Moderne Tauchmedizin E-Book

• Herausgeber: Alfons W. Gentner Verlag GmbH & Co. KG
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 1289

Veröffentlichungsjahr: 2022

Beschreibung

Ergänzt um das Kapitel: Tauchen und COVID ! Der Tauchsport ist zu einer sehr populären Freizeitbeschäftigung geworden, die von Jung und Alt betrieben wird. Getaucht wird im Ausland, aber auch ganzjährig in unseren heimischen Gewässern. Mit der Entwicklung zum Breitensport ist für viele Taucher der Bedarf an fundierten tauchmedizinischen Kenntnissen entstanden. Dasselbe Interesse besteht bei Berufstauchern, Militärtauchern, Tauchern im Wissenschaftsbetrieb, Polizei- und Feuerwehrtauchern und gewerblichen Tauchlehrern. Diese Taucher wünschen sich leicht verständliche und trotzdem detaillierte Informationen über die Auswirkungen des Tauchens auf den menschlichen Körper. Tauchmedizinisch tätige Ärzte müssen beurteilen, ob gefahrloses Tauchen möglich ist, müssen Tauchunfälle kompetent behandeln und die Tauchtauglichkeit wiederherstellen, wenn gesundheitliche Einschränkungen für das Tauchen entstanden sind. Dieses Buch wendet sich an Taucher wie Tauchmediziner gleichermaßen und vermittelt die speziellen Grundlagen ebenso wie weiterführende Informationen rund um die Tauchmedizin. Nach dem großen Erfolg der 2. Auflage wurde nun die vorliegende 3. vollständig überarbeitete Auflage vorgelegt. Die vollkommen neu überarbeitete 3. Auflage berücksichtigt unter anderem die neuesten Erkenntnisse in der Dekompressionsforschung, den aktuellen Stand der Tauchtechnik sowie arbeitsmedizinische Aspekte bei der Vorsorge und Eignungsuntersuchung von Tauchern. Sie orientiert sich an den aktuellen Empfehlungen der deutschen und österreichischen Fachgesellschaften für Tauchmedizin. Damit wurde die aktuelle Fortsetzung eines Standardwerks geschaffen, das in keiner Bibliothek engagierter Taucher und Taucherärzte fehlen sollte.

Leseprobe

Christoph Klingmann, Kay Tetzlaff, Claus-Martin Muth (Hrsg.)

Moderne Tauchmedizin

Handbuch für Tauchlehrer, Taucher und Ärzte

Die Untersuchungsstandards und Empfehlungen zur Tauchtauglichkeit der Gesellschaft für Tauch- und Überdruckmedizin (GTÜM – www.gtuem.org) sowie der Österreichischen Gesellschaft für Tauch- und Hyperbarmedizin (ÖGTH – www.oegth.at) wurden berücksichtigt.

Mit 242 Abbildungen und 63 Tabellen

3., vollständig überarbeitete, erweiterte und um das Kapitel „Tauchen und COVID“ ergänzte Auflage, e-Book

Herausgeber

Priv.-Doz. Dr. med. Christoph Klingmann, Facharzt für Hals-, Nasen-, Ohrenheilkunde, Zusatzbezeichnung Plastische Operationen, Allergologie und spezielle HNO-Chirurgie, Master of Arts in Gesundheitsökonomie, Dozent an der Medizinischen Fakultät der LMU München, CMAS**-Tauchlehrer, niedergelassener HNO-Facharzt in München

Prof. Dr. med. Kay Tetzlaff, Facharzt für Innere Medizin/Pneumologie, Zusatzbezeichnungen Allergologie und Betriebsmedizin; Gastdozent und Leiter der Sektion Tauchmedizin an der Abteilung Sportmedizin am Universitätsklinikum Tübingen; Consultant Diving and Hyperbaric Medicine (GTÜM)

Prof. Dr. med. Claus-Martin Muth, Facharzt für Anästhesiologie, Zusatzbezeichnungen: Intensivmedizin, Notfallmedizin, Spez. Schmerztherapie, Palliativmedizin, Sportmedizin, Reisemedizin (DTG), Leitender Notarzt, Leiter der Sektion Notfallmedizin, Klinik für Anästhesiologie, Universitätsklinikum Ulm; Consultant Diving and Hyperbaric Medicine (GTÜM), CMAS **** Tauchlehrer, staatlich anerkannter Tauchlehrer (ITLA)

Redaktionelle Koordination

Regina Schönfeld, Stuttgart, und Hubertus Bartmann, Kelheim

Ch. Klingmann/K. Tetzlaff/C.-M. Muth (Hrsg.)

Moderne Tauchmedizin

Handbuch für Tauchlehrer, Taucher und Ärzte

3., vollständig überarbeitete, erweiterte und um das Kapitel „Tauchen und COVID“ ergänzte Auflage Alfons W. Gentner Verlag GmbH & Co. KG

Forststraße 131, 70193 Stuttgart

www.gentner.de und www.gentnershop.de/buchshop

Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek

Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar.

eISBN 978-3-87247-787-3

© 3., vollständig überarbeitete, erweiterte und um das Kapitel „Tauchen und COVID“ ergänzte Auflage, e-Book, Gentner Verlag, Stuttgart 2022

Umschlaggestaltung: GreenTomato Süd GmbH, Stuttgart

Umschlagfoto: Getty Images / Purestock

Medizingrafiken: Angelika Kramer, Stuttgart, und Anneli Nau, München (Abb. 22.5, unten)

Satz und Layout: Feuchter Verlagsservice, Elmstein

e-Book-Produktion: Bookwire, Gesellschaft zum Vertrieb digitaler Medien mbH, Frankfurt am Main

Alle Rechte vorbehalten

Unseren Eltern sowie Angela, Charlotte, Valentin, Gregor, Christiane, Jana, Svenja, Saskia, Michaela, Pia-Nadine und Yara-Sophie in Dankbarkeit!

Geleitwort zur 3. Auflage

Im Jahr 2007 erschien die 1. Auflage des Handbuchs „Moderne Tauchmedizin“. Binnen kürzester Zeit avancierte dieses Buch zum Standardwerk für alle tauchmedizinisch interessierten Personen. Die gelungene Konzeption beinhaltete eine umfassende Darstellung des gesamten Gebiets der Tauchmedizin mit moderner Didaktik, dazu noch übersichtlich präsentiert und hoch informativ. Dabei gelang den Autoren der Spagat, die Tauchmedizin sowohl wissenschaftlich-medizinisch als auch so praxisnah und verständlich darzustellen, dass dieses Buch nicht nur von Ärzten/innen, sondern auch von vielen Tauchausbildern/innen sowie Berufs- und Sporttauchern/innen zum Nachschlagen, für Ausbildungszwecke oder zum Vertiefen des eigenen tauchmedizinischen Wissens herangezogen wurde. Der Charme dieses Buchs liegt in der Vollständigkeit der Präsentation des tauchmedizinischen Fachgebiets: Es wird ein Bogen geschlagen von physikalischen Grundlagen, über Ausrüstung und Tauchtechniken, tauchsportärztliche Untersuchungen und Besonderheiten beim beruflichem Tauchen, speziellen Erkrankungen und dem Tauchen, reisemedizinischen Aspekten, juristischen Vorgaben und Betrachtungen bis hin zur Tauchunfallbehandlung und zu möglichen Spätschäden durchs Tauchen.

Bereits nach wenigen Jahren erschien 2012 eine vollständig überarbeitete 2. Auflage, was den Erfolg und die Wichtigkeit dieses Buches in dieser medizinischen Randnische nur unterstreicht.

Angesichts des heutzutage zunehmenden Strebens nach Masse und maximalem Profit bedanke ich mich und gratuliere dem Verlag und den Hauptautoren, dass sie den Ehrgeiz hatten, dieses Buchprojekt erneut anzugehen. An dieser Stelle ist es mir ein Anliegen zu erwähnen, dass es sich nicht nur um kleinere Änderungen oder Aktualisierungen im Vergleich zu den vorherigen Auflagen handelt.

Empfehlungen wurden in der Vergangenheit von Experten häufig aufgrund von theoretischen Überlegungen ausgesprochen. Aber mit zunehmendem Wissen, neuen Erkenntnissen sowie den zwischenzeitlich gewonnen Erfahrungen und größeren Beobachtungsstudien ergeben sich durchaus auch andere Aspekte, die Neubewertungen erforderlich machen. Exemplarisch sei hier das Tauchen mit einem Diabetes mellitus genannt. Die medikamentöse Therapie und Einstellung des Zuckerspiegels hat sich in den letzten Jahren grundlegend geändert, so dass auch diese Empfehlungen dahingehend angepasst werden mussten. Selbstverständlich sind auch zwischenzeitlich neu erstellte Empfehlungen der Fachgesellschaften in diesem Buch berücksichtigt, so dass es dem aktuellen wissenschaftlichen Stand entspricht.

Für diese komplett neu überarbeitete und erweiterte 3. Auflage wurde weit mehr als ein Drittel der Kapitel von hinzugewonnenen Autoren grundlegend überarbeitet und aktualisiert. Zudem erfolgten größere Änderungen in den Kapiteln über berufliches Tauchen und die in der heutigen Zeit immer wichtiger werdenden juristischen Aspekte. Dieses Unterfangen der Aktualisierung so vieler Kapitel war nur durch viel Hartnäckigkeit, eine hohe Frustrationstoleranz und viel persönliches Engagement der Herausgeber über eine mehrjährige logistisch äußerst schwierige Vorbereitungszeit zu meistern.

Leider wird das Fachgebiet der Tauch- und Hyperbarmedizin nur an wenigen Universitäten gelehrt. Auch in den meisten medizinischen Ausbildungskursen werden diese Unterrichtsinhalte zugunsten deutlich häufigerer Krankheitsbilder selten unterrichtet. Somit werden diese trotz der seit Jahren existierenden Leitlinie zum Tauchunfall auch heute noch nicht immer erkannt und geschädigte Taucher nicht oder zeitverzögert der richtigen Therapie zugeführt. Zudem ist es immer noch gängige Praxis, dass sehr häufig tauchsportärztliche Untersuchungen ohne ausreichende Sachkenntnis durchgeführt und bescheinigt werden. Für den medizinisch ausgebildeten Personenkreis ist die „Moderne Tauchmedizin“ ein unverzichtbares Nachschlagewerk für die tauchsportärztliche Untersuchungen oder Fragestellungen rund um akute Tauchunfälle. Tauchunfallprävention ist ein weiteres Anliegen der tauchmedizinischen Experten. Daher sind die Texte in diesem Buch auch wieder bewusst allgemeinverständlich formuliert, so dass auch nicht medizinisch vorgebildete Taucher/innen, die Möglichkeit haben, sich mit der Tauchsportphysiologie und deren Auswirkungen auf den menschlichen Körper zu befassen und den Tauchsport durch gut fundiertes Wissen noch sicherer gestalten können.

Ich wünsche dem Verlag und den Herausgebern weiterhin viel Erfolg mit dieser Neuausgabe eines mittlerweile als Standardwerk betrachteten Buchs, das in keiner Bibliothek von mit der Tauchmedizin beschäftigten und/oder mit dem Tauchsport befassten Personen fehlen sollte.

Dr. med. Karin Hasmiller

Präsidentin der Gesellschaft für Tauch- und Überdruckmedizin (GTÜM)

Vorwort zur 3. Auflage

Es ist nun schon wieder sieben Jahre her, dass die 2. Auflage dieses Buches auf den Markt gekommen ist. War die 1. Auflage noch als Experiment gestartet, so hatte sich die 2. Auflage schon als Standardwerk der Tauchmedizin im deutschen Sprachraum fest etabliert. Doch auch in der Tauchmedizin, wie in allen wissenschaftlichen Bereichen, setzt sich der Erkenntnisgewinn beständig fort und manches als sicher betrachtetes Wissen wird durch neuere Forschungsergebnisse in Frage gestellt oder sogar als revisionsbedürftig betrachtet. Sieben Jahre sind dabei eine relativ lange Zeit, so dass eine erneute Neubearbeitung der „Modernen Tauchmedizin“ dringend notwendig schien – schon deshalb, um dem Titel weiterhin gerecht zu werden.

Wir freuen uns insbesondere, im Herausgeberteam jetzt zu dritt zu sein, denn mit Claus-Martin Muth, der bereits in den vorherigen Ausgaben als Autor das Werk tatkräftig unterstützt hatte, setzt dieses Werk nun auch neue Akzente.

Bei der nun vorliegenden 3. Auflage fand nicht nur eine gründliche Überarbeitung statt, sondern sämtliche Inhalte wurden auf den Prüfstein gestellt, viele Kapitel aktualisiert, ergänzt und manche auch völlig neu geschrieben. Dabei wurde an Bewährtem festgehalten, was insbesondere den didaktischen Aufbau und die Lesbarkeit des Buchs betrifft.

Insgesamt sind wir der Überzeugung, auch in der nun vorliegenden 3. Auflage der „Modernen Tauchmedizin“ dem Leser erneut nicht nur ein inhaltlich fundiertes Fachbuch über das gesamte Spektrum der aktuellen Tauchmedizin vorlegen zu können, sondern es auch wieder trotz wissenschaftlicher Korrektheit leicht verständlich und gut lesbar konzipiert zu haben, was weiterhin eine kurzweilige Lektüre ermöglicht.

Uns, den Herausgebern, ist weiterhin sehr daran gelegen, in den Dialog mit unseren Lesern zu treten, weil nicht zuletzt die Lesermeinungen und Vorschläge aus dem Leserkreis dazu beitragen, den Charakter des Buchs zu erhalten und das Werk weiter zu pflegen. Wie schon in den vorangegangenen Ausgaben finden sich daher in der aktuellen Ausgabe die Kontaktdaten der Kapitelautoren im Anhang.

Zum Schluss möchten wir erneut unseren Autoren einen sehr herzlichen Dank aussprechen, weil es ohne ihre Expertise, ihr Zutun und ihre Arbeit keine Neuauflage gäbe.

Und natürlich gehört unser Dank auch wieder Herrn Erwin Fidelis Reisch, dem Verleger des Gentner Verlags, für seine Beharrlichkeit, sein Verständnis, seine Geduld und die Ausstattung des Buchs. Bedanken möchten wir uns außerdem bei Frau Regina Schönfeld vom Gentner Verlag für ihre tatkräftige Unterstützung in organisatorischen und verlagsinternen Belangen sowie bei Frau Silvia Feuchter für die nun schon traditionell exzellente Zusammenarbeit bei der redaktionellen Konzeption, aber auch hier für ihre Geduld und Beharrlichkeit. Einen besonderen Dank verdient auch Herr Hubertus Bartmann, der, zusätzlich zu seiner Autorenschaft, die Entstehung der 3. Auflage über weite Strecken für den Gentner Verlag organisatorisch begleitet hat.

Ch. Klingmann

K. Tetzlaff

C.-M. Muth

Vorwort zur 1. Auflage

Tauchen ist ein faszinierender Sport, der dem Menschen Einblicke in die Welt unter Wasser ermöglicht. Immer mehr Menschen geraten in den Bann dieser Faszination und dementsprechend wächst der Bedarf an aktueller Information über die tauchmedizinischen Grundlagen, das Erkennen von Gefährdungen, Vermeiden von Risiken und der Behandlung von Unfällen. Das vorliegende Buch der modernen Tauchmedizin soll diesen Anspruch in vielfältiger Weise erfüllen.

Die Tauchmedizin, die sich unmittelbar an der Nahtstelle zwischen Tauchen als Sport und als Beruf befindet, wird damit gleichzeitig zu einem wichtigen Element der dynamischen Entwicklung des modernen Tauchsports und der beruflichen Anwendung. Die Tauchmedizin hat sich deutlich zum aktiven Gestalter verantwortlichen Tauchens entwickelt. Die Anforderungen an die Qualifizierung, an die Aus- und Fortbildung bei allen Beteiligten des Tauchens nehmen laufend zu.

Die moderne Tauchmedizin befasst sich speziell mit den physiologischen und psychologischen Auswirkungen des Aufenthalts unter Wasser auf den Menschen. Sie konzentriert sich auf Prävention, Diagnose und Therapie von gesundheitlichen Risiken, die im und unter Wasser auftreten können. Auch die Beurteilung der Tauchtauglichkeit ist Aufgabe der Tauchmedizin und trägt neben der sicheren Ausbildung zur Risikominimierung bei.

Das vorliegende Werk ist vor allem für Tauchausbilder, interessierte Taucher und Ärzte konzipiert. Wegen der hohen Verantwortung für sich selbst und andere müssen insbesondere Tauchausbilder ständig ihr tauchmedizinisches Wissen aktualisieren, denn die Tauchmedizin entwickelt sich so dynamisch wie der Tauchsport selbst. Das Buch soll daher dazu beitragen, die Qualität und das tauchmedizinische Wissen gerade der Tauchausbilder zu unterstützen im Sinne einer aktiven Hilfe bei der pädagogischen Umsetzung. Sie sind verantwortlich für eine fundierte Tauchausbildung einer ständig wachsenden Zahl von Interessenten am Tauchsport.

Dieses Handbuch informiert entsprechend systematisch über die medizinischen und physikalisch-technischen Hintergründe und spezifischen Aspekte des Tauchsports. Entsprechend der anspruchsvollen Thematik wurde ein sehr übersichtliches strukturiertes Konzept entwickelt, das den Leser gut orientiert durch die Themen führt. Zahlreiche tauchmedizinisch interessante Praxisfälle, Checklisten, Handlungshinweise, aufwändige Illustrationen, Kontakthinweise auf die Tauchszene veranschaulichen die tauchmedizinischen Grundlagen und bieten hohen Nutzwert. Bisher selten adressierte Randthemen des Tauchsports wie Tauchen mit Kindern oder bei Behinderung sowie juristisch relevante Sachverhalte rund ums Tauchen werden mit eigenen Schwerpunkten behandelt. Der thematische Bogen spannt sich weit bis zum Berufs- und Forschungstauchen.

Der Tauchsport spielt sich für viele Begeisterte im Ausland ab, besonders in den Tropen. Deshalb wurden auch Kapitel integriert, die sehr praxisbezogen über tropen- und reisemedizinische Erkrankungen, Versicherungsschutz beim Tauchen auf Reisen und die richtige Ausstattung der Reiseapotheke informieren. Abgerundet wird dieser Teilaspekt des Buches durch ausführliche Informationen über die zu erwartende Flora und Fauna unter Wasser und deren Gefahren.

Unser Buch berücksichtigt ferner die Leitlinien und Regelwerke der führenden deutschsprachigen und internationalen tauchmedizinischen Fachgesellschaften, den verschiedenen Tauchsportverbänden, den Berufsgenossenschaften, der Bundeswehr und der verschiedenen Hilfsorganisationen wie DLRG und der Feuerwehr.

Unser Konzept, die verschiedenen Aspekte der Tauchmedizin jeweils durch hoch qualifizierte Experten zu vermitteln, soll die unterschiedlichsten Aspekte in einer Detailfülle und Aktualität beleuchten, wie es in einem Werk zweier Autoren niemals möglich wäre. Zusätzlich bietet dies die Möglichkeit, verschiedene auch persönliche Betrachtungsweisen zu den verschiedenen tauchmedizinischen Inhalten darzustellen. Unser Dank gilt deshalb den zahlreichen Autoren, die wir für das Projekt begeistern konnten und die als Experten für das jeweilige Thema ihre Beiträge in hoher und aktueller Qualität erarbeitet und zur Verfügung gestellt haben. Wir danken insbesondere auch Herrn Dr. Martin Heß für die Konzeption der in die Kapitel eingestreuten „Tipps für Tauchlehrer“ und die kritische Durchsicht des Manuskripts. Besonderer Dank gebührt auch Frau Silvia Göhring für die wertvolle Hilfe bei der redaktionellen Konzeption. Darüber hinaus möchten wir Herrn Gernot Keuchen vom Gentner Verlag für die ausgesprochen gute Zusammenarbeit und inspirierende Betreuung danken.

Ch. Klingmann

K. Tetzlaff

Inhalt

Abkürzungsverzeichnis

Grundlagen

1Historische Betrachtung

K.-P. Faesecke

2Physikalische Grundlagen

F. Gottschalch

3Temperaturhaushalt

H. Liedtke

4Kompression und Dekompression

A. Salm

Ausrüstung und Technik

5Tauchausrüstung

H. Bartmann, F. Ostheimer

6Tauchen mit Nitrox

F. Gottschalch

7Technisches Tauchen

F. Gottschalch

8Apnoetauchen

C.-M. Muth

Professionelles Tauchen

9Gewerbliches Tauchen

B. Neubauer

10Tauchen bei der Feuerwehr

H. Bartmann

11Tauchen bei Hilfsorganisationen

H. Bartmann

12Tauchen in der Bundeswehr

A. Koch, V. Warninghoff, U. Tschauder

13Forschungstauchen

F. Werner

Unfälle und Erkrankungen beim Tauchen

14Dekompressionsunfall, Dekompressionserkrankung

F. Hartig

15Hals-Nasen-Ohrenärztliche Erkrankungen

Ch. Klingmann

16Lungenüberdehnung und Lungenödem

K. Tetzlaff

17Ertrinkungsunfall

H. Liedtke

18Tiefenrausch, Inertgasnarkose

A. Köhler

19Giftige und gefährliche Organismen unter Wasser

F. Brümmer

Tauchtauglichkeit

20Neurologie

R. Kern

21Augen

D. Schnell

22Tauchtauglichkeit auf dem Hals-Nasen-Ohren-Gebiet

Ch. Klingmann

23Kiefergelenk- und Kaumuskelschmerzen beim Tauchen

M. Schmitter

24Lunge

K. Tetzlaff

25Tauchen und COVID

F. Hartig, A. Köhler

26Herz und Kreislauf

M. Kister

27PFO und Tauchen

K. Tetzlaff, Ch. Klingmann, A. Koch

28Orthopädische Aspekte beim Tauchen

A. Fabian

29Tauchen mit Behinderten

A. Fabian

30Psyche und Tauchen

A.K. Liedtke

31Besondere Aspekte bei Kindern und Jugendlichen

Ch. Beyer

32Geschlechtsspezifische Besonderheiten bei Frauen

C.-M. Muth

33Tauchen mit Diabetes mellitus

K. Theiß, H. Mühlen

34Tauchen im Alter

T. Piepho

35Beurteilung der körperlichen Leistungsfähigkeit

U. Hoffmann

36Tauchtauglichkeit bei verschiedenen Erkrankungen

T. Piepho

Behandlung von Tauchunfällen

37Rettung verunfallter Taucher

H. Bartmann

38Notfallversorgung und Erste Hilfe

C.-M. Muth

39Rekompressionsbehandlung

W. Welslau

40Intensivmedizinische Behandlung von schweren Tauchunfällen

H. Schöppenthau

41Tauchunfallstatistiken

L. Eichhorn

Spätschäden

42Neurologische Spätschäden und Hirnläsionen bei Sporttauchern

A. Koch, S. Klapa

43Hörstörungen durch das Tauchen

Ch. Klingmann

44Langzeitfolgen an Lunge und Atemwegen

K. Tetzlaff

45Dysbare Osteonekrose

A. Koch, S. Klapa

Taucher auf Reisen

46Reise- und Tropenmedizin

C.-M. Muth

47Die Reiseapotheke

C.-M. Muth

48Versicherungsschutz für Taucher

P.V. Kolb

49Tauchberufe und Arbeiten auf einer Tauchbasis

M. Obermann

Juristische Aspekte

50Gesetze, Vorschriften, Normen

B. Scharpenberg

51Strafrechtliche Verantwortung, Haftung

B. Scharpenberg

52Arzneimittel- und Medizinrecht sowie Reiserecht

B. Scharpenberg

53Tauchtauglichkeit, Vorsorge, Eignung

H. Bartmann

Anhang

Biografien der Herausgeber

Autorenverzeichnis

Register

Abkürzungsverzeichnis

Foto Vorderseite: clu / Getty Images

1Historische Betrachtung

K.-P. Faesecke

Wenn der Mensch als warmblütiges und lungenatmendes Säugetier ein Medium aufsucht, das primär die Domäne kaltblütiger und kiemenatmender Lebewesen bildet, ist es nicht verwunderlich, dass eine Fülle von Reaktionen und Veränderungen in seinem Organismus einsetzt, die einerseits zu lebenserhaltenden Reflexen zählen, andererseits aber fast unmittelbar lebensbedrohlich sind.

Nachdem jahrtausendelang Unterwasseraktivitäten nur einer unerschrockenen Schar professioneller oder kriegerischer Sonderlinge vorbehalten waren, ist seit der Entwicklung massentauglicher Tauchgeräte in der Mitte des letzten Jahrhunderts eine Sportart entstanden, die die medizinische Wissenschaft immer noch und immer wieder herausfordert, wenn es um die Erkennung, Behandlung und Verhütung von tauchspezifischen Gesundheitsstörungen geht, die durchaus noch immer nicht vollständig erklärbar sind.

1.1Tauchen im Altertum

Der Mittelmeerraum ist nicht nur allgemein als die Wiege der abendländischen Kultur anzusehen, sondern ließ auch die ersten maritimen Aktivitäten wie Schiffbau, Fischerei und Seehandel entstehen. Besonders begehrt waren bereits in der Antike Luxusartikel wie Perlen, Purpurschnecken (zum Färben von Prachtgewändern), Schwämme und heilkräftige Algen, die nur durch Taucher zu gewinnen waren. Sie praktizierten die älteste Form des Apnoetauchens, wobei einzelne Individuen durch Konstitution und Training sicherlich erstaunliche Tauchtiefen und -zeiten erreichen konnten. Homer beschreibt in der „Ilias“ die Eleganz des Tauchers beim Kopfsprung ins Wasser; bei der u. a. von Shakespeare beschriebenen Angeltour von Marc Anton und Cleopatra spielten Taucher eine wichtige Rolle und Aristoteles hat sich in seinen Schriften mit der Frage beschäftigt, wie der Taucher unter Wasser Luft mitführen könnte. Bei solchen Überlegungen spielten vornehmlich militärische Aspekte eine Rolle: Wie konnte sich jemand unerkannt einem feindlichen Schiff nähern und es dann z. B. durch Anbohren des Rumpfes versenken? In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass in der weiteren Evolution der Tauchtechnik durch die Jahrhunderte immer wieder kriegerische Auseinandersetzungen und die Vorbereitungen dafür Anstoß zu Neuentwicklungen gaben. Das lässt sich bis heute für das „technical diving“ im Sporttauchbereich nachvollziehen.

Dass sich in überlieferten Schriften abenteuerliche Berichte über Unterwassererlebnisse finden, ist eher orientalischer Fabulierkunst zur Verherrlichung der Herrscher als realer Technologieanwendung zuzuschreiben: So soll sich beispielsweise Alexander der Große in einer gläsernen Kugel mehrere Stunden unter Wasser aufgehalten haben …

Es sind von den Ärzten jener Zeit keine medizinischen Beobachtungen über die gesundheitlichen Auswirkungen von Unterwasseraktivitäten überliefert worden, bis auf eine, die Eingang in die lateinische Umgangssprache fand: Dort wurde der Taucher als „urinator“ bezeichnet; die harntreibende Wirkung des Eintauchens ins Wasser war also schon im Altertum bekannt. Im Übrigen ist es nachvollziehbar, dass beim damaligen medizinischen Kenntnisstand keine im heutigen Sinne physiologischen, d. h. funktionsorientierten Erkenntnisse zu gewinnen waren.

1.2Das Mittelalter

Kaum eine menschliche Aktivität ist solchen extremen Interaktionen von physikalischen Gesetzen und physiologischen, also körperlichen Antworten darauf, unterworfen wie das Tauchen. Solange die Naturwissenschaft sich nicht emanzipiert hatte und das Experiment an die Stelle mystischen Hokuspokus getreten war, konnte man keinen Erkenntnisfortschritt erwarten. Auch die Medizin war weit davon entfernt, ein überzeugendes und nachprüfbares Bild vom Inneren des Menschen zu besitzen, noch viel weniger von den Funktionszusammenhängen der einzelnen Organe. Und so sind aus dieser Zeit allerlei Mythen und Heldensagen von Tauchern überliefert, auch zunehmend aus dem nordischen Raum, die sich durch die Jahrhunderte erhalten haben, jedoch keinen Beitrag zur Klärung medizinischer Zusammenhänge leisteten.

1.3Das Zeitalter der Entdeckungen

Seit der Entdeckung Amerikas öffneten sich neue Horizonte für die Menschen Europas; Forschung wurde nicht mehr verteufelt, und die Medizin machte sich auf, mit wissenschaftlichen Methoden den Menschen zu entdecken und die Geheimnisse seiner Organsysteme zu entschlüsseln. Es war dem Physiker Boyle vorbehalten, im Jahre 1660 bei Tierexperimenten mit der gerade erfundenen Luftpumpe eine Zufallsbeobachtung zu machen, die im Nachhinein dem Formenkreis der neurologischen Dekompressionserkrankungen zuzurechnen ist: Im Auge einer kleinen Schlange, die er in einem Glaskolben einem erheblichen Unterdruck ausgesetzt hatte, beobachtete er eine sich bewegende Blase, während sich das Tier wie in Krämpfen wand. Als gewissenhafter Forscher verzeichnete er diese Beobachtung, konnte aber keine Erklärung dafür liefern. Erst 200 Jahre später wurde diese Textstelle für einen deutschen Mediziner Ausgangspunkt für eine schlüssige Erklärung der Dekompressionsproblematik. Ein Ergebnis der Forschungen von Boyle ist jedoch jedem Taucher präsent: Der reziproke Zusammenhang zwischen Umgebungsdruck und einem eingeschlossenen Volumen wird bei jedem Abtauchen und Wiederauftauchen eindrucksvoll, z. B. im Mittelohr, demonstriert.

1.4Kolonialismus und Bergungstaucher

Der einsetzende Kolonialismus, d. h. die Ausbeutung der gerade entdeckten überseeischen Länder durch die europäischen Seefahrtsnationen, bewirkte im Nebeneffekt die Entstehung der eigentlichen Berufstaucherei. Es kam immer wieder zu Schiffsverlusten auf unbekannten Riffen und an nebligen Küsten, bei denen die oft sehr kostbare Ladung aus Übersee nicht dem Meer überlassen werden sollte. Zunächst mit den überlieferten Verfahren des Apnoetauchens versuchten wagemutige Männer, gegen hohe Prämien aus den relativ geringen Tiefen alles zu bergen, was sich zu Geld machen ließ oder für den Schiffsneubau zu gebrauchen war. Bald suchte man dann aber nach Methoden, die Einsatzdauer unter Wasser zu verlängern, und erprobte verschiedene Verfahren, atembare Luft mitzunehmen oder nach unten zu schaffen. Am erfolgreichsten war dabei die Methode des englischen Astronomen Halley, der im Jahre 1690 ein glockenförmiges, unten offenes Holzfass mit Gewichten beschwerte und auf den Boden der Themse absenkte, wobei er und zwei weitere Männer aus der in dieser „Taucherglocke“ gefangenen Luft atmen konnten (Abb. 1.1). Mittels kleinerer bleibeschwerter Fässer wurde immer wieder neue Luft von oben herabgelassen und in die Glocke entleert.

Die von den Männern berichteten Schmerzen in den Ohren stießen als Laienbeobachtungen in der örtlichen Ärzteschaft allerdings nicht auf weitergehendes Interesse.

Abb. 1.1: Der englische Naturforscher Edmund Halley gilt als Erfinder der Taucherglocke (1690)

Hinweis. Bei der Betrachtung der historischen Wechselbeziehungen zwischen Medizin und Tauchen ist bis heute immer wieder festzustellen, dass die medizinische Wissenschaft nur in ganz seltenen Fällen von sich aus Interesse an den pathophysiologischen Fragestellungen der Überdruckexposition zeigt. Nur wenn das öffentliche Interesse sich an gehäuften Zwischenfällen entzündete oder wenn militärische Fragestellungen unaufschiebbar waren, fanden sich Wissenschaftler, die sich mit einzelnen Aspekten dieser besonderen Arbeitsumwelt befassen mochten. Valsalva hat 1704 das nach ihm benannte Manöver nicht etwa für Taucher erfunden, sondern um bei Kindern mit Mittelohrentzündung nach Durchlöchern des Trommelfells den Eiter herauszublasen …

1.5Verkehrswege und Druckluftarbeiter

Mitte des 19. Jahrhunderts nahm eine neue Technologie einen enormen Aufschwung, die letztendlich das Prinzip der Taucherglocke aufnahm und ins fast Gigantische steigerte: Die Caissontechnik ermöglichte es, unter Wasser trockenen Fußes z. B. Gründungspfeiler für Brücken über tiefe und breite Gewässer zu bauen, die für die Verkehrserschließung der alten und der neuen Welt erforderlich waren. Nachdem ein französischer Bergwerksingenieur bei einer überschwemmten Kohlengrube dieses Verfahren erfolgreich eingesetzt hatte, finden sich bei Pol und Watelle (1854) die ersten medizinischen Erörterungen über einige der dort aufgetretenen Probleme, wie die Einwärtswölbung der Trommelfelle und die Möglichkeit, den auftretenden Schmerz verschwinden zu lassen, die Verlangsamung der Pulsfrequenz, die druckfallbedingte Abkühlung der Schleusenluft und die erste Selbstbeschreibung von tagelang anhaltenden Gelenkbeschwerden. Es wurden kurze Zeit danach auch die ersten unerklärbaren Todesfälle bei den französischen Bergleuten, die in Überdruck gearbeitet hatten, beschrieben.

Angeregt von diesen Publikationen, unternahm der deutsche Physiologe Hoppe dann Tierexperimente, die Boyle schon vor ihm durchgeführt hatte, nur dass Hoppe daraus die richtigen Schlüsse zog: Er publizierte 1857 die noch heute gültige These, dass die Druckerniedrigung im Organismus Gasblasen freisetzen kann. Diese bewirken je nach Lokalisation unterschiedliche klinische Symptome, die durch erneutes Verbringen in Überdruck zum Verschwinden gebracht werden können. Trotzdem dauerte es noch vier Jahrzehnte, bis dieser Gedanke in der Caissonpraxis angewendet wurde. In der Zwischenzeit verloren viele Druckluftarbeiter ihr Leben oder fristeten ihr Dasein als Krüppel, so beim Bau der Mississippibrücke in St. Louis oder in New York, wo die örtlichen Druckluftärzte keine Vorstellung von der Entstehung oder der Behandlung der damals „Caissonkrankheit“ genannten Gesundheitsstörung hatten. Diese Baustellen brachten allerdings einen Begriff hervor, der heute jedem Sporttaucher geläufig ist: Wegen der gebeugten Schonhaltung, mit der die befallenen Arbeiter die Personenschleuse verließen und die an die damals angesagte Damenmode „(Grecian) Bend“ erinnerte, wurden sie von ihren Arbeitskameraden mit diesem Ausdruck verspottet, der heute im angelsächsischen Sprachgebrauch nicht nur für die (einfachen) Gelenk- und Muskelschmerzen verwendet wird, sondern sogar bis zu „skin-“ und „brain-bends“ verfremdet wurde (Abb. 1.2).

Abb. 1.2: Eine Damenmode des 19. Jahrhunderts war Namensgeberin für die klassische Dekompressionspathologie

In Norddeutschland wurden bei diversen Caissonprojekten wissenschaftliche Untersuchungen angestellt, und die Kieler Universitätsklinik trat unter Professor Quincke im Jahre 1889 mit einer ersten Doktorarbeit über die so genannte Druckluftlähmung an die Fachöffentlichkeit.

1.6Höhenflüge und Sauerstoff

Zur gleichen Zeit zogen in Frankreich bei den sehr beliebten Ballonfahrten die unerklärlichen Zwischenfälle, die sich ereigneten, wenn bestimmte Höhen erreicht waren, das Interesse der Öffentlichkeit auf sich. Nachdem es dabei zu Todesfällen gekommen war, nahm der Inhaber des Physiologie-Lehrstuhls an der Pariser Sorbonne sich des Problems an. Paul Bert fand schnell heraus, dass es nicht die bloße Druckabnahme in der Höhe war, die sich lebensgefährlich auswirken konnte, sondern dass die damit einhergehende Abnahme des Sauerstoffpartialdrucks für die eintretende Bewusstlosigkeit verantwortlich war. Nach seiner naheliegenden Empfehlung, bei solchen Aufstiegen Sauerstoff in Glasflaschen mitzuführen und aus ihnen in der Höhe zu atmen, stellte er sich der Frage, wie denn Sauerstoff im Überdruck auf den Organismus wirken würde. Das Fazit seiner Experimente in Druckkammern an verschiedenen Tierspezies und auch an sich selbst war die heute allgemein nach ihm benannte zentralnervöse generalisierte Krampfneigung, ähnlich dem epileptischen Anfall. Es muss allerdings herausgestellt werden, dass die Drücke, mit denen diese Symptome erzeugt wurden, sich in Bereichen bewegten, die sehr unrealistisch waren (zum Teil bis über 8 bar mit fast reinem Sauerstoff). Daher haben seine Ergebnisse für über hundert Jahre die tauchmedizinische Forschung eher nachteilig beeinflusst, weil die daraus abgeleitete Sauerstoffphobie, zusammen mit der Erhöhung des Brandrisikos, die segensreiche Nutzung des Sauerstoffs als Dekompressionsgas, vor allem in der Druckluftarbeit, bis heute in vielen Ländern ausschließt.

1.7Die Royal Navy wacht auf

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts waren die entscheidenden Impulse für die ärztliche Beschäftigung mit Fragen der Überdruckexposition von der Anwendung der Caissontechnik ausgegangen. Zum einen hatte man die Baustellen praktisch vor Augen, während das Geschehen auf See wenig Aufmerksamkeit erhielt; der Hauptgrund war allerdings die Dosisabhängigkeit der Caissonkrankheit. Das Ausmaß der Übersättigung ist abhängig vom einwirkenden Druck und der darin verbrachten Zeit. Zwar waren die Caissonarbeiter im Allgemeinen in geringeren Drücken als die Taucher beschäftigt, aber ihr Arbeitstag war deutlich länger, so dass die Menge des aufgenommenen Stickstoffs für die Auslösung des bekannten Spektrums an Symptomen ausreichend war. Erst als die in der Taucherei üblichen Handpumpen durch mechanisch angetriebene Kompressoren ersetzt wurden und die Möglichkeit, Druckluft in eisernen Behältern aufzubewahren, den Tauchern deutlich größere Einsatztiefen und eine längere Verweildauer ermöglichten, kam es um die Wende zum 20. Jahrhundert in Großbritannien zu einer Häufung von Taucherkrankheiten, die man bis dahin nur aus der Caissonarbeit kannte. Der Anlass dafür war ein militärischer: Die Erprobung des Torpedos als Unterwasserwaffe führte zu zahlreichen Verlusten dieses teuren Geräts in erheblichen Wassertiefen, so dass die Marinetaucher in bis dahin für unerreichbar gehaltene Drücke absteigen mussten.

Der englische Marineminister beauftragte seinen Bruder John Haldane, den berühmtesten britischen Physiologen seiner Zeit, mit einem umfangreichen Forschungsprogramm zur Aufklärung dieser Zwischenfälle und der Ausarbeitung von Präventionsmaßnahmen. Dafür standen ihm fast unbeschränkte Mittel an Menschen und Material zur Verfügung. Ausgehend von der täglichen Tauchererfahrung, dass ein Aufenthalt bis maximal etwa 10 m Wassertiefe nach dem Auftauchen keinerlei Gesundheitsprobleme auslöste, und zwar unabhängig von seiner Dauer, postulierte Haldane, dass der menschliche Organismus offenbar eine Halbierung des Umgebungsdrucks toleriert, ohne dass klinisch fassbare Symptome auftreten.

Haldane war der Erste, der den Körper in fünf fiktive Kompartimente mit unterschiedlich langen „Halbwertszeiten“ einteilte, und schuf auf dieser Basis die ersten Austauchtabellen, wobei die stufenweise Dekompression im Vergleich zur linearen sich als praktikabler erwies. Die von ihm gewählte Einteilung in 10-Fuß-Abstände findet sich noch heute weltweit; im deutschen Sprachraum wurde sie in 3-Meter-Stufen umgerechnet. Er testete diese Tabellen zunächst in einer Druckkammer mit Ziegen (Abb. 1.3), nachdem sich Hunde als ungeeignet herausgestellt hatten (sie simulierten Bends, weil sie gelernt hatten, dass sie dann aus den Tests herausgenommen wurden), und setzte die Erprobungen danach mit Navy-Tauchern im offenen Wasser in seiner schottischen Heimat fort. Die Aussagekraft dieser Expositionen bleibt indes fragwürdig, weil es sich um ausgesuchte, d. h. positiv selektionierte Taucher handelte, die unter Wasser keine Arbeit im physikalischen Sinne verrichteten, sondern mit dem Kran abgesenkt und nach einer bestimmten Zeit unter Einhaltung der vorher festgelegten Stufen wieder aufgewinscht wurden. Sofern sich bei mehreren Tauchern dabei gesundheitliche Störungen zeigten, wurden die Zeiten entsprechend modifiziert. Die Tabellen reichten bis in eine Wassertiefe von knapp 70 m, wofür nach einem Aufenthalt von maximal 12 min eine Dekompressionsdauer von 32 min vorgesehen war. Die US-Marine wiederholte diese Tests 10 Jahre später vor Hawaii; als Ergebnis wurde das erste U.S. Navy Diving Manual veröffentlicht, das jahrzehntelang auch für die internationale Berufstaucherei Maßstäbe setzte. Einer davon war die in den Tabellen vorgeschriebene maximale Auftauchgeschwindigkeit von 18 m pro Minute, die keiner wissenschaftlichen Überlegung entsprang, sondern durch die Leistung des verwendeten Bordkrans von 60 Fuß/min vorgegeben war (Abb. 1.4).

Abb. 1.3: Versuchstiere leisteten einen entscheidenden Beitrag zur Erprobung der ersten Austauchtabellen (Haldane 1908)

1.8Hundert Jahre medizinische Tauchforschung

Die technischen Entwicklungen auf dem Gebiet der Überdruckexposition hatten im Verlauf des 19. Jahrhunderts viele medizinische Fragen aufgeworfen, die nur ansatzweise von der Wissenschaft geklärt werden konnten. Es handelte sich ja im weitesten Sinne um arbeitsmedizinische Herausforderungen, denn es ging um den Schutz der Taucher und Druckluftarbeiter vor den gesundheitlichen Risiken und Folgen ihrer Tätigkeit. Nur wer sich exponierte, war gefährdet; aber die Arbeitswelt war schon damals voller Gefahren, und die Aufgeschlossenheit der wissenschaftlichen Medizin gegenüber diesen Fragen war wenig ausgeprägt.

Allerdings gilt dies nicht für den Bereich der militärischen Taucherei: Hier wurde von den führenden seefahrenden (englischsprachigen) Mächten schon früh in Forschung investiert; nicht zuletzt trug die zunehmende Bedeutung der Unterwasser-Kriegsführung dazu bei. Während im gewerblichen Bereich die gesundheitlichen Voraussetzungen für Berufstaucher nur vage definiert waren, ging es bei der Frage der militärischen „Tauglichkeit“ um die Vorhersage künftiger Bewährung bei bestimmten Einsatzanforderungen.

Die führende Position der US-amerikanischen Marine zeigt sich schon an der Aufzählung wichtiger Entdeckungen und Verfahren, die seit den zwanziger Jahren weltweiten Einfluss hatten:

1919: Erprobung von Helium als Inertgas zur Verringerung des Atemwiderstands in großen Tiefen;

1931: Erkennung der arteriellen Luftembolie als eigenständiges Krankheitsbild (Folge der Lungenüberdehnung bei U-Boot-Rettungsübungen);

1935: Aufklärung des Phänomens „Tiefenrausch“ als stickstoffinduziert durch den US-Marinearzt Behnke (noch in den Sechzigern beharrte der führende deutsche Anästhesiologe [Prof. R. Frey] öffentlich auf der konkurrierenden CO2-Theorie);

1936: Anwendung von Sauerstoff bei 2 bar Überdruck als Therapiegas bei der Rekompression von Bends;

1939: operativer Einsatz von Helium zur Vermeidung der Stickstoffeffekte bei Einsätzen über 70 m mit Sauerstoffdekompression im Wasser;

1957: Formulierung des Prinzips „Sättigungstauchen“ durch Bond;

1969: Experimente zur Flüssigkeitsatmung durch Kijlstra.

Auch in zahlreichen zivilen Einrichtungen wurde im Auftrag und mit Geldmitteln der US-Marine geforscht, wie zu Fragen der maximal tolerierbaren Sauerstoffdosis, der größten erreichbaren Tauchtiefe, bei der Menschen noch einsatzfähig sein würden, oder der Wassertiefe, aus der ein Aufstieg nach Sättigung in Luft noch ohne Dekompressionsstopps möglich sein würde. Bei allen Projekten in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts war ohne Zweifel der „Kalte Krieg“ der Motivationsfaktor; für den zivilen Bereich ergab sich nur wenig Stimulation. Eine Ausnahme sollte die Arbeit von Bühlmann bleiben, der zunächst mit Keller zusammen auf die Finanzmittel und die Einrichtungen der US-Marine angewiesen war, aber dann in Zürich eine bis heute nachwirkende Forschungsseinrichtung etablierte.

Kompaktinformation

Erst das 20. Jahrhundert hat die Tauch- und Überdruckmedizin als Spezialität hervorgebracht, wobei in der ersten Hälfte die Tauchmedizin militärisch dominiert und definiert war, während die Arbeit in Druckluft in die Zuständigkeit der sich allmählich emanzipierenden Arbeitsmedizin fiel. Es gab weltweit zu keiner Zeit eine Institution, die für alle Aspekte der Überdruckexposition, sei es trocken oder nass, eine umfassende Zuständigkeit reklamieren konnte, so dass bis heute nur einzelne Mosaiksteine zusammengetragen wurden, die noch immer kein kohärentes Bild ergeben.

In Großbritannien waren ebenfalls die Streitkräfte auf dem Forschungssektor aktiv; durch die zunehmende Einsatzhöhe der Kampfflugzeuge rückte die Frage der Langzeitsauerstoffexposition in den Vordergrund, wobei sich der Sohn von Haldane als Wissenschaftler profilierte. Für die im 2. Weltkrieg zuerst von Italien, dann auch von Großbritannien und Deutschland eingesetzten Kampfschwimmer war ebenfalls die Frage der Sauerstofftoleranz von lebenswichtiger Bedeutung.

Ebenso wurde die technische Entwicklung von kleinen, autonomen Drucklufttauchgeräten nebst Zubehör wie Maske, Flossen und Harpunen, die sich im mediterranen Frankreich der 30er und 40er Jahre vollzog und die Voraussetzung für die Etablierung einer Freizeitaktivität war, die heute als Sporttauchen bezeichnet wird, maßgeblich von drei Marineoffizieren, nämlich LePrieur, Tailliez und Cousteau vorangetrieben.

Die deutsche Marine hatte erst spät die Bedeutung von U-Boot- und tauchmedizinischer Forschung erkannt. Nur wenige relevante Beiträge sind überliefert und verschwanden nach dem 2. Weltkrieg in den Archiven der Alliierten, die sich zusätzlich auch die wenigen namhaften Forscher für ihre eigenen Dienste sicherten. In der Bundesrepublik Deutschland wurde bereits mit Beginn der Wiederbewaffnung die Notwendigkeit für eine marineeigene Untersuchungs- und Forschungskapazität, die sich mit allen Taucherfragen befassen sollte, erkannt; das daraus (nach einigen Vorläufern seit 1957) entstandene Schifffahrtsmedizinische Institut der Marine hat unter seinen Leitern Wandel und Seemann nicht nur die tauchende Bundeswehr, sondern fast dreißig Jahre lang auch den zivilen Bereich des gewerblichen Tauchens und der Druckluftarbeit maßgeblich mitgestaltet: Die in der Berufstaucherei als Austauchtabellen eingeführten Verfahren waren bis zum Ende der 80er Jahre deckungsgleich mit den Tabellen der Bundeswehr; die gesundheitlichen Eignungsvorschriften (der sog. „G 31“) waren zunächst überwiegend von Marineärzten ausgestaltet worden, die ebenfalls in den einschlägigen Ausschüssen der Arbeitsschutzverwaltungen und zuständigen Berufsgenossenschaften maßgeblich vertreten waren. Die Anfänge der hyperbaren Sauerstofftherapie waren ebenfalls dort zu finden – gleichermaßen die Initiative zur Gründung der deutschen tauchmedizinischen Fachgesellschaft (1984) – und wenn man gegenwärtig die Liste der hierzulande publizistisch aktiven Tauchmediziner betrachtet, so findet sich bei ihnen zum überwiegenden Teil eine, wenn auch manchmal kurze, Marinehistorie; die Tendenz ist jedoch abnehmend.

In den sechziger Jahren des vorigen Jahrhunderts setzte dann eine Entwicklung ein, deren Dynamik gewisse Parallelen zum Goldrausch hundert Jahre früher aufweist: Es begann die Erkundung und Gewinnung von Erdöl und Erdgas im so genannten Offshore-Bereich, zunächst in der Nordsee, später auch im Golf von Mexiko, vor Brasilien, Indien usw. Dieser Bereich erstreckt sich bis in 200 m Wassertiefe und war ohne Taucher nicht zu erobern. Besonders in der Nordsee ereigneten sich in den ersten wilden Jahren gravierende Zwischenfälle, die häufig tödlich ausgingen, so dass schon bald die Regierungen der Anliegerstaaten zusammen mit den Betreibern der Exploration nach Problemlösungen suchten. Es entstanden zahlreiche üppig ausgestattete Einrichtungen mit einem breit angelegten Forschungsspektrum; darunter auch in Geesthacht bei Hamburg und Porz bei Köln, obwohl Deutschland bei der Verteilung der Ölvorkommen leer ausgegangen war. Regelmäßige internationale Tagungen sorgten für regen Austausch von Gedanken und Daten, allerdings stark dominiert von den englischsprechenden Ländern. Inzwischen hat diese Dynamik erheblich nachgelassen; durch Mittelkürzungen sind einige Einrichtungen geschlossen worden, andere arbeiten mit reduziertem Personal weiter; Deutschland hat sich aus diesem Forschungsgebiet gänzlich verabschiedet.

Es war vor 30 Jahren kaum absehbar, dass der relativ überschaubare, weltweit aktive Kreis von Taucherärzten innerhalb kurzer Zeit von einer neu entstandenen Fachrichtung überdruckexponierter Mediziner nicht nur zahlenmäßig dominiert werden sollte: Mit der weltweit exponentiellen Zunahme hyperbarer Behandlungseinrichtungen, die die von der Tauchmedizin etablierte segensreiche Wirkung des Sauerstoffs im Überdruck auf eine Fülle von mehr oder weniger plausiblen Indikationen übertrugen, veränderte sich auch das internationale Erscheinungsbild der Tauchmedizin. Aus vielen HBO-Zentren kamen allerdings im Laufe der Zeit auch für die Taucherei nützliche Erkenntnisse, und ihre wichtige Funktion für die Behandlung akuter Druckfallerkrankungen ist unbestritten.

1.9Zukünftige Herausforderungen

Die aktuelle Situation der Tauchmedizin in Deutschland lässt sich etwa so beschreiben: Der gewerbliche Bereich umfasst eine über die Jahre relativ konstant bleibende Zahl von einigen hundert Exponierten, deren Arbeit durch einschlägige Regularien sicherheitsoptimiert ist, wobei die überwiegende Mehrheit selten tiefer als 10 m tätig ist. Dort besteht mehr Fortbildungs- als Forschungsbedarf.

Die gesundheitlichen Herausforderungen und Risiken der Arbeit in Druckluft, die anfänglich die Tauchmedizin wesentlich stimuliert hatten, stellen gegenwärtig nur einen peripheren und auch weltweit vernachlässigten Aspekt der Überdruckmedizin dar. Das steht in deutlichem Gegensatz zum tatsächlichen Bedarf einer Branche, die auf der ganzen Welt unter Anwendung der 150 Jahre alten Drucklufttechnik immer tiefere und längere Tunnel für das steigende Verkehrsaufkommen der Ballungsräume und Wirtschaftszentren baut.

Die tauchmedizinische Forschung beschäftigt sich auch weltweit inzwischen fast ausschließlich mit den Herausforderungen von Millionen von Sporttauchern. Dieser Bereich zeigt ein ungebrochenes Wachstum, wobei die technische Weiterentwicklung der Ausrüstung mittlerweile extreme Möglichkeiten bietet, was die Tiefe und Dauer von Unterwasserexkursionen betrifft. Die Akzeptanz des Tauchcomputers als Sicherheitsfaktor und Schutzengel lässt auch den weniger Erfahrenen schneller an seine individuellen Grenzen kommen und darüber hinaus vorstoßen.

Das Jahrtausende alte Apnoetauchen hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einer Extremsportart entwickelt und überrascht die Medizin mit Rekordleistungen, die mit überkommenen Vorstellungen nicht zu erklären sind. Höhlentaucher erarbeiten sich individuelle Dekompressionsprofile, die eine Vielzahl differenzierter Gasgemische erfordern: eine logistische Herausforderung, die keine Fehler verzeiht. Die Verwendung von Nitroxgemischen wird zunehmend selbstverständlich, wobei der ursprünglich beabsichtigte Sicherheitszuwachs leicht ins Gegenteil umschlagen kann.

In der inzwischen deutlich zurückgegangenen Zahl hyperbarer Behandlungseinrichtungen spielen Aspekte der Tauchmedizin für Patienten und Begleiter wohl eine entscheidende Rolle, vor allem das Barotrauma und die Toxizitätsgrenzen des hyperbaren Sauerstoffs, die aber inzwischen überall zur Routine zählen dürften. Die zentralen Fragen der Indikationsstellung, der Durchführung der Behandlung und Verlaufskontrolle fallen dann in die jeweiligen organsystemorientierten klinischen Fächer.

Das Fehlen einer universitären Fachinstitution, an der sich die Tauch- und Überdruckmedizin im öffentlich-rechtlichen Rahmen orientieren könnte, hat in den letzten Jahren zu der erfreulichen landesweiten Vielfalt von individuellen Beiträgen aus Kliniken und Praxen geführt, die überwiegend aus persönlichem Interesse und Anteilnahme am Tauchsport oder auch durch die klinische Konfrontation mit gesundheitlichen Problemen von Tauchern entstanden sind. Dabei muss inzwischen der fließende Übergang zu den nichtmedizinischen Fächern nicht nur zur Kenntnis genommen, sondern als Erweiterung der eigenen Kompetenz begrüßt werden: Die moderne Tauchmedizin braucht den Input von Psychologen, Verhaltensforschern, Soziologen und auch Juristen, um die Erwartungen, die zu Recht an sie gestellt werden, umfassend zu erfüllen.

Die Tauchmedizin bleibt für alle beteiligten Fachexperten eine permanente und faszinierende Herausforderung, weil diese noch weit davon entfernt sind, auf zum Teil Jahrhunderte alte Fragen eine überzeugende Antwort zu wissen: Was sind z. B. „bends“? Wir können sie beschreiben, behandeln, auch verhüten, aber nicht im Letzten erklären.

Das frühere Bemühen einzelner Autoren, das gesamte Gebiet der Pathophysiologie des Tauchens abzudecken, hat schon lange in der Medizin keinen Platz mehr, und so gilt es, die interdisziplinäre Zusammenarbeit zu stärken und durch Strukturen wie Fachgesellschaften und wissenschaftliche Veranstaltungen den Erkenntnisgewinn und den Output für die Nutzer zu optimieren. Der Volkssport Tauchen wird dieses Fach zu neuer Bedeutung bringen, weit über die bisherige militärische und gewerbliche Perspektive hinaus.

Weiterführende Literatur

1.Bert P: Barometric Pressure. Columbus, Ohio, 1943 (Reprint Bethesda, Maryland 1978 der engl. Übers. von M.A. und F.A. Hitchcock; Original: La Pression Barométrique, Recherches de Physiologie Experimentale. Paris 1878)

2.Davis RH: Deep diving and submarine operations. Cwmbran: Siebe, Gorman & Co. (Reprint 1981)

3.Haldane JS, Boycott AE, Damant GCC: The prevention of compressed-air illness. J Hyg 1908; 8: 342–443

4.Heller R, Mager W, v. Schroetter H: Luftdruckerkrankungen mit besonderer Berücksichtigung der sogenannten Caissonkrankheit. Bd. 1–2. Wien: Hölder, 1900

5.Stelzner H: Tauchertechnik. Lübeck: Coleman, 1931

2Physikalische Grundlagen

F. Gottschalch

Der Mensch kann in der Natur nur in einem relativ engen Bereich von möglichen Umweltbedingungen existieren. Alle ungewöhnlichen Ereignisse, die man beim Tauchen – außerhalb dieses engen Korridors – erleben kann, haben direkt oder indirekt mit den sehr unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften von gasförmigen und flüssigen Körpern zu tun.

Um die wesentlichen Prinzipien zu verstehen und um in der Unterwasserwelt sicher zu funktionieren, muss der Taucher mit bestimmten Aspekten der Physik vertraut sein, die sich mit Druck und mit Gasen beschäftigen.

2.1Druck

Die sehr großen Zahlen, die sich bei der Verwendung der Einheit Pascal ergeben, machen dem Anwender die Berechnung der Druckverhältnisse des Tauchens unnötig kompliziert. Die Verwendung der älteren Einheit des Drucks „bar“ umgeht dieses Problem. Ein Bar ist der Druck, der sich ergibt, wenn eine Kraft von 10 Newton auf eine Fläche von 1 cm2 einwirkt (Abb. 2.1).

Im Tauchbereich sind bis heute die gebräuchlichsten Einheiten für Druck Kilogramm pro Quadratzentimeter (kg/cm2), bar und Atmosphäre (atm), in den USA „pound per square inch“ (psi). Eine Atmosphäre ist der Druck oder die Kraft, die von der Erdatmosphäre auf alle Körper oder Gegenstände ausgeübt wird.

Abb. 2.1: Darstellung des Zusammenhangs zwischen Druck, Kraft und Fläche

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2.2Luftdruck

Als Landlebewesen leben wir am Grund eines Meeres aus Luft. Die Lufthülle – die Atmosphäre –, die die Erde umgibt, reicht bis in eine Höhe von etwa 80 km. Durch sie entsteht der Luftdruck. Die über der Erdoberfläche gestapelte Luftsäule drückt auf uns herab und bewirkt den Luftdruck durch die Gewichtskraft, die aus ihrer Masse resultiert. Auf Meereshöhe stapelt sich über jedem Quadratzentimeter Fläche Luft mit der Masse 1 kg. Damit ergibt sich ein mittlerer Luftdruck von einem Bar, der sich jedoch mit zunehmender Höhe verringert, da sich die Höhe der noch nach oben vorhandenen Luftsäule verringert. Innerhalb der ersten 3000 Höhenmeter ist diese Druckabnahme relativ linear und beträgt ungefähr 0,1 bar pro 1000 m Höhensteigerung. Dieser Sachverhalt muss bei der Planung von Tauchgängen in Höhen oberhalb des Meeresspiegels Beachtung finden, was sich in der Verwendung von Bergseetabellen und der Höhenanpassung des Tauchcomputers äußert.

Auf Meereshöhe entspricht dieser atmosphärische Druck 1,013 kg/cm2, 1,013 bar, 1 ATA oder 14,7 psi.

2.3Umgebungsdruck des Tauchers

Der Umgebungsdruck beim Tauchen entsteht somit durch die Aufsummierung von Luft- und Wasserdruck:

Statt des Begriffs „Wasserdruck“ finden sich in der Literatur auch die Begriffe „Tauchtiefendruck“ und „Überdruck“, anstelle von „Umgebungsdruck“ wird auch von „Gesamtdruck“ gesprochen. Jedoch variieren diese Definitionen und werden nicht immer korrekt angewandt.

Die Druckzunahme beim Tauchen beträgt ca. 1 bar pro 10 m Tiefenzunahme. Die Berechnung des Drucks in einer bestimmten Tiefe erfolgt anhand der nachstehenden Formel.

Mathematisch gilt:

wobei P der absolute Druck, V das Volumen und K eine Konstante ist; Temperatur und Masse sind konstant. So ist also das Volumen eines Gases bei konstanter Temperatur und Masse umgekehrt proportional dem auf das Gas wirkenden Druck.

Abb. 2.2: Bei gleich bleibender Temperatur steht für eine gegebene Gasmenge der Druck im umgekehrten Verhältnis zum Volumen am Beispiel eines Luftballons, der unter Wasser gedrückt wird

Zwei verschiedene Zustände eines Gases bei gleicher Temperatur können durch Bezifferungen deutlich gemacht werden; auf diese Weise lässt sich das Gesetz von Boyle-Mariotte (Abb. 2.2) auch so schreiben:

Um dieses Gesetz zu verdeutlichen, nehmen wir an, dass ein geschlossener, flexibler, luftgefüllter Behälter (z. B. ein Luftballon) mit einem Volumen von 4 Litern an der Oberfläche auf 30 msw gebracht wird.

Unter Benutzung der o. g. Formel erhalten wir

wobei P1 der atmosphärische Druck, V1 das Volumen bei P1 – also 4 L –, P2 der Druck in 30 msw und V2 das Volumen in 30 msw sind. Das Volumen ist auf ein Viertel des ursprünglichen Volumens zurückgegangen, während der Druck um das Vierfache gestiegen ist.

Das Gesetz von Amontons (auch: 2. Gesetz von Gay-Lussac) beschreibt, dass der Druck eines Gases bei konstantem Volumen direkt proportional zur absoluten Temperatur des Gases ist. Per Formel ausgedrückt,

wobei P und T die absolut gemessenen Drücke und Temperaturen unter Bedingungen bei 1 bzw. 2 sind.

Temperatur – Umrechnung:

Das Gesetz von Gay-Lussac (auch: Gesetz von Charles) stellt fest, dass das Volumen einer bestimmten Gasmenge direkt von der absoluten Temperatur des Gases abhängt, wenn der Druck dabei konstant gehalten wird. Wenn hingegen das Volumen konstant gehalten wird (z. B. in einem Tauchgerät), wird der Druck direkt von der absoluten Temperatur abhängen. Mathematisch gilt:

wobei P der absolute Druck, V das Volumen, T die absolute Temperatur und R eine universelle Konstante für alle Gase sind.

Abb. 2.3: Bei konstantem Volumen wächst der Druck einer gegebenen Gasmenge im gleichen Verhältnis wie die absolute Temperatur T

Die Gesetze von Boyle-Mariotte, Amontons und Gay-Lussac zeigen, dass bei allen Gasen die Größen Temperatur, Volumen und Druck so voneinander abhängen, dass die Veränderung einer dieser Größen zwangsläufig zu einer Änderung einer oder beider anderen Größen führt.

Das Allgemeine Gasgesetz ist eine Kombination der anderen Gasgesetze und beschreibt, was mit einer bestimmten Gasmenge geschieht, wenn sich eine oder mehrere der genannten Größen verändern. Diese Beziehungen können für ein ideales Gas beschrieben werden als,

wobei k eine Konstante ist.

Zwei verschiedene Zustände (1 und 2) können beschrieben werden mit:

Beim Tauchen arbeitet man normalerweise eher mit Gasmischungen als mit einem einzelnen, puren Gas. Das Konzept der Partialdrücke oder auch Teildrücke wird mit dem Gesetz von Dalton erklärt. Dieses Gesetz besagt, dass der totale Druck, der von einer Gasmischung ausgeübt wird, der Summe der Drücke entspricht, die jeder einzelne Gasbestandteil ausüben würde, wenn er das gesamte verfügbare Volumen ausfüllen würde.

Mathematisch gilt:

wobei P der Druck, p oder auch pP der Partialdruck und n die maximale Anzahl der Komponenten im Gasgemisch ist. Partialdruckberechnungen sind nützlich, um die Tauchphysiologie zu verstehen, und unabdingbar für das Tauchen mit Mischgas. Der Partialdruck einer Gaskomponente in einem Gemisch kann mit der folgenden Formel berechnet werden,

wobei P(total) der absolute Gesamtdruck der Gasmischung, und Fa der prozentuale Anteil von Gas a am Gesamtvolumen des Gemisches (Fraktion, ausgedrückt durch eine Dezimalzahl) ist. Daher beträgt der Partialdruck des Sauerstoffs in der Atmosphäre (21 % des Volumens) auf Meereshöhe:

Eine Ergänzung dieses Gesetzes liefern uns die drei für die Planung von EANx-Tauchgängen unentbehrlichen Gleichungen. Alle drei Gleichungen kombiniert ergeben das, was als „Druck-Dreieck“ oder auch „T-im-Kreis“ des Drucks bekannt ist. EANx-Taucher werden mit diesem Konzept zwar schon vertraut sein, es soll hier aber noch einmal genauer erklärt werden (s. Abb. 2.4).

Abb. 2.4: Alle drei Gleichungen können mithilfe des "Druck-T" erstellt werden. Decke einfach die gesuchte Größe ab; die verbleibenden Größen werden entweder miteinander multipliziert (wenn sie nebeneinanderstehen) oder durcheinander dividiert (wenn sie übereinanderstehen)

2.3.1Atemgase

Sporttaucher werden traditionell nur in der Verwendung von Pressluft ausgebildet. Berufs- und Militärtaucher haben dagegen seit Jahrzehnten die Vorteile von alternativen Atemgasmischungen erkannt. Heute erkennen auch viele Sporttaucher diese Vorteile, aber ebenso die Risiken des Atmens von Sauerstoff, Enriched Air Nitrox und Trimix.

Es folgt eine kurze Beschreibung der heute zum Tauchen verwendeten Gase.

Sauerstoff

Sauerstoff, eines der am häufigsten auf der Erde vorkommenden Elemente, ist unentbehrlich für das Leben. Lebende Organismen benutzen chemische Reaktionen mit Sauerstoff, um Wärme und chemische Energie zu erzeugen, ein Prozess, der als Stoffwechsel oder auch Metabolismus bekannt ist. Der menschliche Körper kann nur in einer recht schmalen Spanne von abweichenden Sauerstoffpartialdrücken existieren (0,16 bis 1,6 bar) und dies auch nur mehr oder weniger zeitlich begrenzt. Wenn der Sauerstoffpartialdruck zu niedrig ist, wird ein Taucher unter Hypoxie leiden und gegebenenfalls das Bewusstsein verlieren. Andererseits wird ein erheblich zu hoher Sauerstoffpartialdruck für das Zentrale Nervensystem (ZNS) oder gar für den gesamten Organismus toxisch.

Hinweis. Sauerstoff ist von großer Bedeutung als Gas für die Erste Hilfe bei Dekompressionserkrankungen (d. h. für die Dekompressionskrankheit und für arterielle Gasembolien). Sauerstoff ist also das wesentliche Behandlungsgas für Taucher, die eine Dekompressionserkrankung, eine Kohlenmonoxidvergiftung oder ein Beinahe-Ertrinken erlitten haben.

Bei vielen Sporttauchern ist heute noch eine gewisse Besorgnis in Bezug auf den Umgang mit sauerstoffreichen Gasmischungen zu beobachten. Wie gefährlich ist Sauerstoff nun eigentlich? Im Gegensatz zur verbreiteten Annahme ist der Sauerstoff selbst kein brennbares Gas. Er ist eher ein stark verbrennungsförderndes Gas und reagiert chemisch mit anderen Verbindungen und Brennstoffen, und zwar in einer exothermen, also Wärme entwickelnden Reaktion. Die Geschwindigkeit, mit der diese chemische Reaktion (Oxidation) abläuft, ist der kritische Punkt. Beispiele für langsame Oxidationsgeschwindigkeiten sind die Auflösung von Gummiteilen oder die Korrosion von Metallen. Feuer bedeutet eine mittelschnelle Oxidationsgeschwindigkeit, eine Explosion ist ein eindeutiges Beispiel für eine schnelle Oxidation. Wenn Sauerstoff unter bestimmten Bedingungen mit Kohlenwasserstoffen zusammenkommt, kann dies zu gewaltigen Oxidationsvorgängen führen. Wir müssen uns bewusst machen, dass in der Gegenwart von Sauerstoff einfach alles brennen wird, wenn es auf eine ausreichende Temperatur erhitzt worden ist. Mit einer geeigneten Ausbildung und der gebotenen Vorsicht ist es allerdings möglich, Sauerstoff und sauerstoffangereicherte Gasmischungen ebenso sicher wie Pressluft zu handhaben.

Inertgase

Stickstoff, die Hauptkomponente der Erdatmosphäre, ist farblos, geruchlos, geschmacksfrei und – als reines Element – chemisch inaktiv oder inert. Wenn dieses Gas jedoch unter erhöhtem Druck geatmet wird, ist es in den verschiedenen Körpergeweben mehr oder weniger löslich und wirkt zudem narkotisch oder rauschfördernd auf das Zentrale Nervensystem.

Helium ist farblos, geschmacksneutral, geruchlos, inert, ungiftig und nicht explosiv. Außerdem ist es das zweitleichteste bekannte chemische Element. Helium ist ein seltenes Element, das nur in Spurenmengen in der atmosphärischen Luft gefunden wird (ca. 5 ppm). Es wird jedoch zusammen mit Naturgasen in einigen geografischen Regionen vorgefunden und kann als einzelnes Element separiert werden. Helium ist zum hauptsächlichen Ersatz-Inertgas für Stickstoff in Atemgemischen für das Tieftauchen geworden. Die narkotischen Wirkungen von Helium sind sehr begrenzt, und der Atemwiderstand wird dank der geringen Dichte dieses Gases deutlich verringert. Während sehr schneller Abstiege auf extreme Tiefen (jenseits 180 msw) unter Atmung von Helium-Sauerstoff-Gemischen erleiden Taucher häufig Muskelzuckungen und andere Störungen des Zentralen Nervensystems, einen Zustand bekannt als „High Pressure Nervous Syndrome“ (HPNS) oder „Tiefen-Blackout“. Helium hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit, was bei hohen Heliumkonzentrationen zu beschleunigtem Wärmeverlust führen kann. Im Gegensatz zur landläufigen Meinung erleiden Taucher, die heliumreiche Gemische in eher flacheren Tiefenbereichen des Technical Diving atmen, keinen deutlichen Wärmeverlust.

Wasserstoff, das leichteste aller Elemente, ist ebenso farblos, geschmacksfrei und geruchlos. Obwohl er auf der Erde nur selten isoliert vorkommt, ist der Wasserstoff das im Universum am reichlichsten vertretene Element; die Sonne besteht beinahe aus reinem Wasserstoff. Wasserstoff ist äußerst explosiv, wenn er mit mehr als 5,3 % Sauerstoff gemischt wird. Eine Kombination aus Wasserstoff, Helium und Sauerstoff (Hydreliox) zeigt jedoch überlegene Eigenschaften beim tiefen Sättigungstauchen auf Tiefen jenseits 550 msw.

Argon, ein farb- und geruchloses Inertgas, ist ungefähr doppelt so narkotisch wie Stickstoff. Obgleich es schon in Gasmischungen für die Dekompression genutzt wurde, machen es sein narkotisches Potenzial und seine hohe Dichte für normale Atemgasmischungen unattraktiv. Wegen seiner thermischen Isolationseigenschaften wird dieses Gas zunehmend für die Befüllung von Trockentauchanzügen eingesetzt. Die Wärmeleitfähigkeit von Argon ist etwa 20 % niedriger als die von Luft und beträgt nur etwa 1/9 von der des Heliums. Argon kommt zu 0,94 % in der atmosphärischen Luft vor und wird durch Abspaltung von verflüssigter Luft hergestellt.

2.3.2Andere wichtige Gase

Kohlendioxid, ein natürliches Abfallprodukt des Stoffwechsels, ist farblos, geruchlos und ohne Geschmack (in normalen Konzentrationen). Wenn es jedoch mit Wasser reagiert, bildet es Kohlensäure, die einen bestimmten beißenden Geschmack und Geruch erzeugt. Kohlendioxid ist die Substanz, die im Wesentlichen den Atemreiz auslöst. Starke Produktion und/oder übermäßiger Rückbehalt von Kohlendioxid im Körper kann die Schwelle von Stickstoffnarkose, Sauerstoffintoleranz und Dekompressionskrankheit herabsetzen. Hohe Konzentrationen sind für den menschlichen Körper toxisch und können Bewusstlosigkeit mit nachfolgendem Tod verursachen.

Kohlenmonoxid, das Produkt einer unvollständigen Verbrennung von fossilen Brennstoffen, ist hochgradig giftig. Alle erdenklichen Maßnahmen müssen daher ergriffen werden, um dieses Gas daran zu hindern, das Atemgas des Tauchers zu verunreinigen.

2.3.3Atemgasmischungen

Atemgasmischungen bestehen aus Sauerstoff und einem oder mehreren Verdünnungsgasen. Bei der Auswahl eines Atemgases für das Tauchen müssen Stoffwechselbedarf, Partialdruck und Einwirkzeitgrenzen des Sauerstoffs, narkotisches Potenzial, Dichte, thermische Eigenschaften, Dekompression, Kosten, Ausrüstungsverträglichkeit, logistische Verfügbarkeit und Feuer- bzw. Explosionsrisiken berücksichtigt werden.

Atmosphärische Luft, das meistverbreitete Atemgas für Taucher, besteht aus Stickstoff (78,1 %), Sauerstoff (20,9 %), Kohlendioxid (0,033 %) und diversen Inert-, Rest- oder Spurengasen. Sie kann außerdem verschieden große Mengen Wasserdampf oder schwebende bzw. gelöste Feststoffpartikel enthalten. Obwohl sie universell eingesetzt wird, hat Pressluft klare Grenzen für den Einsatz als Atemgas beim Tauchen.

Reiner (medizinischer oder Luftfahrt-)Sauerstoff wird in geschlossenen Kreislaufsystemen von militärischen und wissenschaftlichen Tauchern eingesetzt. Kohlendioxid wird auf chemischem Weg aus der ausgeatmeten Gasmenge entfernt, das verbleibende Restgas wird durch Sauerstoff ergänzt und wieder dem Kreislauf zugeführt. Sauerstoff wird außerdem beim Technical Diving mit offenen Atemsystemen als Dekompressionsgas benutzt. Beim Atmen von reinem Sauerstoff müssen strenge Grenzwerte für Einsatztiefe und Einwirkzeit beachtet werden.

Stickstoff-Sauerstoff-Mischungen (Nitrox) wurden schon 1789 erstmalig zum Tauchen verwendet. Indem die Menge des Stickstoffs im Atemgemisch reduziert wird, kann der Taucher wesentliche Vorteile hinsichtlich Tauchzeit und Dekompression erzielen. Heutzutage werden Standardmischungen von Enriched Air Nitrox (EAN 29 bis EAN 36) ausgiebig sowohl beim Sporttauchen als auch im kommerziellen Tauchen verwendet. Der Begriff „Enriched Air Nitrox“ beschreibt dabei eher die Herstellungsmethode als die tatsächliche Gaszusammensetzung. Im Technical Diving werden Gasmischungen mit einem Sauerstoffanteil von 25–100 % verwendet. „Enriched Air Nitrox“ wird weit verbreitet als Dekompressionsgas sowohl für Luft- als auch für Trimix-Tauchgänge benutzt.

Helium-Sauerstoff-Mischungen (Heliox) werden als Ersatz für Luft verwendet, um narkotische Wirkungen und durch zunehmende Gasdichte verursachten Atemwiderstand in größeren Tiefen zu vermeiden. Diese Mischungen fanden sowohl im kommerziellen als auch im militärischen Bereich große Verbreitung. Die hohen Kosten von Helium und die langen Dekompressionszeiten machen Heliox-Gemische als Gas für das Technical Diving allerdings weniger interessant.

Trimix beschreibt eine Gasmischung von Sauerstoff und zwei inerten Verdünnungsgasen. Heutzutage benutzen Technische Taucher normalerweise verschiedene Mischungen von Sauerstoff-Helium-Stickstoff in Tiefen bis über 90 msw. Der Taucher kann hierbei sowohl die Hyperoxie- als auch die Narkosegrenzen der Gasmischung durch die spezielle Atemgaszusammensetzung kontrollieren. Trimix-Mischungen für das Technical Diving werden üblicherweise durch das Mischen bestimmter Mengen von Helium und Sauerstoff hergestellt, die dann bis zum gewünschten Flaschenfülldruck mit Luft „aufgetoppt“ werden. Trimix mit geringem Stickstoffanteil (5 % Stickstoff) werden benutzt, um das Auftreten des „High Pressure Nervous Syndrome“ (Tiefen-Blackout) bei extrem tiefem Heliox-Sättigungstauchen zu vermeiden. Für Arbeitstauchgänge im Bereich von 610 msw scheint eine Mischung aus Sauerstoff-Helium-Wasserstoff am besten geeignet zu sein.

Neon-Sauerstoff fand nur sehr begrenzt Einsatz im experimentellen Tauchen, wobei der Hauptgrund in den sehr hohen Kosten liegen dürfte. Obwohl Neon dichter als Helium ist, scheint es frei von narkotischen Eigenschaften zu sein.

Argon-Sauerstoff wurde als experimentelles Dekompressionsgas eingesetzt. Argon ist dichter und auch narkotischer als Stickstoff. Während der letzten, flacheren Dekompressionsstufen kann es jedoch die Entsättigung von Stickstoff oder Helium aus den Körpergeweben beschleunigen und damit den Gesamt-Inertgasdruck in den Geweben reduzieren.

2.4Wärmeleitfähigkeit und Körperkonvektion

Die Temperatur eines Körpers wird von seiner Wärmeenergie bestimmt. Diese beruht auf der Bewegung der Atome (bzw. Moleküle), aus denen er aufgebaut ist. Je schneller diese Bewegung ist, desto höher ist die Temperatur. Bei festen Körpern und Flüssigkeiten äußert sich die Molekularbewegung in mehr oder weniger heftigen Schwingungen der Atome. Bei Festkörpern schwingen sie um ihre Mittellage, bei Flüssigkeiten ändert sich ihre Position im Laufe der Zeit. Bei Gasen bewegen sich die Teilchen mit zum Teil erheblichen Geschwindigkeiten frei im Raum. So liegt die mittlere Geschwindigkeit der Teilchen der Luft bei 21 °C bei etwa 1440 km/h.

Abb. 2.5: Möglichkeiten der Wärmeregulation im Körper