Von Dr. K. David Sawatzky
Die zweite Hälfte einer zweiteiligen Serie über Sauerstofftoxizität, die erstmals im Diver Magazine im Februar/März 2009 veröffentlicht wurde.Letzte Spalte konzentrierten wir uns hauptsächlich auf die Mechanismen der Sauerstofftoxizität.
Diese Kolumne setzt diese Diskussion mit einer Beschreibung der toxischen Wirkungen von Sauerstoff auf Lunge und Gehirn fort. Die Diskussion ist ziemlich technisch, daher ist es ratsam, die letzte Spalte zu überprüfen, bevor Sie mit dieser fortfahren.
Dr. J., Lorrain Smith beschrieb erstmals 1899 die toxische Wirkung von Sauerstoff auf die Lunge. Er stellte fest, dass der Schweregrad des Effekts mit zunehmendem pO2 zunahm und dass die Effekte weitgehend reversibel waren. Wie im Diagramm gezeigt, sind die toxischen Wirkungen von Sauerstoff bei Partialdrücken zwischen 0,45 ATA und 1,6 ATA hauptsächlich auf die Lunge, während die toxische Wirkung bei pO2s über 1,6 ATA hauptsächlich auf das Gehirn wirkt.
Das früheste Anzeichen einer pulmonalen (Lungen -) Sauerstofftoxizität ist eine leichte Reizung der Luftröhre (Rachen), die durch tiefe Inspiration verschlimmert wird., Als nächstes entwickelt sich ein leichter Husten, gefolgt von stärkeren Reizungen und Husten, bis die Inspiration ziemlich schmerzhaft wird und der Husten unkontrollierbar wird. Wenn die Exposition gegenüber Sauerstoff fortgesetzt wird, wird die Person Engegefühl in der Brust, Atembeschwerden, Kurzatmigkeit bemerken, und wenn die Exposition lange genug fortgesetzt wird, stirbt die Person an Sauerstoffmangel! Die fortschreitende Schädigung der Lunge macht es schließlich unmöglich, dass der Sauerstoff in das Blut gelangt, wenn er durch die Lunge gelangt.,
Die Zeit bis zum Auftreten der Symptome ist sehr variabel, aber die meisten Menschen können 12-16 Stunden Sauerstoff bei 1,0 ATA, 8-14 Stunden bei 1,5 ATA und 3-6 Stunden bei 2,0 ATA vertragen, bevor sie leichte Symptome entwickeln. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Entwicklung der pulmonalen Sauerstofftoxizität zu verfolgen, aber die empfindlichste und genaueste ist die Entwicklung von Symptomen. Eine zweite Technik besteht darin, die Vitalkapazität zu überwachen. Die Vitalkapazität (die Luftmenge, die in einem großen Atemzug bewegt werden kann) nimmt mit zunehmender Lungentoxizität ab., Eine Verringerung der Vitalkapazität um etwa 2% korreliert mit leichten Symptomen, während eine Verringerung um 10% mit Symptomen korreliert, die so schwerwiegend sind, dass die meisten Personen nicht freiwillig weiter Sauerstoff atmen. Diese milden Wirkungen sind vollständig reversibel und es treten keine dauerhaften Lungenschäden auf. Die Heilung des Schadens dauert jedoch 2 bis 4 Wochen. Die Pathologie der pulmonalen Sauerstofftoxizität wird verstanden, geht aber über den Rahmen dieser Diskussion hinaus.
Eine dritte Möglichkeit, die pulmonale Sauerstofftoxizität grob zu verfolgen, besteht darin, die Sauerstoffexposition im Auge zu behalten., Diese Technik wird als Berechnung der Einheit der pulmonalen toxischen Dosis (UPTD) bezeichnet, und eine UPTD entspricht der Atmung von 100% Sauerstoff für eine Minute bei 1,0 ATA. Als Leitfaden führen 615 BDS an einem Tag zu einer Verringerung der Vitalkapazität um 2% und 1.425 Einheiten zu einer Abnahme um 10%. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die UPT zu berechnen (einige versuchen, die Erhöhung der toxischen Wirkungen mit zunehmender Dosis zusätzlich zum einfachen pO2 zu korrigieren), und es gibt eine ziemlich große Variation der individuellen Toleranz, so dass die Symptome immer noch der beste Leitfaden sind., Die Situation, in der Erkältungen am nützlichsten sind, besteht darin, eine große Anzahl von Tauchgängen in wenigen Tagen zu planen, die alle eine große Menge an Sauerstoffdekompression oder CCR-Tauchen beinhalten. Selbst dann muss der Tauchplan möglicherweise geändert werden, wenn der Taucher Symptome einer Lungentoxizität entwickelt.
Die erste und wichtigste Methode zur Verhinderung der pulmonalen Sauerstofftoxizität besteht darin, die Exposition gegenüber dem geringstmöglichen pO2 für den kürzesten Zeitraum zu begrenzen. Wenn Sie nur Luft tauchen und Ihre Tiefe auf maximal 130 fsw (40 msw) begrenzen, ist eine pulmonale Sauerstofftoxizität wahrscheinlich kein Problem., Die zweite Methode zur Verhinderung der pulmonalen Sauerstofftoxizität besteht darin, Luftbrüche bereitzustellen. Der Schaden an den Zellen ist kumulativ und wenn Sie die Zellen für jede 25-minütige Sauerstoffexposition mit einer fünfminütigen Periode versorgen, in der der Taucher Luft atmet, kann der Taucher doppelt so viel Sauerstoff vertragen, bevor sich toxische Symptome entwickeln, wenn Luftbrüche im Vergleich zur kontinuierlichen Sauerstoffatmung auftreten. Grundsätzlich passiert, dass die Zellen während der Luftbrüche den Schaden durch O2-Radikale viel schneller reparieren, als Schäden auftreten, sodass sie einen Teil des Schadens „einholen“., Daher dauert es viel länger, bis sich ein bestimmter Schaden ansammelt.
Die Sauerstofftoxizität des Gehirns (ZNS) ist ein Problem höherer pO2s für kürzere Zeiträume. Beim Einatmen von Luft wird ein pO2 von 1,6 ATA erst in einer Tiefe von 218 fsw (67 msw) erreicht. Daher ist die ZNS-Sauerstofftoxizität für Standard-Freizeittauchen kein Problem. Allerdings verwenden immer mehr Taucher Nitrox und wenn Sie mit einem 40% igen Sauerstoffgemisch tauchen, beträgt der pO2 1,6 ATA in einer Tiefe von nur 99 fsw (30 msw) und wenn Sie sich mit 100% Sauerstoff dekomprimieren, ist der pO2 1,6 ATA in einer Tiefe von 20 fsw (6 msw)!, Daher ist die ZNS-Sauerstofftoxizität für einige Freizeittaucher ein ernstes Problem und für technische und kommerzielle Taucher ein großes Problem.
Das erste und schwerwiegendste Anzeichen einer ZNS-Sauerstofftoxizität ist oft ein Grand-mal-Krampf. Es gibt viele andere Anzeichen und Symptome einer Sauerstofftoxizität, aber es gibt keine konsistente Warnung, dass ein Anfall bevorsteht. Auch das EEG ist völlig normal, bis der Krampf beginnt., Es wird nicht angenommen, dass der Krampf aufgrund von Sauerstofftoxizität an und für sich dauerhafte Probleme verursacht, da der Körper den Krampf mit einem Sauerstoffüberschuss an Bord beginnt und somit die Hypoxie, die bei normalen Anfällen auftritt, nicht auftritt. Der Taucher, der im Wasser Krämpfe hat, kann jedoch ertrinken oder, wenn er aufsteigt, während die Glottis geschlossen ist, an Lungenbarotrauma leiden.
Es gibt große Unterschiede in der Menge an Sauerstoff Individuen tolerieren können, bevor sie Anzeichen von ZNS Sauerstofftoxizität zeigen und noch besorgniserregender, eine große Variation in der gleichen Person an verschiedenen Tagen., Ein Taucher kann viele Tauchgänge durchführen, bei denen er ohne Schwierigkeiten hohen Giften ausgesetzt ist, und fälschlicherweise zu dem Schluss kommen, dass er gegen Sauerstofftoxizität resistent ist. Dann können sie ohne ersichtlichen Grund bei einem Tauchgang, bei dem sie einem niedrigeren pO2 ausgesetzt sind, einen ZNS-Treffer erleiden. Im Allgemeinen können Menschen in einer trockenen Kammer mehr Sauerstoff vertragen als im Wasser. Tatsächlich können die meisten Taucher zwei Stunden Sauerstoff bei 3,0 ATA (66 fsw oder 20 msw) in einer Kammer mit wenigen Schwierigkeiten vertragen. Während des Trainings im Wasser hatten jedoch mehrere Taucher Krämpfe bei pO2s von nur 1.6 ATA., Erschwerend kommt hinzu, dass Taucher in der Kammer oft eines der weniger schwerwiegenden Anzeichen für Sauerstofftoxizität haben, wie Tunnelblick, Ohrensausen oder Zucken, während im Wasser oft das erste Anzeichen ein Anfall ist. Der Anfall beginnt mit einem sofortigen Bewusstseinsverlust und einem Zeitraum von etwa 30 Sekunden, wenn die Muskeln entspannt sind. Alle Muskeln des Körpers ziehen sich dann etwa eine Minute lang heftig zusammen. Der Taucher beginnt dann schnell zu atmen und ist danach einige Minuten lang sehr verwirrt. Wie Sie sich gut vorstellen können, stirbt der Taucher normalerweise, wenn dies während eines Tauchgangs geschieht., Die Tabelle enthält eine kurze Liste der Anzeichen und Symptome der ZNS-Sauerstofftoxizität, aber fast alles ist möglich.
Es gibt einige Faktoren, von denen bekannt ist, dass sie das Risiko einer ZNS-Sauerstofftoxizität erhöhen. Ich habe bereits zwei erwähnt, Eintauchen in Wasser und hart arbeiten. Das Risiko bei harter Arbeit besteht darin, dass der pCO2 im Körper erhöht wird und dies den Blutfluss zum Gehirn erhöht. Andere Ursachen für erhöhte pCO2 sind erhöhte Atmung und erhöhte Kohlendioxid im Atemgas., Erhöhte Belastung des Tauchers und erhöhte Konzentrationen von Adrenalin, Atropin, Aspirin, Amphetamin und anderen Stimulanzien scheinen das Risiko einer ZNS-Sauerstofftoxizität zu erhöhen.
Es gibt keine Medikamente, die verwendet werden können, um ZNS-Sauerstofftoxizität zu verhindern. In Tierversuchen konnten die Anfälle verhindert werden, aber der Zellschaden des ZNS, der nach längeren Anfällen festgestellt wurde, trat immer noch auf. Die einzigen wirksamen Methoden zur Verhinderung der ZNS-Sauerstofftoxizität sind die Begrenzung des pO2, der Expositionszeit und die Abgabe von Luftpausen während der Sauerstoffatmung.,
Als allgemeine Richtlinien sollte der pO2 während der Dekompression im Ruhezustand niemals 2,0 ATA überschreiten und die meisten Taucher verwenden 100% Sauerstoff in einer maximalen Tiefe von 20 fsw (6 msw, 1,6 ATA). Während des aktiven Teils des Tauchgangs sollte der pO2 niemals 1,6 ATA überschreiten und viele Taucher verwenden 1,5, 1,4 oder sogar 1,3 als maximale pO2 für alle Teile des Tauchgangs. NOAA, die US Navy, die Royal Navy, die Canadian Forces und viele andere Organisationen haben Richtlinien für akzeptable pO2s und die maximale Zeit, die jeweils verbracht werden kann., Wenn Sie am Tauchen interessiert sind, bei dem Sie erhöhtem pO2 ausgesetzt sind, müssen Sie unbedingt eine angemessene Ausbildung erhalten.