לצלול כמו פינגווין,
ולהימנע מ"מחלת האמודאים"

בעבר קראו לה "מחלת האמודאים". היא התבטאה בתסמינים שונים שתקפו צוללנים לאחר ששהו מתחת למים פרקי זמן ארוכים: חלקם התגרדו, אחרים חשו כאבי פרקים ואפילו חוו כיפופים משונים באיבריהם. ככל שהצלילות נמשכו יותר זמן, כך התסמינים נהיו משונים יותר. כיום אנחנו קוראים לתופעות הללו "מחלת הפחתת לחץ", או "דקומפרסיה", וגם מבינים מתי ומדוע היא מתרחשת.

מה קורה בגוף כשאנו צוללים?

כאשר יונקים, לרבות בני אדם, צוללים במים, מופעל אצלם רפלקס מערכתי כדי להתאים את גופם לשינוי הסביבתי. קצב פעימות הלב יורד, כלי דם באזורים הרחוקים של הגוף מתכווצים ונהיים צרים יותר כדי להניע את הדם למוח ולאיברים חיוניים נוספים, ופלזמה (נוזל הדם) מוזרמת לחלל בית החזה כדי למנוע מהריאות לקרוס. הרפלקס מופעל כשעצבי הפנים חשים מים, ולכן התגובה יכולה להתרחש גם בגובה פני הים. כנראה זאת גם הסיבה לכך שהתזת מים על הפנים עשויה לעזור לנו להירגע ברגעי מצוקה.

האוויר שאנחנו נושמים מכיל בעיקר שני גזים: 78 אחוז ממנו הוא חנקן, ו-21 אחוז חמצן. זה גם יחס הגזים שנמצא בדרך כלל במכלי האוויר הדחוס של צוללנים. החמצן מזין את הרקמות ומשתתף בתהליך הנשימה התאית, אך החנקן הוא אינרטי, כלומר אינו משתתף בחילוף החומרים בגוף.

כל הגזים האלו מפעילים עלינו לחץ: בגובה פני הים או קצת מעליו, כלומר בסביבה הטבעית שרוב בני האדם חיים בה, הלחץ הסביבתי הוא כאטמוספרה אחת. אך כשצוללים במים, עמוד המים שמעלינו מפעיל עלינו לחץ נוסף, שנקרא לחץ הידרוסטטי, והוא מתגבר במהירות ככל שמעמיקים. כל תוספת עומק של עשרה מטרים שקולה ללחץ מים של אטמוספרה אחת בקירוב, והלחץ הזה מצטרף ללחץ האוויר בחוץ. פירושו של דבר הוא שבעומק של עשרה מטרים מתחת למים הלחץ שנחוש יהיה שתי אטמוספרות.

כשאנו שוקעים בעומק המים קורים שני דברים משמעותיים בהקשר הזה: ראשית, הלחץ העולה גורם לנפח הגזים הנמצאים בגוף להצטמצם, ולכן, בהתאם לחוק בויל שמסביר את התנהגות הגזים, הלחץ שלהם עולה. שנית, על פי חוק הנרי, כשהלחץ גובר עולה גם המסיסות של הגזים, קרי הקלות שבה הם מומסים בנוזל. התוצאה היא שבשעה שגופו של הצוללן שוהה בעומק, יותר גזים, בעיקר חמצן וחנקן, מומסים בדם שלו וגם ברקמות, למשל במפרקים. ככל שהצלילה ממושכת יותר ועמוקה יותר, ההמסה תהיה משמעותית יותר.

בשעה שגופו של הצוללן שוהה בעומק, יותר גזים מומסים בדם וברקמות שלו. בעליה אל פני הים הגזים מצטברים ויוצרים בועיות קטנות. אילוסטרציה של הבועיות הנוצרות בעת צלילה | Claus Lunau, Science Photo Library

עלייה לא מבוקרת

בסוף הצלילה, כשאנו עולים מחדש אל פני הים, קורה דבר הפוך: הלחץ שפועל על הגזים פוחת וכך גם המסיסות שלהם. אם העלייה מהירה מדי, וכמות הגזים ברקמותינו עולה על מה שאנחנו יכולים לפלוט בנשימה, הגזים, שאינם מסיסים כפי שהיו קודם, מצטברים ויוצרים בועיות קטנות.

מחלת הפחתת הלחץ היא היא התוצאה של בועיות שנוצרות במגוון מקומות בגוף ובכמויות משתנות. בועיות חנקן שחודרות  לנימי דם בקרבת העור עלולים לגרום לפריחה וגירוד. במקרים חמורים יותר בועיות עלולות לפגוע בכלי דם באזורים מעוקלים כגון מפרקים, דבר שעלול להתבטא בכאבים ואפילו בכיפוף מופרז של המפרקים. זו גם הסיבה לכך שבאנגלית יש מי שמכנים את המחלה "The bends" – הכיפופים. במקרים קיצוניים, עלייה לא מבוקרת עלולה להסתיים בשיתוק או במוות עקב תסחיף אויר, כלומר בועת אוויר שחוסמת את זרימת הדם לריאות או לאיבר חיוני אחר.

התסמינים יופיעו בדרך כלל בתוך כמה דקות עד כמה שעות אחרי השיבה ללחץ טבעי, ופעמים רבות הם קלים מאוד - לכן גם לא כל המקרים מדווחים. המחלה נפוצה במיוחד אצל צוללנים, אך היא עלולה להתרחש גם במצבים נוספים של שינוי בלחץ הסביבתי ונשימה ממושכת של אוויר דחוס, למשל אצל אנשי צוות בצוללות או אסטרונאוטים בתחנת חלל.

הטיפול המקובל הוא באמצעות "צלילה יבשה": מתן חמצן בריכוז של מאה אחוז בתוך תא לחץ. בתמונה: תא לחץ המשמש לטיפול במחלת הפחתת לחץ | Matthew Oldfield, Science Photo Library

מניעה וטיפול

כדי למנוע את התפתחות בועיות החנקן באיברים יש להקפיד על חזרה איטית ומבוקרת מהצלילה, כולל עצירות ביניים שיאפשרו לגזים העודפים להיפלט בנשימה. חשוב גם לתכנן את הצלילה מראש כך שלא תעלה על המשך והעומק הרצויים, ולהיעזר בטבלאות מתאימות לחישוב כמות החנקן המשוערת. בנוסף, כשרוצים לבצע כמה צלילות ברצף, יש לקחת בחשבון זמן מנוחה בגובה פני הים לפני שחוזרים לצלילה נוספת.

אם התפתחו בכל זאת תסמינים של הפחתת לחץ, הטיפול המקובל הוא באמצעות "צלילה יבשה": מתן חמצן בריכוז של מאה אחוז בתוך תא לחץ, שבו שורר לחץ סביבתי דומה לזה שהיה בשיא הצלילה או אף גבוה יותר. כך מסיסות החמצן עולה, ובהתאם לכך עולה גם ריכוז החמצן המומס בדם והוא מגיע ביתר קלות לכלי דם חסומים ומשקם אותם. בנוסף, עקב הלחץ הגבוה בועות החנקן שנותרו בגוף מתמוססות מחדש בדם והגז נפלט בסופו של דבר החוצה דרך הריאות בנשימה.

כשאימנו דולפינים לזהות מראש מתי הם עומדים לצאת לצלילה קצרה ומתי היא תהיה ארוכה, הם התאימו מבעוד מועד את קצב הלב שלהם. דולפין עם אלקטרודות שמודדות את קצב הלב | Mirage, Siegfried and Roy's Secret Garden and Dolphin Habitat

מה עושים הדולפינים?

פינגווינים, כמו גם יונקים ימיים כגון דולפינים וכלבי ים, צוללים המון ומגיעים לעומקים משתנים. איך הם מתגוננים ממחלת הפחתת הלחץ, בהתחשב בכך שתאי לחץ לא ממש זמינים להם? מחקר שנעשה על פינגווינים הראה כי בדרכם מעלה הם נוהגים להאט ולעלות בשיפוע מתון, וכך מאפשרים לחנקן להיפלט מדמם בהדרגה בלי להפוך לבועות גז. בכך הם נוהגים בצורה דומה לצוללנים המקפידים על נהלי הפחתת הלחץ.

מחקרים שנעשו על יונקים ימיים הציעו מגוון מנגנונים נוספים שעשויים לצמצם את ספיגת החנקן במהלך הצלילה, וכך גם את הסיכון לקריסה של הריאות. מחקר שפורסם לאחרונה בחן את דרכי ההתמודדות של דולפינים עם שינויי הלחץ בעת הצלילה. כשאימנו דולפינים לזהות מראש מתי הם עומדים לצאת לצלילה קצרה ומתי היא תהיה ארוכה, הם התאימו מבעוד מועד את קצב הלב למשך הצלילה המשוער. החוקרים משערים כי שליטה בקצב הלב והזרמה מבוקרת של הדם לאזורים שונים בריאות משפיעה  על היחס בין הגזים חמצן, חנקן ופחמן דו-חמצני המומסים בדם, וכך מאפשרת לדולפינים להימנע ממחלת הפחתת לחץ.

מנקודת מבט סביבתית, ייתכן שהממצאים האלה גם יכולים להסביר מדוע השימוש במכשירי סונאר חזקים מתחת לפני המים פוגע ביונקים ימיים. אם פעימה חזקה של הסונאר מבהילה את הדולפינים, הם עלולים לעלות מהר מדי אל פני המים, כמעט כמו צוללן שחוזר מצלילה בצורה לא מבוקרת.