Tissue Specific Gradient Factors – ein modifizierter Ansatz für GF low / GF high

Michael Mutter

1. Okt.

6 Min. Lesezeit

Sergio Angelini von HEAD Watersports und Attilio Piacente von DeepInTech stellten am EUBS-Kongress 2026 in Genf einen interessanten Ansatz zur Anwendung von Gradientenfaktoren vor. Unter dem Titel „Tissue Specific Gradient Factors as an Alternative to Asymmetric Gradient Factors“ hinterfragen sie das klassische Konzept von GF low und GF high. Statt den Gradientenfaktor während des Aufstiegs primär von der Tiefe abhängig zu machen, schlagen sie vor, ihn an die einzelnen Bühlmann-Gewebekompartimente zu koppeln. Ihr Konzept nennen sie Tissue Specific Gradient Factors (TSGF).

Das Problem mit klassischen Gradient Factors

Bei den heute üblichen asymmetrischen Gradientenfaktoren – beispielsweise GF 30/85 – wird GF low am ersten Dekompressionsstopp angewendet und anschliessend bis GF high an der Oberfläche linear erhöht.

Die Konsequenz: Der verwendete Faktor wird durch die Tiefe bestimmt und nicht dadurch, welches Gewebekompartiment gerade die Dekompression kontrolliert.

Während des Aufstiegs verschiebt sich die Kontrolle jedoch typischerweise von schnellen zu zunehmend langsameren Kompartimenten. Gleichzeitig unterscheiden sich die Bühlmann-Kompartimente deutlich darin, welche Übersättigung sie tolerieren. Beim klassischen GF-Verfahren berücksichtigt die Wahl des aktuellen GF diese Unterschiede nicht direkt: Der GF steigt schlicht mit abnehmender Tiefe.

Dass eine solche starre Anwendung von GF insbesondere bei sehr tiefen Tauchgängen an Grenzen stossen kann, kennen wir. Doolette zeigte bspw. beim Vergleich von Bühlmann/GF mit den für tiefe Heliox-Tauchgänge validierten Thalmann/XVal-He-Profilen, dass ein fixes GF-Schema mit zunehmender Tiefe nicht einem konstanten DCS-Risiko entspricht. Ein GF-Paar, das bei moderateren Tiefen gut mit einem bestimmten Risikoniveau übereinstimmt, kann bei grösserer Tiefe zunehmend davon abweichen. Die entsprechenden Überlegungen finden sich in den Rebreather Forum 4 Proceedings.

Die TSGF könnten einen anderen Ansatz darstellen, ein verwandtes grundsätzliches Problem anzugehen: Die sinnvolle Konservativität hängt möglicherweise nicht nur von der aktuellen Tiefe ab, sondern auch davon, welche Gewebekompartimente die Dekompression gerade bestimmen.

Tissue Specific Gradient Factors – wie funktioniert das?

Beim TSGF-Konzept wird der GF nicht mehr primär an die Tiefe gekoppelt. Stattdessen wird jedem der 16 Bühlmann-Kompartimente ein eigener GF zugeordnet. Während der Dekompression kommt der GF des jeweils führenden Kompartiments zur Anwendung. Wechselt das führende Gewebe, ändert sich damit auch der verwendete GF.

Vereinfacht gesagt:

Nicht die aktuelle Tiefe entscheidet über den GF, sondern das Gewebe, das gerade die Dekompression kontrolliert.

Wichtig ist dabei: Die Autoren haben diese gewebespezifischen GF nicht aus neuen physiologischen Messungen oder DCS-Daten abgeleitet. Sie wählten die Werte zunächst so, dass sich bekannte Dekompressionsprofile möglichst gut reproduzieren liessen. TSGF ist damit zunächst ein alternativer mathematischer Weg, die gewünschte Konservativität innerhalb von ZHL-16C zu verteilen.

Ein konkretes Beispiel

Anschaulich zeigen Angelini und Piacente das Prinzip anhand eines 50-m-Tauchgangs mit 30 Minuten Grundzeit, für den sie ein klassisches GF-30/85-Profil mit TSGF nachbilden. Bei einem klassischen GF 30/85 beginnt die Dekompression mit einem GF von 30. Anschliessend steigt der erlaubte GF mit abnehmender Tiefe kontinuierlich an, bis an der Oberfläche GF 85 erreicht wird.

Beim TSGF-Ansatz geschieht etwas anderes: Die zu Beginn der Dekompression führenden schnelleren Kompartimente erhalten in diesem Beispiel GF-Werte ungefähr im Bereich von 30–40. Wenn im weiteren Verlauf mittelschnelle Kompartimente die Führung übernehmen, kommen Werte etwa um 50–60 zur Anwendung. Bei den später kontrollierenden Kompartimenten steigen die Werte weiter in Richtung des klassischen GF high von 85.

Das Resultat kann einem klassischen GF-30/85-Profil sehr ähnlich sehen – der Mechanismus dahinter ist aber ein anderer. Beim klassischen Verfahren steigt der GF, weil der Tauchgang flacher wird. Bei TSGF verändert sich der GF, weil ein anderes Gewebekompartiment die Dekompression kontrolliert. Genau das ist die eigentliche Idee des Posters.

Auch andere Dekompressionsprofile lassen sich nachbilden

Die Autoren beschränken sich nicht auf klassische GF-Profile. Sie zeigen auch, dass sich ein NEDU-Shallow-Stop-Profil nach Doolette et al. durch eine entsprechende Wahl der TSGF annähern lässt.

Das ist interessant, denn damit wird TSGF weniger zu einem weiteren festen Dekompressionsschema als vielmehr zu einer Art Werkzeug, mit dem sich Tauchprofile zusätlich modulieren lassen: Durch unterschiedliche GF-Zuordnungen zu den Kompartimenten lassen sich verschiedene Vorstellungen darüber abbilden, wie konservativ einzelne Gewebe behandelt werden sollen. Damit könnte das Risiko einer DCS besser in Schranken gehalten werden.

Besonders interessant bei langen und repetitiven Tauchgängen

Der vielleicht spannendste Aspekt des Posters zeigt sich bei zunehmender Grundzeit und bei Wiederholungstauchgängen. Je länger ein Tauchgang dauert, desto stärker verschiebt sich die Dekompressionskontrolle in Richtung langsamerer Kompartimente. Beim TSGF-System verändert sich dadurch automatisch der verwendete GF, weil nun andere Gewebe die Führung übernehmen.

Dasselbe gilt nach einem kurzen Oberflächenintervall. Bei einem Wiederholungstauchgang sind andere Kompartimente vorbelastet als bei einem einzelnen Tauchgang. Die Autoren zeigen, dass sich dadurch auch die mit TSGF berechnete Dekompression verändert und bei repetitiven Tauchgängen konservativer werden kann.

Das ist ein wesentlicher Unterschied zu einem starren GF-Paar: Die Konservativität reagiert auf den Wechsel der kontrollierenden Kompartimente und nicht allein auf die Tiefe.

Und welche Gewebe sind eigentlich entscheidend?

Interessant ist dabei insbesondere die mögliche Rolle der mittelschnellen Kompartimente. Sehr schnelle Gewebe besitzen eine hohe Übersättigungstoleranz und entsättigen bei einem kontrollierten Aufstieg auch wieder schnell. Sehr langsame Gewebe tolerieren zwar weniger Übersättigung, sättigen sich bei vielen typischen technischen Tauchgängen aber nur langsam auf.

Die mittelschnellen Kompartimente liegen genau zwischen diesen Extremen. Es ist daher denkbar, dass gerade sie für klinisch relevante DCS eine grössere Bedeutung besitzen könnten, als man bei der Anwendung der klassischen GF und der vereinfachten Diskussion über „schnelle“ und „langsame“ Gewebe vermuten würde. Das bleibt allerdings eine modelltheoretische Überlegung. Aus dem Poster lässt sich nicht ableiten, welches reale menschliche Gewebe einem bestimmten Bühlmann-Kompartiment entspricht oder dass ein bestimmtes Kompartiment nachweislich für einen bestimmten Anteil der DCS-Fälle verantwortlich ist.

Was bedeutet das für die Praxis?

Das Konzept ist elegant, weil es einen grundsätzlichen Schwachpunkt der üblichen GF-Anwendung adressiert: GF low und GF high sind letztlich zwei vom Taucher gewählte Zahlen, deren konkrete Wirkung davon abhängt, wann und mit welchem führenden Gewebe sie zur Anwendung kommen. TSGF versucht dagegen, die gewählte Konservativität unmittelbarer mit den Bühlmann-Kompartimenten zu verknüpfen.

Dabei darf allerdings nicht vergessen werden, was das Poster tatsächlich zeigt – und was nicht. TSGF ist zunächst ein mathematisches beziehungsweise algorithmisches Konzept. Dass sich bekannte Dekompressionsprofile, welche mit anderen Modellen als dem Bühlmann-Modell damit reproduzieren lassen, bedeutet noch nicht, dass TSGF das DCS-Risiko besser vorhersagt oder tatsächlich sicherere Dekompressionen erzeugt.

Problem Validierung

Dafür wären experimentelle und letztlich prospektive Daten notwendig. Und genau hier liegt eines der grossen Probleme der heutigen Dekompressionsforschung: die Validierung unter realen Bedingungen. Studien mit ausreichend vielen Tauchgängen, kontrollierten Profilen und klinisch relevanten Endpunkten sind enorm aufwendig und teuer. Es ist derzeit kaum absehbar, dass für die systematische Validierung neuer Dekompressionsansätze die dafür notwendigen Mittel in grossem Umfang zur Verfügung stehen werden.

Fazit

Tissue Specific Gradient Factors sind ein spannender Versuch, GF moduliert mit der Bühlmann-Gewebekinetik zu verbinden. Statt GF low und GF high während des Aufstiegs einfach über die Tiefe zu interpolieren, wird jedem Kompartiment ein eigener GF zugeordnet. Wechselt das führende Kompartiment, wechselt auch der Gradient Factor.

Ob TSGF tatsächlich „besser“ sind als klassische GF zeigt das Poster allerdings nicht. Es wirft vielmehr eine interessante Frage für die Weiterentwicklung von Dekompressionsalgorithmen auf:

Warum sollte GF eigentlich von der Tiefe abhängen – und nicht von dem Gewebe, dessen Übersättigung wir gerade kontrollieren wollen?

Bühlmann bleibt der Standard

Das Poster teht für mich zugleich exemplarisch für einen meiner stärksten Eindrücke vom EUBS 2026 in Genf: Am Horizont ist derzeit wenig wirklich Neues zu erkennen. Bühlmann wird modifiziert, GF werden neu interpretiert oder anders angewendet, bestehende Dekompressionsstrategien werden miteinander verglichen. Ein grundlegend neuer Ansatz, der über die bekannten Modellwelten hinausweist, war dagegen kaum zu erkennen.

Mehr als hundert Jahre nach Haldane und Jahrzehnte nach Bühlmann wird weiter an den Stellschrauben gedreht. Das Grundmodell aber bleibt erstaunlich unangetastet: Bühlmann ZHL-16 ist nach wie vor der am weitesten verbreitete Standard.

Literatur:

1) Rebreather Forum 4 Proceedings (2024). Doolette DJ et al. NEDU Technical Report 19-05 (2019): Validation of XVal-He-8_040 and XVal-He-9_040 Thalmann Algorithm parameter sets for computing decompression schedules for extended duration 1.3 atm PO₂ He-O₂ diving with N₂-O₂ decompression.

2) Doolette DJ, Gerth WA, Gault KA. Redistribution of decompression stop time from shallow to deep stops increases incidence of decompression sickness in air decompression dives. NEDU Technical Report 11-06. Navy Experimental Diving Unit, Panama City, Florida; 2011.