자료실 게시판입니다

잠수관련자료

  관리자
  잠수의학
  http://www.jamsusa.co.kr

서덕준1·김현식2·김해준3

1동아대학교 의과대학 생리학교실
2김현식 산부인과
3고려대학교 의과대학 예방의학교실 (자료인용)


최근 스포츠 잠수 및 상업 잠수를 즐기는 사람들이 매우 많아졌다. 미국의 경우 매년 약 20만명 가량이 스쿠바 잠수 (SCUBA; Self Contained Under-water Breathing Apparatus, 자급식 수중호흡장치) 훈련을 받는다 (1). 또한 아직도 많은 사람들이 수중세계를 탐사하는 간단한 방법으로 지식잠수를 이용하고 있다. 일반적으로 잠수에서는 심도가 깊어짐에 따라서 위험성도 증가하지만 단순한 지식잠수나 스쿠바 잠수, 심지어 수영장에서 하는 잠수에도 아주 실제적인 위험이 존재한다는 것을 알아야 한다.
최근 잠수에 대한 연구와 새로운 기술들이 개발되고 있으며, 우리나라에도 취미를 목적으로 하는 사람들이 점차 늘어나고 있으며 상업 및 군사 목적으로 한 잠수도 증가하고 있다. 본 논문은 취미로 즐기는 스포츠 잠수에 대한 문제점을 주로 다루기로 하고, 상업 잠수와 군사용 특수 잠수에 대해서는 몇가지 원칙들만 간단히 언급하도록 한다. 또한 고압산소요법 (HBO; Hyperbaric Oxygen Therapy)에 대해서는 잠수와 관련된 부분에 한해 언급한다.
대부분의 내용들은 잠수의학 분야에서 가장 많이 참고하는 Strauss저 “Diving Medicine”이라는 책에서 (Strauss, 1976) 발췌한 것으로 현재까지 확립된 이론이다. 또한 ‘잠수사 선발 조건 및 잠수적격 여부 판정’은 Kindwall이 저술한 “Selection of divers: Examination and physical standards”에서 (Kindwall, 1975) 발췌한 것이다.
저자들은 본 논문의 내용들이 일반 의사뿐만 아니라 잠수에 관계된 모든 이들에게 의학과 관련된 가장 기본적이고 중요한 사항으로 반드시 알아야 할 지침서로서 활용되기를 희망한다. 앞으로 우리나라에서도 잠수의학 분야의 연구가 더 활발히 이루어지고 많은 자료가 축적되어 우리 실정에 맞는 잠수의학 지침서가 만들어지기를 기대한다.
잠수에 따른 위험성이란 거의 대부분 호흡 기체의 변화 즉, 하잠시에는 주위압이 증가하고 상승시에는 주위압이 감소하는 현상에 기인된 것이다. 그러므로 호흡기 의학을 수련한 내과의는 잠수 관련 문제점들을 취급하는 데 있어 일반적 상식을 풍부하게 갖추고 있다. 본 논문에서는 직접 잠수와 관련된 여러 임상 증후군들을 특히 이들의 병리학적 기전에 중점을 두어 살펴보기로 한다. 이들 증후군들은 변화된 주위압에서 기체의 영향과 연관된 것이므로 이러한 영향을 지배하는 물리법칙을 살펴보아야 할 것이다.

물리법칙

사람들은 정상적으로 공기로 이루어진 바다의 바닥에서 살고 있다고 할 수 있다. 이 공기는 해수면에서 측정시 1 기압의 압력을 체표면에 미치고 있다. 그리고 해면에서 체표면에 작용하는 공기의 무게를 “1 기압”으로 정의한다. 높이 올라감에 따라 대기압은 비교적 서서히 감소한다. 예를 들어 미국의 Denver시는 해발고도 5221 ft에 위치해 있으며, 대기압은 0.83 기압이다. 그러나 물속에서는 조그만 깊이의 변화에 상당한 압력 변화가 따르게 된다. Denver에 거주하는 사람이 수영장에서 수면 아래로 6 ft (2 m)만 잠수하게 되면 1 기압 환경이 된다. 액체 내에서의 압력은 액체기둥의 높이, 밀도, 중력에 비례한다. 해저 33 ft (10 m)로 잠수한 사람은 해수로 인해 1 기압이 더해져서 해수면에서의 2배에 해당하는 압력을 받게 된다. 다음은 1 기압에 해당하는 여러 단위의 값들을 나타내었다.

1 atmosphere = 33 feet of sea water (fsw)
= 34 feet of fresh water
= 29.9 in Hg
= 760 mm Hg
= 14.7 pounds per sqare inch (psi)
= 1 kg/㎠

신체 조직은 대부분 액체로 구성되어 있는데 물은 압축성이 거의 없어 일상적인 잠수 심도내에서는 압력의 영향을 거의 받지 않는다. 그러나 기체는 압축성을 가지며, 기체의 성질은 다음 공식으로 표시되는 이상기체의 법칙으로 잘 나타낼 수 있다. [P·V = n·R·T], 여기서 P는 절대기압, V는 기체의 부피, n은 기체의 몰농도, R은 기체상수, T는 절대온도이다. 이상 기체의 법칙으로부터 몇 가지 좀더 간단한 기체법칙이 유도되며 이들 법칙을 이용하여 잠수와 관련된 여러 조건들을 설명할 수가 있다.
보일의 법칙은 일정온도에서 기체의 부피는 압력에 반비례한다는 것을 나타내며 공식은 다음과 같다. [PV = K], 여기서 K는 상수이다. 그러므로 만약 절대압력이 2배로 증가하면 기체의 부피는 그 절반으로 감소한다. 기체부피의 변화는 특히 해수면 가까이에서 뚜렷해진다 (Fig. 1)
잠수중에는 기체 공간에 영향을 미치는 압력과 부피만 변화하는 것이 아니라 기체 공간을 구성하는 기체들의 분압도 변하게 된다. 이러한 분압의 성질은 “달톤의 법칙”으로 설명된다. 즉, “혼합 기체가 일정한 기체 공간을 점유하는 경우 각각의 기체가 나타내는 압력은 동일 공간을 그 기체 한가지가 점유했을 때 미칠 압력과 같다. 전체 압력은 각 성분 기체들의 분압의 총합이다.” 주위 압력이 증가하면 혼합 기체의 전체 압력도 증가한다. 전체 압력이 증가하면 혼합 기체 내의 각 기체의 구성비는 변함 없으나 분압은 정비례하여 증가한다. 일반적으로 기체에 의한 생물학적 효과는 그 분압에 영향을 받는데, 그 이유는 용매에 용해된 기체의 양과 확산 두가지 모두 분압에 비례하기 때문이다. 따라서 조직에 가는 적절한 양의 산소 공급은 전체 기체 압력이나 산소 농도가 아닌 산소분압에 따라서 좌우된다. 이산화탄소나 질소의 균형도 이와 유사하게 이들 각 기체 분압에 따라 결정된다.
헨리의 법칙은 일정온도에서 일정 용매에 용해된 기체의 양은 평형상태에 있는 기체의 압력에 비례한다는 것이다. 따라서 스쿠바 잠수의 하잠시 압력이 증가함에 따라 점점 더 많은 질소가 몸 속에 용해된다. 상승시 체내에 용해되었던 이들 질소가 다시 유리되며 어떤 일정한 상황에서 감압병이 초래될 수 있다.
수중세계로 가고자 하는 사람에게는 몇가지 방법이 있다 (Fig. 2) 첫째로, 수압을 견딜 수 있도록 설계되어 함내 압력이 1 기압으로 유지되는 잠수정이나 잠수함을 이용하는 방법이 있다. 이런 경우 체내에서는 압력이나 부피의 변화는 일어나지 않는다. 둘째로, 호흡을 멈추고 잠수하는 지식잠수 (breath-hold dive)에 의한 방법인데 이때는 잠수의 심도에 따라서 폐속의 압력은 주위 수압과 비슷하게 되고 압력에 반비례하여 폐의 용적은 감소하게 된다. 셋째로는 스쿠바 장비를 이용하여 압축기체를 호흡하면서 잠수하는 방법이 있다. 이때 폐속의 압력은 주위 수압과 같아지지만 잠수도중 호흡을 계속할 수 있으므로 폐의 용적은 지식잠수와는 달리 변화가 없다. 잠수심도가 깊어짐에 따라 흡기시 구강내압이 주위압보다 약간 낮은 정도까지 낮아질 때 요구형 호흡조절기 (demand regulator)가 압축공기 탱크에서 호흡기까지 기체를 방출시킨다. 그리고 호기시 폐에서 방출된 기체는 공기방울로 수중으로 나가게된다. Fig. 3은 잠수장비를 착용한 스쿠바 잠수사의 모습이다.
스쿠바 조절기의 형태에 따라서 심도가 증가하면서 흡기가 더 어려워지는 것이 있다. 이것은 매 호흡시 조절기 구멍을 통하는 공기 분자의 수가 늘어나기 때문이다. 호흡기내 기류저항은 많은 부분이 와류에 의한 것으로 이는 기체 밀도에 따라 좌우된다. 기도내 기류저항은 깊이와 기체 밀도가 증가함에 따라 증가하지만 기류 조절기가 부착된 스포츠 잠수시에는 이 효과가 크게 중요하지 않다. 이 경우는 저항이 최소화되어 흡식을 위한 음압이 괼 때 불쾌감없이 상당한 깊이에서도 단시간에 많은 부피의 공기를 흡입할 수 있다.
가끔 격심한 운동 중 기체 요구량이 조절기의 용량을 초과할 수 있는데 이로 인해 호흡곤란이 오면 공황 상태를 초래할 수도 있다. 더구나 깊이가 증가하면서 압축 공기통은 더 빨리 고갈된다. 잠수자들은 일반적으로 공기통 압력을 표시하는 계기를 사용하여 수중에서 공기가 고갈되는 위험한 상황을 예방하고 있다.
기체의 성질에 유의하면 잠수와 연관된 대부분 임상 증후군들의 병리학적 기전은 쉽게 이해할 수 있다. 이 증후군들은 다음 장에서 토의하고자 한다.

감압병 (잠수병)

감압병은 1800년대에 교각 기초공사 시 사용되는 밀폐된 수중 구조물인 잠함 (caisson)과 터널의 압축기체 환경에서 사람들이 작업하기 시작하면서 처음으로 문제가 되었다. 잠함이나 터널을 수면 아래에 건설하는 동안은 물을 계속 밖으로 밀어내기 위하여 공기 압력을 주위의 수압보다 약간 높은 상태로 유지한다. 당시의 고압환경 작업자는 작업이 끝나 지상에 도달했을 때 주로 고관절과 슬관절에 치통과 같은 지속적이고 도려내는 듯한 통증을 종종 호소했다. 그래서 그들 사이에 “작업장을 떠나야만 병이 치유된다”라는 말이 유행하였다. 통증은 지상에 도달하여 수분내지 수시간만에 나타나서 수시간 동안 혹은 그 이상 계속되었다. 병에 걸린 사람들은 절름거리게 되어, 동료들은 그 당시 사교계 귀부인들이 취하던 곡예사 모양의 걸음걸이인 ‘그리스식 절 (인사) (Grecian bend)’이라고 불렀다 (Kindwall,1976). 당시의 “bends”나 “caisson disease”는 현재 감압병 (decompression sickness)이라고 불리는 질병과 대략 동의어이다. 감압병은 직접 사지를 침범할 뿐 아니라 중추신경계에 손상을 줄 수도 있다. 스포츠 잠수사들에게 발생하는 하반신 마비는 오늘날 특히 심각한 문제가 되어 있다.
감압병은 주위압의 감소시 혈액이나 조직내의 기포 형성으로 초래된다. 이 병의 병리기전을 이해하기 위해서는 조직내에 질소의 축척과 뒤따른 기포형성을 유발하는 원인 인자들을 이해해야 한다.
감압병의 발생에 가장 중요한 인자는 인체의 기체 흡수이다. 앞서 헨리의 법칙에서 언급한 바와 같이 체조직내 용해된 기체의 양은 체조직 내에서의 그 기체 분압에 비례한다. 스쿠바 잠수사가 수면에서 수심 66ft까지 잠수하면 잠수사의 주위압은 절대기압 1기압에서 3기압으로 증가하고 질소의 분압도 3배로 증가한다. 그 결과 잠수하여 생긴 농도경사로 인해 폐포에서 혈액쪽으로 그리고 궁극적으로는 조직내로의 질소의 순수 유입이 일어난다. 어느 정도 시간이 지나면 질소 기체에 대한 평형에 도달하여 모든 조직은 잠수전보다 3배나 많은 질소 기체를 함유하게 된다.
압력이 증가하면 체조직의 기체 흡수는 곧바로 신속히 증가한다 (Fig. 4). 그러나 조직이 포화된 상태로 가까워지면서 조직까지의 기체이동의 원동력이 되는 압력경사는 점차 감소하게 되고 조직의 기체흡수는 시간에 따라 지수함수적으로 감소한다. 조직의 압력평형에 걸리는 시간은 조직내의 기체의 용해도 그리고 일반적으로 혈액에 의한 조직까지의 기체 운반속도 두가지에 따라서 결정된다.
혈액의 관류 속도는 조직에 따라서 다양하다. 뇌와 같이 관류가 잘 되는 조직은 수분 내에 평형상태에 이르므로 (Kety, 1960) “빠른 조직 (fast tissue)”이라고 한다. 반면에 지방조직은 관류가 잘 되지 않고 질소와 같은 기체는 이 조직에 잘 용해되므로 평형상태를 이루는데 긴 시간이 걸려 “늦은 조직 (slow tissue)”이라고 한다. 조직내의 기체확산 단계는 모세혈관들이 대개 서로 밀접하게 위치하여 확산거리가 매우 짧기 때문에 속도제한단계 (rate limiting step)가 거의 되지 못한다 (Ohta, et al., 1978). 주위압이 감소할 때 조직에서의 기체의 배출은 기포가 생성되지 않는 한, 기체 흡수과정과 유사할 것으로 생각된다. 그러나 조직에 기포가 존재할 경우에는 일부 기체는 체외로 배출되지 않고 기포내로 확산된다. 따라서 무엇보다도 기포형성을 피할 수 있다면 감압이 보다 능률적으로 될 것이다.
샴페인 병 코르크 마개를 제거하면 기포가 발생한다. 저장 중, 샴페인은 표면에서 주로 이산화탄소인 기체와 평형을 이루고 있으며 1 기압보다 높은 압력에서 이 기체로 포화되어 있다. 코르크 마개를 제거하면 주위압은 갑자기 감소한다. 그러나 샴페인 액체속에 용해된 기체의 압력은 곧바로 감소되지 않는데 이는 흔들리지 않은 샴페인 속에 용해된 기체가 표면에서 확산만으로 평형을 이루기 위해서는 수일이나 걸리기 때문이다. 샴페인은 갑자기 과포화 상태 즉, 주위압이 샴페인 속의 총기체 압력보다도 낮은 상태로 된다. 과포화 상태는 언급한 형태와 같은 기포형성과 기포성장에 필요한 조건이다. 상승시 잠수사의 몸에서 기포가 형성되는 과정은 샴페인의 코르크 마개 제거시에 볼 수 있는 기포형성과 다소 비슷하다.
없던 기포가 생겨나 일정한 크기의 기포로 되기까지는 두가지의 개별적인 단계를 거쳐야 한다. 그 첫단계는 아무것도 보이지 않던 곳에서 기포가 형성되는 단계, 둘째는 작은 기포가 자라서 큰 기포로 되는 단계이다. 동물 체내에서 기포가 형성되는 기전은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 감압과정에서와 같이 과포화 압력이 수기압 이내인 범위에서 기포가 형성되기 시작하는 것으로 보아 동물 체내에는 기포형성을 유발하는 어떠한 종류의 핵이 존재하는 것 같다. 원칙적으로 기포는 핵이 없어도 형성될 수 있지만, 순수한 물에서의 경우 과포화 압력이 대기압의 1,000배 가량은 되어야만 기포형성이 가능한데 (Apfel, 1972; Yount and Kunkle, 1975) 이는 거의 해저 최대수심의 압력에 해당한다. 투명새우나 쥐를 이용한 동물실험에 의하면 동물의 체내에서는 정상적으로 존재하는 기체핵이 수압의 증가시 부분적으로 부서지고 연이은 감압단계에서 기포형성이 감소하게 된다 (Evans and Walder, 1969; Vann et al., 1978).
핵은 안정되어 있다는 점에서 작은 기포와는 구별이 된다. 표면장력 (T)으로 인해 기포는 작아지려고 한다. 표면장력에 의한 기포내의 압력 (PT)을 나타내는 라플라스 법칙은 다음 식으로 나타난다. [PT=2T/r], 이때 PT는 기포내의 압력, T는 표면장력, r는 기포의 반경이다. 큰 기포위 경우 (r이 큰 경우) PT은 무시될 수 있지만 기포가 작아질수록 PT는 증가하게 되어 기포 속의 기체를 용액으로 밀어내어 기포를 짜브러들게 한다. 실제로 아주 작은 기포가 존재할 수 있기나 한 것인지 상상하기 어렵다. 기체핵이 안정되는 기전에 대해서는 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 한가지 가설은 기포의 크기가 감소할수록 표면장력에 저항하는 어떤 분자들이 기포의 표면에 농축되고 결과적으로 핵이라고 불리는 미세하고 안정된 기포를 형성한다는 것이다 (Sirotyuk, 1970; Yount et al., 1977).
핵이 존재한다는 것 외에 이런 위치에서는 표면장력의 감소로 인해 동물체내의 액체와 지질의 경계면에서 기포가 쉽게 형성된다는 다른 가설도 있다 (Hill, 1967).
이미 존재하는 기포가 커지려면 기포내의 총 기체압력 (Pbubble)이 기포를 찌그러뜨리는 압력보다 커야 한다. 기포를 찌그러뜨리려는 압력에는 표면장력 (PT)과 주위압력 (Pambient)이 있다. 이외에도 조직은 그 구조와 삼투압 균형으로 인하여 변형에 저항하는 경향이 있고 따라서 조직압 (Ptissue)이 유발된다. 그렇다면 기포의 성장에 필요한 조건은 다음과 같이 나타낼 수 있다. [Pbubble > Pambient + Ptissue + PT]
조직이 충분히 과포화되어 있거나 기체가 조직에서 기포로 자유로이 확산될 수 있다면 이런 조건은 충족될 수 있다. 반대로 앞의 식에서 부등호가 역으로 될 경우 기포는 쪼그라 들게 된다.
기포내의 기체는 주위 조직의 기체와 평형을 이루려는 경향이 있다. 그러므로 압축공기를 사용한 잠수에서 감압을 한 후 기포성장에 필요한 조건은 조직내의 기체 분압을 이용하여 다음과 같이 바꾸어 나타낼 수 있다. [PN2 + PO2 + PCO2 > Pambient + Ptissue + PT]
잠수에서 상승 도중에는 기포가 생성되고 자라서 감압병이 유발되지 않도록 과포화를 통제하여야 한다. 수십년간의 경험과 연구의 결과 어느 정도 급격한 감압으로 이제는 감압병이 유발되는지에 관한 지침이 있다. 따라서 잠수사나 고압환경에 노출된 사람들을 단계적으로 서서히 감압시킴으로 대개의 경우 감압에 따른 위험성을 피할 수 있었다. 감압병의 예방에 대해서는 본 논문의 뒤에서 다음에 살펴보기로 한다.

1) 병리기전
잠수사나 실험 동물이 사망한 중증 감압병에서는 모든 곳에서 기포가 발견되었다. 혈관내에서는 순환장애를 초래했을 것으로 추정되고, 혈관 밖에서는 조직을 변형시키며 세포내까지 기포가 발견되기도 했다 (Harvey et al., 1946). 좀 더 흔히 볼 수 있는 비치명적 형태의 감압병에서는 기포의 위치가 보다 불분명하다. 어떤 경우의 잠수 후에는 감압병이 유발되지 않았더라도 도플러 유속 검사계 (Dopplr flow meter)에서 초음파의 신호를 반사시키는 것을 이용하여 정맥혈내에서 기포를 탐지할 수 있다 (Smith and Spencer, 1970). 기포수의 증가와 감압병의 정도 사이에는 상관관계가 있는 것으로 보인다 (Neuman et al., 1976).
감압 후 관찰되는 혈액소견의 변화로는 적혈구의 응집, 적혈구의 연전산 형성 (Rouleaux formation), 소혈관내에 혈액의 이화현상, 혈소판 수의 감소 등이 있다 (Philip, 1974). 혈액소견의 변화는 주로 기포의 기체-혈액 계면 작용의 결과로 생각된다. 혈액농축이 일어나는데 아마도 모세혈관의 투과성이 증가하기 때문일 것으로 생각되며, 이밖에도 용해된 기체의 삼투작용이 액체이동의 기전이 되는 것으로 생각된다 (Kylstra et al., 1968). 감압병은 “평활근 활성인자 (smooth muscle acting factor)”의 혈액내 유리와 연관되는데 이 물질은 혈관과 기관지를 수축시키고 bradykinin을 활성화시킨다 (Chryssanthou, 1973). 스트레스와 관련된 여러 종류의 다른 생물학적 활성물질들도 감압병에서 검출되었다.

2) 임상증상
증상은 감압 도중이나 감압 직후, 더 일반적으로는 감압 후 수분 내지 수시간에 나타난다. 증상발현까지 시간이 걸리는 것은 기포의 성장에 일부 그 이유가 있을 수 있고 더욱 중요한 이유로 생각되는 것은 생성된 기포에 의한 조직의 손상 후 종창과 같은 병리적 현상이 점진적으로 진행하기 때문이다.

뇌와 척수
중추신경계의 “bend”는 하반신 마비와 같은 영구적인 신경손상을 초래할 수 있기 때문에 감압병에서 특히 심각한 중증 형태이다. 근래 하와이에서 치료한 약 100건의 감압병 중 절반 가량이 중추신경계를 침범했는데 희생자 대부분은 잠수를 취미로 즐기는 스포츠 잠수사들이었다 (Erde, 1975). 병변은 종종 척수, 특히 흉부척수를 침범하였으나 하경부와 상요부의 척수를 침범한 경우도 있었다. 척수의 회백질보다는 백질부를 주로 침범하였다 (Haymaker and Johnston, 1955; Palmer et al., 1978). 척수손상의 일차적 원인은 척추 정맥총내에 기포가 발생하고 이로 인해 혈액의 정체와 폐쇄가 일어난 것으로 생각된다 (Bove et al., 1974). 초기 병소들에서 소량의 출혈이 있고 난 다음에 신경섬유의 변성이 일어나게 된다 (Haymaker and Johnston, 1955).
잠수사와 그의 주치의는 척수 감압병의 초기 소견을 인지하는 것이 중요한데, 그 이유는 재가압 챔버에서 즉시 치료를 하면 회복이 가능한 반면 시간이 지체된 경우 그 만큼 회복 가능성이 낮아지기 때문이다. 잠수사는 수면에 도착하여 곧바로 처음 증상으로서 복부쪽으로 퍼지는 일시적인 요통을 경험할 수 있는데, 이를 잠수사는 종종 공기 탱크를 들어올리는 것 때문이라고 생각해 버린다. 그러므로 잠수사의 주의를 끄는 첫 증상은 대개 다리가 “저리는” 것, 즉 감각이상 및 지각감퇴이다. 다음으로 하지가 약해져 보행이 불안정해지며 환자는 방광에 소변이 차 오를 수는 있겠지만 배뇨의 시작이 불가능한 증상을 종종 보인다. 결국 허리나 목 아래 부위에 마비가 올 수도 있다 (Strauss and Prockop, 1973). 이런 소견은 척수손상을 동반한 척추골절 때와 유사하지만 감압병의 경우는 신속한 치료로 회복될 가능성이 훨씬 높다는 것이 다행이라 하겠다.
뇌손상은 척수손상보다는 훨씬 드물게 일어난다. 증상으로는 시각장애, 반신불수 (편마비), 무의식 등이 있으며, 뇌나 내이 손상의 결과로 현훈 (비틀거림)이 나타날 수도 있다.잠수사가 안전하게 (수면이나 감압장으로) 상승할 수 있는 최대속도는 분당 60ft로 생각되고 있다. 중추신경계 손상은 안전한 감압의 아슬아슬한 범위내에서 감압한 경우나, 잠수 중 호흡공기가 고갈되는 것과 같은 응급상황에서 매우 급한 속도로 상승을 한 경우에 종종 나타난다. 감압과정이 형편없이 이루어졌을 경우에는 즉시 증상이 발현하여 수분내에 마비로 진행될 수 있다. 이 경우 바로 표준 치료법을 실시하더라도 감압병이 발병하여 수시간씩 진행되는 경우도 있다.

사지
사지통은 감압병에서 흔한 증상 중 하나다. 통증은 모든 부위에서 올 수 있지만 잠수사의 경우 어께와 팔꿈치 관절에서 가장 흔하며 이는 터널 근로자들에게서의 경우 엉덩이와 무릎 관절인 것과 대조적이다. 관절통은 대개 지속적이지만 가끔 박동성으로 올 수도 있다. 통증은 수분내지 수시간내에 최고도에 달하고 종종 별 치료없이도 수시간 후에는 자연 소실된다. 통증 유발 기전은 아직 불명확하다. 육안으로 대개 팔다리는 완전히 정상이고 웬만한 관절운동은 할 수 있다. 이때 팔과 다리는 압통도 거의 없으며 재가압 치료를 함으로써 이런 통증을 해소하고 뒤따르는 조직 손상을 감소시킬 수 있다. 잠수로 인한 흥분 때문에 미처 느끼지 못하는 사이에 입은 국소 외상이 사지통을 일으킬 수도 있으나 이러한 경우는 외상의 특징 즉 종창, 변색, 압통, 운동시 통증의 악화 등을 수반한다.
골괴사는 거의가 부적절한 감압의 지연성 결과로 온다고 여겨지는데 현재보다 과거에 훨씬 많이 발생했다. 뼈의 일부분들이 괴사되지만 잠수 후 수개월에서 수년까지 방사선 검사에 나타나지 않을 수도 있다.
경우에 따라서는 이런 환자는 아무런 증상이 없을 때도 있다. 그러나 견관절이나 고관절 근처의 뼈에 그러한 골괴사가 일어날 경우 관절이 망가져 불구가 될 수도 있다 (Kawashima et al., 1977; Hunter et al., 1978; Wade et al., 1978).

호흡기
조직 각부위 혈관내 생긴 기포중 일부는 정맥혈을 통해서 폐로 운반된다. 이들 기포는 일부분 체순환 동맥으로 들어가기도 하지만 대부분 폐의 소혈관에 걸리게 된다 (Spencer and Oyama, 1971). 대개 감압병은 비록 기포가 정맥혈관내에서 검출되더라도 경우라도 폐증상은 나타나지 않는다. 증상을 유발시킬 만한 폐혈관의 공기 색전증의 정도는 아직 밝혀지지 않았는데 아마도 그 병리기전에 혈관활성물질의 분비와 반사기전이 관여하리라 생각된다.
잠수사들은 폐증상들을 “질식 (chokes)”이라 칭하는데 특징 증상으로 흉골하통증, 호흡곤란, 기침을 호소한다. 또한 이런 증상들은 숨을 깊이 들이 마시거나 담배를 피우면 심해진다 (Behnke, 1955). 동물실험에서는 폐증후군의 임상증상과 동반된 폐동맥압의 증가와 저산소증 등이 관찰된다 (Bove et al., 1974). 폐부종도 올 수 있다. 질식은 감압병의 극심한 한 형태이다. 재가압 치료로써 대부분의 경우 수분 내에 완전 회복되지만 재가압 치료를 하지 못 하였을 때에는 순환 장애로 사망하기도 한다.

기타 증상
피부 감압병인 “skin bends”는 스쿠바 잠수사에서도 나타날 수 있으나, 이 보다는 피부와 압축공기가 직접 접하는 챔버내에서의 잠수재현 실험 후 더 자주 나타난다. 대개 등과 몸통의 피부에 소양감과 작열감이 나타나는데, 이런 증상만 있는 경우인 피부 감압병은 보통 그냥 두거나 1 기압하의 산소호흡으로써 충분하다. 그러나 대리석양 피부변색이 나타나면 고압챔버 치료가 바람직하다.
부적절한 감압이나 한계치의 안전 감압을 한 경우 가끔 잠수작업량에 비해 훨씬 과도한 피로감을 호소할 수 있으며 이때 감압병의 다른 소견을 동반하기도 한다.

3) 치료
감압병의 표준 치료법은 환자를 고압챔버에 넣고 일이분 이상에 걸쳐서 절대기압 2.8기압 (바다 수심 60 ft에 상응)으로 가압시키는 것이다 (US Navy Diving Manual, 1973). 그리고 마스크로 순수 산소를 간헐적으로 호흡시킨다 (Fig. 5). 주위압의 증가로 인해 체내의 기포가 감소한다. 공기를 호흡시키는 것보다 순수 산소를 호흡시키는 것이 기포와 조직으로부터 불활성 기체가 확산되기 위한 농도경사를 증가시켜 체외 배출을 돕고 조직으로의 산소공급도 증가하게 된다. 하지만 산소분압이 산소독성 그 중에서도 경련을 일으킬 수 있으므로 간헐적으로 5분 이상에 걸쳐 공기호흡을 시킨다. 보조적인 치료제로는 신경조직의 부종을 감소시키기 위해 부신피질 호르몬, 순환혈액양을 증가시키기 위해 혈장증량제와 정맥내 수액제 등이 사용된다.
감압병은 증상 발현의 초기인 조직 손상이 경미한 시기에 일찍 치료를 하면 극적인 효과를 얻을 수 있다. 그러나 시간이 경과하고 조직손상이 심해지면 고압치료로 체내의 모든 기포가 없어졌다 하더라도 치유되기까지 수일에서 수주씩 걸릴 수 있고 완치되지 않을 수도 있다.
중추신경계 감압병은 의학적으로 응급상황이다. 환자에게 즉시 마스크로 산소를 계속 공급하면서 가능한한 가장 빠른 수단으로 재가압챔버까지 후송시켜야 한다. 항공기를 사용할 경우에는 항공기내 압력을 1 기압 근처로 유지해야 하는데, 주위압의 웬만한 감소는 항공후송으로 인한 시간절약이 충분히 보상할 수 있으리라 여겨진다. 그림 5에 있는 치료표는 스쿠바 잠수사를 치료할 때에 종종 사용된다. 심해 잠수사에게는 다른 치료표가 사용되지만 원리는 동일하다. 잠수사들이 수중에서 스스로 재가압 치료를 시도한 경우는 대부분 성공하지 못할뿐더러 위험하다.
미국의 경우 가장 가까이 위치한 고압챔버시설에 대한 정보를 비롯해 잠수의학에 관한 상담이나 치료를 원하는 사람은 Texas의 San Antonio에 있는 미공군 항공의학 학교 (512-536-3278)나 Florida의 Panama에 있는 미해군 실험잠수부대 (904-234-4355)에서 도움을 받을 수 있고 때로는 응급환자의 수송에 미 연안 경비대와 주 경찰들이 협조한다.
국내의 경우, 잘 갖추어진 감압병 치료시설은 진해 해군해양의료원 (전, 국군해양의학연구원 전화 055-549-1700)과 서울 강남병원 (전화 02-568-6011)에만 설치되어 있어서 응급상황이나 감압병, 공기전색증이 발생되는 경우 고압치료요법을 받을 수 있지만 여러 가지 면에서 제약점이 있으며 잠수사고 발생시에 환자의 수송 및 응급의료 전달 체계가 아직 수립되어 있지 못한 상태이다. 그러나 다행히도 연탄을 주 연료로 사용하였던 우리나라 실정에 맞추어 대규모의 종합병원에 의무적으로 설치된 일산화탄소 중독자 치료를 위한 고압챔버를 이용할 수 있어, 최근에는 잠수병이 잘 발생하는 지역에서 이를 활용하고 있다. 뿐만 아니라 상업잠수를 시행하는 지역에서는 잠수조합 단위로 고압치료챔버를 설치하여 운영하고 있기는 하다. 그러나 잠수경험이 풍부하고 공인 잠수자격을 갖추어서 스포츠 잠수사의 신체검사, 적성검사 및 정기검진을 담당하고 그에 따른 상담 및 치료를 맡아보는 잠수의학자의 수는 손에 꼽을 만하다. 그 중에서도 임상잠수의학자는 아직 전무한 실정으로 이에 대한 시급한 대책이 반드시 필요한 상태이다.

4) 예방
잠수에서 가장 실제적인 문제는 ‘어떻게 하면 손상없이 가능한 빨리 수면까지 상승하느냐’ 하는 것이다. 이는 마치 경치 감상을 위해 벼랑에 떨어지지 않으면서 조금씩 조금씩 벼랑끝 가까이로 가는 것과도 같다. 가장 주된 변수는 상승속도인데, 이는 Fig. 6에서와 같이 시간에 따른 압력의 변화로 도시할 수 있다. 초창기 고압환경 작업자나 잠수사들은 기계를 사용하여 수중 작업장에서 최대한 빠른 시간내에 해면으로 도착했다. 그러나 그것이 손상의 원인이라는 것이 밝혀지고 난 다음부터는 일정한 속도로 천천히 상승하는 방법을 사용했는데, 그럼에도 불구하고 여전히 환자가 발생하였다.
1908년과 그 후 영국의 생리학자인 J. S. Haldane과 그의 동료들은 (Boycott et al., 1908) 현재까지 사용되는 많은 감압 스케줄의 기초가 되는 연구결과를 발표하였다. 그들은 절대기압 2기압에서 여러 시간 지낸 사람들이 금새 1 기압 환경으로 와도 감압병을 일으키지 않음을 발견했고, 이런 결과를 토대로 주위압에 대한 조직내 기체압력의 비율이 2/1을 넘지 않는 경우에는 어떠한 체조직이라도 압력의 감소를 견딜 수 있다는 이론을 제시하였다. 한 단계 감압후 잠수사는 다음 단계의 감압을 견딜 수 있도록 체내조직의 기체가 체외로 충분히 배출될 때까지 감압을 정지하고 일정 시간동안 기다려야 한다. 그림 6에서와 같이 Haldane과 그의 연구팀은 체내의 각 조직은 기체의 흡수와 배출속도가 서로 다르다는 이론을 주장하였다. 처음 단계에서 큰 폭의 감압을 함으로 “fast tissue”에서는 기체의 체외확산 속도가 증가하고 “slow tissue”에서는 더 이상의 기체 흡수를 제한시키는 이점이 있다. 그렇지만 잠수심도가 깊어질수록 감압병의 예방을 위해서는 주위압에 대한 조직 기체압력의 이론적 비율을 점점 낮추어야 했다. 현재 경험적으로 이용되는 감압의 곡선 모양도 (US Navy Diving Manual, 1973) 원래의 Haldane의 곡선과 일정감압속도의 직선 (직선상 감압) 사이의 어디쯤에 위치한다.
기포형성을 예방할 수 있는 한 방법으로 완전히 과포화를 피하는 방법이 있다. 매우 서서히 감압을 하는 경우 이것이 가능한데 그것은 조직은 정상적으로 불포화 상태 (즉, 총기체 압력이 주위압보다 낮은 상태)이기 때문이다. 이러한 불포화 상태는 일차적으로 체내 신진대사 과정에서 생성되는 이산화탄소가 소비되는 산소보다 혈액에 더 잘 녹아서 분압이 낮아진 결과이다. (Fig. 7). 이와 꼭같은 불포화 상태로 하여 기흉이 있을 경우 공기의 자연흡수가 일어나게 된다. 이런 이론에 근거한 감압표를 Hill이라는 잠수의학자가 계산하여 발표하였다 (Hills, 1975). 불포화 정도를 때로는 “산소창 (oxygen window)”이라고 하는데 정상보다 높은 분압의 산소를 호흡함으로써 증가시킬 수 있다. 이런 방법은 감압병 치료시 감압속도를 빠르게 하고 불활성 기체의 체외 배출속도를 증가시킬 목적으로 사용된다. 감압병에 대한 감수성은 사람마다 다르고 같은 잠수사일지라도 잠수하는 날에 따라서 차이가 있다. 감압병에 걸리기 쉬운 소인으로는 비만, 심한 육체적 운동, 전신상태 불량, 피로, 고령, 한랭상태, 탈수, 손상 등이 있다. 순응현상도 일어날 수 있는데 터널 작업자나 잠수사는 쉬다가 작업하는 것보다는 매일 일할 때 감압병의 이환률이 낮은 것으로 나타난다 (Buhlmann, 1971).
대부분의 용의주도한 스포츠 잠수사들은 미 해군의 표준 감압표를 지침으로 사용한다. 이 표준 감압표는 Haldane의 업적에 그 역사적 근거를 두고 있으나 그 후 수십년간의 경험을 바탕으로 보편적 안정성을 위해 수정을 거듭하여 왔다. 이 외에도 상업잠수나 군사용으로 여러 가지 다른 감압표가 사용되고 있다.
일부 잠수사들은 “감압계기”를 사용하는데 이들 계기는 일반적으로 현재 채택하고 있는 표준감압표에 근거하여 고안돼 있어서 표준 감압표를 대신하여 간편하게 사용할 수 있지만 실제상황에서 항상 안전을 보장하지는 못한다. 현재 상품화되어 이용할 수 있는 장비는 주위압에 노출된 구획으로부터 기체 압력 측정 계기가 부착된 제2의 구획으로 확산이나 제한된 대량 유출방식으로 기체를 운반시키고 있다. 여기서 기체는 주위압에 비례하여 압력측정 계기가 있는 구획을 출입하는데 이는 일면 인체와 다소 유사한 방식이라는 기대가 있다. 인체조직의 각 부분은 기체의 흡수와 배출의 관점에서 각각 다른 성질을 갖고 있기 때문에 여러 개의 확산단위가 내장된 계기는 보다 효과적으로 인체와 유사하게 작동할 것이다. 시간과 심도를 총괄하는 소형 컴퓨터 장치가 최고의 감압계기가 될 수도 있을 것이다.
산중의 호수나 해수면보다 상당히 높은 곳의 물속에서 잠수할 때는 해발고도가 높아질수록 해수면을 기준한 감압표는 안전성이 떨어진다. 각각의 해발고도에 따라 다양한 종류의 감압표가 제의되었지만 널리 시험해 본 것은 거의 없고 어떤 감압표는 위험하기까지 하다. 스위스에서 Buhlmann과 그 연구팀이 새로이 고도에 따른 감압표를 계산해냈으며 (Buhlmann et al., 1973; Boni et al., 1976) 이에 의거해 214회의 시험잠수결과 단 한 건의 감압병도 보고되지 않았다.
1961년에는 오전과 오후에 스쿠바잠수를 즐긴 후 당일 저녁 대륙횡단 비행에 나섰던 몇몇 민간 항공기 승무원들에게 감압병이 발생하였다 (Edel, et al., 1969). 그밖에도 잠수 후 민간 항공기나 개인용 비행기에 탑승하여 감압병이 발생한 사건이 보고되었다. Edel과 그 동료들은 (Edel, et al., 1969)연구결과 미해군감압표에 따라 엄격하게 잠수의 심도와 시간을 준수하여 감압이 불필요한 스쿠바 잠수를 시행한 다음 최소한 두시간을 지상에서 머물고 적절한 내부압력이 유지되는 항공기 (최대고도8,000 ft)로 비행을 한다면 결코 잠수병에 이환되지 않는다는 결론에 도달하였다. 감압이 필요한 잠수를 했던 경우는 감압병을 예방하기 위해서는 비행전 최소한 24시간 동안 지상에서 머물러야 한다. 더욱 최근의 연구자들은 비감압 잠수 후에도 비행전 최소한 4시간 간격을 둘 것을 권한다. 민간 항공기 조종사들은 스쿠바 잠수 후 24시간 동안은 비행을 금해야 하고 이런 원칙은 해발 고도 8000 ft이상을 비행하는 모든 사람들에게 적용되어야 한다.
임신중 태아의 어떠한 유해한 영향도 없이 스쿠바 잠수를 즐긴 임산부들이 있긴 하지만 아직 이런 경우의 안전성은 확립되어 있지 않다. 표준 감압표를 적용한 동물실험 결과 어미 면양에서는 아무 이상도 없었지만 면양 태아의 혈액에서 기포가 관찰된 바 있다 (Fife et al., 1978). 태아측 위험성은 감압병 외에도 과산소혈증, 저산소증, 과이산화탄소혈증이 있을 수 있다. 미 수중의학협회는 임신했거나 임신 가능성이 있는 여성들은 잠수를 삼갈 것을 권하고 있다 (Pressure, 1978).

잠수에 사용되는 기체의 위험성

잠수사의 호흡에 사용되는 기체 혼합물에는 일산화탄소나 기름증기 같은 오염물질이 없어야 한다. 더구나 정상적으로 호흡하게 되는 산소나 질소도 분압이 증가할 경우에는 유해한 효과를 나타낼 수가 있다.

1) 산소독성
주위압이 증가한 상태에서 산소를 호흡할 경우 대발작이 일어날 수 있는데 일반적으로 이로 인해 스쿠바 잠수사는 익사하게 된다. 그러므로 스쿠바 잠수사는 수중에서 절대 100% 산소를 흡입해서는 안된다. 가끔 해군에서는 군사작전용으로 수중에서 기포를 배출하지 않는 폐쇄형 재호흡 스쿠바 장비를 사용한다. 이 장비는 일단 호흡에 이용된 기체에서 이산화탄소는 제거하고 남아 있는 산소를 다시 호흡에 이용하는데 이 때 분압이 증가하고 이 고압에 폭로된 시간이 증가하면 경련의 가능성은 그만큼 높아진다 (Lanphier, 1955). 그래서 이런 장비를 사용한 경우의 최대 허용 심도는 수심 25 ft이다.
감압병이나 공기 색전증을 치료할 때는 100% 산소를 2.8기압 (60 ft)으로 호흡시키는데, 이때 경련의 발생 빈도를 감소시키기 위해서 사이사이에 5분씩 공기호흡을 시킨다 (그림 5). 그리고 경련전에는 오심, 현훈 뿐 아니라 주로 안면에서 볼 수 있는 국소적인 근육 연축 등이 전구증상으로 올 수 있다. 만약 발작이나 전구증상이 나타나면 산소 마스크를 제거하고 환자가 부상을 입지 않도록 조처해야 한다. 발작은 대개 단시간에 끝나게 되는데 이후 15분가량 공기 호흡을 하고 나면 왕왕 재발작 없이 산소 치료를 계속할 수도 있다.중추신경계 산소독성의 기전은 아직 불명확하다. 고압산소에 폭로되면 신경계에 몇 가지 변화가 일어나는데 첫째, 뇌속의 γ-aminobutyric acid (GABA)의 농도가 감소하고, 둘째 산화 대사과정에 관여하는 효소계에 일련의 변화가 일어나며 셋째, 지질과 sulfhydryl기 (-SH)의 산화에 따른 세포막의 손상 등이 그것이다 (Wood, 1975).
폐 산소독성은 일반 스쿠바 잠수사들에게는 문제되지 않지만 해저 고압챔버에서 수일간 체류하며 산소분압이 0.5 기압 이상인 기체 혼합물을 호흡하는 포화잠수에서 문제가 된다. 포화잠수의 경우 호흡기체 속의 산소분압을 증가시키면 감압시간은 단축되지만 산소독성의 위험이 증가하게 된다 (Clark and Lambersten, 1971; Wolfe and DeVries, 1975; Hendricks et al., 1977).

2) 질소마취
이는 프랑스어로 “l’ivresse des grandes profondeurs” 즉 “해저의 황홀경”이라고 표현한다 (Cousteau, 1953). 이는 호흡기체내 질소의 분압이 증가함에 따라 점점 전신마취제의 작용을 하기 때문이다. ‘마티니 법칙’은 이런 효과를 말해주는 기발한 경험법칙인데, 잠수시 깊이 50 ft당 공복에 마티니 한잔을 마신 것과 같은 효과를 나타낸다는 말이다. 증세는 거의 즉각 발현되는데 판단력, 기억력, 산술능력, 미세운동능력의 저하를 보인다. 이 질소마취의 기전은 아직까지는 불분명하며, 한가지 가설이 질소가 신경의 지질부위에 주로 용해되어 지질의 용적에 작지만 중요한 팽창을 야기한다는 것인데 이것은 다시 신경 세포막의 성질을 변화시켜 시납스전달이 감소하고 이온의 투과력이 증가하게 된다고 여겨진다 (Miller et al., 1973; Bennett, 1975).
네온이나 제논과 같이 생리학적으로 불활성인 다른 기체들은 고압에서 마취효과를 나타내며 헬륨은 유일하게 예외인 기체이다. 그래서 잠수심도가 150 ft 이상인 군사작전이나 상업잠수에서는 불활성 기체로 질소 대신 헬륨을 이용한다. 헬륨은 스포츠 잠수에 이용하기는 너무 비싸다. 그러므로 질소마취도 스포츠 잠수를 심도 130 ft 정도로 제한하는 한가지 이유가 된다. 수중에서 질소마취된 잠수사는 상당한 위험에 처할 수 있다. 더 불행한 것은 많은 잠수사들이 100 ft 이상의 심도에서는 그들의 판단력이 약화된 사실을 알지 못한다는 점이다.

하잠중의 이압손상

이를 “압착증 (squeeze)”이라고도 말하는데 하잠시 주위압은 증가하지만 환기가 되지 않는 기체 공간내의 압력이 증가하지 못하므로 발생되는 현상이다. 압착증은 또 이 과정의 결과로 통상 발생하는 출혈을 나타내는데 사용된다. 압착증이 발생하려면 첫째, 완전히 수축되지 않는 기체 공간이 존재해야 하고, 둘째, 그 공간내의 기체는 주위의 기체와 완전한 평형을 이루지 못해야 한다.
잠수사들이 흔히 경험하는 증상은 중이 압착증이다. 스쿠바 잠수사는 하잠과정에서 주위압이 증가함에 따라 정상적으로는 수시로 수 ft씩 하잠마다 이관 (eustachian tube)을 개통시켜 공기를 중이강내로 유입시킨다. 이런 “압력평형법 (equalizing)”으로 고막을 사이에 두고 외이와 중이의 압력 차이를 줄임으로 중이의 손상을 방지할 수 있다. 그러나 상기도 염증이나 알러지로 이관에 부종이 있는 경우 하잠도중 압력 평형이 일어나지 못하여 고막이나 중이강의 손상이 발생할 수 있다. 중이강을 덮고 있는 점막층에는 혈관이 분포하는데 주위압보다 중이강의 내압이 매우 낮아지면 혈관벽이 파열되어 출혈을 일으키게 된다. 이런 경우 의사의 진찰시 고막내의 출혈을 볼 수 있다. 고막내 출혈의 정도는 대개 이압손상의 정도를 나타내는데 가끔 중이강내 혈액이 고이기도 한다. 고막 자체가 파열되기도 하는데 이 결과 차가운 바닷물이 중이강내로 유입되면 수중에서 현기증과 지남력의 저하가 일어나는 위험한 상태가 된다.
중이 압착증의 치료는 귀가 완쾌되고 모든 임상증상이 완전히 소실될 때까지 잠수행위를 금지하는 것이며 (Farmer and Thomas, 1976) 필요에 따라서 충혈제거제를 쓰기도 한다. 귀압착증상은 일반적으로 통증의 전조를 유의하기만 하면 피할 수 있다. 하잠 도중 귀에 어떤 통증이라도 느껴지면 하잠을 멈추고, 수 ft 가량 상승하여 압력 평형을 시도해야 한다. 만약 압력 평형이 일어나지 않으면 잠수를 포기해야 한다. 호흡기 감염이나 알러지가 있을 때도 잠수를 피해야 한다.
압착증은 압력 평형이 이루어지지 않는 모든 기체 공간에서 발생할 수 있다. 특히, 수영선수들이나 보통 수영장에서 착용하는 눈만을 가릴 수 있게 된 수경인 goggle은 결막내 출혈을 일으킬 수 있으므로 착용하지 않는 것이 바람직하다. 잠수사의 안면수경은 눈과 코를 같이 덮어서 하잠시 압축공기가 수경까지 도달할 수 있어야 한다. 부비동 압착증은 해당 부비동 부위의 통증을 야기하고 때로는 비출혈을 일으키는데 이런 현상은 수면에 도달하여 안면수경을 벗으면서 관찰할 수 있다.
대부분의 잠수사들은 의식적인 노력이 없이도 압력평형을 일으킬 수 있지만 어떤 잠수사들은 “Valsalva maneuver”와 비슷하게 코를 잡고 힘껏 숨을 내쉼으로서 이관으로 공기를 통과시키는 방법을 사용한다. 이 경우 가끔 한쪽 귀가 갑자기 들리지 않거나 이명증이 생길 수 있는데 그 기전은 흉부와 복부의 압력이 증가하게 되면 척추강내의 혈관이 충혈되어 그 영향으로 뇌척수액의 압력이 증가하고 그 압력이 내임파관과 와우관을 통해서 내이로 전달되는 것이라 추측된다 (Fig. 8). 그리고 외임파계의 압력이 증가하면 내이의 정원창과 난원창 파열을 일으켜 중이강내로 임파액이 흐르게 된다. 이런 현상은 약간의 압력차이로도 쉽게 일어날 수 있으며, 이런 기전을 통해서 내이의 평형기관이 손상을 입게 된다 (Edmonds, et al., 1974; Freeman et al., 1974).
그러나 경험이 풍부한 잠수사들은 좀 더 안전한 방법으로 압력 평형을 이룰 수 있는데 이를 “Frenzel maneuver”라고 한다. 이는 코와 성문을 폐쇄한 상태에서 인두근육을 수축시켜서 인두내의 압력을 증가시키는 방법인데 이렇게 하면 흉부압력을 변화시키지 않고 이관을 통해서 중이로 공기를 통과시켜 압력 평형을 이룰 수 있다. 이런 방법은 혀와 연구개가 구강후부를 막아주므로 입을 벌린 상태나 호흡 조절기를 문 상태로도 시행할 수 있는 장점이 있다.
이관은 일방향 밸브와 유사한 역할을 하기 때문에 상승시에는 이압손상이 거의 생기지 않는다. 즉 공기가 중이강내로 유입되기는 어려울 수도 있지만 중이강에서부터 구강이나 인두내로 공기는 비교적 쉽게 나올 수 있다. 그럼에도 어떤 잠수사들은 상승도중에 현훈을 일으킬 수 있는데, 이를 변압성 현훈 (alternobarix vertigo)이라고 한다. 이는 한쪽 또는 양쪽의 중이강내 압력이 주위압보다 일정 수준이상으로 높을 때에 유발된다고 여겨진다 (Tjernstrom, 1974a; Tjernstrom, 1974b). 대부분의 경우 수면에 도달했을 때 그 증상은 소멸된다. 하잠 도중에도 일과성의 현훈은 나타날 수 있다.

상승중의 이압손상

상승중 주위압이 감소함에 따라 보일의 법칙에 의해 폐속의 기체는 팽창한다. 이런 효과는 적은 깊이의 변화가 기체용적의 큰 변화를 초래할 수 있는 얕은 깊이일 때 특히 중요해진다. 따라서 수심 99 ft (4 ATA)에서 66 ft (3 ATA)로 상승하는 경우 기체체적 변화의 비는 4/3으로 33%가 증가하게 되지만 수심 33 ft (2 ATA)에서 수면 (1 ATA)으로 상승하는 경우 기체 체적은 2배로 증가하게 된다.

1) 폐의 이압 손상
상승중인 스쿠바 잠수사는 팽창하는 폐 속의 공기를 내보내야 하므로 정상호흡을 해야 하며, 잠수장비의 이상이 있을 경우는 계속해서 공기를 내뿜어야 한다. 이렇게 하지 않으면 폐의 과팽창이 일어나고 폐조직이 파열되어 공기가 폐포에서 빠져 나오게 된다. 폐포 밖으로 빠져나온 공기는 체내의 몇몇 위치에 도달할 수가 있는데 ① 소량의 공기는 폐간질 조직내에 국한되기도 하고, ② 혈관을 따라 종격동과 피하조직 등으로 들어갈 수가 있고 (Macklin, 1937; Macklin, 1939) ③ 공기가 폐혈관내로 유입되어 체내의 여러 말단부위로 가서 공기 색전증을 유발할 수가 있고, ④ 기흉을 유발시킬 수가 있다. 때로는 아무런 증상도 나타나지 않을 수도 있다 (James, 1968).
단지 폐포내압과 흉곽 주위압의 차이가 아닌 폐의 과팽창은 폐조직 손상을 가져올 수 있다. 전신마취한 개를 이용한 동물실험에서 폐내압이 주위압보다 80 mmHg 가량 높아진 경우에 폐파열이 일어났으나, 팽창을 막기 위해 흉부와 복부를 묶어 두었을 경우에는 이보다 훨씬 높은 압력의 차이가 날 때에도 폐파열은 일어나지 않았다 (Schaefer et al., 1958). 신선한 인간의 사체에서도 같은 소견이 관찰된 바 있다. 기침은 폐포내압을 증가시키지만 일반적으로 폐파열은 일으키지 않는다.
분명히 호흡을 멈추지 않고 계속 호흡을 했음에도 공기 색전증이 일어난 경우가 있는데 이 경우는 기도의 국소적 폐쇄에 의한 호흡 기체의 배출장애가 폐조직에서의 이압손상의 원인일 것이라고 추정된다. 폐쇄의 원인으로는 기관지 결석, 공기함유 낭종, 천식, 점성 분비물 등이 있을 수 있으며 이런 사람들은 잠수하여서는 안된다. 가끔 이렇다 할 원인이 없이 공기 색전증이 일어나는 경우도 있다.

2) 공기 색전증
폐혈관내로 공기가 유입되는 기전은 명확히 밝혀지지 않았지만 폐조직의 과팽창으로 미세혈관의 파열이 일어나는 것이 그 원인으로 추정되며, 계속적인 호흡작용으로 폐내압이 감소하고 폐순환이 회복될 때까지는 공기가 폐혈관으로 유입되지 않을 수도 있다. 유입된 기포는 신속히 심장으로 운반되고 이어서 동맥혈관계를 통하여 전신 각 부위로 퍼지게 된다. 기포가 소동맥내에 걸리게 되면 그 이하 부위에서는 혈액순환이 정지된다. 기포는 표면장력으로 안정상태가 되고 확산에 의한 기체의 배출은 속도가 더디다.
뇌 공기 색전증은 일반적으로 수초내로 즉시 뇌졸증과 같은 증상으로 나타난다. 전형적인 경우의 예로서 스쿠바 잠수사가 응급상황에서 급격한 상승을 하여 수면에 도달한 후 숨을 헐떡이는 호흡촉박 증세를 보이고 나서 의식을 잃고 물속으로 잠겨 버리는 상황이 벌어진다. 이때 구조되지 못하면 잠수사는 익사한다. 대부분의 경우에 국소마비, 이상감각, 시각장애를 포함한 대뇌 손상 증후의 어떤 것이 나타날 수도 있으며 대개는 객혈도 있을 수 있다. 수영장에서 스쿠바 잠수 훈련을 하는 경우 얕은 수심이기에 감압병은 발생하지 않지만, 뇌 공기 색전증은 발생한 경우들이 있었다는 사실을 훈련생들은 항상 명심해야 한다.
뇌 공기 색전증은 의학적으로 응급상황이며 가능하면 빨리 고압챔버 치료를 실시해야 한다. 환자를 좌측으로 눕힌 Trendelenberg 자세를 유지한 채 이송해야 한다. 이 자세는 더 이상의 기포가 뇌로 유입되는 것을 줄여주고 공기 색전증으로 인한 뇌혈류 장애를 개선시킬 수도 있을 것이라고 생각되고 있다. 이송과정 동안 환자 마스크를 통해서 계속해서 고압의 산소로 호흡시켜야 한다.
종종 사용하는 공기 색전증 치료법의 한가지는 고압치료챔버에서 시작 단계에서 6기압 (165 ft)으로 15∼30분 동안 고압공기를 호흡한다는 것을 제외하면 감압병에서 사용되는 치료표와 동일하다 (US Navy Diving Manual,1973). 이러한 초기 고압요법은 기포의 크기를 감소시켜 좀 더 작은 소혈관까지 운반될 수 있게 하고 따라서 색전 부위를 축소시키는 효과가 있다고 생각되며 (Waite et al., 1967) 기포의 흡수도 유발시킨다. 이어서 챔버내의 압력을 3기압 (60 ft)으로 감소시켜 산소독성으로 인한 경련의 가능성을 최소화하면서 계속 고압의 산소를 호흡하게 한다. 뇌부종을 최소화 시키기 위해 부신피질 호르몬제를 투여한다. 심한 뇌 공기 색전증인 경우에는 수분내에 사망에 이르지만 다행히 사망하지 않고 고압치료챔버까지 이송된 경우에는 완전회복도 가능하다.뇌 공기 색전증에는 흉부 X-선상 관찰 가능한 종격동 기종이 종종 동반된다. 피하기종 특히 쇄골상부와에서 촉지되는 기종이 동반될 수도 있다. 종격동 기종이나 피하 기종에서 공기 색전증의 소견이 없고 무증상이거나 흉골하부 불쾌감이나 목소리의 변화와 같은 가벼운 증상만 있을 경우에는 고압챔버치료를 할 필요는 없으며 마스크로 산소를 공급하는 것만으로도 대개 충분히 치료가 된다.
잠수시 폐의 과팽창으로 인한 기흉은 이따금씩만 발생하는 반면 환자에게 양압호흡을 시키는 경우에는 기흉이 흔히 발생하고 뇌 공기 색전증은 드물다. 잠수사에 있어서 단순한 기흉은 일반적인 방법으로도 치료가 가능하지만 뇌 공기 색전증이 동반된 경우에는 고압챔버에서 공기전색증에 대한 치료를 먼저 해야 한다. 주위압이 증가함에 따라서 더 많은 공기가 기흉 부위로 유입될 수 있다. 다음 단계로 주위압이 감소할 때 긴장성 기흉이 유발될 수 있으며 이런 경우 치료를 요한다. 감압을 시작하기 전에 예방목적으로 흉관 (chest tube)을 삽입하기도 한다.

지식잠수

스쿠바 잠수로 관찰할 수 있는 여러 흥미로운 형태의 해양생물은 숨을 참고 잠수를 하는 지식잠수로도 관찰할 수 있다. 태양광은 생태계 먹이사슬의 근본인데 바닷물 자체가 태양광에 대한 필터 역할을 하여 태양광의 도달에 장애가 되므로 수심이 깊어질수록 생물체의 수도 감소하게 된다. 지식잠수는 스쿠바 잠수보다 간편하고, 값싸고, 안전하지만 종종 수중에서 상당한 수준의 육체적 노력이 요구된다. 기본 장비로는 수중에서 시력을 유지할 수 있는 안면창과 추진력을 높여주는 물갈퀴 (오리발), 잠수사가 수면에서 머리를 들지 않고 호흡을 할 수 있게 해주는 호흡관 (스노클)이 있다 (그림 3). 단순히 수면에서 수영을 하면서 바다밑을 보려고 하는 사람은 고요하기만 하면 별 힘을 들이지 않고도 그렇게 할 수 있다. 그러나 지식잠수를 하려는 사람은 과호흡과 관계된 위험성을 항상 기억하고 있어야 한다.

1) 지식잠수에서의 의식상실
해마다 많은 사람들이 수중에서 의식을 상실하여 익사한다. 이런 사고는 거의 예외없이 물밑으로 얼마나 멀리 헤엄쳐 갈 수 있는지 또는 얼마나 오래 물밑에서 있을 수 있는지를 과시하려는 젊은 남자들에게서 일어난다. 이런 사고는 안전시설이 갖추어진 수영장에서도 상당수 발생한다 (Craig, 1976). 많은 수영하는 사람들은 종종 잠수 직전 과호흡을 함으로 잠수시간을 연장할 수 있다는 것을 경험으로 알게 된다. 그러나 위험에 대해 주의하지 않는다면 이런 방법을 이용시 전조도 없이 의식상실을 초래할 수 있다는 사실에 대해서는 알지 못한다.
이러한 지식잠수에서 의식 상실을 유발하는 기전은 숨을 멈춘 상태에서 폐포속의 기체를 재호흡기술을 이용하여 분석함으로써 밝힐 수 있다 (Craig, 1961; Lanphier and Rahn, 1963; Craig and Harley, 1968). 숨을 멈춘 상태에서는 폐포의 산소분압은 지속적으로 감소하며, 이산화탄소 분압은 서서히 증가한다는 것이 그림 9에 나타나 있다. 그리고 이런 변화는 육체적 운동을 하는 동안은 더 현저해 진다 (Craig, 1961; Lanphier and Rahn, 1963; Craig and Harley, 1968).
어떤 사람이 호흡을 가능한 한 오랫동안 멈추려 할 때 일정시간이 되면 호흡을 하려는 충동을 더 이상 누를 수가 없게 되는데, 이때 (한계시간, breaking point) 이 사람은 어쩔 수 없이 숨 멈추기를 중단한다. 이때 한계시간은 일차적으로 폐포(동맥)내의 이산화탄소분압에 의해 결정되나, 산소분압, 주의력, 의지 폐용적 등의 다른 요소도 관여한다 Mittoefer, 1965). 폐용적이 크면 호흡을 정지할 수 있는 시간이 길어지므로 스포츠 잠수사들은 대개 잠수전에 최대 폐용적 가까이 숨을 들이 마신다. 과호흡 없이 실시하는 자발적 호흡정지는 대단히 의지가 강한 성인이라도 의식을 잃을 정도까지 폐포 산소분압이 떨어지면 끝내게 된다 (Fig. 9).
소아들은 청색증, 의식상실, 경련이 일어날 때까지 호흡을 멈추기도 한다 (Bridge et al., 1943). 그러나 과호흡을 하게 되면 폐포내의 이산화탄소분압과 체내의 이산화탄소 축적량을 상당히 감소시킬 수가 있으므로 뒤이어 숨을 참는 동안 호흡 충동이 늦추어 진다. 불행히도 체내의 산소 저장량은 과호흡을 해도 약간만 증가될 뿐이다. 즉 폐포내의 산소분압은 140 mmHg까지 될 수 있지만, 정상상태에서 동맥혈내의 혈색소는 산소로 거의 포화되어 있으므로 혈액속의 산소 저장량은 거의 증가가 없다. 그 결과, 과호흡 후에는 동맥혈액내의 이산화탄소분압이 강한 호흡 충동을 유발할 만큼 충분히 증가하기 전에 동맥혈내 산소분압은 의식을 잃는 수준까지 감소할 수 있다. 동맥혈내 이산화탄소 분압이 낮아지는 것에 기인한 호흡충동 자극은 미약하기 때문에 아주 의지가 강한 사람일 경우 이를 무시할 수 있다. 그래서 실제적으로 하잠하기 전에 잠수사는 한두번의 가벼운 심호흡만을 하도록 권하고 있다.
잠수중 압력변화는 의식상실 위험의 가능성을 더욱 더 증가시킨다. 하잠시 수압이 증가함에 따라 폐용적은 감소하고 폐포속의 산소분압과 이산화탄소분압은 모두 증가된다 (Fig. 10) (Lanphier and Rahn,1963). 잠수중에는 폐포속의 산소분압이 상당히 낮아진다. 상승시에는 주위압의 감소에 따라 폐속의 기체는 팽창하므로 폐포속의 산소 분압이 한층 더 감소하게 되어 의식상실을 초래할 수 있다. 상승도중에는 폐포속의 이산화탄소분압 또한 감소하게 되어 호흡 충동이 감소하게 되는데 이는 생존의 차원에서 볼 때 모순된 상황이다.

2) 잠수반사
고래, 바다표범, 물개 및 그 외 수중 포유류가 잠수를 할 때는 심혈관계의 생리작용이 체내의 산소를 보존하는 방향으로 변하게 된다. 바다표범은 수중에서 20분간이나 잠영이 가능하며 (Kooyman and Campbell, 1972) 어떤 종류의 고래는 1시간 동안이나 수중에 잠겨 지낼 수 있다. 이런 동물들이 잠수하는 동안은 혈액순환이 심장, 폐, 뇌에만 필수적으로 국한되며 신체 근육을 포함한 그 외 다른 체조직으로의 혈관은 수축하여 이 부위의 혈류 공급이 제한된다 (Scholander, 1963; Elsner and Scholander, 1965). 심박동과 심박출량도 감소하게 되는데 동물원 수조 속에서 헤엄치는 물개에서 심박동은 분당 16회까지 떨어진다 (Kooyman and Campbell, 1972). 이런 현상을 잠수반사라고 한다. 동물이 수면에 도달하여 호흡을 하면 말초혈액순환이 회복되고 잠수도중 혐기성 상태에서 근육속에 축적된 젖산이 혈류로 들어가서 대사된다. 고래는 장시간 잠수 후에는 수면에 수분간만이라도 머물러야 하는데 오랫동안 고래잡이들은 이런 사실을 포경에 이용해 왔다.
사람에 따라 지식잠수 동안 서맥과 혈관수축이 일어나기도 하는데 이런 변화는 일부 호흡정지의 결과로 오지만 차가운 물에 피부, 특히 안면의 피부가 노출되면서 심해진다 (Song et al., 1969; Heistad et al., 1968; Olsen et al., 1962). 잠수사에서 서맥반응이 산소 보전 능력을 의미있게 증가시킨다는 분명한 증거는 없다.

3) 폐내 음압
목까지 물속에 잠긴 상태로 공기를 호흡하고 있는 사람은 흉부의 각 부위에 가해지는 물기둥의 무게로 인해서 흉부외압이 폐 (폐포)내압보다 높게 된다. 정수압으로 인해 호기성 예비용적이 어느 정도 감소되고 폐활량도 약간 감소되는데 이들 변화는 대기중에서 읍압호흡 동안 생기는 변화와 유사하다. 앉은 자세로 목까지 물속에 잠긴 동안 호기성 예비용적 감소분의 ¼ 가량은 복부에 미치는 정수압 때문이며 나머지 ¾ 가량은 흉부에 미치는 압력 때문이다 (Craig and Dvorak, 1975). 성능 좋은 호흡 조절기를 물고 수평자세로 잠영을 하는 스쿠바 잠수사가 숨을 들이 쉬기 위해서는 폐에 약간의 읍압을, 내쉬려면 약간의 양압을 만들어야 한다. 직립자세를 취하면 이 압력차이는 목까지 물속에 잠긴 상태에서도 적용된다.
수영자와 잠수사들은 물속에 들어간 뒤 소변량이 증가하는 경향이 있다는 것을 경험으로 알고 있다. 기록에서도 이러한 이뇨작용은 나타나는데 이는 순환계에 미치는 중력의 영향이 없어지는 것 때문만이 아니라 폐내음압에 의해 흉부내에 혈액량이 증가하기 때문인 것으로 생각된다. 좌심방내의 신장 감수기 (stretch receptors)에 자극이 가면 항이뇨호르몬인 ADH (anti diuretic hormone)의 분비가 감소하고 그에 따른 이뇨작용이 나타난다 (Gauer and Henry, 1963; McCally, 1965). 수온도 한 역할을 할 수 있다.
오랫동안, 지식잠수시의 최대 허용심도는 잠수사의 총폐용적 (TLC)이 잔기용적 (RV)으로까지 압축되는 점에서 결정된다고 믿어 왔다. 만약 잠수사의 잔기용적이 총폐용적의 20%라면 허용심도는 절대기압 5 기압이 되는 수중 132 ft까지가 될 것이다. 이런 경우 이보다 더 깊이 잠수를 하면 급격하게 폐내음압이 초래되어 폐압착증으로 (귀압착증의 경우와 같이 혈관이 파열되어) 폐출혈이 유발될 것으로 예상되었다. 널리 알아본 바에 의하면 72 세까지도 잠수하는 사람이 있고 240 ft 까지 (Schaefer et al., 1968)심지어 더 깊은 심도까지의 지식잠수도 기록된 바 있다. 비록 외부 압력으로 흉곽이 압축되고, 횡격막이 올라가서 잔기용적이 감소되더라도 폐포내압이 음압으로 되어 말초부위의 혈액이 흉곽내의 혈관으로 이동하는 것이 한가지 중요한 요소가 될 수도 있다.
실험적으로 계산하여 본 결과 600 ㎖ 가량의 혈류이동이 있었다 (Craig, 1968). 이러한 혈류의 이동 때문에 폐속의 기체는 더욱 더 압축될 수 있을 것이며 과거에 예상했던 허용심도보다 더 깊은 심도까지의 잠수가 가능할 것이다. 스포츠 잠수사들에 있어서 폐압착증이 문제가 된 적은 거의 없었다. 무호흡 상태동안 의식을 잃은 것처럼 보이면서 물속으로 가라 앉았을 가능성이 있는 경우는 있었다 (Strauss and Wright, 1971). 지식잠수로 잠수기록에 도전하려는 잠수사에게 폐압착증이 유발될 가능성은 여전히 존재한다.

심해잠수 (상업잠수와 군특수잠수)

해군에서는 해난구조와 인명구조에 심해잠수를 이용하고 있다. 그러나 잠수사의 작업 가능 심도를 더 늘이려 하는, 즉 심해잠수의 주된 목적은 무엇보다 해저 석유탐사이다. 석유사업가들은 심해작업에 잠수사의 투입을 꺼려하는 추세인데 이는 심해 잠수작업에는 시간이 오래 걸리고 비용이 비싸기 때문이다. 간단한 심해작업후의 감압과정에도 하루에 수천 달러씩, 수일간이나 소요될 수 있다. 이 이유로 무인 해저 로보트나 잠수작업내내 내부기압이 1기압으로 유지되는 견고한 항압 잠수복의 사용이 늘어나고 있다. 그러나 아직까지 어떤 일들은 잠수사들이 수행하는 것이 가장 효율적이며 최근에는 1,000 ft나 깊은 곳에서까지도 작업하고 있다. 현재 잠수의학분야의 연구 중 많은 부분은 해양에서 잠수사의 작업심도를 확대하는 실제적인 문제점과 모든 작업수심에서의 작업 안전성을 높이는 문제에 초점을 맞추고 있다.150 ft 이상의 깊은 심해잠수에서는 질소마취의 가능성을 피하기 위해 헬륨을 주된 불활성 호흡기체로 사용한다. 충분한 산소의 공급으로 정상에서 보다 흡식 공기의 산소분압이 정상보다 약간 높아진다. 500 ft의 수심에서 산소분압 200 mmHg의 혼합기체 산소농도는 1.63%인데 이는 촛불하나도 지탱할 수 없는 농도이지만 호흡을 하는데는 아무런 문제도 생기지 않는다.
헬륨을 호흡기체로 사용하면 음성이 디즈니 만화의 주인공인 도날드 덕 소리와 흡사하게 변하게 된다. 이를 “도널드 덕의 효과 (Donald Duck effect)”라고 한다. 이는 공기 중에서 보다 헬륨 속에서 소리의 전도가 빠르기 때문에 음성이 지나는 경로에서 공명 주파수성분 (resonance freguency component)이 상향 이동되어 나타나는 효과이다 (Morrow, 1971; Underwater communications, 1976). 이런 효과는 잠수 심도가 증가할수록 심해져서 직접 대화는 알아 들을 수 없게 되므로 알아들을 수 있는 성질의 음성으로 바꾸어 주는 전자식 해독기를 사용한다.
인체가 매우 높은 압력에 노출되면 진전이 나타나며 수작업의 기민성이 떨어지게 되는데 이를 “고압신경증후군 (HPNS: high pressure nervous syndrome)”이라고 한다. 이는 지질이 물보다 압축성이 높은 이유로 신경세포에서 지질의 부피가 감소하여 나타나는 것으로 보인다. 혼합기체에 지질의 부피를 늘이는 것으로 기대되는 질소를 소량 첨가하면 이런 고압신경증후군 효과를 상쇄할 수 있다 (Hunter and Bennett,1974). 감압을 급격히 하면 증상은 더욱 악화된다.
감압병의 방지에 있어서 가장 중요한 문제점은 시간이 많이 소요된다는 것이다. 고압환경에 폭로된 후 감압하는 데에는 수일씩 소요되므로 시간을 절약하기 위한 목적으로 포화잠수 (saturation diving) 방법을 자주 사용한다. 일정 압력환경에서 12∼24시간이 지나면 잠수사의 인체조직은 흡수 가능한 최대량의 불활성 기체를 흡수하게 되는데 이런 상태를 불활성 기체로 포화되었다고 말한다. 이렇게 된 후로는 그 압력에서 더 오래 머문다고 해도 감압시간은 연장되지 않으므로 일정하다. 따라서 심해잠수 작업자는 통상 배나 해상구조물내의 고압챔버에 살면서 잠수 작업자는 고압챔버에서 분리가능한 잠수종 (diving bell)을 사용하여 작업지점까지 하잠하는데 주위의 수압과 잠수종내의 기압이 같게 되면 잠수종 바닥의 해치를 개방하여 물속으로 나가게 된다. 작업이 끝나면 잠수사는 고압챔버에서 하루에 약 100ft의 해수압력에 해당하는 속도로 감압을 한다.
시간이 적게 소요되는 감압 방법을 개발하려는 노력은 현재 끊임없이 계속되고 있다. 호흡기체내의 산소분압을 증가시키면 체내 불활성 기체의 배출을 촉진시킬 수는 있지만 이럴 때 폐 산소독성의 가능성이 문제가 된다. 며칠 동안 지내야 할 경우 호흡기체의 산소분압은 통상 0.5 기압 이하로 유지한다.
헬륨이나 질소, 그 외의 어떤 불활성 기체로 된 혼합기체도 감압병을 유발시킬 수는 있다. 그러나 각 기체 사이의 용해도나 확산 능력에 차이가 나는 점을 가끔 이용할 수가 있다. 헬륨을 사용한 심해잠수의 감압과정 중 수면에 가까워지면 불활성 기체를 질소로 대치할 수 있다. 그러면 질소가 신체조직에 흡수되는 속도보다 더 빨리 헬륨이 신체조직에서 배출되어, 체내의 총불활성 기체의 양은 감소하고 그에 따라 감압시간도 단축시킬 수 있다 (Keller and Buhlmann, 1965).
“잠수사들에게 최종적 허용수심의 한계는 어느 정도일까?” 이에 대한 답은 아직 모르며 현재도 계속 연구 중이다. 2,001 ft 심도에 해당하는 잠수재현장치인 61 ATA의 고압챔버에서 작업한 사람들도 있었다 (Fructus, 1976). 폐포환기가 제한요소일 것이라는 학설이 있다. 기체가 압축되면 밀도가 높아지므로 그에 따라 기도내의 공기저항 또한 증가한다. 수중작업을 하기 위해서는 중등도의 육체적인 작업수행능력이 필요하고 이에 따라 환기능력도 증가시켜 주어야 한다. 일단의 작업 잠수사들은 밀도 25 gm/L의 네온-헬륨-산소의 혼합기체를 호흡하면서 건식챔버내에서 고강도의 육체적 작업이 가능했다 (Lambertsen et al., 1977). 이는 해수면 공기밀도의 약 22배이고 심해 5,000 ft에서의 헬륨-산소의 혼합기체에 해당하는 밀도이다. 반면에 밀도가 보다 낮은 7.3 gm/L의 헬륨-산소 혼합기체를 호흡하며 습식챔버에서 작업잠수를 하던 사람들은 경도의 작업에서도 심한 호흡곤란증 때문에 작업을 중단할 수 밖에 없었다 (Dwyer et al., 1977). 이런 차이는 습식 환경과 건식 환경의 차이에 연관된 요소로 인한 것일 수도 있다.
기체의 밀도가 증가함에 따라서 두 기체 사이의 확산인 이원성 확산 (binary diffusion)은 점차 느려지기 시작한다. 심해에서는 폐포 내의 비혼합 기체층을 통한 산소와 이산화탄소의 확산이 저해되어 층층 모양의 불균질성이 증가하면서 기체교환에 문제점을 유발한다는 학설이 있다 (Lanphier, 1967; Chouteau, 1971). 그러나 기체밀도가 증가함에 따라 폐포내의 기체혼합이 촉진되고 환기/관류 비율이 개선되므로 하여 적어도 초기에는 이러한 효과가 억제될 수도 있다 (Martin et al., 1972).
만약 사람이 기체 대신에 액체를 호흡할 수 있다면 감압장비를 비롯하여 잠수와 관련된 여러 문제점들이 해결될 수 있을 것이다. 어떤 실험에서는 개를 전신 마취하에서 1시간 동안이나 fluorocarbon 액체로 성공적으로 호흡을 시킬 수 있었다 (Mattews et al., 1978). 이 액체에 대한 산소와 이산화탄소의 용해도는 상당히 높아서 마취된 개의 안정상태시 호흡 요구량을 지지하기에는 충분하였다. 그러나 인간에 있어서 액체에 의한 최대환기량은 분당 약 4L로 추산된다 (Kylstra, 1974). 호기시에는 기도가 압착될 수 있으므로 외부적으로 환기를 보조한다고 하더라도 이 계산이 적용될 것이다. 이렇게 적은 한도의 환기량으로 인해 액체 용적당 운반되는 기체의 양이 커야 한다. 고압의 산소에 fluorocarbon 액체를 노출시키면 충분한 산소가 fluorocarbon 액체에 용해될 수 있다. 그러나 현재로는 운동중, 심지어 안정상태의 호흡을 지지하기 위해서도 생명에 지장없는 이산화탄소분압하에서 액체에 용해되어 배출되는 이산화탄소 양이 불충분하다.
만약 이러한 문제점만 해결된다면 궁극적인 한계수심은 정수압에 의해서 결정될 것이다. 압력의 변화는 많은 생물학적 과정에 유해한 영향을 미친다 (MacDonald, 1975). 고래는 수심 3,000 ft까지 잠수하는 것으로 추정되지만, 액체로 호흡시킨 쥐는 해저 수심 5,400 ft에 해당하는 166 기압까지도 견뎌낸다 (Kylstra et al., 1967). 인간이 견딜 수 있는 정수압의 한계치도 이 범위를 벗어나지 않을 것이다.

잠수사의 선발: 신체검사 및 신체적 조건

계획하고 있는 잠수의 형태와 지원자의 잠수 경력을 고려해야 한다 US Nave Diving Manual, 1973; Aquadro, 1965; Boettcher, 1974; Jones, 1974; Kindwall, 1975; Medical fitness and medical examinations, 1977; NOAA Diving Manual, 1975). 일반적으로 경험이 있는 잠수자보다 초심자에 대한 기준이 더 엄격하다. 공기함유 폐낭종이나 늑막하 수포와 같은 조건은 어떤 종류의 잠수에서도 부적격 사유가 된다. 그러나 잠수조건이나 시간을 선택할 수 있는 스포츠 잠수사들 보다는 상업 잠수사나 해군의 잠수는 그 기준이 더 엄격한 것을 알 수 있다. 상업 잠수사들의 경우 잠수학교나 잠수회사의 법적인 책임이나 잠수 작업지점에서 최종 잠수병 치료센터까지의 시간적, 공간적 거리도 고려해야 한다. 1,000 ft의 수심에 해당하는 고압챔버내에서 포화잠수사의 경우, 병원의 중환자실로 가기전까지 고압챔버내에서의 감압시간만도 6∼10일이나 걸린다. 잠수사가 아프거나 부상을 입은 상황에서 감압이 끝난 후 기상조건이 나쁠 경우는 헬리콥터나 구조선까지의 안전한 환자이송이 몇 일씩 늦춰질 수도 있다. 상업잠수에서는 작업능률이나 작업지속시간을 떨어뜨리는 여하한 신체적 불구상태도 고려되야 한다. 스포츠 잠수사에 있어서는 별 문제가 되지 않을 수도 있는 만성 부스럼증과 같은 피부 질환도 과학탐사목적이나 상업 목적의 포화잠수에서는 결격사유가 될 수 있다.
경련성 질환, 인슐린의존형 당뇨병, 심부정맥 등 수중에서 의식변화를 일으킬 수 있는 조건들도 모든 형태의 잠수에 결격 사유다.
다른 동료잠수사들에 대한 책임문제도 고려해야 된다. 잠수사 자신의 안전만을 생각한다면 예측되는 위험을 기꺼이 감수할 수도 있겠지만 사고가 발생한 경우에는 구조하려다 동료 잠수사가 다치거나 사망할 수도 있기 때문이다. 그러므로 잠수사의 선발에 참여한 의사는 결정을 내릴 때 이러한 가능성까지도 염두에 두어야 하며 기회를 잡으려는 지원자의 의욕만 보고 판단이 흐려져서는 안 된다.
결정을 내리기까지 헤아릴 수 없는 애매한 조건을 고려해야 하므로 의사는 반드시 잠수 환경에 대해 지식을 갖추어야 한다. 가장 좋은 방법은 의사 자신이 잠수사가 되는 것이다.

1) 신체적 조건
미 해군 직업안정 및 보건청 (OSHA; U.S Navy, Occupational Safety and Health Administration), 국가 해양 및 기상청 (NOAA; National Oceanic and Atmospheric Administration), 여러 공인 스쿠바자격 증명기관, 상업 잠수회사 등 여러 기관에서 특수한 신체선발 기준들을 정립하여 발표하였다. 여기서는 이러한 선발기준들의 규정을 살펴보려는 것이 아니고, 중요한 분야들에서의 논리적 근거에 대해서 언급하기 위해 개인적인 경험을 피력하고자 한다. 잠수의 종류에 상관없는 결격 조건들은 우선 제외시키고, 이론의 여지가 있는 분야들을 살펴보기로 하겠다. 표준 결격조건들은 다음과 같다.
① 영아기의 열성경련을 제외한 모든 경련질환의 과거력이나 신경학적 검사상 뇌손상후의 외상성 전간 가능성이 의심되는 경우.
② 심혈관계 이상 혹은 신경학적 이상 등의 원인에 관계없이 반복성이고 설명할 수 없는 졸도가 발생하는 경우.
③ 인슐린 의존형 당뇨. 수중에서는 인슐린 작용의 위험성이 증가하는데 이는 응급상황에서 에너지 소비를 갑자기 증가시켜야 하거나 물살을 거슬러 세찬 수영을 해야 할 필요가 있을 가능성이 항상 존재하기 때문이다. 식이요법만으로도 잘 조절이 되는 당뇨병의 경우 스포츠 잠수는 무방할 수도 있겠다. 그러나 어떤 기준에 의하면 당뇨의 정도를 불문하고 잠수를 금하는 경우도 있다.
④ 관상동맥질환. 이 경우 잠수장비를 옮기고 착용하고 보트에 오르는 수상작업뿐 아니라 힘든 수중작업들은 물밑에서 갑자기 무력상태에 빠질 위험성을 증가시킨다. 심근경색증의 과거력이 있으면 절대로 잠수를 금해야 하지만 스포츠잠수에서는 예외가 있을 수 있다.
⑤ 겸상적혈구증. 차가운 물속에서 심한 육체노동을 하게 되면 겸상적혈구증은 악화되고 이때 만약 감압병이 와서 혈류가 원활하지 않게 되면 국소적 저산소증이 겸상적혈구증의 악화를 가져와 복합적인 문제가 야기된다.
⑥ 음파전달계의 일부 구조를 인공구조물로 대신한 중이강 수술을 한 경우 압력변화로 인해 인공구조물에 변위가 일어나서 수술로 교정한 것이 흐트러질 수 있다.
⑦ Valsalva나 Frenzel 방법으로 중이에서의 압력평형을 유지시킬 수 없을 경우. 비중격 교정술, 비강폴립 제거술 및 알러지성 비염에서의 탈감작 치료, 급성 코감기의 코세척술 후. 이 경우 재검사를 하여서 잠수의 적격성 여부를 판명할 수 있다.
⑧ 메니에르 병 (Meaniere’s Disease)
⑨ 폐과압사고의 병력. 수중에서의 공포와 지식잠수시 상승, 또는 공기함유 폐낭종이나 기포들의 존재로 인한 폐과압사고들의 경우와는 별개로, 정상적인 상승으로도 뚜렷한 폐의 병리소견이 없는 경우 폐의 과압사고가 일어날 수 있다. 동맥내 공기 색전증은 치명적인 결과를 초래할 수 있으므로 절대 재발을 방지해야 한다. 이 경우 폐기능검사상 결과가 정상이더라도 폐내 작은 부위의 국소성 공기포획들을 검출할 수 없기 때문에 지원자에게 잠수를 허락해서는 안된다. 이런 부위는 원래 질환을 초래한 원인일 수도 있거니와 지식잠수의 상승 중에 잔여 손상부위들로 인해 재발 가능성이 높아지게 된다.
⑩ 폐의 공기함유 낭종이나 기포가 있을 경우는 모든 잠수의 결격 조건이다. 이런 경우에 모든 종류의 이압손상 뿐만 아니라 이 경우 의사는 “보일의 법칙”이 의미하는대로 얕은 수심에서는 포획된 기체의 부피변화가 제일 심하다는 사실을 항상 염두에 두어야 한다. 따라서 이런 환자에게 얕은 수심에서의 압축공기를 이용한 잠수를 허락하는 것은 위험할 수 있다.
⑪ 심각한 폐쇄성 폐질환. 추천되는 최소한의 폐기능검사로는 폐활량, 1초시 최대흡기용적, 75%의 최대 환기량이 있지만 다시 강조하건데 보통의 폐기능 검사로는 잠재적 위험을 가진 국소성 공기포획 부위를 검출해 낼 수가 없다.
⑫ 만성알코올 중독증. 알코올 중독이나, 숙취기간 동안의 판단력 이상 말고도 알코올 중독 그 자체의 결과로 무균성 골괴사가 온다고 알려져 있다. X선 소견으로는 이압성 골괴사와 알코올에 의한 골괴사를 감별할 수 없다.
연구자들 사이에 상당한 의견의 불일치가 있거나 어떤 주장이 실험이나 충분한 경험에 근거하지 않은 답을 가지는 상황들은 더욱 어렵다. 다음에서는 각각의 주장을 요약하고 잠수시 신체적 조건을 저술한 Kindwall과 Youngblood의 의견을 피력해 보기로 한다.

(1) 호흡계
① 천식: 이 경우 운동하면서 상승하는 중에 일어나는 국소성 공기 포획과 폐과압사고 또는 한랭성 기관지 경련의 위험성이 증가하므로 유아기 초기 이후 어떠한 천식 병력이 있는 경우도 잠수는 금하라는 주장이 있다. 반면에 필터를 통과한 깨끗한 공기를 사용하면 기관지경련을 일으키지 않을 것이므로 천식발작 기간만 피하면 잠수가 가능하다는 주장도 있다. Kindwall과 Youngblood의 경험에 의하면 최근 2년 이내에 천식발작이 있었거나 천식의 예방 및 치료목적으로 약물의 투여가 필요하거나, 운동이나 찬공기 호흡으로 기관지 경련이 일어난 적이 있었던 기관지 천식은 잠수의 결격 사유가 된다.
② 기흉: 연구자에 따라서는 자발성, 외상성, 혹은 외과적, 어떠한 원인이라도 기흉이 판명되면 잠수를 금하고 있는데 그 이유는 반흔조직이나 유착성 조직이 있을 때는 발견되지 않는 국소성 공기 포획의 위험이 매우 높다고 믿기 때문이다. 그러나 다른 연구자들은 외상성 기흉, 흉부수술, 혈성기흉 등이 있을 경우에는 늑막의 반흔조직이 생겨서 오히려 보호효과를 가지므로 챔버에서 압력내성검사 후에 폐기능검사와 훙부X선 소견상 정상으로 판명된 노련한 잠수사라면 다시 자격을 줄 수 있을 것이라 주장한다. 이런 극히 어려운 결정에 대한 Kindwall과 Youngblood의 견해는 다음 두가지의 상반된 의견 사이를 맴돈다. 어떠한 흉부수술이나 기흉의 과거력이 있을 경우에는 어떠한 형태의 잠수훈련이라도 부적격이다. 위험을 감수할 필요가 없기 때문이다. 잠수를 생계수단으로 삼는 숙련된 과학 탐사나 상업 목적의 잠수사의 경우에는 해면에서도 재발율이 높은 자연 기흉의 경우를 제외하고는 좀 더 관대한 기준을 적용하자는 연구자들도 있다. 그러나 어떤 기관에서는 흉부의 관통상이나 개방성 수술의 과거력이 있을 경우에는 종류를 불문하고 엄격히 잠수를 금하고 있다.

(2) 신경계
① 편두통: 많은 환자들은 아무런 육체적 이상 없이 스포츠 잠수를 즐기고 있다. Kindwall과 Youngblood는 이산화탄소의 불균형 등등으로 인한 혈관상태의 변화를 염두에 두어 잠수를 금하는 주장을 하기도 했었으나 스포츠 잠수에 있어서 인식할 수 있었던 문제점은 단 한가지 뿐이었다. 감압병이나 동맥내 공기 색전증의 증상으로서 섬광성 안점을 동반한 편두통과 같은 심한 두통증상을 호소할 수도 있다. 잠수후에 편두통 발작이 일어나는 경우에는 감압병과 공기 색전증이 편두통 발작과 매우 흡사하므로 둘의 구별을 확실히 하기 위해서 가압치료가 필요할 수도 있다. 솔직히 말해서 Kindwall과 Youngblood는 편두통을 스포츠 잠수의 정당한 금기로 생각하지는 않는다. 그러나 상업잠수에 있어서는 완전히 다른 문제가 야기되므로 편두통은 전적인 결격 사유이다. 스포츠 잠수사는 발작이 있을 경우에 쉽게 잠수를 멈출 수 있지만, 상업잠수의 경우 편두통 발작 때문에 수중작업을 할 수 없는 시간을 예측하기가 불가능하므로 잠수를 하면 안된다.
② 후유증을 동반한 신경계 감압병의 과거력: 이때는 잠수를 금해야 한다. 뇌와 척수의 침범부위의 정확한 미세혈액 순환상태는 아직 밝혀지지 않았지만, 이런 부위에서는 혈액순환이 감소되어 있을 가능성이 있으므로 또다시 감압 손상을 받기 쉽다는 가능성도 고려해야 한다.
③ 하반신 마비: 척수의 외상성 절단으로 하반신 마비가 온 경우 수영장 바닥까지 지식잠수가 가능할 정도의 폐기능이라면 스포츠 잠수가 금기가 되지는 않는다. 그러나 ‘장애인을 위한 스포츠 개척자 협회’는 특히 산호초 위에서 불편한 다리를 보호하기 위해 잠수 동료와 같이 잠수할 것을 권한다.
④ 정신병력: 정신의학적으로 고려해야 할 문제는 매우 복잡하다. 그러나 한가지 기준은 자신의 생명을 안심하고 맡길 수 있겠는지 하는 점이다.

(3) 심혈관계
① 심근경색증: 심근경색증의 과거력은 대개의 상황에서 잠수의 절대적 결격 사유이다. 단, 총괄적인 부적격 판정을 인정하지 않는 노련한 스포츠 잠수사와 같이 예외적인 경우도 있었다. 이런 환자의 경우 만약 최근의 심근경색증 발작이 있은지 1년 이상 되고, 협심증이나 부정맥이 없고, 운동내성검사상 정상이며 심장의학자가 6개월의 간격으로 상태를 재평가하고 있다면 환자에게 위험성을 충분히 이해시킨 다음 스포츠 잠수를 마지 못해 허락하자는 주장에 동의한 연구자들도 있다. 환자와 동료 잠수사 둘 다에게 수중에서 재발로 인한 익사의 가능성을 주지시켜야 한다.
② 고혈압: 잠수 자체는 고혈압에 어떠한 영향도 미치지 않지만, 어떤 점에서는 악물 복용을 함으로써 의학적 도움을 얻을 수가 있다. 그러나 고혈압 치료를 위해 약한 이뇨제나 식이요법, 체중조절 이외의 다른 치료가 필요한 경우라면 잠수를 계속하면 안된다.

(4) 시각
상업잠수에서 수면에서의 잠수지원업무나 챔버작업에서의 공인기준은 교정시력이 20/20이고 색맹이 없어야 한다. 대부분의 수중작업에서는 시계가 매우 불량하므로 작업은 주로 촉각으로 수행한다. 실제로 최근 한 연구결과에 의하면 시계가 “0”인 수중의 기계작업에서는 맹인잠수사가 오히려 유리했다고 한다. 스포츠 잠수에서는 교정렌즈를 스쿠바 안면창에 부착하거나 콘택트 렌즈를 착용할 수 있으며 소프트 렌즈도 무방하다.

(5) 근골격계
상업잠수인 경우에는 무균성 골괴사에 쉽게 이완될 수 있는 소인이 있는 모든 지원자들을 엄밀히 가려 내어 부적격 판정을 내려야 할 필요성이 있다. 알코올 중독증이나 겸상적혈구증 뿐만 아니라 장기간에 걸쳐서 부신피질 호르몬제제를 투여받은 과거력도 중요한 결격 요소이다. 무균성 골괴사의 위험성이 커지는 이유가 스테로이드 자체 때문인지 혹은 낭창과 같은 다른 선행질병 때문인지는 밝혀지지 않았다. 그러나 Jones라는 연구자는 prednisolone 500 mg에 해당하는 스테로이드를 투여 받은 환자에서만 스테로이드로 인한 위험성 증가가 있다고 지적한 바 있다.

(6) 이비인후계통
① 청력: 스포츠 잠수에서 청각은 그다지 중요하지 않다. 그러나 상업잠수에서는 수면 지시탑과의 의사소통이 매우 중요하다. 이 경우 청력검사 소
[인쇄하기] 2007-11-22 05:10:18 / 218.234.88.40

이름 : 비밀번호 :   

aofdvgb USA
의견글삭제하기
hzxrvtkqu USA
의견글삭제하기
amolep USA
의견글삭제하기
dsfplozuvd USA
의견글삭제하기
Molodec Most low price! order adipex online adipex no prescription cheap adipex cheap viagra buy phentermine
의견글삭제하기


     
  


관리자로그인~~ 전체 15개 - 현재 1/1 쪽
관리자 2009-12-25 3872
14 jamsusa 첨부화일 : 2008divingtable1.alz (3574843 Bytes) 2009-12-23 4867
13 yedong16 2009-06-23 4306
12 조동건 2008-07-23 5083
11 관리자 2008-07-23 4557
10 관리자 2007-11-25 3753
9 김희덕외과 2007-11-22 2330
8 관리자 첨부화일 : 조석표.alz (335371 Bytes) 2007-11-22 2379
관리자 2007-11-22 4524
6 ssu4004 2007-11-22 2578
5 관리자 2007-11-21 2327
4 관리자 2007-11-21 3908
3 관리자 2007-11-21 4504
2 관리자 2007-11-21 7295
1 관리자 2007-11-21 2478
  1