Prebreathe: der Atemtest am Rebreather

Taucher atmet vor dem Tauchgang aus dem Mundstück seines Kreislauftauchgeräts, die Atemschläuche führen über die Schultern zu den Gegenlungen. — Illustration, mit Google Gemini erzeugt.

Der Prebreathe ist der Atemtest, mit dem ein Taucher sein Kreislauftauchgerät vor dem Tauchgang überprüft: Er atmet einige Minuten aus dem geschlossenen Kreislauf und achtet dabei auf Fehlfunktionen. Alert Diver nennt ihn „einen ‚Prebreathe‘, d.h. einen 5-minütigen Atem-Test des Rebreathers vor dem Tauchgang“. Eine randomisierte Studie hat gezeigt, dass er weniger findet, als lange angenommen wurde.

Wofür der Test gedacht war

Shearwater Research beschreibt zwei Zwecke, die historisch nacheinander entstanden sind. Ursprünglich ging es um die Grundfunktionen des Geräts: Elektronik an, keine Fehlermeldungen, Sauerstoffzufuhr über das Magnetventil, der Sauerstoff-Partialdruck steigt auf den Sollwert — typischerweise 0,7 bar an der Oberfläche. Später kam die Hoffnung hinzu, ein fünfminütiger Atemtest werde auch einen fehlenden oder fehlerhaften Atemkalk verraten, weil sich dann Kohlendioxid im Kreislauf anreichert und der Taucher Beschwerden bemerkt.

Die Logik dahinter ist die Hyperkapnie. Alert Diver beschreibt sie als „a major hazard in rebreather diving“: Erhöhtes Kohlendioxid im Kreislauf kann zu Handlungsunfähigkeit, Bewusstlosigkeit und Tod führen, und Taucher bemerken es oft erst spät. Der Atemkalk ist das Bauteil, das dies verhindern soll — Alert Diver nennt ihn auf Deutsch die Atemkalkpatrone: „Die Atemkalkpatrone entfernt das CO2 aus dem Gas.“

Was die Studie ergeben hat

2015 haben Deng und Mitarbeiter in Diving and Hyperbaric Medicine den Fünf-Minuten-Prebreathe in einer randomisierten, einfach verblindeten Untersuchung geprüft. Dreißig Taucher atmeten je fünf Minuten in zwei von drei Zuständen: intakter Absorber, teilweise defekter Absorber und fehlender Absorber. Sie wussten nicht, welchen Zustand sie vor sich hatten, und sollten abbrechen, sobald sie Anzeichen einer Hyperkapnie bemerkten. Je Zustand wurden zwanzig Durchgänge gefahren.

Das Ergebnis:

intakter Absorber: 0 von 20 brachen ab;
teilweise defekter Absorber: 2 von 20 brachen ab — eine Sensitivität von 10 Prozent;
fehlender Absorber: 15 von 20 brachen ab — eine Sensitivität von 75 Prozent.

Die Spezifität lag bei 100 Prozent: Im intakten Zustand brach niemand grundlos ab. Wer also abbricht, hat tatsächlich ein Problem — aber wer durchhält, hat damit nichts bewiesen. Selbst der vollständig fehlende Absorber blieb in einem von vier Fällen unbemerkt; bei denen, die ihn bemerkten, vergingen im Mittel drei Minuten und einundvierzig Sekunden bis zum Abbruch.

Besonders aufschlussreich ist der Mechanismus hinter dem schlechten Abschneiden beim teilweise defekten Absorber. Die Autoren beschreiben, dass eine kleine Steigerung des Atemminutenvolumens den Anstieg des eingeatmeten Kohlendioxids typischerweise ausglich; das endtidale CO2 veränderte sich dadurch nicht, und ohne diesen biochemischen Reiz nahmen die Probanden den Zustand kaum wahr. Das Fazit der Arbeit lautet: „While prebreathes are useful to evaluate other primary functions, the five-minute prebreathe is insensitive for CO2 scrubber faults in a rebreather. Partly-failed conditions are dangerous because most will not be detected at the surface, even though they may become very important at depth.“

Michael Menduno gibt den Befund für DAN knapp wieder: Neunzig Prozent der Probanden erkannten den teilweise defekten Absorber nicht. Dieselbe Darstellung nennt auch die Ursachen solcher Teildefekte — falsches Befüllen oder Einbauen der Patrone könne „channeling or bypass“ bewirken, so dass Kohlendioxid wieder eingeatmet wird — und hält fest, dass die tatsächliche Standzeit einer Patrone um den Faktor vier von der angegebenen abweichen kann.

Warum er trotzdem gemacht wird

Die Studie verwirft den Prebreathe nicht. Sie hält ausdrücklich fest, dass er für andere Grundfunktionen nützlich bleibt — für die Kontrolle der Sauerstoffzufuhr etwa; dafür dürfte nach den Autoren weniger als fünf Minuten genügen. Ihre weiteren Empfehlungen zielen auf die Ursache statt auf den Test: In der Ausbildung gehöre das korrekte Befüllen und Einbauen der Absorberpatrone betont, CO2-Sensoren im Einatemschenkel wären hilfreich, sind aber kein Standard, und Strategien zur Vermeidung der Hyperkapnie hätten Vorrang, weil Taucher die frühen Anzeichen schlecht erkennen.

Wie wertvoll der Test für die Sauerstoffseite ist, zeigt ein Fall, den Brian Harper für Alert Diver schildert: Ein Taucher hatte nach einer Reparatur vergessen, den Sauerstoff wieder anzuschließen, und erlitt an der Oberfläche beinahe eine Hypoxie. Hätte er seine Checkliste vollständig abgearbeitet — den Atemtest gemacht oder sein Display kontrolliert —, wäre er nicht in Lebensgefahr geraten. Derselbe Beitrag stellt die Checkliste über das Einzelverfahren und überschreibt den Abschnitt mit „Checklisten als Lebensretter“.

Als Tauchlehrer

Für die Praxis folgt daraus eine klare Rollenverteilung, und sie ist leicht zu merken: Der Prebreathe ist ein Test der Sauerstoffversorgung und der Elektronik, kein Test des Atemkalks. Wer ihn für Letzteres hält, verlässt sich auf einen Nachweis, den die Untersuchung von 2015 in neun von zehn Fällen hat durchfallen lassen. Die Sicherheit des Absorbers entsteht beim Packen und Einsetzen der Patrone, nicht fünf Minuten vor dem Sprung ins Wasser.

Quellen

Deng C, Pollock NW, Gant N, Hannam JA, Dooley A, Mesley P, Mitchell SJ: „The five-minute prebreathe in evaluating carbon dioxide absorption in a closed-circuit rebreather: a randomized single-blind study“, Diving and Hyperbaric Medicine 2015;45(1):16–24 (PDF) — die tragende Primärquelle: Versuchsaufbau, Zahlen, Schlussfolgerung.
Shearwater Research: „Should rebreather divers prebreathe test their rebreathers prior to a dive?“ — der ursprüngliche Zweck des Tests und der Sollwert an der Oberfläche. Herstellerquelle.
Michael Menduno: „Do You Know What You’re Breathing“, Alert Diver (DAN), Q1 2016 — Hyperkapnie als Hauptgefahr, Kanalbildung in der Patrone, Standzeiten.
Brian Harper: „Rebreather-Tauchen will gelernt sein“, Alert Diver (DAN Europe), 25.06.2015 — die deutschsprachige Fundstelle für den Begriff, die Atemkalkpatrone und der Fall mit dem nicht angeschlossenen Sauerstoff.

Zur Quellenlage: Für den Vorgang gibt es im Deutschen keine eingebürgerte Übersetzung; auch die deutsche Ausgabe von Alert Diver benutzt das englische Wort und erklärt es mit „Atem-Test“. Deshalb steht hier das englische Lemma. Die Zahlen stammen sämtlich aus der Arbeit von Deng und Mitarbeitern; eine zweite, unabhängige Untersuchung derselben Frage liegt nicht vor. Von den Ausbildungsverbänden ist keiner herangezogen.

Wie lange muss ein Prebreathe dauern?

Üblich sind fünf Minuten; Alert Diver beschreibt den Test genau so. Die Arbeit von Deng und Mitarbeitern hält dagegen fest, dass für die Kontrolle der übrigen Grundfunktionen — etwa der Sauerstoffzufuhr — vermutlich weniger als fünf Minuten genügen. Für den Atemkalk bringt auch die volle Dauer wenig: Beim teilweise defekten Absorber brachen nur 2 von 20 Probanden ab.

Erkennt der Prebreathe einen verbrauchten Atemkalk?

Nach der Untersuchung von 2015 nicht zuverlässig. Die Sensitivität lag bei 10 Prozent für einen teilweise defekten und 75 Prozent für einen ganz fehlenden Absorber. Die Autoren nennen gerade den Teildefekt gefährlich, weil er an der Oberfläche meist unbemerkt bleibt, in der Tiefe aber erheblich werden kann.

Wofür ist der Test dann gut?

Für die übrigen Grundfunktionen. Shearwater nennt die eingeschaltete Elektronik, das Ausbleiben von Fehlermeldungen, die Sauerstoffzufuhr über das Magnetventil und den Anstieg des Sauerstoff-Partialdrucks auf den Sollwert. Der von Brian Harper geschilderte Fall eines nicht angeschlossenen Sauerstoffs zeigt, worum es dabei geht.