고압산소 환경에서의 운동, 스킨 스쿠버

고압 노출의 유형

고압 노출은 압력이 증가된 환경에서 일어나는 여러 활동에서 발생합니다. 이러한 활동에는 스쿠버 다이빙부터 고압 산소 챔버 노출까지 다양한 범위가 있습니다. 아래는 주요 고압 노출 유형과 주요 물리적 원리 및 관련 위험 요소에 대한 요약입니다.

1. 스쿠버 다이빙

• 개방식 회로 (Open Circuit): 호기된 가스가 물속에 방출되어 거품을 형성합니다. 가장 일반적인 다이빙 장비입니다.
• 리브리더 (Rebreathers): 폐쇄 회로 시스템으로 거품이 배출되지 않으며, 주로 군사 또는 기술 다이버들이 사용합니다. 민간인 사용은 드뭅니다.
• 지면 공급 다이빙 (Surface Supply Diving): 상부에서 연결된 공기 공급 호스를 통해 다이버가 공기를 공급받으며, 상업용 다이빙에서 주로 사용됩니다.

rebreather, umbilical diver

2. 고압 산소 챔버 노출

이것은 통제된 환경에서 대기압이 증가된 상태에 노출되는 것으로, 주로 감압병 치료나 조직에 산소 공급을 강화하기 위해 사용됩니다.

3. 호흡 보류/프리다이빙

• 단일 호흡: 다이버는 숨을 참으며 하강 및 상승합니다. 이는 다음과 같은 경쟁, 상업적 또는 레크리에이션 활동에서 볼 수 있습니다:
  • 진주 다이버: 호흡 장치 없이 진주를 수집하는 전통 다이버.
  • 싱크로나이즈 수영 선수: 물속에서 연기하는 선수들.
  • 프리다이빙 기록: 극단적인 예로, No-Limit Apnea 기록(남성 214m, 여성 160m)과 Static Apnea 기록(남성 11분 54초, 여성 9분 2초)이 있습니다.

 

 

고압 노출의 물리학

고압 노출을 이해하려면 특히 보일의 법칙에 대한 이해가 필요합니다. 이 법칙은 일정한 온도에서 주어진 질량의 기체 압력이 그 부피에 반비례한다는 원리입니다. 다이빙에서 이 원리는 매우 중요한데, 10미터마다 압력이 1기압씩 증가하기 때문입니다. 너무 빠르게 상승하면 팽창된 기체로 인해 폐 손상이 발생할 수 있습니다.

 

얕은 수심에서의 블랙아웃

이것은 다이빙 중 산소 부족(저산소증)으로 인해 의식을 잃는 현상입니다. 주요 원인으로는 다음과 같은 요인이 있습니다:

• 과호흡: 다이빙 전에 CO2 수치를 낮춰 호흡 욕구를 늦추지만, 산소 수치가 낮아지면서 블랙아웃 위험이 증가합니다.
• 압력 역학: 신체 내 기체 압력은 하강 및 상승 중에 변합니다. 숨을 참을 경우 산소 수치는 떨어지고 CO2는 축적됩니다.
• 다이빙 중 깊이가 10미터 증가할 때마다 주변 압력이 1기압씩 증가합니다. 하강할 때는 압력이 폐 안의 공기를 압축하지만, 문제는 주로 상승할 때 발생합니다. 다이버가 상승하면 압력이 감소하면서 폐 안의 공기가 팽창하게 되고, 너무 빠르게 상승할 경우 폐 손상이 발생할 수 있습니다. 얕은 수심 블랙아웃은 산소 부족(저산소증)으로 인해 얕은 깊이에서 의식을 잃는 심각한 위험입니다. 이 상태는 과호흡으로 인해 체내 CO2 수치가 감소하면서 발생할 수 있으며, 이로 인해 호흡 욕구가 지연됩니다. 그러나 산소 수치(SO2)가 떨어지면 다이버가 공기를 마시기 전에 블랙아웃이 발생할 수 있습니다. 체내 기체 압력은 외부 압력과 비례하며, 다이버가 상승 및 하강할 때 산소 압력이 변화하여 의식을 유지하는 능력에 영향을 미칩니다.

left: normal dive, right: dive with hypocapnia

다이빙 관련 일반적인 부상 (스퀴즈)

"스퀴즈"는 압력 차이로 인해 발생하는 바르로마(압력 손상) 부상입니다. 일반적인 유형은 다음과 같습니다:

1. 마스크 스퀴즈: 다이버가 얼굴 마스크의 압력을 주변 수압과 동등하게 맞추지 못했을 때 발생하는 얼굴 부상입니다.
2. 귀 스퀴즈: 중이와 외이 간의 압력 차이로 인해 발생하며, 귀 감염 또는 상기도 감염이 있을 때 악화될 수 있습니다.
3. 부비강 스퀴즈: 부비강이 압력을 동등하게 맞추지 못했을 때 발생하며, 혼잡, 통증, 때로는 출혈을 유발할 수 있습니다.
4. 슈트 스퀴즈: 주로 드라이슈트 다이빙에서 발생하며, 다이버가 슈트에 공기를 추가하지 못했을 때 피부 압력 손상을 유발합니다.
5. 치아 스퀴즈(바로드탈지아): 치아의 통증을 유발하는 압력 변화로 발생하는 것으로, 치아 통증을 유발할 수 있습니다.

mask squeeze and ear squeeze and sinus squeeze

감압 질환(DCS)의 유형

감압 질환은 주로 질소와 같은 용해된 기체가 상승 중에 몸에서 거품을 형성할 때 발생합니다. 주요 유형은 다음과 같습니다:

1. 폐 바로트라우마 (Pulmonary Barotrauma): 폐포가 높은 압력으로 인해 파열되면서 발생하며, 기체가 갇히면 이 상태로 이어질 수 있습니다. 이는 즉각적인 의료 조치가 필요한 심각한 상태입니다.

 

 

 

left- alveoli rupture, right- pneumothorax

 

감압 질환(DCI)은 감압병(DCS)과 동맥 기체 색전증(AGE)을 포함하는 포괄적인 용어입니다. 이러한 상태는 압력 변화에 의해 발생하며, 다이버들에게 특히 중요한 문제입니다. 여기에서는 기흉, AGE, DCS의 주요 개념과 위험 요인, 증상 및 치료 방법을 살펴보겠습니다.

기흉 pneumothorax

기흉은 폐 외부와 흉막강 내에 공기가 축적되는 상태입니다. 이는 흉곽 내부의 벽측 흉막과 장측 흉막 사이에 공기가 모일 때 발생하며, 폐가 허탈될 수 있어 즉각적인 의료 조치가 필요합니다.

 

동맥 기체 색전증 (AGE; artrial gas embolism)

동맥 기체 색전증(AGE)은 공기 색전증이라고도 불리며, 공기 방울이 동맥계로 들어가 혈류를 차단하는 생명을 위협하는 상태입니다. AGE로 영향을 받은 다이버 중 약 5%는 즉시 심장 마비로 사망할 수 있으며, 50%는 완전히 회복됩니다. AGE의 증상은 영향을 받은 조직에 따라 매우 다양합니다:

• 뇌 증상: 무감각, 허약, 의식 변화, 인지 장애.
• 심장 증상: 심장 마비 및 심근경색(심장 발작).
• 기타 장기: 흡인 또는 실험실 효소 수치 변화.

 

Figure 70-8. A to D, Cross sections of the brain of a 31-year-old male sport diver who suffered an arterial gas embolism, dying 4 days (Courtesy Kenneth W. Kizer, MD.)

AGE의 치료는 병원 전 단계에서 응급 대피, 산소 공급, 환자를 트렌델렌버그 자세(머리를 아래로)로 배치하는 것부터 시작합니다. 거의 익사한 경우, 체액을 보충하고 산소를 공급해야 합니다.

재압 치료

재압 치료는 AGE와 DCS의 확실한 치료법입니다. 이는 환자를 2.8~6 ATA(대기압)의 압력으로 설정된 고압 산소 챔버에 넣고 100% 산소를 공급하는 방법입니다. 증가된 압력은 혈류에서 형성된 기포를 다시 용해시켜 회복을 돕습니다. 상황에 따라 다양한 프로토콜이 사용됩니다.

감압병 (DCS)

감압병(DCS)은 종종 "벤즈"라고 불리며, 19세기 중반 교량 및 터널 건설 작업자들 사이에서 처음 확인되었습니다. 이 작업자들은 급격한 감압 중 질소 기포가 혈류에 형성되어 관절 통증, 마비 등 다양한 증상을 경험했습니다. 감압병은 다이빙 상승 또는 감압 중에 발생하며, 이는 헨리의 법칙으로 설명됩니다. 이 법칙은 기체가 액체에 용해되는 양이 해당 기체의 압력과 직접적으로 관련된다는 것입니다.

감압병과 관련된 특정 상태로는 다음이 있습니다:

• 척수 감압병: 척수를 손상시켜 마비를 유발할 수 있습니다.
• 무혈관성 괴사: 감압병으로 인해 무릎의 뼈 조직이 혈액 공급이 부족해 사멸되는 상태입니다.

감압병의 치료는 병원 전 단계에서 응급 대피, 산소 공급, 거의 익사한 경우 치료부터 시작됩니다. 가능한 경우 정맥 주사(IV)로 체액을 공급합니다. 병원에서는 주로 재압 치료가 사용됩니다.

감압병 치료 결과

적절한 치료를 받으면 감압병의 결과는 일반적으로 긍정적입니다. 중증 감압병 환자의 약 75%는 완전히 무증상이 되며, 16%는 3개월 후에도 잔류 증상이 있을 수 있습니다.

 

감압병의 위험 요인

다음과 같은 여러 위험 요인은 감압병 발생 가능성을 증가시킵니다:

• 수심-시간 노출 한도를 초과한 다이빙
• 급격한 상승
• 탈수
• 이전 감압병에서 남은 결손
• 비만
• 폐 질환
• 심장 내중격 결손(심장 이상)

다이빙 후 비행이 안전한가요?

다이버들 사이에서 흔히 제기되는 질문은 다이빙 후 비행이 안전한지 여부입니다. 단일 비감압 다이빙의 경우 비행 전 최소 12시간을 기다리는 것이 권장됩니다. 이는 다이빙 중 흡수된 과도한 질소가 몸에서 제거될 시간을 주기 위함입니다.

이러한 주요 개념을 이해하고 예방 조치를 취함으로써 다이버들은 감압 질환의 위험을 크게 줄이고 안전하고 즐거운 다이빙 경험을 할 수 있습니다.

상태	중상	징후
근골격계 감압병 (DCS)	관절 통증, 따끔거림, 무감각 및 부기	관절 움직임 시 압통, 통증
신경계 감압병 (DCS)	허리 통증, 복통, 마비, 요실금, 배뇨 장애	감각 저하, 약화
뇌	시력 상실, 두통, 혼란	방향 감각 상실, 비정상적인 시야 검사 결과
피부 감압병 (DCS)	가려움증 (소양증)	얼룩진 피부
숨 막힘 (Chokes)	호흡 곤란, 기침, 흉통	청색증, 빈맥, 빠른 호흡
감압 쇼크 (Decompression shock)	무력감, 발한, 의식 상실	저혈압, 빈맥, 창백, 소변 감소