Innhold Bobler blod og vev Patogenesen ved trykkfallssyke Jan Risberg Historie Klassifisering Histopatologiske studier TFS Lokalisering av fri gass Biologiske effekter av gassbobler Hva er TFS? Sykdom som oppstår etter trykkreduksjon (dekompresjon) Hos Dykkere Besetningsmedlemmer luftfartøy Andre eksponert for trykk Årsak Gassbobler Sekundære kaskadereaksjoner Målorganer Muskel/skjelettsystem ( Bends ) Hud Lymfatisk system Nervesystemet CNS PNS Hjerte/lunger ( Chokes ) Hørsels/balanseorgan ( Stagger ) Målorgan ved TFS CNS Ryggmarg 2% av CNS vekt 1.5% av CNS gjennomblødning 70-80% av all nevrologisk TFS Hjerne Risiko for TFS Risiko for TFS 3-5/10 000 (alle gjennomførte dykk) 3-5/1 000 dykk (anlegg/off-shore) 3-5/100 dykk (vitenskapelig kontrollerte dykk)
Overmetning Stille bobler (film) Dive 30 msw/40 min Decompression 5min@6msw and 15min@3msw P (Bar) 5 Blood T(1/2)=5 min T(1/2)=20 min T(1/2)=80 min 4 Ambient pressure 3 2 1 0-20 0 20 40 60 80 Time (min) Relative supersaturation (%) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 35 30 25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 80 Time (min) Depth (msw) Provoserende forhold Provoserende forhold Brudd på dekompresjonsprosedyrer Dekompresjonsstopp NB! Oppstigningshastghet Annet: Alder (Lite humandata, hovedsakelig trykkluftarbeid og hypobar eksponering) Fedme (Gris: gode data. Menneske: Mangelfulle data) Fysisk form/kondisjon (Gris: gode data) Vind/kulde (Ett epidemiologisk studie som viste korrelasjon mot værforhold) Patent foramen ovale Carturan et al, J Appl Physiol 2002;93:1349-56 50 frivillige dykkere To gjentatte dykk. #1: 35 m/25 min 9 m/min, #2 25 m/ 25 min 17 m/min Mikrobobler (VGE) korrelert Oppstgningshastighet Alder Fedme VO 2 maks (neg korrelasjon) TFS Dose, respons og effekt Miljødose: Dybde/tid profil/integral, oppstigningshastighet, ppo 2, inert gasser, inert gasskift ++ Biologisk dose: Ukjent VGE, AGE, In situ ekstravaskulær gass Biologiske kaskadereaksjoner Dose-respons/Dose-effekt For det meste ukjent TFS - Histologiske Ryggmarg-Akutte (humant) Hvit substans>grå substans Oppløsning av hvit substans Petekkiale blødninger i hvit substans (Lakuner) (Stuvning av epidurale vener) (Plateaggregering rundt gassbobler) Cerebral TFS, hund, R. Pearson In Bridgewater et al 1991
TFS Histologiske Eksperimentell TFS (geit, hund, rotte) Forandringer I ryggmarg: Akutt: Ekstravaskulære gasslommer (SOL) Myelinskade Subakutt Blødning (hvit>grå substans) Myelin degenerering Nekrose/Gliose Spinal TFS, hund Francis et al 1989 TFS Histologiske Hjerne akutte (menneske) Kasuistiske undersøkelser Stuvning Petekkiale blødninger i hvit substans Infarkt/Nekrose TFS Histologiske Skjelett/muskulatur: Ikke beskrevet Infarkt/bennekrose Fri gass i synnovialledd: Vanligvis ingen symptomer Hud Mikrovaskulære, blødning TFS i hud Buttolph et al 1998 Vaskulær stuvning, vaskulitt, perivaskulært ødem, perivaskulær leukocytt-infiltrasjon Patogenesen ved TFS Bobleskader (fri gass) Mekaniske effekter Strukturelle vevsskader Kompresjon, vaskulær insuffisiens Sekundære effekter Cellulær aktivering Humoral aktivering Lokalisering av fri gass Intravaskulær Arteriell Kapillær Lymfatisk Venøs Ekstravaskulær autokton Paradoks/sekundær arteriell gassemboli
Dannelse av arterielle gassbobler Sekundære gassbobler: Intrakardiale shunter (PFO) Venøs gassemboli (VGE) Transpulmonale shunter Pulmonalt barotraume 8-10 kpa transthorakalt trykk TFS Paradoks gas emboli Meta-analyse, 3 studier (Bove 1998) Prevalens av PFO i dykkere behandlet for TFS. Nyere studier: OR 3-5 All TFS Type II TFS P (TFS+/PFO+) 0.00053 0.00047 P(TFS+/PFO-) 0.00028 0.00019 Odds-ratio 1.93 2.52 P-verdi <0.001 <0.001 PFO og TFS Dykkere med PFO Øket risiko for Nevrologisk TFS Hud TFS Også uten provoserende dykkeprofil Risiko relatert til størrelse av PFO Hvor lenge kan bobler forbli i vevet? Undersøkt av Hyldegaard and Madsen 1989,1991 og1994 Injeksjon av gassbobler I bukfett, ryggmarg, muskel og sene: Fett >4t Ryggmarg, hvit substans > 4 t Sene > 6t Gass i vevet kan bli demonstrert med ultralyd 1-3 døgn etter metningsdykk Biologiske virkninger av gassbobler Cellulære effekter Blodplater In vitro: Gassbobler aktiverer plater (Thorsen 1986). Godt dokumentert. In vivo: Motstridende funn, men tendens til thrombocytopeni etter dykking og eksperimentell TFS (Smith 1978, Philp 1971, Boussuges 1998, Pontier 2008) In vivo: Ingen beskyttende effekt av thromocytopeni på TFS, men dextran beskytter mot thrombocytopeni (Clark 1969) Biologiske effekter av gassbobler Cellulære effekter Leukocytter Granulocytt: Aktiveres (Philp 1972) Sekvestrering ved TFS hos rotter (Martin 2002) Svekkes ved HBO Farmakologisk leukopeni svekker symptomene ved AGE (Helps 1991, Martin 2002) Erythrocytter Roleaux dannelse (Wells 1971)
Biologiske effekter av gassbobler Humorale reaksjoner Komplementaktivering: Positivt korrelert til bobler/dekompresjonsstress: In vitro (Bergh 1993) In vivo metningsdykk (Stevens 1993) Negativt korrelert In vivo luftdykk (Pekna&Ersson 1996) Ingen korrelasjon In vitro og in vivo (Shastri et al 1998) Komplement effekter: Inflammasjon, histamin frigjøring, transkapillær permeabilitet Biologiske virkninger av gassbobler Humorale reaksjoner Komplementaktivering (forts): Effekter av dekomplementering: Kanin: DCI (Ward 1990) Rotte: DCI ~ (Broome 1994) Annen aktivering: Fibrinolyse?? Ingen forbrukskoagulopathi observert hos pasienter med TFS (Boussuges 1998) Kininer (Smerte) Denaturering av lipoproteiner Biologiske effekter av gassbobler Effekter på organsystemer Endothel Permeabilitet Brudd i blod-hjerne barrieren (0-3 t) Marsvin, kanin, hund: +, Rotte: +/- Direkte (mechanisk) effekt av gass? Indirekte skade (kaskadereaskjon)? Lunge Leukocytt infiltrasjon Diffusjonskapasitet Kontroll Endothelskade Eksponert Nossum et al 1999. Lungearterie, gris. Heliox metning, 40 m, 2t lineær dekompresjon Beskyttende effekt av trening Beskyttende effekt av trening? Wisløff 2001 52 rotter eksponert for 7 Bar (luft) Utrente og trent i 1d, 2u eller 6u VGE målt med ultralyd etter dekompresjon Trening beskyttet mot VGE og reduserte TFS og mortalitet 1d trening beskyttet like mye som 6u trening mot både TFS og VGE Dujic et al 2004 Tilsvarende observasjon (VGE) gjort ved us av 12 menn etter dykk til 18 m/80 min m/u 45 min trening 24t før dykk Loset et al 2006 Trening 30 min før dykk opphever beskyttende effekt av trening 20t før dykk (VGE, rotte)! Blatteau et al 2011 Trening 1t før dykk reduserte forekomst av VGE, synes assosiert (positivt!) med lettgradig dehydrering Beskyttende effekt av trening - status Status humanforsøk/vge De fleste studier peker på at fysisk aktivitet 2t og 24t før dykking vil redusere forekomst av VGE etter dykk Lavintensitets trening (sykling) 2t før dykking øker forekomst av VGE Sammenheng mellom tidspunkt for fysisk aktivitet, type aktivitet og sammenheng med fysisk form/treningsaktivitet er uavklart
Beskyttende effekt av NO NO mulig/sannsynlig del av patogenesen ved TFS Nitroglycerin (NG) gitt til Gris før metningsdekompresjon reduserer VGE (Møllerløkken et al 2006) Menneske før dykk reduserer VGE (Dujic et al 2006) Inhibering av NOS øker VGE og dødelighet etter simulerte dykk hos rotter (Wisløff 2003) Sidenafil (øker cgmp) gitt til rotter før dykk øker forekomst av TFS og platetap (men uendret VGE) hos rotter (Blatteau 2013) Andre mekanismer Badstue 1t før dykk reduserer VGE hos menneske (Carturan 2010) (NO? HSP?) Helkroppsvibrabsjon 1t før dykk reduserer VGE hos menneske (Germonpre 2009) Normobar oksygenpusting før dykk reduserer VGE også etter repetert dykking (Castagna 2009) Sammendrag Primær gassdannelse Ekstravaskulær (ryggmarg) Myelinskade Ischemi Arteriell Endothelskade Ødem, brudd i blod-hjerne barrieren Ischemi Venøs Venøst infarkt Sammendrag (2) Sekundære (kaskade) reaksjoner: Hemokonsentrasjon, thrombocyttaktivering Leukocytt aktivering Komplement aktivering? Aktivering av det fibrinolytiske system? Frigjøring av anafylatoksiner Sammendrag (3) Inter- og intra-individuelle forhold Hovedsakelig ukjent PFO Alder? Kjønn? Vekt? BMI? Fysisk yteevne? (Okkult) Lungeskade, røyking Komplementaktivering Boblekjerner +++++ Patogenesen ved TFS Konklusjoner TFS er en systemsykdom Få organsystemer har blitt systematisk undersøkt Det er nødvendig med initial fri gassdannelse Fri gass aktiverer cellulære elementer og humorale systemer