Unter Mitarbeit von E. V611m. 3. Auflage Mit 43 Abbildungen und 33 Tabellen

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2 A. A. Biihlmann Tauchmedizin Barotrauma Gasembolie Dekompression Dekompressionskrankheit Unter Mitarbeit von E. V611m 3. Auflage Mit 43 Abbildungen und 33 Tabellen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York London Paris Tokyo Hong Kong Barcelona Budapest

3 Professor Dr. med. Albert A. Buhlmann Honorarprofessor der Medizinischen Fakultat der Universitat Zurich LaubholzstraBe 78 CH-8703 Erlenbach/Schweiz Der vorliegende Band basiert auf dem 1983 erschienenen Buch: A. A. Buhlmann: Dekompression - Dekompressionskrankheit Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo ISBN-l3: DOl: / l3-7 e-isbn-l3: l3-7 Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Tauchmedizin : Barotrauma, Gasembolie, Dekompression, Dekompressionskrankheit ; mit 33 Tabellen / A. A. Biihlmann. Unter Mitarb. von E. WHIm Aufl. - Berlin; Heidelberg; New York ; London; Paris; Tokyo; Hong Kong ; Barcelona; Budapest: Springer, 1993 NE: Biihlmann, Albert A.; Viillm, E. Dieses Werk ist urheberrechtiich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Ubersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der VervieIniltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfaltigung 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 zulassig. Sie ist grundsatzlich vergiitungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1990,1993 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dab solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Satz: Elsner & Behrens GmbH, Oftersheim 19/ Gedruckt auf saurefreiem Papier

4 Vorwort zur 2. Auflage In der Medizinischen Universitatsklinik ZUrich wurde die erste Uberdruckkammer im Jahre 1959 in Betrieb genommen. Mit simulierten Tauchgangen in dieser Einmannkammer ergaben sich neue Wege fur das Tieftauchen im Bereich von m. Aus bescheidenen Anfangen entwickelte sich ein leistungsfahiges Laboratorium. Die Tauchmedizin hat enge Beziehungen zur Hohenphysiologie, zur Flugmedizin und zur Pathophysiologie der Atmung und des Kreislaufs, ein Arbeitsgebiet, das in ZUrich von meinem Lehrer P. H. Rossier besonders gefordert 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 Universitatsspital ZUrich. 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 durchgefuhrt werden. Herr R. Gamba, der von an vielen Pilotversuchen im Bereich von m beteiligt war, sei stellvertretend fur aile diese freiwilligen Mitarbeiter erwahnt. Die Tauchlehrer G. Gotte und B. MUller haben mit ihrem Einsatz die DurchfUhrung von realen Tauchgangen in Bergseen und die Herausgabe von modernen Dekompressionstabellen fur Sporttaucher ermoglicht. 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 Gerate haben bald die Tauchgewohnheiten starker beeinflu13t, als anflinglich erwartet wurde. Mit der zahlenma13igen Zunahme von Pendeltauchgangen sowie von Wiederholungstauchgangen nach kurzen Intervallen an der Oberflache ergaben sich neue Risiken. Nachjedem Tauchgang ist der Lungenkreislauf und damit die Abgabe des wahrend des Tauchgangs zusatzlich aufgenommenen Stickstoffs zeitweise beeintrachtigt. Diese Verhaltnisse mu13ten mit entsprechenden Experimenten untersucht werden. Die Ergebnisse muss en aber auch bei der Programmierung von Tauchcomputern berucksichtigt werden. Eine

5 VI Vorwort gute Losung des Problems erfordert die enge Zusammenarbeit zwischen Tauchinstruktor, Tauchmediziner und EDV-Spezialist. Herr E. Vollm, Diplommaschineningenieur, ZUrich, der einen erfolgreichen Dekompressionscomputer entwickelt hat, ist der kompetente Autor des entsprechenden Kapitels dieses Buches. Bei den ersten von durchgefuhrten Tieftauchversuchen war die risikoarme Dekompression ein Hauptproblem. FUr den Bereich von m existierten damals keine erfolgreichen Dekompressionsprofile. Es standen uns Uber die Aufsattigung des Korpers mit Helium nur rudimentare Daten zur VerfUgung. Das Rechenmodell, mit dem auf der Grundlage der Messung von Druck, Zeit und Atemgas die Dekompression bei gleichzeitiger Prasenz von Stickstoff und Helium berechnet werden kann, mul3te erst entwickelt werden. Viele Arzte haben eine verstandliche Aversion gegen komplizierte mathematischen Formeln und Rechenmodelle. Die bescheidenen mathematischen Kenntnisse des Autors sind ein Beweis dafur, dal3 diese Berechnungen in Wirklichkeit einfach sind. Das Barotrauma der Ohren sowie die arterielle Gasembolie nach einem Lungenril3 haben fur den Sporttaucher zahlenmal3ig eine grol3ere Bedeutung als die Dekompressionskrankheit. Die Medizinische Universitatsklinik ZUrich wurde Ende der 60er Jahre zu einem Uberregionalen Zentrum fur die Behandlung von verunfallten Tauchern. Die Behandlung in der Uberdruckkammer hat sich grundlegend geandert. Es konnte z. B. gezeigt werden, dal3 mit hyperbarem Sauerstoff bei Lasionen des RUckenmarks auch noch mehrere Tage nach dem Tauchgang eine wesentliche Besserung des Zustandes erreicht wird. Die Ergebnisse der tauchmedizinischen Arbeit in ZUrich waren seit 1960 von Anerkennung und Widerspruch begleitet. Wenn Aul3enseiter unkonventionelle Wege einschlagen, sind Skepsis und Ablehnung naheliegend. Die 30 Jahre dauernde Kontinuitat der praktischen Tauchmedizin und der experimentellen Forschung ermoglicht es dem Autor, die Grundlagen entsprechend dem Titel dieser Monographie darzustellen sowie die z. T. personlichen und nicht allgemein akzeptierten Konzepte mit aussagekraftigen Zahlen zu diskutieren. A. A. BUhlmann

6 H. KelJer beim Einstieg in den Wassertank der Druckkammeranlage der franzosischen 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 atmosphiirische Bedingungen... Hohe, Hypoxie Hyperoxie und hyperbarer O 2 Atemwegswiderstltnde bei Uberdruck.... Atmung und Kreislauf beim Tauchen, Zentralisation, Lungenodem..... Tiefenrausch, NrNarkose.... High pressure nervous syndrome (HPNS).... Hypothermie und Hyperthermie Zwischenfiille beim Tauchen Der todliche Tauchunfall: Ertrinken beim Sporttauchen... NichttOdliche Zwischenfalle beim Tauchen.... Nasennebenhohlen und Ohren.... Lunge: Pneumothorax, "zentraler" LungenriB.... Magen-Darm-Trakt.... Auge.... Uhne, Laryngozelen, Osophagusdivertikel.... Gasblasen und Gasansammlung im Gewebe bei konstantem Umgebungsdruck.... Gasembolie bei Sen kung des Umgebungsdrucks.... Venose Gasembolie, "explosive" Dekompression, "blow up".... Arterielle Gasembolie wahrend des Auftauchens... Dekompressionskrankheit.... Haut.... Muskulatur.... Gelenke, Bander und Knochen, "bends".... Riickenmark

8 X Inhaltsverzeichnis Differentialdiagnose zwischen Dekompressionskrankheit des Riickenmarks und Gasembolie in das Riickenmark nach "zentralem" Lungenri 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 Uberdruckkammer.... Tauchgange mit Luftatmung.... Tieftauchen mit Atmung von 02-Helium-Gemischen Begleitende Ma13nahmen bei der Behandlung.... Spontanverlauf bei akuten Schadigungen des Innenohrs, des Gehirns oder des Riickenmarks Ergebnisse der Behandlung in der Uberdruckkammer.... Barotrauma des Ohres mit Innenohrsymptomen... Spinale Lasionen nach Gasembolie oder ungeniigender Dekompression.... Rezidive.... Individuelle Dispositionen Inertgasaufnahme und -abgabe des menschlichen Korpers.... Physikalische und biologische Grundlagen.... Druck, Kraft, Arbeit.... Zusammensetzung der atmospharischen Luft. Berechnung des Teildrucks der Atemgase.... Loslichkeit der Atemgase in wa13rigen Losungen und in Fett.... Gastransport mit dem Blutkreislauf.... Berechnung des Druckausgleichs der Inertgase zwischen Lunge, Blut und Geweben.... Spektrum der Halbwertszeiten fur N2 und Helium.. Summierung der Inertgase im Gewebe.... Vermehrte venose Zumischung zum arteriellen Blut und Inertgasdruckausgleich zwischen Lunge und Gewebe

9 Inhaltsverzeichnis XI 6 Symptomlos tolerierter Inertgasiiberdruck im Gewebe Klinische Erfahrung und Experimente Tolerierter Inertgasiiberdruck bei einem Umgebungsdruck von 1,0 bar Tolerierter Pt.N2 und Pt.He bei einem Umgebungsdruck von 1,0 bar am Ende der Dekompression. Experimente Identifikationen der Halbwertszeiten mit Geweben Lineare Beziehung zwischen Umgebungsdruck und symptomlos toleriertem Inertgasiiberdruck Inertgasabgabe bei Senkung des Umgebungsdrucks. Mikrogasblasen im venosen Blut Das Rechenmodell ZH-L16A Empirische Grenzen fur den tolerierten Inertgasiiberdruck Mathematische Ableitung des tolerierten NrUberdrucks von den NrHalbwertszeiten Toleranzgrenzen fur Helium Theoretische Toleranzgrenzen und experimentelle Ergebnisse Retrospektive Studien und prospektive reale Tauchgltnge Tolerierter Pt.N2 am Ende der Dekompression in Prozent der ZH-Ll6A-Grenzen. Ersttauchgange mit Luft Tolerierter Pt.He am Ende der Dekompression in Prozent der ZH-Ll6A-Grenzen. Ersttauchgange Tolerierter Pt.N2 in Abhangigkeit von unterschiedlichen Werten fur den Umgebungsdruck. Ersttauchgange mit Luft Tolerierter Pt.He in Abhangigkeit yom Umgebungsdruck Sltttigungstauchgltnge mit N2 und mit Helium Wiederholte Tauchgange mit Luft Dekompressionen in die Hohe nach einem Tauchgang. Fliegen nach dem Tauchen Erfahrungen bei taglich mehrstiindigen Tunnelarbeiten ZH-Ll6-Modifikationen fur die praktische Anwendung

10 XII Inhaltsverzeichnis 9 Dekompressionstabellen Entwicklung der Tabellen seit Haldane Regeln fur die Berechnung der Tabellen ZH Vergleich von Dekompressionsprofilen der Tabellen ZH-86 mit simulierten Tauchgangen Wiederholte Tauchgange Fliegen nach dem Tauchen Elektronische Dekompressionscomputer (E. V611m) 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 fur m ii. NN, m ii. NN und m ii. NN sowie Tabelle fur die Zeitzuschlage bei Wiederholungstauchgangen Nullzeiten bei Atmung von 50% O2 und 50% N2 ("Nitrox") fur m ii. NN Literatur Sachverzeichnis

11 Symbole, Abkiirzungen, Ma8einheiten 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 atmosphl1rischer Druck, Luftdruck Atemgase PA0 2 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 Sl1ttigung 6,27 kpa = 0,0627 bar) Sauerstoffteildruck (-partialdruck) im Atemgas bei der Einatmung Sauerstoffteildruck in den Lungenalveolen Inertgasteildruck im Atemgas (Einatmung) Heliumteildruck im Atemgas (Einatmung) Stickstoffteildruck im Atemgas (Einatmung) Atemgase im Blut und im Gewebe PaN2 Stickstoffteildruck im arteriellen Blut PcN2 Stickstoffteildruck in den Lungenkapillaren PVN2 Stickstoffteildruck im venosen Mischblut Pt.N2 Stickstoffteildruck im Gewebe (t. fur "tissue") Pt.He Heliumteildruck im Gewebe Pt. tol.n2 tolerierter Stickstoffteildruck im Gewebe, ohne Symptome der Dekompressionskrankheit Pt. tol. i.g. tolerierter Inertgasdruck im Gewebe (Pt.N2 + Pt.He +...)

12 XIV Symboie, AbkUrzungen, MaBeinheiten Druckausgleich t te to tl/2 tl/2n2 tl/2he Zeit [min] Expositionszeit Beginn der Exposition Halbwertszeit Stickstoffhalbwertszeit Heliumhalbwertszeit Atmung und Kreislauf C.l. HZV V'E R BTPS STPD Herzzeitvolumenindex ("cardiac index"; I/min/m2) Herzzeitvolumen [l/min] Ventilation der Lungen, BTPS [l/min] respiratorischer Quotient (Kohlensaureab gabe /Sauerstoff aufnahme) K6rpertemperatur, effektiver Umgebungsdruck (mit Wasserdampf gesattigt) O C, 101,325 kpa (760 mmhg), trocken (Standardbedingungen fur Sauerstoffaufnahme und Kohlensaureabgabe)