Diving and Cardiology

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1 Diving and Cardiology Biel 12. April 2014 Martin Kraus SUHMS Weinfelden

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3 Diving - Physiology - Cardiology Cardiovascular effects to immersion Hydrostatic pressure increases with depth Normally the legs are deeper during diving Veins in the legs (physiologic blood pooling) are more compressed than upper part of the body Loss of gravity Blood volume load Vena cava Chambers of the right heart Pulmonary arteries

4 Diving - Physiology - Cardiology Diving reflex Mechanism: Triggered by sensory stimulation of trigeminal nerve > inhibition of the ccardio-respiratory center in medulla > Bradycardia HR slows to about 60% of predive intense peripheral / selectiv visceral vasoconstrition Shunting blood to areas more sensitiv to hypoxia Independent of barorecepotors or chemoreceptors Water temperatures above 20 C do not inhibit the diving reflex > progressively augmented by lower temperatures arrhythmia, tachycardia, AV-block, ECG changes, hypercapnia

5 Diving - Physiology - Cardiology Cold water effect Another effect of submergence on the cardiovascular system peripheral vasoconstriction the colder the water the more intense the vasoconstriction increased afterload can lead to angina pectoris in patients with coronary artery disease acute decompensation in patients with heart failure

6 Project Stickybeak 100 consecutive fatal diving accidents in Australia and New Zealand Serious medical problems during the dive 43 % Retrospective evaluated medical unfitness to dive 25 % Prior missed fitness to dive examination >50 % SPUMS Journal, Vol 19, No. 3, July-Sept. 1990

7 Project Stickybeak 100 consecutive fatal diving accidents in Australia and New Zealand Sereous medical problems during the dive 43 % Retrospective evaluated medical unfitness to dive 25 % Prior missed fitness to dive examination >50 % SPUMS Journal, Vol 19, No. 3, July-Sept. 1990

8 Fitness to dive 1. Ability to swim longer distances ( >500m) 2. Ability to communicate above and underwater 3. Ability to bear the responsibility for himself and his boddy 4. Exclusion of illness which can cause unconcscioness and confusion 5. Exclusion of illness which can cause panic 6. Exclusion of illness which have a risk for barotrauma 7. Exclusion of illness which can worsen by diving

9 Fitness to dive 1. Ability to swim longer distances ( >500m) 2. Ability to communicate above and underwater 3. Ability to bear the responsibility for himself and his boddy 4. Exclusion of illness which can cause unconsciousness and confusion 5. Exclusion of illness which can cause panic 6. Exclusion of illness which have a risk for barotrauma 7. Exclusion of illness which can worsen by diving

10 Fitness to dive - Cardiology The question is: Is there an illness or pathology which can cause... Sudden death Syncope Restriction of physical fitness

11 Fitness to dive - Cardiology Sudden cardiac death in young athletes High incidence Hypertrophic obstructiv cardimyopathy (1:500) Low incidence Very low incidence Myocarditis Dilatative cardiomyopathy Marfan syndrome ARVC Sarkoidosis Aortic stenosis Anomaly in coronary anatomy CAD Contusio cordis Long- /Short-QT-syndrome WPW Primary ventrucular tachycardia / fibrillation Maron et al, 1995 / Thiene et al, 1988

12 Fitness to dive - Cardiology Sudden cardiac death in young athletes Incidence of SCD in elite athletes In the past estimated frequency of SCD: 1: Harmon et al. Incidnece of sudden cardiac death in National Collegiate Athletic Association Athletes. Circulation 2011; 123: » Overall SCD rate is substantially higher Men 1 : Woman 1 : In certain categories, notebly black male basketball athletes, the rate may be as high as 1 in 3 000

13 Fitness to dive - Cardiology Physical fitness > definitive depends on the function of - heart - circulation Diving and physical fitness Normally diving is not strenuous» Mitchell et al 94: - dynamic effort > mild - static effort > moderate - comparable -archery -horse riding -ride a motorbike severe effort is absolute necessary» Sudden unexpected current» In case of emergency with rescue operation

14 Anzahl tödlicher Unfälle Age groups in 100 fatal diving accidents ( Project Stickybeak, SPUMS Journal 1990) < bis bis bis bis bis bis bis bis bis 60 > 60 Altersgruppen

15 Fitness to dive - Cardiology Coronary artery disease Potential hazard > angina during effort > myocardial infarction > sudden cardiac death (arrhythmia) DAN-registry 1989 about fatal diving accidents > 11.4% by myocardial infarcton during diving > only in 23% CAD was known

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17 Fitness to dive - Cardiology Coronary artery disease PCI Restenosis POBA % after 3-4 months BMS +/- 20 % after 6 months DES 2 4 % after 6 months

18 Fitness to dive - Cardiology Coronary artery disease Loop, FD, Lytle, BW, Cosgrove, DM, et al, N Engl J Med 1986; 314:1.

19 Fitness to dive - Cardiology Coronary artery disease Fitness to dive no symptoms (angina / dyspoea) normal stresstest with a sporty fitness yearly cardiac check» After revaskularisation (PCI / CABG) 6 months unfit to dive

20 Fitness to dive - Cardiology Heart failure Contraindication for diving» LV ejection fraction < 50%» Indication for medical therapy Potential hazard: -restriction of physical fitness -syncope -sudden death low cardiac output vasodilatation

21 Fitness to dive - Cardiology Contraindication Valvular heart disease valvular heart disease with hemodynamic relevance > Severe stenosis / severe incompetence valvular heart disease with restriction of physical fitness Close cardiac evaluations are mandatory stresstest Doppler-echocardiography

22 Fitness to dive - Cardiology Arrhythmias It depends on. - the basic heart disease - the restriction of fitness during tachycardia e.g. > lone atrial fibrillation without symtoms > AVNRT severe symptoms

23 Tauchen mit offenem Foramen ovale (PFO)

24 Tauchen mit PFO Es gibt keine einfache Lösung für alle Fragen

25 Der unverdiente Tauchunfall (Bubble-Disease / Bläschenkrankheit) Mögliche Ursachen klassische Dekompressionskrankheit Shunt-Problematik Vorhofseptumdefekt PFO transpulmonaler Shunt Arterielle Gasembolie bei Lungenbarotrauma

26 Der unverdiente Tauchunfall (ohne Bläschen) Mögliche Ursachen - tauchassoziiert Innenohr-Barotrauma Mittelohr-Druckausgleichproblem - alternobar Stress und Hyperventilation Verletzung zb. Bandscheiben

27 Der unverdiente Tauchunfall (ohne Bläschen) Mögliche Ursachen unabhängig vom Tauchen neurologisch orthopädisch Lungen sonstige Erkrankungen

28 Das offene Foramen ovale (PFO)

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30 Vorhofseptumdeferkt (ASD) Obligater Re/Li-Shunt bei jedem Herzzyklus enddiastolisch Folgerung: tauchuntauglich

31 Offenes Foramen ovale (PFO) Häufigkeit Hagen et al; 1984 (Autopsien, n=965): Häufigkeit 27.3% Grössen-Range 1-19mm mit zunehmendem Alter geringere Häufigkeit 34 -> 20% mit zunehmendem Alter grösseres PFO 3.5 -> 5.8mm

32 Offenes Foramen ovale (PFO) Diagnose Transthorakale Echokardiographie (TTE) Lynch et al; 1984 (TTE m. Kontrast, n=80): -Inzidenz: 18% Range aus anderen Studien: 10-18%

33 Offenes Foramen ovale (PFO) Diagnose Goldstandard = Transoesophageale Echokardiographie (TEE) Konstadt et al, 1991 transoesophageal study with contrast solution n = 50 pts. Incidence of PFO 26 %

34 Carotis-Doppler als minimalinvasive Screening- Methode zur PFO-Diagnose Methode: Tauglichkeitskriterien und Kontraindikationen - Injektion 9.5ml NaCl + 0.5ml Bubbles in antebrachiale Vene - Valsalva-Maneuver - Carotis-Doppler (8MHz) > Shunt-Bubbles als Clicks hörbar - gleichzeitig TEE als Goldstandard Resultate: n = 33 8 PFO im TEE (24%) alle 8 PFO im Carotis-Doppler diagostiziert Sensitivität 100% im Carotis-Doppler 3 falsch positive Diagnosen Spezifität 88% Germonpré, Balestra et al, EUBS Proceedings 1999

35 Tauglichkeitskriterien Kontraindikationen inspirat. N2-Partialdruck alveolärer / kapillärer N2-Partialdruck Übersättigungstoleranz rechtes Herz L U N G E linkes Herz Dekompressionskrankheit Kompartiment 1 Venöse Stickstoffbubbles Kompartiment 2 Hautkompartiment Entsättigung Aufsättigung

36 Unsere Befürchtung Offenes Foramen ovale (PFO) right atrium left atrium

37 Tauchen ein Risiko? Unsere Befürchtung rechtes Herz inspirat. N2-Partialdruck alveolärer / kapillärer N2-Partialdruck L U N G E linkes Herz Kompartiment 1 Angst Kompartiment 2 Entsättigung Aufsättigung

38 Offenes Foramen ovale (PFO) Moon et al; 1986 Taucher mit Dekompressionskrankheit, n=30 Häufigkeit PFO 37% Häufigkeit PFO bei den schweren Fällen 61%

39 Offenes Foramen ovale (PFO) Palmer et al; 1987 Autopsiestudie: - histologische Rückenmarksuntersuchung - 11 Taucher (8 Berufstaucher/3 Amateure) - mit Unfalltod - Medizinische Untersuchung 2-38 Wo vor Tod keine pathologischen Befunde Resultate: 3 Taucher: - degenerative Rückenmarksveränderungen - klein, aber pathologisch für Altersgruppe > Unerklärbarer Schaden im zentralen Nervensystem bei Tauchern <

40 Offenes Foramen ovale (PFO) Reul et al; 1995 Taucher n=52 - andere Sportler n=50 Untersuchungsmethode MRI Schädel fokale cerebrale Hyperintensitäten Taucher: 27/52 Probanden 86 Läsionen Nicht-Taucher: 10/50 Probanden 14 Läsionen

41 Offenes Foramen ovale (PFO)

42 Offenes Foramen ovale (PFO) Knauth et al; 1997 Untersuchungsmethode 80 Taucher - transcranieller Doppler mit Kontrast - Schädel-MRI Häufigkeit PFO n=25 (31.25%) Cerebrale Läsionen häufiger bei Tauchern mit PFO

43 Offenes Foramen ovale (PFO) Schwerzmann et al; 2001: Untersuchungsmethode Taucher n=52, Kontrollen n=52 - TEE mit Kontrast - Schädel-MRI Resultate Risiko für DCI mit PFO cerebrale Läsionen 4.5-mal grösser siehe folgende Grafik

44 Offenes Foramen ovale (PFO) Schwerzmann et al; 2001 (Taucher n=52, Kontrollen n=52):

45 Offenes Foramen ovale (PFO) Balestra et al; Fractals, 2003 Methode: 42 gesunde Taucher (< 40 Jahre), streng selektiert aus 200 Vergleich Analyse - Angiographisches Gefässbett - thrombotisch ischämische Läsionen (MRI) - Multiple Sklerose (MRI) - Diver s Spots (MRI) Vergleich der fractal dimension

46 Tauchen ein Risiko? inspirat. N2-Partialdruck Lungenshunt 10 % PFO 30 % rechtes Herz alveolärer / kapillärer N2-Partialdruck L U N G E linkes Herz Kompartiment 1 Kompartiment 2 Entsättigung Aufsättigung

47 Entsättigung inspirat. N2-Partialdruck rechtes Herz alveolärer / kapillärer N2-Partialdruck L U N G E linkes Herz Stickstoff Kompartiment 1 Kompartiment 2

48 Risiko PFO und Gerätetauchen Häufigkeit Tauchunfälle 1996 (DAN) Häufigkeit / TG Anzahl Tauchgänge (TG) Total DCS DCS Type II The problem is not the PFO - Gepoolte Daten (Wilmshurst et al. und Moon et all) The bubbles are the problem n = 216 Taucher DCS Typ II 112 absol. Risiko bei Taucher mit PFO > DCS II 5.7 / TG 1 DCS II / 1750 TG Bove, Undersea Hyper. Med., 1998: 175

49 Umgang mit dem Risiko Wir gehen beim Tauchen bewusst Risiken ein... Dekompression Barotrauma Ertrinken...und kontrollieren sie mit Limitationen Risiko Tauchen für DCS (mit normalen Regeln) DCS II 2.28 pro TG DCS II mit PFO 5.7 pro TG Das zusätzliche Risiko ist klein. Wieso macht uns das PFO denn Angst und Unsicherheit? WEIL WIR ES NICHT KENNEN

50 Tauchen macht blöd oder Haben die Diverspots nicht doch ihre Folgen? Tino Balestra in seinem Buch über das PFO : Alle bisherigen neuropsychologischen Studien - keine Unterschiede zwischen Tauchern - Taucher mit PFO vesus Taucher ohne PFO

51 Schirm-Verschluss

52 Schirm-Verschluss Grosser Aufwand für kleinstes Risiko Langzeitauswirkungen des Schirms sind nicht bekannt Kostenübernahme nicht geklärt ( CHF) 5-10% haben auch mit Schirm noch einen Shunt transpulmonale Shunts sind nicht gelöst 2 Studien mit prospektivem Schirm-Verschluss (Schwerzman und Wilmshurst) > KEINE Reduktion der Events

53 Schirm-Verschluss Risiko des Schirmverschlusses 5% periinterventionelle Komplikationen 5% postinterventionell Probleme beim Tauchen» Arrhythmien und Beklemmungen 1/1000 peri-/postinterventionell schwereres Ereignis» Tod oder bleibender Schaden 7/100 peri-/postinterventionell kleineres Ereignis» Gerinnsel auf Schirm, Bruch der Prothese, Verletzung der Herzwand Risikoreduktion durch Anpassung der Tauchregeln Low Bubble Diving

54 A. Wahl et al Comparison of medical treatment with percutanous closure of patent foramen ovale for secondary prevention of TIAs and strokes: A case control study SGK Bern 2002 Absicht: Methode > paradoxe Embolie mit Stroke bei offenem Foramen ovale > medikamentöse Therapie vs. Schirmverschluss PFO > Case controle Studie > 321 Patienten > 162 medikamentöse Therapie (81 OAK + 81 Tc-Inhibition) > 159 Schirmverschluss PFO Resultate > mittlere jährliche Rezidivraten: -medikamentöse Th. 5.7% -Schirmverschluss PFO 4.2% ns.

55 Bubble-Detection im venösen mit transthorkalem CW-Doppler Quantifizierung Doppler-Grade 2.5 MHz 0 - IV Margaret Walker. Doppler Bubble Detection after hyperbaric exposure. SPUMS Journal1996

56 Doppler Grade Tauglichkeitskriterien und Kontraindikationen n = 12 freiwillge Taucher ( Bubbler ) 10 Kammer-Tauchfahrten mit insgesamt 90 Einzel-TG 4 verschiedene Dekompressions-Algorithmien ( Low Bubble Diving ) Resultate: DAN Chamber Test: Dive 1: (20msw/60:) Theorie bestätigt! > Tauchcomputer Time [min] Dive 1a Dive 1b Dive 1c Dive 1d A. Marroni et al. DAN UWATEC Diving Safety Laboratory, EUBS 2001

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58 Tauchverhalten für TaucherIn mit PFO a) Bubbles reduzieren ( low bubble diving ): - Tauchgang mit grösster Tiefe beginnen - Keine Jo-Jo-Tauchgänge - Aufstiegsgeschwindigkeit in den oberen 10m < 5m/Min - Sicherheitshalt in 3-5m Tiefe mindestens 5-10Min. - Nullzeitgrenzen nicht ausreizen - Mind. 4 Std. Oberflächenintervall - Max. 2 TG pro Tag - Mind. 2 Std. Wartezeit bei Höhenwechsel - Meiden grosser Hauterwärmung nach dem Tauchen - Kälte, Dehydratation und Rauchen vermeiden - Tauchen mit Nitrox und Lufttabellen - Spezielle Tauchcomputer

59 Tauchverhalten für TaucherIn mit PFO b) Übertritt von Bubbles verhindern - Keine Anstrengungen in den letzten 10m des Aufsteigs - Keine Anstrengungen in den ersten 2 Std. nach dem TG - Absolutes Tauchverbot bei Erkältungen

60 Tauchtauglichkeit und PFO a) Bei unbekanntem PFO > kein Screening b) Bei zufällig entdecktem PFO - Grad I > Tauchen wie alle andern Taucher - Grad II und III > Tauchen nach den Regel für low bubble diving c) Nach einem Tauchunfall - nach einem unverdienten Unfall > Abklärung bei Tauchmediziner - PFO wahrscheinliche Ursache > Tauchen nach Low bubble diving - weiterer Tauchunfall > erneute Unfallanalyse

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62 PFO-Screening SINNVOLL?? Weil NEIN!! - Risiko gering Aber Bei einem unklaren Tauchunfall volle diagnostische Abklärung

63 PFO-Screening SINNVOLL?? Polizei- und Rettungstaucher - Erhöhtes Risiko - Einhalten der Regeln nicht immer möglich - Erhöhtes Risiko auch für Taucher ohne PFO - Noteinsatz mit Notwendigkeit normale Tauchregeln zu verletzen - transpulmonale Shunts - Erhöhtes Risiko aber nicht quantifizierbar - Falsche Sicherheit > Versicherungsproblem <

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