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应急上浮逃生训练与肺气压伤事故的潜水医学思考

2022-07-11 09:48:13 阅读

图片关键词近期,中国潜水打捞行业协会专家委员会办公室召开“自携式潜水紧急自救技术”专题研讨会,有多名国内潜水技术和潜水医学方面的顶级专家参加了研讨交流,现将海军特色医学中心副研究员陈锐勇提交的《应急上浮逃生训练与肺气压伤事故的潜水医学思考》论文公开发布,供广大会员和应急救援潜水系统讨论交流。正文如下:

1. 肺气压伤(PBT)
PBT是潜水职业行为中的常见病和高发病。潜水过程中,穿胸压超过肺组织顺应性就可发生肺气压伤,导致肺组织撕裂和血管破裂,气体逸入周围组织腔隙或被左心血液学动力泵入血管,引发一系列症状体征,极易发生张力性气胸和动脉血栓(AGE)等致命性医学问题。发生特点是发病迅猛,往往是还未出水面或已到达水面就晕厥或猝死[1]。美海军的PBT案例分析报告中,24例中9例是在出水过程中、11例是在达到水面即刻出现症状(晕厥甚至猝死),只有4例是在出水后3min后发生的。美国国家海洋大气局(NOAA)的一项运动潜水事故统计分析报告显示,因紧张(panic)等导致上浮过程屏气是PBT的最常见原因[2]。根据对事故过程的转述情况,大体可以确认该事故的致死原因为PBT
2. 应急自由上浮(emergency free ascent ,EFA) 训练
潜水作业过程中,可能发生绞缠、潜水装具故障、供气中断等各类原因需要潜水员快速解脱装具和应急上浮出水,甚至可以容忍一定的减压病发生风险,以求脱离供气中断(out of air)的致命威胁。然而,快速上浮过程一旦出现屏气,容易发生PBT[3]。
通过训练,养成良好的行为习惯,是降低实潜中PBT发生概率的重要途径。EFA是所有潜水训练中的必需课目,已经形成一套标准化的训练方法,采用由浅入深、逐步熟悉程序和操作要领的情况下,获得熟练的逃生技能。EFA被列入几乎所有的潜水训练机构,如U.S.Navy、ISDA、PADI、NAUI,、SSI、YMCA等[4]。潜水训练中发生PBT的概率比非训练性潜水高100-400倍,如果是EFA,危险性增加500到1500倍[5]。这提示,通过训练是可以大幅度降低实潜中PBT的风险的。
3. 事故可能原因分析
(1)在确认训练程序没有差错的前提下,基本可以认为,这是一个概率性的潜水事故。
尽管潜水员培训总体上是安全的。虽然意外情况、医疗因素、人为错误、粗心大意、无知和偶尔疏忽很少会发生,但受训学生会受到严重伤害。哪怕最安全的潜水员训练,在训练期间仍然会发生伤亡事故。DrewRichardson博士在2010年的一篇广泛论文中报告称,在20年的时间里,每100000名接受训练的潜水员的死亡率为1.765。澳大利亚认证潜水员的死亡率为8.5人/100000名潜水员,美洲DAN会员的死亡率为11-18人/100000名潜水员。由于潜水员正在学习和适应水下高气压特殊环境下的活动,一些死亡和事故在训练期间不可避免[6]。
然而,水下逃生训练作为一种以存活为目标的技能训练,必然存在一定的风险。有文献发现,在非军事潜水的PBT案例中,EFA训练是PBT的主要原因。有文献表明,六分之一的潜水事故出自水下技能训练,而七分之一的事故出自EFA训练[7]
(2)发生PBT与训练深度关系不大。
我国最经典的潜水医学专业书籍[8]中,认为80-120mmHg的穿胸压差就可导致肺泡破裂。国际专业书籍中,认为73–90 mmHg 就可导致PBT[9]。发生PBT的最小深度报道是一例从0.75-1.2m水深的潜水器逃生训练案例[10]。
没有文献表明,PBT与潜水深度存在相关性。早期业界推荐的EFA训练的深度限制在7-15 msw(20-40 fsw)区域。但有机构认为,更大深度的训练或许对提高水下供气中断事故的存活率有意义。如比利时的一些潜水认证机构仍然采用10 msw、30 msw和40 msw的深度梯度训练[3]。而经验性上,大多潜水医学专业书籍中描述为,PBT多发生在浅深度(3-6m左右)。
海军潜艇艇员快速上浮脱险标准规定,脱险训练深度不得超过50m。理论上,在50m深度范围内,无视减压病问题,PBT发生的概率基本上是相同的,取决于受训者的心理因素,而不是深度。12m是早期潜水医学认知中的无视暴露时间不减压潜水深度,意味着只要暴露时间不超过几个小时(美海军潜水手册推荐时间是200min左右),因此在此深度暴露基本不存在减压病风险。    
PBT的发生取决于肺泡内外压差。后者在上浮过程中,瞬间的压差取决于上浮速率和肺顺应性。一般无特殊潜水服和脚蹼等条件下,上浮速率约为0.61m/s。在海军的潜艇脱险技术中,采用了气囊和头罩增加了浮力,上浮速率在2.7-3m/s左右。此上浮速率下最大验证深度达到194m,理论深度在220m左右。提示3m/s的上浮速率在人体可耐受的范围内,不会导致肺泡破裂发生PBT。
(3)人因素(human factor)可能是故事的主要原因
美海军2005年的调查表明,海军潜水事故除70%不能确定原因的之外,剩余30%的事故中23%是人因差错(human err)导致的,并且认为主要的人因差错为自满、疲劳和经验缺乏。DAN的调查也发现紧张是导致休闲潜水事故的头号原因。在澳大利亚的数据显示,诱发潜水员亡人事故的原因中,焦虑和应激占11%,放漂相关问题占5%。
对于接受潜水训练的初学者,疲劳和焦虑或许是最主要的问题。潜水前的医学适潜性评估中,强调了多种可导致疲劳和焦虑的前置因素,如睡眠不良、情绪不稳定等,视为不适合潜水。虽然认识到疲劳和焦虑的潜在危险性,但是缺乏客观检查指标及其判断标准,只能依赖潜水员的“自觉性”,也是无法绝对排除的主要原因。
4. 启示
(1)探索潜水员训练中引入心理学支持,加强潜水员心理训练和选拔
有研究表明,自携式潜水的风险比机动车驾驶员高36-62倍。潜水员心理健康水平和应激耐受能力是保证水下作业安全的重要因素。然而,潜水员心理选拔国内外并没有定论。早在上世纪80年代,就有大量文献关注到人格因素(如成就动机、感知因素、感知寻求和社会适应能力等)与潜水高危环境下的情绪和生理反应相关[11]。美海军也有关注潜水员的非技能性能力的重要性。但由于心理学的复杂性和潜水员的社会效应不如航天员和飞行员,并没有确定性、系统性的心理选拔和心理支持规程。海军特色医学中心(原海军医学研究所)在模拟480m饱和潜水和海上330m实潜中,均借助全军后勤重大项目的支持,开始系统性探索潜水员的心理选拔和心理支持方法。最终形成了一套行之有效的军事大深度饱和潜水员心理选拔和心理支持策略[12]。在开展大量潜艇艇员脱险训练中,也开始探索艇员的心理训练模式。但军事潜水的非计划性和处突作业特点,使得其与产业潜水员的心理和能力要求不同,有待进一步的研究。尤其是对于新学员的训练,或许是降低训练事故率的重要措施。
(2)教学中强调疲劳和焦虑等主观问题在潜水事故中的作用,加强潜水前的适潜性评估
训练前的适潜性评估中,虽然有睡眠治疗、焦虑水平的简单询问,但更多依赖潜水员的自觉性,显然不足以排除潜在的风险。因此,在理论授课和下水前的宣教中,特别强调这些主观因素的重要性,是非常有必要的。尤其是针对初学者,存在较高的成就动机,同时又存在更大的紧张和焦虑情绪,容易忽略情绪状态的影响。
推荐在受训人员下水前的适潜性评估中,注重疲劳和情绪问题相关的指标。如血压的评估,应该以个体的基础血压为基准,而不是采用常模的130mmHg。或可增加握力的测量,并且以个体基础握力作为参照,也能起到对疲劳水平的一定程度的量化评价作用。而对于心率,一般来说,只要不存在病理性的心血管问题,与潜水事故的关系不大。反而是越是健壮、越是经验丰富的潜水员,心电图普遍存在窦性心动过缓的“问题”。国内多个潜水员体格选拔标准中,普遍规定了心率下限。但实际上,这一下限只是针对初选潜水员,以避免病理性心血管问题者入选做出的规定,并不是潜水前医学检查内容,更不是职业潜水员年度检查要求。国际上也越来越趋向于潜水员的医学适潜性评估不机械按照标准,而是由有资质的医学适潜性评估医生评判。对相关标准数据的解读应当具备充分的潜水医学认知,而不是盲从。
(3)EFA训练适宜深度的考虑
EFA训练的核心目标之一是,使受训者获得应急自由上浮过程中保持呼吸道通畅(不屏气)行为习惯。这一行为习惯涉及到持续时间问题。按照自由上浮速率0.61m/s计算,12m上浮大约20s。美海军潜水手册推荐的不减压潜水极限深度为58.2m(190 f),EFA上浮时间为97s。按照我国产业潜水最大深度标准规定,自携式潜水呼吸器进行空气潜水的最大安全深度为 40m,EFA上浮时间为67s。如是,需要获得的行为习惯存在持续时间问题。如仅3m训练,需要保持不屏气的时间非常短暂,对更长时间的不屏气行为要求容易产生恐慌和人因错误。按照自由上浮的一般速率0.6m/s和允许最大速率2.7-3m/s计算,进行深度为12m的EFA要求做到减压(上浮)过程不屏气的时间范围是4~20s。在不屏气持续时间上接近自携式潜水呼吸器进行空气潜水的最大安全深度应急上浮时间的三分之一。作为逃生训练,这个训练强度是可取的。由浅入深的训练是必要的,但不建议低于12m深度的最终训练强度。
References
[1]Ruiyong Chen. Pulmonary barotrauma Of Diving. In: Zhaofan Xia. Burn and Trauma Associated Lung Injury.
[2]Neuman TS: Pulmonary considerations I; asthma;COPD; need for special testing. In Fitness to Dive, the Proceedings of the Thirty-Fourth Undersea and Hyperbaric Medical Society Work- shop, sponsored by NOAA, May 1986. Bethesda, Md., UHMS Publication No. 70(WS-FD), May 1987, pp 49–59
[3]Lafère P, Germonpré P, Balestra C. Pulmonary barotrauma in divers during emergency free ascent training: review of 124 cases. Aviat Space Environ Med 2009; 80:371–5.
[4]Samson RL, Miller JW. Emergency ascent training. In: Samson RL, Miller JW, eds. 15th Undersea and Hyperbaric Medical Society Workshop. UHMS Publication Number 32WS(EAT)10- 31-79. Bethesda: Undersea and Hyperbaric Medical Society; 1977:1–100.
[5]LAFÈRE P, GERMONPRÉ P, BALESTRA C. Pulmonary barotrauma in divers during emergency free ascent training: review of 124 cases. Aviat Space Environ Med 2009; 80:371–5.
[6]Andrew Jenkins. Accidents Occurring During Diver Training. https://pros-blog.padi.com
[7]Galicia J, Van Poucke S, Peelaers K, Beaucourt L. Diving related injuries treated in the unit of hyperbaric medicine (Antwerp, Belgium) from 2000 until 2005: relation between diving related injuries and in water skills during dive training [abstract]. 31st Annual Scientific Meeting of the European Underwater and Baromedical Society; 7-10 September, 2005; Barcelona, Spain. European Journal of Underwater and Hyperbaric Medicine 2005; 6(3):88.
[8]龚锦涵. 潜水医学. 人民军医出版社,1985年
[9]Pearson RR, Goad RF. Delayed cerebral edema complicating cerebral arterial gas embolism: Case histories. Undersea Biomed Res. 1982;9:283–96.
[10]Lindblom, U., & Tosterud, C. (2021). Pulmonary barotrauma with cerebral arterial gas embolism from a depth of 0.75-1.2 metres of fresh water or less: A case report. Diving and hyperbaric medicine, 51(2), 224–226.
[11]Biersner RJ, LaRocco JM. Personality and demographic variables related to individual responsiveness to diving stress.Undersea Biomed Res 1987;14(1)67-73
[12]李富山,陈锐勇主编. 海军饱和潜水手册(内部). 海军参谋部航海保证局,2017年.






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