Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen

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1 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 1 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen Tauchsicherheitstage PörtschachP 19./20. September 2015 Dr. Ulrich van Laak - Medical Director Deutschland & Österreich - DAN Europe Foundation

2 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 2 Kälte stellt die größ ößte Herausforderung für r das Tauchen dar (Jacques Cousteau, 1965)

3 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 3 Abgrenzung : Worüber ich nicht vortrage! Aber dennoch etwas sagen will

4 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 4 Lebensgefahr bei Immersion im Kaltwasser 1. Sofortreaktion (Schock) Sekunden, Minuten Immersionsschock,, Ertrinken 2. Kurzzeitreaktion < 30 min. 3. Unterkühlungsphase > 30 min. 4. Rettungsphase jederzeit Schwimmversagen, Ertrinken ggf. nach vielen Stunden Bergekollaps, Afterdrop

5 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 5 Tauchanzug (Immersionsanzug)

6 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 6 Thermisch isolierende Schicht zwischen Körperoberfläche und umgebendem Wasser, als bewährte Technik, über die wir immer mehr lernen und auf die andere vor uns auch schon gekommen sind...

7 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 7 Gelegenheitsatmer Weddell-Robbe Robbe: 2 bis 10 mm dicke Wasserschicht im Pelz: Prinzip Nasstauchanzug! Pelz: Prinzip Nasstauchanzug Max. 600 Meter, max. 70 Minuten, bei bis zu - 1,9 C C Wassertemperatur. Foto: Ingeborg Rieck

8 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 8 Isolierende Luftschicht im Federkleid : Prinzip Trockentauchanzug! Prinzip Trockentauchanzug Myoglobin-haltigste Bewegungsmuskulatur im Tierreich. Foto: mare

9 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 9 Kältephysiologische Grundüberlegungen

10 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 10 Thermoneutraltemperatur beim Sporttauchen ohne Schutzanzug ( Wohlfühlzone, hlzone, nackt ) In Ruhe: Unter Belastung: 34 bis 36 C. 32 C. [ Unter Höchstbelastung (Schwimmer, Eiswasser-Challenge) bis zu 35 min in minus 1,9 C ]

11 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 11 5 C Wassertemperatur Abb.: Dipl.-Phys. Dr. Dietmar Berndt

12 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 12 Wärmeleitfähigkeit Die Wärmeleitfähigkeit λ (Lambda) gibt den Wärmestrom an, der bei einem Temperaturunterschied von 1 Kelvin (K) durch eine 1 m² große und 1 m dicke Schicht eines Stoffs geht. Die Einheit der Wärmeleitfähigkeit ist W/(mK). Je kleiner λ ist, umso besser ist das Isolationsvermögen eines Stoffes.

13 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 13 Wärmeleitfähigkeit bei Immersion Luft: Wasser: Wärmeleitfähigkeit (λ) = 0,026 W/mK. Wärmeleitfähigkeit (λ) = 0,598 W/mK. Wasser leitet Wärme etwa 23 x besser als Luft!

14 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 14 Ströme der Wärmeabgabe W (Taucher) - Leitung (Konduktion) Austausch über direkten Kontakt Haut Medium. - Strömung (Konvektion) Abgabe über forcierte Strömungsvorgänge, z. B. Kaltwassereintritt bei schlecht sitzendem Nasstauchanzug. - Strahlung (Radiation) IR-Abstrahlung vom warmen zum kalten Medium. - Verdunstung (Evaporation) Verdampfungswärme durch Schwitzen. - Atmung Erwärmung und Befeuchtung (belastungsabhängig).

15 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 15 Einfluss auf den Wärmeverlust W bei Tauchern Wasser: Taucher: - Temperatur. - Wärmeleitung (> 23 x gegenüber Luft). - Dicke Neoprengewebe Tauchanzug. - Passform Nasstauchanzug. - Nässe im Trockentauchanzug. - Dicke Unterhautfettgewebe ( Biopren ). - Hoher Body-Mass-Index. - Hauttemperatur (individuell, Gewöhnung). - Körperliche Arbeit.

16 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 16 Kältestress beim Tauchen

17 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 17 Kältestress & Atemgasverbrauch

18 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 18 KKT C Funktionseinschränkungen Leichtes Frösteln, Kältegefühl der Haut, Vasokonstriktion der Haut. Ansteigender Sauerstoffverbrauch und damit Atemgasverbrauch. Ansteigen der Muskelspannung im EMG ]. Gelegentliches Kältezittern in Ruhe, nicht bei körperlicher Aktivität. Periodisches Kältezittern mit Übergang zum unkontrollierten Kältezittern. Mit auf 200 bis 500 % des Ruhebedarfs massiv gesteigerter Sauerstoffverbrauch und damit Atemgasverbrauch. Sensorische und motorische Einschränkungen. Kognitive und beginnende neurologische Einschränkungen. Eingetrübtes Bewusstsein, beginnende Halluzinationen, Wahnvorstellungen und Trugbilder. Beginnende Herzrhythmusstörungen. Massiv eingeschränkte motorische Funktionen. Verlust des Schmerzempfindens. Abgleiten in die Teilnahmslosigkeit. Beginn der lebensgefährlichen Phase bezogen auf die KKT allein. Anzeichen und Symptome einer Unterkühlung

19 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 19 Kältestress & Dekompression

20 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 20 Risiko für r Dekompressionsunfall - Tiefe, lange, grenzwertige TGe. - Wiederholungs- und Sättigungs-TGe. - Schnelle Aufstiege. - Flüssigkeitsmangel. - Unterkühlung (Unterhautfett-) ) Gewebe. - Shit happens. - Veranlagung. - Rechts-Links-Shunts, Lunge oder PFO. - Rückflug < 24 (36 bis 48) Std. Gasbläschen schen! Zu Zu viele, viele, zu zu spät t!

21 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 21 Kältestress, Immersion & Dehyration

22 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 22 Dtsch Med Journ 1955

23 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 23 Blutumverteilung bei Immersion ml Blut aus dem peripheren Venensystem verlagern sich in den Brustraum Blut-Pooling : Lungengefässe, Vena Cava

24 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 24 Immersion im Wasser Gauer-Henry-Reflex ( Vorhof voll, Blase voll ) - Baden. - Schwimmen. - Stehen oder Waten im Wasser. - Aqua-Jogging. - Schnorcheln. - Apnoe-Tauchen. - Tauchen mit Atemregler. akut akut bis bis zu zu ml ml!!!!

25 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 25 Kälteinduzierte Diurese, cold induced diuresis (CID) - Frieren periphere Vasokonstriktion als Schutzmechanismus. - Zentrales Blutvolumen durch kältebedingte Vasokonstriktion. - Diuretischer Effekt.

26 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 26 Kardiogene Gefahren im und unter Wasser - Herz-Vorlast durch Immersionseffekte, über kälteinduzierte zentrale Blutflusserhöhung hung. - Herz-Nachlast durch kältebedingte Vasokonstriktion. - Arrhythmieauslösung Tauchreflex, Präexzitation, langes QT-Syndrom. - Abfrage von Leistungsreserven durch physischen und psychischen Stress.

27 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 27 Kältestress & Überdehnung der Lungen

28 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 28 Dekompressionsunfall Decompression Illness DCI Arterielle Gasembolie Arterial Gas Embolism AGE Dekompressionskrankheit Decompression Sickness DCS

29 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 29 Dekompressionsunfall Decompression Illness DCI Arterielle Gasembolie Arterial Gas Embolism AGE 5% der schweren Ereignisse

30 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 30 Gesetz von Boyle-Mariotte - p x V = constant - p 1 x V 1 = p 2 x V 2 - Beispiel Tauchen: m 10 m Oberfläche

31 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen Luftembolie ins ZNS. 2. Pneumothorax. 3. Spannungspneumotorax. 4. Mediastinalemphysem. 5. Subkutanemphysem.

32 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 32 Gefahr Überdehnung der Lungen Atemweg frei Atemwege beeinträchtigt: Riss Lungenbläschen

33 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 33 Air trapping AGE - Kalte, trockene Atemluft. - Kälte-induziertes Asthma. - Bronchokonstriktion.

34 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 34 Kältestress & verminderte Leistungsfähigkeit

35 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 35 KKT C Funktionseinschränkungen Leichtes Frösteln, Kältegefühl der Haut, Vasokonstriktion der Haut. Ansteigender Sauerstoffverbrauch und damit Atemgasverbrauch. Ansteigen der Muskelspannung im EMG ]. Gelegentliches Kältezittern in Ruhe, nicht bei körperlicher Aktivität. Periodisches Kältezittern mit Übergang zum unkontrollierten Kältezittern. Mit auf 200 bis 500 % des Ruhebedarfs massiv gesteigerter Sauerstoffverbrauch und damit Atemgasverbrauch. Sensorische und motorische Einschränkungen. Kognitive und beginnende neurologische Einschränkungen. Eingetrübtes Bewusstsein, beginnende Halluzinationen, Wahnvorstellungen und Trugbilder. Beginnende Herzrhythmusstörungen. Massiv eingeschränkte motorische Funktionen. Verlust des Schmerzempfindens. Abgleiten in die Teilnahmslosigkeit. Beginn der lebensgefährlichen Phase bezogen auf die KKT allein. Anzeichen und Symptome einer Unterkühlung

36 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 36 Riera et al.: Thermal and Metabolic Response of Military Divers During a 6-Hours Static Dive in Cold Water. Aviation Space Environm Med 2014; 85:

37 Riera et al.: Thermal and Metabolic Response of Military Divers During a 6-Hours Static Dive in Cold Water. Aviation Space Environm Med 2014; 85: Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 37 Riera et al Kampfschwimmer, - 5,5 mm Wetsuit & 3 mm Unterzieher, - T Wasser 34, 18 & 10 C, - 6 h statische Exposition.

38 Riera et al.: Thermal and Metabolic Response of Military Divers During a 6-Hours Static Dive in Cold Water. Aviation Space Environm Med 2014; 85: Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 38 Riera et al. 2014: Mittel T re ( C)

39 Riera et al.: Thermal and Metabolic Response of Military Divers During a 6-Hours Static Dive in Cold Water. Aviation Space Environm Med 2014; 85: Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 39 Riera et al. 2014: Mittel T sk ( C)

40 Riera et al.: Thermal and Metabolic Response of Military Divers During a 6-Hours Static Dive in Cold Water. Aviation Space Environm Med 2014; 85: Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 40 Riera et al. 2014: Verbrauch O 2

41 Riera et al.: Thermal and Metabolic Response of Military Divers During a 6-Hours Static Dive in Cold Water. Aviation Space Environm Med 2014; 85: Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 41 Riera et al Ergebnisse - 6 h Exposition ohne medizinische Risiken, subjektiv problemlos toleriert, individuelle Kompensation. - Bei 18 & 10 C Unbehaglichkeit, vornehmlich Kältezittern peripher, bis zu 1 C KKT. - T Extr & thermoregulatorisch bedingte Ermüdung beeinträchtigt Einsatzfähigkeit gegen Ende und + 4 h nach Exposition.

42 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 42 Handfertigkeit - Dreifinger Handschuhe (Material; Rubatex G-231-N (Stickstoffaufgeschäumtes) Neopren): signifikante Einschränkungen in Bezug auf Greifkraft (23%), taktile Sensitivität (35%) und Handfertigkeit (45%). - Durch die Kompresssion des Neoprens Verbesserung von Greifkraft und Handfertigkeit auf 40 m Wassertiefe. - Gesamteffekt von Druck, Handschuhen und Kälte: Verminderung der Greifkraft um 30% und um 40% bei der taktilen Sensitivität t und Handfertigkeit. Morrison JB, Zander JK. Factors influencing manual performance in cold water diving. Defence R&D Canada. Contract no. W Toronto, 2008.

43 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 43 Handfertigkeit Morrison JB, Zander JK. Factors influencing manual performance in cold water diving. Defence R&D Canada. Contract no. W Toronto, 2008.

44 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 44 KKT 37 C 36 C Abnahme psycho- (motorischer) FähigkeitenF Fingerfertigkeit, Oberflächen chen- und Tiefensensibilität, t, Kurzzeitgedächtnis. - Stang PR, Wiener EL. Diver Performance in Cold Water. Human Factors 12 (4), , Biersner, RJ. Motor and Cognitive Effects of Cold Water Immersion under Hyperbaric Conditions. Human Factors 18 (3), , Coleslaw SR, van Someren RN, Wolff AH et al. Impaired memory registration and speed of reasoning caused by low body temperature. J Appl Physiol Respir Environ Exerc Physiol 55, 27-31, Baddeley AD, Cuccaro WJ, Egström GH et al. Cognitive Efficiency of Divers Working in Cold Water. Human Factors 17(5), , Mahoney CR, Castellani J, Kramer FM et al. Tyrosine supplementation mitigates working decrements during cold exposure. Physiol Behav 92, , 2007.

45 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 45 SilentSilent Hypothermia (Hypothese) - Längeres, langsames, mildes Auskühlen. - Vergleichsweise warmes Wasser (20 bis 28 C). - Kampfschwimmer II. WK und wissenschaftliche Taucher. - Defizite in Auftragserfüllung, Kurzzeitgedächtnis. - Silent Hypothermia könnte ohne Kältezittern und somit ohne autonome Wärmeproduktion ablaufen.

46 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 46 Größ ößenordnung der WärmeenergieverlusteW

47 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 47 Tauchanzug Thermisch isolierende Schicht zwischen Körperoberfläche und umgebendem Wasser, als bewährte Technik, über die wir immer mehr lernen...

48 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 48 Aufgeschäumtes umtes Neoprenmaterial (N 2 ) Wasser: Wärmeleitfähigkeit (λ) = 0,598 W/mK. N 2 -Füllung: Wärmeleitfähigkeit (λ) = 0,026 W/mK. Neopren leitet Wärme etwa 23 x schlechter als Wasser! 7mm NTA auf 0 m: 7mm NTA auf 30 m : λ = 0,049 W/mK. λ = 0,088 W/mK.

49 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 49 Definition Modellperson (statistisch gemittelt) - 69 kg Gewicht, cm Köperlänge, - 1,82 m² Körperoberfläche. - TG: NTA, 7mm, 30 m, 20 min, Rechteck. Dipl.-Phys. Dr. Dietmar Berndt. Wärmeenergieverlust und Kälteschutz beim Tauchen. CAISSON 2011; 26(1):4-9.

50 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 50 Abb.: Dipl.-Phys. Dr. Dietmar Berndt

51 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 51 Energieverluste NTA Konduktion 508 kj NTA (Erwärmung Wasserschicht *) 76 kj Atemarbeit Erwärmung Atemluft Befeuchtung Atemluft Strahlung (Grundumsatz/Tag 1 kj 134 kj 55 kj 13 kj 790 kj 1700 kj) *) ggf. sehr viel mehr bei schlecht sitzendem Anzug Dipl.-Phys. Dr. Dietmar Berndt. Wärmeenergieverlust und Kälteschutz beim Tauchen. CAISSON 2011; 26(1):4-9.

52 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 52 Abb.: Dipl.-Phys. Dr. Dietmar Berndt

53 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 53 Abb. (Diagramm): Dipl.-Phys. Dr. Dietmar Berndt

54 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 54 Abb.: Dipl.-Phys. Dr. Dietmar Berndt

55 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 55 Beeinträchtigung der Tauchsicherheit durch milden Kältestress K (1) - Ermüdung - Kurzzeitgedächtnis - Auftragserfüllung - Greifkraft und Handfertigkeit - Performance unter Wasser

56 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 56 Beeinträchtigung der Tauchsicherheit durch milden Kältestress K (2) - O 2 - und damit Atemgasverbrauch - Deko-Risiko durch N 2 -Retention - Deko-Risiko durch Immersions- und kältebedingte Diurese - AGE-Risiko durch Air trapping

57 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 57 Beeinträchtigung der Tauchsicherheit durch milde ( stille( stille ) ) Unterkühlung - Leitung > Atmung > Strömung (90 %) - Viele Einfluss nehmende Variablen - NTA reicht bei Kaltwasser rasch nicht mehr aus - Optimal: TTA + Kreislaufgerät + Argonisolation

58 Unterkühlung als Gesundheitsrisiko beim Tauchen 58