DIE BEDEUTUNG DES SAUERSTOFFS BEI DER BEHANDLUNG VON TAUCHUNFÄLLEN

Die Bedeutung des Sauerstoffs bei der Behandlung von Tauchunfällen

Die Erfahrungen der letzten Jahrzehnte haben gezeigt, dass eine schnelle Behandlung der Betroffenen mit Sauerstoff die Folgen vieler Tauchunfälle erheblich lindern, wenn nicht gar ganz verhindern könnte. Ein entsprechendes Sauerstoff-Erstversorgungs-Kit gehört somit zur sicherheitstechnischen Grundausstattung, die bei jedem Tauchgang zur Verfügung stehen muss. Dr. Hanjo Roggenbach hat deshalb die wichtigsten Aspekte zur "Sauerstoffbehandlung" bei einem Tauchunfall sowie die Vor- und Nachteile der verschiedenen Systeme für die LeserInnen der Fachzeitschrift DIVEMASTER zusammengestellt.

Die Erfahrungen der letzten Jahrzehnte haben gezeigt, dass eine schnelle Behandlung der Betroffenen mit Sauerstoff die Folgen vieler Tauchunfälle erheblich lindern, wenn nicht gar ganz verhindern könnte. Ein entsprechendes Sauerstoff-Erstversorgungs-Kit gehört somit zur sicherheitstechnischen Grundausstattung, die bei jedem Tauchgang zur Verfügung stehen muss. Dr. Hanjo Roggenbach hat deshalb die wichtigsten Aspekte zur "Sauerstoffbehandlung" bei einem Tauchunfall sowie die Vor- und Nachteile der verschiedenen Systeme für die LeserInnen der Fachzeitschrift DIVEMASTER zusammengestellt.

Die Sauerstoffbehandlung ist in der Notfallmedizin und bei einigen chronischen Erkrankungen wegen ihres nachgewiesenen positiven Effektes seit Jahrzehnten bekannt. Ein Sauerstoffsystem - meist als "offenes System" - ist deshalb auch Bestandteil jedes Notfallkoffers. Bei der Behandlung von Tauchunfällen verwendet man den Sauerstoff seit ca. 15 Jahren. Die Erfahrungen der Vergangenheit haben leider gezeigt, dass Sauerstoff in nicht einmal der Hälfte aller Fälle (37%) als Erstmaßnahme am Tauchplatz zur Anwendung kam. Andererseits wurde häufig mit Sauerstoffsystemen gearbeitet, die die geforderte Atmung von 100% Sauerstoff möglich gemacht haben. Aus der folgenden Zusammenstellung soll hervorgehen, welches System für Tauchvereine, Tauchbasen und Tauchschiffe am besten geeignet ist.

Sauerstoff O²

Sauerstoff (Oxygenium) ist ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas, als chemisches Element im Periodensystem mit der Ordnungszahl 8 und einem Atomgewicht von 16 u, genauer15,9994 (zu 99,7587% in der Isotopenform 160, der Rest als 170- und ".O-Isotope). Es ist verflüssigt (hellblau) bei -182, 97°C, erstarrend bei -218,78 °C und wenig löslich in Wasser. Er kommt normalerweise bimolekular (O,), unter Einwirkung von Ultraviolettlicht und bei chemischen Reaktionen auch monomolekular (atomarer Sauerstoff 0) oder trimolekular (03) als Ozon vor. Der Sauerstoff zeigt ein natürliches Vorkommen frei in der Atmosphäre, im Wasser und in allen Lebewesen??††{?, gebunden in Mineralen, Wasser und organischen Stoffen; er reagiert mit den meisten Elementen (außer z.B. mit den Edelgasen) unter exothermen Erscheinungen (Brennen) mit Bildung von Oxiden, Säuren u.s.w. Eine "stille" Oxidation findet sich bei der Rostbildung und bei biologischen Vorgängen. Sauerstoff ist lebenswichtig für die Energiegewinnung bei den meisten Stoffwechselabläufen.

Sauerstoff als Medikament

Sauerstoff wird als Medikament in der ärztlichen Behandlung bei zahlreichen Gesundheitsstörungen eingesetzt. Wie jedes Medikament eine "Packungsbeilage" hat, gibt es diese auch für den Sauerstoff. Jede Firma, die medizinischen Sauerstoff abfüllt und an Endverbraucher verkauft, ist per Gesetz verpflichtet, die auf Seite 34 abgebildete Packungsbeilage der gefüllten Sauerstoffflasche beizulegen. Das Atemgas wird durch die Atmung in die Lungen geführt. In den Alveolen (Lungenbläschen) erfolgt auf einer Oberfläche von ca. 100 mz der Gasaustausch, d.h. Sauerstoff wird entsprechend einem Konzentrationsgefälle in das Kreislaufsystem aufgenommen und Kohlendioxid (COZ) wird aus dem Kreislaufsystem in die Alveolen abgegeben. Der aufgenommene Sauerstoff wird zum allergrößten Teil an den roten Blutfarbstoff (Hämoglobin) der Erythrozyten chemisch gebunden, nur ein verschwindend kleiner Teil von 0,13 mmol/1 wird physikalisch im Blut gelöst. Die physikalische Lösung des CO 2 ist 20 mal so hoch wie bei OZ. Der Sauerstoff wird nun über das arterielle Kreislaufsystem zu den Körperzellen transportiert, wo er zur Energiegewinnung gebraucht wird.

Das Atemgas wird durch die Atmung in die Lungen geführt. In den Alveolen (Lungenbläschen) erfolgt auf einer Oberfläche von ca. 100 mz der Gasaustausch, d.h. Sauerstoff wird entsprechend einem Konzentrationsgefälle in das Kreislaufsystem aufgenommen und Kohlendioxid (COZ) wird aus dem Kreislaufsystem in die Alveolen abgegeben. Der aufgenommene Sauerstoff wird zum allergrößten Teil an den roten Blutfarbstoff (Hämoglobin) der Erythrozyten chemisch gebunden, nur ein verschwindend kleiner Teil von 0,13 mmol/1 wird physikalisch im Blut gelöst. Die physikalische Lösung des CO 2 ist 20 mal so hoch wie bei OZ. Der Sauerstoff wird nun über das arterielle Kreislaufsystem zu den Körperzellen transportiert, wo er zur Energiegewinnung gebraucht wird.

Die Sauerstoffaufnahme in der Lunge und den Transport auf dem Blutweg bis hin zur Zelle bezeichnet man als äußere Atmung, die Stoffwechselvorgänge in der Zelle als innere Atmung. Die Atemregulation erfolgt zentral gesteuert, d.h. die Atemmuskeln werden von Nerven aus dem Halsmark (ZNS) und aus dem Brustmark versorgt, nach dem sie Befehle aus dem Atemzentrum (Medulla oblongata) erhalten haben, und zwar alternierend für die Einatmung (Inspiration) und Ausatmung (Exspiration). In der Peripherie befinden sich Dehnungsrezeptoren in der Lunge und Chemorezeptoren in der Aorta und der Halsschlagader (A. carotis), die einerseits den Dehnungszustand in der Lunge, andererseits die Konzentrationen für Sauerstoff und Kohlendioxid im Blut an das Atemzentrum melden. Weitere Einflüsse der Atmung sind durch Dehnungsrezeptoren in Muskeln und Sehnen, Einflüsse aus höheren Zentren des Zentralnervensystems (ZNS), Pressorezeptoren (Blutdruck), Körpertemperatur und Hormone gegeben.

Durch den Atmungsprozeß werden in Ruhe mit ca. 15 Atemzügen/min 600 ml Atemzugvolumen (AZV) bewegt, das Atemminutenvolumen (AMV) beträgt also in Ruhe ca. 9 1. Das AMV kann durch Arbeit und Paniksituationen auf 200 1 (1) gesteigert werden. Bei einem tödlichen Eistauchunfall haben wir bei dem Betroffenen ein AMV von 175 1 kurz vor dem Tod gemessen. Von dem in der Atemluft angebotenen Sauerstoff (21%) wird nur ein kleiner Teil ausgenutzt, so dass in der Ausatemluft noch 17% Sauerstoff vorhanden ist. In Notfallsituationen geht es darum, diesen Anteil möglichst konzentriert anzubieteri, damit eine 100%ige Sauerstoffkonzentration im Kreislaufsystem entsteht. Erst dann ist die Garantie gege ben, Gasblasen im Gefäßsystem wirksam zu verkleinern und Schäden durch 02 Mangel zu verhindern.

Wann ist die 02-Behandlung angezeigt (Indikationen)?

Man unterscheidet die Sauerstoffbehandlung unter normobaren Verhältnissen (NBO) von der Druckkammerbehandlung unter hyperbaren Verhältnissen (HBO), die noch sicherer und vor allem schneller zu einem therapeutischen Erfolg führt. Die normobare Sauerstoffbehandlung ist bei folgenden Erkrankungen bzw. Unfällen angezeigt: • Tauchunfall, d.h. jede Form der "Bläschenkrankheit" (DCS 1, DCS 11, AGE) • Tauchunfall beim Apnoetauchen Beinahe-Ertrinken Herz-Kreislauf-Stillstand Kohlenmonoxid (CO)-Vergiftung Unterkühlung (Seerettung, alpine Unfälle) • akute Dekompression in der Aviatik (auch prophylaktisch bei Segelfliegern) • Höhenlungenödem

Oft genügt eine leichte Erhöhung der Sauerstoffkonzentration im arteriellen Kreislaufsystem, um einen wirksamen Effekt zu erreichen. Für die uns Interessierenden Tauchunfälle stellt die normobare 02Behandlung die wichtigste Therapiemaßnahme dar. Bedeutsam ist, dass wir eine möglichst 100%Ige 02 Konzentration Im Atemgas, d.h. In der Alveolarluft Wirkprinzipien der 02-Behandlung Der zugeführte Sauerstoff soll im Kreislauf zu einer möglichst 100%igen Aufsättigung führen, um die folgenden Wirkungen zu erzielen: • Erhöhung des im Blut physikalisch gelösten 02 durch Konzentrationsausgleich zwischen Alveolarluft und arteriellem Kreislaufsystem (plasmatische Oxigenation) • maximale Aufsättigung der chemischen Sauerstoffbindungskapazität des roten Blutfarbstoffes Hämoglobin ' Verkleinerung und Ausscheidung von Stickstoff (DCS)- und Luftblasen (AGE) aus dem Kreislauf und aus den Geweben • Verminderung von Gewebeschwellungen (Ödem) • Verminderung der durch 02Mangel bedingten Gewebeschädigung (Hypoxie)

Als Taucher interessiert uns natürlich vordringlich die Frage, aus welchem Grunde es durch NBO zu einer Verkleinerung von Stickstoff- und Luftblasen im arteriellen System und zur Eliminierung des Stickstoffs (Denitrifikation) aus Blut und Gewebe kommt. Das Wirkprinzip ist ein Konzentrationsgefälle von 02 bzw. N2 an den Schnittstellen Alveolarluft/Kapillarsystem der Lunge und Stickstoff- bzw. Luftblase/Blut. Bei geeigneten Systemen (Wenoll- und Demandsystem) enthält die Alveolarluft 100% 02 und keinen Stickstoff; ähnliche Verhältnisse finden sich im arteriellen Kreislaufsystem. Durch das Konzentrationsgefälle entweicht der Stickstoff aus den N2 Blasen und den Luftblasen, die ja bekanntlich 78% Stickstoff enthalten. Die Blasen verkleinern sich und verschwinden schließlich. Der Stickstoff geht dann wieder im Blut in Lösung und wird durch die Lunge ausgeschieden; denn zwischen Blut und Alveolarluft liegt ja auch ein Konzentrationsgefälle für Stickstoff vor. Gewebeschäden und neurologische Ausfälle lassen sich schnell und wirksam beeinflussen, oft schon am Unfallort. Wie wird die 02-Behandlung durchgeführt?

Der normobaren 02-Behandlung muß eine Diagnose vorausgehen. Entsprechend dem "Diagnostischen Block", den wir von den HLW-Maßnahmen kennen, ergeben sich verschiedene Möglichkeiten:

• Atmender Taucher • Ansprechbar - 02 atmen lassen durch offene oder geschlossene Systeme • Nicht ansprechbar - 02 atmen lassen, am besten durch geschlossenes System • Nicht atmender Taucher • Ansprechbar - 02 Beatmung mit offenen oder geschlossenen Systemen • Nicht ansprechbar - 02 Beatmung mit offenen oder geschlossenen Systemen • Zwei atmende Taucher - 02 atmen lassen mit offenen oder geschlossenen Systemen (z.B. Demand- oder Wenoll-System mit zwei Abgängen)

Grundsätzliche Regeln für die Sauerstoffanwendung:

• So hoch konzentriert wie möglich • So lange wie möglich (bis zur Übergabe an Notarzt oder Druckkammer) • So schnell wie möglich (bei Zeitverzug geringere Erfolgsaussichten)

Für die Sauerstoffbehandlung stehen unterschiedliche Systeme zur Verfügung:

1. Offene Systeme

Gesichtsmaske mit konstanter Sauerstoffzufuhr ("konstant flow"). Notfallstationen, Ambulanzen und Notarztwagen sind hiermit ausgestattet. Es handelt sich um eine Sauerstoffflasche, Druckreduzierventil und Verbindungsschlauch zum Patienten über eine Atmungsmaske. Die Effektivität dieser Systeme ist gering, man erreicht lediglich eine 40%ige Sauerstoffkonzentration in der Alveolarluft. Offene Systeme mit konstanter 02 Zufuhr und Reservoirbeutel. Hierbei wird aus einem Reservoirbeutel reiner Sauerstoff geatmet, und man erreicht eine nahezu 100%ige Aufsättigung in der Alveolarluft und im Blut, Dichtigkeit des Maskensystems vorausgesetzt. Der Sauerstofffluß muß dabei unbedingt auf einen Fluß von 15 L/min eingestellt werden. Bedarfsgesteuerte offene Systeme (Demand). Sie funktionieren ähnlich einem Lungenautomaten, nur wird statt Druckluft Sauerstoff geatmet. Die Wirkung ist sehr effektiv, denn man ereicht 100% 02 in der Alveolarluft. Das Problem ist die Dichtigkeit der Maske. Zur Verfügung stehen das DAN-Gerät und der Dräger-Koffer

2. Geschlossene Systeme

Das Wenoll System

Geschlossene Systeme finden wir bei Narkosegeräten und seit einigen Jahren beim sog. Wenoll-System. Dieses System ist ein geschlossenes Sauerstoff-Kreislaufsystem, das aus 3 Hauptkomponenten besteht: 0-Flasche, Druckregler und Atemsystem. Das Atemsystem ist ein Einmalsystem und nach Gebrauch einfach auszutauschen. Ein- und Ausatmung werden automatisch durch Ventile in der Kalkpatrone (CO.-Absorber) geregelt. Die Ausatmung (Exspiration) erfolgt in den Rückatembeutel, die Einatmung (Inspiration) erfolgt ebenfalls aus dem Rückatembeutel, aber durch den CO 2 Absorber, um das Kohlendioxid zu entfernen. Im Ausatemschenkel ist ein Überdruckventil angeordnet, das bei Eigenatmung auf Minimum (ca. 3 mbar) eingestellt wird, denn bei normaler Stoffwechseltätigkeit verbraucht ein Erwachsener ca. 0,31 Sauerstoff pro Minute. Dem geschlossenen System wird jedoch eine vielfach höhere Sauerstoffkonzentration (0-Flow z.B. 1,31/min) zugelei tet. Hierdurch wird regelmäßig am Ende der Ausatmung das überschüssige Volumen und damit auch der Stickstoff (Na) am Überdruckventil eliminiert. Bei Therapiebeginn wird die überschüssige Stickstoffmenge in der Lunge durch kurzzeitiges Betätigen der Spültaste (Flush) am Druckregler entfernt.Bei guter Dichtigkeit der Maske erreicht man eine 100%ige Sauerstoffkonzentration Inder Alveolarluft. Die Vorteile sind eine über Stunden mögliche Anwendung, die Möglichkeit der Beatmung bei nicht selbs??††??tändig atmenden Tauchern, gute Dichtigkeit der Maske, hohe Effektivität und nicht zuletzt der Preis. Neuerdings enthält das Wenoll-System ein O2 Demandmodul, das auf der Basis des Oktopus "Slimline" der Firma Oceanic entwickelt wurde und einen neuen CO 2-Absorber, bei dem die Füllmenge um 40% erhöht wurde. Dadurch konnte die Therapiedauer mit nur einem Absorber auf 7 Stunden und 24 Minuten verlängert werden. Im Extremfall können (wenn 2 Mitteldruckabgänge vorhanden sind), 3 verunfallte Taucher behandelt werden, 1 Patient mit dem Demandmodul und 2 Patienten mit dem Kreislaufsystem. 3. Masloe-Mundstilct-Patentanschluß Diese Methode wird nur über eine Intubation möglich, d.h. ein Tubus wird in die Luftröhre des Patienten geschoben und durch eine weiche Gummiblase dicht verschlossen. Die lntubation ist dem Arzt vorbehalten. Sie ist die beste und sicherste Methode, das Atemgas dem Patienten zuzuführen.

Vor- und Nachteile der Systeme:

Bei den offenen Systemen ist die einfache Gesichtsmaske mit konstanter Sauerstoffzufuhr abzulehnen, da hierbei Mischluft geatmet und keine ausreichende Sauerstoffsättigung des Blutes erreicht werden. Bei der konstanten Sauerstoffzufuhr über eine gute Maske (z.B. Laerdal oder Dräger) mit Reservoirbeutel erreicht man gute OZ Konzentrationen, braucht aber viel Sauerstoff (mindestens 15l/min), damit der Reservoirbeutel ständig ausreichend gefüllt ist. Damit reichen die Reserven für 25-30 min. Der Maskensitz ist nicht unbedingt dicht, er muß zur Sicherheit mit der Hand fixiert werden. Dieses System ist kostengünstig und nur für kurze Anwendung gedacht, es sei denn, es stehen Sauerstoff-Ersatzflaschen zur Verfügung. Die heute gebräuchlichen Demand-Systeme (DAN und Dräger akut 2000) sind im Wesentlichen als gleichwertig anzusehen, wenn man von gleichen Sauerstoffreserven ausgeht. Die Kosten sind für diese Systeme sehr hoch, die Behandlungsdauer ist bei gleichen Sauerstoffreserven deutlich geringer als bei dem geschossenen Wenoll-System. Dieses ist in der Komplettversion preislich günstig, die Behandlungsdauer beträgt mit einem Absorber über 7 Stunden, und die Optionen des Demandmoduls lassen keine Wünsche offen.

EG-Sicherheitsdatenblatt

Das Sicherheitsdatenblatt nach EG - Richtlinien 91/155/EWG (erhältlich bei Dräger) enthält alle wichtigen Punkte, die bei der Anwendung von verdichtetem Sauerstoff für medizinische Zwecke beachtet werden müssen. Grundsätzlich kann es bei der Anwendung von Sauerstoff zu Schäden in der Lunge kommen. Erste meßbare Veränderungen finden sich jedoch erst nach einer Anwendung von 8 Stunden, tatsächlich schädliche Wirkungen erst nach 48 Stunden. In unserer Notfalltherapie besteht deshalb auch bei hoch konzentrierter Sauerstoffanwendung keinerlei Vergiftungsgefahr. Bei der hyperbaren Sauerstoffbehandlung können Lungenschädigung, epileptische Anfälle und Nervenschädigung ( Neurotoxizität) auftreten.

Ein Artikel aus dem Divemaster von Dr. Hanjo Roggenbach