Bij wrakduiken worden de gassen zoals benodigd tijdens de duik ook gedurende de gehele duik meegenomen wat riskant (gassen worden voorbij de MOD meegenomen) en onhandig is.

Te zien is dat DOTF conservatievere profielen oplevert dan de andere methoden. In principe kan dit gezien worden als een nadeel van het toepassen van deze methode indien het doel is om zo snel mogelijk het water uit te komen. Dit is voor wrakduikers doorgaans meer aan de orde dan voor grotduikers.

De tabel laat verder de gevolgen van het toepassen van Gradiënt Factors goed zien. Een lagere GF Lo (het eerste getal) trekt het decompressieprofiel als het ware de diepte in. Een lagere GF Hi (het tweede getal) bepaalt de duur van de ondiepe stops.

Aardig om te zien is tevens dat pure Bühlmann (zonder GF, oftewel 100/100) nóg agressiever is dan RGBM op de meest agressieve stand (bedoeld om getrainde militairen zo snel mogelijk het water uit te krijgen). Het verschil zit hem in het toepassen van diepe stops door RGBM. Uit de vergelijking is goed te zien waarom naar Bühlmann verwezen wordt als een zogemaand "Bend and Mend" algorithme. Je geeft de duiker in feite eerst decompressieziekte, waarna je de schade daarna op zes en drie meter gaat repareren met zeer lange stoptijden.

Wanneer gebruik je nu precies software?

Bij de kortere duiken (tot ongeveer een uur) kun je zowel een decompressieprogramma als Deco On The Fly gebruiken. Deze laatste optie levert relatief conservatieve profielen op, maar die kun je altijd nog naar eigen inzicht inkorten of aanpassen.

Maak je langere duiken of wil je je profielen controleren, gebruik dan een decompressieprogramma op PC of PDA. Het is hierbij wel van belang dat je je verdiept in de materie, want zoals bovenstaande voorbeelden illustreren is het mogelijk om erg verschillende profielen te genereren, afhankelijk van de instellingen. Het is dus ook mogelijk om profielen te genereren die schadelijk kunnen zijn.

Daarnaast is het handmatig aanpassen van bepaalde stops om maximaal te profiteren van het Oxygen Window altijd aan te raden.

Aangezien je je als duiker verdiept in de beschikbare kennis over decompressie en deze ook toepast bij het maken van duikplanningen dan zal een duikcomputer aan je pols weinig meer toevoegen. Je hebt dan maximale vrijheid en kan de decompressie, in overleg met je team, zelfs tijdens de duik nog aanpassen. Daarom zijn wetnotes zo handig!

Afsluiting

Terugkijkend was het een zeer interessante avond. Ik was met name onder de indruk om te zien hoe de verschillende modellen verschillen en hoe zich dat in de praktijk uit. Ik wil namens de aanwezigen Kees Hofwegen van harte bedanken voor zijn zeer verhelderende presentatie. Verder zijn enige dankwoorden op zijn plaats voor JP Bresser voor het beschikbaar stellen van de ruimte en Robert Leenen voor de organisatie.

Anton van Rosmalen