Estudio de la evolución dinámica de burbujas gaseosas tisulares en procesos descompresivosresultados numéricos y experimentales

Resumen

Desde que se desarrollaron las primeras tablas de descompresión en 1908 por Boycott, Damant y Haldane, las investigaciones y esfuerzos han sido dirigidos a desarrollar procedimientos y tablas más seguras y rápidas. Existen un gran número de modelos descompresivos, aunque los criterios que determinan el ascenso son dos básicamente: los regidos por la supersaturacion o coeficientes de sobresaturación gaseosa, y los basados en el crecimiento y desarrollo de burbujas gaseosas en el organismo. Que las burbujas existen y son causa de accidentes y patologías desarrollados es un hecho, aunque los primeros estudios no aportaban ninguna justificación teórica para el nacimiento y desarrollo de estas microburbujas responsable de las patologías asociadas a tales procesos. Dichas burbujas, bien por el incremento de su tamaño o de su densidad, pueden causar patologías descompresivas como resultado de efectos mecánicos, fisiológicos y/o biológicos. Los procesos patológicos ligados a las variaciones de presión tanto en condiciones hiperbáricas como hipobáricas se asocian directamente al paso de gas soluble, que se encuentra absorbido en los tejidos o en los componentes del sistema circulatorio, a gas en fase libre. Partiendo de las hipótesis y procedimientos de descompresión hemos analizado los diferentes factores que pueden ocasionar patologías descompresivas, desde dos puntos de vista distintos: el primero teórico, aplicando el Método de Simulación por Redes como técnica numérica, para el análisis de la evolución dinámica de burbujas gaseosas tisulares en tres casos particulares; y el segundo experimental mediante la cuantificación y análisis del numero de burbujas gaseosas formadas en geles de agar sometidos a procesos hiperbáricos. Hemos obtenido soluciones numéricas para simular la dinámica de crecimiento y decaimiento de burbujas descompresivas empleando el Método de Simulación por Redes. El método aplicado se basa en la existencia de analogía entre la teoría de circuitos eléctricos y las ecuaciones del modelo físico en cuestión. En la analogía eléctrica empleada, la variable presión (propiedad termodinámica) y la variable radio (propiedad geométrica) son ambas equivalentes a la variable eléctrica voltaje y sus derivadas temporales son equivalentes a flujos de corrientes que atraviesan condensadores. Se ha diseñado un modelo en red para cada ecuación que interviene en los diferentes modelos matemáticos analizados. El modelo global, incluidos los recursos eléctricos adicionales asociados con las condiciones limite, es solucionado mediante el programa informático Pspice para cada caso. Fue realizado un estudio sistemático de los efectos de los principales parámetros que definen este tipo de problemas, del que las contribuciones más importantes son las siguientes: - El método numérico propuesto permite seguir de manera directa la evolución de variables de transporte locales o integradas (tensiones y flujos molares de difusión de nitrógeno) y parámetros geométricos (radios) del comportamiento dinámico de burbujas extravasculares formadas en tejidos hipotéticos sometidos a procesos de descompresión, donde el estudio de los modelos aplicados nos permite sugerir que los factores fundamentales para el desarrollo de las burbujas y consecuentemente el incremento de su radio son básicamente el diferencial de tensión (tejido-burbuja), que cuando es positivo, independientemente del tejido, permite el aporte de gas del tejido a la burbuja; y el incremento de volumen tisular que permite además un mayor tiempo de vida de tales burbujas. Así mismo, los modelos transitorios y estacionarios aplicados muestran resultados similares para la relación presión/espesor y radio/tiempo. - El método empleado para el análisis y estudio de procedimientos descompresivos mediante la formación de burbujas en geles de agar, puede ser utilizado como punto de partida para la evaluación de tablas de descompresión, pudiendo apreciar que los factores que afectan al número de burbujas formados de manera directa son el tiempo, y profundidad de exposición, mientras que el tiempo total de ascenso, o periodo de descompresión, presenta una relación inversa con el numero de burbujas observado, permitiendo así mismo correlacionar de forma teórica el procedimiento empleado para el cálculo de tablas con tejidos hipotéticos de un determinado periodo de semisaturación. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/