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Grundlagen der Dekompression beim Tauchen

1. Physikalische und physiologische Grundlagen
1.1 Luft und ihre Bestandteile
1.2 Druck und Partialdruck
1.3 Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten
1.4 Übergang des Inertgases von einem Gewebe in ein anderes
1.5 Sättigung und Entsättigung
1.5.1 Gewebetypen (Kompartimentbegriff)
1.5.2 Die Halbsättigungszeit der Gewebe
1.5.3 Verläufe
1.5.4 Sättigungsverlauf verschiedener Gewebe
1.6 Welche Gewebe sind beim Sporttauchen relevant?
1.7 Die Entsättigung
1.8 Übersättigung und Sättigungstoleranzen
1.8.1 Verzögerte Entsättigung
1.8.2 Mikrogasblasen
1.9 Stickstoffabgabe über die Lunge
1.10. Dekompression bei anderen Inertgasen
1.10.1 Helium

2. Dekompression in der Praxis

2.1. Nullzeittauchgänge sind nicht wirklich sicher: Der ewige Streit "Nullzeit-TG" vs. "Deko-TG"
2.2 Gestaltung der Austauchphase bei Dekompressionstauchgängen
2.3 Austauchen unter vermindertem Umgebungsdruck (Bergseetauchen)
2.4 Die Bedeutung der Aufstiegsgeschwindigkeit
2.5 Tipps für die Tauchsicherheit
2.6 Dekompressionsunfälle/Dekompressionskrankheit (DCS decompression sickness)
2.6.1 Behandlung
2.6.2 Alternative Behandlungsmöglichkeiten
2.6.2.1 Nasse Re-/Dekompression mit Druckluft
2.6.2.2 Nasse Re-/Dekompression mit Sauerstoff
2.7 Ausgelassene Dekompression und kurzes Austauchen
2.8 Falsche Annahmen und Aussagen zur Dekompression

3. Glossar
 

1. Physikalische Grundlagen

1.1 Luft und ihre Bestandteile

Gerätetaucher atmen das jeweilige Atemgas unter einem erhöhten Umgebungsdruck während sie sich einer Überdruckexposition aussetzen. Dabei werden die Bestandteile dieses Atemgases, also jene Gase, aus denen sich z. B. die Luft zusammensetzt, von der Lunge aufgenommen und über den arteriellen Blutkreislauf zu den einzelnen Geweben transportiert.
 
Sieht man sich die Zusammensetzung der Atemluft an, so besteht diese aus verschiedenen Fraktionen (Anteilen):

Die Bestandteile der Atemluft:

Die Luft besteht aus verschiedenen Einzelgasen, die sich verteilen wie im Folgenden gezeigt:

  • ca. 78% aus Stickstoff (N 2 )
  • ca. 21% Sauerstoff (O 2 )
  • 0,03% Kohlendioxid (CO 2 )
  • ca. 0,97% Edelgase (Ar, Kr, He, Ne...)
Bedeutsam für das Tauchen mit Pressluft sind hier insbesondere O 2 , N 2 und CO 2 (als Stoffwechselprodukt der inneren Atmung, also der Energieumwandlung in den Zellen).

1.2 Druck und Partialdruck

Die eingeatmeten Gase stehen entsprechend ihrer prozentualen Verteilung im Gesamtgemisch ‚Luft‘ jeweils unter einem bestimmten Teildruck, dem sog. ‚Partialdruck‘. Er besagt, welchen Druck das bestimmte Teilgas unter den gegebenen atmosphärischen Bedingungen (Umgebungsdruck) auf andere Körper ausübt.

Dabei leitet sich der Partialdruck ab vom Umgebungsdruck (Summe aus Luftdruck über dem Wasser + hydrostatischem Druck) unter dem das Gas steht und dem Anteil dieses Gases am Gesamtgemisch.

Beispiel: Befindet sich ein Taucher auf einer Wassertiefe von 40 m , so atmet er unter einem gesamten Druck von ca. 5 bar (ca. 1 bar Luftdruck + 4 bar Schweredruck des Wassers). Der Stickstoff mit seinem Anteil von ca. 78% (78/100 = 0,78) an der Luft steht daher auf 40 m Wassertiefe unter einem Partialdruck von 0,78 * 5 bar = 3,9 bar .

Der Partialdruck eines Gases lässt sich also errechnen zu:
p.p = f.g * p.amb

p.p = Partialdruck (partial pressure) des Gases
f.g = Fraktion des Gases (Anteil am Gesamtgas) in %
p.amb = Umgebungsdruck

Die Wirkung eines bestimmten Gases auf den menschlichen Körper ist im Wesentlichen von seinem Partialdruck abhängig, wenn auch seine physiologische Wirkung in bestimmten Fällen vom zusätzlichen Vorhandensein anderer Gase (bzw. deren Partialdrücken) abhängen kann.

1.3 Die Löslichkeit von Gasen in Flüssigkeiten

Nach einem physikalischen Gesetz (Gesetz von Henry) lösen sich Gase, die über oder an Flüssigkeiten stehen, zum Teil in diesen. Diese Löslichkeit hängt dabei ab

a) vom Partialdruck des Gases
b) Von der Aufnahmefähigkeit der Flüssigkeit für das Gas (Löslichkeit)
c) Von der Temperatur der beteiligten Stoffe

Der Lösungsvorgang ist physikalisch betrachtet ein Diffusionsvorgang , d. h. ein Stoff der an einem Ort in hoher Konzentration vorliegt, hat das Bestreben, sich von diesem Ort weg zu einem anderen Ort zu bewegen, wo seine Konzentration niedriger ist und so einen Ausgleich herbeizuführen, ergo ist es das Bestreben des Stoffes überall eine gleich hohe Konzentration zu erreichen.

Beim Tauchen lösen sich alle Atemgase in den Flüssigkeiten der Gewebe des Körpers, besondere Bedeutung haben jedoch die sog. Inertgase , also jene Gase, die keine chemischen Reaktionen mit den Körper- und Gewebsflüssigkeiten eingehen (daher die Bezeichnung 'inert'), die aber physikalisch wirken können. Das wichtigste dieser inerten Gase ist der in der Atemluft mit ca. 78% enthaltene Stickstoff , bei künstlichen Atemgasgemischen auch Helium oder bei sehr exotischen Atemgaszusammenzusetzungen der Wasserstoff .

Fassen wir zusammen: Die Inertgase (also stoffwechselphysiologisch nicht aktiven Gase) beim Tauchen sind

  • Stickstoff (N 2 )
  • Kohlendioxid (CO 2 )
  • evtl. beim sog. Trimixtauchen das Helium (He)
  • evtl. beim sog. Hydreliox der Wasserstoff (H 2 )

1.3.1 Welche Inertgasmenge kann sich in einer Flüssigkeit oder einem Körpergewebe lösen?

Auf diese Frage ist keine eindeutige mengenbezogene Antwort möglich, es gibt jedoch eine Anzahl Faktoren, die in diese Betrachtung eingehen.

Die gelöste Menge eines Inertgases in einem Gewebe hängt hauptsächlich ab von

  • dem Partialdruck des Gases, und damit vom Umgebungsdruck, also der Tauchtiefe : Je höher dieser Faktor ist, desto mehr Inertgas löst sich.
  • von der Zeit: Je länger das Gas unter erhöhtem Druck geatmet wird, desto mehr Inertgas löst sich ( Tauchzeit ). Der maximale Wert der zu lösenden Gasmenge ist hier begrenzt durch die Tatsache, dass ein solches Gewebe bei einem bestimmten Umgebungsdruck ab einem bestimmten Zeitpunkt gesättigt ist, und bei gegebener Tiefe (Umgebungsdruck) kein weiteres Inertgas mehr aufnehmen kann. Man kann dies sehr gut mit einem Kondensator vergleichen, der bei gegebener elektrischer Spannung nur eine bestimmte Ladungsmenge aufnehmen kann.
  • von der Temperatur : Je niedriger die Temperatur ist, desto mehr Inertgas löst sich (Problem: Tauchen in kaltem Wasser)
  • Vom Durchblutungsstatus des Gewebes: Gut durchblutete Gewebe nehmen schneller und mehr Inertgas auf, als wenig durchblutete.

1.4 Übergang des Inertgases von einem Gewebe in ein anderes

Der Stickstoff wird, wie Helium und andere Inertgase auch, von den Lungen aufgenommen und mit dem Blutstrom zu den einzelnen Körpergeweben (den sog. „Kompartimenten“) transportiert, wo er entsprechend dem Gesetz von Henry in die Gewebeflüssigkeit eingelagert, also physikalisch gelöst, wird. Das Inertgas geht dabei jeweils von einem Gewebe in ein anderes über. Von der Lunge in das Blut und vom Blut in das Muskelgewebe beispielsweise.

Dieser Vorgang der Aufsättigung ist, wie die später zu beschreibende Entsättigung auch und wie bereits dargestellt, physikalisch betrachtet eine Diffussion Der Stoff sucht ein vorher vorhandenes Gefälle der Stoffkonzentration auszugleichen. Dieses Gefälle der Stoffkonzentration wird in der Physik auch als Gradient bezeichnet.

1.5 Sättigung und Entsättigung

1.5.1 Gewebetypen

Der menschliche Körper besteht aus einer Vielzahl unterschiedlicher Gewebe. Diese lösen Stickstoff und andere Gase unterschiedlich schnell, was einerseits mit deren Fettgehalt und andererseits mit deren Durchblutungsstatus (Perfusionsrate) zu tun hat. Diese Gewebe bestehen zu einem großen Teil aus Flüssigkeit, insofern lässt sich das Lösungsgesetz von Henry hier anwenden.

Wie alle Flüssigkeiten auch, haben diese Gewebe stark unterschiedliche Lösungsverhalten für Gase. Um die Betrachtungen zu vereinfachen, hat man den menschlichen Körper daher modellhaft in eine bestimmte Anzahl unterschiedlicher Gewebe unterteilt. An diesen Geweben wird in Ansätzen mathematisch-modellhaft nachvollzogen welche Vorgänge sich in der Realität abspielen. Je nach Dekompressionsmodell sind dies 1, 4, 6, 8, 16 oder noch mehr Gewebe deren Eigenschaften man mit Hilfe von mathematischen Konstanten definiert. ( Mehr... )

Die Gewebe, die den Stickstoff am schnellsten lösen, sind z. B. das Blut und die Nerven, mittlere Gewebe z. B. die Haut und die Muskeln, langsame Gewebe sind z. B. Knochen und Knorpel. Für jedes Gewebe hat man eine bestimmte "Sättigungshalbwertszeit" ermittelt, je kürzer diese ist, desto schneller ist eine Gewebestruktur mit dem Inertgas gesättigt.

Außerdem hängt die Löslichkeit von der Dichte des Gases ab. Leichte Gase (z. B. Helium) lösen sich schneller als massereichere Gase (z. B. Stickstoff). Andererseits lösen sich Gase unterschiedlich stark in Fettgewebe, sie verfügen über eine unterschiedlich ausgeprägte Lipophilie . Helium beispielsweise ist um ca. den Faktor 4 weniger liopohil als Stickstoff. Man erkennt also, dass sich das Verhalten des Gases in Bezug auf seine Lösung in einem Körpergewebe an vielen Faktoren determiniert.

1.5.2 Die Halbsättigungszeit der Gewebe

Der wichtigste mathematische Faktor bei der Betrachtung der Lösungseigenschaften der Gase im Gewebe ist dabei die sog. Gewebehalbsättigungszeit (kurz Halbwertszeit) . Sie ist definiert als die Zeit, bis zu der ein Gewebe die Hälfte des theoretischen Endwertes der Sättigung (also abhängig vom Ungebungsdruck und damit der Tauchtiefe) erreicht hat. Nach dieser Halbwertszeit hat also ein Gewebe bei einem bestimmten Druck die Hälfte der Inertgasmenge (Stickstoff, Helium etc.) aufgenommen, die es max. aufnehmen könnte.

1.5.3 Verlauf der Lösungskurven

Wie alle mit Halbwertszeiten assoziierten Vorgänge haben auch diese Lösungskurven einen exponentiellen Verlauf, d. h. sie streben einem rechnerischen Endwert zu. Man spricht hier von einer Approximation (Annäherung) an einen Maximalwert bei der Aufsättigung und an einen Minimalwert bei der Entsättigung. Beim Aufsättigen entspricht dieser Endwert der theoretisch möglichen maximalen Sättigung. In der Praxis bedeutet dies, dass ein Gewebe nach einer bestimmten Zeit unter einem bestimmten Druck keinen weiteren Stickstoff mehr aufnehmen kann, es ist gesättigt und hat den maximal möglichen Partialdruck des Inertgases erreicht.

Beim Entsättigen (also der Gasabgabe) entspricht der Druckgradient (Partialdruckunterschied) der Differenz des Partialdruckes des Inertgases im Gewebe zu dem des Atemgasgemisches. Auch dieser ist nach einer bestimmten Anzahl Halbwertszeiten nahezu Null.

Eine typische Sättigungskurve hat den unten gezeigten Verlauf. Man erkennt

a) dass nach ca. 8 - 9 Halbwertszeiten das Gewebe (bei gegebenem konstantem Umgebungsdruck) kein weiteres Inertgas aufnehmen kann. Der Sättigungszustand ist erreicht, und

b) dass nach jeweils einer Zeitperiode (Horizontalachse) die gelöste Inertgasmenge immer die Hälfte des Restwertes der vorigen Zeitperiode ist.
 
 

1.5.4 Sättigungsverlauf verschiedener Gewebe

Während der Aufsättigungsphase haben verschiedene Gewebe ganz unterschiedliche Lösungszustände für das Inertgas weil sie unterschiedliche Sättigungshalbwertszeiten besitzen.

Modellhaft dargestellt ist dieser Sachverhalt oben für 5 verschiedene Gewebe. Die blaue Linie entspricht dabei einen schnellen Gewebe (z. B. dem Blut), es erreicht die Sättigung schneller als alle anderen sog. Kompartimente (Modellgewebe). Die violette Linie entspricht dem langsamsten Gewebe dieser Kurvenschar.

1.6 Welche Gewebe sind beim Sporttauchen relevant?

Die verschiedenen Körpergewebe verhalten sich beim Abtauchen (Aufsättigung mit Inertgas) ebenso wie beim Auftauchen (Abgabe des Inertgases) unterschiedlich was die Zeiten ihrer Gasaufnahme und -abgabe betrifft. Vergleicht man das Aufättigungs- mit dem Entsättigungverhalten gibt es vom exponenziellen Verlauf der Kurven her betrachtet keinen Unterschied: Ein schnelles Gewebe nimmt Inertgas schnell auf und gibt es ebenfalls schnell wieder ab. Nur läuft die Entsättigung i. d. R. langsamer ab, da physiologische Ursachen einem schnellen Ausspülen ( Elimination ) des Inertgases aus dem Körper entgegenstehen (z. B. die sog. Mikrogasblasenproblematik mit Verschlechterung des Gasaustausches in der Lunge, Temperaturprobleme beim Kaltwassertauchen etc.)
 
Schnelle Gewebe mit kurzen Halbwertszeiten (z. B. Gehirn, Rückenmark, Nerven, Blut) Langsame Gewebe mit mittleren Halbwertszeiten (Muskeln, Haut) und langen Halbwertszeiten (Knochen, Knorpel)
  • Sie sättigen Inertgas schneller auf.
  • Sie geben Inertgas schnell wieder ab
  • Sind besonders für kurze tiefe Tauchgänge relevant
  • Sie haben beim Entsättigen, also der Inertgasabgabe beim Auftauchen, höhere Toleranzen gegen eine Übersättigung.
  • Langsame Stickstoffaufnahme und -abgabe
  • Besonders relevant bei langen flachen Tauchgängen und häufigen Wiederholungs-Tauchgängen in kurzer Zeit (sog. „Non-limit-Tauchen“)
  • Niedrige Toleranz gegen zu schnelle Druckentlastung beim Auftauchen

1.7 Die Entsättigung

Bei Druckentlastung ( Dekompressionsphase während des Auftauchens) geben die Gewebe den gelösten Stickstoff wieder ab, weil der Umgebungsdruck sinkt. Dies ist der umgekehrte Vorgang des Abtauchens ( Kompressionsphase ) oder der Tauchphase auf der Tiefe (Isopressionsphase, iso = gleich).
Der Stickstoff (oder ein anderes Inertgas oder Inertgasgemisch) tritt dabei aus der Gewebsflüssigkeit aus und strebt mit dem Blutstrom der Lunge zu, wo er abgegeben wird. Wir sprechen, wie bereits erwähnt, in diesem Falle von Inertgaselimination , also der Entfernung des Inertgases aus dem Körper.

1.8 Übersättigung und Sättigungstoleranzen

Wie gezeigt wurde, ist die Aufnahme der Inertgase in die Körpergewebe ein Ergebnis der Tatsache, dass der Umgebungsdruck unter dem das Gas durch Atmung in den Körper aufgenommen wird, gestiegen ist. Wird nun beim Tauchen der Umgebungsdruck vermindert, weil aufgetaucht wird, tritt der umgekeherte Vorgang auf: Das unter höherem Druck im Gewebe gelöste Gas will dieses wieder verlassen. Beim Auftauchen kann das Inertgas den Körper jedoch nicht unbegrenzt schnell verlassen, da die Abtransportrate aus den Geweben über das Blut begrenzt ist. Ab diesem Zeitpunkt entsteht in den Geweben eine zeitweilige sog. Übersättigung mit Inertgas, d. h. der Gasdruck im Gewebe ist im Vergleich zum Umgebungsdruck hinreichend groß, so dass das Gas im Gewebe nicht mehr in Lösung gehalten werden kann.

Dieser Vorgang, wenn er ausreichend langsam abläuft, wird keine sog. Dekompressionskrankheit hervorbringen, sondern lediglich vom Auftreten sog. Mikrogasblasen begleitet sein , die allerdings keine krankmachende (pathogene) Wirkung entfalten. Mikrogasblasen sind gewissermaßen die Verkörperung ( Manifestation ) des aus den Geweben austretenden Inertgases, das der Lunge entgegenstrebt um aus dem Körper entfernt zu werden.

In der Lunge wird das anfallende Inertgas dann weitestgehend abgeatmet, wenn auch hier gewisse Mechanismen die Inertgasabgebae verlangsamen können.

Wird jedoch die Druckabnahme pro Zeiteinheit zu schnell durchgeführt, tritt zuviel Gas in einer bestimmten Zeit aus den Geweben aus und es bilden sich mehr oder weniger große Blasen, weil die große, momentan freigewordene Inertgasmenge nicht vom Ort des Entstehens abtransportiert werden kann. Gut durchblutete, sog. "schnelle", Gewebe haben daher eine geringere Tendenz zur Bildung von z. B. Stickstoffblasen, weil hier das Inertgas schnell weiter geleitet werden kann. In anderen, schlecht durchbluteten Geweben, wie z. B. Fettgewebe, sammelt sich einerseits wegen der höheren Löslichkeit von Stickstoff in Fett mehr Inertgas an, andererseits kann dieses Gas nicht ausreichend schnell abtransportiert werden. Daher ist Fettleibigkeit ( Adipositas ) ein Risikofaktor beim Tauchen.

Bilden sich jedoch große Gasblasen ( manifeste Blasen ), kommt es im Bereich der Blasenbildung zu örtlichen Gewebszerreissungen, was man z. B. an den Hautrötungen bei einer leichten Dekompressionskrankheit und den Schmerzen in den Gelenken, den sog. "'bends" beobachten kann. Diese weniger gravierenden Symptome der sog. Dekompressionskrankheit (sog. Typ I ) treten auf, wenn bestimmte Gewebe (Muskeln, Haut) mehr Gas abgeben müssen, als sie symptomlos tolerieren können.

Schwerere Symptome der Dekompressionskrankheit entstehen, wenn Gasblasen aus dem venösen System in der Lunge wegen ihrer großen Zahl und der damit einhergehenden Herabsetzung der Lungenfunktion und des Gasaustausches nicht abgeatmet werden können und in das arterielle System übertreten. Dort können sie wie ein Thrombus (Pfropfen) die Blutzufuhr zu lebenswichtigen Organen blockieren, so dass es hier nicht selten zu Nervenlähmungen, motorischen oder sensorischen Ausfällen oder im Extremfalle zum Tod kommt (sog. Typ II der Dekompressionskrankheit )

Alle Gewebe haben dabei, wie bereits geschildert, bestimmte Toleranzen gegen eine zu hohe Stickstoffaufladung (Gasspannung) und können einen bestimmten Gasüberdruck aushalten, ohne dass sich eine relevante Zahl und Größe von Gasblasen ausbildet. Dieser Gasüberdruck entsteht alleine deshalb, weil der Außendruck infolge Auftauchens kleiner wird, der Innendruck des gelösten Gases im Gewebe aber nicht zeitnah synchron folgen kann.

Schnelle Gewebe sind dabei toleranter gegen Übersättigung als langsame. Die Auftauchgeschwindigkeit muss stets so bemessen sein, dass die Übersättigungstoleranzen aller Gewebe eingehalten werden und nicht zuviel Gas auf einmal die Gewebe verlässt, so dass sich keine Blasen bilden können. Diese Ermittlung eines Austauchplanes, bei dem alle Gewebe unterhalb der kritischen Schwelle gehalten werden, ist die Basis der mathmematischen Dekompressionsrechnung.

1.8.1 Verzögerte Entsättigung durch Temperatureinflüsse

Die Entsättigung verläuft, wie bereits gezeigt, theoretisch umgekehrt ab wie die Aufsättigung, aber unterschiedliche Durchblutungscharakteristika der Gewebe können die Entsättigung verlangsamen: Kalte Haut und schlechte Durchblutung am Ende des TG verursachen z. B. Transportprobleme des Inertgases zur Lunge. In kalten Körperbereichen kommt es zu einer Verengung der Gefäße ( Vasokonstriktion ). Dadurch sinkt die Menge des pro Zeiteinheit abgegeben Inertgases.

1.8.2 Mikrogasblasen

Bei jedem Tauchgang entstehen wie geschildert beim Auftauchen infolge der Verminderung des Umgebungsdruck durch Austritt von Inertgas aus den Geweben sog. Mikrogasblasen . Ihre Größe liegt im Bereich einiger Millionstel m und sie sind gesundheitlich weitgehend unbedenklich.

Diese Blasen haben jedoch einen negativen Einfluss auf die Inertgaselimination in der Lunge selbst, d. h. die Abgabe von Stickstoff (oder Helium) durch die Lunge sinkt. Sie setzen also die Wirksamkeit der Lunge herab, man spricht in diesem Zusammenhang von einer Blockade des Lungenfilters . Ihre negative Wirkung auf die Inertgaselimination entsteht deshalb, weil sie die feinsten Blutgefäß in der Lunge zum Teil verstopfen können und daher den Gasaustausch in den Lungenbläschen (Alveolen) behindern.

1.9 Stickstoffabgabe über die Lunge

Der aus den Geweben stammende Stickstoff bzw. ein anderes Inertgas wird im venösen Blut gelöst und zur Lunge transportiert, wo er weitgehend abgeatmet werden kann, wenn die in einer bestimmten Zeit transportierte Gasmenge unterhalb eines kritischen Schwellenwertes bleibt. Diesen Schwellenwert zu ermitteln und immer unterhalb der kritischen (Blasen-)Grenze zu bleiben, ist, wie bereits gezeigt, die Aufgabe der entwickelten Dekompressionsverfahren wie Deko-Tabellen und Tauchcomputer.

Physiologische Eigenheiten können die Stickstoffabgabe verlangsamen:

  • Offenes Foramen Ovale (PFO = patent foramen ovale = Loch in der Herzscheidewand, erlaubt den Übertritt venösen, blasenhaltigen Blutes in den arteriellen Kreislauf)
  • Rauchen (führt wegen Vasokonstriktion, i. e. Gefäßverengung, zu einer Minderdurchblutung der Kapillaren).
  • Fettleibigkeit (Fettzellen lösen besonders viel Inertgas, daher steigt die Menge des gelösten Gases, das später wieder abgegeben werden muss, Fettgewebe ist aber schlecht durchblutet, also kann das Inertgas nicht effektiv eliminiert werden)
  • Dehydrierung (Austrocknung, z. B. bei Durchfall oder zu wenig Flüssigkeitsaufnahme, Seekrankheit, führt zu einer verminderten Fließfähigkeit des Blutes)
  • Körperliche Anstrengung während des TG (Vermehrte N 2 -Aufnahme, da das Atemminutenvolumen erhöht ist, dies führt in der Folge u. U. zu einem CO 2 -Überhang => größere Blasen durch 2 Inertgase)
  • Vorhergegangene Dekompressionsunfälle (DCS) mit lokaler Bildung von Narbengewebe.
  • Stress (höheres Atemminutenvolumen, AMV, also zusätzliche Aufsättigung, siehe oben).
  • Kurze Oberflächenpausen (sog. Non-Limit-Tauchen !), daher hohe Konzentration von Mikrogasblasen.
  • Schnelle Aufstiege (v max. > 7-10 m/min.) mit exzessiver Mikrogasblasenbildung.

1.10. Dekompression bei anderen Inertgasen

1.10.1 Helium

Helium, das am häufigsten verwendete Inertgas bei künstlichen Atemgasgemischen, hat eine sehr viel geringere Masse als Stickstoff. Dadurch steigt die Diffusionsgeschwindigkeit des Gases in und aus den die Geweben an. Die Halbwertszeiten sinken. Bühlmann gibt an, dass die Halbwertszeiten für He um den Faktor 2,65 geringer seien als für Stickstoff.

Daraus resultieren im Wesentlichen zwei Sachverhalte:

  • Ein Gewebe ist schneller gesättigt als beim Tauchen mit N 2 .
  • Die Abgabe des Inertgases bei der Dekompressionsphase erfolgt schneller, dadurch sinken die Toleranzen verglichen mit einem Inertgas mit niedriger Diffussionsgeschwindigkeit.
Besonders letzter Punkt ist bedeutsam. Während man eigentlich vermuten müsste, dass sich die Dekompressionsproblematik bei He weit weniger stellt (verglichen mit N 2 ), weil eben das Inertgas schneller abgegeben wird, ist genau das Gegenteil der Fall. Die Dekompressionsphase muss langsamer ablaufen, damit nicht zuviel Inertgas pro Zeiteinheit die Gewebe verlässt und es daher zur Produktion manifester (also krankmachender) Gasblasen kommt. Die abzugebende Inertgasmenge wird größer, wenn das Gas beim Aufsättigen schneller diffundiert.

In der Konsequenz heißt dies (bei reiner Atmung von He als Inertgas ohne N 2 -Anteil), dass a) mit der Dekompression früher begonnen werden muss und b) die maximale Aufstiegsgeschwindigkeit deutlich geringer ist, als beim Tauchen ausschließlich mit N 2 (Pressluft, Nitrox).

Weiterhin kann es beim Wechsel der Atemgasgemische während der Dekompression zu einem Effekt kommen, den man als " isobare Gegendiffusion " bezeichnet. Er hat eher theroetische Bedeutung.

Andererseits hat der Wechsel des Inertgases von He auf N 2 bei der Dekompression den Vorteil, dass der Druckgradient des schnellen Inertgases (He) stark ansteigt, wenn auf N 2 als Inertgas gewechselt wird. Dadurch steigt die Eliminationsrate ebenfalls mit an.

2. Dekompression in der Praxis

Wie geschildert, haben die Regeln der Dekompression Bedeutung für das Tauchen mit allen Gasen außer reinem O 2 , weil beim reinen Sauerstofftauchen keine Inertgase vorhanden sind. Im Wesentlichen kommt es darauf, an die Austauchphase entsprechend den physikalischen Gegebenheiten zu gestalten.

2.1. Nullzeittauchgänge sind nicht wirklich sicher: Der ewige Streit "Nullzeit-TG" vs. "Deko-TG"

Ein Mythos , der von moderner Tauchausbildung immer wieder vertreten wird, ist die Aussage, dass Nullzeittauchgänge sicherer seien als geplante Dekompressionstauchgänge. Das ist natürlich Unsinn und dient u. E. nur der vordergründigen Befriedigung des Sicherheitsbedürfnisses schlecht ausgebildeter und unzureichend informierter Taucher durch Anweiser (sog. Instructoren ), die es oft kaum selber richtig wissen.

Laut allgemein gültiger Definition liegt ein Nullzeittauchgang dann vor, wenn beim Austauchen keine Dekompressionspausen eingehalten werden müssen. Physikalisch bedeutet dies, dass der "Aufladungszustand" aller Gewebe des Körpers mit Inertgas (Stickstoff/Helium) zu einem bestimmten Zeitpunkt ausreichend niedrig ist und dass eine Druckverminderung des Körpers auf 1 bar (Luftdruck an der Wasseroberfläche) symptomlos toleriert würde wenn eine bestimmte Aufstiegsgeschwindigkeit eingehalten wird.

Dabei werden wohlweislich bestimmte Einzelheiten verschwiegen:

Beim Tauchen kommt es bereits beim Abtauchen und erst recht beim Tauchen in allen Tiefen > 0 m WT zu einer Inertgasaufsättigung der Gewebe. Dadurch wird jeder Tauchgang sofort zu einem Dekompressionstauchgang, wenn auch das sofortige Austauchen immer noch möglich wäre, weil die Gewebe stets eine bestimmte Toleranz gegen Gasblasenbildung bei Druckentlastung aufweisen.

So ist es letztlich möglich, dauernd entlang dieser "Nullzeitgrenze" entlang zu tauchen. Das Verfahren funktioniert so: Ist der Taucher eine bestimmte Zeit auf einer bestimmten Tiefe. Nähert sich die Inertgasaufsättigung der Gewebe langsam dem Wert, der ein sofortiges Austauchen verhindern würde (der Tauchgang also zum Deko-TG würde), so dass in Kürze explizite Stopps unterhalb der Wasseroberfläche nötig wären, so taucht man einfach einige Meter höher und verlangsamt dadurch die weitere Aufsättigung. Diese Spiel kann man theoretisch treiben, bis die Luft in der Flasche leer ist oder man die Wasseroberfläche erreicht hat, wenn auch zwischen 0 und 10 m Wassertiefe die Zunahme der Aufsättigung nicht mehr problematisch wird. Taucht man nach diesem Verfahren. so ist man vordergründig nie eine explizite Dekompressionspflicht eingegangen.

Problematisch bei diesem Verhalten ist jedoch, dass mindestens ein Körpergewebe so aufgesättigt ist, dass es immer kurz vor einer Dekompressionsproblematik steht. Exzessives Nullzeittauchen heißt eigentlich nur, sich an diese kritische Schwelle "heranzutasten", was moderne Dekompressioncomputer mit ihrem integrativen (den Tauchgang abbildenden) Rechenverfahren theoretisch möglich machen, in der Praxis aber eben auch Probleme hervorgebracht können, da das Dekompressionsverhalten verschiedener Menschen höchst unterschiedlich sein kann. Das was für Person A noch tolerabel ist, kann für Person B schon zur Behandlung in der Rekompressionskammer führen.

Allerdings heißt " keine Dekompressionspflicht " natürlich nicht " keine Dekompression ". Die Dekompressionsphase läuft hier nur ohne Planung des Tauchers ab, der sich zwar sicher wähnt, aber trotzdem mit mindestens einem voll aufgesättigtem Gewebe aus dem Wasser kommt, und dabei noch ein gutes Gewissen hat. Der Trick liegt in der Aufstiegsgeschwindigkeit, die so bemessen wird, dass eben doch scheinbar "sofort" ausgetaucht werden kann.

Bei einem regelgerecht durchgeführten Dekompressionstauchgang hat man am Ende der Dekophase den selben Zustand wie nach einem Nullzeit-TG, der an die Grenze der Dekompressionspflicht führte: Mindestens ein vollgesättigtes Gewebe, dass unter den gegebenen äußeren Druckbedingungen noch gerade keine Dekompressionskrankheit erzeugt.

Folgende, häufig geübte, Praxis einen Tauchcomputer zu verwenden, ist also besonders bedenklich , da sie eine hohe Anzahl an Mikrogasblasen hervorbringt:

Tauchen an der Nullzeitgrenze

  • Nach einer bestimmten Tauchzeit auf einer bestimmten Tauchtiefe, werden u. U. Dekompressionsstopps notwendig.
  • Viele Taucher tauchen dann kurz vor diesem Zeitpunkt in geringere Tiefen auf.
  • Dies wird immer wiederholt, wenn die Nullzeitgrenze erreicht wird, was vom Computer ja mitgeteilt wird, so dass theoretisch keine Dekompressionspflicht entsteht. Risiko: Bestimmte Gewebe (u. a. das Führungsgwebe) sind nahe an der Toleranzgrenze für die max. zul. Gasspannung
  • Physikalisch kein Unterschied zum Dekompressionstauchen, außer dass explizite Stopps vermieden werden (Ergebnis: Mindestens ein Gewebe ist soweit gesättigt, dass gerade noch keine großen Gasblasen entstehen)

2.2 Gestaltung der Austauchphase bei Dekompressionstauchgängen

Werden Dekompressionstauchgänge durchgeführt, bedeutet dies zuerst einmal, dass dem Taucher der direkte Weg zur Oberfläche für einige Zeit versperrt ist. Dies macht Tauchern vielfach Angst, weil sie nicht, besonders wenn sich z. B. während des Tauchgangs Probleme ergeben, sofort auftauchen könnten. Dies ist zuerst einmal ein psychologisches Problem. Von daher sollte unerfahrenen oder unsicheren Tauchern natürlich von Dekompressionstauchgängen abgeraten werden, solange dieser psychische und/oder Erfahrungsstatus sich nicht verbessert haben.

Dekompressionstauchgänge lassen sich anhand von Dekompressionstabellen durchführen oder mittels Dekompressionscomputern (Tauchcomputer). Sie setzen regelmäßig eine gewissenhafte Tauchgangsplanung voraus, weil der mitgeführte Atemgasvorrat jetzt genau kalkuliert werden muss damit er für die Tauch- und für die Dekompressionsphase ausreichend ist. Insofern unterscheiden sich geplante Deko-TG stark von sog. "Nullzeit-Fun-Dives".

Wird ein Dekompressions-TG durchgeführt, so ist ab einer bestimmten, vorher geplanten, Tauchzeit der Aufstieg einzuleiten. Ob man vertikal, an einer Steilwand, im Freiwasser oder an Geländestrukturen entlang aufsteigt, ist irrelevant, ganz abgesehen davon dass die Techniken des Tarierens beherrscht werden müssen.

Die Aufstiegsgeschwindigkeit zur ersten Dekompressionstufe sollte nicht mehr als 8-10 m/min betragen. Ist man auf der ersten Stufe angekommen, so wird dort die in der Tabelle oder dem Computer ausgewiesene Zeitspanne verweilt und dann zur nächsten Stufe aufgestiegen.

Die Tiefen der jeweiligen Dekompressionsstopps sollten so genau als möglich eingehalten werden. Steigt man zu hoch auf, so wird zuviel Inertgas pro Zeit freigesetzt oder es bilden sich Mikrogasblasen in zu großer Zahl, bleibt man zu tief, wird nicht schnell genug entsättigt.

Eine gewisse Toleranzgrenze ist jedoch auch hier gegeben, man geht davon aus, dass bei einer mittleren Dekompressionspflicht, 2 bis 3 Minuten Unterschreitung der Dekompressionstiefe toleriert werden. Man kann also auch während einer Dekophase kurz Austauchen, um sich z. B. an der Oberfläche zu orientieren.

2.3 Austauchen unter vermindertem Umgebungsdruck (Bergseetauchen)

Die Dekompressionsregeln der gängigen Tabellen und Computermodelle sind so beschaffen, dass beim Verlassen des Wassers der umgebende Luftdruck mit ca. 1 bar angenommen wird. Da nach Verlassen des Wassers die Dekompression (Entsättigung) der Gewebe noch nicht beendet ist, müssen alle Gewebe bei diesem Umgebungsdruck bereits das Inertgas so weit abgebaut haben, dass keine manifesten großen Gasblasen mehr auftreten können.

Würde man den Luftdruck beim Verlassen des Wassers vermindern, könnte es jetzt wegen des größer gewordenen Druckgefälles zwischen Inertgaspartialdruck in den Geweben und Umgebungsdruck doch noch zu einer Dekompressionskrankheit kommen.

Beim Tauchen in hoch gelegen Gebirgsseen ist der Umgebungsdruck jedoch regelmäßig niedriger, so dass die Gewebe vor Verlassen des Wassers weiter entsättigen müssen, als sie das tun müssten, wenn der Umgebungsdruck Normalwerte hätte.

Bergseetauchtabellen und höhenangepasste Computermodelle rechnen daher regelmäßig mit verlängerten Dekompressionszeiten verglichen mit den Tabellen für Meereshöhe. I. d. R. wird man davon ausgehen können, dass ab einer Höhe über NN von > 700 m eine Bergseetabelle zu verwenden ist.

2.4 Die Bedeutung der Aufstiegsgeschwindigkeit

Je höher diese ist, desto risikoreicher die Dekompression (Mikroblasen, u. U. manifeste Blasen). Abhängig vom Tiefenbereich (Druckentlastung pro Tiefenmeter)

Als max. Aufstiegsgeschwindigkeiten sind anzusetzen:

  • im Tiefenbereich unterhalb 20m: v max. = 10-18 m/min
  • im Tiefenbereich oberhalb 20m: v max. = 7-10 m/min oder weniger
Geplante Dekompressionstopps setzen die Aufstiegsgeschwindigkeit also künstlich herab. Auch bei „Nullzeit“-TG muss der Taucher auf eine geringe Aufstiegsgeschwindigkeit achten und sollte einen Dekompressionstopp von 4-5 min. auf 3-5 m Wassertiefe einhalten. Der heute propagierte "Sicherheitsstopp" ist mithin nichts anderes als ein unspezifischer Dekompressionsstopp.

2.5 Tipps für die Tauchsicherheit

  • Jo-Jo Tauchgänge vermeiden. Hier ist die Bildung von Mikrogasblasen exzessiv.
  • Wiederholungstauchgänge planen mit möglichst großer Oberflächenpause zwischen dem 1. TG und dem 2. TG. Die Mikrogasblasenbildung erreicht ihr Maximum ca. 1 - 2h Ende des letzten TG, wer dann gleich wieder ins Waser springt, nimmt die nächsten Blasenkeime gleich mit. Auch sind Zeitzuschläge zur Dekompression zu beachten (zumindest beim Tauchen mit Tabellen, der Computer rechnet das mit ein)
  • Auch mal einen Tauchgang am Tag ausfallen lassen oder einen Tag nicht tauchen (langsame Gewebe entsättigen lassen).
  • Ausreichenden Atemluftvorrat einplanen (d. h. 70-80 bar bei Beginn der Dekompression, je nach Flaschengröße und kalkulierter Dekodauer)
  • Körperliche Belastungen und hohe Temperaturen (Sauna) nach dem TG vermeiden (keine vermeidbaren Kondensationskerne für Gasblasen erzeugen)
  • Vor dem Fliegen 12-24 h nicht tauchen.
  • Auf genug Flüssigkeitsaufnahme achten. Blut mit geringer Fließfähigkeit kann austretendes Inertgas nicht so effektiv zur Lunge transportieren.

2.6 Dekompressionsunfälle/Dekompressionskrankheit (DCS decompression sickness)

Durch zu schnelle Druckentlastung beim Auftauchen entstehen Stickstoffblasen, d. h. das Inertgas bleibt nicht in Lösung sondern wird freigesetzt, so dass massive Gasblasen entstehen. Diese Gasblasen führen einerseits zu lokalen Gewebeschädigungen (Ischämien, Läsionen, Gewebszerreißungen), andererseits gelangen sie in den venösen Blutkreislauf und werden zur Lunge transportiert. Dort können sie in das arterielle System übertreten (in der Lunge, sog. "rechts-links-Shunt")

Wegen der großen Zahl der Blasen können diese dann, wenn in der Lunge angekommen, nicht vollständig über die Lungenbläschen an die Außenluft abgegeben werden. Dies führt einerseits zur Enstehung kleinster Lungenembolien und weiter dazu, dass diese Blasen weiter in den arteriellen Blutkreislauf eintreten, entweder direkt über die Lunge oder über ein Loch in der Herzscheidewand (patent formen ovale, pfo , das bei ca. 30% der menschen vorhanden ist). Außerdem besteht die bei massivem Einströmen von Gasblasen in die Lunge die Gefahr eines auf die Lunge begrenzten Bluthochdruckes, der zum Herzversagen und Kreslaufkollpas führen kann.

Unterschieden werden im Bezug auf die Dekompressionskrankheit folgende Typen:

  • DCS Typ I mit Haut-, Muskel- und Gelenksymptome (‚Bends‘), Juckreiz der Haut
  • DCS Typ II mit Nervenlähmungen, Bewusstlosigkeit, motorische und sensorischen Störungen (Taubheit, Blindheit)
  • DCS Typ III Langzeitschäden wie Skelettveränderungen, Nervenschädigungen (‚Läsionen‘)

2.6.1 Behandlung der DCS

  • Atmung von O2, möglichst hoher O2-Anteil, am besten 100%.
  • ruhige, flache Lagerung bei anprechbarem Unfallopfer, sonst stabile Seitenlage wenn das Opfer bewusstlos ist aber die Vitalfunktionen OK sind. Sonst entsprechende Maßnahmen ergreifen (HLW).
  • Flüssigkeitszufuhr
  • Rettungskette mit Behandlung in Rekompressionskammer
Die Behandlung der Dekompressionskranheit zielt darauf ab, die freien manifesten Gasblasen im Körper zu eliminieren. Die kann durch verschiedene Methoden erreicht werden.

Zuerst ist der Druckgradient, also das Inertgasgefälle zu erhöhen. Da es sich bei der Inertgaselimination ebenso wie bei der Aufsättigung um einen Diffussionsprozess handelt, ist dafür zu sorgen, dass das Inertgas den Körper möglichst schnell verlassen kann. Dazu wird die Gabe von Reinsauerstoff empfohlen. Aufgrund der Tatsache, dass der Körper durch diese Maßnahme keinen weiteren Stickstoff aufnehmen kann, ist das Druckgefälle (Gradient) vom Köper zur Umgebung maximiert, d. h. der Stickstoff wird mit maximal möglicher Transportrate abgegeben.

Weiterhin sind die im Körper sich befindlichen Gasblasen zu verkleinern. Dies wird durch eine Rekompression in einer Druckkammer erzielt, z. B. auf einen Umgebungsdruck, der einer Wassertiefe von 50m entspricht (6 bar). Von diesem Druck wird langsam, über mehrere Stunden entlastet, zum Schluss unter Atmung von 100% O 2 . Dieser hohe Druck ist deshalb notwendig, weil sich die Gasblasen im Körper nicht in Kugelform manifestieren sondern in länglicher Form sich an die Gefäßwände anlagern. Um diese Blasen so zu verkleinern, dass sie das Gefäß wieder freigeben, ist ein hoher Umgebungsdruck notwendig, weil sich die wegen der Adhäsionskräfte weiter an die Wände des Blutgefäßes anlagern und zuerst in der Länge schrumpfen und dann erst im Durchmesser.

Um die Fließfähigkeit des Blutes zu verbessern ist dem ansprechbaren Patienten ausreichend Flüssigkeit zuzuführen, allerdings wegen der dehydrierenden (wasserentziehenden) Wirkung keinen Alkohol, Kaffee oder Tee.

Keinen Beleg gibt es für den Nutzen der Gabe von Aspirin zum Zwecke der Verbesserung der Fließfähigkeit des Blutes.

2.6.2 Alternative Behandlungsmöglichkeiten

2.6.2.1 Nasse Re-/Dekompression mit Druckluft
Patient atmet aus SCUBA Luft auf 10 bis 15m WT

Abzulehnen weil

  • Patient in unstabilem (i. e. nicht tauchtauglichen Allgemeinzustand)
  • Gefahr der Auskühlung durch langen Wasseraufenthalt
  • Gefahr der Bewusstlosigkeit oder Erbrechen unter Wasser
2.6.2.2 Nasse Re-/Dekompression mit Sauerstoff (max. 9m WT)
Dieses Verfahren wird in Australien teilweise recht erfolgreich praktiziert, was gut funktioniert, da hier die Auskühlung de Patienten keine Gefahrenquelle darstellt. Der Patient atmet mit Vollgesichtsmaske einige Stunden im warmen Wasser reines O 2 in einer Wassertiefe von 6 bis 9 m.

2.7 Ausgelassene Dekompression und kurzes Austauchen

Reicht das Atemgas nicht für die ganze Dekompressionsphase sollte man die tieferen Dekostopps noch durchführen (also z. B. auf 12, 9 und evtl. 6 m) um die schnellen Gewebe wie Nerven und Zentralnervensystem zu entsättigen und dann die flacheren Stopps auslassen bzw. auf dieser Tiefe die Flasche vollständig leer atmen.

Besteht die Möglichkeit, ein volles Tauchgerät innerhalb weniger Minuten zu erreichen, so kann eine Toleranzzeit von 2 bis 3 Minuten gerechnet werden, in der der Taucher gefahrlos und ohne Symptome einer DCS in das Wasser zurückkehren kann. Sodann ist die gesamte Dekompressionsphase beginnend mit der tiefsten Deko-Stufe erneut zu durchlaufen. Dieses Vorgehen wird als " nachgeholte Dekompression " bezeichnet, im Unterschied zur "nassen Rekompression".

Ist die Zeitspanne außerhalb des Wassers zu lang oder es zeigen sich nach Verlassen des Wassers erste Symptome der DCS, darf nicht wieder abgetaucht werden. Stattdessen ist die Gabe von reinem O 2 und eine ruhige Lagerung angezeigt.

[...]

2.8 Falsche Annahmen und Aussagen zur Dekompression

Folgende Aussagen, die man immer wieder in Tauchsportkreisen hört, sind letztlich unbewiesen:
  • Es fehlt bis heute u. a. ein eindeutiger wissenschaftlicher Beleg für die Richtigkeit der These „Tiefster Tauchgang zuerst“.
  • Bei einem Nullzeit-TG seien Dekompressionschäden unmöglich. Diese Annahme ist evident falsch, da auch nach NZ-Tauchgängen (besonders wenn die vorhergehende Oberflächenpause kurz war) immer wieder von Dekompressionsunfällen berichtet wird.
3. Glossar

Atemgas

Als Atemgas verwenden wir meistens Luft. Da jedoch die hier geschilderten Gesetze für alle Gemische, die beim Tauchen zum Atmen verwendet werden, anwendbar sind, sprechen wir allgemein von Atemgas , und meinen dabei Luft, Nitrox, Trimix, Heliox etc.

Gesetz von Henry

Der englische Arzt William Henry fand Ende des 18. Jh heraus, dass sich eine Flüssigkeit mit einem Gas, das über Ihr liegt, sättigt. Das Gas wird zum Teil in die Flüssigkeit eingelagert (physiklaisch gelöst), und zwar solange, bis diese Flüssigkeit kein weiteres Gas mehr aufnehmen kann, also gesättigt ist.

Kompartiment

Wissenschaftliche Bezeichnung für Modellgewebe . Ein Kompatiment entspricht einem gedachten Körpergewebe für Dekompressionsmodelle.

Mikrogasblasen

Kleinste Gasblasen, die beim Dekomprimieren entstehen und die wegen ihrer geringen Größe keine physiologischen Probleme hervorrufen, wenn die Anzahl unterhalb eines bestimmten Grenzwertes bleibt. Wird die Anzahl der Mikrogasblasen jedoch zu hoch, so stören sie die Stickstoffabgabe in der Lunge, weil es in der Lunge zu kleinsten Embolien kommt, was zu einer Herabsetzung des Gasaustausches führt. Damit wird die Entsättigung des Körper in Bezug auf das Inertgas verzögert.

Offenes Foramen Ovale (patent foramen ovale)

Dieses Loch in der Herzscheidewand dient dazu, den ungeboren Körper im Mutterleib optimal mit Sauerstoff zu versorgen. Es wächst i. d. R. in den ersten Lebensmonaten zu. Bei ca. 1/3 der Menschen gelingt der Verschluss allerdings nicht vollständig.







(C) 2001/2002 Peter Rachow