Vorteile und Risiken von Nitrox Druckkammerbehandlung

Transkript

1 CMAS.CH Technical Diving Vorteile und Risiken von Nitrox Druckkammerbehandlung Dr.med.Martin Rhyner

2 Sicherheit und NITROX (allgemein anerkannt in Tauchkreisen ) die Aufsättigung mit Stickstoff wird reduziert. Es entstehen weniger Mikroblasen, Gefahr Dekompressionskrankheit reduziert Nitrox erlaubt eine Verlängerung der Nullzeiten. Nitrox erlaubt eine Reduzierung der Dekompressionszeiten, wenn Dekompressionstops erforderlich werden. Reduktion Gefahr N2-Narkose/Tiefenrausch Reduzierung der Erschöpfung bzw. Müdigkeit nach einem Tauchgang (?) Kürzere Wartezeiten vor dem Fliegen bzw. passieren eines Gebirgspasses Aber: Kein Sicherheitsvorteil bei längeren Nullzeiten resp Tauchen mit Nitrox-Tabellen

3 Sicherheit und NITROX (allgemein anerkannt in Tauchkreisen )

4 Nachteile von Nitrox Gefahr der Sauerstoffvergiftung (geringere maximale Tauchtiefe). Aufwendigere Tauchgangsplanung (Gasanalyse, Sauerstofftoleranz). Gerätetechnik muß Sauerstoffkompatibel sein (Spezialfette, Dichtungen, Ventile, Automaten) Füllmöglichkeiten nicht überall vorhanden. Füllung teurer. Erhöhtes Risiko im Umgang mit Sauerstoff. Erhöhte Anforderung an die Ausbildung und Disziplin der Taucher.

5 Sauerstoff Sauerstoff ist das häufigste Element auf der Erde Siedepunkt -182 C Ordnungszahl 8, Isotope 16, seltener 17, von J. Priestley entdeckt Ueber die Hälfte der Masse eines Menschen besteht aus Sauerstoff

6 Verminderung von O2 Sauerstoff ist das häufigste Element auf der Erde Siedepunkt -182 C Ordnungszahl 8, Isotope 16, seltener 17, von J. Priestley entdeckt Über die Hälfte der Masse eines Menschen besteht aus Sauerstoff

7 Die Grenzen von Sauerstoff po2 0,10 bar 0,16 bar 0,21 bar 0,50 bar 1,40 bar 1,60 bar 2,00 bar 2,80 bar Ereignis Sauerstoffunterversorgung Koma, Tod 1. Anzeichen von O2-Unterversorgung normaler Partialdruck für Menschen kann über langen Zeitraum vom menschlichen Organismus ohne Auswirkungen geatmet werden sichere Grenze für Sporttaucher maximale Grenze für Sporttaucher, erhöhte Wahrscheinlichkeit von Hyperoxie Grenze für Militär- und Berufstaucher Sauerstoffdosis bei einer Druckkammerfahrt zur DCS-Behandlung

8 Gase im Blut O2-Transport: physikalisch gelöst im Plasma (ca 3 %) chemisch gebunden an das Hämoglobin (97 %) CO2-Transport: physikalisch gelöst im Plasma (ca 20 %) chemisch in Form von Bikarbonat (ca 80 ) N2-Transport physikalisch gelöst im Plasma

9 Ein Hämoglobin mit O2 02/06/10 / 2

10 Ein Hämoglobin mit O2 Die Atmung in 3 wesentlichen Schritten: 1. die äußere Atmung, sie umfasst den Gasaustausch zwischen dem Atemmedium, also der Luft und der respiratorischen Oberfläche, also dem Lungengewebe. 2. die innere Atmung, die im Gastransport durch die Körperflüssigkeit und in der Aufnahme des Sauerstoffs in die Zelle bzw. der Abgabe des Kohlendioxids aus der Zelle besteht. 3. die Zellatmung, die auf biochemischen Reaktionen im Inneren der Zellen beruht.

11 Ein Hämoglobin mit O2 Die Atmung in 3 wesentlichen Schritten: 1. die äußere Atmung, sie umfasst den Gasaustausch zwischen dem Atemmedium, also der Luft und der respiratorischen Oberfläche, also dem Lungengewebe. 2. die innere Atmung, die im Gastransport durch die Körperflüssigkeit und in der Aufnahme des Sauerstoffs in die Zelle bzw. der Abgabe des Kohlendioxids aus der Zelle besteht. 3. die Zellatmung, die auf biochemischen Reaktionen im Inneren der Zellen beruht.

12 Sauerstofftransport

13 Gasdrücke (mm Hg) Drücke po2 pco2 pn2 ph2o Einatmen Ausatmen Alveorluft Lungenvene Lungenarterie

14 Erhöhung O2 Vorteile: Dekompression: Auswaschung N2 O2-Fenster (oxygen window: nächster Vortrag!) Keine nachgewiesenen Vorteile auf Leistung oder Ausdauer bei Erhöhung po2, da Ausschöpfung aus Atemluft nur ca 25 %! Limitierend für Leistung ist HMV und innere Atmung Nachteile : Sauerstofftoxizität!!

15 O2 Intoxikation Hyperbare Sauerstofftherapie Langzeitbeatmung mit hohem FiO2 Tauchen mit Mischgas Tauchen mit Kreislaufgeräten Tauchen mit Pressluft über 80 m

16 O2 Intoxikation Betroffene Systeme: Lunge (Langzeiteffekt) ZNS (akut) Krampfanfälle Schwitzen, Uebelkeit, Zittern, Halluzinationen Grosse interindividuelle Schwankungen Augen Myopie Katarakt

17 Studien von Donald um 1940 Tauchen während Krieg: 100% O2 2h auf 15m, 30min auf 27m : massenhaft Krampfanfälle Auf Shetland Versuche mit hunderten Freiwilligen: Riesige indiviuelle Variabilität der Empfindlichkeit und Zeit bis Auftreten Anfall ( oxyg tolerance ) Kammer oder trocken höhere Toleranz als nass, bis Faktor 4 Höhere Toleranz in Ruhe als bei Arbeit Höhere Empfindlichkeit bei sehr warmen und sehr kalten Bedingungen Der gleiche Taucher: ca 100 Tauchgänge 21 m % O2 Zeit bis Symptome zwischen min!!! Fazit Royal NAVY Ende 40: unsafe 100 % under 25 feet (7,6 m)

18 Weitere Studien (US Navy) 1950: Lanphier (US Navy) 1970: Navy in Panama 1980: Harabin (Bethesda) Rechenmodell für Nitrox Kaum weitere Erkenntnisse Sicherer O2-Level??

19 Freies Radikal Atom, Ion oder Molekül mit ungepaartem Elektron in der äusseren Hülle (Orbital), instabil und reaktiv Enstehung durch Aufnahme oder Verlust eines Elektrons oder Spaltung von Elektronenpaaren O2 + e- O2 Aktivierung auf thermischem, photodynamischem und enzym-katalytischen Weg Enstehung nach Hyperoxie durch O2-Ueberschuss Entstehung nach Hypoxie (Ueberschuss an reduzierenden Verbindungen)

20 O2-Radikale Die Balance von O2 Radikalen und deren Beseitigung kann gestört sein Nach Hypoxie Ueberschuss an reduzierten Verbindungen Ueberforderung v.a. Katalase und SOD Nach Hyperoxie Zuviel O2 in Relation zum schützenden System

21 Atmungskette (Mitochondrien) O2 + 4 é + 4 H 2 H2O

22 Entstehung ROS 95% der ROS entstehen bei der oxidativen Phosphorylierung in Mitochondrien (Cyt c- Oxidase) Zur Beseitigung der ROS stehen enzymatische (SOD, Glutathionperoxidase) und nichtenzymatische Mechanismen (â-carotin, Retinol, Ascorbat, á-tocopherol,...) zur Verfügung.

23 Wirkung ROS wirken cytotoxisch: DNA, RNA, Proteine und Lipide werden irreversibel geschädigt sind an Zellwachstum, Differenzierung Immun-reaktionen und an der Antwort auf Entzündungen beteiligt! Auch wenn antioxidative Enzyme (z.b. die sog. Superoxiddismutase) diese Radikale entfernen, treten bei Übersättigung dieser Enzyme Zellschädigungen auf Diese Zellschädigungen äußern sich in degenerativen Erkrankungen wie Atherosklerose, Krebs, Alzheimer, Diabetes mellitus u.s.w

24 Antioxidantien (Schutz vor ROS) Nicht enzymatisch (Radikalfänger) Glutathion (Selen) Vitamin E Vitamin C N- Acetylcystein Plasmatische Substanzen (Coeruloplasmin, Transferrin) Scavenger Enzyme Superoxiddismutase Glutathionperoxidase Katalase

25 Antioxidantien (Schutz vor ROS)

26 Antioxidantien (Schutz vor ROS)

27 Schutzfaktoren für Lungenschäden Tiefes FiO2 oder intermitt. Applikation (Air break) Hypothermie Vitamin E Interleukin 1, IL-6, IL 11 TNF alfa Endotoxin Superoxiddismutase Glutathion/Selen Diethyldithiocarbamat Anti-intrazellulär Adhäsions-Molekül Iloprost Surfactant Inhaliertes NO Hämoxygenase

28 Toxizität Augen Retrolentale Fibrose (Säuglinge) In der Studie von Palmquist et al. (1984) wird die Entstehung von Linsenkatarakten (grauer Star) beschrieben. 7 von 15 Patienten ohne vorbestehende Linsentrübungen entwickelten unter HBO-Therapie eine Katarakt Nur bei Langzeitherapie, kein Thema bei Tauchern

29 Stickstoffnarkose Geändertes Bewusstsein, euphorische Freudegefühle oder (plötzliche) Angstattacken Eingeschränktes Urteilsvermögen: Situationen werden falsch eingeschätzt Das eigene Können wird überschätzt Die persönliche Leistungsfähigkeit wird überschätzt Die Konzentrationsfähigkeit sinkt stark Die Fähigkeit richtig zu entscheiden wird stark vermindert Visuelle Beeinträchtigung: Tunnelblick, d.h. das Sichtfeld ist stark eingeschränkt Störung des Sehens durch Lichtblitze Wahrnehmung nicht vorhandener Farben Metallischer Geschmack im Mund Verändertes Atemverhalten, eher schnell aber flach Gefühl von Müdigkeit Bewusstlosigkeit

30 Tiefenrausch Wirkungsverstärkung Kälte ( Hypothermie ) Anstrengung, Essoufflement (CO2 Vergiftung) Psyche Alkohol, Psychopharmaka, Schlafmittel Stress, Angst Müdigkeit Unerfahrenheit Medikamente Schlechte Sicht, Dunkelheit Negative oder auch teilnahmslose psychische Einstellung

31 Tiefenrausch Wirkungsverstärkung Dass die Ausbildung einen direkten Einfluss auf Narkosewirkungen hat, zeigte sich laut Gill Millner (M.D.) und Tom Mount in der Verhaltensformung bei Tauchanfängern In einer Gruppe von vier Tauchern, denen beigebracht wurde, dass sie in etwa 30 msw (100 fsw) narkotisiert werden würden, verlor ein Taucher oberhalb von 46 msw (150 fsw) die Kontrolle über seine Muskeln. Taucher, denen erklärt wurde, dass die Narkose eine Realität ist, verhielten sich im Bereich zwischen 46 und 55 msw (150 bis 180 fsw) völlig normal, bis ihr Test beendet wurde. Taucher, die aufgefordert wurden, sich die Narkose erst innerlich vorzustellen und ihr später zu widerstehen, funktionierten sogar in 61 msw (200 fsw) noch, eine Taucherin wagte sich, ohne Ausfälle, bis auf 73 msw (240 fsw) sie berichtete von Symptomen, aber konnte durch Konzentration mit ihnen umgehen.

32 Ursache Tiefenrausch (Hypothesen) narkotische Wirkung des N2 durch Aufquellung der Membran durch das sehr gut fettlösliche Gas N2 in den fetthaltigen Teilen der Zellmembran An den "Synapsen", Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen, kann eine solche "Aufquellung" zu einer Verzögerung der Impulsweitergabe zur nächsten Nervenzelle führen. Vergleicht man verschiedene Inertgase, d.h. Gase ohne chemische Veränderungen und Reaktionen im Stoffwechsel, so stellt man einen direkten Zusammenhang zwischen ihrer relativen Narkosewirkung und ihrer Fettlöslichkeit fest..

33 Ursache Tiefenrausch (Hypothesen)

34 Ursache Tiefenrausch (Hypothesen)

35 Zellmembran

36 Chemische Synapse

37 Decompression Sickness : the cause 02/06/10 / 2

38 Decompression Sickness : the cause

39 Decompression Sickness : the cause

40 Effect of enriched air nitrox on shortening of decompression time and reduction of risks of DCS (Kobayashi 1993 ) 9 Taucher: Nitrox (a) 40/60 und (b) 32,5/67,5; und Pressluft Tiefen 20m/60 min, 30 m/60 min, 40m/60min in der Kammer Messung venöse Gas Embolie am Ende der Deko (Doppler) Resultate: Deko Zeit kürzer bei Nitrox als Air 20m: keine VGE und DCS bei 30m: VGE 1x Nitrox a, keiner Nitrox b, 2x Air inkl DCS 40m: kein Nitrox, 1x VGE bei Air Fazit: Reduktion VGE bei Nitrox

41 The Effect of breathing hyperoxic gas on venous gas emboli and decompression illness (Blogg 2004) Ziegen! Air oder Nitrox 40/60 Aufstiegssimulation aus 25m Messung VGE mit Doppler und Zeichen für DCS Resultate: VGE verschwanden bei Nitrox wesentlich schneller als Air 1x DCS in Air-Gruppe keine O2 Toxizitätszeichen in beiden Gruppen

42 Zusammenfassung die ZNS-Schwelle für O2 scheint irgendwo bei 1,3-1,7 bar zu liegen mit grossen intra- und interindiviuellen Unterschieden Keine Lungentoxizität O2 unter 0,6 bar Alles Daten aus Feldstudien (Beobachtungen), Rechenmodelle versagen Es gibt praktisch keine Studien im Vergleich Air-Nitrox zur Frage Blasenbildung und DCS Aufgrund der Theorien über Entstehung von DCS und Inertgasnarkose müsste Inzidenz mit pn2 Abnahme reduziert werden Grosse prospektive Studien wären hilfreich!

43 Behandlung in Druckkammer (HBO) Wer wird eingeliefert? Definition, Wirkprinzip Indikationen Risiken Tabellen

44 Sharm-el Sheik Hyperbaric Medical Center 734 behandelte Fälle zwischen

45 Sharm-el Sheik Hyperbaric Medical Center 734 behandelte Fälle zwischen

46 Sharm-el Sheik Hyperbaric Medical Center 734 behandelte Fälle zwischen

47 Sharm-el Sheik Hyperbaric Medical Center 734 behandelte Fälle zwischen

48 Risiko für DCS Risiko pro Sporttaucher und Jahr 1:260 Risiko pro Einzeltauchgang 1:6600 Tauchgänge bis max. 30 m WT 1:40000 Deutschland: schwerste Tauchunfälle/ Jahr, die überlebt werden D: tödliche Unfälle/Jahr Aber: Bei 51 % der Unfälle kein Verstoss nachweisbar

49 Wichtig Keine nasse Rekompression Keine direkte Druckkammeralarmierung Kein direkter Transport in Druckkammer von instabilen Patienten Keine Empfehlung für bestimmte Infusionen Keine spezifisch wirksamen Medikamente Keine besonderen medizinischen Massnahmen ausserhalb notfallmedizinischer Standards

50 HBO (Definition) Als medizinische Therapiemethode macht die HBO die Kombination zweier grundlegender Maßnahmen aus. Fehlt einer der beiden Voraussetzungen, so handelt es sich nicht um HBO (Kindwall 1994, Oriani et al. 1996, Camporesi 1996, Perret 1995, Almeling & Welslau 1996): a) der Patient atmet 100% O2 b) der Patient wird einem Überdruck ausgesetzt, wobei der therapeutisch genutzte Druckbereich zwischen 150 kpa und 300 kpa (1,5 3,0 bar absolut / 0,5 2,0 bar Überdruck) liegt.

51 HBO (Grundlagen) Der grundlegende Effekt der HBO besteht in einer massiv erhöhten physikalischen Lösung von O2 im Blutplasma und konsekutiv auch in den Körpergeweben. Während der hämoglobingebundene O2-Transport nur geringfügig zu verbessern ist, kann die physikalisch im Plasma gelöste O2-Menge entsprechend den Gasgesetzen von Boyle-Mariotte, Dalton und Henry proportional zum Umgebungsdruck und dem O2- Anteil im Atemgas gesteigert werden.

52 HBO (Wirkmechanismen) Antiödematöse Wirkung durch Vasokonstriktion der Arteriolen Verkleinerung von Gasblasen (bei arterieller Gasembolie oder Dekompressionskrankheit) Bakterizidie auf anaerobe Erreger und Toxin-Inaktivierung (Gasbrand- Infektion) Aktivierung der Fibroblastenprolieferation und Kollagensyntheseförderung Osteoklastenaktivierung und Osteoneogeneseförderung Angioneogenese-Förderung (indirekter Effekt) Aktivierung von Leukozyten und Makrophagen Abdeckung des erhöhten Sauerstoffbedarfs im Rahmen der Wundheilung trotz beeinträchtigter Blutversorgung

53 HBO (Indikationen) Notfälle: Tauchunfall Gasembolie Rauchgas- und Kohlenmonoxidvergiftung schwere Infektionen der Weichgewebe (z. B. Gasbrand) Akute Erkrankungen: Haut- und Muskelverpflanzungen mit gefährdetem Einwachsen schwere Verbrennungen (mehr als 20% der Körperoberfläche oder an Händen, Füßen, Gesicht) lebensbedrohlicher Blutverlust ohne die Möglichkeit der Gabe von Blutkonserven schwere Weichteilverletzungen offene Knochenbrüche höheren Grades Eiterherde im Hirngewebe (Hirnabszesse) akute Innenohrerkrankungen: z.b. Hörsturz, Knall-/Lärmschaden mit oder ohne Tinnitus

54 HBO (Indikationen) Chronische Erkrankungen: schlecht heilende Wunden, z. B. bei Zuckerkrankheit oder Durchblutungsstörungen Nebenwirkungen einer Strahlentherapie mit Wunden oder Organschäden (z. B. an Knochen, Blase, Enddarm); teilweise auch zur Vorbeugung Entzündungen des Knochengewebes Im Rahmen wissenschaftlicher Studien wurden bei folgenden Erkrankungen vielversprechende Resultate erzielt, das Potential der HBO-Therapie ist jedoch Gegenstand weiterer Forschungsbemühungen: Schlaganfall Durchblutungsstörungen der Netzhaut des Auges Migräne und sogenannter Cluster-Kopfschmerz Sportverletzungen Knocheninfarkte (aseptische Knochennekrosen)

55 HBO (Effekte bei DCS)

56 HBO (Risiken und Nebenwirkungen) Aufenthalt in begrenztem, geschlossenen Raum (Druckkammer): Psychogene Reaktionen Für die Behandlung erforderliche Druckänderung (Barotraumata): Mittelohr Nasennebenhöhlen Lunge Zähne Innenohr Dosis des applizierten O2: - O2-Intoxikation der Lunge - O2-Intoxikation des ZNS - O2-Nebenwirkungen am Auge