Eine kurze Geschichte der Dekompression Übersicht und aktuelle Entwicklungen

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1 Eine kurze Geschichte der Dekompression Übersicht und aktuelle Entwicklungen Dr. Michael Melter Vortrag zur Landesausbildertagung 2015 des Tauchsport Landesverbandes Niedersachsen (TLN) 07./ Hannover

2 These Hält man sich stets an Tabellen bzw. Computer, wird eine DCS zuverlässig verhindert!

3 Übersicht Eine kurze Geschichte der Dekompression Klassische Dekompressionsmodelle Moderne Dekompressionsmodelle Deep-Stops, Gradientenmethode, Zweiphasenmodelle (qualitativ) Vom Modell zum Computer Ausblick

4 US Navy US Navy verwendet von 1912 bis 1960 das Modell von Haldane Robert D. Workman Captain in der NEDU (Navy Experimental Diving Unit) Mediziner Erkennt Probleme mit den Haldane- Tabellen bei längeren, tieferen Tauchgängen Führt den M-Wert ein Führt zusätzliche langsamere Kompartimente ein Erkennt dir Verwendbarkeit von Computern zur Dekompression

5 Erste Untersuchungen zum Bergseetauchen M-Wert Definition unterschiedlich zu Workman Erweitert die Kompartimente auf zunächst 12 (ZHL12), dann 16 (ZHL16), später wieder 8 (ZHL8ADT), diese dafür adaptiv Grundlage für UWATEC Tauchcomputer seit 1982 (Aladin, Aladin Pro, Air X, ) Standardwerk: Tauchmedizin Albert Bühlmann ( ) Vater der VDST/CMAS Tabelle (zusammen mit Max Hahn)

6 Entsättigung Fachbereich Ausbildung Das klassische Modell Haldane/Workman/Bühlmann Kompartimente als Modell für Gewebe Diffusion Motor: Ungleichgewicht von Konzentration (Druck) Luft Blut und Blut Gewebe Untersättigung = Ursache für Aufsättigung Übersättigung = Ursache für Entsättigung Perfusionskontrolle (keine Diffusionskontrolle) Starke Idealisierung Einphasenmodell: Keine Grenzflächen Keine Gasblasen! K1 Lunge Blut K2 Diffusion Aufsättigung Perfusion Diffusion

7 Formelwerk Grundlage: Exponentieller Zerfall Analog: Zerfallsprozesse in der Natur z.b. radioaktiver Zerfall N t N 0 e k t N Sättigung t Zeit[ s] ln2 k Halbwertszeit

8 Sättigung [%] (Entspricht dem Partialdruck) Fachbereich Ausbildung Sättigung der Kompartimente Tauchprofil ,00 100,00 80,00 K1 (5 min.) K2 (10 min.) K3 (20 min.) 60,00 K4 (40 min.) K5 (80 min.) 40,00 K6 (120 min.) K7 (160 min.) K8 (200 min.) 20,00 0, Zeit [min.]

9 Kritische Übersättigung Gasspannung im Gewebe darf bestimmten Wert nicht überschreiten, sonst bilden sich in DIESEM Gewebe Gasblasen p Gewebe M Haldane: M = 2 p Umgebung Gilt für jedes Gewebe/Kompartiment Halbwertszeit (HWZ) charakteristisch für ein betrachtetes Kompartiment Unfälle bei langen, tiefen TG Workman/Bühlmann: M = M p Umgebung + M 0 M, M 0 empirische Werte ( M < 2) Basis: gewünschte DCS-Häufigkeit M und HWZ jeweils für das betrachtete Kompartiment charakteristisch Abgeleitete Tabellen gelten jeweils nur für eine definierte Aufstiegsgeschwindigkeit

10 Gewebepartialdruck absolut Oberflächendrucklinie M-Wert (Haldane) M-Wert (Workman) Kritische Übersättigung M Übersättigung Untersättigung M 0 0 Umgebungsdruck absolut (Tiefe)

11 Gewebepartialdruck absolut Oberflächendrucklinie M 1 M 2 Kompartiment 1 Kompartiment 2 Umgebungsdruck absolut (Tiefe)

12 Grenzen der klassischen Modelle von Haldane/Workman/Bühlmann Problem bei klassischer Dekompression Ultraschallmessungen zeigen Blasen auch wenn keine Symptome der DCS vorliegen auch wenn korrekt dekomprimiert wurde auch vor dem TG sind immer schon Blasen vorhanden Wenn aber immer Blasen vorhanden sind vergrößern sich diese bei JEDEM Aufstieg kann auch beim Einhalten der M-Wert Grenze eine DCS auftreten

13 Folgen Beobachtungen Müdigkeit nach Tauchgängen insbesondere bei kurzen und tiefen Tauchgängen DCS trotz korrekter Austauchpausen individuelle Faktoren? (PFO, ) sehr selten, relativ zu anderen Tauchunfällen!

14 Entsättigung Fachbereich Ausbildung Einfluss symptomloser Blasen auf die Dekompression Partialdruck des gelösten Gases im Gewebe bzw. im Blut sinkt Folge Geringeres Diffusionsgefälle Geringere Entsättigungsrate Sättigungsfalle Diffusionskontrolle K1 Lunge Blut K2

15 Verbesserungsmöglichkeiten 1. Sicherheitsstopps 2. neo-haldane Modelle (z.b. Bühlmanns ZHL8ADT) längere Dekozeiten auf klassischen Dekotiefen kürzere Nullzeiten; vor allem bei Wiederholungs-TG 3. Pyle Stops 4. Gradientenmethode 5. Zweiphasenmodelle (Blasenmodelle) Gänzlich andere Physik Deutlich komplexere Mathematik Drei beispielhafte Ansätze Ergebnis: Deep Stops

16 Einfluss von Sicherheitsstopps US-Navy Studie Tauchgang auf 30 m Tiefe, 25 min. Grundzeit Gruppe 1: steigt direkt auf Gruppe 2: Sicherheitsstopp 2 min. auf 3 m Gruppe 3: Sicherheitsstopps 1 min. auf 6 m und 4 min. auf 3 m M. Powell, Deco for Divers

17 Gewebepartialdruck Fachbereich Ausbildung Deep Stops Ziel Reduktion des Gradienten der Gewebepartialdrucke zum Umgebungsdruck Deep Stops Pyle Stops nach tiefen Tauchgängen Gradientenmethode Zweiphasenmodelle Nachteile zus. Aufsättigung der langsameren Gewebe in der Tiefe muss später wieder kompensiert werden Gradient steigt leicht für die langsameren Gewebe am Ende des TG Balance zwischen Vor- und Nachteilen! TG klassisch TG mit Deep Stop Wassertiefe / Druck Druckgradient des Inertgases

18 Pyle Stops Richard Pyle (Meeresbiologe und Fisch-Verrückter ) Bei Fisch-Sammel-TG wesentlich weniger müde als bei anderen TG auf gleiche Tiefe und mit gleicher Grundzeit Vorgehensweise Hälfte zwischen maximaler Tiefe und erster Dekotiefe (2-3min.) Wenn mehr als 9m zum ersten Dekostopp: erneut halbieren (usw.) Beispiel: 45m maximale Tiefe, 1. Dekostopp bei 9m Erster Pyle-Stop : (45+9)/2 = 27m Abstand zum Dekostopp: 27-9 = 18m (>9m) Nächster Pyle-Stop : (27+9)/2 = 18m

19 Pyle Stops Was bringt s? DAN Studie: 1. TG: 25m/25min. 3,5h Oberflächenpause 2. TG: 25m/20min. Verschiedene Stopps verschiedene Aufstiegsgeschwindigkeiten M. Powell, Deco for Divers

20 Gewebepartialdruck Fachbereich Ausbildung Gradientenmethode 100% 80% 30% 0% Willkürliche Modifikation des M-Wertes Am Anfang des Aufstiegs: GF low Zum Ende des Aufstiegs: GF high Gradientenreduktion Sicherheitsgewinn GF < 100% Sicherheitsgewinn Konservativismus GF low < 100% Deep Stops Beide 100% = klassisches Modell 100% 80% 30% 0% Wassertiefe / Druck GF 30/80

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24 Zweiphasenmodelle Symptomlose Blasen sind immer vorhanden (im Gleichgewicht mit gelöstem Gas) Grund: u.a. Kavitation im Blutkreislauf Stabilisiert durch: Surfactant Wachstum der Blasen soll eingeschränkt werden Deep Stops Kräfteverhältnisse Gasdruck in der Blase Umgebungsdruck um die Blase Oberflächenspannung der Blase (Funktion der Blasengröße) Druck in der Blase immer größer als Umgebungsdruck Große Blasen werden zu Lasten kleinerer Blasen größer Problem: Blasentoleranz beim einzelnen Menschen?!?

25 Thermodynamisches Modell Brian Hills (1970) Australischer Doktorand Studie über japanische Perlentaucher vor Australien 90m Tiefe TG Tauchprofile mit Deep Stops aber wesentlich kürzeren flachen Deko Stopps Insgesamt wesentlich kürzere Tauchzeit Weit weg von klassischen Dekompressionsplänen Einigermaßen Funktional Artikel im Bennet/Elliot Thermodynamisches Gleichgewicht im Zweiphasenmodell Stieß auf massiven Gegenwind

26 VPM (Varying Permeability Model) David Yount (1980) Leiter einer Forschungsgruppe für Hochenergiephysik an der Universität Hawaii ( 2000). Surfactants stabilisieren die Blasen Kritisches Totalvolumen von freiem Gas führt zu DCS Maximalgradient während Aufstieg muss eingehalten werden Rechenmodell veröffentlicht Beliebt im Bereich des technischen Tauchens Viele Erweiterungen und Verbesserungen Shareware V-Planner (Hemingway/Baker)

27 RGBM (Reduced Gradient Bubble Model) Bruce Wienke (1995) Bereichsleiter Kernwaffensimulation im Los Alamos National Laboratory Aus VPM entwickelt Kein offener Algorithmus (Suunto, Mares) Berücksichtigt Sauerstofffenster Viele Gradientenfaktoren für Sonderfälle Wiederholungs-TG, Umkehrprofile, Non-Limit-Tauchen, Bergseetauchen

28 Ausblick Møllerløcken/Gutvik (2007) TEE ( Schluckecho ) Tiefe: 40m, GZ: 90min. US-Navy Stopps: 8/12 19/9 45/6 80/3 werden halbiert (!) Letzte 5min. eines jeden Stopps wieder 5m tiefer Jojo-Dekompression

29 Jo-Jo Paradoxon (Møllerløkken)

30 Zusammenfassung VPM/RGBM genauso empirisch wie klassische Modelle Einzige echte Lösung: individuelle Blasendetektion Deep Stops verringern nicht Tauchzeit bzw. Luftbedarf Deep Stops verringern Bildung von Blasen Aufstiegsgeschwindigkeiten einhalten Kein Nullzeitsurfen Sicherheitsstopps durchführen ggf. Deep Stops einbauen besonders bei tiefen kurzen TG auch alte Computer rechnen korrekt weiter Neue Computer sind auf dem Markt Je komplexer, desto fehleranfälliger

31 Antithese Dekompression ist (noch) keine völlig verstandene Wissenschaft! Die empirische Methodik, die starke Vereinfachungen der Realität und die rein statistische Erfolgskontrolle fordert vom Taucher Verständnis für die Anwendung der Methoden und für deren Grenzen.

32 Schlusswort Ich vermute, dass das Universum nicht nur sonderbarer ist als wir vermuten es ist sonderbarer als wir überhaupt vermuten können. John Scott Haldane ( )