Viele technische Taucher kennen das Konzept der OTUs (Oxygen Toxicity Units) oder UPTDs (Unit Pulmonary Toxicity Doses) – als Maß für die kumulative Wirkung von Sauerstoffexposition auf die Lunge. Doch während in vielen Kursprogrammen dieser Wert unterichtet wird, verzichtet der kanadische Hersteller Shearwater ganz bewusst darauf.

Im Blogbeitrag „Why UPTD Calculations Are Not Used“ stellt Shearwater klar:

“UPTD values are not used in any Shearwater dive computers. This is not an oversight – it is a conscious design decision based on scientific evidence.”

Warum ist das so? Was ist problematisch an OTUs? Und wie sieht der aktuelle Stand der Forschung aus?

Die Begriffe UPTD (Unit Pulmonary Toxicity Dose) und OTU (Oxygen Toxicity Unit) bezeichnen ein Konzept zur quantitativen Einschätzung der Sauerstofftoxizität in der Lunge – speziell bei längerer Exposition mit erhöhtem Sauerstoffpartialdruck (PO₂).

Ursprung:

• Entwickelt in den 1970er Jahren durch die University of Pennsylvania und später übernommen von der US Navy.

• Ziel war es, eine vergleichbare Dosis für verschiedene Expositionsszenarien mit Sauerstoff zu schaffen – ein Äquivalent zu Minuten bei 100 % O₂ bei 1 bar.

• Grundlage: Reduktion der Vitalkapazität (VC) der Lunge bei erhöhter O₂-Exposition – also eine funktionale Einschränkung der Atmung.

Shearwater erklärt ihre Entscheidung ausdrücklich wissenschaftlich fundiert und bezieht sich auf zahlreiche Studien – darunter besonders die Zusammenfassung von Diving ROV Specialists (2019), in der mehr als ein Dutzend relevante Forschungsarbeiten analysiert wurden:

a) Schlechte Übereinstimmung mit realen Daten

„The UPTD method poorly predicts observed changes in vital capacity across a wide range of exposures.“

 • Die ursprünglichen Daten basieren nur auf wenigen Expositionen bei 1.5 und 2.0 bar PO₂.

• Bei anderen Drücken (z. B. 1.2 oder 2.5 bar) weicht die tatsächliche Lungenschädigung deutlich ab.

b) Unterschiedliche Wirkmechanismen

Nicht-lineare Beziehung zwischen Expositionsdauer und Lungenschädigung:

→ Bei höherem PO₂ ist der Schaden überproportional stärker.

• Zudem wirken unterschiedliche zelluläre Mechanismen: Bei 1.0–1.5 bar dominieren Entzündungsprozesse, bei 2.5+ bar oxidative Schäden und Alveolarschäden.

c) Keine Berücksichtigung von Erholung

In der Realität erholt sich die Lunge bei Abwesenheit von Sauerstoffstress. 

UPTD/OTU berechnen aber nur Kumulierung, keine Erholung.

Beispiel: 

Zwei Tauchgänge mit 3 Stunden Pause dazwischen führen zu gleicher OTU-Summe, obwohl die Lunge teilweise regeneriert war.

“The model assumes no recovery occurs, which is contrary to known physiology.”

d) Keine Verbindung zu klinischen Symptomen

Lungenschäden sind nicht linear mit OTU korreliert.

In Studien mit Testpersonen, die hohen UPTD-Werten (z. B. 600+) ausgesetzt waren, trat oft keine signifikante Vitalkapazitätsverringerung auf – oder diese war reversibel.

Anstelle von OTUs nutzt Shearwater das bewährte Modell zur zentralnervösen Sauerstofftoxizität (CNS-O₂), welches auf NOAA-Daten und realer Taucherfahrung basiert.

• Die CNS-Tabelle basiert auf Expositionsgrenzen pro PO₂-Wert (z. B. 45 Minuten bei 1.6 bar).

• Dabei wird ein CNS-%-Wert berechnet und angezeigt (z. B. „CNS: 60 %“).

• Dieses Modell hat sich über Jahrzehnte bewährt und ist direkt mit Krampfgefahr verbunden – also relevant für akute Gefahren.

• Clark et al. (1999): UPTD ist nicht präzise genug für präzise Einsatzplanung.

• NEDU-Studien (2010er): Wiederholte Exposition mit Erholungsphasen führte zu deutlich weniger Schaden als UPTD vermuten lässt.

• Shykoff et al. (2005, 2016): Modelle mit exponentieller Dosiswirkungsbeziehung passen besser zur Realität als das lineare UPTD-Modell.

• Duke University (Davis et al., 2007): Repetitive Expositionen zeigten teils komplette Erholung innerhalb weniger Stunden – was UPTD ignoriert.

1. Shearwater Research (2021): Why UPTD Calculations Are Not Used

2. Diving ROV Specialists (2019): Why UPTD Calculations Should Not Be Used (PDF)

3. Clark, J. M., et al. (1999): Pulmonary Oxygen Toxicity: A Review.

4. Shykoff, B. E. (2005): Prediction of pulmonary O₂ toxicity. Navy Experimental Diving Unit.

5. NOAA Dive Tables and CNS Exposure Limits.

6. Davis, M. S., et al. (2007): Oxygen toxicity and recovery – Duke Hyperbaric Studies.