Menschen haben in Tiefen bis zu nahezu 700m relativ komfortabel überlebt und dabei Gas mit einer Dichte eingeatmet, die mehr als 12 Mal so hoch ist wie die der Oberflächenluft. Aber trotz ihrer Fähigkeit, unter extremen Bedingungen zu funktionieren, können geringfügige Unterschiede bei der Gasauswahl in jeder Tiefe Tauchgänge zulassen oder verhindern. Jahrzehntelang haben Taucher Wege gefunden, die Auswirkungen des Drucks auf den Körper zu mildern, ohne sie zu verstehen. Neue Forschungen helfen dabei, die menschliche Leistungsfähigkeit in schwierigen Umgebungen zu erklären und evidenzbasierte Praktiken zu entwickeln, um unser Risiko im Wasser zu minimieren.
Tabellen mit den Koeffizienten der verschiedenen Perfusionsmodelle
M-Werte USN / Workman (1965) für N2
Das Sauerstoff Fenster
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Der Begriff Sauerstoff Fenster kennzeichnet die O2-Partialdruckdifferenz zwischen arteriellem und venösem Blut, bzw. (andere Sichtweise) die O2-Partialdruckdifferenz zwischen venösem Blut und Atemgas in der Lunge. Je nach Referenz fällt der Wert für die Öffnung des Sauerstoff Fensters leicht unterschiedlich aus.
Dekompressionsberechnung mit Mischgasen
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Geht Helium als weiteres Inertgas in die Sättigungsrechnung mit ein, so verhalten sich die Gewebeinertgasdrücke für Helium und Stickstoff additiv siehe Gl. (30) (A.A.Bühlmann et al. - Tauchmedizin, S. 101 ff.)
M-Values / M-Werte
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Für einen gegebenen Umgebungsdruck ist ein M-Wert definiert als maximaler, absoluter Inertgasdruck, den ein Kompartiment tolerieren kann, ohne offensichtliche Symptome der Dekompressionskrankheit zu zeigen.
Der Begriff wurde von Robert Workmann eingeführt und beschreibt im Rahmen der Dekompression beim Auftauchen die kompartimentspezifischen Grenzen des Umgebungsdruckes, bis zu denen maximal aufgetaucht werden darf, ohne dass es zu Symptomen der Dekompressionserkrankung kommt.
Dekompression im Sinne kontrollierter Entsättigung findet also im Bereich zwischen Umgebungsdruck und (oberhalb davon) dem korrespondierenden M-Value statt.
Gradienten Faktoren
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Erik C. Baker stellte über die Anpassung der Koeffizienten hinaus Überlegungen an, wie die Entsättigung noch konservativer durchgeführt werden und gleichzeitig an bestimmte Tauchgangsprofile angepasst werden könnte. Hintergrund der Überlegung war, dass kurze, tiefe Tauchgänge eher zu einer Sättigung der schnellen Kompartimente führen, während lange, weniger tiefe Tauchgänge auch zu einer stärkeren Sättigung der mittleren und langsameren Kompartimente führen. Baker wollte die Möglichkeit schaffen, auf solch unterschiedliche Tauchgangsprofile angepasster zu reagieren.
Schreiner-Gleichung
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Ein grosser Dank geht an Beat Müller für seine Korrekturhinweise. Als ehemaliger Research Associate von Prof. Bühlmann ist er derjenige, der die Tabellen gerechnet hat.
An dieser Stelle wird eine alternative Sättigungsgleichung vorgestellt, die sich unter dem Namen Schreiner-Gleichung etabliert hat.
Sättigungsberechnung nach Schreiner und Kelly
Das Modell von Bühlmann geht in der Sättigungsgleichung (1) von einem konstanten inspiratorischen Inertgasdruck während des Explorationszeitraumes aus. Um damit ein annähernd reales Tauchgangsprofil abzubilden, muss der Tauchgang dabei in möglichst viele, kleine Schritte zerlegt werden. D. h. der Explorationszeitraum zwischen den einzelnen Messungen sollte möglichst gering werden.
Bereits in den Jahren 1967 und 1971 haben jedoch H. R. Schreiner und P. L. Kelley eine Möglichkeit aufgezeigt, die Gewebesättigung unter der Annahme einer Tauchtiefenänderung mit konstanter Geschwindigkeit zu berechnen (H.R.Schreiner - A Pragmatic View of Decompression).
Berechnung der Dekompression
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In der Nullzeitberechnung wurden bereits Fälle diskutiert, in denen die Nullzeit abgelaufen ist. In diesem Fall ist ein direkter Aufstieg zur Oberfläche nur unter Einhalten der angebrachten Aufstiegsgeschwindigkeit nicht mehr möglich. Letztlich ist in mindestens einem Kompartiment die Inertgasspannung höher als der vom entsprechenden Kompartiment tolerierte Wert.
Für die Dekompressionsberechnung wird ausgehend von der aktuellen Tiefe und dem Tauchgangprofil die nächst niedrigere Dekostufe benötigt. Dazu muss die Verweilzeit auf dieser Dekostufe berechnet werden.
Berechnung der Nullzeit
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Eine der wichtigsten Informationen für einen Taucher ist die Angabe der verbleibenden Nullzeit in Abhängigkeit von Tauchgangprofil und aktueller Tiefe.
Durch Auflösung der Sättigungsgleichung in (1) nach kann die verbleibende Nullzeit berechnet werden. Da in Gl. (1) 
im Exponenten zur Basis 2 steht, wird nach über den Logarithmus zur Basis 2 aufgelöst. Die Formel zur Berechnung der Nullzeit lautet dann wie in Gl. (9):
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(9) |
Entsättigung
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Um die Sättigung der Kompartimente mit Inertgasen brauchen wir uns weiter keine Gedanken zu machen. Je schneller und/oder tiefer wir abtauchen, desto schneller sättigen alle Kompartimente im Rahmen der in Gl.(1) bis Gl.(4) beschriebenen Zusammenhänge mit Inertgas auf.
Umgekehrt gilt dieser Fall natürlich auch. Je schneller die Druckentlastung geschieht, desto schneller entsättigen die Kompartimente theoretisch wieder. Und genau darin liegt das Problem beim Auftauchen.
Inspiratorischer und alveolarer Inertgasdruck
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Als nächstes betrachten wir den inspiratorischen Inertgasdruck, da diesem in der Sättigungsgleichung grosse Bedeutung zukommt. Dieser ist praktisch die Schnittstelle nach aussen.
Der inspiratorische Inertgaspartialdruck wird bei Bühlmann mit
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(2) |
angenommen (A.A.Bühlmann et al. - Tauchmedizin, S. 88, 90).
Die Sättigungsgleichung
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Die Auf- und Entsättigung der Kompartimente mit Inertgasen wird bei Bühlmann durch Gl. (1) beschrieben
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(1) |
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= Gewebeinertgasdruck am Ende des Expositionsintervalls in bar |
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= Gewebeintergasdruck zu Beginn des Expositionsintervalls in bar |
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= Inspiratorischer Inertgasdruck (s. unten) |
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= Intervallzeit in Minuten |
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= Halbwertszeit des Kompartiments für ein bestimmtes Inertgas in Minuten |
Inertgassättigung von Körpergeweben
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Jeder Tauchgang besteht aus drei Phasen
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Kompression - während des Abtauchens
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Isopression - das Verbleiben auf einer bestimmten Tiefe
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Dekompression - während des Auftauchens
Einführung
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Während eines Tauchgangs sättigt sich der Körper eines Tauchers je nach Tauchgangsprofil mehr oder weniger mit sogenannten Inertgasen auf.
Inertgase sind reaktionsträge (inerte) Gase, die sich nicht oder kaum an Stoffwechselreaktionen beteiligen. Das am häufigsten auftretende Inertgas beim Tauchen ist Stickstoff als normaler Bestandteil der Atemluft (~78%). Aufgrund der negativen Eigenschaften von Stickstoff bei erhöhtem Partialdruck (Stickstoffnarkose/Tiefenrausch), wird im Rahmen des technischen und kommerziellen Tauchens ein Teil des Stickstoff durch andere Inertgase (meist Helium) ersetzt. Grundsätzlich müssen Inertgase im Rahmen des Austauchens kontrolliert wieder abgegeben werden (Dekompression).
Nachgeholte oder ausgelassene Dekompression
Werden Dekostops ausgelassen, z.B. schiesst man ungewollt oder aus Not zur Oberfläche, und begibt sich anschliessend wieder in die Tiefe, um die Dekompression abzuschliessen, spricht man von nachgeholter Dekompression.
Leider gibt es hier immer wieder begriffliche Probleme. Korrekterweise muss zwischen nachgeholter Dekompression und nasser Rekompression unterschieden werden. Im ersten Fall ist das sofortige, nochmalige Abtauchen gemeint, falls trotz Dekopflicht der Taucher kurz auftauchen musste, aber noch keine Symptome einer Dekompressionskrankheit zeigt.
