Unter Mitarbeit von E. Völlm. Zweite, völlig überarbeitete und stark erweiterte Auflage. Mit 43 Abbildungen und 32 Tabellen

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2 A. A. Bühlmann Tauchmedizin Barotrauma Gasembolie Dekompression Dekompressionskrankheit Unter Mitarbeit von E. Völlm Zweite, völlig überarbeitete und stark erweiterte Auflage Mit 43 Abbildungen und 32 Tabellen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo Hong Kong Barcelona

3 Professor Dr. med. Albert A. Bühlmann Departement für Innere Medizin Medizinische Klinik, Universitätsspital Zürich Rämistrasse 100, CH-890l Zürich Laubholzstrasse 78, CH-8703 Erlenbach Der vorliegende Band basiert auf dem 1983 erschienenen Buch: A. A. Bühlmann: Dekompression - Dekompressionskrankheit Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo ISBN-13: DOI: / e-isbn-13: elp-titelaufnahme der Deutschen Bibliothek Bühlmann, Albert A.: Tauchmedizin: Barotrauma, Gasembolie, Dekompression, Dekompressionskrankheit / A. A. Bühlmann. Unter Mitarb. von E. Völlm. - 2., völlig überarb. u. stark erw. Aufl. - Berlin; Heidelberg; New York; London; Paris; Tokyo; Hong Kong; Barcelona: Springer, 1990 I. Aufl. u. d. T.: Bühlmann, Albert: Dekompression - Dekompressionskrankheit ISBN-13: Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfä1tigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung znlässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. C Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1990 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Satz: Elsner & Behrens GmbH, Oftersheim 2119/3140(3011) Gedruckt auf säurefreiem Papier

4 Vorwort In der Medizinischen Universitäts klinik Zürich wurde die erste Überdruckkammer im Jahre 1959 in Betrieb genommen. Mit simulierten Tauchgängen in dieser Einmannkammer ergaben sich neue Wege für das Tief tauchen im Bereich von m. Aus bescheidenen AnHingen entwickelte sich ein leistungsfähiges Laboratorium. Die Tauchmedizin hat enge Beziehungen zur Höhenphysiologie, zur Flugmedizin und zur Pathophysiologie der Atmung und des Kreislaufs, ein Arbeitsgebiet, das in Zürich von meinem Lehrer P. H. Rossier besonders gefördert wurde. Damit ergab sich ein enger personeller Kontakt mit dem kardiopulmonalen Laboratorium und anderen Speziallaboratorien der Medizinischen Klinik sowie eine Zusammenarbeit mit anderen Kliniken im Universitätsspital Zürich. Die Forschung wurde zur Hauptsache mit privaten Mitteln finanziert und war immer praxisorientiert. Das umfangreiche experimentelle Programm konnte nur dank der Mitarbeit vieler interessierter Sporttaucher durchgeführt werden. Herr R. Gamba, der von an vielen Pilotversuchen im Bereich von m beteiligt war, sei stellvertretend für alle diese freiwilligen Mitarbeiter erwähnt. Die Tauchlehrer G. Götte und B. Müller haben mit ihrem Einsatz die Durchführung von realen Tauchgängen in Bergseen und die Herausgabe von modernen Dekompressionstabellen für Sporttaucher ermöglicht. Die Herren Dr. M. Hahn und B. Cole haben Versionen dieser Tabellen in der Bundesrepublik Deutschland bzw. in England herausgegeben gelangten die ersten elektronischen Tauchcomputer in den Fachhandel. Diese Geräte haben bald die Tauchgewohnheiten stärker beeinflußt, als anfänglich erwartet wurde. Mit der zahlenmäßigen Zunahme von Pendeltauchgängen sowie von Wiederholungstauchgängen nach kurzen Intervallen an der Oberfläche ergaben sich neue Risiken. Nach jedem Tauchgang ist der Lungenkreislauf und damit die Abgabe des während des Tauchgangs zusätzlich aufgenommenen Stickstoffs zeitweise beeinträchtigt. Diese Verhältnisse mußten mit entsprechenden Experimenten untersucht werden. Die Ergebnisse müssen aber auch bei der Programmierung von Tauchcomputern berücksichtigt werden. Eine

5 VI Vorwort gute Lösung des Problems erfordert die enge Zusammenarbeit zwischen Tauchinstruktor, Tauchmedizmer und EDV-Spezialist. Herr E. Völlm, Diplommaschineningenieur, Zürich, der einen erfolgreichen Dekompressionscomputer entwickelt hat, ist der kompetente Autor des entsprechenden Kapitels dieses Buches. Bei den ersten von durchgeführten Tieftauchversuchen war die risikoarme Dekompression ein Hauptproblem. Für den Bereich von m existierten damals keine erfolgreichen Dekompressionsprofile. Es standen uns über die Aufsättigung des Körpers mit Helium nur rudimentäre Daten zur Verfügung. Das Rechenmodell, mit dem auf der Grundlage der Messung von Druck, Zeit und Atemgas die Dekompression bei gleichzeitiger Präsenz von Stickstoff und Helium berechnet werden kann, mußte erst entwickelt werden. Viele Ärzte haben eine verständliche Aversion gegen komplizierte mathematischen Formeln und Rechenmodelle. Die bescheidenen mathematischen Kenntnisse des Autors sind ein Beweis dafür, daß diese Berechnungen in Wirklichkeit einfach sind. Das Barotrauma der Ohren sowie die arterielle Gasembolie nach einem Lungenriß haben für den Sporttaucher zahlenmäßig eine größere Bedeutung als die Dekompressionskrankheit. Die Medizinische Universitätsklinik Zürich wurde Ende der 60er Jahre zu einem überregionalen Zentrum für die Behandlung von verunfallten Tauchern. Die Behandlung in der Überdruckkammer hat sich grundlegend geändert. Es konnte z. B. gezeigt werden, daß mit hyperbarem Sauerstoff bei Läsionen des Rückenmarks auch noch mehrere Tage nach dem Tauchgang eine wesentliche Besserung des Zustandes erreicht wird. Die Ergebnisse der tauchmedizinischen Arbeit in Zürich waren seit 1960 von Anerkennung und Widerspruch begleitet. Wenn Außenseiter unkonventionelle Wege einschlagen, sind Skepsis und Ablehnung naheliegend. Die 30 Jahre dauernde Kontinuität der praktischen Tauchmedizin und der experimentellen Forschung ermöglicht es dem Autor, die Grundlagen entsprechend dem Titel dieser Monographie darzustellen sowie die z. T. persönlichen und nicht allgemein akzeptierten Konzepte mit aussagekräftigen Zahlen zu diskutieren. Zürich, im Juni 1990 A. A. Bühlmann

6 H. Keller beim Einstieg in den Wassertank der Druckkammeranlage der französischen Marine in Toulon. Erster Tauchgang entsprechend einer Wassertiefe von 300 m am 25. April 1961

7 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung: Tauchmedizinische Forschung in der Schweiz Abnorme atmosphärische Bedingungen Höhe, Hypoxie Hyperoxie und hyperbarer O Atemwegswiderstände bei Überdruck Atmung und Kreislauf beim Tauchen Tiefenrausch, NrNarkose High press ure nervous syndrome (HPNSj Hypothermie und Hyperthermie Zwischenfälle beim Tauchen Der tödliche Tauchunfall: Ertrinken beim Sporttauchen.... Nichttödliche Zwischenfälle beim Tauchen: Barotrauma.... Nasennebenhöhlen und Ohren.... Lunge: Pneumothorax, "zentraler" Lungenriß.... Magen-Darm-Trakt.... Auge.... Zähne, Laryngozelen, Ösophagusdivertikel.... Gasblasen und Gasansammlung im Gewebe bei konstantem Umgebungsdruck.... Gasembolie bei Senkung des Umgebungsdrucks.... Venöse Gasembolie, "explosive" Dekompression, "blow up".... Arterielle Gasembolie während des Auftauchens... Dekompressionskrankheit.... Haut.... Muskulatur.... Gelenke, Bänder und Knochen, "bends".... Rückenmark

8 X Inhaltsverzeichnis Differentialdiagnose zwischen Dekompressionskrankheit des Rückenmarks und Gasembolie in das Rückenmark nach "zentralem" Lungenriß.... Dekompressionskrankheit des Innenohrs.... Tauchen mit Kunststoffprothesen Behandlung des verunfallten Tauchers.... Notaufstieg und Nachholen der Dekompression im Wasser.... Erste Hilfe, Transport des verunfallten Tauchers... Behandlung in der Überdruckkammer Tauchgänge mit Luftatmung.... Tieftauchen mit Atmung von 02-Helium-Gemischen Begleitende Maßnahmen bei der Behandlung.... Spontanverlauf bei akuten Schädigungen des Innenohrs, des Gehirns oder des Rückenmarks Ergebnisse der Behandlung in der Überdruckkammer.... Barotrauma des Ohres mit Innenohrsymptomen... Spinale Läsionen nach Gasembolie oder ungenügender Dekompression.,.... Rezidive.... Individuelle Dispositionen Inertgasaufnahme und -abgabe des menschlichen Körpers.... Physikalische und biologische Grundlagen.... Druck, Kraft, Arbeit.... Zusammensetzung der atmosphärischen Luft. Berechnung des Teildrucks der Atemgase.... Löslichkeit der Atemgase in wäßrigen Lösungen und in Fett.... Gastransport mit dem Blutkreislauf.... Berechnung des Druckausgleichs der Inertgase zwischen Lunge, Blut und Geweben.... Spektrum der Halbwertszeiten für N2 und Helium.. Summierung der Inertgase im Gewebe.... Vermehrte venöse Zumischung zum arteriellen Blut und Inertgasdruckausgleich zwischen Lunge und Gewebe

9 Inhaltsverzeichnis XI 6 Symptomlos tolerierter Inertgasüberdruck im Gewebe Klinische Erfahrung und Experimente Tolerierter Inertgasüberdruck bei einem Umgebungsdruck von 1,0 bar Tolerierter Pt.N2 und Pt.He bei einem Umgebungs druck von 1,0 bar am Ende der Dekompression. Experimente Identifikationen der Halbwertszeiten mit Geweben Lineare Beziehung zwischen Umgebungs druck und symptomlos toleriertem Inertgasüberdruck Inertgasabgabe bei Senkung des Umgebungsdrucks. Mikrogasblasen im venösen Blut Das Rechenmodell ZH-L16A Empirische Grenzen für den tolerierten Inertgasüberdruck Mathematische Ableitung des tolerierten NrÜberdrucks von den N2-Halbwertszeiten Toleranzgrenzen für Helium Theoretische Toleranzgrenzen und experimentelle Ergebnisse Retrospektive Studien und prospektive reale Tauchgänge Tolerierter Pt.N2 am Ende der Dekompression in Prozent der ZH-L16A-Grenzen. Ersttauchgänge mit Luft Tolerierter Pt.He am Ende der Dekompression in Prozent der ZH-L16A-Grenzen. Ersttauchgänge Tolerierter Pt.N2 in Abhängigkeit von unterschiedlichen Werten für den Umgebungsdruck. Ersttauchgänge mit Luft Tolerierter Pt.He in Abhängigkeit vom Umgebungs druck Sättigungstauchgänge mit N2 und mit Helium Wiederholte Tauchgänge mit Luft Dekompressionen in die Höhe nach einem Tauchgang. Fliegen nach dem Tauchen Erfahrungen bei täglich mehrstündigen Tunnelarbeiten ZH-L16-Modifikationen für die praktische Anwendung

10 XII Inhaltsverzeichnis 9 Dekompressionstabellen Entwicklung der Tabellen seit Haldane Regeln für die Berechnung der Tabellen ZH Vergleich von Dekompressionsprofilen der-tabellen ZH-86 mit simulierten Tauchgängen Wiederholte Tauchgänge Fliegen nach dem Tauchen Elektronische Dekompressionscomputer (E. Völlm) Vorteile und Gefahren.... Struktur eines Tauchcomputers.... Hardware... Anforderungen an die Hardware Software.... Das Modell - der Kern der Software Berechnungsschritte des Tauchcomputers.... Sicherheit.... Ein Blick in die Zukunft Individuelle Dekompression Anhang: Luftdekompressionstabellen für m ü. NN, m ü. NN und m ü. NN sowie Tabelle für die Zeitzuschläge bei Wiederholungstauchgängen Literatur Sachverzeichnis

11 Symbole, Abkürzungen, Maßeinheiten Druck Pa ATA bar Pamb. Pamb.tol. Patm Druckeinheit (Pascal), SI-Einheit (gesetzlich zugelassen) Druckeinheit (1 ATA = 101,325 kpa = 1,01325 bar) Druckeinheit (1 bar = 100 kpa = 750,062 Torr) Umgebungsdruck tolerierter Umgebungsdruck, ohne Symptome der Dekompressionskrankheit atmosphärischer Druck, Luftdruck Atemgase PA02 PI i.g. PIHe PIN2 Anteil (Fraktion) eines Gases im Gasgemisch Anteil des Sauerstoffs im Gasgemisch Anteil des Stickstoffs im Gasgemisch Wasserdampfdruck in den Lungenalveolen und Atemwegen (bei 37 C und Sättigung 6,27 kpa = 0,0627 bar) Sauerstoff teildruck (-partialdruck) im Atemgas bei der Einatmung Sauerstoff teildruck in den Lungenalveolen Inertgasteildruck im Atemgas (Einatmung) Heliumteildruck im Atemgas (Einatmung) Stickstoff teildruck im Atemgas (Einatmung) Atemgase im Blut und im Gewebe PaN 2 PcN2 ~N2 Pt.N 2 Pt.He Pt.tol.N 2 Pt. tol. i.g. Stickstoff teildruck im arteriellen Blut Stickstoff teildruck in den Lungenkapillaren Stickstoff teildruck im venösen Mischblut Stickstoff teildruck im Gewebe (t. für "tissue") Heliumteildruck im Gewebe tolerierter Stickstoff teildruck im Gewebe, ohne Symptome der Dekompressionskrankheit tolerierter Inertgasdruck im Gewebe (Pt.N2 + Pt.He +... )

12 XIV Symbole, Abkürzungen, Maßeinheiten Druckausgleich t te to tl/2 tl/2n2 tl/2he Zeit Emin] Expositionszeit Beginn der Exposition Halbwertszeit Stickstoffhalbwertszeit Heliumhalbwertszeit Atmung und Kreislauf C.!. HZV VE R BTPS STPD Herzzeitvolumenindex ("cardiac index"; ljmin/m2) Herzzeitvolumen [ljmin] Ventilation der Lungen, BTPS [ljmin] respiratorischer Quotient (Kohlensäureabgabe/Sauerstoffaufnahme) Körpertemperatur, effektiver Umgebungsdruck (mit Wasserdampf gesättigt) O C, 101,325 kpa (760 mmhg), trocken (Standardbedingungen für Sauerstoffaufnahme und Kohlensäureabgabe)