Überdruckatmung und physiologisches Training: Grundvoraussetzung für eine bestimmungsgemäße Handhabung der Persönlichen Schutzausrüstung im Flugzeugcockpit

Kurzfassung

Flughöhen jenseits von 40.000 Fuß werden heute von der Industrie präferiert, da die geringere Luftdichte und der dadurch reduzierte Strömungswiederstand besonders treibstoffeffizientes Fliegen ermöglicht. Menschen sind ohne den Schutz der Druckabine unter den atmosphärischen Bedingungen in dieser Höhe nicht ohne technische Hilfsmittel lebensfähig. Der Sauerstoffpartialdruck (pO2) ist zu niedrig, um eine ausreichende Oxigenierung des Blutes zu ermöglichen. Bei Atmung von reinem Sauerstoff wird die Situation deutlich verbessert, inspiratorisch entspricht der pO2 dann annähernd dem Umgebungsdruck. Ab ca. 35.000 Fuß Höhe ist aber selbst das nicht mehr ausreichend, dann wird es notwendig, den Druck in den Atemwegen durch Überdruckatmung zu erhöhen. Dies ist für den Organismus aber nicht trivial: der anatomische Totraum wird gebläht und kann sich nahezu verdoppeln, das Herz muss gegen einen zusätzlichen Druck pumpen und die Atemmechanik kehrt sich um; werden die Atemwege geöffnet, fließt automatisch Gas in die Lunge, bei der Exspiration muss es hingegen aktiv herausgedrückt werden. Der Körper besitzt Strategien, um diesen veränderten Bedingungen zu begegnen. Im Rahmen einer Versuchskampagne in der Höhenkammer am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des DLR in Köln wurden Probanden von medizinischen Betreuern ohne Vorerfahrung mit Überdruckatmung auf 45.000 Fuß begleitet. Zum Schutz vor der hypobaren Hypoxie trug das Begleitpersonal Quick-Donning Masken entsprechend den Standards im Cockpit heutiger Verkehrsflugzeuge. Dabei handelt es sich um Oronasalmasken mit einem höhenabhängigen Atemüberdruck von maximal 25 mbar. Das eigentliche Experiment beinhaltete eine Höhenexposition je Proband, für die Begleiter ergab sich daraus aber ein Szenario aus 5 wiederholten Kammerfahrten. Während des Höhenaufenthaltes wurden Herzaktivität (EKG) und Sauerstoffsättigung (SpO2) kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet. Während der ersten Kammerfahrt, somit auch der ersten Berührung mit Überdruckatmung in der Höhe, wurde unter den Betreuern ein Sättigungsabfall auf minimal 82% und mehr als eine Verdoppelung der Herzfrequenz gemessen. Ein Versuchsdurchlauf musste sogar abgebrochen werden, weil der Begleiter kurzzeitig das Bewusstsein verlor. Die subjektive Schilderung des Ereignisses legte allerdings die Vermutung nahe, dass dieser Bewusstseinsverlust durch einen starken Vagusreiz als Folge von intraabdominellem Druck durch expandierende Darmgase ausgelöst wurde. Mit jeder Versuchswiederholung für einen Begleiter zeigte sich eine Verkürzung der Adaptationsperiode nach Erreichen der Maximalhöhe bzw. des maximalen Atemdrucks und eine Erhöhung der Gleichgewichtssättigung während des Experimentes. Diese Beobachtung legt nahe, dass es bei der Anwendung von Überdruckatmung einen nicht zu vernachlässigenden physiologischen bzw. verhaltensbedingten Trainingseffekt gibt, und schon nach kurzer Zeit effektive Anpassungsstrategien entwickelt werden. Andererseits ist zu befürchten, dass Überdruckatmung ohne vorheriges Training unter realistischen Bedingungen bei der Erstanwendung zu gravierenden Leistungseinschränkungen führen kann.