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Pressluft-Tauchgeräte
Beim Tauchen mit Mischgas und 100% O2 kann es in bestimmten Situationen zu O2-Mangelerscheinungen kommen:
- Ein verbrauchter Gasvorrat kann bei Mischgas-Kreislaufgeräten zu der Situation führen, dass der O2-Gehalt im Gemisch ständig weiter abnimmt, während das nicht verbrauchte Inertgas weiter zirkuliert und dem Taucher ein funktionstüchtiges Gerät vortäuscht.
Kreislauf-Tauchgeräte
- Bei Mischgastauchgeräten mit einer (einstellbaren) Konstantdosierung des Atemgases kann es durch falsche Kombination eines relativ O2-armen Gasgemisches mit einer zu geringen Dosierung besonders im Flachwasserbereich zu einem unzulässigen Absinken des O2-Teildrucks im Kreislauf kommen.
- O2-Kreislaufgeräte arbeiten nur dann sicher, wenn sich in dem geschlossenen Kreislauf, zu dem auch die Lunge zählt, nur O2 und CO2 befinden. Ist im Kreislauf auch Inertgas vorhanden, so besteht bei lungenautomatgesteuerter O2-Zufuhr die Gefahr eines O2-Mangels durch einen reinen Inertgaskreislauf.
Bei einer gleichbleibend flachen Atmung würde in diesem Fall die O2-Zuführungseinrichtung trotz eines stetigen O2-Verbrauchs im Kreislauf nicht ansprechen, da immer ein (Inert-)Gasvolumen im Kreislauf vorhanden bleibt.
Um beim Anlegen eines O2-Kreislaufgerätes das normalerweise in der Lunge vorhanden N2 zu entfernen, atmet der Taucher zunächst mehrmals tief aus dem Gerät ein (100% O2) und atmet in die Umgebung und nicht in den Kreislauf wieder aus (sogenannte "Voratmung").
Ist das N2 auf diese Weise aus der Lunge "ausgewaschen", atmet der Taucher nach den ersten Atemzügen auch in das Gerät aus und schließt so den Kreislauf.
Weil im Körper auch vor Beginn eines Tauchgangs N2 unter Umgebungsdruck gelöst ist, diffundiert bei einer reinen O2-Atmung aufgrund des Diffusionsgradienten N2 aus Blut und Körpergeweben in die Lunge und damit in den geschlossenen Gerätekreislauf.
Auf diese Weise kann nach einiger Zeit der Atmung aus einem O2-Kreislaufgerät die gleiche Problematik entstehen, die auch bei einer ungenügenden Voratmung auftritt. Durch Wiederholung der "Voratmung" nach einer bestimmten Tauchzeit lässt sich diese Gefahr ausräumen.
Die hier beschriebene Problematik trifft prinzipiell auf alle Kreislaufgeräte zu. Die erwähnten Maßnahmen (Voratmung und Wiederholung der Voratmung) sind daher bei Verwendung aller halbgeschlossenen und geschlossenen Mischgastauchgeräte durchzuführen.
Schnorcheln
Beim Schnorcheln kann es zu einem O2-Mangel kommen, wenn der Schnorchel zu lang ist. Überschreitet das Volumen des Schnorchels das normale Atemzugvolumen, so kommt es zur sogenannten "Pendelatmung".
Mit Pendelatmung bezeichnet man eine Atmung, bei der kein Gasaustausch zwischen der Umgebungsluft und der Luft in den Lungenalveolen stattfindet, da immer nur die CO2-reiche Ausatemluft durch die (eventuell künstlich verlängerten) Atemwege hin- und herbewegt wird.
Dabei verringert sich mit jedem Atemzug der Sauerstoffanteil der Alveolarluft.
Schwimmbad-Blackout
Beim Apnoetauchen unterscheidet man zwei verschiedene Entstehungsmechanismen für einen O2-Mangel, denen man wegen der charakteristischen Verläufe eigene Namen gegeben hat.
- Beim Streckentauchen kann es zum "Schwimmbad-Blackout" kommen,
- beim Tieftauchen zu einem "Aufstiegs-Blackout", früher auch als "Flachwasser-Ohnmacht" bezeichnet.
Als Schwimmbad-Blackout bezeichnet man eine Bewusstlosigkeit, die während des Streckentauchens ohne Warnsymptome durch plötzlichen O2-Mangel des zentralen Nervensystems auftritt.
Der Schwimmbad-Blackout tritt häufig nach einer Hyperventilation vor dem Tauchversuch auf, jedoch ist er bei trainierten Tauchern auch ohne Hyperventilation möglich.
In Grafik 16a sind die Teildrücke von O2 und CO2 im arteriellen Blut in Abhängigkeit von der Tauchzeit dargestellt.
Als Beispiel sind hier ein Apnoe-Streckentauchversuch ohne vorherige Hyperventilation (Tauchgang A) und einer mit vorheriger Hyperventilation (Tauchgang B) dargestellt.
- Der arterielle O2-Teildruck beträgt zu Beginn des Streckentauchens ca. 133 mbar, unabhängig von einer eventuell durchgeführten Hyperventilation.
- Während des Atemanhaltens verbraucht der Körper ständig O2, ohne dass über die Atemwege weiter O2 in die Lunge gelangen kann. Der O2-Teildruck in der Lunge und der arterielle O2-Teildruck fallen kontinuierlich ab, bis der Atemreiz zum Auftauchen zwingt oder der Taucher ab ca. 40 mbar O2-Teildruck im arteriellen Blut bewusstlos wird und zu Ertrinken droht.
- Neben dem schwächeren Atemreiz O2-Mangel sorgt hauptsächlich der arterielle CO2-Teildruck für eine rechtzeitige Stimulierung der Atmung.
- Durch die fehlende Abatmung während des Apnoetauchgangs steigt der CO2-Teildruck im arteriellen Blut ausgehend vom Normalwert von 53 mbar kontinuierlich an, bis ab ca. 80 mbar der Atemreiz nicht mehr zu unterdrücken ist.
- Zu diesem Zeitpunkt (nach 40 sek. Apnoe) beträgt der O2-Teildruck im arteriellen Blut noch 80 mbar und es besteht keine Gefahr eines O2-Mangels (Tauchgang A).
- Wurde vor dem Atemanhalten hyperventiliert, so kann der CO2-Teildruck im arteriellen Blut bei Beginn des Streckentauchens bis auf 20 mbar gesenkt werden.
- Dies hat zur Folge, dass der CO2-Teildruck im arteriellen Blut wegen der unveränderten CO2-Produktion erst viel später zu einem starken Atemreiz führt und die Gefahr eines O2-Mangels ohne Warnsymptome für den Taucher besteht.
Im Beispieltauchgang B wird der Taucher nach ca. 90 Sek. bewusstlos, da hier die kritische 40 mbar Grenze für die O2-Versorgung des zentralen Nervensystems unterschritten wird. In diesem Beispiel wäre der arterielle CO2-Teildruck erst nach ca. 100 Sek. so weit angestiegen, dass er zum Tauchgangsabbruch durch unüberwindlichen Atemreiz geführt hätte (bei 80 mbar).
Die in der Grafik gezeigten Grenzwerte sind idealisiert. Die Toleranz hoher CO2- Teildrücke ist individuell sehr verschieden und bei trainierten Tauchern ausgeprägter als bei Anfängern. Dies führt bei trainierten Taucher zu einer Gefährdung durch einen "Schwimmbad-Blackout" auch ohne vorherige Hyperventilation.
Aus diesem Grund muss jeder Streckentauchversuch individuell überwacht werden.
Apnoe-Tieftauchen
Eine Bewusstlosigkeit, die während der Auftauchphase eines Apnoe-Tieftauchgangs in geringer Wassertiefe ohne Warnsymptome durch plötzlichen O2-Mangel des zentralen Nervensystems auftritt, nennt man "Aufstiegs-Blackout".
Die frühere Bezeichnung "Flachwasser-Ohnmacht" wird nicht mehr verwendet, da sie zu Verwechslungen mit anderen Krankheitsbildern führen kann. Hyperventilation (s. unter Physiologie: Atemsteuerung) ist keine zwingende Voraussetzung für das Auftreten eines Aufstiegs-Blackouts.
In Grafik 16b sind zwei unterschiedlich lange Tauchgänge mit der gleichen Tauchtiefe von 10 m dargestellt (Tauchgang C und D). Die Darstellung entspricht Grafik 16a, zusätzlich ist hier lediglich das Tiefenprofil des jeweiligen Apnoe-Tauchganges angegeben.
Während des Auftauchens nimmt der Atemreiz durch den schnell sinkenden O2-Teildruck bei weiter steigendem CO2-Teildruck rasch zu.
Der arterielle O2-Teildruck ist bei Erreichen der Wasseroberfläche noch ausreichend hoch. Der Aufstieg wurde bei Tauchgang C begonnen, obwohl in 10 m Wassertiefe noch kein starker Atemreiz bestand.
Bei Apnoe-Tieftauchgängen darf mit dem Auftauchen nie bis zum Atemreiz gewartet werden. Bleibt der Taucher in 10 m Tiefe bis er einen starken Atemreiz verspürt, so besteht während des Aufstiegs durch den rasch abnehmenden O2-Teildruck die Gefahr eines akuten O2-Mangels.
In diesem Beispiel wird der Taucher nach ca. 90 Sek. kurz vor Erreichen der Oberfläche (im "Flachwasser") bewusstlos.
Derartige Unfälle sind selbst im Hallenbad mit wenigen Metern Wassertiefe möglich, daher muss jeder derartige Tauchversuch sorgfältig überwacht werden. Bei Bewusstlosigkeit ist der Verunfallte sofort aus dem Wasser zu bergen und entsprechend den Regeln der Ersten Hilfe zu versorgen.
Warnsymptome
Alle hier beschriebenen Mechanismen beim Gerätetauchen und Schnorcheln können zu niedrigen O2-Teildrücken und damit zu O2-Mangelsymptomen führen. Bei einer langsameren Abnahme des O2-Teildrucks können ab einem Teildruck von 0,17 bar verschiedene Warnsymptome auftreten.
Bei einem schnelleren O2-Teildruckabfall kann auch ohne erkennbare Warnsymptome schlagartig Bewusstlosigkeit einsetzten.
