Die Geschichte des Apnoe - Tauchens

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1 1 Die Geschichte des Apnoe - Tauchens WAS IST "APNOE"? Apnoe, lat. : ohne Sauerstoff Apnoe, griech.: Atemstillstand... der Atem kann willkürlich bis zu einer Minute angehalten werden... kann durch vorherige vermehrte Atmung (Hyperventilation) über die Normalzeit hinaus (ca. 40 sec.) verlängert werden... Unter Apnoe - Tauchen, auch Freitauchen genannt, versteht man die ursprünglichste Form des Tauchens. Ohne die üblichen Hilfsmittel wie Pressluftflaschen, begibt man sich mit nur einem einzigen Atemzug auf eine Reise in die Faszination der Unterwasserwelt. Diese Kunst verbindet Philosophie, menschliche Natur, Sport und kulturelle Tradition in einem unbeschreiblichen Unterwassererlebnis, man hat das Gefühl frei, wie ein Fisch, durch das Meer gleiten zu können. Forscht man nach den Wurzeln des Apnoe - Tauchens so eröffnen sich dem staunenden Betrachter phänomenale, physiologische Gemeinsamkeiten von Mensch und Meeressäuger und enthüllen erstaunliche Erkenntnisse über die menschliche Entstehungsgeschichte. DIE FASZINATION: Die Idee des Einfachen, Unkomplizierten beim Apnoe - Tauchen steigert die Faszination und Beliebtheit dieses Extremsports. Man benötigt lediglich spezielle, überlange Freediving - Flossen, eine kleinvolumige Taucherbrille und einen Schnorchel. Die Kunst des Apnoe - Tauchens allerdings besteht in einer speziellen Atemtechnik und - meditation, durch die der Taucher aktiv Sauerstoff im Gewebe seines Körpers speichert. Dies fördert höchste Konzentration und Körperbeherrschung. Pipin und Umberto haben sich außergewöhnliche Trainingsprogramme und - methoden angeeignet, in deren Zentrum Meditation und Körperkontrolle stehen und sie so vergleichbar mit asiatischen Kampfsportarten sind. Wer selbst einmal ohne Preßluftflasche den Körper im Einklang mit der Unterwasserwelt erleben und sich frei fühlen möchte, kann dies in einer der vielen, weltweit eröffneten Apnoe - Tauchschulen lernen. Eine der bekanntesten Schulen in Europa wird von dem Weltmeister Umberto Pelezzari höchstpersönlich auf Sardinien geführt.

2 2 DIE GESCHICHTE: Archäologische Funde belegen, dass Menschen bereits seit ca vor Christi mit dem Freitauchen ihren Lebensunterhalt bestreiten. Die ersten dafür bekannten Völker waren Die Haen - Yo in Korea und Amataucherinnen aus Japan, die beide mit angehaltenem Atem in die Tiefe tauchen, um Muscheln und Schwämme zu sammeln und später zu verkaufen. In der Antike halfen Freitaucher dem griechischem Militär bei einem Angriff auf Syracus (Sizilien) die Unterwasserbarrieren zu durchbrechen, die die griechischen Schiffen beschädigen und so vom Angriff abhalten sollten. Auch die Speerfischer rund ums Mittelmeer bilden den geschichtlichen Hintergrund für die Entwicklung des Apnoesports. Strömungsatmung: Bevor man die Strömungsatmung durchführen kann, sollte man erfahren haben, wie das Strömungsgeräusch/Reibelaut entsteht. Versuche das Strömungsgeräusch nach folgender Anweisung durchzuführen: Ein Reibelaut entsteht durch Kontraktion des oberen Schlundschnürers während der Ein- und der Ausatmung. Die Kontraktion muss motorisch fein dosiert sein. Die Kontraktion muss während der verschiedenen Atemphasen stabil gehalten und den Strömungsverhältnissen angepasst werden. Der Reibelaut sollte konstant bleiben in Lautstärke und Frequenz während der gesamten Ein- und Ausatmung. Der obere Schlundschnürer ist ein Muskel, der am Schluckprozess beteiligt ist. Seine Form ist röhrenförmig, seine Funktion ist der Transport der Nahrung während des Schluckvorganges. Während vieler Verhaltensweisen kontrahiert jeder von uns den oberen Schlundschnürer unbewusst. Zum Beispiel beim Stöhnen, beim Erschrecken, beim Sprechen und beim anhauchen eines Spiegels. Durchführung von Strömungsatmung: Die Einatmung erfolgt langsam mit konstantem Reibelaut. Während der Einatmung weiten sich langsam die Flanken. Hierbei wird die Lunge zu etwa 80% gefüllt. Die Pause nach der Einatmung: Danach hält man eine kurze Atempause von etwa zwei Sekunden. Hierbei die Atemwege offen halten! Die Ausatmung: Nun langsam mit konstantem Reibelaut ausatmen, hierbei die Flanken einziehen und die Lunge maximal leeren. Die Pause nach der Ausatmung: Eine kurze Pause mit leerer Lunge von etwa zwei Sekunden halten. Die Dauer: Diese Form der Strömungsatmung kann solange geübt werden, wie es ohne Anstrengung möglich ist, z.b. zwei Minuten. Hinweis für Anfänger: Die Dauer der einzelnen Atemphasen kann später bis zu 45 Sekunden betragen. Am Anfang genügen bereits mehr als drei Sekunden. Wichtiger als die Dauer der Atemphase ist die Qualität der Atmung.

3 3 Funktion/Wirkung: 1. Training der Ausatemmuskulatur, besonders der Flankenmuskulatur. 2. Training der Schlundmuskulatur 3. Verlängerung der Atemphase 4. Erhöhung der Konzentration Stoßatmung: Bevor man die Stoßatmung durchführt, sollte man Kenntnis von der Atemmittellage haben, da die Stöße von dort aus durchgeführt werden. Atemmittellage: Dies ist derjenige Bereich, von dem aus sowohl eine Einatmung als auch eine Ausatmung möglich ist. Durchführung: Die Ausatmung: Durch Oberbauch-Kontraktion, ähnlich wie beim Hecheln, wird der Oberbauch beim Ausatmen stoßartig nach innen gezogen. Hierbei muss in der Nase ein Ausatemgeräusch entstehen, welches scharf und prägnant ist. Die Ausatemstöße werden von der Atemmittellage aus getätigt. Die Einatmung: Nach Beendigung des Stoßes wird die Oberbauchdecke losgelassen, dadurch kommt passiv wieder Atem in die Lunge hinein. Grundsätzlich: Die Einatmung ist also passiv und die Ausatmung aktiv! Durch das rhythmische Aneinandersetzen dieser Wechselvorgänge von passiv/aktiv und durch Konzentration auf die Nase, dort wo das Ausatemgeräusch entsteht, entwickelt sich die Stoßatmung. Die Frequenz liegt zwischen 2 Herz und 0,5 Herz. Das heißt der Anfänger beginnt mit etwa einem Atemstoß innerhalb von zwei Sekunden. Der Fortgeschrittene kann bis zu zwei Atemstöße pro Sekunde durchführen. Die Dauer der Stoßatmung sollte mindestens 30 Sekunden betragen. Der Fortgeschrittene übt eine Dauer von bis zu zwei Minuten. Funktion und Wirkung: Kräftigung der Ausatmungs-Muskulatur des oberen Bauches und des Zwerchfells Erhöhung der Konzentration Minimierung der Atembedürfnisse Steigerung der Wahrnehmung nach innen Erhöhung der emotionalen Kontrolle

4 4 Die Lungenseitenatmung: Die Lungenseitenatmung ist ein Wechsel zwischen der linken und der rechten Nasenöffnung bzw. Lungenhälfte. Vor der Durchführung der Übung sollte man die Handhaltung beherrschen. Mit der rechten Hand wird jeweils die linke oder die rechte Nasenöffnung verschlossen. Geübte können dabei das Fingerzeichen benutzen. Hierbei werden Zeigefinger und der Mittelfinger völlig gebeugt (in den Handteller). Ringfinger und kleiner Finger arbeiten dann gemeinsam mit dem Daumen, um die Nasenöffnung jeweils zu verschließen. Durchführung der Lungenseitenatmung: 1. Die rechte Nasenöffnung wird verschlossen 2. Einatmung (EA) durch die linke Nasenöffnung EA 3. Linke Nasenöffnung verschließen, rechte Nasenöffnung öffnen Wechseln 4. Ausatmung (AA) durch die rechte Nasenöffnung AA 5. Einatmung durch die rechte Nasenöffnung EA 6. Rechte Nasenöffnung verschließen, linke Nasenöffnung öffnen Wechseln 7. AA durch die linke Nasenöffnung AA 8. weiter bei 2. Die Qualität der Atmung sollte so gleichmäßig, so selten und so lange wie möglich sein. Durch diese Übung erreicht man eine Kräftigung der Ausatemmuskulatur der Flanken, eine Harmonisierung des Befindens, Maximierung der Qualität der Atmung und eine Steigerung der Wahrnehmung nach inn Die Atemphase des Menschen:

5 5 Überschreiten der Freitauchgrenze: Abhängig von der Vitalkapazität hat jeder Taucher eine individuelle Tiefengrenze, die je nach Alter, Lebensgewohnheiten, Trainingszustand und vorausgegangenen Erkrankungen unterschiedlich groß sein kann. Interessant ist vor allem auch das sie sich innerhalb eines Jahres erheblich verändern kann. Vereinfacht unterteilt sich die Totalkapazität der Lunge in Vitalkapazität und dem Residualvolumen. Im folgenden wird von einem durchschnittlichen trainierten Taucher mit einer Vitalkapazität von 4,5 l ausgegangen, ihm steht bei maximaler Inspiration ein Gesamtvolumen von 6 l Luft in der Lunge zur Verfügung. Da die Lunge durch das bewegliche Zwerchfell und die elastische Brustkorbwandung dem Umgebungsdruck gut angepasst werden kann, tritt eine Überdruckschädigung beim Schnorcheln hier erst unter sehr viel höherer Druckbelastung auf, als es etwa in den Nebenhöhlen der Fall wäre. Die Grenze lässt sich bei einem Taucher mit 6 l Totalkapazität folgendermaßen ermitteln: Wasseroberfläche = 1 bar = 6 l 10 m Tiefe = 2 bar absolut = 3 l 20 m Tiefe = 3 bar absolut = 2 l 30 m Tiefe = 4 bar absolut = 1,5 l In 30 m Tiefe ist das Lungenvolumen von 6 l auf 1,5 l komprimiert. Das heißt, das Lungenvolumen ist auf das Residualvolumen zusammengedrückt, die Tieftauchgrenze ist rechnerisch erreicht. Sie wird aber noch durch eine Vielzahl anderer Faktoren negativ beeinflusst. Zurück zum Anfang Flachwasser - Bewusstlosigkeit: Beim Tieftauchen hat der Apnoetaucher einen erhöhten Sauerstoffpartialdruck in der Lunge. Dies führt gegenüber Atemanhalten an der Wasseroberfläche zu einer besseren Ausnutzung des in der Lunge vorhandenen Sauerstoffs. Es kann also (theoretisch) in größerer Wassertiefe länger die Luft angehalten werden. Durch den beim Auftauchen sinkenden Umgebungsdruck kommt es auch zu einem Absinken des Sauerstoffpartialdrucks in der Lunge, sodass jetzt kein Sauerstoff mehr in den Blutkreislauf aufgenommen wird. Im Extremfall kann es sogar zu einer Rückdiffusion von Sauerstoff in die Lungenalveolen kommen. Taucht ein Apnoetaucher also aus größerer Tiefe zur Wasseroberfläche auf, so kann es aufgrund des rasch abfallenden O2- Spiegels zu einer Bewusstlosigkeit in Folge akuten Sauerstoffmangels im zentralen Nervensystem kommen. Das größte Risiko stellen im Normalfall die letzten 10 m dar.

6 6 Schwimmbad-Blackout: Dieser Begriff rührt daher, dass gerade im Schwimmbad nach Hyperventilation häufig Streckentauchversuche gemacht wurden, in denen es aufgrund der in dem Artikel über Hyperventilation beschriebenen Mechanismus zur Bewusstlosigkeit gekommen ist. Da unser Körper kein ausreichendes Warnsystem für Sauerstoffmangel hat, kann der Taucher nach Hyperventilation die Luft länger anhalten. Kurz bevor es aufgrund der Sauerstoffmangelversorgung des Gehirns zur Bewußtlosigkeit kommt, fällt dadurch das Sehen aus (Blackout), unmittelbar danach tritt allerdings auch die Bewußtlosigkeit ein. Bei entsprechendem Ehrgeiz (Zeittauchwettkampf) ist es allerdings auch möglich, dass ohne vorherige Hyperventilation die Luft so lange angehalten wird bis eine Bewußtlosigkeit eintritt. Daher ist es wichtig, im Training solche Übungen zu begrenzen oder entsprechend zu beaufsichtigen. Tauchmedizin: Unter Tauchen versteht man üblicherweise das völlige Eintauchen des menschlichen Körpers in Wasser mit einem zeitlich befristeten Aufenthalt unter der Wasseroberfläche. Für diese Umgebungsbedingungen ist der Mensch primär nicht geschaffen. Dennoch gehört das Tauchen für eine Reihe von Menschen zum beruflichen Alltag, wird aber auch von vielen Menschen als Freizeitbeschäftigung und Sport betrieben. Die Betreuung der professionellen Taucher und der Freizeittaucher ist das Feld der Tauchmedizin. Basis der Tauchmedizin ist das Wissen um die physiologischen und pathophysiologischen Grundlagen des Aufenthaltes unter Wasser. Aufgaben der Tauchmedizin bestehen darin, diese Kenntnisse bei der Untersuchung und Beratung von Tauchern anzuwenden und diese über die besonderen Risiken eines Aufenthaltes unter Wasser zu beraten. Zur Tauchmedizin gehört aber auch die Untersuchung und Behandlung von Erkrankungen, die im Zusammenhang mit dem Tauchen auftreten können. Die Charakterisierung der Tauchmedizin als ein Bereich, der sich mit dem Aufenthalt des Menschen in einer für ihn nicht primär geeigneten Umgebung beschäftigt, läßt die Parallelen zur Weltraummedizin, zur Flugmedizin und Höhenmedizin erkennen. Auf Grund der besonderen Umgebungsbedingungen erwachsen besondere Risiken und daraus für den untersuchenden und beratenden Arzt eine besondere Verantwortung.

7 7 Physikalische Grundlagen und Risiken des Tauchens: Eine der für das Tauchen wichtigsten physikalischen Größen ist der Druck, im internationalen Einheitensystem gemessen in Pascal = 1 Newton pro Quadratmeter (1 Pa = 1 N / qm). Geläufiger ist das Hunderttausendfache: Pascal = 1000 Hekto - Pascal = 1 bar, etwa der durchschnittliche Luftdruck in Meereshöhe (1 Atmosphäre, entsprechend dem Gewicht der gesamten kilometerdicken Luftschicht oberhalb der Erdoberfläche). Wasser ist im Verhältnis zu Luft ca. 800mal schwerer und im Gegensatz zu Luft nicht kompressibel: Entsprechend stark steigt der Druck mit zunehmender Wassertiefe an: Während der Druckunterschied zwischen Weltall und Erdoberfläche nur etwa 1 bar beträgt, steigt der Druck im Wasser von der Wasseroberfläche bis in 10 m Tiefe bereits ebenfalls um 1 bar an. Jede weitere 10 m Wassertiefe bringen ein weiteres bar Druck. Gefahren erwachsen beim Tauchen sowohl aus dem Absolutdruck als auch aus Druckdifferenzen. Da der Mensch selbst zu einem hohen Prozentsatz aus Wasser besteht, andererseits aber lebensnotwendig auf gasgefüllte Hohlräume und einen Gasaustausch sowohl in den Lungen als auch in der Körperperipherie zwischen Blut und Körperzellen angewiesen ist, sind einige weitere Gasgesetze für das Verständnis der Tauchphysiologie und Tauchpathophysiologie von großer Bedeutung: Dalton sches Gesetz oder Partialdruckgesetz: Der Gesamtdruck eines Gasgemisches ist die Summe der Drücke, die jedes Gas für sich ausüben würde, wenn es alleine den gesamten verfügbaren Raum des Gasgemisches ausfüllte. So üben die 78% Stickstoff der Luft in Meereshöhe auch 78% des Gesamtluftdrucks von ca. 1 bar, d.h. 0,78 bar aus, entsprechend üben die 21% Sauerstoff der Luft in Meereshöhe einen Sauerstoffpartialdruck (Sauerstoffteildruck) von 0,21 bar aus. Wird in 10 m Wassertiefe normale Luft geatmet, so herrscht dort ein Gesamtdruck von 2 bar (entsprechend 1 bar an der Wasseroberfläche + einem weiteren bar durch die 10 m Wassertiefe); der Stickstoffpartialdruck beträgt 2 bar x 0,78 = 1,56 bar und der Sauerstoffpartialdruck 2 bar x 0,21 = 0,42 bar. Boyle-Mariottesches Gesetz: Das Volumen eines jeden Gases unter konstanter Temperatur verhält sich umgekehrt proportional zum absoluten Druck. Die Dichte ist dem absoluten Druck ebenfalls direkt proportional. Das heißt: der Wert von Druck mal Volumen ist konstant (p x V = konstant). Dies hat beim Menschen besondere Bedeutung für gasgefüllte Hohlräume, je nach dem, ob diese gasgefüllten Hohlräume flexibel begrenzt sind (wie dies bei der Lunge und dem Brustkorb der Fall ist) oder ob die Hohlräume starr begrenzt sind (wie dies bei den Nasennebenhöhlen der Fall ist): Wird z.b. mittels Atemanhalten von der Wasseroberfläche in eine Tiefe von 10 m getaucht, so steigt der Umgebungsdruck und damit auch der Druck in den Lungen von 1 bar auf 2 bar, d.h. auf das Doppelte; entsprechend wird die in der Lunge eingeschlossene Luft auf die Hälfte ihres Volumens komprimiert. Umgekehrt dehnt sich die in der Lunge eingeschlossene Luftmenge beim Auftauchen aus 10 m Tiefe bis an die Wasseroberfläche wieder auf das Doppelte ihres komprimierten Volumens aus. Solche ausgeprägten Volumenänderungen bergen grundsätzlich immer die Gefahr von

8 8 Gewebezerreißungen. Besonders hoch wird dieses Risiko, wenn z.b. durch Emphysemblasen eine erhöhte Verletzbarkeit des Gewebes besteht oder wenn durch frühere Erkrankungen Vernarbungen bestehen. Zusätzliche Risiken entstehen aber auch dann, wenn die Lunge nicht nur an der Wasseroberfläche normal mit Luft gefüllt und mit angehaltenem Atem getaucht wird, sondern beim Tauchen mit Presslufttauchgerät auch unter Wasser eine normale Lungenfüllung erfolgt: Hier befindet sich dann in 10 m Wassertiefe etwa doppelt soviel Luftmasse in der Lunge, wie dies bei gleicher Atemlage an der Oberfläche entspräche: Taucht der Taucher z.b. in einer Panikreaktion ohne ausreichende Ausatmung an die Wasseroberfläche auf, so dehnt sich die in der Lunge enthaltene Luftmenge auf das Doppelte aus, was zur Lungenzerreißung mit anschließender Gasembolie in die Blutgefäße führen kann. Da der absolute Druck beim Abtauchen in die Tiefe alle 10 m linear um 1 bar ansteigt, sind die relativen Druckänderungen in der Nähe der Wasseroberfläche am größten: von der Oberfläche auf 10 m Wassertiefe = Druck von 1 bar auf 2 bar = Anstieg um 100% von 10 m auf 20 m Wassertiefe = Druck von 2 bar auf 3 bar = Anstieg um 50% von 20 m auf 30 m Wassertiefe = Druck von 3 bar auf 4 bar = Anstieg um 33% Entsprechend sind die druckänderungsabhängigen Risiken in der Nähe der Wasseroberfläche am größten. Dies ist auch der Grund dafür, dass es im Regelfall unsinnig ist, ärztlicherseits eine auf niedrige Tauchtiefen beschränkte Tauchtauglichkeit auszusprechen: Wenn keine Tauchtauglichkeit besteht, dann besteht die Tauchtauglichkeit auch nicht für niedrige Tauchtiefen! Werden starr umschlossene Gasräume mit einem fest umschlossenen Gasvolumen, z.b. im Rahmen einer Erkältung zugeschwollene Nasennebenhöhlen oder Paukenhöhle, einer Druckänderung ausgesetzt, so ist - wegen der starren Umwandung - eine Volumenänderung und gleichzeitige Druckanpassung an den sich ändernden Umgebungsdruck nicht möglich. Damit entstehen Druckunterschiede zwischen der starr umschlossenen Gasmenge und der Umgebung, die im Falle der Nasennebenhöhlen starke Schmerzen und im Falle der Paukenhöhle auf Grund der Druckdifferenz zwischen Paukenhöhle und äußerem Gehörgang zum Zerreißen des Trommelfells führen können. Da bereits in 3 m Wassertiefe ein Druckunterschied von 0,3 bar zwischen äußerem Gehörgang und Paukenhöhle herrscht, genügen bereits wenige Meter Tauchtiefe zum Zerreißen des Trommelfells mit u.u. für den Taucher tödlichen Folgen: Es strömt gegenüber der Körpertemperatur deutlich kälteres Wasser ein, welches das Gleichgewichtsorgan massiv reizt: Bei der sofort einsetzenden Orientierungslosigkeit kann es zum Ertrinken des Tauchers kommen. Ein weiteres Beispiel dafür, dass auch bereits in ganz geringen Tiefen lebensbedrohende Risiken lauern, stellt das Schnorcheln dar: Beim Schnorcheln befindet sich der Körper unter Wasser und damit in einer Umgebung mit höherem Druck als an der Wasseroberfläche, während die Lunge über den Schnorchel mit der Umgebungsluft und dem niedrigeren Druck als im Wasser verbunden ist: Somit ergeben sich prinzipiell immer Druckdifferenzen zwischen dem unter höherem Druck stehenden Lungengewebe einschließlich der Lungenkapillaren (feinste Lungenblutgefäße) und dem unter niedrigerem Druck stehenden Lungenbläschen-, Bronchien- und Luftröhrenraum. Um diese Druckdifferenz zu begrenzen, sind handelsübliche und zulässige Schnorchel auf eine Maximallänge von 30 cm begrenzt. Bereits bei einer Verlängerung des Schnorchels auf 60 cm wäre die Druckdifferenz mit 0,06 bar so groß, dass selbst beim völlig Gesunden Blutflüssigkeit aus den Kapillaren in die Lungenbläschen gepresst würde und so das klinische Bild eines Lungenödems entstünde.

9 9 Henry sches Gesetz: Die Menge eines jeden Gases, welches sich in Flüssigkeit löst, ist direkt abhängig vom Partialdruck des Gases, welches die Flüssigkeitsoberfläche berührt, sowie vom Löslichkeitskoeffizienten des betreffenden Gases in der betreffenden Flüssigkeit. Dies bedeutet, dass ein Mensch unter normalen Umgebungsbedingungen von jedem in der Atemluft vorhandenen Gas eine dem Gaspartialdruck entsprechende Menge im Blut sowie den Körpergeweben gelöst enthält. Begibt sich der Mensch in eine Wassertiefe, die einer Partialdruckverdoppelung entspricht, so verdoppelt sich auch die im Blut und den Geweben gelöste Gasmenge. Umgekehrt wird die entsprechende Gasmenge beim Aufsteigen aus der Tiefe und der damit einhergehenden Druckminderung wieder frei: Geschieht dies zu schnell, so bilden sich dabei Gasblasen, vergleichbar den Gasblasen beim Öffnen einer Mineralwasserflasche. Dabei kommt es zu einer Gasembolie - auch als Dekompressionskrankheit bezeichnet - mit besonderen Schädigungen im Bereich des Zentralnervensystems. Gasblasen treten immer dann auf, wenn ein tolerables Maß der Übersättigung einer wässrigen Lösung mit Gas überschritten wird. Früher nahm man an, dass dieser Übersättigungsfaktor im menschlichen Blut etwa 2 beträgt, d.h., dass ein Aufstieg aus 10 m Wassertiefe = 2 bar Druck an die Wasseroberfläche gerade noch ohne Auftreten von Gasblasen möglich wäre. Aus heutiger Kenntnis heraus ist dieser Übersättigungsfaktor aber deutlich kleiner; schon beim schnellen Auftauchen aus nur 6 m Wassertiefe lassen sich mit empfindlichen diagnostischen Techniken Gasblasen nachweisen. Die rechnerische Erfassung dieser Phänomene im menschlichen Organismus wird dadurch höchst kompliziert, dass die verschiedenen Körpergewebe (anders als die Blutflüssigkeit in den Lungenkapillaren, die sich binnen Sekundenbruchteilen mit der Luft in den Lungenbläschen ins Gleichgewicht setzt) unterschiedliche Zeiten für das Erreichen eines Gleichgewichtszustandes benötigen. Beispielsweise beträgt diese Zeit für Fettgewebe Stunden, so dass auch bei einem längst an die Wasseroberfläche aufgetauchten Taucher noch in den Stunden nach einem längeren und tieferen Tauchgang soviel Stickstoff in seinem Fettgewebe physikalisch gelöst sein kann, dass dieser Stickstoff zur Bildung von Gasblasen im Blut führen kann. Entsprechend ist es verständlich, dass das Risiko hierzu bei Tauchern mit hohem Körperfettanteil größer ist, was bei der Beratung und Beurteilung der Tauchtauglichkeit übergewichtiger Personen berücksichtigt werden sollte. Gefahren, die von den Gaspartialdrücken ausgehen, ergeben sich beim Tauchen in mehrerlei Hinsicht: Wird mit normalen Presslufttauchgeräten in größere Tiefen getaucht, so steigt der Stickstoffpartialdruck (Stickstoffteildruck) auf Werte an, bei denen Stickstoff giftig wirkt: So beträgt der Stickstoffpartialdruck in 40 m Wassertiefe (5 bar x 0,78 =) 3,9 bar. Dieser Stickstoffpartialdruck kann bereits zu einer Stickstoffnarkose, in der Tauchmedizin auch als Tiefenrausch bekannt, führen: Dies zeigt sich zunächst in einer euphorischen und der Situation unangemessen unkritischen Bewusstseinslage des Tauchers, die zu unkontrollierten Reaktionen und der Gefahr des Absteigens in größere Tiefen mit Verstärkung der Symptomatik und Ertrinken führt. Wird dagegen mit reinem Sauerstoff getaucht, wie dies für Sporttaucher unzulässig ist, aber z.b. im militärischen Bereich genutzt wird, so wird auf Grund des (gegenüber den sonst üblichen Lebensbedingungen des Menschen an Land) massiv gesteigerten Sauerstoffpartialdrucks rasch die Sauerstofftoxizitätsgrenze überschritten: Wird in 10 m Tiefe reiner Sauerstoff geatmet, so entspricht dies einem Sauerstoffpartialdruck von ca. 2 bar und damit dem fast zehnfachen des an Land üblichen Sauerstoffpartialdrucks in der Atemluft auf Meereshöhe (0,21 bar). In diesem Druckbereich (und mehr noch bei 15 m Tiefe) sind - vor allem unter den Bedingungen körperlicher Arbeit - bereits sauerstofftoxische

10 10 Effekte mit Erregungsstadium und schließlich Bewusstlosigkeit möglich. Vom Absolutdruck eines Gases abhängige Risiken ergeben sich aber auch z.b. in ganz anderem Zusammenhang: Taucht ein Mensch, der nur den Atem angehalten hat, wieder an die Wasseroberfläche auf, so sinkt der Umgebungsdruck beim Auftauchen aus 10 m Wassertiefe auf die Hälfte; entsprechend sinken alle Gaspartialdrücke im Körper - selbst wenn in dieser Zeitspanne keinerlei Gas verbraucht wird - ebenfalls auf die Hälfte: Ein auf die Hälfte sinkender Sauerstoffpartialdruck kann aber binnen Sekunden (aufgrund von Sauerstoffmangel im Gehirn) zur Bewusstlosigkeit mit anschließendem Ertrinken führen: Dies ist in der Tauchmedizin als Flachwasserertrinkungstod bekannt. Die Gefahr hierzu wird größer, wenn vor dem Tauchen in Atemanhaltetechnik (= Apnoe-Tauchen) hyperventiliert (Hyperventilation: sehr schnelles Ein- und Ausatmen über längere Zeit) und dadurch vermehrt Kohlendioxid abgeatmet wird: Damit wird der Atemanreiz durch ansteigenden Kohlendioxidpartialdruck zeitlich auf einen späteren und dann u.u. zu späten Zeitpunkt verschoben. Entsprechend muß vor der Anwendung einer Hyperventilation vor einem Apnoe - Tauchgang dringend gewarnt werden. Gesetz von Gay Lussac: Für jedes Gas unter konstantem Druck ist das Volumen direkt proportional der absoluten Temperatur: für jedes Gas unter konstantem Volumen ist der Druck direkt proportional der absoluten Temperatur. Auch dies spielt beim Tauchen in kaltem Wasser eine Rolle: Der Druck in einer von der Sonne aufgeheizten Preßluftflasche sinkt beim Eintauchen in kaltes Wasser auch ohne Atemgasentnahme, der verfügbare Luftvorrat wird kleiner. Auf Grund der Toxizität sowohl von Stickstoff als auch von Sauerstoff ist ein Tauchen sowohl mit Pressluft als auch mit reinem Sauerstoff tiefenmäßig begrenzt. Für tiefere Tauchgänge müssen deshalb die Partialdrücke sowohl von Sauerstoff als auch von Stickstoff relativ niedrig gehalten werden, was die Verwendung eines weiteren Gases, z.b. Helium, in speziellen Gasmischungen (z.b. Heliox oder Trimix) erforderlich macht. Bei größeren Tiefen kommen dann weitere Risiken hinzu: In großen Tiefen wird die Dichte der Luft hinsichtlich der zu leistenden Atemarbeit, die entsprechend der Dichte des Atemgases ansteigt, größer. Helium hat zudem eine sechsfach höhere Wärmeleitung als Luft, so dass es bei Benutzung von heliumhaltigen Atemgasen auch zu einer vermehrten inneren Auskühlung über die Atmung kommt. Weitere Risiken ergeben sich z. B. aus Verletzungen, die trotz auftretender Blutung auf Grund des Kälteeinflusses unbemerkt bleiben und zum Blutungsschock führen können bis hin zu Verletzungen z.b. durch angreifende Tiere oder durch allergische Reaktionen durch Berührung mit Quallen.

11 11 Sehen und Hören: Weitere Besonderheiten des Aufenthaltes unter Wasser ergeben sich auf Grund geänderter physikalischer Bedingungen des Sehens und Hörens. So wird Licht beim Eintritt von Luft in Wasser gebrochen und gestreut, so dass in größere Tiefen (über 100 m Tauchtiefe) selbst bei klarem Wasser praktisch kein sichtbares Licht mehr von der Wasseroberfläche hierher vordringt. Brechungen entstehen an der Wasseroberfläche, an der Wasser-Maskenglas-Grenze sowie an der inneren Maskenglasoberfläche. Dies führt dazu, dass Gegenstände unter Wasser um ein Drittel größer als in der Luft und um ein Viertel näher erscheinen, was für ungeübte Taucher erhebliche Probleme beim gezielten Ergreifen von Gegenständen unter Wasser bewirkt. Auch werden die unterschiedlichen Farbanteile weißen Lichtes im Wasser in abnehmender Reihenfolge von rot über orange, gelb, grün hin zu blau unterschiedlich stark absorbiert, so dass bereits in mäßiger Tiefe kein rotes Licht mehr vorhanden ist und rote Gegenstände nicht mehr richtig gesehen werden. In größerer Tiefe ist nur noch hellblaues Licht vorhanden. Zusätzliche Probleme der Orientierung treten durch Wassertrübungen wie Verschmutzungen oder Plankton auf, die zu Minderungen der Sichtweite bis auf weniger als 1 m mit entsprechend schwerer Orientierung führen. Auch die Akustik ist unter Wasser erheblich geändert, da die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalls im Wasser ca Meter pro Sekunde (im Gegensatz zu ca. 330 m/sec in Luft) beträgt: Dies macht ein Richtungshören unter Wasser kaum möglich, da der Zeitunterschied zwischen beiden Ohren im Wasser dreimal kürzer als an Land ist. Auftrieb: Eine weitere wichtige physikalische Grundlage sowohl für Schwimmen als auch Tauchen beruht auf dem Archimedischen Prinzip des Auftriebs: Das Gewicht eines Körpers in einer Flüssigkeit wird um soviel leichter wie die verdrängte Flüssigkeit wiegt. Für den Menschen bedeutet dies, dass das spezifische Gewicht des Körpers bei tiefer Einatmung und Luftanhalten etwa im Bereich des spezifischen Gewichtes von Wasser liegt, so dass in diesem Zustand etwa ein Schwimm- oder Schwebezustand auch ohne nennenswerte Schwimmbewegungen möglich ist, während im Zustand tiefer Ausatmung das spezifische Gewicht höher als von Wasser ist und der Körper ohne Schwimmbewegungen nach unten sinkt. Bei sehr salzhaltigem Wasser liegt das spezifische Gewicht des Wassers höher, entsprechend ist dann auch der Auftrieb größer, so dass hier ein Schwimmen auch in der Ausatemphase möglich ist (Beispiel: Totes Meer). Für den Taucher bedeutet das Archimedische Prinzip, daß durch mitgeführte Tariergewichte oder eine entsprechende Tarierweste bei mittlerer Atemlage ein Schwebezustand ohne Schwimmbewegung möglich sein sollte. Gefahren erwachsen daraus, dass es sowohl durch Bleigewichte als auch durch das Zusammenpressen von luftgefüllten Hohlräumen in Neopren - Anzügen zu einem ungewollten Absinken in größere Tiefen oder durch das plötzliche Aufblasen einer Tarierweste aus einer Gasflasche zu einem unkontrolliert schnellen Aufstieg kommen kann.

12 12 Lunge und Atmung: In Ruhe und bei normaler Atmung beansprucht ein Mensch nur einen geringen Teil seines Ventilationsvermögens. Das Atemzugvolumen beträgt in Ruhe etwa 500ml, geatmet wird ca. 12 mal in der Minute. Die Vitalkapazität (bei maximaler Ein- und Ausatmung) ist von Alter, Geschlecht, Konstitution, Grösse und Gewicht des Einzelnen abhängig. Auch nach voller Ausatmung verbleibt ein Restanteil Luft in der Lunge, die sogenannte Residualluft (Residualvolumen, ca. 1,2 l). Vitalkapazität und Residualvolumen ergeben zusammen die Totalkapazität. Das Residualvolumen beträgt rund 19% der Vitalkapazität. Es spielt für die erreichbare Tiefe beim Apnoetauchen eine Rolle. (siehe auch Lungen-Barotrauma im Kapitel Risiken) Fig.1 zeigt das Verhältnis der einzelnen Lungenvolumina zueinander. Die Vitalkapazität ergibt sich dabei aus der Summe von Reservevolumen nach tiefer Ausatmung + Reservevolumen nach tiefer Einatmung + Atemzugvolumen in Ruhe. Sie stellt die maximal mit einem Atemzug austauschbare Luft dar. Die Totalkapazität ist die Summe von Vitalkapazität + Residualvolumen. Fig. 1

13 13 Das Verhältnis vom Residualvolumen zu Totalkapazität stellt ein Mass für die theoretisch maximal erreichbare Tiefe dar (siehe auch Bloodshift). Beispiel: Residualvolumen 1,5 l Vitalkapazität 5,5 l Totalkapazität 7l Bei einer Tiefe von 36,6 m (entsprechend einem Druck von 4,6 bar) wäre das Totalvolumen von 7l durch den Aussendruck auf das Residualvolumen von 1,5 l komprimiert. Bei noch grösserer Tiefe käme es zu einem Unterdruck in der Lunge und somit zu einem Lungenbarotrauma mit Lungenödem (siehe auch Bloodshift). Hyperventilieren: Hyperventilation ist das verstärkte teilweise schnelle Einund Ausatmen. Durch Hyperventilieren kann die Dauer der Apnoe an der Oberfläche um bis zu 60%, beim Streckentauchen um bis zu 40% ausgedehnt werden. Beim gesunden Menschen ist das Hämoglobin im arteriellen Blut jedoch schon zu 97% mit Sauerstoff gesättigt. Hyperventilation führt daher kaum zu einer erhöhten Anreicherung von Sauerstoff im Blut, sondern hauptsächlich zur Hypokapnie (herabgesetzter Kohlendioxidspannung im Blut). Dies kann gegebenenfalls bedeuten, dass der durch die Kohlendioxidkonzentration gesteuerte Atemreflex zu spät einsetzt und eine plötzliche Bewusstlosigkeit aufgrund Sauerstoffmangels auftritt. (siehe auch Schwimmbadblackout im Abschnitt Risiken). Vor unkontrollierter Hyperventilation bei Tauchgängen muss daher eindringlichst gewarnt werden.

14 14 Der Tauchreflex: Dieser Reflex, der eine Verlangsamung der Herztätigkeit um 6-15 % auslöst wurde zuerst 1870 von Paul Bert bei Enten entdeckt, Irving wies ihn 1941 auch beim Menschen nach. Die Bradycardie (langsamer Herzschlag) setzt beim Eintauchen des Gesichts in das Wasser ein. Gleichzeitig kommt es zu einer Verminderung der Durchblutung in beiden Unterarmen. Je tiefer die Temperatur, desto ausgeprägter ist der Reflex. Die Rezeptoren liegen dabei vorwiegend im Mund- und Nasenbereich. Auch die Apnoe an sich bewirkt eine Herabsetzung der Herzfrequenz. Bei dieser Art der Bradycardie erfolgt die Auslösung über Dehnungsrezeptoren in der Thoraxmuskulatur. Beide Effekte, die aus der stammesgeschichtlichen Entwicklung des Menschen herrühren, werden auch bei allen tauchenden Tieren beobachtet.