ทฤษฎีการลดความดันคือการศึกษาและการสร้างแบบจำลองการถ่ายโอนส่วนประกอบของก๊าซเฉื่อย ใน ก๊าซหายใจจากก๊าซในปอดไปยังเนื้อเยื่อและกลับมาอีกครั้งในระหว่างการสัมผัสกับการเปลี่ยนแปลงของความดันบรรยากาศ ในกรณีของการดำน้ำใต้น้ำและการทำงานกับอากาศอัด ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับความดันบรรยากาศที่มากกว่าความดันพื้นผิวในพื้นที่^{[ 1 ]}แต่โดยทั่วไปแล้วนักบินอวกาศ นักปีนเขาในที่สูง และผู้เดินทางในเครื่องบินที่ไม่ได้ปรับความดันให้เท่ากับความดันระดับน้ำทะเล^{[ 2 ] [ 3 ]}จะสัมผัสกับความดันบรรยากาศที่ต่ำกว่าความดันบรรยากาศมาตรฐานระดับน้ำทะเล ในทุกกรณีอาการที่เกิดจากการลดความดันจะเกิดขึ้นในระหว่างหรือภายในระยะเวลาอันสั้นเพียงไม่กี่ชั่วโมง หรือบางครั้งหลายวัน หลังจากความดันลดลงอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 4 ]}

คำว่า "การลดความดัน" มาจากการลดลงของความดันบรรยากาศที่สิ่งมีชีวิตประสบ และหมายถึงทั้งการลดลงของความดันและกระบวนการที่ก๊าซเฉื่อยที่ละลายอยู่ในเนื้อเยื่อ จะถูกกำจัดออกไป ในระหว่างและหลังจากการลดลงของความดันนี้ การดูดซึมก๊าซโดยเนื้อเยื่ออยู่ในสถานะละลาย และการกำจัดก็ต้องการให้ก๊าซละลายเช่นกัน อย่างไรก็ตาม การลดลงของความดันบรรยากาศที่เพียงพออาจทำให้เกิดฟองอากาศในเนื้อเยื่อ ซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายของเนื้อเยื่อและอาการที่เรียกว่าโรคจากการลดความดัน และยังทำให้การกำจัดก๊าซล่าช้าอีกด้วย^{[ 1 ]}

การสร้างแบบจำลองการลดความดันพยายามอธิบายและทำนายกลไกการกำจัดก๊าซและการก่อตัวของฟองอากาศภายในสิ่งมีชีวิตระหว่างและหลังการเปลี่ยนแปลงความดันแวดล้อม^{[ 5 ]}และให้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พยายามทำนายความเสี่ยงต่ำที่ยอมรับได้และขั้นตอนที่ปฏิบัติได้จริงสำหรับการลดความดันในภาคสนาม^{[ 6 ]}ทั้งแบบจำลองเชิงกำหนดและเชิงความน่าจะเป็นถูกนำมาใช้ และยังคงใช้งานอยู่

การลดความดันอย่างมีประสิทธิภาพจำเป็นต้องให้นักดำน้ำขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างรวดเร็วพอที่จะสร้างความลาดชันของการลดความดันให้สูงที่สุดเท่าที่จะทำได้อย่างปลอดภัยในเนื้อเยื่อต่างๆ โดยไม่ก่อให้เกิดฟองอากาศที่มีอาการ ซึ่งทำได้โดยการใช้ความดันย่อยของออกซิเจนในก๊าซหายใจในระดับที่ปลอดภัยสูงสุด และหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงของก๊าซที่อาจทำให้เกิดหรือขยายขนาดของฟองอากาศแบบต่อต้านการแพร่ การพัฒนากำหนดการที่ทั้งปลอดภัยและมีประสิทธิภาพนั้นมีความซับซ้อนเนื่องจากมีตัวแปรและความไม่แน่นอนจำนวนมาก รวมถึงความแตกต่างของแต่ละบุคคลในการตอบสนองภายใต้สภาพแวดล้อมและภาระงานที่แตกต่างกัน

หลักฐานที่ว่าโรคจากการลดความดันเกิดจากการก่อตัวและการเติบโตของฟองอากาศภายในเนื้อเยื่อของร่างกายอันเนื่องมาจากก๊าซที่ละลายเกินความอิ่มตัวนั้นมีอยู่มาก แต่ผลการวิจัยยังชี้ให้เห็นว่าปริมาณของฟองอากาศเหล่านั้นเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะทำนายได้ว่าบุคคลใดจะประสบกับอาการของโรคจากการลดความดันหรือไม่^{[ 7 ]}

ก๊าซจะถูกสูดดมเข้าไปที่ความดันบรรยากาศ และก๊าซบางส่วนจะละลายเข้าสู่เลือดและของเหลวอื่นๆ ก๊าซเฉื่อยจะถูกดูดซึมต่อไปจนกว่าก๊าซที่ละลายในเนื้อเยื่อจะอยู่ในสภาวะสมดุลกับก๊าซในปอด (ดูการดำน้ำแบบอิ่มตัว ) หรือความดันบรรยากาศลดลงจนกว่าก๊าซเฉื่อยที่ละลายในเนื้อเยื่อจะมีความเข้มข้นสูงกว่าสภาวะสมดุล และเริ่มแพร่กระจายออกไปอีกครั้ง^{[ 1 ]}

การดูดซับก๊าซในของเหลวขึ้นอยู่กับความสามารถในการละลายของก๊าซเฉพาะในของเหลวเฉพาะ ความเข้มข้นของก๊าซ ซึ่งโดยทั่วไปวัดโดยความดันย่อยและอุณหภูมิ^{[ 1 ]}ในการศึกษาทฤษฎีการลดความดัน พฤติกรรมของก๊าซที่ละลายในเนื้อเยื่อจะถูกตรวจสอบและสร้างแบบจำลองสำหรับการเปลี่ยนแปลงความดันเมื่อเวลาผ่านไป^{[ 8 ]}

เมื่อละลายแล้ว การกระจายตัวของก๊าซที่ละลายแล้วอาจเกิดขึ้นได้โดยการแพร่ซึ่งไม่มีการไหลของตัวทำละลาย ในปริมาณมาก หรือโดยการไหลเวียนของตัวทำละลาย (เลือด) ที่ไหลเวียนไปทั่วร่างกายของนักดำน้ำ ซึ่งก๊าซสามารถแพร่ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้น ต่ำกว่า ได้ เมื่อเวลาผ่านไปนานพอที่ความดันย่อยเฉพาะในก๊าซหายใจ ความเข้มข้นในเนื้อเยื่อจะคงที่หรืออิ่มตัวในอัตราที่ขึ้นอยู่กับความสามารถในการละลาย อัตราการแพร่ และการไหลเวียน^{[ 1 ]}

หากความเข้มข้นของก๊าซเฉื่อยในก๊าซหายใจลดลงต่ำกว่าความเข้มข้นของเนื้อเยื่อใดๆ จะมีแนวโน้มที่ก๊าซจะกลับคืนจากเนื้อเยื่อไปยังก๊าซหายใจ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการคายก๊าซและเกิดขึ้นระหว่างการลดความดัน เมื่อการลดลงของความดันบรรยากาศหรือการเปลี่ยนแปลงของก๊าซหายใจทำให้ความดันย่อยของก๊าซเฉื่อยในปอดลดลง^{[ 1 ]}

ความเข้มข้นรวมของก๊าซในเนื้อเยื่อใดๆ จะขึ้นอยู่กับประวัติของความดันและองค์ประกอบของก๊าซ ภายใต้สภาวะสมดุล ความเข้มข้นรวมของก๊าซที่ละลายจะน้อยกว่าความดันแวดล้อม เนื่องจากออกซิเจนถูกเผาผลาญในเนื้อเยื่อ และคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นนั้นละลายได้ดีกว่ามาก อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการลดความดันแวดล้อม อัตราการลดความดันอาจเกินอัตราที่ก๊าซสามารถถูกกำจัดออกไปได้โดยการแพร่และการไหลเวียน และหากความเข้มข้นสูงเกินไป อาจถึงขั้นที่เกิดการก่อตัวของฟองอากาศในเนื้อเยื่อที่อิ่มตัวเกิน เมื่อความดันของก๊าซในฟองอากาศเกินกว่าความดันภายนอกรวมของความดันแวดล้อมและแรงตึงผิวจากส่วนต่อประสานระหว่างฟองอากาศกับของเหลว ฟองอากาศจะขยายตัว และการขยายตัวนี้อาจทำให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อ อาการที่เกิดจากความเสียหายนี้เรียกว่าโรคจากการลดความดัน^{[ 1 ]}

โดยทั่วไปแล้ว อัตราการแพร่กระจายและการไหลเวียนที่แท้จริง รวมถึงความสามารถในการละลายของก๊าซในเนื้อเยื่อเฉพาะนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด และมีความแตกต่างกันอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ได้มีการเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ประมาณสถานการณ์จริงได้มากหรือน้อย และแบบจำลองเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อทำนายว่าการเกิดฟองอากาศที่มีอาการจะเกิดขึ้นได้หรือไม่สำหรับโปรไฟล์การสัมผัสความดันที่กำหนด^{[ 8 ]} การลดความดันเกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนของความสามารถในการละลายของก๊าซ ความดันย่อย และการไล่ระดับความเข้มข้น การแพร่กระจาย การขนส่งในปริมาณมาก และกลไกของฟองอากาศในเนื้อเยื่อที่มีชีวิต^{[ 6 ]}

ความสามารถในการละลาย ของก๊าซในของเหลว ^ได้รับอิทธิพลจากลักษณะของตัวทำละลายที่เป็นของเหลวและตัวถูกละลาย^{[ 9 ]}อุณหภูมิ[ ^{10 ]}ความดัน^{[ 11 ] [ 12 ]}และการมีอยู่ของตัวถูกละลายอื่นๆ ในตัวทำละลาย^{[ 13 ]}การแพร่กระจายจะเร็วขึ้นในโมเลกุลที่เล็กและเบากว่า ซึ่งฮีเลียมเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุด ความสามารถในการแพร่ของฮีเลียมเร็วกว่าไนโตรเจน 2.65 เท่า^{[ 14 ]}ความชันของความเข้มข้นสามารถใช้เป็นแบบจำลองสำหรับกลไกการขับเคลื่อนของการแพร่กระจายได้^{[ 15 ]}ในบริบทนี้ ก๊าซเฉื่อยหมายถึงก๊าซที่ไม่มีกิจกรรมทางเมตาบอลิซึม ไนโตรเจนในบรรยากาศ(N ₂ ) เป็นตัวอย่างที่พบได้บ่อยที่สุด และฮีเลียม (He) เป็นก๊าซเฉื่อยอีกชนิดหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในส่วนผสมสำหรับการหายใจของนักดำน้ำ [ ^{16 ] ไนโตรเจน}ในบรรยากาศมีความดันย่อยประมาณ 0.78 บาร์ที่ระดับน้ำทะเล อากาศในถุงลมของปอดถูกเจือจางด้วยไอน้ำ อิ่มตัว (H₂O ₎และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂ ₎ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญที่ปล่อยออกมาจากเลือด และมีออกซิเจน (O₂ ₎ น้อย กว่าอากาศในบรรยากาศ เนื่องจากออกซิเจนบางส่วนถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดเพื่อใช้ในการเผาผลาญ ความดันย่อยของไนโตรเจนที่เกิดขึ้นจึงอยู่ที่ประมาณ 0.758 บาร์^{[ 17 ]}

ที่ความดันบรรยากาศ เนื้อเยื่อของร่างกายจึงอิ่มตัวด้วยไนโตรเจนที่ 0.758 บาร์ (569 มิลลิเมตรปรอท) ตามปกติ เมื่อความดันบรรยากาศเพิ่มขึ้นเนื่องจากความลึกหรือการปรับความดันในที่อยู่อาศัยปอดของนักดำน้ำจะเต็มไปด้วยก๊าซหายใจที่ความดันเพิ่มขึ้น และความดันย่อยของก๊าซที่เป็นส่วนประกอบจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน^{[ 8 ]}ก๊าซเฉื่อยจากก๊าซหายใจในปอดจะแพร่เข้าสู่กระแสเลือดในเส้นเลือดฝอยของถุงลมและกระจายไปทั่วร่างกายโดยระบบไหลเวียนโลหิตในกระบวนการที่เรียกว่าการไหลเวียน [ ^{8 ] สาร}ที่ละลายจะถูกขนส่งในเลือดได้เร็วกว่าการกระจายโดยการแพร่เพียงอย่างเดียวมาก^{[ 18 ]}จากเส้นเลือดฝอยในระบบ ก๊าซที่ละลายจะแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์และเข้าสู่เนื้อเยื่อ ซึ่งในที่สุดอาจถึงจุดสมดุล ยิ่งมีปริมาณเลือดไปเลี้ยงเนื้อเยื่อมากเท่าใด เนื้อเยื่อก็จะยิ่งถึงจุดสมดุลกับก๊าซที่ความดันย่อยใหม่ได้เร็วขึ้นเท่านั้น^{[ 8 ] [ 18 ]}สมดุลนี้เรียกว่าความอิ่มตัว^{[ 8 ]}การดูดซับก๊าซดูเหมือนจะเป็นไปตามสมการเอกซ์โพเนนเชียลผกผันอย่างง่าย เวลาที่เนื้อเยื่อใช้ในการดูดซับหรือปล่อยก๊าซที่ละลายได้ 50% ของความแตกต่างที่ความดันย่อยที่เปลี่ยนแปลงเรียกว่าครึ่งเวลาสำหรับเนื้อเยื่อและก๊าซนั้น^{[ 19 ] [ 20 ]}

ก๊าซยังคงละลายอยู่ในเนื้อเยื่อจนกว่าความดันย่อยของก๊าซนั้นในปอดจะลดลงมากพอที่จะทำให้เกิดความแตกต่างของความเข้มข้น โดยในเลือดจะมีความเข้มข้นต่ำกว่าในเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้อง เมื่อความเข้มข้นในเลือดลดลงต่ำกว่าความเข้มข้นในเนื้อเยื่อที่อยู่ติดกัน ก๊าซจะแพร่จากเนื้อเยื่อเข้าสู่เลือด จากนั้นจะถูกขนส่งกลับไปยังปอด ซึ่งจะแพร่เข้าสู่ก๊าซในปอดและถูกกำจัดออกทางการหายใจออก หากการลดลงของความดันแวดล้อมมีจำกัด การลดความอิ่มตัวนี้จะเกิดขึ้นในเฟสที่ละลายอยู่ แต่หากความดันแวดล้อมลดลงมากพอ อาจเกิดฟองอากาศและเติบโตได้ทั้งในเลือดและเนื้อเยื่อที่อิ่มตัวเกิน^{[ 8 ]}เมื่อความดันย่อยของก๊าซทั้งหมดที่ละลายอยู่ในเนื้อเยื่อเกินกว่าความดันแวดล้อมทั้งหมดบนเนื้อเยื่อ เนื้อเยื่อนั้นจะอิ่มตัวเกิน^{[ 21 ]}และมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดฟองอากาศ^{[ 8 ]}

ผลรวมของความดันย่อยของก๊าซที่นักดำน้ำหายใจเข้าไปจะต้องสมดุลกับผลรวมของความดันย่อยในก๊าซในปอด ในถุงลม ก๊าซจะถูกทำให้ชื้นและได้รับคาร์บอนไดออกไซด์จากเลือดดำ ออกซิเจนยังแพร่เข้าสู่เลือดแดง ทำให้ความดันย่อยของออกซิเจนในถุงลมลดลง เนื่องจากความดันรวมในถุงลมต้องสมดุลกับความดันแวดล้อม การเจือจางนี้จึงส่งผลให้ความดันย่อยของไนโตรเจนที่มีประสิทธิภาพอยู่ที่ประมาณ 758 มิลลิบาร์ (569 มิลลิเมตรปรอท) ในอากาศที่ความดันบรรยากาศปกติ^{[ 22 ]}ในสภาวะคงที่ เมื่อเนื้อเยื่ออิ่มตัวด้วยก๊าซเฉื่อยของส่วนผสมการหายใจ กระบวนการเผาผลาญจะลดความดันย่อยของออกซิเจนที่ละลายได้น้อยกว่าและแทนที่ด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งละลายในน้ำได้มากกว่ามาก ในเซลล์ของเนื้อเยื่อทั่วไป ความดันย่อยของออกซิเจนจะลดลง ในขณะที่ความดันย่อยของคาร์บอนไดออกไซด์จะเพิ่มขึ้น ผลรวมของความดันย่อยเหล่านี้ (น้ำ ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และไนโตรเจน) น้อยกว่าความดันรวมของก๊าซหายใจ นี่คือการขาดความอิ่มตัวที่สำคัญ และเป็นตัวกันชนต่อภาวะอิ่มตัวเกินและเป็นแรงผลักดันในการละลายฟองอากาศ^{[ 22 ]}การทดลองชี้ให้เห็นว่าระดับความไม่อิ่มตัวจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามความดันสำหรับส่วนผสมการหายใจที่มีองค์ประกอบคงที่ และลดลงเป็นเส้นตรงตามสัดส่วนของก๊าซเฉื่อยในส่วนผสมการหายใจ^{[ 23 ]}ด้วยเหตุนี้ เงื่อนไขสำหรับการเพิ่มระดับความไม่อิ่มตัวให้สูงสุดคือก๊าซหายใจที่มีสัดส่วนของก๊าซเฉื่อยน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ นั่นคือออกซิเจนบริสุทธิ์ ที่ความดันย่อยสูงสุดที่อนุญาต การขาดความอิ่มตัวนี้ยังเรียกว่าความไม่อิ่มตัวโดยธรรมชาติ " หน้าต่างออกซิเจน " ^{[ 24 ]}หรือช่องว่างความดันย่อย^{[ 25 ]}

ตำแหน่งของไมโครนิวเคลียสหรือตำแหน่งที่ฟองอากาศก่อตัวขึ้นในตอนแรกนั้นยังไม่เป็นที่ทราบ^{[ 26 ]}การรวมกลไกการก่อตัวและการเติบโตของฟองอากาศในแบบจำลองการลดความดันอาจทำให้แบบจำลองมีความเป็นชีวฟิสิกส์มากขึ้นและช่วยให้สามารถคาดการณ์ได้ดีขึ้น^{[ 26 ]}สภาวะการไหลและอัตราการไหลเวียนเป็นพารามิเตอร์หลักในการแข่งขันระหว่างฟองอากาศในเนื้อเยื่อและการไหลเวียน และระหว่างฟองอากาศหลายฟองสำหรับก๊าซที่ละลายเพื่อการเติบโตของฟองอากาศ^{[ 26 ]}

สมดุลของแรงบนพื้นผิวเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการคงอยู่ของฟองอากาศ ผลรวมของความดันแวดล้อมและความดันเนื่องจากการบิดเบี้ยวของเนื้อเยื่อที่กระทำต่อภายนอกพื้นผิว รวมกับแรงตึงผิวของของเหลวที่ส่วนต่อประสานระหว่างฟองอากาศกับสิ่งแวดล้อม จะต้องสมดุลกับความดันภายในฟองอากาศ ซึ่งเป็นผลรวมของความดันย่อยของก๊าซภายในเนื่องจากการแพร่สุทธิของก๊าซเข้าและออกจากฟองอากาศ สมดุลของแรงบนฟองอากาศอาจถูกปรับเปลี่ยนโดยชั้นของ โมเลกุล ที่ออกฤทธิ์บนพื้นผิวซึ่งสามารถทำให้ฟองอากาศขนาดเล็กคงตัวอยู่ที่ขนาดที่แรงตึงผิวบนฟองอากาศที่สะอาดจะทำให้มันยุบตัวอย่างรวดเร็ว และชั้นพื้นผิวนี้อาจมีความซึมผ่านได้ แตกต่างกัน ดังนั้นหากฟองอากาศถูกบีบอัดมากพอ มันอาจกลายเป็นสิ่งที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ต่อการแพร่^{[ 27 ]}หากตัวทำละลายภายนอกฟองอิ่มตัวหรือไม่อิ่มตัว ความดันย่อยจะน้อยกว่าภายในฟอง และแรงตึงผิวจะเพิ่มความดันภายในโดยตรงตามสัดส่วนของความโค้งของพื้นผิว ทำให้เกิดการไล่ระดับความดันเพื่อเพิ่มการแพร่กระจายออกจากฟอง ทำให้เกิดการ "บีบแก๊สออกจากฟอง" อย่างมีประสิทธิภาพ และฟองยิ่งเล็กก็จะถูกบีบออกเร็วขึ้น ฟองแก๊สจะเติบโตได้ภายใต้ความดันคงที่ก็ต่อเมื่อตัวทำละลายโดยรอบมีความอิ่มตัวเกินเพียงพอที่จะเอาชนะแรงตึงผิว หรือหากชั้นผิวมีปฏิกิริยาเพียงพอที่จะเอาชนะแรงตึงผิว^{[ 27 ]}ฟองที่สะอาดและมีขนาดเล็กพอจะยุบตัวลงเนื่องจากแรงตึงผิวหากความอิ่มตัวเกินต่ำ ฟองที่มีพื้นผิวกึ่งซึมผ่านได้จะคงตัวที่รัศมีเฉพาะขึ้นอยู่กับความดัน องค์ประกอบของชั้นผิว และความอิ่มตัวเกิน หรือจะเติบโตต่อไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุดหากมีขนาดใหญ่กว่ารัศมีวิกฤต^{[ 28 ]}การเกิดฟองสามารถเกิดขึ้นได้ในเลือดหรือเนื้อเยื่ออื่นๆ^{[ 29 ]}

ตัวทำละลายสามารถพาก๊าซที่มีปริมาณเกินความอิ่มตัวในสารละลายได้ การที่ก๊าซจะแยกตัวออกจากสารละลายส่วนใหญ่เพื่อก่อตัวเป็นฟองอากาศนั้นขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย สิ่งที่จะลดแรงตึงผิว หรือดูดซับโมเลกุลของก๊าซ หรือลดความสามารถในการละลายของก๊าซในบริเวณนั้น หรือทำให้ความดันสถิตในของเหลวลดลงในบริเวณนั้น อาจส่งผลให้เกิดการก่อตัวหรือการเติบโตของฟองอากาศ ซึ่งอาจรวมถึงการเปลี่ยนแปลงความเร็วและความปั่นป่วนในของเหลว และแรงดึงในบริเวณนั้นในของแข็งและกึ่งของแข็ง ไขมันและ พื้นผิว ที่ไม่ชอบน้ำ อื่นๆ อาจลดแรงตึงผิว (ผนังหลอดเลือดอาจมีผลเช่นนี้) การขาดน้ำอาจลดความสามารถในการละลายของก๊าซในเนื้อเยื่อเนื่องจากความเข้มข้นของสารละลายอื่นๆ สูงขึ้น และมีตัวทำละลายเหลือน้อยลงในการยึดก๊าซ^{[ 30 ]}ทฤษฎีอีกทฤษฎีหนึ่งสันนิษฐานว่านิวเคลียสของฟองอากาศขนาดเล็กมีอยู่เสมอในตัวกลางที่เป็นน้ำ รวมถึงเนื้อเยื่อที่มีชีวิต นิวเคลียสของฟองเหล่านี้เป็นเฟสก๊าซทรงกลมที่มีขนาดเล็กพอที่จะคงอยู่ในสถานะแขวนลอยแต่แข็งแรงพอที่จะต้านทานการยุบตัว ความเสถียรของพวกมันเกิดจากชั้นผิวยืดหยุ่นซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลที่ออกฤทธิ์บนพื้นผิวซึ่งต้านทานผลของแรงตึงผิว^{[ 31 ]}

เมื่อไมโครบั๊บเบิลก่อตัวขึ้น มันอาจเติบโตต่อไปได้หากเนื้อเยื่ออิ่มตัวมากเกินไป เมื่อบั๊บเบิลเติบโตขึ้น มันอาจทำให้เนื้อเยื่อรอบข้างผิดรูปและทำให้เซลล์เสียหายและกดทับเส้นประสาทจนเกิดอาการปวด หรืออาจปิดกั้นหลอดเลือด ทำให้เลือดไหลเวียนไม่สะดวกและทำให้เกิดภาวะขาดออกซิเจนในเนื้อเยื่อที่ปกติได้รับเลือดจากหลอดเลือดนั้น^{[ 32 ]}

หากมีฟองอากาศหรือวัตถุที่สะสมโมเลกุลของก๊าซ การสะสมของโมเลกุลก๊าซนี้อาจมีขนาดใหญ่จนความดันภายในเกินกว่าแรงตึงผิวและความดันภายนอกรวมกัน และฟองอากาศจะขยายตัว^{[ 33 ]}หากตัวทำละลายมีความอิ่มตัวเกินเพียงพอ การแพร่ของก๊าซเข้าไปในฟองอากาศจะเกินอัตราการแพร่กลับเข้าไปในสารละลาย และหากความดันส่วนเกินนี้มากกว่าความดันเนื่องจากแรงตึงผิว ฟองอากาศจะขยายตัวต่อไป เมื่อฟองอากาศขยายตัว แรงตึงผิวจะลดลง และความดันภายในจะลดลง ทำให้ก๊าซแพร่เข้าไปได้เร็วขึ้น และแพร่ออกได้ช้าลง ดังนั้นฟองอากาศจึงขยายตัวหรือหดตัวในสถานการณ์ป้อนกลับเชิงบวก อัตราการขยายตัวจะลดลงเมื่อฟองอากาศขยายตัว เนื่องจากพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของรัศมี ในขณะที่ปริมาตรเพิ่มขึ้นตามกำลังสามของรัศมี หากความดันภายนอกลดลงเนื่องจากความดันไฮโดรสแตติกที่ลดลงระหว่างการขึ้น ฟองอากาศก็จะขยายตัวเช่นกัน และในทางกลับกัน ความดันภายนอกที่เพิ่มขึ้นจะทำให้ฟองอากาศหดตัว แต่ก็อาจไม่ทำให้หายไปทั้งหมดหากมีชั้นผิวที่ทนต่อการบีบอัดอยู่^{[ 33 ]}

ฟองอากาศจากการลดความดันดูเหมือนจะก่อตัวขึ้นส่วนใหญ่ในเส้นเลือดฝอยทั่วร่างกายซึ่งมีความเข้มข้นของก๊าซสูงสุด มักจะเป็นเส้นเลือดที่หล่อเลี้ยงหลอดเลือดดำที่ระบายเลือดออกจากแขนขาที่ใช้งานอยู่ โดยทั่วไปแล้วจะไม่ก่อตัวในหลอดเลือดแดงหากการลดความดันบรรยากาศไม่เร็วเกินไป เนื่องจากเลือดแดงเพิ่งมีโอกาสปล่อยก๊าซส่วนเกินเข้าไปในปอด ฟองอากาศที่ถูกนำกลับไปยังหัวใจในหลอดเลือดดำอาจถูกส่งไปยังระบบไหลเวียนโลหิตทั่วร่างกายผ่านทางช่องเปิดรูปไข่ในนักดำน้ำที่มีความผิดปกติของผนังกั้นหัวใจนี้ หลังจากนั้นจะมีความเสี่ยงต่อการอุดตันของเส้นเลือดฝอยในส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายที่ฟองอากาศเหล่านั้นไปอยู่^{[ 34 ]}

ฟองอากาศที่ถูกลำเลียงกลับไปยังหัวใจทางหลอดเลือดดำจะผ่านเข้าไปทางด้านขวาของหัวใจ และจากนั้นโดยปกติแล้วจะเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตในปอดและผ่านเข้าไปหรือติดอยู่ในเส้นเลือดฝอยของปอด ซึ่งอยู่รอบๆ ถุงลมและอยู่ใกล้กับก๊าซหายใจมาก โดยก๊าซจะแพร่จากฟองอากาศผ่านผนังเส้นเลือดฝอยและถุงลมเข้าไปในก๊าซในปอด หากจำนวนเส้นเลือดฝอยในปอดที่ถูกอุดตันด้วยฟองอากาศเหล่านี้มีจำนวนค่อนข้างน้อย นักดำน้ำจะไม่แสดงอาการใดๆ และเนื้อเยื่อจะไม่ได้รับความเสียหาย (เนื้อเยื่อปอดได้รับออกซิเจนอย่างเพียงพอโดยการแพร่) ^{[ 35 ]}ฟองอากาศที่มีขนาดเล็กพอที่จะผ่านเส้นเลือดฝอยในปอดได้ อาจมีขนาดเล็กพอที่จะละลายได้เนื่องจากแรงตึงผิวและการแพร่กระจายไปสู่ความเข้มข้นที่ลดลงในเลือดโดยรอบ แม้ว่าทฤษฎีการก่อตัวของนิวเคลียสตามแบบจำลองการซึมผ่านที่แปรผันจะบ่งชี้ว่าฟองอากาศส่วนใหญ่ที่ผ่านระบบไหลเวียนโลหิตในปอดจะสูญเสียก๊าซมากพอที่จะผ่านเส้นเลือดฝอยและกลับเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตทั่วร่างกายในรูปของนิวเคลียสที่รีไซเคิลแต่มีเสถียรภาพ^{[ 36 ]}ฟองอากาศที่ก่อตัวขึ้นภายในเนื้อเยื่อจะต้องถูกกำจัดในตำแหน่งเดิมโดยการแพร่กระจาย ซึ่งหมายถึงการไล่ระดับความเข้มข้นที่เหมาะสม^{[ 35 ]}

การแพร่สวนทางความดันคงที่คือการแพร่ของก๊าซในทิศทางตรงกันข้ามที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของก๊าซแวดล้อมภายนอกหรือก๊าซหายใจโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงความดันแวดล้อม ในระหว่างการลดความดันหลังจากการดำน้ำ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงก๊าซหายใจ หรือเมื่อนักดำน้ำเคลื่อนเข้าไปในสภาพแวดล้อมที่เต็มไปด้วยก๊าซซึ่งแตกต่างจากก๊าซหายใจ^{[ 37 ]}แม้ว่าจะไม่ใช่ปรากฏการณ์ของการลดความดันโดยตรง แต่ก็เป็นภาวะแทรกซ้อนที่สามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างการลดความดัน และอาจส่งผลให้เกิดการก่อตัวหรือการเติบโตของฟองอากาศโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงความดันแวดล้อม Lambertsen ได้อธิบายปรากฏการณ์นี้ไว้สองรูปแบบ: ^{[ 38 ] [ 37 ]}

ICD ผิวเผิน (หรือที่รู้จักกันในชื่อ Steady State Isobaric Counterdiffusion) ^{[ 39 ]}เกิดขึ้นเมื่อก๊าซเฉื่อยที่นักดำน้ำหายใจเข้าไปแพร่เข้าสู่ร่างกายช้ากว่าก๊าซเฉื่อยที่อยู่รอบร่างกาย^{[ 38 ] [ 37 ] [ 39 ]}ตัวอย่างเช่น การหายใจเอาอากาศในสภาพแวดล้อมที่มีฮีเลียมและออกซิเจน ฮีเลียมในฮีเลียมและออกซิเจนจะแพร่เข้าสู่ผิวหนังอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ไนโตรเจนจะแพร่จากเส้นเลือดฝอยไปยังผิวหนังและออกจากร่างกายได้ช้ากว่า ผลที่ได้คือภาวะอิ่มตัวเกินในบางบริเวณของเนื้อเยื่อผิวเผินและการเกิดฟองก๊าซเฉื่อย^{[ 37 ]}

ICD ในเนื้อเยื่อชั้นลึก (หรือที่รู้จักกันในชื่อ Transient Isobaric Counterdiffusion) ^{[ 39 ]}เกิดขึ้นเมื่อนักดำน้ำหายใจก๊าซเฉื่อยที่แตกต่างกันตามลำดับ^{[ 38 ]}ก๊าซที่แพร่กระจายอย่างรวดเร็วจะถูกขนส่งเข้าสู่เนื้อเยื่อได้เร็วกว่าก๊าซที่แพร่กระจายช้ากว่าซึ่งถูกขนส่งออกจากเนื้อเยื่อ^{[ 37 ]}สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อนักดำน้ำเปลี่ยนจากส่วนผสมของไนโตรเจนเป็นส่วนผสมของฮีเลียม หรือเมื่อนักดำน้ำอิ่มตัวที่หายใจด้วยไฮดริลิออกซ์เปลี่ยนไปใช้ส่วนผสมของฮีลิออกซ์^{[ 37 ] [ 40 ]}

การศึกษาของ Doolette และ Mitchell เกี่ยวกับโรคจากการลดความดันในหูชั้นใน (IEDCS) แสดงให้เห็นว่าหูชั้นในอาจไม่สามารถจำลองได้ดีด้วยอัลกอริทึมทั่วไป (เช่น Bühlmann) Doolette และ Mitchell เสนอว่าการเปลี่ยนจากส่วนผสมที่มีฮีเลียมเป็นส่วนผสมที่มีไนโตรเจนเป็นส่วนผสม ซึ่งเป็นเรื่องปกติในการดำน้ำทางเทคนิคเมื่อเปลี่ยนจากไตรมิกซ์เป็นไนตร็อกซ์ระหว่างการขึ้นสู่ผิวน้ำ อาจทำให้เกิดภาวะอิ่มตัวเกินชั่วคราวของก๊าซเฉื่อยภายในหูชั้นในและส่งผลให้เกิด IEDCS ^{[ 41 ]}พวกเขาแนะนำว่าการเปลี่ยนก๊าซหายใจจากส่วนผสมที่มีฮีเลียมเป็นส่วนผสมที่มีไนโตรเจนเป็นส่วนผสม ควรวางแผนอย่างระมัดระวัง ไม่ว่าจะในระดับความลึกมาก (โดยคำนึงถึงภาวะไนโตรเจนเป็นพิษ) หรือระดับความลึกน้อย เพื่อหลีกเลี่ยงช่วงเวลาที่มีภาวะอิ่มตัวเกินสูงสุดอันเป็นผลมาจากการลดความดัน การเปลี่ยนควรทำในระหว่างการหายใจด้วยความดันย่อยของออกซิเจนที่สูดดมเข้าไปสูงสุดที่สามารถทนได้อย่างปลอดภัย โดยคำนึงถึงความเป็นพิษของออกซิเจนด้วย^{[ 41 ]}

แม้ว่าโดยทั่วไปเชื่อกันว่าโรค DCS เกิดจากการอิ่มตัวเกินของก๊าซเฉื่อย แต่เฮมเพิลแมนได้กล่าวไว้ว่า:

...สิ่งนี้ไม่ได้นำไปสู่การลดอัตราส่วนการลดความดันที่อนุญาตอย่างเพียงพอ และขณะนี้ได้มีการคำนึงถึงความดันย่อยของออกซิเจนสูงในการคำนวณแล้ว เมื่อใดก็ตามที่ความดันย่อยของออกซิเจนในอากาศ (หรือส่วนผสม) เกิน 0.6 บาร์ จะถือว่ามีออกซิเจนละลายอยู่ในเนื้อเยื่อในปริมาณมาก และมีความเสี่ยงในการลดความดันเพิ่มขึ้น ประมาณการนี้โดยการเพิ่มความลึกในการดำน้ำ 25% และดำเนินการคำนวณตามที่ได้อธิบายไว้ข้างต้นโดยใช้สมมติฐาน (1) ดังนั้นจึงได้ความลึกของการหยุดออกซิเจนครั้งแรก และใช้เวลา 5 นาทีที่ความลึกนี้เพื่อให้ร่างกายสามารถใช้ก๊าซออกซิเจนละลายส่วนเกินได้ หลังจาก 'การหยุดออกซิเจน' นี้ การคำนวณจะดำเนินต่อไปตามที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น^{[ 42 ]}

ฟองอากาศในหลอดเลือดที่เกิดขึ้นในเส้นเลือดฝอยทั่วร่างกายอาจติดอยู่ในเส้นเลือดฝอยในปอด ทำให้เส้นเลือดฝอยเหล่านั้นถูกปิดกั้นชั่วคราว หากอาการรุนแรง อาจเกิดอาการที่เรียกว่า "สำลัก" ได้^{[ 34 ]}หากนักดำน้ำมีรูเปิดระหว่างห้องหัวใจ (หรือมีทางลัดในระบบไหลเวียนโลหิตในปอด) ฟองอากาศอาจผ่านเข้าไปและเลี่ยงระบบไหลเวียนโลหิตในปอดเพื่อเข้าสู่กระแสเลือดแดง หากฟองอากาศเหล่านี้ไม่ถูกดูดซึมในพลาสมาของหลอดเลือดแดงและไปติดอยู่ในเส้นเลือดฝอยทั่วร่างกาย ฟองอากาศเหล่านั้นจะปิดกั้นการไหลของเลือดที่มีออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อที่ได้รับเลือดจากเส้นเลือดฝอยเหล่านั้น และเนื้อเยื่อเหล่านั้นจะขาดออกซิเจน Moon และ Kisslo (1988) สรุปว่า "หลักฐานชี้ให้เห็นว่าความเสี่ยงของ DCI ทางระบบประสาทที่ร้ายแรงหรือ DCI ที่เกิดขึ้นเร็วจะเพิ่มขึ้นในนักดำน้ำที่มีทางลัดจากขวาไปซ้ายขณะพักผ่าน PFO ปัจจุบันยังไม่มีหลักฐานว่า PFO เกี่ยวข้องกับอาการ DCI ที่ไม่รุนแรงหรือเกิดขึ้นช้า" ^{[ 43 ]}

ฟองอากาศก่อตัวขึ้นภายในเนื้อเยื่ออื่นๆ รวมถึงหลอดเลือดด้วย^{[ 34 ]}ก๊าซเฉื่อยสามารถแพร่เข้าไปในนิวเคลียสของฟองอากาศระหว่างเนื้อเยื่อ ในกรณีนี้ ฟองอากาศสามารถบิดเบี้ยวและทำลายเนื้อเยื่อได้อย่างถาวร เมื่อฟองอากาศขยายตัว ฟองอากาศอาจกดทับเส้นประสาททำให้เกิดอาการปวดได้^{[ 35 ] [ 44 ]}

ฟองอากาศ นอกหลอดเลือดหรือที่เกิดขึ้นเอง^[a]มักจะก่อตัวขึ้นในเนื้อเยื่อที่เคลื่อนไหวช้า เช่น ข้อต่อ เอ็น และปลอกกล้ามเนื้อ การขยายตัวโดยตรงทำให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อ พร้อมกับการปล่อยฮิสตามีนและผลกระทบที่เกี่ยวข้อง ความเสียหายทางชีวเคมีอาจมีความสำคัญเท่าเทียมหรือมากกว่าผลกระทบทางกล^{[ 35 ] [ 34 ] [ 45 ]}

การแลกเปลี่ยนก๊าซที่ละลายระหว่างเลือดและเนื้อเยื่อถูกควบคุมโดยการไหลเวียนของเลือด และในระดับที่น้อยกว่าโดยการแพร่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเนื้อเยื่อที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน การกระจายตัวของการไหลเวียนของเลือดไปยังเนื้อเยื่อมีความแปรปรวนและขึ้นอยู่กับอิทธิพลต่างๆ เมื่อการไหลเวียนสูงในบริเวณนั้น บริเวณนั้นจะถูกควบคุมโดยการไหลเวียนของเลือด และจะถูกควบคุมโดยการแพร่เมื่อการไหลเวียนต่ำ การกระจายตัวของการไหลเวียนถูกควบคุมโดยความดันโลหิตเฉลี่ยและความต้านทานของหลอดเลือดในบริเวณนั้น และความดันโลหิตขึ้นอยู่กับปริมาณเลือดที่หัวใจสูบฉีดและความต้านทานของหลอดเลือดทั้งหมด ความต้านทานของหลอดเลือดพื้นฐานถูกควบคุมโดยระบบประสาทซิมพาเทติก และสารเมตาบอไลต์ อุณหภูมิ และฮอร์โมนทั้งในระดับท้องถิ่นและระบบมีผลกระทบรองและมักเกิดขึ้นเฉพาะที่ ซึ่งอาจแตกต่างกันอย่างมากตามสถานการณ์ การหดตัวของหลอดเลือดส่วนปลายในน้ำเย็นจะลดการสูญเสียความร้อนโดยรวมโดยไม่เพิ่มการบริโภคออกซิเจนจนกว่าจะเริ่มสั่น ซึ่ง ณ จุดนั้นการบริโภคออกซิเจนจะเพิ่มขึ้น แม้ว่าการหดตัวของหลอดเลือดอาจยังคงอยู่^{[ 34 ]}

องค์ประกอบของก๊าซหายใจในระหว่างการสัมผัสความดันและการลดความดันมีความสำคัญต่อการดูดซึมและการขับถ่ายก๊าซเฉื่อยสำหรับโปรไฟล์การสัมผัสความดันที่กำหนด ก๊าซผสมสำหรับดำน้ำโดยทั่วไปจะมีสัดส่วนของไนโตรเจนต่ออากาศที่แตกต่างกัน ความดันย่อยของก๊าซแต่ละองค์ประกอบจะแตกต่างจากความดันย่อยของไนโตรเจนในอากาศที่ความลึกใด ๆ และการดูดซึมและการขับถ่ายของก๊าซเฉื่อยแต่ละองค์ประกอบจะเป็นสัดส่วนกับความดันย่อยจริงเมื่อเวลาผ่านไป เหตุผลหลักสองประการสำหรับการใช้ก๊าซหายใจผสมคือ การลดความดันย่อยของไนโตรเจนโดยการเจือจางด้วยออกซิเจนเพื่อทำเป็น ส่วนผสม ไนตร็อกซ์ ซึ่งส่วนใหญ่เพื่อลดอัตราการดูดซึมไนโตรเจนในระหว่างการสัมผัสความดัน และการแทนที่ไนโตรเจนด้วยฮีเลียม (และบางครั้งก๊าซอื่น ๆ) เพื่อลดผลกระทบที่ทำให้มึนงงภายใต้การสัมผัสความดันย่อยสูง ขึ้นอยู่กับสัดส่วนของฮีเลียมและไนโตรเจน ก๊าซเหล่านี้เรียกว่าเฮลิอ็อกซ์หากไม่มีไนโตรเจน หรือไตรมิกซ์หากมีไนโตรเจนและฮีเลียมพร้อมกับออกซิเจนที่จำเป็น^{[ 46 ] [ 47 ]}ก๊าซเฉื่อยที่ใช้แทนไนโตรเจนมีลักษณะการละลายและการแพร่กระจายในเนื้อเยื่อที่มีชีวิตแตกต่างจากไนโตรเจนที่ถูกแทนที่ ตัวอย่างเช่น ก๊าซเฉื่อยที่ใช้เจือจางไนโตรเจนที่พบได้บ่อยที่สุดคือฮีเลียม ซึ่งละลายในเนื้อเยื่อที่มีชีวิตได้น้อยกว่ามาก^{[ 48 ]}แต่ยังแพร่กระจายได้เร็วกว่าเนื่องจากขนาดและมวลของ อะตอม He ค่อนข้างเล็ก เมื่อเทียบกับโมเลกุลN ₂ ^{[ 49 ]}

การไหลเวียนของเลือดไปยังผิวหนังและไขมันได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิของผิวหนังและแกนกลางของร่างกาย และการไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อขณะพักจะถูกควบคุมโดยอุณหภูมิของกล้ามเนื้อเอง ในระหว่างการออกกำลังกาย การไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อที่ทำงานจะเพิ่มขึ้น ซึ่งมักจะสมดุลกับการไหลเวียนของเลือดไปยังเนื้อเยื่ออื่นๆ ที่ลดลง เช่น ไต ม้าม และตับ^{[ 34 ]}การไหลเวียนของเลือดไปยังกล้ามเนื้อจะต่ำลงในน้ำเย็น แต่การออกกำลังกายจะช่วยให้กล้ามเนื้ออบอุ่นและการไหลเวียนของเลือดสูงขึ้นแม้ว่าผิวหนังจะเย็น การไหลเวียนของเลือดไปยังไขมันโดยปกติจะเพิ่มขึ้นในระหว่างการออกกำลังกาย แต่จะถูกยับยั้งโดยการแช่ในน้ำเย็น การปรับตัวให้เข้ากับความเย็นจะช่วยลดการหดตัวของหลอดเลือดอย่างรุนแรงซึ่งมักเกิดขึ้นเมื่อแช่ในน้ำเย็น^{[ 34 ]}การเปลี่ยนแปลงในการกระจายการไหลเวียนของเลือดไม่จำเป็นต้องส่งผลต่อการแลกเปลี่ยนก๊าซเฉื่อยในระบบทางเดินหายใจ แม้ว่าก๊าซบางส่วนอาจถูกกักไว้ในบริเวณนั้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในการไหลเวียนของเลือด การพักผ่อนในสภาพแวดล้อมที่เย็นจะลดการแลกเปลี่ยนก๊าซเฉื่อยจากผิวหนัง ไขมัน และกล้ามเนื้อ ในขณะที่การออกกำลังกายจะเพิ่มการแลกเปลี่ยนก๊าซ การออกกำลังกายในระหว่างการลดความดันสามารถลดเวลาและความเสี่ยงในการลดความดันได้ หากไม่มีฟองอากาศ แต่สามารถเพิ่มความเสี่ยงได้หากมีฟองอากาศ^{[ 34 ]}การแลกเปลี่ยนก๊าซเฉื่อยไม่เอื้ออำนวยที่สุดสำหรับนักดำน้ำที่รู้สึกอบอุ่นและออกกำลังกายที่ระดับความลึกในระหว่างขั้นตอนการสูดดมก๊าซ และพักผ่อนและรู้สึกหนาวเย็นในระหว่างการลดความดัน^{[ 34 ]}

ปัจจัยอื่นๆ ที่อาจส่งผลต่อความเสี่ยงจากการลดความดัน ได้แก่ ความเข้มข้นของออกซิเจน ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ ท่าทางของร่างกาย สารที่ทำให้หลอดเลือดขยายตัวและหดตัว การหายใจด้วยแรงดันบวกหรือลบ^{[ 34 ]}และภาวะขาดน้ำ (ปริมาณเลือด) ^{[ 50 ]}ความไวต่อโรคจากการลดความดันของแต่ละบุคคลมีองค์ประกอบที่สามารถระบุสาเหตุเฉพาะได้ และองค์ประกอบที่ดูเหมือนจะเป็นแบบสุ่ม องค์ประกอบแบบสุ่มทำให้การลดความดันหลายครั้งติดต่อกันเป็นการทดสอบความไวที่ไม่ดี^{[ 34 ]}โรคอ้วนและระดับไขมันในเลือดสูงได้รับการระบุโดยการศึกษาบางชิ้นว่าเป็นปัจจัยเสี่ยง และความเสี่ยงดูเหมือนจะเพิ่มขึ้นตามอายุ^{[ 51 ]}การศึกษาอีกชิ้นหนึ่งยังแสดงให้เห็นว่าผู้สูงอายุมีแนวโน้มที่จะเกิดฟองมากกว่าผู้ที่มีอายุน้อยกว่าด้วยเหตุผลที่ยังไม่ทราบ แต่ไม่พบแนวโน้มระหว่างน้ำหนัก ไขมันในร่างกาย หรือเพศกับการเกิดฟอง และคำถามที่ว่าทำไมบางคนจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดฟองมากกว่าคนอื่นยังคงไม่ชัดเจน^{[ 52 ]}

มีการใช้แนวคิดที่แตกต่างกันสองแบบสำหรับการสร้างแบบจำลองการลดความดัน แบบแรกถือว่าก๊าซที่ละลายจะถูกกำจัดออกไปในขณะที่อยู่ในเฟสที่ละลาย และฟองอากาศจะไม่เกิดขึ้นในระหว่างการลดความดันแบบไม่แสดงอาการ แบบที่สองซึ่งได้รับการสนับสนุนจากการสังเกตเชิงทดลอง ถือว่าฟองอากาศเกิดขึ้นในระหว่างการลดความดันแบบไม่แสดงอาการส่วนใหญ่ และการกำจัดก๊าซต้องพิจารณาทั้งเฟสที่ละลายและเฟสฟองอากาศ^{[ 33 ]}

แบบจำลองการลดความดันในยุคแรกมักใช้แบบจำลองเฟสที่ละลาย และปรับแบบจำลองเหล่านั้นด้วยปัจจัยตามอำเภอใจเพื่อลดความเสี่ยงของการเกิดฟองอากาศที่มีอาการ แบบจำลองเฟสที่ละลายแบ่งออกเป็นสองกลุ่มหลัก กลุ่มแรกคือแบบจำลองช่องขนาน ซึ่งถือว่ามีหลายช่องที่มีอัตราการดูดซับก๊าซ (ครึ่งเวลา) ที่แตกต่างกัน โดยแต่ละช่องเป็นอิสระต่อกัน และเงื่อนไขที่จำกัดจะถูกควบคุมโดยช่องที่แสดงกรณีที่แย่ที่สุดสำหรับโปรไฟล์การสัมผัสที่เฉพาะเจาะจง ช่องเหล่านี้เป็นตัวแทนของเนื้อเยื่อเชิงแนวคิด และไม่ได้มีจุดประสงค์เพื่อเป็นตัวแทนของเนื้อเยื่ออินทรีย์ที่เฉพาะเจาะจง เพียงแต่เป็นตัวแทนของช่วงความเป็นไปได้สำหรับเนื้อเยื่ออินทรีย์ กลุ่มที่สองใช้แบบจำลองช่องอนุกรม ซึ่งถือว่าก๊าซจะแพร่ผ่านช่องหนึ่งก่อนที่จะไปถึงช่องถัดไป^{[ 53 ]}รูปแบบล่าสุดของแบบจำลองช่องอนุกรมคือแบบจำลองช่องที่เชื่อมต่อกันของโกลด์แมน (ICM) ^{[ 54 ]}

แบบจำลองล่าสุดพยายามจำลองพลวัตของฟองอากาศโดยใช้แบบจำลองที่ง่ายขึ้น เพื่ออำนวยความสะดวกในการคำนวณตาราง และต่อมาเพื่อให้สามารถคาดการณ์แบบเรียลไทม์ระหว่างการดำน้ำได้ แบบจำลองที่ใช้ในการประมาณพลวัตของฟองอากาศนั้นมีความหลากหลาย ตั้งแต่แบบจำลองที่ไม่ซับซ้อนไปกว่าแบบจำลองเฟสที่ละลาย ไปจนถึงแบบจำลองที่ต้องการพลังการคำนวณที่มากกว่ามาก^{[ 55 ]}

ไม่มีแบบจำลองการลดความดันใดที่สามารถแสดงได้ว่าเป็นตัวแทนที่ถูกต้องของกระบวนการทางสรีรวิทยา แม้ว่าจะมีการเสนอการตีความแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่สอดคล้องกับสมมติฐานต่างๆ ก็ตาม แบบจำลองเหล่านี้ล้วนเป็นการประมาณค่าที่ทำนายความเป็นจริงได้มากหรือน้อย และมีความน่าเชื่อถือในระดับที่ยอมรับได้เฉพาะภายในขอบเขตของการสอบเทียบกับข้อมูลการทดลองที่รวบรวมไว้เท่านั้น^{[ 56 ]}

โปรไฟล์การลดความดันในอุดมคติจะสร้างความชันสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับการกำจัดก๊าซเฉื่อยออกจากเนื้อเยื่อโดยไม่ทำให้เกิดฟองอากาศ^{[ 57 ]}และแบบจำลองการลดความดันของเฟสที่ละลายนั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าสามารถหลีกเลี่ยงการเกิดฟองอากาศได้ อย่างไรก็ตาม ยังไม่แน่ชัดว่าสิ่งนี้เป็นไปได้ในทางปฏิบัติหรือไม่: แบบจำลองการลดความดันบางแบบสมมติว่ามีไมโครนิวเคลียสของฟองอากาศที่เสถียรอยู่เสมอ^{[ 31 ]}แบบจำลองฟองอากาศตั้งสมมติฐานว่าจะมีฟองอากาศ แต่มีปริมาตรเฟสก๊าซทั้งหมดที่ยอมรับได้^{[ 31 ]}หรือขนาดฟองก๊าซที่ยอมรับได้^{[ 58 ]}และจำกัดความชันสูงสุดเพื่อคำนึงถึงค่าความคลาดเคลื่อนเหล่านี้^{[ 31 ] [ 58 ]}

แบบจำลองการลดความดันควรจะสามารถทำนายความเสี่ยงได้อย่างแม่นยำตลอดช่วงการสัมผัส ตั้งแต่การดำน้ำระยะสั้นภายในขีดจำกัดที่ไม่ต้องหยุดพัก การดำน้ำแบบกระเด้งจากการลดความดันตลอดช่วงการใช้งานจริง รวมถึงการดำน้ำที่มีความเสี่ยงสูงและการดำน้ำซ้ำๆ ก๊าซหายใจทางเลือก รวมถึงการสลับก๊าซและ PO2 คงที่_การเปลี่ยนแปลงในโปรไฟล์การดำน้ำ และการดำน้ำจนอิ่มตัว โดยทั่วไปแล้วไม่ใช่เช่นนั้น และแบบจำลองส่วนใหญ่มีข้อจำกัดอยู่เพียงบางส่วนของช่วงความลึกและเวลาที่เป็นไปได้ นอกจากนี้ยังมีข้อจำกัดอยู่เฉพาะช่วงของก๊าซหายใจที่กำหนด และบางครั้งก็จำกัดอยู่เฉพาะอากาศ^{[ 59 ]}

ปัญหาพื้นฐานในการออกแบบตารางการลดความดันคือ กฎง่ายๆ ที่ควบคุมการดำน้ำและการขึ้นสู่ผิวน้ำเพียงครั้งเดียวจะไม่สามารถใช้ได้เมื่อมีฟองอากาศในเนื้อเยื่ออยู่แล้ว เนื่องจากฟองอากาศเหล่านี้จะทำให้การกำจัดก๊าซเฉื่อยล่าช้า และการลดความดันที่เทียบเท่ากันอาจส่งผลให้เกิดโรคจากการลดความดันได้^{[ 59 ]}การดำน้ำซ้ำๆ การขึ้นสู่ผิวน้ำหลายครั้งในการดำน้ำครั้งเดียว และขั้นตอนการลดความดันบนผิวน้ำเป็นปัจจัยเสี่ยงที่สำคัญสำหรับโรคจากการลดความดัน^{[ 57 ]}สิ่งเหล่านี้ได้รับการระบุว่าเป็นผลมาจากการพัฒนาปริมาตรของเฟสก๊าซที่ค่อนข้างสูง ซึ่งอาจถูกส่งต่อไปยังการดำน้ำครั้งต่อๆ ไปหรือการขึ้นสู่ผิวน้ำครั้งสุดท้ายในรูปแบบฟันเลื่อย^{[ 6 ]}

หน้าที่ของแบบจำลองการลดความดันได้เปลี่ยนไปเนื่องจากการมีเครื่องตรวจจับฟองอากาศอัลตราโซนิกแบบดอปเปลอร์ และไม่ได้จำกัดเพียงแค่การเกิดอาการของโรคจากการลดความดันเท่านั้น แต่ยังจำกัดฟองก๊าซในหลอดเลือดดำหลังการดำน้ำที่ไม่มีอาการอีกด้วย^{[ 26 ]}มีการปรับเปลี่ยนเชิงประจักษ์หลายประการในแบบจำลองเฟสที่ละลายแล้วนับตั้งแต่มีการระบุฟองอากาศในหลอดเลือดดำโดยการวัดแบบดอปเปลอร์ในนักดำน้ำที่ไม่มีอาการหลังจากขึ้นสู่ผิวน้ำไม่นาน^{[ 60 ]}

เกณฑ์สองประการที่ใช้ในการเปรียบเทียบตารางการลดความดัน ได้แก่ ประสิทธิภาพและความปลอดภัย โดยประสิทธิภาพการลดความดันหมายถึงความสามารถของตารางในการให้ความปลอดภัยที่ยอมรับได้จากการเจ็บป่วยจากการลดความดันในเวลาที่สั้นที่สุดที่ใช้ในการลดความดัน และความปลอดภัยจากการลดความดัน หรือในทางกลับกัน ความเสี่ยง จะวัดจากความน่าจะเป็นของการเจ็บป่วยจากการลดความดันที่เกิดขึ้นจากการปฏิบัติตามตารางที่กำหนดสำหรับโปรไฟล์การดำน้ำที่กำหนด เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติที่จะกำจัดความเสี่ยงทั้งหมดโดยใช้ความรู้ในปัจจุบันเกี่ยวกับผลกระทบของตัวแปรหลายตัว ความเสี่ยงจึงถูกประเมินโดยการวิเคราะห์ทางสถิติของผลลัพธ์ที่บันทึกไว้ของการสัมผัสและโปรไฟล์การลดความดัน และมีการกำหนดความเสี่ยงที่ยอมรับได้ ซึ่งอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสถานการณ์ของการใช้งาน^{[ 61 ]}

ความพยายามหนึ่งในการแก้ปัญหาคือการพัฒนารูปแบบเนื้อเยื่อหลายชนิด ซึ่งสมมติว่าส่วนต่างๆ ของร่างกายดูดซับและขับก๊าซในอัตราที่แตกต่างกัน เนื้อเยื่อเหล่านี้เป็นเนื้อเยื่อสมมุติที่กำหนดให้เป็นแบบเร็วและแบบช้าเพื่ออธิบายอัตราการอิ่มตัว เนื้อเยื่อหรือช่องแต่ละช่องมีครึ่งชีวิตที่แตกต่างกัน เนื้อเยื่อจริงก็จะใช้เวลาในการอิ่มตัวมากหรือน้อยกว่าเช่นกัน แต่แบบจำลองไม่จำเป็นต้องใช้ค่าเนื้อเยื่อจริงเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่มีประโยชน์ แบบจำลองที่มีช่องเนื้อเยื่อตั้งแต่ 1 ถึง 16 ช่อง^{[ 62 ]}ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างตารางการลดความดัน และคอมพิวเตอร์ดำน้ำใช้ช่องมากถึง 20 ช่อง^{[ 63 ]}

ตัวอย่างเช่น เนื้อเยื่อที่มี ปริมาณ ไขมัน สูง สามารถดูดซับไนโตรเจนได้มากขึ้น แต่โดยทั่วไปมักมีการไหลเวียนของเลือดไม่ดี เนื้อเยื่อเหล่านี้จะใช้เวลานานกว่าในการเข้าสู่สมดุล และถูกอธิบายว่าช้า เมื่อเทียบกับเนื้อเยื่อที่มีการไหลเวียนของเลือดที่ดีและมีความสามารถในการละลายก๊าซน้อยกว่า ซึ่งถูกอธิบายว่าเร็ว^{[ 64 ]}

เนื้อเยื่อที่ดูดซับก๊าซได้เร็วจะดูดซับก๊าซได้ค่อนข้างเร็ว แต่โดยทั่วไปจะปล่อยก๊าซออกมาอย่างรวดเร็วในระหว่างการขึ้นสู่ผิวน้ำ เนื้อเยื่อที่ดูดซับก๊าซได้เร็วอาจอิ่มตัวในระหว่างการดำน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจตามปกติ ในขณะที่เนื้อเยื่อที่ดูดซับก๊าซได้ช้าอาจดูดซับก๊าซได้เพียงส่วนน้อยของความจุศักยภาพเท่านั้น นักวิจัยสามารถสร้างอัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการคำนวณระดับในแต่ละช่องแยกกัน นอกจากนี้ แต่ละช่องอาจทนต่อการอิ่มตัวเกินได้มากหรือน้อยกว่าช่องอื่นๆ รูปแบบสุดท้ายเป็นแบบจำลองที่ซับซ้อน แต่เป็นแบบจำลองที่ช่วยให้สามารถสร้างอัลกอริทึมและตารางที่เหมาะสมกับการดำน้ำหลากหลายประเภท^{[ 64 ]}คอมพิวเตอร์ดำน้ำทั่วไปมีแบบจำลองเนื้อเยื่อ 8–12 ชนิด โดยมีครึ่งชีวิตแตกต่างกันไปตั้งแต่ 5 นาทีถึง 400 นาที^{[ 63 ]}ตารางBühlmannใช้อัลกอริทึมที่มีเนื้อเยื่อ 16 ชนิด โดยมีครึ่งชีวิตแตกต่างกันไปตั้งแต่ 4 นาทีถึง 640 นาที^{[ 62 ]}

อาจสันนิษฐานได้ว่าเนื้อเยื่อเรียงกันเป็นอนุกรม โดยที่ก๊าซที่ละลายจะต้องแพร่ผ่านเนื้อเยื่อหนึ่งไปยังอีกเนื้อเยื่อหนึ่งซึ่งมีคุณสมบัติการละลายที่แตกต่างกัน หรือเรียงกันเป็นขนาน โดยที่การแพร่เข้าและออกจากเนื้อเยื่อแต่ละชนิดถือว่าเป็นอิสระจากกัน หรืออาจเรียงกันเป็นส่วนผสมของเนื้อเยื่อแบบอนุกรมและขนาน ซึ่งจะทำให้การคำนวณซับซ้อนขึ้น^{[ 54 ]}

ครึ่งชีวิตของเนื้อเยื่อคือเวลาที่เนื้อเยื่อใช้ในการดูดซับหรือปล่อยก๊าซที่ละลายได้ 50% ของความแตกต่างที่ความดันย่อยที่เปลี่ยนแปลงไป สำหรับครึ่งชีวิตแต่ละครั้ง เนื้อเยื่อจะดูดซับหรือปล่อยก๊าซที่ละลายได้อีกครึ่งหนึ่งของความแตกต่างสะสมในลำดับ ½, ¾, 7/8, 15/16, 31/32, 63/64 เป็นต้น^{[ 20 ]}ครึ่งชีวิตของช่องเนื้อเยื่อมีช่วงตั้งแต่ 1 นาทีถึงอย่างน้อย 720 นาที^{[ 65 ]}ช่องเนื้อเยื่อเฉพาะจะมีครึ่งชีวิตที่แตกต่างกันสำหรับก๊าซที่มีความสามารถในการละลายและอัตราการแพร่ที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว การดูดซับก๊าซจะจำลองตามสมการเลขชี้กำลังผกผันอย่างง่าย โดยถือว่าอิ่มตัวหลังจากประมาณสี่ (93.75%) ถึงหก (98.44%) ครึ่งชีวิต ขึ้นอยู่กับแบบจำลองการลดความดัน^{[ 19 ] [ 66 ] [ 67 ]}โดยปกติแล้วจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงเฟสระหว่างการสูดดมหลังจากที่ก๊าซละลายในเลือดของระบบไหลเวียนโลหิตในปอด ก๊าซเหล่านั้นจะยังคงอยู่ในสารละลายในเนื้อเยื่อใดก็ตามที่เข้าถึงได้โดยการไหลเวียนและการแพร่ ดังนั้นแบบจำลองจึงค่อนข้างแข็งแกร่ง ข้อยกเว้นคือการแพร่สวนทางแบบความดันคงที่ซึ่งสามารถกระตุ้นการเติบโตของฟองอากาศและอาจเกิดการก่อตัวของฟองอากาศเมื่อมีการนำก๊าซที่มีความสามารถในการละลายต่างกันเข้าสู่ส่วนผสมของการหายใจ^{[ 38 ] [ 37 ]} แบบจำลองนี้อาจไม่สามารถอธิบายพลวัตของการปล่อยก๊าซได้อย่างเพียงพอหากมีฟองอากาศในเฟสก๊าซอยู่^{[ 68 ] [ 69 ]}

เพื่อให้การลดความดันเป็นไปอย่างเหมาะสม แรงขับเคลื่อนสำหรับการลดความอิ่มตัวของเนื้อเยื่อควรคงไว้ที่ระดับสูงสุด โดยต้องไม่ก่อให้เกิดการบาดเจ็บของเนื้อเยื่อที่มีอาการเนื่องจากการก่อตัวและการเติบโตของฟองอากาศ (โรคจากการลดความดันที่มีอาการ) หรือก่อให้เกิดสภาวะที่การแพร่กระจายถูกชะลอลงด้วยเหตุผลใดๆ ก็ตาม^{[ 70 ]}

มีสองวิธีพื้นฐานที่แตกต่างกันในการเข้าถึงเรื่องนี้ วิธีแรกนั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานว่ามีระดับความอิ่มตัวยิ่งยวดที่ไม่ก่อให้เกิดการก่อตัวของฟองอากาศที่มีอาการ และอิงตามการสังเกตเชิงประจักษ์ของอัตราการลดความดันสูงสุดที่ไม่ส่งผลให้เกิดอาการในอัตราที่ไม่สามารถยอมรับได้ วิธีนี้มุ่งที่จะเพิ่มความชันของความเข้มข้นให้สูงสุดตราบใดที่ไม่มีอาการ และโดยทั่วไปจะใช้แบบจำลองครึ่งเวลาแบบเอกซ์โพเนนเชียลที่ปรับเปลี่ยนเล็กน้อย วิธีที่สองนั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานว่าฟองอากาศจะก่อตัวขึ้นที่ระดับความอิ่มตัวยิ่งยวดใดๆ ที่ความตึงของก๊าซทั้งหมดในเนื้อเยื่อมากกว่าความดันแวดล้อม และก๊าซในฟองอากาศจะถูกกำจัดออกไปช้ากว่าก๊าซที่ละลาย^{[ 67 ]}ปรัชญาเหล่านี้ส่งผลให้ลักษณะเฉพาะของโปรไฟล์การลดความดันที่ได้จากแบบจำลองทั้งสองแตกต่างกัน: แนวทางความอิ่มตัวยิ่งยวดวิกฤตจะให้การขึ้นเริ่มต้นที่ค่อนข้างรวดเร็ว ซึ่งเพิ่มความชันของความเข้มข้นให้สูงสุด และมีการหยุดตื้นๆ ที่ยาว ในขณะที่แบบจำลองฟองอากาศต้องการการขึ้นที่ช้ากว่า มีการหยุดครั้งแรกที่ลึกกว่า แต่การหยุดตื้นๆ อาจสั้นกว่า วิธีนี้ใช้แบบจำลองที่หลากหลาย^{[ 67 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 70 ] [ 73 ]}

เดิมทีJS Haldane ใช้ ค่าอัตราส่วนความดันวิกฤตที่ 2 ต่อ 1 สำหรับการลดความดัน โดยยึดหลักการที่ว่าความอิ่มตัวของร่างกายไม่ควรเกินประมาณสองเท่าของความดันอากาศ^{[ 74 ]}หลักการนี้ถูกนำมาใช้เป็นอัตราส่วนความดันของความดันบรรยากาศโดยรวม และไม่ได้คำนึงถึงความดันย่อยของก๊าซที่เป็นส่วนประกอบของอากาศหายใจ งานทดลองของเขากับแพะและการสังเกตนักดำน้ำดูเหมือนจะสนับสนุนสมมติฐานนี้ อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป พบว่าสิ่งนี้ไม่สอดคล้องกับอุบัติการณ์ของโรคจากการลดความดัน และมีการเปลี่ยนแปลงสมมติฐานเริ่มต้น ต่อมาได้เปลี่ยนเป็นอัตราส่วนความดันย่อยของไนโตรเจนที่ 1.58:1 ^{[ 75 ]}

การวิจัยเพิ่มเติมโดยบุคคลเช่นRobert Workmanชี้ให้เห็นว่าเกณฑ์ไม่ใช่สัดส่วนของความดัน แต่เป็นความแตกต่างของความดันที่แท้จริง เมื่อนำไปใช้กับงานของ Haldane จะแสดงให้เห็นว่าขีดจำกัดไม่ได้ถูกกำหนดโดยอัตราส่วน 1.58:1 แต่ถูกกำหนดโดยความแตกต่างของความดันวิกฤตที่ 0.58 บรรยากาศระหว่างความดันของเนื้อเยื่อและความดันแวดล้อม ตาราง Haldanean ส่วนใหญ่ตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 20 รวมถึงตาราง Bühlmann อิงตามสมมติฐานความแตกต่างวิกฤต^{[ 76 ] [ 77 ]}

เดอะค่า Mคือค่าสูงสุดของความดันก๊าซเฉื่อยสัมบูรณ์ที่ช่องเนื้อเยื่อสามารถรับได้ที่ความดันบรรยากาศที่กำหนดโดยไม่แสดงอาการของโรคจากการลดความดัน ค่า M เป็นขีดจำกัดสำหรับความแตกต่างของความดันก๊าซเฉื่อยและความดันบรรยากาศที่ยอมรับได้ในแต่ละช่อง คำศัพท์อื่นสำหรับค่า M ได้แก่ "ขีดจำกัดความอิ่มตัวยิ่งยวด" "ขีดจำกัดสำหรับความดันเกินที่ยอมรับได้" และ "ความตึงวิกฤต" ^{[ 71 ] [ 78 ]}

ปัจจัยการไล่ระดับเป็นวิธีหนึ่งในการปรับค่า M ให้เป็นที่อนุรักษ์นิยมเพื่อใช้ในอัลกอริทึมการลดความดัน ปัจจัยการไล่ระดับเป็นเปอร์เซ็นต์ของค่า M ที่เลือกโดยนักออกแบบอัลกอริทึม และแปรผันเชิงเส้นระหว่างความลึกสูงสุดของการดำน้ำเฉพาะกับผิวน้ำ โดยจะแสดงเป็นตัวเลขสองตัว โดยตัวเลขแรกเป็นเปอร์เซ็นต์ของค่า M ที่ระดับความลึกมาก และตัวเลขที่สองเป็นเปอร์เซ็นต์ของค่า M ที่ระดับความลึกน้อย ^{[ 72 ]}ปัจจัยการไล่ระดับจะถูกนำไปใช้กับเนื้อเยื่อทุกส่วนอย่างเท่าเทียมกันและสร้างค่า M ที่แปรผันเชิงเส้นตามสัดส่วนของความดันแวดล้อม ^{[ 72 ]}

ตัวอย่างเช่น: ค่าสัมประสิทธิ์การไล่ระดับ 30/85 จะจำกัดค่าความอิ่มตัวยิ่งยวดที่อนุญาตในระดับความลึกไว้ที่ 30% ของค่าสูงสุดที่ผู้ออกแบบกำหนด และที่ 85% ที่พื้นผิว

โดยหลักแล้ว ผู้ใช้จะเลือกค่าความอิ่มตัวยิ่งยวดสูงสุดที่ต่ำกว่าที่ผู้ออกแบบพิจารณาว่าเหมาะสม การใช้ปัจจัยการไล่ระดับจะเพิ่มเวลาในการลดความดัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโซนความลึกที่ค่า M ลดลงมากที่สุด ปัจจัยการไล่ระดับอาจใช้เพื่อบังคับให้หยุดที่ระดับความลึกที่มากขึ้นในแบบจำลอง ซึ่งโดยปกติแล้วมักจะหยุดที่ระดับความลึกที่ตื้นกว่า โดยใช้ปัจจัยการไล่ระดับที่มีตัวเลขแรกน้อย^{[ 72 ]}คอมพิวเตอร์ดำน้ำหลายรุ่นอนุญาตให้ผู้ใช้ป้อนปัจจัยการไล่ระดับเพื่อเป็นวิธีในการสร้างโปรไฟล์การลดความดันที่อนุรักษ์นิยมมากขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงสันนิษฐานว่ามีความเสี่ยงต่ำกว่า^{[ 79 ]}การบังคับใช้ปัจจัยการไล่ระดับต่ำที่ค่า M ลึกอาจส่งผลให้มีการรับก๊าซเพิ่มขึ้นในระหว่างการขึ้นสู่ผิวน้ำ โดยทั่วไปแล้วจะเป็นเนื้อเยื่อที่เคลื่อนไหวช้ากว่า ซึ่งจะต้องปล่อยก๊าซออกมาในปริมาณที่มากขึ้นที่ระดับความลึกที่ตื้นกว่า ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเป็นกลยุทธ์การลดความดันที่ไม่มีประสิทธิภาพ^{[ 80 ] [ 81 ]}

แบบจำลองการไล่ระดับตัวแปรจะปรับปัจจัยการไล่ระดับให้เข้ากับโปรไฟล์ความลึกโดยตั้งสมมติฐานว่าการปรับเส้นตรงโดยใช้ปัจจัยเดียวกันกับค่า M ที่ลึกโดยไม่คำนึงถึงความลึกจริงนั้นไม่เหมาะสมเท่ากับการใช้ค่า M ที่เชื่อมโยงกับความลึกจริง (ค่า M ที่ตื้นจะเชื่อมโยงกับความลึกจริงเป็นศูนย์ในทั้งสองกรณี) ^{[ 82 ]}

ตามแบบจำลองทางเทอร์โมไดนามิกของHugh LeMessurierและBrian Andrew Hillsเงื่อนไขของแรงขับเคลื่อนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการไล่แก๊สจะเป็นไปตามเงื่อนไขเมื่อความดันบรรยากาศเพียงพอที่จะป้องกันการแยกเฟส (การเกิดฟอง) ^{[ 73 ]}

ความแตกต่างพื้นฐานของแนวทางนี้คือการเทียบความดันบรรยากาศสัมบูรณ์กับผลรวมของแรงตึงก๊าซบางส่วนในเนื้อเยื่อสำหรับก๊าซแต่ละชนิดหลังจากการลดความดันเป็นจุดจำกัดที่คาดว่าจะเกิดการก่อตัวของฟองอากาศ^{[ 73 ]}

แบบจำลองนี้ถือว่าความไม่อิ่มตัวตามธรรมชาติในเนื้อเยื่ออันเนื่องมาจากการลดลงของความดันย่อยของออกซิเจนจากการเผาผลาญทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ป้องกันการเกิดฟอง และเนื้อเยื่ออาจได้รับการลดความดันอย่างปลอดภัยตราบใดที่การลดลงของความดันแวดล้อมไม่เกินค่าความไม่อิ่มตัวนี้ เห็นได้ชัดว่าวิธีการใดๆ ที่เพิ่มความไม่อิ่มตัวจะช่วยให้การลดความดันเร็วขึ้น เนื่องจากความชันของความเข้มข้นจะมากขึ้นโดยไม่มีความเสี่ยงต่อการเกิดฟอง^{[ 73 ]}

ความไม่อิ่มตัวตามธรรมชาติจะเพิ่มขึ้นตามความลึก ดังนั้นความแตกต่างของความดันบรรยากาศที่มากขึ้นจึงเป็นไปได้ที่ความลึกที่มากขึ้น และจะลดลงเมื่อนักดำน้ำขึ้นสู่ผิวน้ำ แบบจำลองนี้ส่งผลให้มีอัตราการขึ้นที่ช้าลงและการหยุดพักครั้งแรกที่ลึกขึ้น แต่การหยุดพักที่ตื้นจะสั้นลง เนื่องจากมีก๊าซในเฟสฟองอากาศที่ต้องกำจัดน้อยลง^{[ 73 ]}

เกณฑ์ปริมาตรวิกฤตถือว่าเมื่อใดก็ตามที่ปริมาตรรวมของเฟสแก๊สที่สะสมอยู่ในเนื้อเยื่อเกินค่าวิกฤต อาการหรือสัญญาณของ DCS จะปรากฏขึ้น สมมติฐานนี้ได้รับการสนับสนุนจากการสำรวจการตรวจจับฟองอากาศแบบดอปเปลอร์ ผลที่ตามมาของแนวทางนี้ขึ้นอยู่กับแบบจำลองการก่อตัวและการเติบโตของฟองอากาศที่ใช้เป็นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งว่าการก่อตัวของฟองอากาศสามารถหลีกเลี่ยงได้จริงหรือไม่ในระหว่างการลดความดัน^{[ 33 ]}

แนวทางนี้ใช้ในแบบจำลองการลดความดันซึ่งถือว่าในระหว่างโปรไฟล์การลดความดันในทางปฏิบัติ จะมีการเติบโตของนิวเคลียสฟองอากาศขนาดเล็กที่เสถียรซึ่งมีอยู่ในสื่อน้ำเสมอ รวมถึงเนื้อเยื่อที่มีชีวิต^{[ 70 ]}

การลดความดันอย่างมีประสิทธิภาพจะช่วยลดเวลาการขึ้นทั้งหมดในขณะที่จำกัดการสะสมของฟองอากาศทั้งหมดให้อยู่ในระดับวิกฤตที่ไม่ก่อให้เกิดอาการใดๆ ฟิสิกส์และสรีรวิทยาของการเติบโตและการกำจัดฟองอากาศบ่งชี้ว่าการกำจัดฟองอากาศในขณะที่ยังมีขนาดเล็กมากนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่า แบบจำลองที่รวมเฟสของฟองอากาศได้สร้างโปรไฟล์การลดความดันที่มีการขึ้นที่ช้าลงและการหยุดลดความดันเริ่มต้นที่ลึกกว่า ซึ่งเป็นวิธีหนึ่งในการควบคุมการเติบโตของฟองอากาศและอำนวยความสะดวกในการกำจัดในระยะเริ่มต้น เมื่อเปรียบเทียบกับแบบจำลองที่พิจารณาเฉพาะก๊าซเฟสที่ละลายแล้วเท่านั้น^{[ 76 ]}

การดำน้ำแบบเด้งกลับคือการดำน้ำใดๆ ที่การสัมผัสกับแรงดันไม่นานพอที่เนื้อเยื่อทั้งหมดจะเข้าสู่สมดุลกับก๊าซเฉื่อยในก๊าซหายใจ^{[ 83 ]}

การสัมผัสที่อิ่มตัวคือช่วงเวลาที่สัมผัสกับความดันเพียงพอสำหรับเนื้อเยื่อทั้งหมดที่จะเข้าสู่สมดุลกับก๊าซเฉื่อยในส่วนผสมการหายใจ ในทางปฏิบัติมักจะถือว่าเป็นเวลา 6 เท่าของครึ่งชีวิตของเนื้อเยื่อที่ช้าที่สุดในแบบจำลอง^{[ 83 ]}

ขีดจำกัดที่ไม่ต้องหยุด หรือที่เรียกว่าขีดจำกัดที่ไม่ต้องลดความดัน (NDL) คือปริมาณก๊าซที่ละลายสูงสุดตามทฤษฎีของแต่ละส่วนของเนื้อเยื่อของร่างกายทั้งหมด ซึ่งสามารถลดความดันลงสู่ความดันพื้นผิวโดยตรงที่อัตราการขึ้นที่เลือกไว้โดยใช้แบบจำลอง โดยไม่จำเป็นต้องหยุดเพื่อระบายก๊าซที่ระดับความลึกใดๆ ซึ่งมีความเสี่ยงที่ยอมรับได้ในการเกิดอาการเจ็บป่วยจากการลดความดัน ขีดจำกัดที่ไม่ต้องลดความดันเป็นคำที่ไม่ถูกต้อง เนื่องจากขึ้นที่อัตราการขึ้นที่กำหนดก็คือการลดความดัน แต่คำนี้มีความเฉื่อยทางประวัติศาสตร์และยังคงถูกใช้ต่อไป^{[ 84 ] [ 85 ]}

เมื่อปริมาณก๊าซในเนื้อเยื่อหนึ่งส่วนหรือมากกว่านั้นเกินระดับสูงสุดที่ยอมรับได้สำหรับขีดจำกัดแบบไม่หยุดพัก จะมีระดับความลึกขั้นต่ำที่นักดำน้ำสามารถขึ้นไปได้ในอัตราการขึ้นที่เหมาะสม โดยมีความเสี่ยงต่อการเกิดโรคจากการลดความดันที่ยอมรับได้ ระดับความลึกนี้เรียกว่าเพดานการลดความดัน อาจถือได้ว่าเป็นขีดจำกัดที่ไม่สำคัญนัก กล่าวคือ การขึ้นไปเหนือระดับนี้ทำได้ง่าย แต่จะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโรคจากการลดความดันที่มีอาการตามแบบจำลองการลดความดันไปสู่ระดับที่ไม่สามารถยอมรับได้ในทางทฤษฎี เนื้อเยื่อที่ถึงเพดานการลดความดันก่อนเรียกว่าเนื้อเยื่อที่จำกัด^{[ 86 ] [ 87 ]}

ความลึก (หรือความดัน) ที่เนื้อเยื่อควบคุมเริ่มปล่อยก๊าซสำหรับก๊าซหายใจที่กำหนดเรียกว่าระดับความดันต่ำสุด (decompression floor) เหนือระดับนี้และต่ำกว่าเพดานความดัน (decompression ceiling) คือช่วงความลึกที่เรียกว่าช่วงความดันสูงสุด (decompression window) ซึ่งเป็นช่วงความลึกที่การลดความดันอย่างปลอดภัยสามารถเกิดขึ้นได้ตามแบบจำลองการลดความดัน ความเครียดจากการลดความดันจะต่ำลงเมื่อเข้าใกล้ระดับต่ำสุด และประสิทธิภาพการลดความดันจะสูงขึ้นเมื่อเข้าใกล้เพดาน ความลึกของระดับต่ำสุดขึ้นอยู่กับความชันของความเข้มข้นของก๊าซเฉื่อย และด้วยเหตุนี้จึงขึ้นอยู่กับความดันย่อยของส่วนเฉื่อยของก๊าซหายใจ^{[ 87 ]}

การระบายแก๊สใกล้พื้นค่อนข้างช้า และเนื้อเยื่อบางส่วนที่ช้ากว่าอาจยังคงดูดซับแก๊สอยู่ หากนักดำน้ำอยู่ในโซนความลึกนี้ ภาระการลดความดันอาจเพิ่มขึ้น และการระบายแก๊สจะหยุดลงในที่สุดเมื่อพื้นสูงขึ้น ในขณะเดียวกัน เมื่อการระบายแก๊สของเนื้อเยื่อที่จำกัดดำเนินไป เพดานก็จะสูงขึ้นเช่นกัน ทำให้นักดำน้ำสามารถขึ้นไปตามได้ อย่างไรก็ตาม หากการดูดซับแก๊สของเนื้อเยื่ออื่นๆ เพียงพอ เนื้อเยื่อใดเนื้อเยื่อหนึ่งอาจกลายเป็นเนื้อเยื่อที่จำกัดและทำให้เพดานลึกขึ้น การระบายแก๊สใกล้พื้นยังช่วยลดการเติบโตของฟองอากาศ และใกล้เพดานจะทำให้การระบายแก๊สของแก๊สที่ละลายอยู่เพิ่มขึ้นสูงสุด^{[ 87 ]}

ข้อจำกัดด้านการลดความดัน หมายถึง การมีก๊าซละลายในเนื้อเยื่อมากพอจนทำให้ความเสี่ยงต่อการเกิดโรคจากการลดความดันที่มีอาการรุนแรงนั้นยอมรับไม่ได้ หากทำการขึ้นสู่ผิวน้ำโดยตรงด้วยอัตราการขึ้นตามที่กำหนดไว้สำหรับแบบจำลองการลดความดันที่ใช้ นักดำน้ำที่มีขีดจำกัดการลดความดันจะถือว่ามีข้อจำกัดด้านการลดความดัน หมายความว่าต้องใช้เวลาในการระบายก๊าซออกจากร่างกายระหว่างการขึ้นสู่ผิวน้ำเพิ่มเติมจากเวลาที่ใช้ในการขึ้นสู่ผิวน้ำด้วยอัตราการขึ้นที่เหมาะสม โดยปกติแล้วเวลาดังกล่าวจะใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดที่จุดหยุดพักเพื่อลดความดัน อย่างไรก็ตาม การระบายก๊าซจะเกิดขึ้นที่ความลึกใดๆ ก็ตามที่เลือดแดงและก๊าซในปอดมีความดันย่อยของก๊าซเฉื่อยต่ำกว่าเนื้อเยื่อที่จำกัด เมื่อมีข้อจำกัดด้านการลดความดัน จะมีความลึกขั้นต่ำที่ปลอดภัยตามทฤษฎีที่เรียกว่าขีดจำกัดการลดความดันจุดหยุดการลดความดันที่จำเป็นจะถูกระบุไว้ที่ระดับความลึกเท่ากับหรือต่ำกว่าเพดานปัจจุบัน ^{[ 83 ]}

เวลาถึงผิวน้ำ (TTS) คือเวลาโดยประมาณทั้งหมดที่นักดำน้ำต้องใช้ในการขึ้นสู่ผิวน้ำจากจุดที่กำหนดบนโปรไฟล์การดำน้ำ โดยใช้ก๊าซลดความดันชุดหนึ่ง ขึ้นสู่ผิวน้ำด้วยอัตราการขึ้นสู่ผิวน้ำตามที่กำหนด และทำการหยุดพักทั้งหมดที่ระดับความลึกที่ระบุ ค่านี้อาจเป็นค่าประมาณที่คำนวณจากแผนการดำน้ำ และนักดำน้ำปฏิบัติตามเป็นตารางการขึ้นสู่ผิวน้ำ หรือแสดงบนหน้าจอของคอมพิวเตอร์ดำน้ำตามที่อัปเดตแบบเรียลไทม์ อาจขึ้นอยู่กับก๊าซที่เลือกในปัจจุบัน หรือการเลือกก๊าซที่เหมาะสมที่สุดจากก๊าซทั้งหมดที่ตั้งค่าเป็นก๊าซที่ใช้งานอยู่บนคอมพิวเตอร์^{[ 88 ]}

การลดความดันแบบเป็นขั้นๆ จะทำโดยการหยุดพักที่ระดับความลึกที่กำหนดตามลำดับที่ทำตามได้ง่าย สำหรับตารางส่วนใหญ่ ระยะห่างที่สะดวกคือ 3 เมตร (10 ฟุต) แต่สามารถใช้ระยะห่างใดๆ ก็ได้ตราบใดที่การคำนวณจุดหยุดพักการลดความดันใช้ระยะห่างนั้น นักดำน้ำต้องอยู่ที่ระดับความลึกที่กำหนดไว้จนกว่าเพดานจะลดลงถึงระดับความลึกที่ตื้นกว่าถัดไป ณ จุดนั้น นักดำน้ำจะขึ้นไปที่ระดับความลึกนั้นเพื่อหยุดพักครั้งต่อไป^{[ 86 ]}

การคำนวณเวลาหยุดยังสามารถทำได้เพื่อให้เป็นไปตามเพดานการลดความดัน ซึ่งจะทำให้ได้ค่าความชันความดันสูงสุดสำหรับการชะล้างก๊าซเฉื่อย และลดระยะเวลาการลดความดันโดยรวมลงประมาณ 4 ถึง 12% กลยุทธ์นี้สามารถปฏิบัติตามได้โดยประมาณเมื่อใช้คอมพิวเตอร์ดำน้ำที่เปิดใช้งานตัวเลือกนี้ ผลกระทบต่อความเสี่ยงในการลดความดันด้วยกลยุทธ์นี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด เนื่องจากไม่มีการทดสอบใดๆ เกิดขึ้นในปี 2022 ^{[ 86 ]}

การก่อตัวของฟองก๊าซได้รับการพิสูจน์แล้วจากการทดลองว่าสามารถยับยั้งการกำจัดก๊าซเฉื่อยได้อย่างมีนัยสำคัญ^{[ 17 ] [ 89 ]} ก๊าซเฉื่อยจำนวนมากจะยังคงอยู่ในเนื้อเยื่อหลังจากนักดำน้ำขึ้นสู่ผิวน้ำ แม้ว่าจะไม่มีอาการของโรคจากการลดความดันเกิดขึ้นก็ตาม ก๊าซที่เหลืออยู่นี้อาจละลายหรืออยู่ในรูปของฟองอากาศที่ไม่แสดงอาการ และจะยังคงปล่อยก๊าซออกมาเรื่อยๆ ในขณะที่นักดำน้ำยังคงอยู่บนผิวน้ำ หากมีการดำน้ำซ้ำหลายครั้ง เนื้อเยื่อจะสะสมก๊าซที่เหลืออยู่นี้ไว้ล่วงหน้า ซึ่งจะทำให้เนื้อเยื่ออิ่มตัวเร็วขึ้น^{[ 90 ] [ 91 ]}

ในการดำน้ำซ้ำๆ เนื้อเยื่อที่เคลื่อนไหวช้ากว่าอาจสะสมก๊าซได้วันแล้ววันเล่า หากไม่มีเวลาเพียงพอให้ก๊าซถูกกำจัดออกไประหว่างการดำน้ำแต่ละครั้ง ซึ่งอาจเป็นปัญหาสำหรับสถานการณ์การดำน้ำหลายครั้งในหลายวัน การลดความดันหลายครั้งต่อวันติดต่อกันหลายวันอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคจากการลดความดันเนื่องจากการสะสมของฟองอากาศที่ไม่มีอาการ ซึ่งลดอัตราการระบายก๊าซและไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาในอัลกอริทึมการลดความดันส่วนใหญ่^{[ 92 ]}ด้วยเหตุนี้ องค์กรฝึกอบรมนักดำน้ำบางแห่งจึงให้คำแนะนำเพิ่มเติม เช่น การหยุดพัก "วันที่เจ็ด" ^{[ 93 ]}

แรงดันของก๊าซเฉื่อยในช่องเนื้อเยื่อระหว่างการดำน้ำลดความดันโดยมีการสลับก๊าซเพื่อเร่งการลดความดันตามที่ทำนายโดยอัลกอริทึมการลดความดัน

แบบจำลองการลดความดัน แบบกำหนดได้เป็นวิธีการคำนวณการลดความดันโดยใช้กฎเกณฑ์^{[ 94 ]}แบบจำลองเหล่านี้ทำงานโดยยึดหลักการที่ว่าการอิ่มตัว เกิน "มากเกินไป" ในเนื้อเยื่อ ต่างๆ นั้น "ไม่ปลอดภัย" (ส่งผลให้เกิดโรคจากการลดความดัน ) แบบจำลองเหล่านี้มักมีกฎเกณฑ์หลายข้อที่ขึ้นอยู่กับความลึกและเนื้อเยื่อ โดยอิงจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของช่องเนื้อเยื่อในอุดมคติ ไม่มี วิธีการทางคณิตศาสตร์ ที่เป็นกลางในการประเมินกฎเกณฑ์หรือความเสี่ยง โดยรวม นอกจากการเปรียบเทียบกับผลการทดสอบเชิงประจักษ์ แบบจำลองจะถูกเปรียบเทียบกับผลการทดลองและรายงานจากภาคสนาม และกฎเกณฑ์จะได้รับการแก้ไขโดยการตัดสินเชิงคุณภาพ และการปรับเส้นโค้ง เพื่อให้แบบจำลองที่แก้ไขแล้วสามารถทำนายความเป็นจริงที่สังเกตได้แม่นยำยิ่งขึ้น จากนั้นจึงทำการสังเกตเพิ่มเติมเพื่อประเมินความน่าเชื่อถือของแบบจำลองในการคาดการณ์ในช่วงที่ไม่เคยทดสอบมาก่อน ประโยชน์ของแบบจำลองจะถูกตัดสินจากความแม่นยำและความน่าเชื่อถือในการทำนายการเกิดโรคจากการลดความดันที่มีอาการและฟองอากาศในหลอดเลือดดำที่ไม่มีอาการระหว่างการขึ้นสู่ผิวน้ำ^{[ 94 ]}

อาจสันนิษฐานได้อย่างสมเหตุสมผลว่าในความเป็นจริง การขนส่งแบบไหลเวียนโลหิตและการขนส่งแบบแพร่ในเนื้อเยื่อที่มีการไหลเวียนของเลือดน้อยหรือไม่มีเลยเกิดขึ้นพร้อมกัน ปัญหาของการพยายามสร้างแบบจำลองการไหลเวียนโลหิตและการแพร่พร้อมกันคือมีตัวแปรจำนวนมากเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างส่วนประกอบของเนื้อเยื่อทั้งหมด และปัญหาจะแก้ไขได้ยาก วิธีหนึ่งในการทำให้การสร้างแบบจำลองการถ่ายโอนก๊าซเข้าและออกจากเนื้อเยื่อง่ายขึ้นคือการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับกลไกที่จำกัดของการขนส่งก๊าซที่ละลายไปยังเนื้อเยื่อซึ่งควบคุมการลดความดัน การสมมติว่าการไหลเวียนโลหิตหรือการแพร่มีอิทธิพลที่เด่นชัด และอีกทางหนึ่งสามารถละเลยได้ จะช่วยลดจำนวนตัวแปรลงได้อย่างมาก^{[ 70 ]}

สมมติฐานที่ว่าการไหลเวียนของเลือดเป็นกลไกที่จำกัด นำไปสู่แบบจำลองที่ประกอบด้วยกลุ่มเนื้อเยื่อที่มีอัตราการไหลเวียนของเลือดที่แตกต่างกัน แต่ได้รับเลือดที่มีความเข้มข้นของก๊าซใกล้เคียงกัน นอกจากนี้ยังถือว่าไม่มีการถ่ายโอนก๊าซระหว่างช่องเนื้อเยื่อโดยการแพร่กระจาย ส่งผลให้ได้ชุดเนื้อเยื่ออิสระแบบขนาน โดยแต่ละเนื้อเยื่อมีอัตราการดูดซับและปล่อยก๊าซของตัวเองขึ้นอยู่กับอัตราการไหลของเลือดผ่านเนื้อเยื่อ การดูดซับก๊าซของแต่ละเนื้อเยื่อโดยทั่วไปจะจำลองเป็นฟังก์ชันเลขชี้กำลัง โดยมีครึ่งเวลาคงที่ของแต่ละช่อง และการกำจัดก๊าซอาจจำลองเป็นฟังก์ชันเลขชี้กำลังเช่นกัน โดยมีครึ่งเวลาเท่ากันหรือนานกว่า หรือเป็นฟังก์ชันที่ซับซ้อนกว่า เช่นในแบบจำลองการกำจัดแบบเลขชี้กำลังเชิงเส้น^{[ 90 ]}

สมมติฐานอัตราส่วนวิกฤตทำนายว่าการเกิดฟองจะเกิดขึ้นในเนื้อเยื่อเมื่ออัตราส่วนของความดันย่อยของก๊าซที่ละลายต่อความดันแวดล้อมเกินอัตราส่วนเฉพาะสำหรับเนื้อเยื่อที่กำหนด อัตราส่วนนี้อาจเหมือนกันสำหรับช่องเนื้อเยื่อทั้งหมดหรืออาจแตกต่างกัน และแต่ละช่องจะได้รับการจัดสรรอัตราส่วนความอิ่มตัวยิ่งยวดวิกฤตเฉพาะตามการสังเกตเชิงทดลอง^{[ 19 ]}

จอห์น สก็อตต์ ฮัลเดนได้นำเสนอแนวคิดเรื่องครึ่งชีวิตเพื่อจำลองการดูดซึมและการปล่อยไนโตรเจนเข้าสู่กระแสเลือด เขาเสนอช่องเนื้อเยื่อ 5 ช่องที่มีครึ่งชีวิต 5, 10, 20, 40 และ 75 นาที^{[ 19 ]}ในสมมติฐานเบื้องต้นนี้ คาดการณ์ว่าหากอัตราการขึ้นไม่ทำให้ความดันย่อยของก๊าซเฉื่อยในแต่ละเนื้อเยื่อสมมติเกินความดันสิ่งแวดล้อมมากกว่า 2:1 ฟองอากาศจะไม่ก่อตัว^{[ 74 ]}โดยพื้นฐานแล้วหมายความว่าเราสามารถขึ้นจาก 30 เมตร (4 บาร์) ไปยัง 10 เมตร (2 บาร์) หรือจาก 10 เมตร (2 บาร์) ไปยังพื้นผิว (1 บาร์) เมื่ออิ่มตัวได้โดยไม่มีปัญหาการลดความดัน เพื่อให้แน่ใจในเรื่องนี้ จึงมีการรวมจุดหยุดลดความดันจำนวนหนึ่งไว้ในตารางการขึ้น อัตราการขึ้นและเนื้อเยื่อที่เร็วที่สุดในแบบจำลองจะกำหนดเวลาและความลึกของจุดหยุดแรก หลังจากนั้นเนื้อเยื่อที่ช้ากว่าจะกำหนดว่าเมื่อใดจึงจะปลอดภัยที่จะขึ้นต่อไป^{[ 74 ]}พบว่าอัตราส่วน 2:1 นี้ค่อนข้างอนุรักษ์นิยมเกินไปสำหรับเนื้อเยื่อที่เติบโตเร็ว (การดำน้ำระยะสั้น) และไม่อนุรักษ์นิยมเพียงพอสำหรับเนื้อเยื่อที่เติบโตช้า (การดำน้ำระยะยาว) นอกจากนี้อัตราส่วนยังดูเหมือนจะแปรผันตามความลึก^{[ 95 ]}แนวทางของ Haldane ในการสร้างแบบจำลองการลดความดันถูกนำมาใช้ตั้งแต่ปี 1908 ถึงทศวรรษ 1960 โดยมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย ส่วนใหญ่เป็นการเปลี่ยนแปลงจำนวนช่องและครึ่งเวลาที่ใช้ ตารางของกองทัพเรือสหรัฐฯ ปี 1937 อ้างอิงจากการวิจัยของOD Yarbroughและใช้ 3 ช่อง โดยช่อง 5 นาทีและ 10 นาทีถูกตัดออก ในทศวรรษ 1950 ตารางได้รับการแก้ไขและช่อง 5 นาทีและ 10 นาทีได้รับการนำกลับมาใช้ใหม่ และเพิ่มช่อง 120 นาที^{[ 96 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1960 Robert D. Workmanจากหน่วยดำน้ำทดลองของกองทัพเรือสหรัฐฯ (NEDU) ได้ทบทวนพื้นฐานของแบบจำลองและการวิจัยที่กองทัพเรือสหรัฐฯ ดำเนินการในภายหลัง ตารางที่อิงตามงานของ Haldane และการปรับปรุงในภายหลังยังคงพบว่าไม่เพียงพอสำหรับการดำน้ำที่ยาวนานและลึกกว่า Workman เสนอว่าการเปลี่ยนแปลงความดันที่ยอมรับได้นั้นอธิบายได้ดีกว่าว่าเป็นความแตกต่างของความดันวิกฤต และได้แก้ไขแบบจำลองของ Haldane เพื่อให้แต่ละส่วนของเนื้อเยื่อสามารถทนต่อปริมาณความอิ่มตัวเกินที่แตกต่างกันซึ่งแปรผันตามความลึก เขาได้แนะนำคำว่า "ค่า M" เพื่อระบุปริมาณความอิ่มตัวเกินสูงสุดที่แต่ละส่วนสามารถทนได้ที่ความลึกที่กำหนด และเพิ่มส่วนเพิ่มเติมอีกสามส่วนที่มีครึ่งเวลา 160, 200 และ 240 นาที Workman นำเสนอผลการค้นพบของเขาเป็นสมการที่สามารถใช้คำนวณผลลัพธ์สำหรับความลึกใด ๆ และระบุว่าการฉายภาพเชิงเส้นของค่า M จะมีประโยชน์สำหรับการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์^{[ 96 ]}

งานวิจัย ส่วนใหญ่ของAlbert A. Bühlmannคือการหาค่าครึ่งชีวิตที่ยาวที่สุดของช่องสำหรับไนโตรเจนและฮีเลียม และเขายังเพิ่มจำนวนช่องเป็น 16 ช่องด้วย เขาได้ศึกษาผลกระทบของการลดความดันหลังจากการดำน้ำที่ระดับความสูง และได้เผยแพร่ตารางการลดความดันที่สามารถใช้ได้ที่ระดับความสูงต่างๆ Bühlmann ใช้วิธีการคำนวณการลดความดันที่คล้ายกับที่ Workman เสนอ ซึ่งรวมถึงค่า M ที่แสดงความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความดันก๊าซเฉื่อยสูงสุดในช่องเนื้อเยื่อและความดันบรรยากาศ แต่ใช้ความดันสัมบูรณ์เป็นพื้นฐาน ทำให้สามารถปรับใช้กับการดำน้ำที่ระดับความสูงได้ง่ายขึ้น^{[ 53 ]}อัลกอริทึมของ Bühlmann ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างตารางการลดความดันมาตรฐานสำหรับสมาคมกีฬาดำน้ำหลายแห่ง และใช้ในคอมพิวเตอร์ลดความดันส่วนบุคคลหลายเครื่อง บางครั้งในรูปแบบที่ดัดแปลง^{[ 53 ]}

BA HillsและDH LeMessurierศึกษาแนวทางการลดความดันเชิงประจักษ์ของนักดำน้ำหาไข่มุกชาวโอกินาวา ในช่องแคบทอร์เรสและสังเกตว่าพวกเขาหยุดพักที่ระดับความลึกมากกว่า แต่ลดเวลาการลดความดันโดยรวมลงเมื่อเทียบกับตารางที่ใช้กันทั่วไปในเวลานั้น การวิเคราะห์ของพวกเขาชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการมีฟองอากาศจำกัดอัตราการกำจัดก๊าซ และเน้นย้ำถึงความสำคัญของการไม่อิ่มตัวโดยธรรมชาติของเนื้อเยื่อเนื่องจากกระบวนการเผาผลาญออกซิเจน สิ่งนี้กลายเป็นที่รู้จักในชื่อแบบจำลองทางเทอร์โมไดนามิก^{[ 73 ]}เมื่อไม่นานมานี้ นักดำน้ำเทคนิคเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจได้พัฒนาขั้นตอนการลดความดันโดยใช้การหยุดพักที่ระดับความลึกมากกว่าที่กำหนดโดยตารางการลดความดันที่ใช้ ซึ่งนำไปสู่แบบจำลองฟองอากาศ RGBM และ VPM ^{[ 97 ]}การหยุดพักที่ระดับความลึกมากเดิมทีเป็นการหยุดพักพิเศษที่นักดำน้ำนำมาใช้ระหว่างการขึ้นสู่ผิวน้ำ ที่ระดับความลึกมากกว่าการหยุดพักที่ลึกที่สุดที่กำหนดโดยอัลกอริทึมคอมพิวเตอร์ของพวกเขา นอกจากนี้ยังมีอัลกอริทึมคอมพิวเตอร์ที่อ้างว่าใช้การหยุดพักที่ระดับความลึกมาก แต่อัลกอริทึมเหล่านี้และการปฏิบัติของการหยุดพักที่ระดับความลึกมากยังไม่ได้รับการตรวจสอบอย่างเพียงพอ^{[ 98 ]}

“ จุดหยุดไพล์ ” (Pyle stop) เป็นจุดหยุดลึกที่ตั้งชื่อตามริชาร์ด ไพล์ผู้สนับสนุนจุดหยุดลึก ในยุคแรก ^{[ 99 ]}ที่ระดับความลึกครึ่งทางระหว่างก้นทะเลกับจุดหยุดลดความดันแบบปกติจุดแรก และครึ่งทางระหว่างจุดหยุดไพล์ก่อนหน้ากับจุดหยุดแบบปกติที่ลึกที่สุด โดยมีเงื่อนไขว่าจุดหยุดแบบปกติจะต้องตื้นกว่า 9 เมตร จุดหยุดไพล์ใช้เวลาประมาณ 2 นาที เวลาขึ้นสู่ผิวน้ำเพิ่มเติมที่จำเป็นสำหรับจุดหยุดไพล์จะรวมอยู่ในโปรไฟล์การดำน้ำก่อนที่จะสรุปตารางการลดความดัน^{[ 100 ]}ไพล์พบว่าในการดำน้ำที่เขาหยุดเป็นระยะเพื่อระบายลมออกจากถุงลมของปลาตัวอย่าง เขารู้สึกดีขึ้นหลังจากการดำน้ำ และได้กำหนดขั้นตอนการหยุดลึกโดยอิงจากความลึกและระยะเวลาของการหยุดเหล่านี้^{[ 98 ]}สมมติฐานคือว่าจุดหยุดเหล่านี้เปิดโอกาสให้กำจัดก๊าซในขณะที่ยังละลายอยู่ หรืออย่างน้อยที่สุดในขณะที่ฟองอากาศยังมีขนาดเล็กพอที่จะกำจัดได้ง่าย และผลที่ได้คือจะมีฟองอากาศในเส้นเลือดดำน้อยลงหรือมีขนาดเล็กกว่าที่จะต้องกำจัดที่จุดหยุดที่ตื้นกว่าตามที่แบบจำลองทางเทอร์โมไดนามิกของฮิลส์คาดการณ์ไว้^{[ 101 ]}

ตัวอย่างเช่น นักดำน้ำขึ้นจากระดับความลึกสูงสุด 60 เมตร (200 ฟุต) ซึ่งความดันบรรยากาศอยู่ที่ 7 บาร์ (100 psi) ไปยังจุดหยุดลดความดันที่ระดับความลึก 20 เมตร (66 ฟุต) ซึ่งความดันอยู่ที่ 3 บาร์ (40 psi) จุดหยุด Pyle จุดแรกจะเกิดขึ้นที่ความดันครึ่งทาง ซึ่งคือ 5 บาร์ (70 psi) ซึ่งสอดคล้องกับความลึก 40 เมตร (130 ฟุต) จุดหยุด Pyle จุดที่สองจะอยู่ที่ระดับความลึก 30 เมตร (98 ฟุต) และจุดที่สามจะอยู่ที่ระดับความลึก 25 เมตร (82 ฟุต) ซึ่งต่ำกว่าจุดหยุดแรกที่ต้องการน้อยกว่า 9 เมตร (30 ฟุต) ดังนั้นจึงไม่ต้องทำ^{[ 100 ] [ 102 ]}

คุณค่าและความปลอดภัยของการหยุดพักที่ระดับความลึกเพิ่มเติมจากตารางการลดความดันที่ได้มาจากอัลกอริทึมการลดความดันนั้นยังไม่ชัดเจน ผู้เชี่ยวชาญด้านการลดความดันได้ชี้ให้เห็นว่าการหยุดพักที่ระดับความลึกมักจะเกิดขึ้นที่ระดับความลึกที่เนื้อเยื่อที่ช้าบางส่วนยังคงดูดซับน้ำอยู่ และการเพิ่มการหยุดพักที่ระดับความลึกใดๆ ควรจะรวมอยู่ในระยะเวลาการสัมผัสกับความดันสูงที่ใช้ในการคำนวณตารางการลดความดัน และไม่ควรเพิ่มในภายหลัง เพื่อให้สามารถพิจารณาการดูดซับน้ำของเนื้อเยื่อที่ช้ากว่าดังกล่าวได้^{[ 98 ]}การหยุดพักที่ระดับความลึกที่ดำเนินการระหว่างการดำน้ำซึ่งมีการคำนวณการลดความดันแบบเรียลไทม์นั้นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการดำน้ำหลายระดับสำหรับคอมพิวเตอร์ และไม่เพิ่มความเสี่ยงใดๆ นอกเหนือจากความเสี่ยงที่มีอยู่ในอัลกอริทึม

มีข้อจำกัดว่า "จุดหยุดลึก" จะลึกได้แค่ไหน ต้องมีการปล่อยก๊าซออกมาบ้าง และควรลดการปล่อยก๊าซอย่างต่อเนื่องให้น้อยที่สุดเพื่อให้การลดความดันมีประสิทธิภาพที่ยอมรับได้ "จุดหยุดการลดความดันที่ลึกที่สุดที่เป็นไปได้" สำหรับโปรไฟล์ที่กำหนด สามารถกำหนดได้ว่าเป็นความลึกที่ปริมาณก๊าซสำหรับช่องนำหน้าตัดกับเส้นความดันบรรยากาศ นี่ไม่ใช่ความลึกของจุดหยุดที่มีประโยชน์ - จำเป็นต้องมีความเข้มข้นของก๊าซในเนื้อเยื่อส่วนเกินเพื่อขับเคลื่อนการแพร่กระจายของก๊าซออก อย่างไรก็ตาม ความลึกนี้เป็นตัวบ่งชี้ที่มีประโยชน์ของการเริ่มต้นของโซนการลดความดัน ซึ่งอัตราการขึ้นเป็นส่วนหนึ่งของการลดความดันที่วางแผนไว้^{[ 103 ]}

การศึกษาวิจัยโดยDANในปี 2547 พบว่าการเกิดฟองอากาศระดับสูงสามารถลดลงเหลือศูนย์ได้หากความเข้มข้นของไนโตรเจนในเนื้อเยื่อที่อิ่มตัวมากที่สุดยังคงต่ำกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ของค่า M ที่อนุญาต และการเพิ่มจุดหยุดลึกเป็นวิธีที่ง่ายและใช้งานได้จริงในการทำเช่นนี้ ในขณะที่ยังคงอัตราการขึ้นสู่ผิวน้ำเดิมไว้^{[ 97 ]}

สมมติฐานที่ว่าการแพร่เป็นกลไกจำกัดของการขนส่งก๊าซที่ละลายในเนื้อเยื่อ ส่งผลให้ได้แบบจำลองช่องเนื้อเยื่อที่ค่อนข้างแตกต่างออกไป ในกรณีนี้ มีการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับช่องต่างๆ เป็นชุด โดยมีการขนส่งแบบไหลเวียนเข้าไปในช่องหนึ่ง และการแพร่ระหว่างช่องต่างๆ ซึ่งเพื่อความง่ายจึงจัดเรียงเป็นชุด ดังนั้นสำหรับช่องทั่วไป การแพร่จะเกิดขึ้นระหว่างช่องที่อยู่ติดกันสองช่องในด้านตรงข้ามเท่านั้น และกรณีจำกัดคือช่องแรกที่ก๊าซถูกส่งเข้าและออกผ่านการไหลเวียน และปลายสุดของสาย ซึ่งมีช่องข้างเคียงเพียงช่องเดียว^{[ 53 ]}แบบจำลองอนุกรมที่ง่ายที่สุดคือช่องเดียว และสามารถลดทอนลงได้อีกเป็นแบบจำลอง "แผ่นเนื้อเยื่อ" แบบหนึ่งมิติ^{[ 53 ]}

แบบจำลองการลดความดัน แบบฟองอากาศเป็นแนวทางตามกฎในการคำนวณการลดความดันโดยอาศัยแนวคิดที่ว่านิวเคลียสของฟองอากาศขนาดเล็กมีอยู่เสมอในน้ำและเนื้อเยื่อที่มีน้ำ และโดยการคาดการณ์และควบคุมการเติบโตของฟองอากาศ เราสามารถหลีกเลี่ยงโรคจากการลดความดันได้ แบบจำลองฟองอากาศส่วนใหญ่สันนิษฐานว่าฟองอากาศจะก่อตัวขึ้นในระหว่างการลดความดัน และการกำจัดก๊าซในเฟสผสมจะเกิดขึ้น ซึ่งช้ากว่าการกำจัดเฟสที่ละลาย แบบจำลองฟองอากาศมักจะมีจุดหยุดแรกที่ลึกกว่าเพื่อกำจัดก๊าซที่ละลายมากขึ้นที่ความอิ่มตัวยิ่งยวดที่ต่ำกว่าเพื่อลดปริมาตรเฟสฟองอากาศทั้งหมด และอาจลดเวลาที่จำเป็นที่ระดับความลึกตื้นกว่าในการกำจัดฟองอากาศ^{[ 31 ] [ 58 ] [ 101 ]}

แบบจำลองการลดความดันที่สมมติว่ามีการกำจัดก๊าซแบบผสมเฟส ได้แก่:

• แบบจำลองการบีบอัดฟองอากาศของTables du Ministère du Travail ของฝรั่งเศส ^{[ 104 ]} 1992 ^{[ 58 ]}
• อัลกอริทึม Exponential-Linear (Thalmann) ของกองทัพเรือสหรัฐฯ ใช้สำหรับตารางการลดความดันอากาศของกองทัพเรือสหรัฐฯ ปี 2008 (และอื่นๆ) ^{[ 53 ]}
• แบบจำลองการไหลเวียน/การแพร่กระจายแบบผสมผสานของเฮนเนสซีจากตาราง BSAC'88
• แบบจำลองการซึมผ่านที่แปรผัน (VPM) พัฒนาโดย DE Yount และ Hoffman (1986) ที่มหาวิทยาลัยฮาวาย^{[ 31 ]}
• แบบจำลองฟองอากาศที่มีการไล่ระดับลดลง (RGBM) พัฒนาโดย Bruce Wienke ในปี 1990 ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Los Alamos ^{[ 101 ]}
• ไมเคิล เกิร์นฮาร์ดท์ เสนอแบบจำลองพลวัตของฟองอากาศในเนื้อเยื่อ (1991)
• Wayne Gerth และ Richard Vann (1997) ได้ตีพิมพ์แบบจำลองพลวัตของก๊าซและฟองอากาศเชิงความน่าจะเป็น^{[ 104 ]}
• Lewis และ Crow ได้นำเสนอแบบจำลองการก่อตัวของก๊าซ (GFM) ในปี 2551 ^{[ 104 ]}
• แบบจำลองโคเปอร์นิคัสของ Gutvik และ Brubakk (2009) ^{[ 104 ]}

แบบจำลองที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในคอมพิวเตอร์ดำน้ำคือการดัดแปลง RGBM แบบง่าย^{[ 104 ]} แบบจำลองของ Yount และ Hoffman และ Wienke ถือว่าการเกิดฟองเกิดจากภาวะอิ่มตัวเกิน ในขณะที่ Gernhardt, Gerth และ Vann และ Gutvik และ Brubakk ถือว่ามีนิวเคลียสของฟองขนาดเล็กที่มีอยู่ก่อนแล้ว ซึ่งจะเติบโตเมื่อความเข้มข้นของก๊าซในเนื้อเยื่อสูงพอ แบบจำลองเหล่านี้มีความซับซ้อนทางคณิตศาสตร์มากกว่า และในปี 2009 ไม่เหมาะสมสำหรับการคำนวณแบบเรียลไทม์โดยคอมพิวเตอร์ดำน้ำ^{[ 104 ]}

ตรงกันข้ามกับช่องขนานอิสระของแบบจำลอง Haldanean ซึ่งช่องทั้งหมดถือว่ามีความเสี่ยง แบบจำลอง Goldman เสนอช่อง "ใช้งาน" หรือ "มีความเสี่ยง" ที่มีการไหลเวียนค่อนข้างดีเรียงต่อกันกับช่อง "อ่างเก็บน้ำ" หรือ "บัฟเฟอร์" ที่อยู่ติดกันซึ่งมีการไหลเวียนค่อนข้างน้อย ซึ่งไม่ถือว่าเป็นตำแหน่งที่มีศักยภาพในการเกิดฟองอากาศ แต่ส่งผลต่อความน่าจะเป็นของการเกิดฟองอากาศในช่องใช้งานโดยการแลกเปลี่ยนก๊าซเฉื่อยแบบแพร่กระจายกับช่องใช้งาน^{[ 54 ] [ 105 ]}ในระหว่างการอัด ก๊าซจะแพร่กระจายเข้าไปในช่องใช้งานและผ่านเข้าไปในช่องบัฟเฟอร์ ทำให้ปริมาณก๊าซละลายทั้งหมดที่ผ่านช่องใช้งานเพิ่มขึ้น ในระหว่างการลดความดัน ก๊าซบัฟเฟอร์นี้จะต้องผ่านช่องใช้งานอีกครั้งก่อนที่จะถูกกำจัดออกไป หากปริมาณก๊าซในช่องบัฟเฟอร์มีน้อย การแพร่กระจายของก๊าซที่เพิ่มเข้ามาผ่านช่องใช้งานจะช้า^{[ 105 ]}แบบจำลองที่เชื่อมต่อกันคาดการณ์ว่าอัตราการชะล้างก๊าซจะลดลงตามเวลาในระหว่างการลดความดันเมื่อเทียบกับอัตราที่คาดการณ์ไว้สำหรับแบบจำลองช่องขนานอิสระที่ใช้ในการเปรียบเทียบ^{[ 54 ]}

แบบจำลองของโกลด์แมนแตกต่างจากแบบจำลองการลดความดันแบบอนุกรมคิดด์-สตับส์ตรงที่แบบจำลองของโกลด์แมนถือว่าจลนศาสตร์เป็นเชิงเส้น ในขณะที่แบบจำลอง KS มีส่วนประกอบกำลังสอง และแบบจำลองของโกลด์แมนพิจารณาเฉพาะช่องกลางที่มีการไหลเวียนของเลือดดีเท่านั้นที่ก่อให้เกิดความเสี่ยงอย่างชัดเจน ในขณะที่แบบจำลอง KS ถือว่าทุกช่องมีความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นได้ แบบจำลอง DCIEM 1983 เชื่อมโยงความเสี่ยงกับช่องด้านนอกสุดสองช่องของอนุกรมสี่ช่อง^{[ 54 ]}โกลด์แมนอ้างว่าแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่อิงตามแนวคิดนี้ไม่เพียงแต่เหมาะสมกับข้อมูลโปรไฟล์สี่เหลี่ยมของกองทัพเรือที่ใช้สำหรับการสอบเทียบเท่านั้น แต่ยังทำนายความเสี่ยงได้อย่างแม่นยำสำหรับโปรไฟล์ความอิ่มตัวอีกด้วย แบบจำลอง ICM เวอร์ชันฟองอากาศไม่ได้แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในการทำนาย และถูกยกเลิกเนื่องจากมีความซับซ้อนมากขึ้นโดยไม่มีข้อได้เปรียบที่สำคัญ ICM ยังทำนายอุบัติการณ์ของโรคจากการลดความดันได้แม่นยำยิ่งขึ้นในการดำน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจที่มีความเสี่ยงต่ำที่บันทึกไว้ในชุดข้อมูล Project Dive Exploration ของ DAN แบบจำลองทางเลือกที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้คือแบบจำลอง LE1 (เชิงเส้น-เลขชี้กำลัง) และแบบจำลอง Haldanean แบบตรง^{[ 105 ]}แบบจำลอง Goldman คาดการณ์ว่าความเสี่ยงจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการหยุดพักเพื่อความปลอดภัยในการดำน้ำที่มีความเสี่ยงต่ำ^{[ 106 ]}และความเสี่ยงจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญโดยการใช้ไนตร็อกซ์ (มากกว่าที่ตาราง PADI แนะนำ) ^{[ 107 ]}

แบบจำลองการลดความดัน เชิงความน่าจะเป็นหรือที่เรียกว่าแบบจำลองการลดความดันตามหลักฐานเชิงประจักษ์ ได้รับการออกแบบมาเพื่อคำนวณความเสี่ยง (หรือความน่าจะเป็น) ของ การเกิด โรคจากการลดความดัน (DCS) บนโปรไฟล์การลดความดันที่กำหนด^{[ 108 ] [ 94 ]}โดยอิงจากผลลัพธ์จริงของชุดข้อมูลที่มีความน่าเชื่อถือทางสถิติ การวิเคราะห์ทางสถิติเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับงานอากาศอัดในการดำเนินงานขุดอุโมงค์ เนื่องจากมีจำนวนผู้เข้ารับการทดสอบจำนวนมากที่ได้รับความเสี่ยงในลักษณะเดียวกันที่ความดันและอุณหภูมิแวดล้อมเดียวกัน มีภาระงานและเวลาการสัมผัสที่คล้ายคลึงกัน และมีตารางการลดความดันที่เหมือนกัน^{[ 109 ]}การลดความดันจำนวนมากภายใต้สถานการณ์ที่คล้ายคลึงกันแสดงให้เห็นว่าการกำจัดความเสี่ยงทั้งหมดของ DCS นั้นไม่สามารถทำได้ในทางปฏิบัติ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำหนดความเสี่ยงที่ยอมรับได้ โดยอิงจากปัจจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการใช้งาน ตัวอย่างเช่น การเข้าถึงการรักษาที่มีประสิทธิภาพได้ง่ายในรูปแบบของการรักษาด้วยออกซิเจนความดันสูง ณ สถานที่ หรือข้อได้เปรียบที่มากขึ้นในการนำนักดำน้ำออกจากน้ำได้เร็วขึ้น อาจทำให้ยอมรับอัตราการเกิดเหตุการณ์ที่สูงขึ้นได้ ในขณะที่การรบกวนตารางการทำงาน ผลกระทบเชิงลบต่อขวัญกำลังใจของคนงาน หรือความคาดหวังสูงว่าจะมีการฟ้องร้อง จะทำให้อัตราการเกิดเหตุการณ์ที่ยอมรับได้ลดลง ประสิทธิภาพก็เป็นปัจจัยหนึ่งเช่นกัน เนื่องจากการลดความดันของพนักงานเกิดขึ้นในระหว่างชั่วโมงทำงาน^{[ 109 ]}

วิธีการเหล่านี้สามารถปรับเปลี่ยน ความลึกและเวลาของ การหยุดการลดความดันเพื่อให้ได้ตารางการลดความดันที่สมมติว่ามีความน่าจะเป็นของการเกิด DCS ที่กำหนดไว้ ในขณะที่ลดเวลาการลดความดันทั้งหมดให้น้อยที่สุด กระบวนการนี้ยังสามารถทำงานในทางกลับกันได้ ทำให้สามารถคำนวณความน่าจะเป็นของการเกิด DCS สำหรับตารางการลดความดันใดๆ ก็ได้ หากมีข้อมูลที่เชื่อถือได้เพียงพอ^{[ 109 ]}

ในปี 1936 อัตราการเกิดโรค 2% ถือว่ายอมรับได้สำหรับผู้ปฏิบัติงานที่ใช้ลมอัดในสหราชอาณาจักร กองทัพเรือสหรัฐฯ ในปี 2000 ยอมรับอัตราการเกิดอาการเล็กน้อยที่ 2% แต่มีอาการรุนแรงเพียง 0.1% การดำน้ำเชิงพาณิชย์ในทะเลเหนือในช่วงทศวรรษ 1990 ยอมรับอาการเล็กน้อยที่ 0.5% แต่แทบไม่มีอาการรุนแรง และการดำน้ำเชิงพาณิชย์ในอ่าวเม็กซิโกในช่วงทศวรรษ 1990 เช่นกัน ยอมรับกรณีเล็กน้อยที่ 0.1% และกรณีรุนแรงที่ 0.025% หน่วยงานด้านสุขภาพและความปลอดภัยมักจะกำหนดความเสี่ยงที่ยอมรับได้ให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้โดยคำนึงถึงปัจจัยที่เกี่ยวข้องทั้งหมด รวมถึงปัจจัยทางเศรษฐกิจ^{[ 109 ] [ 108 ]}ในการวิเคราะห์ความน่าจะเป็นของอาการเล็กน้อยและรุนแรง จำเป็นต้องกำหนดประเภทของการแสดงอาการเหล่านี้ก่อน ตามความเหมาะสมกับการวิเคราะห์^{[ 110 ]}

เครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการประมาณความน่าจะเป็นของโรคจากการลดความดัน ได้แก่ แบบจำลองทางชีวฟิสิกส์ที่อธิบายการแลกเปลี่ยนก๊าซเฉื่อยและการก่อตัวของฟองอากาศในระหว่างการลดความดัน ข้อมูลการสัมผัสในรูปแบบของโปรไฟล์ความดัน/เวลาสำหรับส่วนผสมของก๊าซหายใจ และผลลัพธ์ของ DCS สำหรับการสัมผัสเหล่านี้ วิธีการทางสถิติ เช่นการวิเคราะห์การอยู่รอดหรือการวิเคราะห์แบบเบย์เซียนเพื่อหาความเหมาะสมที่สุดระหว่างแบบจำลองและข้อมูลการทดลอง หลังจากนั้นแบบจำลองสามารถเปรียบเทียบเชิงปริมาณได้ และใช้แบบจำลองที่เหมาะสมที่สุดเพื่อทำนายความน่าจะเป็นของ DCS สำหรับแบบจำลอง กระบวนการนี้มีความซับซ้อนเนื่องจากอิทธิพลของสภาพแวดล้อมต่อความน่าจะเป็นของ DCS ปัจจัยที่ส่งผลต่อการไหลเวียนของเนื้อเยื่อในระหว่างการรับและปล่อยก๊าซ ซึ่งส่งผลต่ออัตราการรับและการกำจัดก๊าซเฉื่อยตามลำดับ ได้แก่ การแช่ อุณหภูมิ และการออกกำลังกาย การออกกำลังกายยังเป็นที่ทราบกันดีว่าส่งเสริมการก่อตัวของฟองอากาศในระหว่างการลดความดัน^{[ 109 ]}

การกระจายตัวของจุดหยุดการลดความดันยังส่งผลต่อความเสี่ยงของโรคจากการลดความดัน (DCS) ด้วย การทดลองของกองทัพเรือสหรัฐฯ โดยใช้โรคจากการลดความดันที่มีอาการเป็นจุดสิ้นสุด ได้เปรียบเทียบแบบจำลองสองแบบสำหรับการทำงานใต้น้ำโดยใช้อากาศ โดยใช้เวลาใต้น้ำ อุณหภูมิน้ำ และภาระงานเท่ากัน และมีเวลาลดความดันรวมเท่ากัน สำหรับการกระจายตัวของจุดหยุดการลดความดันที่ระดับความลึกต่างกันสองแบบ โดยใช้อากาศเช่นกัน และพบว่าจุดหยุดที่ระดับความลึกตื้นกว่ามีความเสี่ยงต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ แบบจำลองนี้ไม่ได้พยายามปรับการกระจายตัวของเวลาลดความดันที่ระดับความลึกให้เหมาะสมที่สุด หรือการใช้การเปลี่ยนก๊าซ แต่เป็นการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของแบบจำลองเฉพาะสองแบบเท่านั้น แต่สำหรับแบบจำลองเหล่านั้น ผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าเชื่อถือ^{[ 109 ]}

มีการทดลองอีกชุดหนึ่งสำหรับการสัมผัสที่ก้นทะเลเป็นเวลานานขึ้นเรื่อยๆ ที่ระดับความลึกคงที่ โดยมีอุณหภูมิแวดล้อมที่แตกต่างกัน มีการเปรียบเทียบสภาวะอุณหภูมิสี่แบบ ได้แก่ อุณหภูมิอบอุ่นในช่วงก้นทะเลและช่วงลดความดัน อุณหภูมิเย็นในช่วงก้นทะเลและช่วงลดความดัน อุณหภูมิอบอุ่นที่ก้นทะเลและเย็นในช่วงลดความดัน และอุณหภูมิเย็นที่ก้นทะเลและอบอุ่นในช่วงลดความดัน ผลที่ได้นั้นชัดเจนมากว่าอุบัติการณ์ของ DCS ต่ำกว่ามากสำหรับนักดำน้ำที่รู้สึกเย็นกว่าในช่วงการกลืนก๊าซและอบอุ่นกว่าในช่วงลดความดันเมื่อเทียบกับกรณีตรงกันข้าม ซึ่งตีความได้ว่าเป็นการบ่งชี้ถึงผลกระทบของอุณหภูมิต่อการไหลเวียนของเลือดต่อการดูดซึมและการขับก๊าซ^{[ 109 ]}

การวิเคราะห์ทางสถิติย้อนหลังของชุดข้อมูลขนาดใหญ่ของรายงานกรณีศึกษาเกี่ยวกับการดำน้ำด้วยอากาศและไนตร็อกซ์ที่ตีพิมพ์ในปี 2017 ระบุว่า สำหรับความเสี่ยงที่ยอมรับได้ 2% สำหรับอาการเล็กน้อย และ 0.1% สำหรับอาการรุนแรง โดยใช้แบบจำลองการคายแก๊สเชิงเส้นเลขชี้กำลัง ความเสี่ยงของอาการรุนแรงเป็นปัจจัยจำกัด ปัจจัยหนึ่งที่ทำให้การวิเคราะห์นี้ซับซ้อนคือความแปรปรวนของวิธีการแยกแยะระหว่างกรณีเล็กน้อยและรุนแรง^{[ 108 ]}

ภาพกราฟิกแสดงตารางการลดความดันแบบอิ่มตัวของ NORSOK U-100 (2009) จากระดับความลึก 180 เมตร เริ่มเวลา 06:00 น. และใช้เวลา 7 วัน 15 ชั่วโมง โดยรักษาความดันย่อยของออกซิเจนไว้ระหว่าง 0.4 ถึง 0.5 บาร์

การลดความดันแบบอิ่มตัวเป็นกระบวนการทางสรีรวิทยาของการเปลี่ยนจากสภาวะคงที่ของการอิ่มตัวเต็มที่ด้วยก๊าซเฉื่อยที่ความดันสูงขึ้นไปสู่สภาวะมาตรฐานที่ความดันบรรยากาศปกติที่พื้นผิว เป็นกระบวนการที่ยาวนานซึ่งก๊าซเฉื่อยจะถูกกำจัดออกไปในอัตราที่ต่ำมากซึ่งจำกัดโดยเนื้อเยื่อที่ได้รับผลกระทบที่ช้าที่สุด และการเบี่ยงเบนอาจทำให้เกิดฟองก๊าซซึ่งสามารถทำให้เกิดโรคจากการลดความดันได้ ขั้นตอนการปฏิบัติงานส่วนใหญ่อาศัยพารามิเตอร์ที่ได้จากการทดลองซึ่งอธิบายอัตราการลดความดันที่ช้าอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอาจขึ้นอยู่กับความลึกและส่วนผสมของก๊าซ^{[ 111 ]}

ในการดำน้ำแบบอิ่มตัว เนื้อเยื่อทั้งหมดจะถือว่าอิ่มตัว และการลดความดันซึ่งปลอดภัยสำหรับเนื้อเยื่อที่ช้าที่สุดตามทฤษฎีแล้วจะปลอดภัยสำหรับเนื้อเยื่อที่เร็วกว่าทั้งหมดในแบบจำลองคู่ขนาน การขึ้นสู่ผิวน้ำโดยตรงจากการอิ่มตัวของอากาศที่ระดับความลึกประมาณ 7 เมตร จะทำให้เกิดฟองก๊าซในหลอดเลือดดำ แต่ไม่มีอาการของ DCS การสัมผัสกับความอิ่มตัวที่ลึกกว่านั้นต้องใช้ตารางการลดความดันเพื่อกลับสู่ระดับอิ่มตัว^{[ 112 ]}

อัตราการลดความดันที่ปลอดภัยจากการดำน้ำแบบอิ่มตัวจะถูกควบคุมโดยความดันย่อยของออกซิเจนในก๊าซหายใจที่สูดดมเข้าไป^{[ 113 ]}ความไม่อิ่มตัวโดยธรรมชาติเนื่องจากช่วงออกซิเจนช่วยให้ระยะเริ่มต้นของการลดความดันแบบอิ่มตัวค่อนข้างเร็วตามสัดส่วนของความดันย่อยของออกซิเจน จากนั้นจึงควบคุมอัตราการลดความดันเพิ่มเติมที่จำกัดโดยครึ่งเวลาของการกำจัดก๊าซเฉื่อยจากช่องที่ช้าที่สุด^{[ 114 ]}อย่างไรก็ตาม ตารางการลดความดันแบบอิ่มตัวบางตารางไม่อนุญาตให้เริ่มการลดความดันด้วยการเคลื่อนตัวขึ้นด้านบนโดยเฉพาะ^{[ 115 ]}ทั้งการเคลื่อนตัวและขั้นตอนการลดความดันที่ใช้ในปัจจุบัน (2016) ไม่พบว่าก่อให้เกิดปัญหาการลดความดันโดยลำพัง แต่ดูเหมือนว่าจะมีความเสี่ยงสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อการเคลื่อนตัวตามมาด้วยการลดความดันก่อนที่ฟองอากาศที่ไม่มีอาการซึ่งเกิดจากการเคลื่อนตัวจะหายไปอย่างสมบูรณ์ การเริ่มลดความดันในขณะที่มีฟองอากาศปรากฏอยู่ดูเหมือนจะเป็นปัจจัยสำคัญในหลายกรณีของอาการป่วยจากการลดความดันที่ไม่คาดคิดในระหว่างการลดความดันอิ่มตัวตามปกติ^{[ 116 ]}

การประยุกต์ใช้แบบจำลองฟองอากาศในปี พ.ศ. 2528 ทำให้สามารถสร้างแบบจำลองการลดความดันแบบทั่วไป การลดความดันที่ระดับความสูง เกณฑ์ไม่หยุดพัก และการดำน้ำอิ่มตัวได้สำเร็จโดยใช้การตั้งค่าพารามิเตอร์การก่อตัวของนิวเคลียสทั่วโลกสี่ตัวเพียงครั้งเดียว^{[ 117 ]}

การวิจัยเกี่ยวกับการสร้างแบบจำลองการลดความดันอิ่มตัวและการทดสอบตารางเวลายังคงดำเนินต่อไป ในปี 2558 แนวคิดที่เรียกว่า Extended Oxygen Window ถูกนำมาใช้ในการทดสอบเบื้องต้นสำหรับแบบจำลองการลดความดันอิ่มตัวที่ได้รับการปรับปรุง แบบจำลองนี้ช่วยให้สามารถลดความดันได้เร็วขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการขึ้นสู่ผิวน้ำเพื่อใช้ประโยชน์จากภาวะไม่อิ่มตัวโดยธรรมชาติอันเนื่องมาจากการใช้ออกซิเจนในกระบวนการเผาผลาญ ตามด้วยอัตราคงที่ที่จำกัดโดยความดันย่อยของออกซิเจนในก๊าซหายใจ ระยะเวลาของอัตราการลดความดันคงที่ยังถูกจำกัดโดยสัดส่วนออกซิเจนสูงสุดที่อนุญาต และเมื่อถึงขีดจำกัดนี้ อัตราการลดความดันจะช้าลงอีกครั้งเนื่องจากความดันย่อยของออกซิเจนลดลง ขั้นตอนนี้ยังคงอยู่ในขั้นตอนการทดลอง ณ เดือนพฤษภาคม 2559 เป้าหมายคือการลดเวลาการลดความดันโดยรวมลงอย่างปลอดภัยในระดับที่ยอมรับได้สำหรับความลึกอิ่มตัวและส่วนผสมของก๊าซที่กำหนด^{[ 111 ]}

สิ่งสำคัญคือทฤษฎีใดๆ ก็ตามจะต้องได้รับการตรวจสอบโดยขั้นตอนการทดสอบที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง เมื่อขั้นตอนการทดสอบและอุปกรณ์มีความซับซ้อนมากขึ้น นักวิจัยก็จะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบของการลดความดันต่อร่างกาย การวิจัยเบื้องต้นมุ่งเน้นไปที่การดำน้ำที่ปราศจากอาการของโรคจากการลดความดัน (DCS) ที่สามารถสังเกตได้ ต่อมาเมื่อใช้การทดสอบอัลตราซาวนด์ดอปเลอร์ ก็พบว่ามีฟองอากาศเกิดขึ้นภายในร่างกายแม้ในการดำน้ำที่ไม่มีสัญญาณหรืออาการของ DCI ปรากฏการณ์นี้จึงเป็นที่รู้จักกันในชื่อ "ฟองอากาศเงียบ" การมีก๊าซอุดตันในหลอดเลือดดำถือเป็นตัวบ่งชี้โรคจากการลดความดันที่มีความจำเพาะต่ำ แต่การไม่มีก๊าซอุดตันถือเป็นตัวบ่งชี้ที่ไวต่อความเสี่ยงต่ำของการลดความดัน ดังนั้นการตรวจจับ VGE ในเชิงปริมาณจึงถือว่ามีประโยชน์ในฐานะตัวบ่งชี้ความเครียดจากการลดความดันเมื่อเปรียบเทียบกลยุทธ์การลดความดัน หรือประเมินประสิทธิภาพของขั้นตอนต่างๆ^{[ 118 ]}

ตารางของกองทัพเรือสหรัฐฯ ปี 1956 อ้างอิงจากขีดจำกัดที่กำหนดโดยสัญญาณและอาการ DCS ภายนอก นักวิจัยรุ่นหลังสามารถปรับปรุงงานนี้ได้โดยการปรับขีดจำกัดตามการทดสอบ Doppler อย่างไรก็ตาม ตาราง CCR ของกองทัพเรือสหรัฐฯ ที่อิงตามอัลกอริทึม Thalmann ก็ใช้เพียงอาการ DCS ที่สามารถระบุได้เป็นเกณฑ์การทดสอบเช่นกัน^{[ 119 ] [ 120 ]}เนื่องจากขั้นตอนการทดสอบนั้นยาวนานและมีค่าใช้จ่ายสูง และมีข้อจำกัดทางจริยธรรมเกี่ยวกับงานทดลองกับมนุษย์โดยมีการบาดเจ็บเป็นจุดสิ้นสุด จึงเป็นเรื่องปกติที่นักวิจัยจะทำการตรวจสอบความถูกต้องเบื้องต้นของแบบจำลองใหม่โดยอิงจากผลการทดลองจากการทดลองก่อนหน้านี้ ซึ่งมีนัยสำคัญบางประการเมื่อเปรียบเทียบแบบจำลอง^{[ 121 ]}

การดำน้ำลึกในระยะเวลาสั้นๆ จำเป็นต้องใช้เวลาในการลดความดันนานกว่าเมื่อเทียบกับเวลาที่อยู่ ณ ความลึกนั้นๆ ซึ่งโดยเนื้อแท้แล้วไม่มีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับการดำน้ำแบบอิ่มตัว มีการปรับเปลี่ยนอัลกอริทึมการลดความดันต่างๆ ที่มีประสิทธิภาพในระดับปานกลางในการดำน้ำตื้น เพื่อพัฒนาวิธีการลดความดันที่สั้นลงหรือปลอดภัยยิ่งขึ้น แต่โดยทั่วไปแล้ววิธีการเหล่านี้ไม่ได้รับการสนับสนุนจากการทดลองแบบควบคุม และอาศัยหลักฐานจากประสบการณ์ส่วนตัวเป็นส่วนใหญ่ มีความเชื่อกันอย่างแพร่หลายว่าอัลกอริทึมที่ใช้แบบจำลองฟองอากาศและกระจายจุดหยุดการลดความดันในช่วงความลึกที่กว้างกว่านั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าแบบจำลองปริมาณก๊าซละลายแบบดั้งเดิม โดยลดการเกิดฟองอากาศในช่วงแรกให้น้อยที่สุด โดยอิงจากข้อพิจารณาทางทฤษฎีเป็นส่วนใหญ่ โดยไม่มีหลักฐานยืนยันประสิทธิภาพ แม้ว่าจะมีอุบัติการณ์ของโรคจากการลดความดันที่มีอาการน้อยก็ตาม อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการปรับเปลี่ยนเหล่านี้ และได้รับการวิเคราะห์แล้ว ซึ่งโดยทั่วไปแล้วสนับสนุนมุมมองตรงกันข้าม คือ จุดหยุดที่ระดับความลึกมากอาจนำไปสู่การเกิดและการเติบโตของฟองอากาศในอัตราที่สูงกว่า เมื่อเทียบกับระบบที่ใช้จุดหยุดที่ระดับความลึกตื้นกว่าซึ่งกระจายอยู่ตลอดช่วงเวลาการลดความดันทั้งหมดเท่ากันสำหรับระดับความลึกที่กำหนด^{[ 122 ] [ 80 ]}

ปริมาณอินทิกรัลของความอิ่มตัวยิ่งยวดเมื่อเวลาผ่านไปอาจเป็นตัวบ่งชี้ความเครียดจากการลดความดัน ไม่ว่าจะเป็นสำหรับกลุ่มเนื้อเยื่อที่กำหนดหรือสำหรับกลุ่มเนื้อเยื่อทั้งหมด การเปรียบเทียบตัวบ่งชี้นี้ที่คำนวณสำหรับกลุ่มเนื้อเยื่อ Bühlmann ที่รวมกันสำหรับตารางการลดความดันที่มีระยะเวลาเท่ากันสำหรับความลึก เวลาอยู่ใต้น้ำ และส่วนผสมของก๊าซที่เหมือนกัน แสดงให้เห็นว่าความเครียดจากการลดความดันโดยรวมจะมากขึ้นสำหรับการดำน้ำที่ใช้การหยุดพักที่ระดับความลึก อย่างน้อยก็ส่วนหนึ่งเนื่องมาจากการกลืนกินเนื้อเยื่อที่ช้ากว่าอย่างต่อเนื่องในระหว่างการหยุดพักที่ระดับความลึก^{[ 80 ]}

การเปลี่ยนชนิดของก๊าซระหว่างการลดความดันในระบบวงจรเปิดนั้น ทำไปเพื่อเพิ่มความดันย่อยของออกซิเจนเป็นหลัก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของช่วงออกซิเจน (oxygen window effect) ในขณะที่ยังคงรักษาระดับให้อยู่ต่ำกว่า ระดับ ที่เป็นพิษเฉียบพลัน เป็นที่ยอมรับกันดีทั้งในทางทฤษฎีและการปฏิบัติว่า ความดันย่อยของออกซิเจนที่สูงขึ้นจะช่วยให้การกำจัดก๊าซเฉื่อยทั้งในสถานะละลายและในรูปของฟองอากาศเป็นไปอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในการดำน้ำด้วยระบบวงจรปิดแบบใช้เครื่องช่วยหายใจ ความดันย่อยของออกซิเจนตลอดการดำน้ำจะถูกรักษาไว้ในระดับที่ค่อนข้างสูงแต่ยังอยู่ในระดับที่ยอมรับได้ เพื่อลดการรับก๊าซ (ongassing) และเร่งการระบายก๊าซเจือจาง (offgassing) การเปลี่ยนจากก๊าซเจือจางที่ใช้ฮีเลียมเป็นไนโตรเจนระหว่างการขึ้นสู่ผิวน้ำนั้นเป็นที่พึงปรารถนาเพื่อลดการใช้ฮีเลียมที่มีราคาแพง แต่ก็มีผลกระทบอื่นๆ ด้วย ไม่น่าเป็นไปได้ที่การเปลี่ยนไปใช้ก๊าซลดความดันที่ใช้ไนโตรเจนเป็นหลักจะเร่งการลดความดันในรูปแบบการดำน้ำแบบเทคนิคทั่วไป แต่มีหลักฐานบางอย่างที่แสดงว่าการลดความดันด้วยส่วนผสมของฮีเลียมและออกซิเจนมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดโรค DCS ทางระบบประสาทมากกว่า ในขณะที่การลดความดันด้วยไนโตรเจนมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดอาการอื่นๆ หากเกิดโรค DCS ขึ้น อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนจากก๊าซลดความดันที่มีฮีเลียมเป็นส่วนประกอบหลักไปเป็นก๊าซลดความดันที่มีไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบหลักนั้นเกี่ยวข้องกับ DCS ในหูชั้นใน ซึ่งเชื่อมโยงกับผลกระทบของการแพร่กระจายสวนทาง ความเสี่ยงนี้สามารถลดลงได้ด้วยการลดความดันเริ่มต้นที่เพียงพอ การใช้ความดันย่อยของออกซิเจนสูง และการเปลี่ยนจากฮีเลียมเป็นไนโตรเจนให้ตื้นขึ้น^{[ 122 ]}

กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้ทำการทดลองกับมนุษย์ในปี 1982 เพื่อตรวจสอบตารางเวลาสำหรับการดำน้ำโดยไม่ต้องลดความดันก่อนการเดินทางขึ้นสู่ระดับความสูงทันที และสำหรับการดำน้ำที่ระดับความสูงที่อนุญาตให้บินได้ทันทีหลังจากการดำน้ำที่ระดับความสูง 8,500 ฟุต (2,600 เมตร) ^{[ 123 ]}ชุดการทดสอบอีกชุดหนึ่งในปี 2004 ได้ดำเนินการเพื่อตรวจสอบการคาดการณ์ของแบบจำลองฟองอากาศสำหรับการลดความดันที่ระดับความสูงโดยใช้โปรไฟล์การสัมผัสที่ไม่เคยทดสอบมาก่อน พารามิเตอร์ต่างๆ ได้แก่ การออกแรง ระดับความสูงตั้งแต่ 18,000 ถึง 35,000 ฟุต (5,500 ถึง 10,700 เมตร) เวลาก่อนหายใจ และเวลาการสัมผัส แต่การสัมผัสเหล่านี้ไม่ได้รวมถึงการดำน้ำล่าสุด^{[ 124 ]}

การทดลองโดยใช้จุดสิ้นสุดของอาการ DCS โดยใช้โปรไฟล์ที่ใกล้เคียงกับขีดจำกัดการสัมผัสโดยไม่ต้องลดความดันสำหรับการดำน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ ได้ดำเนินการเพื่อพิจารณาว่าการเกิด DCS ระหว่างหรือหลังการบินมีความสัมพันธ์กับระยะเวลาของช่วงเวลาพักบนผิวน้ำก่อนบิน (PFSI) อย่างไร การดำน้ำและ PFSI ตามด้วยการสัมผัสเป็นเวลาสี่ชั่วโมงที่ 75 kPa ซึ่งเทียบเท่ากับระดับความสูงสูงสุดที่อนุญาตในห้องโดยสารของเครื่องบินพาณิชย์ที่ 8,000 ฟุต (2,400 เมตร) อุบัติการณ์ของ DCS ลดลงเมื่อช่วงเวลาพักบนผิวน้ำเพิ่มขึ้น โดยไม่มีอุบัติการณ์เกิดขึ้นสำหรับช่วงเวลาพักบนผิวน้ำ 17 ชั่วโมง โปรไฟล์การดำน้ำซ้ำๆ มักต้องการช่วงเวลาพักบนผิวน้ำที่นานกว่าการดำน้ำครั้งเดียวเพื่อลดอุบัติการณ์ การทดสอบเหล่านี้ช่วยให้ข้อมูลคำแนะนำเกี่ยวกับเวลาในการบิน^{[ 125 ]}

การตรวจหัวใจด้วยคลื่นเสียงความถี่สูงระหว่างบินแสดงให้เห็นว่ามีโอกาสเกิดโรคจากการลดความดันอากาศต่ำแต่ไม่ใช่ศูนย์ในเครื่องบินโดยสารที่มีความดันอากาศสูงหลังจากพักบนผิวน้ำ 24 ชั่วโมงก่อนบินหลังจากดำน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจซ้ำๆ หลายครั้งเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์ โดยตรวจพบฟองก๊าซในหลอดเลือดดำในนักดำน้ำจำนวนมากที่ได้รับการทดสอบ^{[ 126 ]}

การวิจัยเกี่ยวกับการลดความดันยังคงดำเนินต่อไป โดยทั่วไปแล้วไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับรายละเอียดเฉพาะเจาะจง อย่างไรก็ตามเครือข่ายแจ้งเตือนนักดำน้ำ (DAN) มี โครงการ วิทยาศาสตร์พลเมืองที่ดำเนินการโดย DAN (ยุโรป) ซึ่งรวบรวมข้อมูลจากนักดำน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจที่ เป็นอาสาสมัคร เพื่อการวิเคราะห์โดยเจ้าหน้าที่วิจัยของ DAN และนักวิจัยอื่น ๆ การวิจัยนี้ได้รับทุนจากค่าสมัครสมาชิกของสมาชิก DAN ยุโรป^{[ 127 ]}ห้องปฏิบัติการความปลอดภัยในการดำน้ำเป็นฐานข้อมูลที่สมาชิกสามารถอัปโหลดโปรไฟล์การดำน้ำจากคอมพิวเตอร์ดำน้ำหลากหลายประเภทที่แปลงเป็นรูปแบบมาตรฐานและข้อมูลอื่น ๆ เกี่ยวกับการดำน้ำ^{[ 128 ]}ข้อมูลจากการดำน้ำจริงหลายแสนครั้งได้รับการวิเคราะห์เพื่อตรวจสอบแง่มุมของความปลอดภัยในการดำน้ำ^{[ 129 ]}ข้อมูลจำนวนมากที่รวบรวมได้ถูกนำมาใช้สำหรับการวิเคราะห์ความน่าจะเป็นของความเสี่ยงจากการลดความดัน ผู้บริจาคข้อมูลสามารถรับข้อเสนอแนะได้ทันทีในรูปแบบของการวิเคราะห์ความเสี่ยงอย่างง่ายของโปรไฟล์การดำน้ำของพวกเขาซึ่งจัดอันดับเป็นหนึ่งในสามระดับความเสี่ยง (สูง ปานกลาง และต่ำ) โดยอิงจากการเปรียบเทียบกับค่า M ของ Bühlmann ZH16c ที่คำนวณสำหรับโปรไฟล์เดียวกัน

โครงการที่ระบุไว้ (ไม่ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการลดการบีบอัด) ได้แก่: ^{[ 130 ]}

• การรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับฟองก๊าซในหลอดเลือดและการวิเคราะห์ข้อมูล
• การระบุโปรไฟล์การขึ้นที่เหมาะสมที่สุด
• การตรวจสอบสาเหตุของอุบัติเหตุใต้น้ำที่ไม่สามารถอธิบายได้
• ความเครียดในการดำน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ
• ความสัมพันธ์ระหว่างช่องเปิดฟอราเมนโอวาเล (PFO) และความเสี่ยงต่อโรคจากการลดความดัน
• การดำน้ำสำหรับผู้ที่เป็นโรคหอบหืดและเบาหวานและการจัดการความเสี่ยงที่เกี่ยวข้อง
• สรีรวิทยาและพยาธิสรีรวิทยาของการกลั้นหายใจ
• ภาวะอุณหภูมิร่างกายต่ำกว่าปกติและการดำน้ำ
• ปวดหัวและการดำน้ำ
• การเปลี่ยนแปลงของเลือดที่เกี่ยวข้องกับการดำน้ำ
• ความเสี่ยงจากการลดความดันขณะเดินทางทางอากาศหลังจากดำน้ำ
• ผลกระทบทางสรีรวิทยาของการดำน้ำด้วยอุปกรณ์หายใจวน
• ผลกระทบของความเครียดจากการลดความดันต่อเซลล์ต้นกำเนิดของเยื่อบุหลอดเลือดและเซลล์เม็ดเลือด
• ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพของความเครียดจากการลดความดันในระยะเริ่มต้น
• ผลกระทบของออกซิเจนความดันปกติต่อเลือดและการปฐมพยาบาลเบื้องต้นในภาวะ DCI

แบบจำลองฟองอากาศสำหรับการลดความดันเป็นที่นิยมในหมู่นักดำน้ำเทคนิคในช่วงต้นทศวรรษ 2000 แม้ว่าจะมีข้อมูลสนับสนุนประสิทธิภาพของแบบจำลองในทางปฏิบัติเพียงเล็กน้อยก็ตาม นับตั้งแต่นั้นมา การศึกษาเปรียบเทียบหลายชิ้นได้แสดงให้เห็นถึงจำนวนฟองอากาศอุดตันในหลอดเลือดดำที่ค่อนข้างมากขึ้นหลังจากการลดความดันโดยใช้แบบจำลองฟองอากาศ และการศึกษาหนึ่งรายงานอัตราการเกิดโรคจากการลดความดันที่สูงขึ้น การหยุดลดความดันที่ลึกกว่าในช่วงต้นของการขึ้นสู่ผิวน้ำดูเหมือนจะมีประสิทธิภาพในการควบคุมการเกิดฟองอากาศน้อยกว่าที่สมมติฐานแนะนำ ความล้มเหลวนี้อาจเกิดจากการกลืนกินเนื้อเยื่อที่เคลื่อนที่ช้าอย่างต่อเนื่องในช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้นที่ระดับความลึกที่มากขึ้น ส่งผลให้เนื้อเยื่อเหล่านี้มีความอิ่มตัวเกินมากขึ้นที่ระดับความลึกที่ตื้นกว่า กลยุทธ์การลดความดันที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการดำน้ำแบบเด้งกลับที่ลึกยังคงไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด (2016) ^{[ 131 ]}

ประสิทธิภาพเชิงปฏิบัติของการเปลี่ยนก๊าซจากสารเจือจางที่ใช้ฮีเลียมเป็นไนตร็อกซ์เพื่อเร่งการลดความดันยังไม่ได้รับการพิสูจน์อย่างน่าเชื่อถือ การเปลี่ยนก๊าซเหล่านี้เพิ่มความเสี่ยงต่อโรคความดันในหูชั้นในลดลงเนื่องจากผลของการแพร่กระจายสวนทาง^{[ 131 ]}

นอกจากโปรไฟล์การดำน้ำพื้นฐานและส่วนผสมของก๊าซ รวมถึงปริมาณก๊าซตกค้างจากการดำน้ำครั้งก่อนแล้ว ยังมีปัจจัยอีกสามกลุ่มที่คาดว่าจะมีอิทธิพลอย่างมากต่อความเครียดจากการลดความดัน การเกิดฟองอากาศในนักดำน้ำ และการเกิดอาการต่างๆ ได้แก่ การออกกำลังกายก่อน ระหว่าง และหลังการดำน้ำ สภาวะอุณหภูมิระหว่างและหลังการดำน้ำ รวมถึงผลกระทบต่อการกระจายตัวของการไหลเวียนโลหิตและการเปลี่ยนแปลงระหว่างการดำน้ำ และกลุ่มปัจจัยที่จัดอยู่ในกลุ่ม "ความโน้มเอียง" เช่น สภาวะความชุ่มชื้น สมรรถภาพทางกาย อายุ สุขภาพทางชีวภาพ และลักษณะอื่นๆ ที่อาจส่งผลต่อการดูดซึมและการปล่อยก๊าซในนักดำน้ำ ปัจจุบันปัจจัยเหล่านี้ไม่สามารถนำมาใช้ในการคาดการณ์ความเสี่ยงจากการลดความดันได้อย่างแม่นยำ และบางปัจจัยก็ไม่สามารถประเมินค่าได้แบบเรียลไทม์^{[ 7 ]}

การลดความดันเป็นเรื่องที่ยิ่งเรียนรู้มากเท่าไหร่ ก็ยิ่งพบว่าแท้จริงแล้วเรายังไม่รู้เรื่องราวที่เกิดขึ้นทั้งหมดเพราะเบื้องหลังความแม่นยำแบบ "ขาวดำ" ของตารางข้อมูล การนับถอยหลังวินาทีต่อวินาทีของคอมพิวเตอร์ดำน้ำ และความบริสุทธิ์ทางคณิตศาสตร์ของแบบจำลองการลดความดันนั้น ซ่อนเร้นป่าแห่งสรีรวิทยาที่มืดมิดและลึกลับซึ่งแทบไม่มีใครสำรวจมาก่อน

— คาร์ล อี. ฮักกินส์, 1992 ^{[ 133 ]}

จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับทฤษฎี แบบจำลอง ตาราง และอัลกอริทึมต่างๆ เพื่อให้นักดำน้ำสามารถตัดสินใจได้อย่างรอบรู้เกี่ยวกับความต้องการการลดแรงดันของตนเอง^{[ 56 ]}ทฤษฎีการลดแรงดันขั้นพื้นฐานและการใช้ตารางการลดแรงดันเป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีในการฝึกอบรมสำหรับนักดำน้ำเชิงพาณิชย์^{[ 134 ]}และการวางแผนการดำน้ำโดยใช้ตารางการลดแรงดัน การฝึกปฏิบัติ และการจัดการภาคสนามเกี่ยวกับการลดแรงดันเป็นส่วนสำคัญของงานของผู้ควบคุมการดำน้ำ^{[ 135 ] [ 84 ]}นักดำน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจได้รับการฝึกอบรมเกี่ยวกับทฤษฎีและการปฏิบัติการลดแรงดันในระดับที่หน่วยงานรับรองกำหนดไว้ในมาตรฐานการฝึกอบรมสำหรับแต่ละการรับรอง ซึ่งอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ภาพรวมเบื้องต้นที่เพียงพอที่จะช่วยให้นักดำน้ำหลีกเลี่ยงภาระผูกพันในการลดแรงดันสำหรับนักดำน้ำระดับเริ่มต้น ไปจนถึงความสามารถในการใช้อัลกอริทึมการลดแรงดันหลายอย่างโดยใช้คอมพิวเตอร์ดำน้ำส่วนบุคคล ซอฟต์แวร์การลดแรงดัน และตารางสำหรับนักดำน้ำเทคนิคขั้นสูง โดยทั่วไปแล้วไม่จำเป็นต้องมีความเข้าใจอย่างละเอียดเกี่ยวกับทฤษฎีการลดแรงดันสำหรับนักดำน้ำเชิงพาณิชย์หรือนักดำน้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ

• การลดความดัน (ในการดำน้ำ)  – การลดความดันและผลกระทบที่เกิดขึ้นระหว่างการขึ้นสู่ผิวน้ำจากระดับความลึก
• การฝึกปฏิบัติการลดความดัน  – เทคนิคและขั้นตอนสำหรับการลดความดันอย่างปลอดภัยสำหรับนักดำน้ำ
• โรคจากการลดความดัน  – ความผิดปกติที่เกิดจากก๊าซที่ละลายอยู่ในเนื้อเยื่อก่อตัวเป็นฟองอากาศ
• คอมพิวเตอร์ดำน้ำ  – อุปกรณ์ที่ใช้คำนวณสถานะการลดความดันแบบเรียลไทม์
• ความลึกของอากาศเทียบเท่า  – วิธีการเปรียบเทียบความต้องการการลดความดันสำหรับอากาศและส่วนผสมไนตร็อกซ์ที่กำหนด
• ความลึกที่เทียบเท่ากับฤทธิ์ยาชา  – วิธีการเปรียบเทียบฤทธิ์ยาชาของก๊าซดำน้ำผสมกับอากาศ
• ประวัติการวิจัยและพัฒนาด้านการลดความดัน
• ตารางการรักษาด้วยออกซิเจนความดันสูง  – การเข้ารับการรักษาในสภาวะความดันสูงตามแผน โดยใช้ก๊าซหายใจที่กำหนดไว้เพื่อการรักษาทางการแพทย์
• ช่วงความดันออกซิเจน  – ความแตกต่างระหว่างความดันย่อยของออกซิเจนในเลือดแดงและเนื้อเยื่อของร่างกาย
• สรีรวิทยาของการลดความดัน  – พื้นฐานทางสรีรวิทยาสำหรับทฤษฎีและการปฏิบัติการลดความดัน
• แบบจำลองการลดความดัน:
  • อัลกอริทึมการลดความดันของ Bühlmann  – แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของการดูดซับและการปล่อยก๊าซเฉื่อยในเนื้อเยื่อเมื่อความดันเปลี่ยนแปลง
  • แบบจำลองการลดความดันของฮัลเดน  – แบบจำลองการลดความดันที่พัฒนาโดยจอห์น สก็อตต์ ฮัลเดน
  • แบบจำลองฟองอากาศที่มีการไล่ระดับลดลง  – อัลกอริทึมการลดการบีบอัด
  • อัลกอริทึมของทาลมันน์  – แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการลดความดันของนักดำน้ำ
  • แบบจำลองทางเทอร์โมไดนามิกของการลดความดัน  – แบบจำลองการลดความดันในการดำน้ำยุคแรก
  • แบบจำลองการซึมผ่านที่แปรผัน  – แบบจำลองการลดความดันและอัลกอริทึมที่อิงตามหลักฟิสิกส์ของฟองอากาศ

1. ^aพื้นเมือง: เกิดขึ้นหรือมีต้นกำเนิดในสถานที่ที่พบ

• Ball, R; Himm, J; Homer, LD; Thalmann, ED (1995). "ระยะเวลาของการเกิดฟองอธิบายความเสี่ยงของโรคจากการลดความดันได้หรือไม่?" Undersea and Hyperbaric Medicine . 22 (3): 263– 280. ISSN  1066-2936 . PMID  7580767 .
• Gerth, Wayne A; Doolette, David J. (2007). "VVal-18 และ VVal-18M Thalmann Algorithm – ตารางและขั้นตอนการลดความดันอากาศ" หน่วยทดลองดำน้ำของกองทัพเรือ, TA 01-07, NEDU TR 07-09 .
• Gribble, M. de G. (1960); การเปรียบเทียบกลุ่มอาการของโรคจากการลดความดันในที่สูงและในความดันสูง Br. J. Ind. Med., 1960, 17, 181.
• ฮิลส์ บี. (1966); แนวทางทางอุณหพลศาสตร์และจลนศาสตร์ต่อโรคจากการลดความดัน. วิทยานิพนธ์
• ลิปป์แมนน์, จอห์น; มิตเชลล์, ไซมอน (2005). ดำน้ำให้ลึกยิ่งขึ้น (ฉบับที่ 2). เมลเบิร์น, ออสเตรเลีย: สำนักพิมพ์ JL. ISBN 0-9752290-1-X.
• Parker, EC; SS Survanshi; PK Weathersby & ED Thalmann (1992). "ตารางการลดความดันตามหลักสถิติ VIII: จลนศาสตร์แบบเอกซ์โปเนนเชียลเชิงเส้น" รายงานสถาบันวิจัยการแพทย์กองทัพเรือ 92–73
• Salama, Asser (2018). Deep into Deco . Florida: Best Pub. ISBN 978-1-947239-09-8.
• พาวเวลล์, มาร์ค (2008). การตกแต่งสำหรับนักดำน้ำ . เซาธ์เอนด์-ออน-ซี: อควาเพรส. ISBN 978-1-905492-07-7.