Handout trykkfallssyke patogenese - Dykkemedisin.no

Innhold
Bobler blod og vev
Patogenesen ved trykkfallssyke
Jan Risberg
• Historie
• Klassifisering
• Histopatologiske studier – TFS
• Lokalisering av fri gass
• Biologiske effekter av gassbobler
Historie - TFS
• 1670: Intraokulær TFS observert
i slange ved hypobar
dekompresjon (Boyle)
• Beskrivelse av TFS
– 1841: Caisson, TFS i ledd (bends)
(Triger)
– 1843: Nevrologisk TFS (Dykking,
Pasley)
– 1854: Medisinsk rapport (Pol &
Watelle)
Historisk bakgrunn
• Rekompresjon/rekompresjonskammer
– 1873: Foreslått (Smith)
– 1889: Konstruert/brukt () (Moir)
• Patogenesen:
– 1841/54: Dekompresjon
(Triger/Pol&Watelle)
– 1873: Nitrogenbobbler (Bert)
– 1908: Overmetning, systematisk
histopatologi, mekanismer (Haldane)
Historisk bakgrunn - TFS
• Norge
– 1864: Dødelig TFS, Bergen havn
– 1904: Første vitenskapelige publikasjon
(Med.Rev.,Bergen)
• Historiske referansearbeider:
– 1878: La pression barometrique (Bert)
– 1908: The prevention of compressed air
illness (Boycott/Damant/Haldane)
Hva er TFS
• Sykdom som oppstår etter trykkreduksjon
(dekompresjon)
–Hos
• Dykkere
• Besetningsmedlemmer luftfartøy
• Andre eksponert for trykkforandringer
–Årsak
• Gassbobler
• Sekundære kaskadereaksjoner

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
Provoserende forhold
• 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)
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
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
Grunnleggende
dekompresjonsteori
P ΣOppløst
gass + PVanndam
>
• Overmetning
– Metastabil
• Bobler kan vokse i overmettet vev
hvis:
• ↓P Abs (Dekompresjon)
• Kavitasjon
• Viskøs adhesjon (Tribonucleation)
• ↑ “Boblekjerner”
P
Abs

TFS - Histologiske
forandringer
• Ryggmarg-Akutte forandringer
(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
forandringer
• 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
forandringer
• Hjerne – akutte forandringer
(menneske)
– Kasuistiske undersøkelser
–Stuvning
– Petekkiale blødninger i hvit
substans
– Infarkt/Nekrose
TFS – Histologiske
forandringer
• Skjelett/muskulatur:
– Ikke beskrevet
• Infarkt/bennekrose
– Fri gass i synnovialledd:
• Vanligvis ingen symptomer
• Hud
– Mikrovaskulære forandringer,
blødning
TFS i hud
Buttolph et al 1998
Patogenesen ved TFS
• Bobleskader (fri gass)
– Mekaniske effekter
• Strukturelle vevsskader
• Kompresjon, vaskulær insuffisiens
– Sekundære effekter
• Cellulær aktivering
• Humoral aktivering
Vaskulær stuvning, vaskulitt, perivaskulært ødem, perivaskulær
leukocytt-infiltrasjon

Lokalisering av fri gass
• Intravaskulær
–Arteriell
– Kapillær
– Lymfatisk
–Venøs
• Ekstravaskulær - autokton
• Primær og sekundær lokalisering av fri
gass – paradoks gassemboli
Hvor ser man
gassboblene først
• Eksperimentell TFS
–Sau, mus (Powell&Spencer 1981, Lever 1966):
• Primært arteriell gass
– Hamster (Lynch 1985):
• Primært venøs gass
– Rotte (Powell 1972):
• “Mikrosirkulasjonen”
–Man
• Primært venøs (få kontrollerte
arbeider)
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.
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

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)
– In vivo: Ingen beskyttende
effekt av thromocytopeni på
TFS, men dextran beskytter
mot thrombocytopeni (Clark
1969)
Biologiske effekter av gassbobler
Cellulære effekter
• Leukocytter
– Granulocytt sekvestrering ved TFS hos rotter
(Martin 2002)
• Svekkes ved HBO
– Granulocytter aktiveres under dekompresjon (Philp
1972)
– Granulocytter aggregerer rundt gassbobler (Philp
1972)
– 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, histamine
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 ↓

Endothelskade
Beskyttende effekt av trening
KontrolL
Eksponert
Nossum et al 1999. Lungearterie, gris.
Heliox metning, 40 m, 2t lineær dekompresjon
• 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
Spinal ekstravaskulær
gassdannelse
• “Lamell-legmer” (Hills 1991,1993)
• Sau/storfe
– Phosfolipid/hydrofob protein
– Lokalisering: Spinal ekstravaskulær,
cerebral intravaskulær
– Surfaktant-egenskaper (↓67%)
– Dekker gassbobler ved eksperimentell
TFS
– Forårsaker encefalitt
– Ryggmarg : Hjerne=3.3:1
– Myelin-relatert (“reparasjons sett”)
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