IPE während eines Rebreather-Tauchgangs

Bei gesunden Tauchern wird das Auftreten eines Immersions-Lungenödems (IPE) in der Regel durch Faktoren wie Anstrengung und kaltes Wasser verursacht. Ein Fallbericht eines IPEs beim Tauchen mittels Rebreather illustriert, dass beim Gerätetauchen auch die Atmung gegen einen Unterdruck eine wesentliche Rolle bei der Entstehung spielt.

Fallbericht

Ein hochtrainierter 26-jähriger Kampftaucher entwickelte während eines Tauchganges mit einem Rebreather Atemnot und Husten. Die Übung bestand darin, aufrecht innerhalb von 10 Minuten aus 7 m Tiefe an die Oberfläche zurückzukehren, ohne Gasblasen im Wasser freizusetzen. Dies musste innerhalb einer Stunde fünfmal wiederholt werden. Am Ende des vierten Versuchs verspürte er Atemschwierigkeiten und Husten. Sobald die Gegenlunge wieder gefüllt war und er eine horizontale Lage einnahm, verschwanden die Symptome. Beim letzten Mal traten Atemnot, Schaumhusten und Engegefühl in der Brust auf. Auf der Notfallstation wurde ein Lungenödem festgestellt. Die Symptome klangen innerhalb weniger Stunden unter Behandlung mit Sauerstoff ab.

Static lung load

Der Begriff lässt sich am ehesten mit «Lungenlast» übersetzen. Er entspricht der Wassersäule, welche auf der Lunge lastet und bei der Ein- oder Ausatmung überwunden werden muss. Massgebend dafür sind die relativen Positionen von Atemregler und Lunge. Bei einem SCUBA-Taucher in vertikaler Position besteht ein negativer static lung load von ca. 20 cm H2O, da sich die Lunge in einer ca. 20 cm grösseren Wassertiefe befindet als der Atemregler. Damit ist der Druck des gelieferten Atemgases 0.02 bar (=20 cm H2O) tiefer als der Lungendruck. Man spricht hier von einem negativen transrespiratorischen Gradienten. Dieser muss durch Atemarbeit überwunden werden, damit überhaupt Luft fliesst. An Land ist er vernachlässigbar (20 cm Luftdruck). Umgekehrt verhält es sich bei einem Head-down-Manöver beim Tauchen: Dabei kommt der Atemregler unter das Niveau der Lunge zu liegen, der static lung load verkehrt sich ins Positive, d.h. der Druck des gelieferten Atemgases ist höher als der Druck in der Lunge. Dies hat zur Folge, dass das Einatmen anstrengungsarm vonstattengeht. Hingegen muss der Druckunterschied beim Ausatmen mittels Atemarbeit überwunden werden. In horizontaler Position ist der static lung load am kleinsten, da sich Atemregler und Lunge auf gleichem Niveau befinden.

Wird der transrespiratorische Gradient zu negativ, kann Flüssigkeit aus den Lungenkapillaren in die Alveolen «gesogen» werden, da deren Druck zu weit unter den Perfusionsdruck (Durchblutungsdruck) der Kapillaren fällt. Es entsteht ein Lungenödem. Dafür reichen bereits kleine Druckunterschiede, falls sie längere Zeit bestehen bleiben.

Der static lung load ist beim Tauchen mit Rebreathern abhängig von der Position der Gegenlunge: liegt diese auf dem Rücken, wird der transrespiratorische Gradient negativ, das Einatmen wird etwas anstrengender (in horizontaler Tauchposition); befindet sich die Gegenlunge vorne, wird das Einatmen leichter und das Ausatmen etwas schwerer.

PEEP

Das Konzept wird unter dem Begriff PEEP (positive endexpiratory pressure, positiver End-Ausatemdruck) in der Grössenordnung einer Wassersäule von 5 cm und mehr in der Notfall- und Intensivmedizin mittels Atemmasken routinemässig zur Behandlung diverser Atemstörungen angewendet. Diese Therapie entspricht einem positiven transrespiratorischen Gradienten (Ausatmen gegen leicht erhöhten Druck) und dient dazu, kleine Atemwege und die Alveolen offen zu halten, bspw. bei einem Lungenödem.

Mit Blick auf ein IPE sind somit frontseitig getragene Gegenlungen beim Rebreather-Tauchen von Vorteil. Deshalb verwendete der betroffene Taucher diese Konfiguration, was einem IPE eigentlich hätte entgegentreten sollen. (Dies gilt allerdings nur für das Tauchen in Bauchlage und nicht für den Aufstieg in vertikaler Position.)

Militärische Taktik

Um beim Aufstieg mit einem Rebreather einen Kontrollverlust der Tarierung durch Zunahme des Auftriebes infolge Gasausdehnung im System (Boyle-Marriotte) zu kompensieren, müsste Gas aus der Gegenlunge abgelassen werden. Die damit verbundene Blasenbildung ist unter militärischen Umständen unerwünscht. Deshalb reduzieren Kampftaucher ihre Aufstiegsgeschwindigkeit, um mittels Verbrauchs von Sauerstoff das Volumen der Gegenlunge zu vermindern. Gleichzeitig reduzieren sie ihr Atemzugvolumen bewusst, um den Auftrieb zu verringern. Um dies zu erleichtern, kann das automatische Diluentventil (ADV) verengt werden, damit nicht ungewollt Gas aus dem Diluentbehälter in das System strömt und den Effekt zunichtemacht. Ein zu starkes Anziehen des ADV kann aber dazu führen, dass sich die Gegenlunge weitgehend entleert, was eine sehr starke Einatemanstrengung erfordert, d.h. einen sehr negativen Einatemdruck bewirkt. Um die Gegenlunge zu füllen, kann ein Taucher etwa 20-40 cm aufsteigen (Byole-Marriotte).

Selbstbehandlung mit PEEP

Tatsächlich zeigte das Nachstellen der Situation, die beim Kampftaucher zum Lungenödem führte, dass erhebliche, negative Einatemdrucke enstanden: bis – 15 mbar (15 cm H2O) bei leerer Gegenlunge und offenem ADV, bis – 50 mbar (50 cm H2O) bei leerer Gegenlunge und maximaler Engstellung des ADV. Wie zu erwarten entstanden beim Atmen über eine volle Gegenlunge keine problematischen Druckunterschiede (max. – 5 mbar Einatemdruck). Die Symptome verschwanden nach Befüllen der Gegenlunge, weil das Einatmen leichter wurde (volle Gegenlunge) und beim Ausatmen PEEP entstand (horizontale Position mit Gegenlunge etwas unterhalb der Lunge), womit der Taucher unbewusst die Notfalltherapie eines Lungenödems zur Anwendung brachte und sich selbst therapierte.  

Fazit

Der Fall illustriert exemplarisch, wie wichtig der «static lung load» beim Tauchen ist und dass zu hohe negative transrespiratorische Gradienten eine wesentliche Rolle spielen bei der Entwicklung eines IPE während des Tauchens.