Wetenschappelijk onderzoek: zuurstofschade aan de longen bij hyperbare zuurstofbehandelingen

Duikerarts Thijs Wingelaar doet samen met een team van artsen onderzoek naar de schade van zuurstof aan de longen. Wat doet een behandeling in de hyperbare kamer met je longen?

Achtergrond
In een eerder artikel op DuikeninBeeld hebben we geschreven over de risico’s van zuurstof tijdens duiken. Het bleek dat we met een nieuw ontwikkelde techniek nauwkeurig konden meten of er schade was in de longen. Om in technische termen te praten: we konden meten dat er na een zuurstofduik ‘methyl alkanen’ aanwezig waren – dat zijn de bouwstenen van longblaasjes. Als je ze uitademt, is er dus (een klein beetje) longschade. Om dit artikel wat beter te begrijpen is het aan te raden om het vorige artikel te lezen als je dat nog niet gedaan hebt.

Militairen van de Koninklijke Marine tijdens de experimenten in de recompressietank.

Behalve (tech)duikers en beroepsduikers van de Koninklijke Marine wordt ook een heel andere groep mensen aan hoge concentraties zuurstof blootgesteld: patiënten die behandeld worden met ‘hyperbare zuurstof’. Dit kan in sommige gevallen een hele goede behandeling van slecht genezende wonden en sommige restklachten na bestraling (bijvoorbeeld bij kanker) zijn. Er worden veel onderzoeken gedaan waar hyperbare zuurstof nog meer goed voor kan zijn.

Maar in plaats van af en toe een duikje maken deze patiënten dagelijks een ‘droge duik’ in de recompressietank, voor een periode van soms wel twee maanden. Deze droge duiken duren iets meer dan anderhalf uur en gaan naar 15 meter. Daarbij ademen ze 100% zuurstof via een masker, waarbij ze elke 20 minuten even ‘adempauze’ hebben (de tank blijft dan wel op druk). In die pauze kunnen ze een slokje water drinken, even kletsen en even goed door ademen. Daarna gaat de behandeling verder.

Je kunt je voorstellen dat dit best veel vraagt van de patiënten. Wij wilden met dit onderzoek uitzoeken of deze behandeling, die goed is voor die eerdergenoemde wonden, mogelijk schadelijk is voor de longen.

Onderzoek
In het voorjaar van 2018 hebben tien gezonde militairen van de Koninklijke Marine zes dagen een ‘tankbehandeling’ gekregen van anderhalf uur. Van maandag t/m vrijdag en dan nog eens de maandag na het weekend. Met die laatste behandeling na het weekend konden we eventueel herstel tijdens het weekend meten.

Voor en na de droge duik werd op verschillende momenten uitgeademde lucht verzameld in een buisje. Deze buisjes werden in samenwerking met het Amsterdam UMC geanalyseerd. Er werd gekeken of er in de uitgeademde lucht deeltjes voorkwamen die zouden kunnen wijzen op longschade.

Resultaten
Bij analyse van de buisjes vonden we dezelfde soort deeltjes als bij de eerdere onderzoeken (de zuurstofduiken naar 9 meter). Met een wiskundige berekening (principale component analyse) konden we deze stoffen indelen in twee groepen. De eerste groep bevatte stoffen die we ook vinden bij andere longziekten zoals astma. De tweede groep bevatte de eerdergenoemde methyl alkanen.

De eerste groep, de ontstekingswaarden, laat kleine veranderingen zien na de tankbehandelingen, maar deze zijn niet groot genoeg om wetenschappelijk ‘statistisch significant’ te zijn. Dat betekent dat de veranderingen die we zien ook nog op basis van toeval kunnen zijn.

De tweede groep, de methyl alkanen, laat tot onze verbazing geen stijging zien, zoals bij de zuurstofduiken in onze eerdere experimenten, maar een flinke daling. En deze daling lijkt door te zetten na meerdere behandelingen.

Interpretatie
Met dit onderzoek hebben we dezelfde deeltjes gevonden als bij het vorige experiment met de zuurstofduiken. Daarmee is het eigenlijk een bevestiging van ons vorige onderzoek. We kunnen nu met iets meer zekerheid zeggen dat ‘methyl alkanen’ de stoffen zijn waarop we toekomstig onderzoek naar zuurstofschade aan de longen moeten richten.

Maar in tegenstelling tot de ‘natte’ duiken daalt de uitademing van methyl alkanen na hyperbare zuurstofbehandelingen. Dat begrijpen we eigenlijk niet zo goed. Een mogelijke verklaring daarvoor is de ‘adempauze’ die patiënten elke 20 minuten krijgen tijdens een tankbehandeling. Dan ademen de patiënten even geen zuurstof maar omgevingslucht, mogelijk dat de longen in die tijd zo goed herstellen dat er geen schade optreedt. Een tweede verklaring zou kunnen zijn dat de droge omstandigheden niet de ‘belastende factoren’ van het duiken in water (zoals koud water, de druk van het water op het lichaam en het ademen uit een automaat) met zich mee brengt die nodig zijn voor zuurstofschade bij duikers. Dat weten we nog niet, dus daar is verder onderzoek voor nodig. 

Conclusie
Wat kun je hier als (sport)duiker mee? Nog niet zo veel, maar voor patiënten die hyperbare zuurstofbehandelingen krijgen is dit belangrijke informatie. De zuurstofbehandeling in de tank lijkt niet schadelijk voor de longen. Dat is een fijne bijkomstigheid, want het zou vervelend zijn dat je als patiënt nog zieker van een behandeling kan worden.

Maar duikers worden ook behandeld in de recompressietank na een duikongeval. Op basis van dit onderzoek lijkt het erop dat deze behandeling (een US Navy table 6) niet schadelijk is voor de longen. Maar zo’n behandeling duurt zes uur (in plaats van anderhalf in dit onderzoek) en gaat dieper (naar 18 in plaats van 15 meter). Dus om dat zeker te weten, gaan we in de nabije toekomst een soortgelijk onderzoek doen waarbij we vrijwilligers een ‘tabel 6’ geven. En dat is wel relevante informatie voor de sportduiker. Want als blijkt dat er longschade ontstaat bij behandeling van decompressieziekte, kunnen we mogelijk de behandeling bijstellen of na een behandeling met medicijnen eventuele schade proberen te herstellen.

Mocht je vragen hebben na aanleiding van dit artikel, stel ze gerust in een reactie onder aan dit artikel!

Verder lezen?
Het hele wetenschappelijke artikel staat online op de website van Frontiers in Physiology. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2019.00475/

Andere wetenschappelijke artikelen uit dezelfde onderzoekslijn:

• Wingelaar TT, van Ooij PJAM, van Hulst RA. (2017) Oxygen Toxicity and Special Operations Forces Diving: Hidden and Dangerous. Psychol. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpsyg.2017.01263/
• Wingelaar TT, van Ooij PJAM, Brinkman P, van Hulst RA. (2019). Pulmonary Oxygen Toxicity in Navy Divers: A Crossover Study Using Exhaled Breath Analysis After a One-Hour Air or Oxygen Dive at Nine Meters of Sea Water. Front. Physiol. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2019.00010/

Thijs Wingelaar, duikerarts bij de Koninklijke Marine
ir. Paul Brinkman, onderzoeker bij het Amsterdam UMC (afdeling longziekten)
dr. Pieter-Jan van Ooij, duikerarts bij de Koninklijke Marine
dr. Rigo Hoencamp, militair chirurg bij het Alrijne Ziekenhuis
prof. dr. Anke-Hilse Maitland-van der Zee, hoogleraar bij het Amsterdam UMC (afdeling longziekten)
prof. dr. dr. Markus Hollmann, hoogleraar bij het Amsterdam UMC (afdeling anesthesie)
prof. dr. Rob van Hulst, hoogleraar bij het Amsterdam UMC (afdeling anesthesie)

Gepubliceerd in: Frontiers in Physiology | Environment, Aviation and Space Physiology
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphys.2019.00475