แบบจำลองเทอร์โมไดนามิก เป็นหนึ่งในแบบจำลองการลดความดันแบบแรกๆ ที่การลดความดันถูกควบคุมโดยปริมาตรของฟองก๊าซที่ออกมาจากสารละลาย ในแบบจำลองนี้ ความเจ็บปวดจาก DCS เพียงอย่างเดียวถูกจำลองโดยเนื้อเยื่อเดียวซึ่งมีข้อจำกัดในการแพร่กระจายสำหรับการดูดซับก๊าซและการก่อตัวของฟองอากาศในระหว่างการลดความดันทำให้เกิด "การปรับสมดุลเฟส" ของความดันย่อยระหว่างก๊าซที่ละลายและก๊าซอิสระ กลไกขับเคลื่อนสำหรับการกำจัดก๊าซในเนื้อเยื่อนี้คือความไม่อิ่มตัวโดยธรรมชาติ หรือที่เรียกว่าช่องว่างความดันย่อยหรือหน้าต่างออกซิเจน ซึ่งออกซิเจนที่ถูกเผาผลาญจะถูกแทนที่ด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายได้มากกว่า แบบจำลองนี้ใช้เพื่ออธิบายประสิทธิภาพของตารางการลดความดันที่พัฒนาขึ้นโดยประสบการณ์ของนักดำน้ำหาไข่มุกหมู่เกาะช่องแคบทอร์เรส ซึ่งใช้จุดหยุดการลดความดันที่ลึกกว่าและเวลาการลดความดันโดยรวมน้อยกว่าตารางการลดความดันของกองทัพเรือในปัจจุบัน แนวโน้มของการใช้จุดหยุดการลดความดันที่ลึกกว่านี้ได้กลายเป็นคุณลักษณะของแบบจำลองการลดความดันรุ่นใหม่ๆ^{[ 1 ]}

Brian A. Hillsวิเคราะห์สมมติฐานการลดความดันที่มีอยู่ซึ่งมักถูกอ้างอิงในวรรณกรรมในเวลานั้น และระบุลักษณะพื้นฐานสามประการของแนวทางทฤษฎีที่ครอบคลุมในการสร้างแบบจำลองการลดความดัน: ^{[ 2 ]}

1. จำนวนและองค์ประกอบของเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้อง;
2. กลไกและพารามิเตอร์ควบคุมสำหรับการเกิดอาการที่สามารถระบุได้;
3. แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการขนส่งและการกระจายก๊าซ

ฮิลส์ไม่พบหลักฐานของความไม่ต่อเนื่องในการเกิดอาการจากการลดความดันสำหรับความแปรผันของการสัมผัส/ความลึก ซึ่งเขาตีความว่าบ่งชี้ว่าเนื้อเยื่อวิกฤตเพียงชนิดเดียวหรือช่วงของเนื้อเยื่อที่ต่อเนื่องกันมีส่วนเกี่ยวข้อง และความสัมพันธ์ไม่ได้ดีขึ้นเมื่อสมมติช่วงครึ่งเวลาที่ไม่มีที่สิ้นสุดในแบบจำลองเลขชี้กำลังแบบดั้งเดิม^{[ 2 ]}หลังจากงานทดลองในภายหลัง เขาได้สรุปว่าความใกล้เข้ามาของโรคจากการลดความดันมีแนวโน้มที่จะบ่งชี้โดยปริมาณของก๊าซที่แยกออกจากสารละลาย (สมมติฐานปริมาตรวิกฤต) มากกว่าการมีอยู่เพียงอย่างเดียว (ตามที่กำหนดโดยขีดจำกัดวิกฤตของการอิ่มตัวเกิน) และแนะนำว่าสิ่งนี้หมายความว่าตารางการรักษาแบบดั้งเดิม (ของฮัลดาเนียน) กำลังรักษาเฟสก๊าซที่ไม่มีอาการในเนื้อเยื่อและไม่ได้ป้องกันการแยกตัวของก๊าซออกจากสารละลาย^{[ 3 ]}

การลดความดันอย่างมีประสิทธิภาพจะช่วยลดเวลาการขึ้นทั้งหมดในขณะที่จำกัดการสะสมของฟองอากาศทั้งหมดให้อยู่ในระดับวิกฤตที่ไม่ก่อให้เกิดอาการใดๆ ฟิสิกส์และสรีรวิทยาของการเติบโตและการกำจัดฟองอากาศบ่งชี้ว่าการกำจัดฟองอากาศในขณะที่ยังมีขนาดเล็กมากนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่า แบบจำลองที่รวมเฟสของฟองอากาศได้สร้างโปรไฟล์การลดความดันที่มีการขึ้นที่ช้าลงและการหยุดลดความดันเริ่มต้นที่ลึกกว่า ซึ่งเป็นวิธีหนึ่งในการควบคุมการเติบโตของฟองอากาศและอำนวยความสะดวกในการกำจัดในระยะเริ่มต้น เมื่อเปรียบเทียบกับแบบจำลองที่พิจารณาเฉพาะก๊าซเฟสที่ละลายแล้วเท่านั้น^{[ 4 ]}

ตามแบบจำลองทางเทอร์โมไดนามิก เงื่อนไขของแรงขับเคลื่อนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการขับแก๊สออกนั้นเป็นไปตามเงื่อนไขเมื่อความดันบรรยากาศเพียงพอที่จะป้องกันการแยกเฟส (การเกิดฟอง) ความแตกต่างพื้นฐานของแนวทางนี้คือการเทียบความดันบรรยากาศสัมบูรณ์กับผลรวมของแรงตึงแก๊สบางส่วนในเนื้อเยื่อสำหรับแก๊สแต่ละชนิดหลังจากการลดความดันเป็นจุดจำกัดที่คาดว่าจะเกิดการเกิดฟอง^{[ 2 ]}

แบบจำลองนี้ถือว่าความไม่อิ่มตัวตามธรรมชาติในเนื้อเยื่ออันเนื่องมาจากการลดลงของความดันย่อยของออกซิเจนจากการเผาผลาญทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ป้องกันการเกิดฟอง และเนื้อเยื่ออาจได้รับการลดความดันอย่างปลอดภัยตราบใดที่การลดลงของความดันแวดล้อมไม่เกินค่าความไม่อิ่มตัวนี้ เห็นได้ชัดว่าวิธีการใดๆ ที่เพิ่มความไม่อิ่มตัวจะช่วยให้การลดความดันเร็วขึ้น เนื่องจากความชันของความเข้มข้นจะมากขึ้นโดยไม่มีความเสี่ยงต่อการเกิดฟอง^{[ 2 ]}

ความไม่อิ่มตัวตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นผลที่รู้จักกันในชื่อต่างๆ เช่นหน้าต่างออกซิเจนช่องว่างความดันบางส่วน และความไม่อิ่มตัวโดยธรรมชาติ จะเพิ่มขึ้นตามความลึก ดังนั้นความแตกต่างของความดันบรรยากาศที่มากขึ้นจึงเป็นไปได้ที่ความลึกที่มากขึ้น และจะลดลงเมื่อนักดำน้ำขึ้นสู่ผิวน้ำ แบบจำลองนี้ทำให้มีอัตราการขึ้นที่ช้าลงและจุดหยุดแรกที่ลึกขึ้น แต่จุดหยุดตื้นจะสั้นลง เนื่องจากมีก๊าซในเฟสฟองอากาศที่ต้องกำจัดน้อยลง^{[ 2 ]}

ความไม่อิ่มตัวตามธรรมชาติจะเพิ่มขึ้นเมื่อความดันย่อยของออกซิเจนในก๊าซหายใจเพิ่มขึ้น^{[ 5 ]}

แบบจำลองเทอร์โมไดนามิกมีพื้นฐานมาจากสมมติฐานดังต่อไปนี้: ^{[ 6 ]}

• จะพิจารณาเนื้อเยื่อเพียงประเภทเดียวเท่านั้น คือเนื้อเยื่อประเภทแรกที่แสดงอาการของโรคจากการลดความดัน เนื้อเยื่ออื่นๆ ที่ไม่แสดงอาการจะถูกละเลย เนื่องจากไม่ก่อให้เกิดปัญหา
• การก่อตัวของนิวเคลียสฟองอากาศเกิดขึ้นแบบสุ่มภายในเนื้อเยื่อ และที่ระดับความอิ่มตัวยิ่งยวดที่แตกต่างกัน
• เมื่อนิวเคลียสของฟองอากาศก่อตัวขึ้นภายในเนื้อเยื่อที่มีความอิ่มตัวสูง ก๊าซที่ละลายอยู่ในเนื้อเยื่อจะแพร่ผ่านพื้นผิวของฟองอากาศจนกระทั่งถึงสภาวะสมดุลระหว่างความดันในฟองอากาศและความเข้มข้นในเนื้อเยื่อที่อยู่ติดกัน
• การปรับสมดุลเฟสจะเกิดขึ้นภายในไม่กี่นาที
• เมื่อเกิดฟองอากาศขึ้นแล้ว ฟองอากาศเหล่านั้นมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกัน ทำให้เกิดแรงดันต่อเนื้อเยื่อและเส้นประสาท ซึ่งในที่สุดจะทำให้เกิดอาการปวด
• เมื่อเกิดฟองอากาศแล้ว ฟองอากาศเหล่านั้นจะถูกกำจัดออกไปได้ก็ต่อเมื่อเกิดการแพร่กระจายเท่านั้น เนื่องจากสภาวะที่ไม่ถึงจุดอิ่มตัวโดยธรรมชาติ

ข้อกำหนดในการรักษาความดันบรรยากาศให้สูงพอที่จะป้องกันการเติบโตของฟองอากาศส่งผลให้จุดหยุดแรกมีความลึกมากกว่าแบบจำลองเฟสละลายซึ่งถือว่าไม่มีการก่อตัวของฟองอากาศในระหว่างการลดความดันแบบไม่แสดงอาการ^{[ 6 ]}

แบบจำลองนี้เป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญจากแบบจำลองเฟสละลายแบบดั้งเดิม ฮิลส์ได้รับการวิพากษ์วิจารณ์อย่างมาก และหลังจากสนับสนุนแบบจำลองสองเฟสเป็นเวลาหลายปี ในที่สุดเขาก็หันไปวิจัยในสาขาอื่น ในที่สุด ผลงานของนักวิจัยคนอื่นๆ ก็สร้างผลกระทบมากพอที่จะทำให้แบบจำลองฟองอากาศได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง และคุณค่าของการวิจัยของฮิลส์ก็ได้รับการยอมรับ^{[ 6 ]}

แบบจำลองฟองอากาศของการลดความดันเป็นการพัฒนาเชิงตรรกะจากแบบจำลองนี้ เกณฑ์ปริมาตรวิกฤตถือว่าเมื่อใดก็ตามที่ปริมาตรรวมของเฟสแก๊สที่สะสมในเนื้อเยื่อเกินค่าวิกฤต อาการหรือสัญญาณของ DCS จะปรากฏขึ้น สมมติฐานนี้ได้รับการสนับสนุนจากการสำรวจการตรวจจับฟองอากาศแบบดอปเปลอร์ ผลที่ตามมาของแนวทางนี้ขึ้นอยู่กับแบบจำลองการก่อตัวและการเติบโตของฟองอากาศที่ใช้เป็นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งว่าการก่อตัวของฟองอากาศสามารถหลีกเลี่ยงได้จริงหรือไม่ในระหว่างการลดความดัน^{[ 7 ]}

แนวทางนี้ใช้ในแบบจำลองการลดความดันซึ่งถือว่าในระหว่างโปรไฟล์การลดความดันในทางปฏิบัติ จะมีการเติบโตของนิวเคลียสฟองอากาศขนาดเล็กที่เสถียรซึ่งมีอยู่ในสื่อน้ำเสมอ รวมถึงเนื้อเยื่อที่มีชีวิต^{[ 8 ]}