Was geschieht mit den Knochen beim Preßlufttauchen?
Der englische Physiologe John Scott Haldane legte Anfang des 20.
Jahrhunderts mit seinen Hypothesen über die kritische Übersättigung
der Gewebe mit Stickstoff beim Preßlufttauchen den Grundstein für
die modernen Dekompressionsmodelle. Die meisten der heute gebräuchlichen
Dekompressions- und Austauchtabellen sowie die Rechenmodelle der Tauchcomputer
basieren auf Überlegungen von Haldane, die er mit vielen Tierexperimenten,
vor allem an Ziegen, untermauerte:
- Während der Preßluftarbeiter oder -Taucher dem erhöhten
Atemluftdruck ausgesetzt ist, wird nach dem Prinzip des Gesetzes von Henry
das Blut in der Lunge entsprechend dem Umgebungsdruck mit Stickstoff gesättigt.
Das aufgesättigte Blut gelangt dann durch das arterielle System zu
den Kapillaren und diffundiert in die verschiedenen Gewebe. Nach einer
bestimmten Zeit tritt ein Gleichgewichtszustand ein, und im Gewebe herrscht
der gleiche Stickstoffpartialdruck wie im Blut. Die Zeitspanne bis zum
Erreichen des Gleichgewichts ist jedoch abhängig von Gewebetyp.
- Haldane vermutete, daß die Sättigung nach einer exponentiellen
Kurve erfolgt. Er teilte die Gewebe in 5 Kompartimente ein, die jeweils
in 5, 10, 20, 40 und 75 Minuten zur Hälfte gesättigt sind. Diese
Zeit nannte er (ähnlich wie beim radioaktiven Zerfall) Halbwertzeit.
- Die Entsättigung erfolgt nach dem gleichen Schema, nur umgekehrt.
Das heißt zum Beispiel, daß ein Gewebe mit einer Halbwertzeit
von 20 Minuten, das vollständig gesättigt ist, 20 Minuten nach
Druckentlastung noch die Hälfte des ursprünglich gelösten
Gases, weitere 20 Minuten später noch ein Viertel des gelösten
Gases, und nach einer Stunde noch ein Achtel enthält usw.
- Schließlich nahm Haldane an, daß die bei einer langsamen
Druckentlastung um jeweils die Hälfte des Umgebungsdruckes entstehende
Übersättigung nicht sofort zu derart starker Stickstoffblasenbildung
führt, daß eine Dekompressions-krankheit entsteht. Haldane schlug
vor, beim Dekomprimieren ein Verhältnis von 2:1 zwischen Maximaltiefe
und erstem Dekompressionsstop einzuhalten. Das heißt, er hielt eine
Druckreduktion von 2 bar auf 1bar, von 4 bar auf 2bar oder von 6 bar auf
3 bar für unkritisch.
Die von Haldane für seine Berechnungen benutzten Kompartimente
sind jedoch mathematische Modelle, deren angenommene Halbwertzeiten für
Sättigung und Entsättigung mit Stickstoff sich von derjenigen
realer Gewebe unterscheiden. So hat z.B. das Rückenmark eine Halbwertzeit
von nur 12,5 Minuten, während Gelenke und Knochen erst nach 304 bis
635 Minuten zur Hälfte mit Stickstoff gesättigt bzw. wieder entsättigt
sind. Darin liegt auch das Problem des Haldane-Modells. Für kurze
Tauchgänge ist sein 2:1 Modell zu konservativ, für lange Tauchgänge
dagegen ist es zu riskant.
Die genannten Zusammenhänge sind wichtig bei der Beurteilung
der möglichen Wirkungen von Preßluft auf das Knochengewebe.
Aus der langen Halbwertzeit für die Stickstoffsättigung und -Entsättigung
von Knochengewebe (5 bis 10 Stunden) folgt, daß kritische Konzentrationen
von Stickstoff, die zu Bläschenbildung führen könnten, erst
bei sehr ausgedehnten oder sehr tiefen Tauchgängen zu erwarten sind.
Genau dies läßt sich auch aus den in der Literatur beschriebenen
Fällen von Knochenschäden im Zusammenhang mit Preßluftatmung
ablesen. Dabei handelt es sich, wie zu erwarten, in erster Linie um Arbeiter
auf Druckluftbaustellen, die meist sehr langen flachen Tauchgängen
vergleichbare Druckexpositionen hatten oder um Berufstaucher, mit meist
tiefen Tauchgängen, die die Dekompressionsrichtlinien nicht immer
streng eingehalten haben (z.B. japanische Perlentaucher).
Welche Schäden können durch Preßlufttauchen
an Knochen entstehen?
Die beschriebenen Schäden sind sogenannte aseptische Knochennekrosen.
Dabei handelt es sich um das Absterben der lebenden Bestandteile der Knochen
(meist Röhrenknochen). Oft bleiben diese Veränderungen symptomlos
und werden nur durch einen zufälligen Röntgenbefund entdeckt.
Sie können jedoch auch die Stabilität der Knochen beeinflussen.
Befinden sich die Schäden im Bereich der Gelenke, so sind auch Bewegungseinschränkungen
und Schmerzen (degenerative Gelenkerkrankungen) möglich. Kritisch
sind Nekrosen an im Wachstum befindlichen Knochen. Dabei können Wachstumsstörungen
auftreten. Auch ist die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung an den
Wachstumsstellen größer, da dort das Knochengewebe besonders
gut mit Blut versorgt wird, was die Halbwertzeit herabsetzt.
Als Ursache der Schäden vermutet man Stickstoffbläschen
in den Knochen. Es ist noch nicht geklärt, ob die Läsionen durch
die Summe vieler kleiner Einzelschäden (Dauerexposition mit stummen
Bläschen) oder eher durch gröbere Verstöße gegen die
Regeln der Dekompression entstehen.
Wie kann der Sporttaucher Knochenschäden durch
Preßlufttauchen vermeiden?
Bei Sporttauchern, die nicht gegen die Dekompressionsregeln verstoßen
haben, sind Knochennekrosen, die ursächlich auf das Tauchen mit Preßluft
zurückzuführen sind, bis heute nicht eindeutig nachgewiesen.
Es ist jedoch nicht auszuschließen, daß Spätschäden
(z.B. an Gelenken) nach Jahren gar nicht mehr mit dem Tauchen in Verbindung
gebracht werden.
Besondere Vorsicht ist jedoch beim Tauchen von Kindern und Jugendlichen
geboten, deren Knochen sich noch in der Wachstumsphase befinden. Auch wenn
man wahrscheinlich davon ausgehen kann, daß die gewissenhafte Berücksichtigung
der gängigen Tabellen und Tauchcomputer bei der Tauchgangsplanung
und Durchführung hinreichend vor Knochenschäden schützt,
sollte für Jugendliche besonders gelten:
- keine Tauchgänge an der Nullzeitgrenze
- keine dekompressionspflichtigen Tauchgänge
- keine tiefen Tauchgänge
- keine langen Tauchgänge
- ausreichende Oberflächenpausen
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