Jahrbuch 2002

JAHRBUCH 2002 ÖSTERREICHISCHE GESELLSCHAFT FÜR ALPIN- UND HÖHENMEDIZIN

THEMEN:

B E R G R E T T U N G , T R A U M AT O L O G I E UND NOTFALLMEDIZIN ALPINE SPORTMEDIZIN, B E R G WA N D E R N , B E R G S T E I G E N , HÖHENTRAINING FREIE THEMEN

HERAUSGEBER: G. SUMANN W. S C H O B E R S B E R G E R P. M A I R F. B E R G H O L D

IMPRESSUM Herausgeber: SUMANN Günther, OA Dr. med., Klinische Abteilung für Allg. und Chirurgische Intensivmedizin, Univ.-Klinik für Anästhesie und Allg.

Intensivmedizin, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck.

E-Mail: guenther.sumann@uibk.ac.at SCHOBERSBERGER Wolfgang, Univ.-Doz. Dr. med., Vizepräsident ÖGAHM, Klinische Abteilung für Allg. und Chirurgische Intensivmedizin, Univ.-Klinik für Anästhesie und Allg. Intensivmedizin, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck.

E-Mail: wolfgang.schobersberger@uibk.ac.at MAIR Peter, Univ.-Doz. Dr. med., IKAR MedCom, Landesarzt des ÖBRD Tirol, Univ.-Klinik für Anästhesie und Allg. Intensivmedizin, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck. E-Mail: p.mair@uibk.ac.at BERGHOLD Franz, Univ.-Prof. Dr. med., Präsident der ÖGAHM, UIAA MedCom, Salzburger Platz 130, A-5710 Kaprun.

E-Mail: bergi@eunet.at Verleger: Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin Satz, Gestaltung und Druck: RAGGL digital graphic + print GmbH, Rossaugasse 1, 6020 Innsbruck ISBN-Nr.: 3-9501312-2-1 Alle Rechte vorbehalten

Umschlagbild U 1: Foto: Joe Redolfi Christophorus Flugrettungsverein Taubergung im Felsgelände Umschlagbild U 4: Foto: Lech – Zürs – Tourismus GmbH Welltain® Nordic Walking

VORWORT Dieses alpinmedizinische Jahrbuch stellt einen weiteren Meilenstein der deutschsprachigen Gebirgsmedizin dar. Dreizehn dieser weltweit einmaligen Kompendien stehen nun schon in meinem Bücherregal. Es war die anfangs unrealistisch, weil fantastisch erscheinende Idee Elmar Jennys, dessen hartnäckiges und unermüdliches Bemühen uns dann aber Jahr für Jahr ein neues schönes Jahrbuch geschenkt hat. In Wolfgang Schobersberger hat er einen würdigen, innovativen Nachfolger gefunden. Zusammen mit Günther Sumann und Peter Mair ist ihm auch diesmal wieder ein besonderes Highlight gelungen, wobei kaum jemand auch nur ahnt, welche immense Arbeit und oft frustrierende Mühen dahinter stecken.

Hingegen verfügt der Vierte im Bunde der Herausgeber, nämlich der Präsident, über das besondere Privileg, sich im Erfolg dieses Jahrbuches sonnen zu dürfen, ohne auch nur einen Finger dafür gerührt zu haben. Ihm bleibt nur die schöne Aufgabe, dem Team von Wolfgang Schobersberger ebenso wie allen Autoren dieses Jahrbuches im Namen aller Mitglieder und Leser ein besonders herzliches Danke zu sagen.

Neben unserem „Topprodukt“, diesem Jahrbuch, fanden in diesem Jahr 2002 noch eine Reihe weiterer Aktivitäten statt: zwei Rundbriefe, sechs Alpinärztekurse, ein Symposium zusammen mit der Wilderness Medical Society,je ein höhenphysiologisches Symposium in Tübingen sowie in Slowenien und einiges mehr. Erstaunlich eigentlich, dass uns nach bald eineinhalb Jahrzehnten Österreichischer Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin noch immer nicht die Luft ausgeht und auch die Mitgliederzahlen noch immer im Steigen begriffen sind.

Die Alpinmedizin oder die Gebirgsmedizin (Schweiz) oder die Bergmedizin (Deutschland) oder die Mountain Medicine (UIAA, IKAR, ISMM) erfreuen sich ganz offensichtlich ungebrochener Beliebtheit.

Ist das eine neue Subspezies im unaufhaltsamen Trend zu einer immer mehr verzweigten medizinischen Spezialisierung? Vielleicht sogar auf dem Weg zu einem etablierten Zusatzfach, und wenn ja, zu welchem Mutterfach? Häufig werden dann auch Fragen gestellt wie: Welche beruflichen Möglichkeiten habe ich mit der Alpinmedizin, wie kann ich das Diplom für meine Karriere verwenden, wo gibt es Arbeitsplätze für Alpinärzte?

Nur aus der Sicht eines monodisziplinären Wissenschaftsdenkens ist die Antwort vielleicht verblüffend: Die Alpinmedizin ist nämlich kein neu erfundenes Spezialfachgebiet, sondern nicht mehr und nicht weniger als ein viele traditionelle Fachgebiete übergreifender, multi- oder auch interdisziplinärer Befassungsbereich, in dessen Zentrum jedenfalls nicht die Medizin, sondern die Alpinistik steht, das Bergsteigen in all seinen bunten Erscheinungsformen.

3

Sind wir also bloß ein Hobby-Verein, wie das kürzlich jemand bissig bezeichnet hat? Ja und nein: Ja, weil es sich bei uns um Medizinerinnen und Mediziner handelt, die wohl stets in erster Linie Bergsteiger sind und hier eine sehr persönliche Brücke zwischen Hobby und Medizin gefunden haben.

Nein, wenn man das enorme Publikum bedenkt, für das die gesundheitlichen bzw. rettungsmedizinischen Aspekte der Alpinistik eine nicht geringe Bedeutung haben: Allein 54 % aller Österreicher wandern, 300.000 klettern und rund 3 Millionen betreiben Wintersport. In den österreichischen Bergen tummeln sich alljährlich immerhin an die 10 Millionen Wanderer und Bergsteiger, in den Alpen 40 Millionen, und weltweit sind es 100 Millionen.

Alpinärzte sind also keine Fachärzte, sondern in erster Linie medizinisch interessierte Bergsteiger. Jeder hat dabei sein ganz persönliches Interesse, seinen sehr individuellen Bezug zur Alpinmedizin. Es kann hier daher naturgemäß auch keine Hierarchien, Abstufungen und Klassifikationen geben, etwa zwischen Diplominhabern und solchen, die nie einen Alpinärztekurs besucht haben. Wer von unserer Diplomausbildung eine elitäre Kaderschmiede erwartet, deren Absolventen perfekte medizinische Alpinartisten sein müssten, sonst wäre das Diplomabzeichen eine Blamage für unsere Ausbildung, der hat weder die Alpinmedizin noch den Sinn alpinärztlicher Tätigkeit und schon gar nicht die Zielsetzungen unserer Aktivitäten begriffen.

Die zentrale Aufgabe einer Gesellschaft wie der unseren besteht also durchaus nicht in einer Elitebildung, sondern in breit gefächerter alpinmedizinischer Information und Kommunikation zwischen bergsteigenden Medizinern, im Erfahrungsaustausch, in möglichst qualifizierter Wissensvermittlung und auch in praxisrelevanter Forschung. Jeder andersgeartete Anspruch wäre illusorisch, abgehoben, realitätsfremd.

Die Alpinmedizin kann uns helfen, so Oswald Ölz, die Schadensfolgen unseres seltsamen Tuns etwas besser zu verstehen und vielleicht auch manchmal zu begrenzen. Wir sollten uns jedenfalls dessen bewusst sein, dass die Alpinmedizin zwar nur einen Nischenplatz in der modernen Medizin innehat – sie betrifft aber eine der schönsten, faszinierendsten Unwichtigkeiten unseres Lebens. Lionel Terray war es übrigens, der den fantastischen Satz geprägt hat: Bergsteiger sind Eroberer des Unnützen.

Franz Berghold Präsident der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin

4

Inhalt Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Autorenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Bergrettung, Traumatologie und Notfallmedizin W. Lederer, F. J. Wiedermann, M. Baubin, G. Kroesen Spezielle Reanimationssituationen: Blitzschlagverletzung . . . . . . . . . . 11 M. Lutz, P. Mair Untersuchung zu Verletzungsmuster und Verletzungsursache bei Sturz ins Kletterseil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 N. Huber, Th. Küpper Rehabilitation und Wiederaufbautraining nach Snowboardunfällen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 G. Rammlmair Medizinische Therapie am Unfallort: „Kann der Notarzt zum Risiko werden?“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 L. Breitfeld, W. Voelckel Der plötzliche Herztod im Gebirge und halbautomatische Defibrillatoren – grundsätzliche Überlegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 F. Elsensohn Automatische externe Defibrillatoren (AED) im Bergrettungsdienst – Gibt es einen Platz für AEDs im Bergrettungseinsatz? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 J. Gorjanc 90 Jahre Bergrettungsdienst Slowenien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

5

Alpine Sportmedizin, Bergwandern, Bergsteigen, Höhentraining U. Boutellier Höhentraining und Höhenanpassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 M. Vogt, M. Flück, H. Hoppeler „Living low – Training high“: Eine effektive Höhentrainingsmethode zur Verbesserung der sportlichen Leistungsfähigkeit von trainierten Athleten . . . . . . . . . . . 89 W. Domej, G. Schwaberger, G. P. Tilz, Z. Földes-Papp, U. Demel, H. P. u. R. Brezinschek Weißes Differentialblutbild und Aktivitätsmarker unter extremer Ausdauerbelastung in mittlerer Höhe . . . . . . . . . . . . 105 M. Faulhaber, M. Flatz und M. Burtscher -Blocker können kardiovaskuläre Belastungsreaktionen bei akuter Höhenexposition beeinflussen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 H. V. Ulmer Zielantizipation, Erfahrung und Taktik bei hohen körperlichen Anstrengungen längerer Dauer – Selbsteinschätzung, Selbstüberschätzung, Sichübernehmen . . . . . . . . 123 A. Müller Selbstüberschätzung und weitere Risiken für Teilnehmer an organisierten Reiseveranstaltungen, dargestellt am Beispiel des „Heliskiings in Kanada“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 D. Wabnig Stress bei Expeditionsteilnehmern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

6

Freie Themen W. Schobersberger und die „Traveller’s Thrombosis Research Group“ Die Reisethrombose – Mythos oder Faktum? Eine Übersicht . . . . . 161 H. Brugger, M. Falk Analytischer Vergleich von Sicherheitsausrüstungen für Skitourengeher . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 P. Nairz, R. Sterr, R. Mair Der Lawinenwarndienst Tirol – eine moderne, praxisorientierte Serviceeinrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 M. Tannheimer, A. Thomas, H. Gerngroß, H. C. Gunga Eignet sich die Sauerstoffsättigung zur Objektivierung der Höhensymptomatik?

Erfahrungen einer Expedition zum Broad Peak (8.047 m) . . . . . . . . 205 C. Lundby Gene expression and muscle morphology in humans at 4.100 m . . . . 225

Abstracts Satellitensymposium: „Moderate and High Altitude Exposure“ – Kongress der Deutschen Physiologischen Gesellschaft, Tübingen, 2002 . . . . . . . . . 235

7

Autorenliste BOUTELLIER Urs, Prof. Dr. med., Sportphysiologie, Winterthurer Straße 190, CH-8057 Zürich. E-Mail: boutellier.urs@access.unizh.ch BREITFELD Lorenz, Dr. med., Schützenstraße 6, D-83080 Oberaudorf/ Inn. E-Mail: lorenz.breitfeld@gmx.net BRUGGER Hermann, Dr. med., Präsident IKAR MedCom, Europastraße 17, I-39031 Bruneck. E-Mail: Brugger.med@pass.dnet.it DOMEJ Wolfgang, Ass.-Prof. Dr. med., ARGE Alpinmedizin, Medizinische Universitätsklinik, Institut für Physiologie, KF-Universität Graz, Auenbruggerplatz 31, A-8036 Graz. E-Mail: wolfgang.domej@kfunigraz.ac.at ELSENSOHN Fidel, Dr. med., Bundesarzt ÖBRD, Vizepräsident IKAR MedCom, Schloesslestraße 36, A-6832 Röthis. E-Mail: fidel.elsensohn@aon.at FAULHABER Martin, Mag. phil., Höhenstraße 113/2,A-6020 Innsbruck.

E-Mail: Martin.Faulhaber@uibk.ac.at GORJANC Jurij, Dr. med., Celjska cesta 11, 2380 Slovenj Gradec, Slowenien. E-Mail: jurij.gorjanc@mf.uni-lj.si HUBER Nicola, Institut für Physiotherapie, Evangelisches Krankenhaus Düsseldorf/Deutschland. Friedrich-Ebert-Platz 5, D-51373 Leverkusen.

E-Mail: Nicola_Huber@web.de LEDERER Wolfgang,OA Dr.med.,Univ.-Klinik für Anästhesie und Allg.

Intensivmedizin, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck. E-Mail: wolfgang. lederer@uibk.ac.at LUNDBY Carsten, The Copenhagen Muscle Research Centre, Rigshospitalet, section 7652, 9 Blegdamsvej, DK-2100 Copenhagen, Denmark. E-Mail: Carsten@CMRC.DK

8

LUTZ Martin, Dr. med., Univ.-Klinik f. Unfallchirurgie, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck. E-Mail: martin.lutz@uklibk.ac.at MÜLLER Angela, Dr. med., Breslauer Straße 48, D-87437 Kempten.

E-Mail: mueller.angela@team-strahlenschutz.de NAIRZ Patrick, Dipl.-Ing., Amt der Tiroler Landesregierung - Lawinenwarndienst Tirol, Bozner Platz 6, A-6020 Innsbruck, E-Mail: p.nairz @tirol.gv.at RAMMLMAIR Georg, Prim. Dr med., Abteilung für Anästhesie- und Intensivmedizin,Krankenhaus Brixen,Dantestraße 51,I-39042 BRIXEN/ SÜDTIROL. E-Mail: georg.rammlmair@se-nord.provinz.bz.it SCHOBERSBERGER Wolfgang, Univ.-Doz. Dr. med., Klinische Abteilung für Allg.und Chirurgische Intensivmedizin,Univ.-Klinik für Anästhesie und Allg. Intensivmedizin, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck. E-Mail: wolfgang.schobersberger@uibk.ac.at TANNHEIMER Markus, Dr. med., Bundeswehrkrankenhaus Ulm, Abt. Chirurgie, Oberer Eselsberg 40, D-89081 Ulm. E-Mail: markus.tannheimer@arcor.de ULMER Hans-Volkhart, Prof. Dr. med., Sportphysiologische Abteilung, Fachbereich Sport, Johannes-Gutenberg-Universität, D-55099 Mainz.

E-Mail: ulmer@uni-mainz.de VOGT Michael, Dr. phil. nat., Universität Bern, Anatomisches Institut, Bühlstraße 26, CH-3012 Bern. E-Mail: vogt@ana.unibe.ch WABNIG Dagmar, Dr. med., Rotkäppchenweg, A-9400 Wolfsberg.

E-Mail: dwabnig@aon.at

9

10

Wo l f g a n g L e d e r e r, F r a n z J . W i e d e r m a n n , Michael Baubin, Gunnar Kroesen

Spezielle Reanimationssituationen: Blitzschlagverletzung Special Resuscitation Situations: Lightning-induced Injuries S U M M A RY The mainstay of management of lightning-induced cardiac arrest is provision of basic life support (BLS) by bystanders. Attention should focus on adequate artificial ventilation and thoracic compressions. Cardio-pulmonary resuscitation (CPR) may be effective after delayed onset and even after prolonged resuscitative attempt. In case of numerous victims struck simultaneously, standard triage principles must be modified. Highest priority is given to the unconscious patient with no spontaneous breathing and circulation. When exposure to lightning is still ongoing and conditions of rescuer safety remain limited, it is acceptable to recover the patient prior to initiation of CPR. Once spontaneous circulation is reestablished, intravenous fluid therapy must be restricted. Regular CPR refresher courses should emphasize on effective bystander CPR and primary prevention of lightning casualties.

Keywords: Lightning, cardiac arrest, resuscitation.

Z U S A M M E N FA S S U N G Grundpfeiler der Versorgung von Blitzschlag-induziertem Atem- und Herzstillstand ist die Basisreanimation durch Ersthelfer. Die Hauptaufmerksamkeit gilt der adäquaten Beatmung und Herzmassage. Herz-Lungen-Wiederbelebung kann auch nach verzögertem Beginn und sogar nach länger dauernden Reanimationsmaßnahmen erfolgreich sein.Wenn mehrere Personen gleichzeitig betroffen sind, müssen die Standardprinzipien der Triage modifiziert werden. Oberste Priorität erhalten bewusstlose Patienten ohne spontane Atmung und Kreislauf. Wenn weiterhin Blitzschlaggefahr besteht und die Sicherheitsbedingungen der Helfer eingeschränkt sind, ist es vertretbar, mit den CPR-Maßnahmen erst nach der Rettung des Verletzten zu beginnen. In regelmäßigen Auffrischungskursen für Wiederbelebung sollte vermehrt auf wirkungsvolle Basisreanimation und primäre Blitzprävention hingewiesen werden.

Schlüsselwörter: Blitzschlag, Herzstillstand, Reanimation.

11

EINLEITUNG Gewitter mit Blitzentladungen sind eindrucksvolle, aber nicht ungefährliche Naturereignisse. Schätzungsweise finden auf der gesamten Erdoberfläche jede Sekunde in zirka 1.800 Gewittern bis zu 100 Blitzentladungen statt. Statistisch erfasst werden in Österreich jährlich 7 bis 8 Blitzverletzte,entsprechend einer Inzidenz von 0.1 pro 100 000 Personen;1 bis 2 davon versterben an den Folgen (1). Blitzexposition ist in erster Linie verhaltensabhängig. Häufig betroffen sind Männer im 3. Lebensjahrzehnt, ein Drittel der Verletzungen ereignet sich während der Arbeit. Bleibende neurologische Ausfälle sind in bis zu drei Viertel der überlebenden Blitzopfer zu erwarten (2). Blitzverletzungen kommen hauptsächlich in den Sommermonaten Mai bis August vor, bevorzugt zwischen 16.00 und 18.00 Uhr. In der Mehrzahl der Fälle ereignen sie sich außerhalb von Gebäuden, beim Campieren, Wandern, Schwimmen; ungefähr 10 % treten während des Transportes mit Auto, Boot oder Flugzeug auf (3). Am häufigsten erfolgen Blitzverletzungen nicht durch direkte Treffer, sondern durch abgelenkte Blitze und durch Oberflächenspannung (Schrittspannung, Wasser). Indirekte Verletzungen entstehen durch herabfallende Objekte (Baumteile, Steinschlag) und Sturz.

Grundmechanismen der Blitzentstehung Gewitterwolken können entstehen, wenn feuchtwarme Luft durch einströmende Kaltluft zum Aufsteigen gebracht wird und dabei Wasserdampf kondensiert. So bilden sich bis mehrere Kilometer hohe Wolkentürme, in deren Zentrum durch die rasche, kaminartige Aufwärtsbewegung der feuchten Luftmassen Wassertropfen zum Teil gefrieren und eine statische Aufladung entsteht. Positive Ladungen auf Eiskristallen sammeln sich vermehrt am oberen Pol und negative Ladungen auf Wassertröpfchen am unteren Pol der Wolkentürme an. Diese Ladungstrennung bewirkt die Entstehung von zwei Ladungszentren innerhalb einer Gewitterwolke. Wenn die Potenzialdifferenz den Luftwiderstand bei mehr als 30 000 Volt übersteigt, kommt es zu Vorentladungen, die durch schrittweise Ionisation der Luft Entladungskanäle aufbauen. In diesen Ionisationskanälen erfolgt die eigentliche Hauptentladung. Bei der häufigsten Form, dem Linienblitz, läuft der Spannungsausgleich in mehreren Teilentladungen ab. Auf der Erdoberfläche unterhalb der Gewitterwolken sammeln sich positive Ladungen besonders an den Spitzen exponierter Objekte an und bauen elektrische Felder auf. Diese vom Boden ausgehenden Fangladungen können 10 bis 100 Meter hoch werden und

12

bestimmen den eigentlichen Hauptblitzentladungsort. Trifft eine Fangladung auf einen Ionisationskanal, so erfolgt der Spannungsausgleich durch Blitzentladung. Blitze finden in bis zu 90 % innerhalb einer Wolke oder zwischen Wolken statt. Nur ein relativ kleiner Anteil der Entladungen ereignet sich zwischen Wolke und Erdoberfläche (4).

13

Elektrizitäts-assoziierte Unfälle verlangen vom Notarztteam ein differenziertes Vorgehen Aus notärztlicher Sicht kommt es bei Kontakt mit Haushaltsstrom bevorzugt zu kardialen Symptomen, Rhythmusstörungen bis hin zum Kammerflimmern. Beim Hochvoltstrom mit einer Spannung zwischen 1000 und 360 000 Volt sind großflächige, häufig drittgradige Verbrennungen mit Schock zu erwarten. Durch Blitzschlag aber, mit noch viel höheren Spannungs- und Stromstärkewerten, wird primär ein Trauma verursacht (Abb. 1). Rasche Erhitzung und explosionsartige Ausdehnung der Luft und die damit verbundenen Hitze- und Druckeinwirkungen können zu multiplen Verletzungen führen. Durch Blitzentladung werden enorm hohe Spannungs- und Stromstärkewerte erreicht, die Blitzdauer beträgt aber nur zwischen 0.0001 und 0.003 Sekunden. Die extrem kurze Einwirkzeit auf die Haut ist auch der Grund für das eher seltene Auftreten von schweren Verbrennungen (5). Hochenergetischer Strom fließt bevorzugt an der Außenzone eines Leiters. Schweiß, Regenwasser und Metallteile der Kleidung erhöhen zusätzlich die periphere Leitfähigkeit. Der oberflächliche Verlaufsweg und das rasche Verdampfen von Regenwasser und Schweiß auf der Haut kann zu farnblattähnlichen Verbrennungen führen (6).

Volt

Ampere

Dauer

Leitsymptome

Lichtstrom

220

0,1 –10

var.

Herzrhythmus

Starkstrom

>1 000

10 – 50

var.

Verbrennung/Schock

Blitz

> 1 000 000

> 200 000

0,0001 s

Trauma

Abb. 1: Spannung, Stromstärke, Einwirkzeit und Leitsymptome Blitzschlagsyndrom Unter Blitz(schlag)syndrom versteht man die unmittelbar durch Blitzschlag verursachten Symptome wie Bewusstseinsverlust, Lähmungen, Atemstillstand, Verbrennungen, Verletzungen innerer Organe und Hämorrhagien (7). Am Herzen kommt es in ungefähr einem Drittel der Blitzopfer zu einer krampfartigen Systole, die von einem unterschiedlich langen asystolen Intervall gefolgt wird. Häufig setzt die Herzaktion wieder spontan ein oder verzögert unter Reanimationsbemühungen. Im EKG können sich Rhythmusstörungen, Überleitungsstörungen und unspezifische Repolarisationsstörungen zeigen; prolongiertes QT-Intervall kann bis zu mehreren Monaten persistieren (8). Herzenzymanstiege sind selten,Myokardschäden können aber nach direkten Blitztreffern auftreten. Die unmittelbare Wirkung auf das Herz zeigt sich häufiger in Asy-

14

stolie als in Kammerflimmern (9). Im Gegensatz zur oft nur kurz dauernden Asystolie, kann ein Blitz-bedingter Atemstillstand deutlich länger anhalten und damit sekundär zu einem hypoxischen Herzstillstand führen (10). Schädigung des Lungengewebes manifestiert sich als Lungenkontusion, Pneumothorax, Hämatothorax, Bronchospasmus oder Lungenödem (11).

Der niedrige Widerstand von Nervengewebe erklärt seine hohe Verletzbarkeit durch elektrischen Strom. In drei Viertel der Blitzopfer liegen Bewusstseinstörungen vor und gehen von kurzzeitiger Bewusstlosigkeit bis zum Koma. Krampfanfälle und intrakranielle Blutungen sind möglich (12). Trommelfellruptur, häufig beidseitig, ist in etwa einem Fünftel der Blitzopfer zu erwarten. Läsionen am Auge können auch zeitlich verzögert auftreten und kommen in mehr als der Hälfte der Blitzopfer vor.

Hemiparesen, Hemiplegien werden in etwa einem Viertel der Blitzpatienten diagnostiziert und bilden sich in ungefähr 5 % der Fälle nicht mehr zurück. Dysregulation des autonomen Nervensystems kann über vorübergehenden Vasospasmus zu einer Sonderform, der Keraunoparalyse, führen (13). Wenn nach Blitzverletzung einzelne Extremitäten Durchblutungsstörungen haben, sollte eine Fasciotomie erst verzögert in Erwägung gezogen werden, da sich die Extremitäten üblicherweise spontan erholen. Thrombose und disseminierte intravaskuläre Koagulation sind selten. Frakturen und Dislokationen sind nur in wenigen Prozent zu erwarten. Häufig beobachtete Dauerschäden sind: Konfusion, Amnesie, Agitation, emotionale Labilität, Schlafstörungen, Angstattacken, Furcht, Schmerz, Depressionen und Psychosen (14).

Blitzprävention Blitzaktivität ist saisonal betrachtet weitgehend auf die Sommermonate beschränkt. Die männliche Predominanz bei Blitzverletzten weist auf die Verhaltensabhängigkeit der Blitzexposition hin. Der absolut blitzsichere Ort ist einem Faraday-Käfig vorbehalten. In Häusern sollte man während eines Gewitters Fenster und Türen geschlossen halten und sich nicht in Räumen mit hoher Installationsdichte (Küche, Bad) aufhalten. Telefonieren sollte unbedingt vermieden werden. Die Kabine eines Fahrzeuges oder eines Fluggerätes kann, wenn sie geschlossen ist, die Insassen vor dem Blitzimpuls schützen. Das enorme elektromagnetische Feld ist aber durchaus in der Lage, die Bordelektronik lahmzulegen. Darüber hinaus kann der Blitz auch eine mechanisch-thermische Beschädigung bewirken.

Die großen Linienflugzeuge gelten heute als relativ blitzsicher und haben auch eine abgeschirmte Technologie, kleine Flugzeuge sind aber schon durch Blitzschlag zum Absturz gekommen (3).

15

Durch Beachtung der regionalen Wettervorhersage insbesondere vor sommerlichen Freizeitvergnügungen, könnte die individuelle Blitzgefährdung deutlich gesenkt werden (15). Speziell beim Wassersport gilt, bei herannahender Gewitterfront, bei Blitzgefahr, sofort das Wasser zu verlassen, unabhängig davon, ob man sich in einem Boot befindet, ob man schwimmt oder ob man taucht.Auch vom Wasserrand soll man sich unbedingt fern halten. Gelingt es beim Bootfahren nicht mehr rechtzeitig ans Ufer zu kommen, wird empfohlen, sich hockend am tiefsten Punkt des Bootes aufzuhalten, entfernt vom Mast, von Metallteilen und vom seitlichen Bootsrand (16). Beim Schwimmen hat der Kopf, der aus dem Wasser ragt, eine hohe Attraktivität für eine Blitzentladung. Auch kann der Schwimmer verletzt werden, wenn der Blitz in der Nähe in das Wasser einschlägt, in Abhängigkeit von der Ausrichtung des Körpers zu den sich konzentrisch ausbreitenden Feldlinien. Bei Schwimmern und Tauchern genügt bereits Benommenheit nach Blitzschlag, um zum Ertrinkungstod zu führen. Die Energie des Blitzes wird mit zunehmender Tiefe und Entfernung vom Einschlagort weniger. Die Ausbreitung des Energiefeldes im Wasser wird u. a. vom Elektrolytgehalt des Wasser und von den Leiteigenschaften des Untergrundes bestimmt. Der Taucher ist besonders gefährdet, wenn er während des Gewitters an die Wasseroberfläche muss.

Wird man in freier Natur vom Gewitter überrascht, sollten sich mehrere Personen nicht in Gruppen zusammenscharren, sondern sich besser einzeln verteilen. Dies wird besonders bei Gruppen mit Kindern nur schwer umsetzbar sein.Besonders blitzgefährdete Orte wie einzeln stehende oder sehr hohe Bäume bzw. der Waldrand sollten gemieden werden. Im Gebirge haben exponierte Stellen wie Felsgrat, Felswand und Gipfelkreuz eine höhere Blitzentladungswahrscheinlichkeit. Es wird daher empfohlen, Metallgegenstände und gute elektrische Leiter wie Mountainbikes, Skistöcke, Stahlseile etc. bei Blitzgefahr unbedingt entfernt zu lagern. Sollte sich eine hohe Blitzgefahr durch vom Boden ausgehende Fangladungen in Form von Haut- oder Haarsensationen ankündigen, so gilt: hinhocken, Beine schließen und Ohren zuhalten (17).

Modifizierte CPR-Richtlinien nach Blitzschlag Obwohl CPR nach Trauma generell keine guten Ergebnisse erwarten lässt, ist die Chance auf erfolgreiche Reanimation nach Blitzschlag-induziertem Herzstillstand im Vergleich zu Kreislaufstillstand anderer Ätiologie als hoch einzustufen. Prognostisch bedeutsam ist die Zeit des Atemstillstandes (18). Durch frühzeitige Beatmung kann ein hypoxiebedingter

16

Kreislaufstillstand verhindert werden. Darüber hinaus kann auch bei initial nicht auf Therapie ansprechenden Rhythmusstörungen, selbst nach prolongierter CPR, erfolgreich reanimiert werden. Möglicherweise führt der Stillstand des Zellmetabolismus nach Blitzexposition zu erhöhter Hypoxietoleranz durch verzögertes Einsetzen der anoxisch degenerativen Prozesse (4).

Da sich Blitznotfälle häufig unter Witterungsbedingungen ereignen, bei denen das rasche Eintreffen eines Notarztteams nicht zu erwarten ist, besteht die Hauptchance für eine erfolgreiche Reanimation in frühzeitigem Beginn von Basismaßnahmen (BLS) durch engagierte Helfer am Unfallort (Abb. 2). Herz-Kreislauf-Stillstand nach Blitzschlagverletzung BLS:

Alarmierung Einschätzung möglicher Selbstgefährdung Rettung Der bewusstlose Patient Atemwegskontrolle

Spontane Atmung Stabile Seitenlagerung

Apnoe Rückenlage, CPR

ACLS:

Einschätzung möglicher Selbstgefährdung Triage Pulsoxymetrie, EKG Defibrillation, wenn indiziert Endotracheale Intubation Beatmung Intravenöser Zugang Zurückhaltende Flüssigkeitssubstitution Spezifische medikamentöse Therapie (Vasopressoren, Antiarrhythmica, Analgetica, Sedativa …)

Externer Schrittmacher, wenn indiziert Verbände, Wärmeschutz, Vakuummatratze, Halsschiene Angepasst CPR Abruchkriterien Bei Reanimationserfolg – Transfer an Traumazentrum

Abb. 2: Modifizierte Basismaßnahmen (BLS ) und erweiterte Maßnahmen (ACLS) bei Herz-Kreislauf-Stillstand nach Blitzschlag

17

stellt eine spezielle Wiederbelebungssituation dar, bei der eine Modifikation bzw. eine Abweichung von den Standardrichtlinien notwendig erscheint (19).

Das Berühren des Patienten unmittelbar nach Blitztreffer ist für den Helfer nicht gefährlich, es kann aber weiterhin Gefahr bestehen, durch Blitze getroffen und verletzt zu werden. Der Ersthelfer sollte auch hier auf die primäre Prävention achten und damit die Selbstgefährdung minimieren (Abb. 3). Alarmierung über Handy oder Handfunk gilt als ungefährlich. Notrufe über Festnetztelefon, insbesondere wenn die Telefonleitungen auf Masten frei über Land geführt werden, sollten zeitlich auf das notwendige Minimum beschränkt werden. Solange der Patient am Boden liegt, ist er weiterhin möglicher Spannungsübertragung über die Erdoberfläche ausgeliefert. Der Patient sollte zumindest aus oberflächlichen Wasseransammlungen gerettet werden. Eisengegenstände wie Eispickel oder Steigeisen sollten vom Verunfallten entfernt und in größerem Abstand (mindestens 10 Meter) gelagert werden. Es ist durchaus akzeptabel,vor Beginn der Wiederbelebungsmaßnahmen die Rettung des Verletzten rasch, unter maximaler Schonung der Wirbelsäule und unter Vermeidung von Überstreckung und Drehung im Nacken durchzuführen.

Ideal wäre die Reanimation in einer trockenen Behausung. Zelte sind keine blitzsicheren Aufenthaltsorte (17).

In etwa 15 % der Blitzunfälle werden mehrere Personen gleichzeitig durch Blitzschlag verletzt. Da eine vitalbedrohliche Verschlechterung bei Personen, die zwar primär agitiert oder verwirrt sind oder neurologische Ausfälle haben,nicht zu erwarten ist,gilt die Hauptaufmerksamkeit jenen Per1. Vermeide exponierte, erhöhte Regionen, insbesondere einzeln stehende Bäume und Waldrand 2. Halte Abstand zu Metallgeräten, Fahrrad, Maschinen, Eispickel, Steigeisen, Drahtseilen, Leitern usw.

3. Halte Abstand zu Gewässern, wasserführenden Rinnen und Höhlen 4. Halte Abstand zu Felswand, Grat und Spitzen 5. Zelte sind bei Gewitter keine blitzsicheren Aufenthaltsorte 6. Vermeide Menschenansammlungen Bei Haut- oder Haarsensationen: hinhocken, Beine schließen, Ohren zuhalten

Abb. 3: Blitzprävention im Freien

18

sonen, die primär ohne Bewusstsein sind. Auch die Überwachung der Vitalfunktionen bei limitierter Ausrüstung vor Ort wird in erster Linie an bewusstlosen Patienten durchgeführt. Während der Reanimation sollten größere Menschenansammlungen unbedingt vermieden werden (20). Die Durchführung der Reanimationsmaßnahmen orientiert sich nach den internationalen Richtlinien für Wiederbelebung (21). Bei anhaltender Blitzgefahr ist es ratsam, nach Intubation manuell weiterzubeatmen und auf die maschinelle Beatmung zu verzichten. Ausgedehnte Gewebsverletzungen und Verbrennungen sind nach Blitzverletzung selten. Sofern nicht verletzungsbedingte Hypolvämie vorliegt, ist die Volumssubstitution äußerst zurückhaltend durchzuführen (22).

Die Abbruchkriterien der Reanimation sollten bei Blitzopfern der besonderen Situation angepasst sein.Prinzipiell sollte ein Abbruch erst in Erwägung gezogen werden, wenn selbst nach länger dauernden CPR-Maßnahmen kein Wiedereintreten eines spontanen Kreislaufs möglich ist. Bei erfolgreicher Wiederbelebung wird der Transport in ein Traumazentrum durchgeführt.

L I T E R AT U R (1) Zentralstatistik – Elektrische Unfälle in Österreich 1987–1993. BM für Wirtschaftliche Angelegenheiten.

(2) Cooper M. A.: Lightning injuries: prognostic signs for death. Ann Emerg Med 9 (3): 134-138 (1980).

(3) Cherington M.: Lightning and transportation. Semin Neurol 15 (4): 362-366 (1995).

(4) Weber C. A., Bryan C. L.: Electrical injuries. In: Civeta J. M., Taylor R. W., Kirby R. R. (eds) Critical Care, 2nd Ed. Lippincott Philadelphia, 947-950 (1992).

(5) Blount B. W.: Lightning injuries. Am Fam Physician 42 (2): 405-415 (1990).

(6) Bartholome C. W., Jacoby W. D., Ramchand S. C.: Cutaneous manifestations of lightning injury. Arch Dermatol 111 (11): 1466-1468 (1975).

(7) Lynch M. J., G, Shorthouse P. H.: Injuries and death from lightning.

Lancet (March): 473-479 (1949).

19

(8) Lichtenberg R., Dries D., Ward K., Marshall W., Scanlon P.: Cardiovascular effects of lightning strikes. J Am Coll Cardiol 21 (2): 531-536 (1993).

(9) Kleiner J. P., Wilkin J. H.: Cardiac effects of lightning stroke. JAMA 240 (25): 27572759 (1978).

(10) Fontanarosa P. B.: Electrical shock and lightning strike. Ann Emerg Med 22 (2): 378-387 (1993).

(11) Lutalo S. K., Pratt G. P.: Acute pulmonary oedema caused by lightning. Cent Afr J 35 (11): 534-537 (1989).

(12) Frayne J. H., Gilligan B. S.: Neurological sequelae of lightning stroke. Clin Exp Neurol 24: 195-200 (1987).

(13) ten-Duis H. J., Klasen H. J., Reenalda P. E.: Keraunoparalysis, a specific lightning injury. Burns Incl Therm Inj 12 (1): 54-57 (1985).

(14) Cherington M.: Central nervous system complications of lightning and electrical injuries. Semin Neurol 15 (3): 233-240 (1995).

(15) Austrian Lightning Detection and Information System – ALDIS. www.aldis.at/ (16) Becker WJ.: Boating – lightning protection. Florida Cooperation Extension Service. University of Florida. SGEB-7 (1992).

(17) Österreichischer Bergrettungsdienst: Gefahren durch Blitzschlag www.bergrettung.at/blitz.htm (1997).

(18) Moran K. T., Thupari J. N., Munster A. M.: Electric- and lightninginduced cardiac arrest reversed by cardiopulmonary resuscitation.

JAMA 255 (16): 2157 (1986).

(19) Ornato JP.: Special resuscitation situations: near drowning, traumatic injury, electric shock, and hypothermia. Circulation 74 (suppl. IV): 23-26 (1986).

(20) Lederer W., Wiedermann F. J., Baubin M. A., Kroesen G.: Spezielle Reanimationssituationen: Blitzschlagverletzung. Notfall & Rettungsmedizin 48: pp(2002).

(21) Anonymous:Guidelines 2000 for cardiopulmonary resuscitation and emergency cardiovascular care. International consensus on science Resuscitation 46: 1-447 (2000).

20

(22) Lederer W., Wiedermann F. J., Cerchiari E., Baubin M. A.: Electricity-associated injuries II: outdoor management of lightninginduced casualties. Resuscitation 43 (2): 89-93 (1999).

21

22

Martin Lutz, Peter Mair

Untersuchung zu Verletzungsmuster und Verletzungsursache bei Stur z ins Kletterseil Investigation of trauma pattern and trauma mechanism in case of fall into a climbing rope S U M M A RY Several years ago an experimental land mark study by Schubert and Mägdefrau evaluated the forces acting on the human body during a fall into a climbing rope. From their data the authors concluded, that any larger fall will cause severe or even life threatening injuries when using a sit harness only. This is mainly due to the possibility of spine as well as abdominal organ injury secondary to hyperextension trauma. Aim of the current retrospective, clinical study was to clarify, whether the pattern of injury postulated by Schubert and Mägdefrau is indeed found in real life falls and contributes to the morbidity and mortality of individuals injured in climbing accidents. A total of 57 individuals with a history of a fall into the rope during rock climbing were studied. Height of the fall, body position during the fall, body position at suspension, difficulty of the climbing route, type of harness used (sit harness or a combination of a sit and chest harness) and the pattern of injury were analysed. We found a correlation between the difficulty of the climbing route and the severity of injury, with a clear peak of life threatening injuries and multi trauma cases in routes of low difficulty (UIAA class III and IV). Head down position was common during the fall (33 % of all cases) without any correlation to the harness used. Head down position was rather uncommon at suspension (10 % of all cases) and was only found when a sit harness was used without chest harness. A disruption of the thoracolumbal spine or abdominal organ injuries caused by the sole use of a sit harness were not found in any of our cases, despite a significant number of larger falls up to 60 meters. Taken together, severe and life threatening injuries in rock climbing accidents are almost exclusively due to rock contact during the fall and are more common in routes of low difficulty and with increasing height of the fall.

We did not find any evidence that the type of harness used significantly influences the pattern or severity of injury in rock climbing accidents.

23

Z U S A M M E N FA S S U N G Seit den experimentellen Untersuchungen von Schubert und Mägdefrau wird die alleinige Verwendung eines Hüftgurtes als Anseilmethode vielfach abgelehnt, da diese Methode im Fall eines unkontrollierten Sturzes ins Seil zu schweren, unter Umständen lebensbedrohlichen Verletzungen führen kann. Dies ist vor allem auf die Gefahr einer Hyperextensionsverletzung der Wirbelsäule und Verletzung abdomineller Organe durch ein Nachhintenkippen des Oberkörpers zurückzuführen. Ziel dieser retrospektiven klinischen Studie war es aufzuzeigen, ob die von Schubert und Mägdefrau auf Grund experimenteller Messungen und theoretischer Überlegungen postulierten Verletzungsmuster auch in der Realität zu finden sind und ob sie das Verletzungsmuster und die Verletzungsschwere nach Kletterunfällen wesentlich prägen. Bei 57 untersuchten Kletterern fanden wir vor allem einen Zusammenhang zwischen dem Schwierigkeitsgrad der Route und der Verletzungsschwere, mit einer eindeutigen Häufung schwerer und lebensbedrohlicher Verletzungen in den Routen geringer Schwierigkeit.Verletzungsursache war in diesen Fällen nicht der Fangstoß, sondern der Aufprall am Fels. Stürze in „Kopf tief“-Position wurden regelmäßig beobachtet (33 %),unabhängig von der Anseilart.„Kopf tief“Position in der Hängephase wurde seltener (10 %), dafür auschließlich bei Kletteren mit alleiniger Hüftgurtverwendung beobachtet. Trotz einiger zum Teil sehr hoher Stürze wurde bei keinem Kletterer bei alleiniger Verwendung eines Hüftgurtes eine Hyperextensionsverletzung der Wirbelsäule oder eine Verletzung abdomineller Organe gefunden. Zusammenfassend legen unsere Daten nahe, dass schwere und lebensbedrohliche Verletzungen beim Felsklettern fast auschließlich Folge von Aufprall am Fels sind und in leichteren Routen und bei größeren Sturzhöhen gehäuft auftreten. Die Anseilart beeinflusst in unseren Daten die Verletzungsschwere und Verletzungsart nach Kletterunfällen nicht.

ÜBERSICHT ÜBER DIE VERSCHIEDENEN ANSEILMETHODEN Die geschichtliche Entwicklung des Felskletterns spiegelt sich nicht nur in der Erschließung immer schwierigerer Routen wider, sondern sie hat auch eine Perfektionierung der Ausrüstung mit sich gebracht. Während bis in die Dreißigerjahre mit einem Hanfseil, geknotet um den Bauch, geklettert wurde, haben sich anschließend zwei unterschiedliche Philosophien zur Sicherung beim Felsklettern entwickelt.

In Amerika, wo das Klettern unter Einfluss des Sachsen Fritz Wiesner

24

stand (Erstbesteiger der Fleischbank-Südostwand), hat sich aus der Anseilmethode um den Bauch der Hüftgurt entwickelt. Im Gegensatz dazu ist in Europa der Anseilpunkt nach oben verlagert worden und das Brustgeschirr ist entstanden. Von Flora sind in den 70er-Jahren eine Reihe tödlicher Kletterunfälle gesammelt worden, die mögliche fatale Folgen dieser Anseilmethode aufgezeigt haben. Durch die Einengung des Thorax kommt es einerseits zu einer Einschränkung der Atemmechanik, andererseits zu einer Störung der Kreislauffunktion mit einem Abfall des Herzzeitvolumens durch Versacken des Blutes in der unteren Extremität (orthostatischer Schock). Überdies führt bereits ein Hängen von nur 10 Minuten regelmäßig zu einer Lähmung der Arme durch das Einschneiden des Seiles im Achselbereich. Ist keine Trittschlinge bereit, führt freies Hängen über zwei Stunden in der Regel zum Tod. In der Folge wurden, in Anlehnung an das Fallschirmspringen, die ersten Sitzgurte von Schubert eingeführt und von Hoi weiterentwickelt. Sehr bald wurden von den meisten Bergsteigern in den Alpen Sitzgurte in Kombination mit einem Brustgurt verwendet. Ende der 70er-Jahre kam aus Amerika die Anseilmethode mit alleiniger Verwendung eines Hüftgurts nach Europa. Diese Anseilmethode erlangte sehr rasch große Popularität und in der Folge kam es zu einer sehr kontroversiellen Diskussion über die optimale Anseilmethode.

KLASSISCHE LEHRMEINUNG ÜBER VOR- UND NACHTEILE DER VERSCHIEDENEN ANSEILMETHODEN Der alleinigen Hüftgurtsicherung wird bei einem unkontrollierten Sturz das Risiko der Lendenwirbelzerreißung im Sinne einer Überstreckungsverletzung angelastet, da der Oberkörper bei Einwirkung des Fangstoßes nach hinten kippen kann. Experimentelle Untersuchungen von Schubert und Mägdefrau mit Dummies haben dieses Risiko aufgezeigt. Bei einem Fangstoß von 4 kN wurden bei alleiniger Anwendung der Hüftanseilmethode Kräfte gemessen, die zu Zerreißungen der Lendenwirbelsäule führen können. Eine Reihe tödlicher Kletterunfälle wurde herangezogen, um das Risiko des Hüftgurtes in der Realität zu bestätigen. Die Verunfallten wurden bei diesen Unfällen in Überstreckung „wie ein zusammengeklapptes Taschenmesser“ im Seil hängend gefunden. Es wurde eine Zerreißung der Lendenwirbelsäule mit Todesfolge postuliert, Obduktionsbefunde zur Sicherung dieser Verletzung oder der Todesursache fehlten jedoch in allen Fällen. Auch die Möglichkeit eines tödlichen Schädelhirntraumas durch Rotation und Anprall des Kopfes und das Hängen in 25

einer Kopf-tief-Position nach dem Sturz wird der Hüftanseilmethode als wesentlicher Nachteil angelastet. Darüber hinaus sind Organverletzungen im Bereich des Abdomens mit der alleinigen Anwendung des Hüftgurtes in Zusammenhang gebracht worden.

Die Verwendung der Kombination von Brustgurt mit Hüft-Sitz-Gurt soll all diese Verletzungen verhindern,da sie bei Fangstoßeinwirkung zu einem Aufrichten des Oberkörpers führt und diese aufrechte Körperhaltung auch bei Bewusstlosigkeit des Kletterers nach dem Sturz garantiert.

W I R B E LV E R L E T Z U N G E N N A C H K L E T T E R U N F Ä L L E N : M Ö G L I C H E U R S A C H E N U N D K L A S S I F I K AT I O N Von Schubert und Mägdefrau wurden Wirbelverletzungen nach Kletterunfällen mit alleiniger Hüftgurtsicherung automatisch mit einer Hyperextensionsverletzung nach Fangstoßwirkung gleichgesetzt. Dies muss sicherlich hinterfragt werden, da Wirbelverletzungen nach Seilsturz auch Folge eines Aufpralls während des Sturzes sein können. Aus unfallchirurgischer Sicht kann jedoch aus der Art der Wirbelsäulenverletzung auf die aufgetretene Kraft zum Unfallzeitpunkt rückgeschlossen werden.

Eine Überstreckungsverletzung (Folge der Hüftanseilmethode) kann somit von einer Stauchungsverletzung (Folge von Aufprall auf dem Fels) unterschieden werden. Wirbelsäulenverletzungen an der unteren Brustwirbelsäule und der Lendenwirbelsäule sind die zu erwartende Verletzungsart und sie werden in 3 Gruppen (Klassifikation nach Magerl) eingeteilt (Abbildung 1).

Abbildung 1 • Kompressionsverletzungen (Typ A): Typ-A-Verletzungen entstehen durch axiale Stauchung: es kommt zum Kompressionsbruch des vorne gelegenen Wirbelkörpers.

Kriterium: Bei einer A-Verletzung ist die Wirbelsäule instabil gegen Kompression!

26

• Distraktionsverletzungen (Typ B): Typ-B1+2-Verletzungen entstehen entweder durch reine axiale Zugbelastung oder aber häufiger durch axiale Stauchung bei gleichzeitiger Beugung der Wirbelsäule nach vorne. Dabei kommt es einerseits zu einem Kompressionsbruch des vorne gelegenen Wirbelkörpers und andererseits zu einer begleitenden Zerreißung hinterer Wirbelanteile. Die Zerreißung der Wirbelsäule beginnt somit hinten.

Typ-B3-Verletzungen entstehen hingegen durch eine Überstreckung der Wirbelsäule Die Zerreißung der Wirbelsäule beginnt vorne, entweder durch die Bandscheibe oder den Wirbelkörper selbst.

Kriterium: Bei einer B-Verletzung ist die Wirbelsäule instabil gegen Distraktion!

• Rotationsverletzungen (Typ C): Typ-C-Verletzungen entstehen durch Rotations- und Scherbelastungen, was zu komplexen Verletzungen aller Wirbelsäulenbauelemente führen kann. So findet man bei diesen Verletzungen häufig zusätzliche Zeichen von A- und B-Verletzungen.

Kriterium: Bei einer C-Verletzung ist die Wirbelsäule instabil gegen Rotation, häufig aber auch gleichzeitig gegen Kompression und Distraktion!

Nicht selten liegt eine so genannte multidirektionale Instabilität vor!

Die Verletzungsschwere an der Wirbelsäule selbst und das Risiko von Begleitverletzungen an Rückenmark und Nervenwurzel nimmt von A nach C und innerhalb der jeweiligen Gruppen kontinuierlich zu.

Die unterschiedlichen Frakturformen nach Magerl können anhand von Röntgen- bzw. CT-Bildern gut differenziert werden. Dies erlaubt auf die Krafteinwirkung zum Unfallzeitpunkt rückzuschließen. Bei der alleinigen Anwendung eines Hüftgurtes sollte bei einem Sturz ins Seil eine Überstreckungsverletzung der Wirbelsäule nach hinten auftreten und nach der eingangs dargestellten Hypothese somit klassischerweise eine Hyperextensionsverletzung vom Typ B3. Selbst wenn diese an sich sehr schwere Verletzung selbst nicht häufig vorkommen sollte, so müssten bei tatsächlichen Auftreten dieses Verletzungsmusters doch zumindest Vorstufen des Vollbildes im klinischen Alltag eines unfallchirurgischen Schwerpunktkrankenhauses häufiger diagnostiziert werden.

ZIEL DER UNTERSUCHUNG Da lediglich experimentelle Untersuchungen und theoretische Überle27

gungen zu den Vorgängen beim Sturz ins Seil vorliegen, gut dokumentierte Daten zum tatsächlichen Unfallgeschehen jedoch fehlen,wurde diese retrospektive klinische Untersuchung über das Verletzungsmuster von Kletterern nach Sturz ins Seil durchgeführt. Inkludiert wurden Verletzte, die nach Kletterunfällen von den 3 Tiroler Christophorus-Notarzthubschraubern (1, 4, 5) geborgen wurden, als auch Verletzte, die nach einem Seilsturz an den unfallchirurgischen Abteilungen St. Johann, Zell am See und Innsbruck behandelt wurden.

METHODIK UND ERGEBNISSE Zum Unfallgeschehen wurden folgende Daten erhoben (persönliche Befragung des Verletzten oder Befragung von Unfallzeugen): Sturzursache, Sturzhöhe, Schwierigkeitsgrad der Route (nach der UIAA-Klassifikation), Körperhaltung in der Flugphase, Körperhaltung in der Hängephase. Zusätzlich wurden aus der Krankengeschichte alle Einzelverletzungen des Patienten erfasst.

Insgesamt konnten 57 Patienten in die Studie inkludiert werden. Die Unfälle ereigneten sich zwischen 1975 und 2001. Die Verteilung der analysierten Stürze nach Schwierigkeit der Routen und Sturzhöhe ist in Tabelle 1 dargestellt. In 41 Fällen wurde lediglich ein Hüftgurt verwendet, in 16 Fällen eine Kombination aus Hüft- und Brustgurt oder Sitz- und Brustgurt (Abbildung 2).

Abbildung 2 28

Schwierigkeit* Anzahl

Sturzhöhe Anzahl

3/4 10

1-9 Meter** 11

5/6 26

10-19 Meter 20-29 Meter 24 11

7/8 21

30-39 Meter 6

>40 Meter** 5

Tabelle 1: Schwierigkeit und Sturzhöhe der analysierten Kletterunfälle.

Das Verletzungsmuster war insgesamt breit gestreut. Neben 29 Patienten, bei denen der Sturz glimpflich verlaufen war (Unverletzte/Leichtverletzte), fanden sich 28 Schwerverletzte (19-mal waren schwere Einzelverletzungen Folge des Seilsturzes, 9-mal Verletzungskombinationen oder ein Polytrauma):An schweren Einzelverletzungen wurden beobachtet: Schädel-Hirn-Trauma 2 Patienten, Wirbelsäulenverletzung 5 Patienten, untere Extremität 11 Patienten, obere Extremität 1 Patient.

Abbildung 3 * Angabe nach der UIAA-Klassifikation. **Die Grenzwerte bei der Sturzhöhe lagen bei 5 und 65 Metern.

29

In unseren Daten fand sich ein klarer Zusammenhang zwischen Verletzungsschwere und dem Schwierigkeitsgrad der Route (Abbildung 3).

Schwere Einzelverletzungen und lebensbedrohliche Einzel- und Mehrfachverletzungen waren vor allem in Routen des unteren Schwierigkeitsbereiches zu beobachten. Ursächlich für diese Verletzungen war nach unseren Daten in keinem Fall die Fangstoßwirkung, sondern typischerweise ein Aufprall am Fels.

Rissquetschwunden am Schädel waren bei alleiniger Verwendung des Hüftgurtes mehrfach zu beobachten. Sie waren der einzige fassbare Zusammenhang zwischen Verletzungsmuster und Anseilart in unseren Daten. Sie weisen möglicherweise auf eine Anprallverletzung des Kopfes durch einen Rotationssturz bei Fangstoßeinwirkung hin. Ansonsten wurde keine für die alleinige Verwendung eines Hüftgurtes typische Verletzung gefunden, insbesondere keine Zerreißung der Lendenwirbelsäule durch Hyperextension. Auch eine stumpfe Verletzung von Bauchorganen wurde nicht zu beobachtet.

Auch bei der Verwendung einer Brustgurt-Sitzgurt-Kombination war es dreimal zu einer schweren Wirbelsäulenverletzung gekommen: a) Kompressionsbruch 1. Lendenwirbel (A-Verletzung) durch Stauchung der Lendenwirbelsäule, typische Aufprallverletzung am Fels; b) Rotationsberstungsbruch 4. Brustwirbel (C-Verletzung) durch Stauchung, Beugung

Abbildung 4 30

und Rotation bei anamnestischem Felskontakt in „Kopf tief“-Position während des Sturzes; c) Luxationsfraktur Halswirbel (C-Verletzung) durch Stauchung, Beugung und Rotation bei anamnestischer „Kopf tief“Position und Felskontakt während des Sturzes (Abbildung 4).

Insgesamt war auffallend häufig die besonders gefährliche „Kopf tief“Position während der Sturzphase bei beiden Anseilmethoden zu beobachten (Abbildung 5a und 5b). Bei der Verwendung des Hüftgurtes war

Abbildung 5a

Abbildung 5b 31

24-mal (58 %) eine aufrechte Körperposition während des Sturzes zu beobachten. In 15 (37 %) Fällen ist es im Verlaufe des Sturzes zu einer „Kopf tief“-Position gekommen. Bei zwei Unfällen (5 %) war die Körperhaltung nicht mehr eruierbar. In der Gruppe mit Sitzgurt-BrustgurtKombination war der Sturz in 7 (44 %) Fällen in aufrechter Position abgelaufen. Die „Kopf tief“-Position war bei 4 (25 %) Patienten aufgetreten und in 5 (31%) Fällen war die Körperhaltung nicht zweifelsfrei ermittelbar.

Betreffend die Position des Verletzten nach dem Sturz ist bei Verwendung des Hüftgurtes eine Hängeposition kopfüber möglich (6 Patienten, 15 %, Abbildung 6), während diese bei Brustgurt-Sitzgurt-Kombination nie beobachtet wurde. Die Kombination Schädel-Hirn-Trauma mit Bewusstlosigkeit bei Hüftanseilmethode führte in allen 2 Fällen zur Hängeposition in „Kopf tief“-Lage, während dieses Verletzungsmuster bei Verwendung von Brustgurt und Sitzgurt in 4 Fällen zu einer aufrechten Hängeposition führte.

Abbildung 6 32

DISKUSSION UND SCHLUSSFOLGERUNGEN: Auf Grund des retrospektiven Charakters der Studie und der Zahl der untersuchten Patienten ist Vorsicht angebracht, nichtsdestotrotz erlauben die Ergebnisse gewisse Rückschlüsse. Das Risiko einer Hyperextensionsverletzung der Lendenwirbelsäule durch den Fangstoß bei alleiniger Verwendung eines Hüftgurtes kann zwar nicht 100 % ausgeschlossen werden, muss aber als sehr gering eingeschätzt werden, zumal in unserem Kollektiv einige bedeutende Stürze mit der Spitzenleistung von 65 m ohne Verletzung der Lendenwirbelsäule abgelaufen sind. Maßgeblich für die Verletzungsschwere bei Kletterunfällen ist ein Aufprall am Fels (damit die Sturzphase und nicht der Fangstoß!). Hinzu kommt, dass es häufiger als erwartet zu einer „Kopf tief“-Position in der Sturzphase kommt und die Wahrscheinlichkeit dieser Position mit der Sturzhöhe zunimmt. Diese Position während der Sturzphase ist unabhängig von der Anseilmethode und tritt nicht nur bei Griffausbruch auf.Vielmehr beginnt der Sturz häufig in aufrechter Position und nach dem ersten Felskontakt mit den Beinen kommt es zur Körperdrehung. Dieses Szenario kann nach unserer Meinung lediglich durch die Erhöhung der Anzahl von Zwischensicherungen verhindert werden.Zudem war bemerkenswert,dass im unteren Schwierigkeitsbereich die Mehrzahl an schweren Einzelverletzungen und Kombinationsverletzungen zu verzeichnen waren. Gerade hier kann auf Grund des Geländes die Verletzungsschwere nicht durch die Anseilart, sondern lediglich durch vermehrte und strategisch optimal positionierte Zwischensicherungen vermindert werden.

Bei Auftreten eines Schädel-Hirn-Traumas mit Bewusstlosigkeit ist eine aufrechte Hängeposition nur durch die Kombination von Brustgurt und Sitzgurt zu erzielen.Ob der bewusstlose Schädel-Hirn-traumatisierte Patient aber ohne sofortige Erste-Hilfe-Leistung in aufrechter Position eine bessere Überlebenswahrscheinlichkeit hat, ist medizinisch auf Grund der Gefahr einer Atemwegsverlegung sehr fragwürdig.

Zusammenfassend fanden wir in dieser retrospektiven Untersuchung keinen Anhalt dafür, dass die Art des Anseilens Verletzungsschwere oder Verletzungsmuster bei Kletterunfällen wesentlich beeinflusst. Eine Reduktion der Verletzungsschwere nach Kletterunfällen ist nach unseren Daten vor allem durch eine Reduktion des Aufpralltraumas in der Sturzphase durch eine erhöhte Anzahl an strategisch gut gesetzten, verlässlichen Zwischensicherungen möglich.

33

L I T E R AT U R (1) Flora G.: Der Sturz ins Seil, in Ärztliche Praxis 25 Nr. 77-83, WerkVerlag, Dr. Edmund Banaschewski, München – Gräfelfing.

(2) Magerl F., Aebi M., Gertzbein SD., Harms J., Nazarian S.: A comprehensive classification of thoracic and lubar injuries. Eur Spine J 3: 184-201 (1994).

(3) Mägdefrau H.: Die Belastung des menschlichen Körpers beim Sturz ins Seil und deren Folgen. Dissertation an der Ludwig-MaximiliansUniversität München (1989).

(4) Schubert P.: Sicherheit und Risiko in Fels und Eis. Bergverlag, Rudolf Rother, 2. Auflage (1995).

34

N i c o l a H u b e r, T h o m a s K ü p p e r

Rehabilitation und Wiederaufbautraining nach Snowboardunfällen Rehabilitation after snowboard accidents S U M M A RY Snowboarding is the fastest growing discipline of all winter sports. First we describe the typical injuries of snowboard accidents. Then we develop strategies of training and recovery after the acute phase of hospitalization. The strategies focus recreational as well as competition snowboarders with special regard to the importance of physiotherapy during the process of rehabilitation.

Keywords: Snowboard accidents, rehabilitation, physiotherapy, recreational snowboarding, competition snowboarding.

Z U S A M M E N FA S S U N G Das Snowboardfahren stellt den am schnellsten wachsenden Sektor aller Wintersportarten dar. Auf der Basis einer Zusammenfassung der aktuellen Literatur zu Snowboardunfällen werden Strategien und Schwerpunkte in der Rehabilitationsphase und beim Wiederaufbautraining sowohl für Freizeitfahrer als auch für Leistungssportler erarbeitet, wobei ein besonderer Schwerpunkt beim Stellenwert physiotherapeutischer Maßnahmen im Rahmen des therapeutischen Gesamtkonzeptes gelegt wird.

Schlüsselwörter: Snowboardunfälle, Rehabilitation, Physiotherapie, Freizeitsport, Leistungssport.

EINLEITUNG Beim Snowboarden handelt es sich um die am schnellsten wachsende Disziplin aller Wintersportarten mit 3,6 Millionen Aktiven allein in den USA (1998) im Vergleich zu 9,1 Millionen Skifahrern (1) und seit Nagano 1998 handelt es sich auch um eine olympische Disziplin. Bereits jetzt sind in einigen Wintersportgebieten mehr Snowboarder unterwegs als Skifahrer 35

(2). Parallel zur zunehmenden Popularität steigen natürlich auch die Unfallzahlen. In der Schweiz nimmt das Snowboarding bereits Platz 3 unter allen Sportunfällen ein (3). Im Vergleich zu Skifahrern sind Snowboarder im Mittel jünger [11–42 Jahre vs. 3– 69 Jahre (4)] und 74 % sind männlich (1).

Ein typisches Risiko ergibt sich für Snowboarder dadurch, dass sie häufiger außerhalb markierter Pisten im alpinen Gelände unterwegs sind.

Trotzdem ist die Hauptursache, dass die beobachteten Verletzungsmuster von denen der Skifahrer abweichen, vor allem darin begründet, dass alle – auch unerwünschte – Bewegungen mit beiden Füßen fixiert auf dem Brett stattfinden. Dieses wird kontrolliert, indem der Körperschwerpunkt verschoben wird und/oder indem Rotationsbewegungen mit dem Körper ausgelöst werden. Aufgrund dieses Bewegungsmusters wird auch oft betont, dass Snowboarden und Windsurfen oder Skateboardfahren gute Sportkombinationen seien. Im Gegensatz zum Skifahren werden keine Stöcke verwendet und als weiterer – verletzungsrelevanter – Unterschied zum Skifahren sind Sicherheitsbindungen nicht etabliert, die Füße also auch im Falle eines Unfalles mit dem großen Hebelarm des Brettes verbunden (4).

Die Daten über Verletzungshäufigkeiten, die in der Literatur angegeben werden, sind teilweise widersprüchlich:Während einige Untersucher eine dem Skifahren vergleichbare Häufigkeit feststellten (5–7), zeigten andere eine 2- bis 2,4fach erhöhte Häufigkeit beim Snowboarden (3, 8). RONNING errechnete im Vergleich zu Abfahrern oder Telemarkskifahrern einen 3–4-mal höheren distanz-korrelierten Verletzungsindex (9). Die meisten Studien ergeben,dass Verletzungen bei Snowboardunfällen meist weniger gravierend sind als beim Skifahren (3, 7, 10), allerdings finden sich in Einzelfällen auch genau gegenteilige Ergebnisse (11). Die Variabilität ist unseres Erachtens am ehesten in Unterschieden zwischen den untersuchten Kollektiven begründet.

CHARAKTERISTIKA VON SNOWBOARDUNFÄLLEN UND IHREN VERLETZUNGSMUSTERN Weniger als 50 % der Snowboarder wurden durch professionelle Lehrer ausgebildet und 42–58 % der verletzten Personen sind Anfänger (8, 12, 13, 14). 83 % tragen keinerlei Schutzausrüstung und 80,7 % der Unfälle sind selbst verschuldet [Abb. 1 (15)]. Im Vergleich zu Skiunfällen zeigen die meisten Studien eine höhere Zahl von Verletzungen im Bereich der Arme und der Schultern [etwa 50 % aller Verletzungen, s. a. Abb. 2 (3, 4, 12, 16, 17)].Allerdings zeigen auch hier vereinzelte Untersuchungen einen gegenläufigen Trend (8).

36

Abbildung 1: Verletzungsursachen bei Snowboardunfällen [nach (4)]

ld hu c ns ge i E

n fte Li

ld hu c ds em r F

n er be hl a fl e g ia An er e n at i M ke

Abbildung 2: Verletzungen bei Ski- und Snowboardunfällen, differenziert nach Körperregionen [nach (3)] Mit der Häufung der Verletzungen der oberen Extremität zeigt sich ein deutlich geringerer Anteil an Knieverletzungen (Snowboarding 17 %, Ski 31 %, s. a. Abb. 2), während die Kopfverletzungen vergleichbar häufig sind [Abb. 2 (17)]. Insgesamt handelt es sich bei Snowboardverletzungen in 10–30 % um Verrenkungen und Bandverletzungen (4, 12) und in 22–66 % um Frakturen (4, 8, 12, 18). Besonders schwere Verletzungen werden durch Materialdefekte verursacht (15). Während der in Fahrt37

richtung vorne liegende Arm im Vergleich zum Gegenarm nur ein gering höheres Verletzungsrisiko aufweist, ist das vordere Bein signifikant häufiger betroffen als das hintere [80 % vs. 20 % (15, 18, 19)].

Der mit Abstand häufigste Verletzungsmechanismus beim Snowboard ist der Sturz auf das Handgelenk in hyperextendierter Haltung (3, 4, 12, 16, 17). Für diesen Unfallmechanismus könnte das Verletzungsrisiko um immerhin 50 % reduziert werden, wenn Handgelenkschützer konsequent zum Einsatz kämen (12, 13, 14). Frakturen oder Luxationen der Schultern – ungefährt 2/3 aller Luxationen beim Snowboarding – werden ebenfalls meist durch direkte Gewalteinwirkung verursacht (20), während Ellenbogenfrakturen normalerweise durch einen Sturz auf den gestreckten Arm resultieren (1). Verletzungen im Beinbereich treten vor allem dann auf, wenn sich eine Bindung vor oder während des Sturzes löst und die andere fixiert bleibt. Das typische Verletzungsmuster dieser Unfälle sind Frakturen und Bandrupturen im Bereich des oberen Sprunggelenkes, insbesondere dann, wenn Softboots getragen werden [„snowboarder’s ankle“ (15)]. Im Gegensatz dazu stehen „Boot top fractures“ der Tibia oder Fibula im Bereich der Stiefeloberkante, wenn Hartschalenschuhe getragen werden (20). Knieverletzungen – insgesamt recht selten – treten vor allem bei der Liftbenutzung auf, weil hier der frontale Fuß in rotierter Stellung fixiert ist und der andere Fuß zum Anschieben benutzt wird (2).

Im Vergleich zu Skifahrern erleiden Snowboarder häufiger eine Wirbelsäulenverletzung, weil sie wesentlich häufiger nach hinten fallen. Die Fallenergie wird meist direkt in das Gesäß eingeleitet und vom Becken unmittelbar auf die Wirbelsäule übertragen (21–23). Schädel-Hirn-Verletzungen treten häufiger bei fortgeschrittenen Fahrern auf, die höhere Geschwindigkeiten fahren, bei Kollisionen oder Akrobatik (22, 23).Auch sie sind ein Ergebnis direkter Gewalteinwirkung. Eine zwar seltene, jedoch u. U. folgenreiche und vor allem für das Snowboarding sehr typische Verletzung ist das Vulvatrauma. Dieses kann entstehen, wenn bei einem Sturz ein Fuß das Board verläßt, die Bindung aber aufrecht stehen bleibt (24). 51 % der Verletzten erleiden ein Hämatom, 26 % ein Hämatom in Kombination mit einer Riss-/Schnittwunde und 23 % eine reine Riss-/Schnittwunde (24). 69 % der Verletzten muss operativ behandelt werden (24).

Neben den aufgeführten akuten Verletzungen wurden auch Überlastungsschäden beschrieben. Diese sind besonders im Bereich der Knöchel, Knie, Hüftgelenke und der Lendenwirbelsäule lokalisiert (25).

38

R E H A B I L I TAT I O N U N D T R A I N I N G F Ü R F R E I Z E I T S N O WBOARDER Im Gegensatz zum Skifahren fokussiert sich die Rehabilitation von Snowboardfahrern nach Unfällen vor allem auf die Balance und die Kraft der unteren Körperhälfte. Darüber hinaus muss der individuelle Stil berücksichtigt werden (Intensität, Freizeitfahrer,Wettkampfsport, Freestyle …).

Im Folgenden verstehen wir unter „Freizeitfahrern“ Personen, die ihr Snowboard 1–2 Wochen pro Jahr als Urlaubssportgerät ausschließlich zum Spaß benutzen. Im Gegensatz dazu trainiert der „Wettkampfsportler“ regelmäßig Snowboard und nimmt darüber hinaus natürlich auch an Wettkämpfen teil. Bei letzteren sollten zwei Teilkollektive unterschieden werden: Rennen und Freestyle. Natürlich müssen die folgenden Vorschläge unter Berücksichtigung persönlicher Grenzen durch Verletzungen oder Erkrankungen, dem persönlichen sportlichen Ziel und der Bereitschaft, wie intensiv das Training durchgeführt werden kann, individuell angepasst werden.

Da die meisten Verunglückten relativ jung und recht aktiv sind, ist einer der ersten Schritte der Rehabilitation die Vermittlung der Fähigkeit, das Belastungsniveau realistisch einzuschätzen und aktiv adäquat zu steuern. Ansonsten werden weitere Verletzungen riskiert. Im Folgenden wird die aerobe Ausdauer, die Kraft und die Kraftausdauer im Bereich der Beine und des Körperstamms verbessert. Dabei bildet eine gut und symmetrisch ausgebildete Kraft im Bereich des Körperstamms die proximale Kontrolle der selektiven Beinbewegungen, mit denen das Brett gesteuert wird. Zu Beginn ist beispielsweise die Technik nach Brunkow, eine neurophysiologische Technik zur Wiedererlangung physiologischer Bewegungsmuster durch isometrische Anspannung, ideal (27). Später sollte dann propriozeptive neuromuskuläre Facilitation (PNF) zur Anwendung kommen (26). Die Kräftigung der Muskulatur sollte unbedingt mit Stretchingtechniken kombiniert werden, beispielsweise postisometrische Relaxation.

Spätestens in diesem Stadium der Rehabilitation sollten Übungen zur Verbesserung der koordinativen Fähigkeiten des Patienten integriert werden, beispielsweise um es zu ermöglichen, dass das Board durch eine kontrollierte Verlagerung des Körpergewichtes vom vorderen auf das hintere Bein in Kombination mit einer dosierten Flexion der Beine aufgekantet werden kann. Dazu sind Therapiekreisel, Balance-Pad, Weichbodenmatte oder Schaukelbrett geeignete Trainingsgeräte. Durch wechselnde Widerstände durch den Physiotherapeuten steigert sich gleichzeitig die Stabilität der Beinachse.

Sobald die muskuläre Kraft des Patienten wieder nahezu das Ausgangs39

niveau erreicht hat, beinhaltet der nächste Schritt die Vermittlung verantwortungsbewusster Trainingsinhalte, wobei das den Patienten meist bekannte Fitnesstraining unbedingt mit Stretching kombiniert werden sollte, ggf. auch mit Hantel- oder Gerätetraining. Bei Erreichen des gewohnten Leistungsniveaus kann der Patient sein persönliches Training wie früher durchführen, natürlich auch wieder sein Snowboardfahren.

REHABILITATION UND TRAINING FÜR WETTKAMPFSPORTLER Die frühe Rehabilitationsphase ist mit der oben für Freizeitsportler beschriebenen nahezu identisch. Allerdings sollte das Training intensiver sein und die Belastungssteigerung erfolgt schneller, wobei die Schmerzgrenze als limitierender Faktor natürlich immer berücksichtigt wird. Dieses intensivere Training berücksichtigt sowohl die Tatsache, dass Wettkampfsportler ihr gewohntes Training sobald wie möglich wieder aufnehmen müssen, als auch die sehr spezifischen Bewegungsmuster. Erneut sei darauf hingewiesen, dass die Vermittlung adäquater Belastungssteuerung zu Beginn eines jeden Rehabilitationstrainings die wichtigste Präventionsmaßnahme gegen erneute Verletzungen darstellt.

Im Gegensatz zu Freizeitsportlern stellt die allgemeine Fitness (aerobe Ausdauer) beim Wettkampfsport einen integralen Bestandteil des Rehabilitationstrainings dar. Daher sollte jede Trainingseinheit auch in der Rehabilitationsphase ein Ausdauertraining von mindestens 30 Minuten Dauer beinhalten. Im Verlauf der Rehabilitation wird sowohl Dauer als auch Belasungshöhe regelmäßig an das Leistungsniveau des Patienten angepasst. Sobald wie irgend möglich sollte das Training mindestens 4mal pro Woche durchgeführt werden, ein Tag sollte zu Erholungszwecken trainingsfrei bleiben. Das Fitnesstraining wird mit Übungsteilen zur Stärkung der Rumpf- und Beinmuskulatur, zur Stabilisation der Beinachse und zur Verbesserung der Koordination kombiniert (Beispiel in Tabelle 1).

Sobald der Patient die Grundlagen des Rehabilitationstrainings verinnerlicht hat und die ersten Schritte der Rehabilitation erfolgreich absolviert wurden, kann der Sportler mit selbstständigem Training beginnen.

Dabei hat es sich besonders bewährt, wenn das Training als Serie von Übungen angelegt wird, die vom Sportler selbstständig, jedoch unter Überwachung des Physiotherapeuten durchgeführt werden. Dies unterscheidet sich vom Rehabilitationstraining von Freizeitsporlern, bei denen der Therapeut viel direkter in die gerade vom Patienten durchgeführten Übungen involviert ist.Beim Leistungssport überwacht und korrigiert der 40

Physiotherapeut dagegen das vom Sportler weitgehend eigenverantwortlich durchgeführe Training. Sobald wie möglich wird dann ein vorsichtiges Snowboardtraining ergänzt. Dies setzt unbedingt einen persönlichen Kontakt und regelmäßige Absprachen zwischen dem Trainer und dem Therapeuten voraus. Dabei muss insbesondere die Steigerung der Trainingsintensität und der technischen Schwierigkeiten diskutiert werden.

Allgemeines Training Montag Dienstag

Spezielles Training Hauptziel Nebenziel

Ausdauertraining und Stretching Ausdauertraining und Stretchin

Verbesserung der Kraft im Rumpfbereich Verbesserung der Beinkraft

Stabilisation der Beinachse Koordinationstraining

Ausdauertraining und Stretching Ausdauertraining und Stretching

Verbesserung der Kraft im Rumpfbereich Verbesserung der Beinkraft

Stabilisation der Beinachse Koordinationstraining

Mittwoch Donnerstag Freitag Samstag

Ausdauertraining und Stretching

Sonntag

Tabelle 1:

Beispiel für ein Wiederaufbautraining eines Wettkampf-Snowboarders

Beim Snowboardrennen, insbesondere beim Riesenslalom, Slalom, Parallelslalom und Banked Slalom, sind das Timing, die Vertikalbewegungen und die Bewegungsdynamik wichtige Trainingsziele. Nur damit ist es dem Sportler möglich, schnelle Last- und Kantenwechsel zwischen den Kurven kontrolliert durchzuführen. Die letztgenannten Trainingsziele sind nicht ohne zusätzliches Schnellkrafttraining optimal realisierbar. Letzteres sollte jedoch im Falle von Beinverletzungen nicht begonnen werden, bevor die erste Phase der Rehabilitation abgeschlossen ist.Als besonders geeignetes Training seien dynamische Übungen auf der Weichbodenmatte besonders empfohlen. Im Stadium fortgeschrittenen Trainings kann vorsichtig ein Niedersprungtraining eingefügt werden – immer natürlich unter strikter Beachtung der Schmerzschwelle und guter koordinativer Fähigkeiten.

41

Im Gegensatz zum Freizeitsport muss der Wettkampfsnowboader sowohl sein Fitnesstraining als auch das Techniktraining als Jahresplan anlegen.

Auch aus diesem Grund muss aktives Snowboardfahren sobald wie möglich in die Rehabilitation integriert werden. Dabei müssen natürlich die Grenzen, die die Verletzung setzt, berücksichtigt und das Training im Gelände Schritt für Schritt aufgebaut werden, insbesondere anfangs also in sicherem Gelände auf leichten Hängen bei guten Schneebedingungen stattfinden. Falls Snowboarden mangels Schnee oder geeigneten Hängen nicht möglich ist, ist Skateboardfahren ein brauchbarer Ersatz. Ähnlich wie beim Snowboardrennen ist auch beim Freestyle der Trainingsschwerpunkt auf die Beinkraft fokussiert, denn der Sportler muss in der Lage sein, vor jedem Sprung in der Halfpipe oder von der Schanze sein Körpergewicht abzudrücken. Natürlich verlangt Freestyle darüber hinaus auch außerordentliche koordinative Fähigkeiten. Einige Bewegungsmuster können erst in fortgeschrittenen Rehabilitationsstadien,beispielsweise auf dem Trampolin, traininert werden. Doch grundlegende koordinative Trainingseinheiten können bereits zuvor mittels Therapiekreisel, Balance-Pad und Weichbodenmatte durchgeführt werden. Die koordinativen Schwierigkeiten können erhöht werden, indem gleichzeitige Aufgaben für die Arme gestellt werden, beispielsweise durch Fangen von Bällen. Letzteres lässt sich durch unregelmäßig erfolgende Ballwürfe aus unterschiedlichen Richtungen weiter verschärfen, wozu allerdings mehrere Helfer nötig sind.

Das Rehabilitationstraining von Boarder-Cross-Fahrern („Boarder-X“) berücksichtigt die Charakteristiken dieser Snowboardvariante, die Rennund Freestyle kombiniert, indem die Strecke Hindernisse beinhaltet, die umfahren werden müssen. Im Gegensatz zum Freestyle sind die Sprünge jedoch ausschließlich einfach und ohne zusätzliche Manöver wie Schrauben oder Salti. Außerdem ist eine möglichst geringe Zeit, in der die Strecke absolviert wird, relevant. In der Konsequenz sind die Anforderungen an die koordinativen Fähigkeiten etwas geringer als im Freestyle.

Das Rehabilitationstraining sollte also auf den Elementen des Snowboard Racing aufgebaut und mit einigen koordinativen Übungen zunehmenden Anforderungsniveaus ergänzt werden. Dies kann durch eine weniger stabile Körperposition und zusätzliche Aufgaben – insbesondere der Arme – erreicht werden.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass das Wiederaufbautraining von Patienten,die einen Snowboardunfall erlitten haben, sobald wie möglich begonnen werden sollte. Dabei sollten die spezifischen Anforderungen dieser Sportart und ihrer Varianten berücksichtigt und das Trai42

ning durch eine optimale Zusammenarbeit von Arzt, Physiotherapeut, Patienten und Trainer realisiert werden. Es kann nicht genug betont werden, dass durch entsprechende Schutzausrüstung, insbesondere Handgelenkschützer, ein wesentlicher Teil der Verletzungen verhindert werden kann.Leider werden diese Ausrüstungsteile kaum benutzt.Gerade für das rehabilitative Training und die Wiederaufbauphase sind sie jedoch von besonderer Wichtigkeit, um eine erneute Verletzung des Sportlers, der sich mit einem vorübergehend verminderten Leistungsniveau zurechtfinden muss, nach Möglichkeit zu verhindern.

L I T E R AT U R (1) Tilburg van C.: In- area and backcountry snowboarding: medical and safety aspects. Wilderness Environmental Med. 11: 102-108 (2000).

(2) Mc Lean V. A.: Snowsports Industries America Snow Sport Fact Sheet. Ski Industry Association, 1999 (www.snowlink.com ).

(3) Müller R. B.: Snowboardunfälle. Sportverletz. Sportschaden 4 (4): 121-127 (2000) (4) Sutherland A. G.: Differing injury patterns in snowboarding and alpine skiing. Injury 27 (6): 423-425 (1996).

(5) Fischler L. R.: Ski- und Snowboardunfälle im Vergleich. Ein aktueller Überblick aus dem Skigebiet von Arosa (Schweiz) (1988/89 bis 1994/95). Schweiz. Rundsch. Med. Prax. 85 (24): 777-782 (1996).

(6) Pigozzi F. S.: Snowboard traumatology: an epidemiological study.

Orthopedics 20 (6): 505-509 (1997).

(7) Sacco D. E.: Evaluation of alpine skiing and snowboarding injury in a notheastern state. J. Trauma 44 (4): 654-659 (1998).

(8) Bladin C. G.: Australian snowboard injury dara base study. A fouryear prospective study. Am. J. Sports Med. 21(5): 701-704 (1993) (9) Ronnig R. G.: Risk of injury during alpine and telemark skiing and snowboarding. The equipment-specific distance-correlated injury index. Am. J. Sports Med. 28 (4): 506-508 (2000).

(10) Bergstrom K. A.: Evaluation of skiing injuries by Injury Severity Score. Scand. J. Med. Sci. Sports 9 (2): 110-113 (1999).

43

(11) Hackam D. J.: Snow-related recreational injuries in children: assessment of morbidity and managememnt strategies. J. Pediatr. Surg.

34 (1): 65-68 (1999).

(12) Idzikowski J. R.: Upper extremity snowoarding injuries. Ten years results from the Colorado snowboard injury survey. Am. J. Sports Med. 28 (6): 825-832 (2000).

(13) Machold W.K.:Verletzungsrisiken beim Snowboarden.Sportverletz.

Sportschaden 13 (1): 1-7 (1999).

(14) Machold W. K.: Risk of injury through snowboarding. J Trauma 48 (6): 1109-1114 (2220).

(15) Jerosch J.: Snowboarden: typische Verletzungen – Ursachen – prophylaktische Maßnahmen. Dtsch. Ztschr. Sportmed. 47 (11/12): 562-569 (1996).

(16) O’Neill D. F.: Injury risk in first-time snowboarders versus first-time skiers. Am. J. Sports Med. 27 (1): 94-97 (1999).

(17) Oberthaler G. P.: Snowboardunfälle 1991 bis 1994 – eine Analyse.

Sportverletz. Sportschaden 9 (4): 118-122 (1995).

(18) Bjornstig J. B.: Skador vid snowboardakning borde kunna forebyggas. Nord. Med. 111 (1): 7-9 (1996).

(19) Zollinger H. G.: Verletzungen beim Snowboardsport – eine prospektive Studie. Sportverletz. Sportschaden 8 (1): 31-37 (1994).

(20) Ulmrich E., Barthle S., Rist A., Ruther R., Schierenbeck C., Thomas A.: DSV Lehrbrief. Deutscher Skiverband, München, 1994.

(21) Seino H. M.: Traumatic paraplegia in snowboarders. Spine 26 (11): 1294-1297 (2001).

(22) Shorter N., Mooney D., Harmon B.: Snowboarding injuries in children and adolescents. Am. J. Emerg. Med. 17: 261-263 (1999).

(23) Yamakawa H. M.: Spinal injuries in snowboarders: risk of jumping as an integral part of snowboarding. J. Trauma 50 (6): 1101-1105 (2001).

(24) Kanai M. O.: Warning from Nagano: increase of vulvar hematoma and/or lacerated injury caused by snowboarding. J. Trauma 50 (2): 328-331 (2001).

44

(25) Wolf K.: Wintersportverletzungen und Überlastungsschäden. Notfall. Med. 90: 70 (2000).

(26) Adler S., Beckers D., Buck D.: PNF in Practice – An illustrated Guide. Springer-Verlag, Heidelberg 1996.

(27) Block R.: Stemmführung nach R. Brunkow – eine krankengymnastische Behandlungsmethode bei neuromuskulären Störungen.

Enke-Verlag, Stuttgart 1989.

45

46

Georg Rammlmair

Medizinische Therapie am Unfallort „Kann der Notarzt zum Risiko werden?“ On-site emergency treatment: can the doctor be a risk?

S U M M A RY Publications in emergency medicine literature concerning patient’s out come and quality management are restricted to pre-hospital medical treatment during ground rescue operations and the phase of hospitalisation.

So far no studies were carried out systematically in Mountain Emergency Medicine referring to this. In the Alpine countries neither methodical case analysis nor international database is available.

Keywords: Emergency medical system, outcome, pre-hospital treatment, mountain rescue, treatment failures, quality management.

Z U S A M M E N FA S S U N G In der notfallmedizinischen Literatur finden sich Publikationen zur Fragestellung Outcome des Patienten und Qualitätssicherung nur im Bereich Notaufnahme und präklinischer, bodengebundener notärztlicher Versorgung. Die alpine Notfallmedizin hat sich mit dieser Fragestellung noch nicht systematisch beschäftigt. Es fehlt im Alpenraum sowohl eine methodische Erhebung der Ereignisse als auch eine internationale Datenbank.

Keywords: Outcome, präklinisch, Notarzt,Alpineinsatz, Behandlungsfehler, Qualitätssicherung.

EINLEITUNG Es stellt sich die Frage, ob der Notarzt bei seiner Tätigkeit im alpinen Gelände zum Risiko werden kann. Das Risiko, das durch den Notarzt entstehen kann,kann sich gegen die eigene Person (Unachtsamkeit im Gelände, inadäquate Ausrüstung, ev. Regressansprüche durch Patienten bei nicht sachgemäßer Versorgung), gegen den Patienten (Outcomereduktion), gegen das Team (durch Druckausübung auf Entscheidungen in 47

Extremsituationen …), gegen die Flughelfer und Bergrettungsmänner (Mehraufwand durch Sicherung des Arztes, Zeitverzögerung bei aufwendigen Maßnahmen im Gelände) richten.

Bei der Literatursuche mittels Pub Med, Current Contents, Springer Link, Thieme, Cochrane Library mit geeigneten Suchbegriffen in Verknüpfung mit Alpinrettung oder Alpinismus gibt es keine Literatur. Viele Publikationen gibt es hingegen zum Thema klinische und präklinische Traumaversorgung, Qualitätsvergleiche und Outcomestudien zu Versorgungsstrategien und Qualitätssicherung in der Notaufnahme.

Die Relation der Gebirgseinsätze mit Notarzt zu allen RTH-Einsätzen in Südtirol betrug im Jahre 2000 152 zu 2.194. Ausgehend von der Beurteilung der präklinischen Versorgungsqualität in der Literatur bei der Versorgung von traumatischen Patienten und Patienten mit internistischen Krankheitsbildern durch den Notarzt des NAW oder RTH lässt sich die Versorgungsqualität durch den Notarzt im Gebirge in Ermangelung harter Daten maximal abschätzen. Es ist davon auszugehen, dass dieselben „Fehlleistungen“ vorkommen, allerdings in geringeren Fallzahlen.

D AT E N L A G E In der retrospektiven Studie „Kann der Notarzt zum Risiko werden?“ (1) untersucht Seekamp die Versorgungsqualität von 1.297 Polytraumen , die in den Jahren 1985–1996 an der Medizinischen Hochschule Hannover behandelt wurden, bzgl. der Nichteinhaltung der von den Fachgesellschaften empfohlenen Qualitätsstandards (DGU, DGNC, DGAI, ATLS aus USA). Die Dokumentation erfolgte mittels DIVI-Protokoll.

Die Verletzungsschwere wurde in 76 % nicht erkannt, bei 28 % trat 1, bei 10 % traten 2 und bei 2% 3 Triagefehler auf. 68% der Patienten waren bei Klinikeintritt im Schock,davon hatten 17 % < 2.500 ml Ringerlaktat erhalten. Es waren 6 % ohne Zugang und 16,5 % ohne Intubation. In 8 Fällen wurde eine unnötige Intubation durchgeführt und in 10 % musste die Tubusfehllage korrigiert werden. Bei 38 % von 122 Thoraxtraumen ohne Thoraxdrainage, die nach Intubation mit CPPV beatmet wurden, mussten 27 Spannungspneus entlastet werden.

In einer Arbeit aus Israel „The sky is a limit: errors in prehospital diagnosis by flight physicians“ (2) wird die Versorgung von 186 Traumapatienten aus der Flugrettung von HAIFA beurteilt. 76 % (337/443) der Verletzungen wurden erkannt. Übersehen wurden: mehr als 35 % der Pati48

enten mit hypovolämischem Schock, 2 Fälle von ARI, 7 % der Bewusstseinsstörungen, 10 gravierende Verletzungen, 56 schwere Verletzungen, wovon 42 erkennbar gewesen wären. Gesichts- und Extremitätenverletzungen wurden meistens richtig erkannt. In 5 besonderen Pathologiegruppen wurden viele Verletzungen übersehen: mehr als 50 % der Augenverletzungen, 1/3 der HWS-Läsionen, Verletzungen von Abdomen, Thorax und Becken, 2 von 4 Querschnittslähmungen und 1/4 aller Frakturen.

Sind Notarztdiagnosen zuverlässig, frägt Arntz (3) in einer retrospektiven Auswertung sämtlicher Alarmierungen in einem Notarztstützpunkt (Notarztwagen und Rettungshubschrauber) anhand von 2.254 Krankenhausberichten.

Die Zuverlässigkeit von Notarztdiagnosen, die Qualität der primären Behandlung, die Entscheidung über den Transportmodus (mit oder ohne Notarztbegleitung) und das Zielkrankenhaus wurden dabei untersucht.

Die Einsätze verteilten sich schwerpunktmäßig auf kardiopulmonale Erkrankungen (55 %), neurologische Krankheitsbilder (18 %) und Traumata (7 %). Bei 90 % waren Diagnose, Maßnahmen,Transportmodus und Transportziel korrekt, in 3 % wurden in der Untersuchung gravierende Irrtümer, in 4 % geringere Irrtümer und bei 3 % übertriebene Maßnahmen nachgewiesen. Unterschätzt wurden kardiopulmonare Erkrankungen.

Arntz schließt mit der Feststellung, dass eine hohe Anzahl richtiger Diagnosen und Maßnahmen am Notfallort den Einsatz erfahrener Notärzte, die laufend mit der Behandlung akut lebensbedrohlicher Erkrankungsbilder befasst sind, erfordert.

E X T E R N E B E W E RT U N G Die Tätigkeit des Notarztes wird auch in der Presse bewertet, wie man am Beispiel der Faktsendung am 23. 10. 1995 im Mitteldeutschen Rundfunk sehen kann, wo die Strategie des erstversorgenden Notarztes angeprangert wird: „Uns wurde neulich ein Kind – vor 2 Monaten zirka – eingeliefert. Es war ein acht Monate alter Säugling mit einer Verbrühung. Der erstversorgende Notarzt hat es nicht geschafft,dem Kind einen venösen Zugang zu legen. Obwohl die nächste Universitätsklinik – Luftlinie – fünf Kilometer entfernt war, wurde über eine Dreiviertelstunde versucht, dem Kind eine Infusion zu legen. Erst der nachgeordnete Notarzt, der dann mit dem Hubschrauber kam, konnte diesem Kind eine Infusion legen, und das hat diesem Kind doch in den ersten Stunden schwere Probleme gemacht, ausrei49

chend Flüssigkeit für den Körper zur Verfügung zu haben.“ (Dr.Axel Hennenberger, Kinderkrankenhaus Wilhelmstift Hamburg) Dick definiert Behandlungsfehler: Die Grenzen zwischen falsch und richtig liegen dort, wo die Diagnose und Indikation zur Behandlung richtig sind, die Durchführung der Behandlung aber nicht beherrscht wird. Er beurteilt die Kombination aus falscher Diagnose, nicht indizierter Behandlung und fehlerhafter Durchführung der nicht indizierten Therapie als besonders fatal (4).

UMFRAGE BEI INSIDERN Im Rahmen einer Umfrage bei Ärzten der IKAR, verantwortlichen Ärzten von Flugrettungsbasen und beim Bergrettungsdienst Südtirol wurden mündlich Fehlverhalten von Ärzten nur in wenigen Fällen mitgeteilt: 1 Fall von Überschätzung des Verletzungsmusters, 2 Fälle von Ausrüstungsmängeln (Notarzt ohne adäquate Schuhe am Lawinenkegel, Arzt ohne Skiausrüstung nachts am Lawinenkegel), 1 Fall von falschem Defihandling mit Zerstörung des Gerätes, 1 Fall von Verlust von medizinischer Ausrüstung, 2 Fälle von falscher Auswahl des Zielkrankenhauses (bei Unterkühlten und bei schwerem SHT), 1 Fall von falschem Einhängen im Windenhaken, wodurch der Flugretter tödlich abstürzte.

Die wenigen Rückmeldungen führen zur Annahme, dass es eine erhebliche Dunkelziffer geben muss. Der Autor stellte im Rahmen seines Vortrags die Frage an das Auditorium, ob es in den letzten 10 Jahren in ihrem Versorgungsgebiet Rettungseinsätze gegeben hat, wo die Vorgangsweise des Notarztes zur Beeinträchtigung der Rettungsaktion geführt hat. Ungefähr 20 Personen zeigten durch Handheben solche Erfahrungen an.

Q U A L I F I K AT I O N D E S A L P I N N O TA R Z T E S Für die Versorgung im Gebirge ist von Seiten des Arztes Ausbildung, Erfahrung und gezielte, umfeldgerechte Vorgangsweise erforderlich.

Die Frage von Seekamp (1) formuliert Dick um in die Frage „vor welchem (Not-)Arzt muss der (traumatisierte) Notfallpatient gegebenenfalls geschützt werden“ und bietet die Antwort „nicht vor dem Notarzt, der qualifiziert und damit auch fähig ist, die Entscheidung, wann, wie und was behandelt wird, vor allem aber den Entschluss fassen kann, nicht immer invasiv handeln zu müssen“.

Die Qualifikation des alpin tätigen Notarztes ist nicht genau definiert.

50

Der Ausbildungskatalog für den Notarzt variert je nach Herkunftsland (z. B. Bundesrepublik Deutschland: 2 Jahre klinische Erfahrung, 1/2 Jahr Intensivmedizin, 80 Stunden Weiterbildung, 20 NA-Einsätze unter Aufsicht bei lebensbedrohlichen Krankheitsbildern).Ob ein Facharzt für Notfallmedizin erforderlich ist, bezweifelt der Autor. Der Notarzt benötigt Sicherheitstraining und alpinistische Ausbildung. Die kontroverse Diskussion im Rahmen früheren Bergrettungsärzte-Tagungen sei ins Gedächtnis gerufen, wo zwischen Minimalausbildung und Forderung nach einem 25-jährigen Anästhesiefacharzt mit 10 Jahren Erfahrung und Bergführerdiplom der Vorschlag von W. Phleps steht, dass es ein Arzt mit Geländegang sein soll, der sich sicher im Gelände bewegen kann, Selbstsicherung und selbständigen Abstieg/Abfahrt beherrscht.

Der Alpinarzt soll weiters über körperliche Fitness, Führungsqualitäten, Stresstoleranz und Teamfähigkeit verfügen.

Die ärztliche Leistung des Notarztes wird an den Vorgaben für ärztliche Versorgung, den Standards in der Notfallmedizin: ERC/AHA (nach EBM-Kriterien), den Standards der DGU, DGNC, DGAI, ATLS, PBLS gemessen. Standards gibt es in der alpinen Notfallmedizin nicht, bestenfalls Expertenmeinungen.

Alpinmedizin ist Medizin in Grenzsituationen. Die Vorgangsweise in der Bodenrettung und Flugrettung lässt sich nicht im Maßstab 1 : 1 auf die alpine Rettung übertragen. Die Bewertung der Versorgung im alpinen Ambiente als „erschwerender Faktor“ muss anders erfolgen. Die optimale Versorgung bedeutet daher im Gebirge, nicht immer alles Machbare unter allen Umständen zu tun (nicht immer invasiv handeln zu müssen). Für die Qualität der Versorgung ist Erfahrung und Qualifikation entscheidend.

QUALITÄTSSICHERUNG Arntz ist überzeugt, dass die Überprüfung von Diagnosen, Maßnahmen und Entscheidungen in der notärztlichen Tätigkeit ein geeignetes Instrument ist, im Rahmen des Qualitätsmanagements systematisch Fehlerquellen aufzudecken.

Zur Dokumentation sind im deutschen Sprachraum Notarztprotokolle basierend auf der DIVI-Empfehlung mit dem MIND (minimalen Notarztdatensatz) weit verbreitet. Bergrettung und Flugrettung verwenden zusätzlich eigene Einsatzprotokolle. Debriefing in den Notarzt-/RTHStützpunkten und Erfahrungsaustausch innerhalb der Organisationen sind Instrumente der Qualitätssicherung. So weit bekannt, gibt es in kei51

ner alpinen Rettungsorganisation weder ein strukturiertes Ereignismonitoring von Zwischenfällen und Beinahezwischenfällen, noch eine Datenbank und auch keine Bewertungsinstrumente für Einsätze.

Wenn die Qualität der Teammitglieder und des Arbeitsprozesses Bergrettungseinsatz überprüft werden soll, muss die Frage zum möglichen Risikofaktor Arzt auch auf die anderen Teammitglieder Flughelfer, Pilot und Bergrettungsmann ausgeweitet werden.

SCHLUSSFOLGERUNG In der Versorgung des am Berg verunfallten/erkrankten Patienten werden Fehlleistungen des Notarztes und des Teams nicht systematisch erfasst. Daher gibt es im Vergleich zum NAW-und RTH-Dienst keine genauen Daten.

In die Bewertung der Tätigkeit des Alpinnotarztes oder Notarztes im alpinen Gelände muss die Art und Weise der Annäherung des Notarztes zum Patienten, der Abtransportmodus und der Zeit- und Umweltfaktor in der Alpinrettung berücksichtigt werden.Ziel kann nicht die vollständige Übereinstimmung der präklinischen Diagnosen mit den bei der Aufnahme mit allen technischen Hilfsmitteln gewonnenen Diagnosen sein. Die wesentlichen Pathologien müssen mit den präklinisch zur Verfügung stehenden Mitteln erkannt und behandelt werden.

Es ergibt sich somit eine Forderung nach einem internationalen Protokoll zur Dokumentation von Ereignissen in der Alpinrettung mit genauen Einsatzbewertungskriterien.Als Forum kann die Homepage der IKAR/CISA dienen. Die Dokumentation muss freiwillig erfolgen und unter strenger Einhaltung der Anonymität des Einsenders und der Personen, die an der Rettung beteiligt sind. Die Auswertung der Daten erfolgt zentral. Jeder Mitwirkende erhält die anonymisierten Ergebnisse.

L I T E R AT U R (1) Seekamp A., Regel G., Pohlemann T., Schmidt U., Koch C., Tscherne H.: Kann der Notarzt zum Risiko werden. Notfall & Rettungsmedizin 2, 3-17 (1999).

(2) Linn S., Knoller N., Giligan C. G., Dreifus U.:The sky is a limit: errors in prehospital diagnosis by flight physicians.Am J Emerg Med 15(3): 316-20 (1997).

52

(3) Arntz H. R., Klatt S., Stern R., Willich S. N., Beneker J.: Sind Notarztdiagnosen zuverlässig? Anaesthesist 45 (2): 163-170 (1996).

(4) Dick W. F .: Opfer auf beiden Seiten. Notfall & Rettungsmedizin 2: 1-2(1999).

53

54

L o r e n z B r e i t f e l d , Wo l f g a n g Vo e l c k e l

Der plötzliche Herztod im Gebirge und halbautomatische externe Defibrillatoren – grundsätzliche Überlegungen Sudden cardiac arrest in the mountains and automated external defibrillators – basic considerations.

S U M M A RY We retrospectively analyzed the medical files of the Christophorus air rescue program helicopters responding to non-traumatic cardiac arrest patients in alpine regions in Austria according to seasonal distribution and locations.

Since defibrillation is known to be the most effective therapy of ventricular fibrillation and pulseless ventricular tachycardia, public access defibrillation programs (PAD) with automated external defibrillators (AED) have been initiated with great success in urban areas. To test the hypothesis that AED may also be feasible in the mountains, and subsequently improve outcome of cardiac arrest patients, we choose Stubai Glacier skiing resort for the first AED project in an alpine region in Austria.

Keywords: Cardiac arrest, defibrillation, automated external defibrillators (AED), alpine setting

Z U S A M M E N FA S S U N G Anhand von Daten der Christophorus-Notarzthubschrauberflotte führten wir eine retrospektive Studie nichttraumatischer Herz-Kreislauf-Stillstände in alpinen Regionen Österreichs durch, analysierten die Orte und die saisonale Verteilung.

Die Defibrillation gilt heute als erfolgversprechendste Therapie bei HerzKreislauf-Stillstand infolge Kammerflimmerns und pulsloser Tachykardie.

Die Frühdefibrillation mit automatischen externen Defibrillatoren (AED) kann und darf auch von nichtärztlichem Personal bzw. Laien durchgeführt werden. Public-Access-Defibrillation-(PAD-)Programme wurden in den vergangenen Jahren mit großem Erfolg in städtischen 55

Gebieten eingeführt. Um herauszufinden, ob ein Frühdefibrillationsprogramm in alpinen Regionen möglich und/oder sinnvoll ist und demnach das Ergebnis von Reanimationen nach Herz-Kreislauf-Stillstand zu verbessern wäre, wählten wir das Stubaier Gletscherskigebiet für ein AEDPilotprojekt aus.

Schlüsselwörter: Herz-Kreislauf-Stillstand, Defibrillation, Frühdefibrillatoren (AED), alpine Regionen.

EINLEITUNG Zahlreiche Arbeiten beschäftigen sich mit dem plötzlichen Herztod (PHT), seinen Ursachen und therapeutischen Möglichkeiten. Doch nur wenige Arbeiten gibt es über den PHT bei der Ausübung von Bergsportarten (1). Untersuchungen zeigen, dass bei anstrengender körperlicher Belastung sich das Risiko, einen PHT zu erleiden, erhöht (2). Unser Ziel war es herauszufinden, ob PHT in alpinen Regionen tatsächlich ein epidemiologisches relevantes Problem darstellt.Außerdem stellt sich die Frage, wie viele Patienten derzeit in alpinen Regionen erfolgreich wiederbelebt werden können. Kammerflimmern ist in 66 % der Fälle die häufigste Ursache für den PHT (3). In allen internationalen Empfehlungen ist die schnellstmögliche Defibrillation die Maßnahme der Wahl bei Kammerflimmern und pulsloser ventrikulärer Tachykardie. Der Defibrillation kommt eine Schlüsselrolle bei der Bekämpfung des PHT zu (4, 5). Mittlerweile gibt es sehr kleine Defibrillationsgeräte (2–3,5 kg) die auch sehr einfach zu bedienen sind.Automatische externe Defibrillatoren (AED) verfügen über eine Technologie, welche geräteintern EKG-Signale analysiert und nachfolgend über „Schock“ oder „kein Schock“ entscheidet. Die Verwendung von AEDs stellt die Grundlage für die Defibrillation durch nichtärztliches Personal dar (6). Ziel der vorliegenden Studie war die Beantwortung der Frage, ob ein Frühdefibrillationsprojekt in alpinen Regionen denkbar und/oder sinnvoll ist.

METHODE Für diese Studie wurde eine retrospektive Analyse nichttraumatischer Herz-Kreislauf-Stillstände in alpinen Regionen Österreichs durchgeführt. Es wurden alle Einsatzdaten der österreichischen ChristophorusNotarzthubschrauber von 1998 bis 2000 ausgewertet. Insgesamt wurden 56

dafür 10.612 Einsatzdaten (Primäreinsätze) herangezogen. Alle Einsätze sind mit einem sog. Geländeindex aufgeschlüsselt. Dieser Geländeindex beschreibt die Art der durchgeführten Bergung und lässt so auf das Gelände des Einsatzorts rückschließen. Es werden insgesamt 7 verschiedene Indices (A bis H) aufgeführt (Tabelle 1).

Tabelle1: Geländeindices A Krankenanstalten B befestigte Straßen C unbefestigte Straßen, Wege D direkte Zufahrt nicht möglich E

nur Hubschrauberlandung möglich

F

Landung unmöglich – Schwebeflug

G Winden- oder Seilbergung H extreme Bergungsaktion

Als „alpine Region“ wurden von uns die Einsätze mit den Geländindices C, D, E, F, G und H herangezogen.

Da sich das Besucheraufkommen und die Freizeitaktivitäten in alpinen Regionen im Sommer und Winter sehr unterschiedlich zeigen, haben wir die Einsatzdaten differenziert nach Sommer und Winter analysiert. Hierbei wurde der Sommerzeitraum (1. Mai bis 31. Oktober) dem Winterzeitraum (1. November bis 30. April) gegenübergestellt. Schließlich wurden die einzelnen Einsatzorte innerhalb des Bundeslandes Tirol rekonstruiert, da in Tirol die größte Dichte der Einsatzorte zu finden war.

Um einen Vergleich bezüglich Frühdefibrillation mit den Nachbarländern Österreichs ziehen zu können, nahmen wir Kontakt mit den Berg- und Pistenrettungsdiensten Deutschlands und der Schweiz auf.

ERGEBNISSE Innerhalb des Beobachtungszeitraumes 1998 bis 2000 (3 Jahre) fanden wir insgesamt 98 dokumentierte Reanimationen nach nichttraumatischem Herz-Kreislauf-Versagen in alpinem Gelände. Obwohl in 80 Fällen (82 %) eine suffiziente Herz-Lungen-Wiederbelebung (CPR) durch Ersthelfer durchgeführt und notärztliche Maßnahmen (ACLS) nach 25 ± 5 Min. initiiert wurden, konnte ein temporärer Kreislauf in nur 6 Fällen 57

erreicht werden. Unter Spontankeislauf wurden schließlich 3 Patienten in die Klinik transportiert.

Die Verteilung der Einsätze nach Geländeindex ist in Abb. 1 gezeigt:

Abb. 1: Verteilung der Einsätze nach Geländeindex

Hierbei ist ersichtlich, dass ein Großteil der Einsätze E (nur Hubschrauberlandung möglich),F (Landung unmöglich – Schwebeflug) und G (Winden- oder Seilbergung) in durchaus schwierigem Gelände ausgeführt wurden.

In den Wintermonaten konnten insgesamt 61 Einsätze erfasst werden, davon 37 (61 %) auf Pistenskigebieten und 8 (13 %) in Gletscherskigebieten, das sind insgesamt 45 (74 %) in alpinen Wintersportregionen. Die restlichen 16 Einsätze (26 %) wurden in sonstigem Gelände registriert (Abb. 2).

Im Zeitraum 1998 bis 2000 fanden wir 45 Reanimation in Pistenskigebieten, was einem Jahresdurchschnitt von ca. 15 entspricht. In den Jahren 1985 bis 1993 werden 157 Fälle von plötzlichem Herztod beim Pistenskilauf beschrieben (7). Dies entspricht einem Jahresdurchschnitt von ca. 17.

Der Vergleich zeigt, dass die retrospektiv anhand der Christophorus-Ein58

Die Verteilung in Tirol im Winter ist in Abb. 3 ersichtlich:

Abb. 2: Verteilung der Wintereinsätze (1. Nov. – 30. Apr.) 1998–2000

satzdokumentation erhobenen Daten durchaus repräsentativ sind, obwohl nicht auf Daten aller landgebundenen Rettungsorganisationen, die in alpinen Regionen tätig sind, zurückgegriffen wurde. Folglich werden heute Notarzthubschrauber beinahe zu allen Herz-Kreislauf-Stillständen im alpinen Gelände gerufen.

Im Zeitraum 1986 bis 1995 wurden 182 Todesfälle beim alpinen Skilauf infolge des plötzlichen Herztodes registriert (8). Hierbei ist der Tourenskilauf mit eingeschlossen. Auch in unserer Studie fanden wir jährlich 59

durchschnittlich einen Einsatz im Bereich Tourenskilauf, d. h., dass unser Ergebnis mit ca. 16 Einsätzen pro Jahr beim alpinen Skilauf (Pisten- und Tourenskilauf) durchaus auch mit denen früherer Studien übereinstimmt.

In den Sommermonaten konnten insgesamt 37 Einsätze erfasst werden, davon 14 (38 %) in oder in unmittelbarer Nähe von bewirtschafteten Hütten und 23 (62 %) in sonstigem Gelände (Abb. 4).

Abb. 4: Verteilung der Sommereinsätze (1. Mai – 31 Okt.) 1998–2000 Die Verteilung im Sommer in Tirol ist in Abb. 5 ersichtlich:

60

In der Schweiz gibt es seit mehreren Jahren Frühdefibrillationsprogramme in Pistenskigebieten. Seit 1997 führt beispielsweise die Pistenrettung in Davos-Klosters AEDs in den Notfallrucksäcken mit. Ab der Wintersaison 2001/2002 sind die 6 Skigebiete der Region Davos-Klosters flächendeckend mit AEDs ausgerüstet. Laut der Davoser Pistenrettung wurden schon in den vergangenen Jahren bei diversen Einsätzen AEDs verwendet (9). Diese Fälle sind jedoch bisher nicht publiziert.

Bislang liegen keine negativen Erfahrungen bezüglich der Geräteexposition bei Kälte vor. Einzelne Firmen geben eine Betriebstemperatur zwischen 0° und +50 °C an (10). Sind die Geräte längere Zeit niedrigeren Minustemperaturen ausgesetzt,werden jedoch die Batterien und die Klebeelektroden in ihrer Qualität beeinträchtigt. Man kann davon ausgehen, dass AEDs der Pistenrettung bei Zimmertemperatur gelagert werden (z. B. in Sanitätsräumen) und max. 30 bis 60 Minuten Minustemperaturen bei einem Einsatz ausgesetzt sind.

Die Bergwacht Bayern stellt in Deutschland sowohl den Bergrettungsdienst als auch, je nach Einsatzgebiet, den Pistenrettungsdienst. Seit 1999 unterstützt die Bergwacht ein Frühdefibrillationsprogramm.Von 16 finanzierten Geräten sind bis dato 14 an die einzelnen Bereitschaften ausgeliefert worden. Zusätzlich haben einzelne Bereitschaften selbst AEDs finanziert. Folglich sind über diese Bereitschaften auch teilweise Skigebiete mit AEDs ausgestattet. Nebelhorn, Zugspitze, Großer Arber, Spitzingsee, Sudelfeld, Wendelstein, um nur einige zu nennen (11). Am Wendelstein zählten die Bereitschaften Bayrischzell und Brannenburg im Jahr 2001 innerhalb von 12 Monaten 5 Herz-Kreislauf-Stillstände in unmittelbarer Seilbahnnähe (12). Davon wurde ein Einsatz mit Hilfe eines AED primär erfolgreich durchgeführt. Der Patient verstarb jedoch sekundär beim Abtransport (13). Als Konsequenz plant die Bereitschaft Bayrischzell eine ständige Installierung an der Bergstation am Wendelstein. Hierbei soll auch das Lift- und Hotelpersonal am AED eingeschult werden.

Ein Public Access Defibrillation Program (PAD), bei dem das Gerät öffentlich zugänglich ist, steht zur Diskussion (14). In Städten, in denen Cardiopulmonary-Resuscitation-(CPR-)Training weit verbreitet ist und in denen es einen gut funktionierenden Rettungsdienst gibt, sind die Überlebensraten von 9 % auf 30 % gestiegen, sobald AEDs öffentlich zugänglich vor Ort zur Verfügung standen (15).

61

DISKUSSION Das Ergebnis von letztendlich nur 3 erfolgreichen Reanimationen von insgesamt 98 Reanimationsversuchen ist frustran. In vielen dokumentierten Fällen war medizinisches Fachpersonal unter den Ersthelfern vor Ort. Folgendes Fallbeispiel aus den uns vorliegenden Daten belegt eine häufige Situation: Ein männlicher Patient, 38 Jahre, erlitt in einem Pistenrestaurant einen Herz-Kreislauf-Stillstand. Die Reanimation wurde von zwei anwesenden Anästhesisten begonnen. Der Patient wurde intubiert und beatmet, Suprarenin wurde verabreicht. (Das Material war im Pistenrestaurant vorhanden.) 20 Minuten nach dem Notruf traf der Notarzthubschrauber ein und es wurde die Reanimation mittels Defibrillation und Medikamentengabe weitergeführt.Zu keinem Zeitpunkt konnte eine spontane Herzaktion erreicht werden. Nach 53 Minuten wurde die Reanimation erfolglos abgebrochen.

Trotz früher CPR, qualifizierter Helfer vor Ort und ACLS-Maßnahmen (Intubation, Medikamentengabe) konnte kein Spontankreislauf erreicht werden. Nun stellt sich die Frage nach dem Stellenwert der Defibrillation. Laut American Heart Association (AHA) sinken die Überlebenschancen pro Minute unbehandelten Kammerflimmerns hypothetisch um etwa 7–10 (5, 16, 17). Ein beobachteter Herz-Kreislauf-Stillstand, ein früher Beginn (< 4 min) der Herz-Lungen-Wiederbelebung (CPR), die erste Frühedefibrillation (< 8 min), eine funktionierende Rettungskette und notärztliche Maßnahmen bzw. eine erweiterte medizinische Therapie (innerhalb 8–12 Minuten verfügbar) gelten als optimale Bedingungen für eine erfolgreiche Reanimation (18).

Die öffentliche Anbringung von AED, auch als Public Access Defibrillation (PAD) benannt,bietet die Möglichkeit,den Herz-Kreislauf-Stillstand infolge Kammerflimmerns abzuwenden.Eine Installation von AEDs wird von der ERC an öffentlichen Plätzen empfohlen,an denen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit mindestens einmal alle 5 Jahre ein Herz-KreislaufStillstand vorkommt (19).Als Konsequenz ist deshalb ganz eindeutig eine Verfügbarkeit von AEDs vor Ort, insbesondere in hoch frequentierten Skigebieten, als auch in weiterer Folge an stark besuchten und bewirtschafteten Hütten zu fordern. Seit 1999 ist in Österreich gesetzlich die Anwendung von AEDs durch nichtärztliches Personal im Sanitätswesen festgesetzt (20). Seit Dezember 2001 ist nun auch die PAD in Österreich mittels einer offiziellen Stellungnahme geregelt (21). Somit spricht nichts mehr gegen eine flächendeckende Einführung von AEDs an sinnvollen Stellen.

62

P I L O T P R O J E K T: S T U B A I E R G L E T S C H E R S K I G E B I E T Das Stubaier Gletscherskigebiet wird jährlich von über 1 Mio. Menschen besucht. Die betriebseigene Statistik weist bis zu 1.000 medizinische Notfälle auf, davon sind etwa 3 Herz-Kreislauf-Stillstände dokumentiert.Aufgrund des hohen Besucheraufkommens sind folglich auch häufig Ärzte vor Ort. Der Pistenrettungsdienst verfügt über eine sehr moderne Ausrüstung und ist sehr gut etabliert. Mit dem Notarzthubschrauber vom Standort Innsbruck ist das Skigebiet innerhalb von ca.12 Minuten erreichbar. Aus diesen Gründen erschien das Stubaier Skigebiet äußerst geeignet für ein Defibrillationsprojekt.

Unser Projekt gliedert sich nun in mehrere Abschnitte. Nachdem die geeigneten Orte für AEDs gefunden waren, konnten 4 halbautomatische Frühdefibrillationsgeräte (FRED® der Firma BRUKER medical) installiert werden (Januar/Februar 2002). Mit der Einschulung der Pistenrettung, des Liftpersonals und auch weiterer Angestellter des Betriebs der Stubaier Gletscherbahnen wurde schon im Dezember 2001 begonnen.Die Schulungseinheiten betragen mindestens 4 Stunden. Handzettel mit einer Bedienungsanleitung der Geräte als auch von CRP wurden eigens für die Bedürfnisse der Bahnangestellten erstellt und während der Schulungen verteilt. Während der Saison 2002 wird von uns das Projekt kontinuierlich betreut. Einmal pro Woche werden die Geräte von uns überprüft und weiterführende Schulungen angeboten. Außerdem haben wir eine „Hotline“ eingerichtet, damit uns jegliche Einsätze, Probleme oder Fragen so schnell wie möglich gemeldet werden können.Auch für Medienarbeit vor Ort und in der Tagespresse wird gesorgt, um nicht nur Besucher des Skigebiets, sondern auch die Öffentlichkeit für die Thematik der Frühdefibrillation zu sensibilisieren. Eine Auswertung des Pilotprojektes „Frühdefibrillation am Stubaier Gletscher“ ist im Dezember 2002 geplant.

SCHLUSSFOLGERUNG Der plötzliche Herztod ist in den alpinen Regionen Österreichs trotz geringer absoluter Fallzahl ein medizinisch relevantes Problem. Bisher konnten bei der Reanimation nur sehr schlechte Ergebnisse (< 3 % erfolgreich) erzielt werden. Die Frühdefibrillation scheint hier eindeutig ein sinnvoller Ansatz zu sein, eine Verbesserung der jetzigen Situation zu erreichen. Voraussetzung für einen Erfolg ist eine zweckmäßige Positionierung der Geräte. Ersthelfer müssen sowohl in der Bedienung von AED als auch in der Basisreanimation (CPR) geschult werden.Schließlich muss eine funktionierende Rettungskette vorhanden sein, um Patienten die bestmögliche Versorgung zu gewährleisten.

63

L I T E R AT U R (1) Burtscher M., Phiadelphy M., Likar R.: Sudden cardiac death during mountain hiking and downhill skiing. N. Engl. J. Med. 329,1738-9 (1993).

(2) Siscovick D. S., Weiss N. S., Fletcher R. H. and Lasky T.: The incident of primary cardiac arrest during vigorous exercise. N. Engl. J. Med. 311, 874-877 (1984).

(3) Diehl P. H., Gervais H. W., Dick W.: Frühdefibrillation. Der Notarzt 5, 203-209 (1989).

(4) Advanced Life Support Working Party of the European Resuscitation Council. Guidlines for adult cardiac life support.Vol. 24: Resuscitation: 111-121 (1992).

(5) American Heart Association.Textbook of advanced cardiac life support. Dallas, 1994.

(6) Schneider T., Wolcke B., Liebrich A., Kanz K. G., Dick W.: Neue Aspekte der elektrischen Defibrillation. Der Anaesthesist 47: 320329 (1998).

(7) Burtscher M.: Herz-Kreislauf-Belastung und Herztodrisiko beim Bergsport. In: Jenny E., Flora G., Schober B., Berghold F., ed. ÖGAHM-Jahrbuch 96. Innsbruck, 13-20 (1996).

(8) Burtscher M., Nachbauer W., Jenny E.: Das Todfallrisiko beim alpinen Schilauf und Präventivmaßnahmen. In: E. Jenny GF, Berghold F., ed. ÖGAHM Jahrbuch 97. Innsbruck, 155-171 (1997).

(9) Pajarola R.: Leiter der Davoser Pistenrettung. Persönliche Mitteilung (2001).

(10) S. A. SM. FRED®, Gebrauchsanweisung Version 4. Vol. 4, 34 (2001).

(11) Schmidtbauer M., Böck B., Hoffman W.: Bergwacht Bayern, Geschäftsstelle München. Persönliche Mitteilung (2001).

(12) Wuttig R.: Bergwacht-Bereitschaft Bayrischzell. Persönliche Mitteilung (Okt. 2001).

(13) Mack E.: Bergwacht-Bereitschaft Brannenburg. Persönliche Mitteilung (2001).

64

(14) Schultheiss G.: Bergwacht-Bereitschaft Bayrischzell. Persönliche Mitteilung (2001).

(15) Becker L., Eisenberg M., Fahrenbruch C. et al.: Public locations of cardiac arrest. Circulation 97: 2106-9 (1998).

(16) Larsen E., Cummins, Hallstrom. Predicting survival from out-ofhospital cardiac arrest: a guide graphic model. Ann Emerg Med. 22: 1652-8 (1993).

(17) Hallstrom B., Cobb, Johnson: Am J. Pub Health. Socioeconomic status and prediction of ventricular fibrillation survival. Am J. Pub Health 83: 245-8 (1993).

(18) Diehl G., Dick: Frühdefibrillation. Der Notarzt 5: 203-5 (1989).

(19) (ERC) ERC. Part 6: ACLS, Defibrillation. International Guidelines 2000. Vol. 46. Shannon: Resuscitation (2000).

(20) Bundesgesetz: Änderung des Bundesgesetzes über die Regelung des medizinisch-technischen Fachdienstes und der Sanitätshilfsdienste.

MTF-SDH-G (NR: GP XX IA 979/A AB 1579 S. 156 BR: AB 5896 S. 650), BGBl. I 46/1999, Ausgabedatum: 10. 3. 1999.

(21) Bundesministerium für soziale Sicherheit und Generationen. Tischvorlage vom 21. 12. 2001, 2001, www.defi.at.

65

66

Fidel Elsensohn

G I B T E S E I N E N P L AT Z F Ü R A U T O M AT I S C H E E X T E R N E D E F I B R I L L AT O R E N ( A E D ) IM BERGRETTUNGSDIENST? Is there an indication for automated external defibrillators in the mountain rescue service?

S U M M A RY The demands to rescue organisations in mountainous areas approximate towards the standards of urban areas. The use of automated external defibrillators is more and more required. Mainly in highly frequented mountain areas such as ski areas and mountain huts the conditions for a successful use of AEDs are given. Other possibilities of use in regular mountain rescue operations are discussed. Due to the structure of mountain rescue organisations with long delays between the alarm and first aid and the mainly traumatic injuries of victims, AEDs do not seem to be the devices of first choice. On the other hand, the number of elderly persons with cardiovascular risks, who seek recreation and sport facilities in the mountains, is increasing. Mobile phones offer the possibility of short reaction time to start effective treatment to first responders and rescue organisations. For other possibilities of use of AEDs in organised mountain rescue, the advantages and disadvantages have to balanced Keywords: Automated external defibrillators, AED, mountain rescue.

Z U S A M M E N FA S S U N G Die Anforderungen an den Rettungsdienst in alpinen Gegenden nähern sich immer mehr an diejenigen in urbanen Gebieten an. Der Einsatz von automatischen Defibrillatoren wird dabei immer mehr gefordert. Vor allem in Gebieten mit großen Ansammlungen von Menschen wie in Schigebieten und stark frequentierten Berghütten sind die Voraussetzungen für den Einsatz gegeben. Diskutiert werden daneben auch Einsatzmöglichkeiten bei den üblichen Einsätzen des Bergrettungsdienstes. Die Struktur der Bergrettungseinsätze mit langen Vorlaufzeiten und die überwiegend traumatischen Notfälle sprechen zwar gegen den prinzipiellen Einsatz dieser hochtechnischen Geräte. Auf der anderen Seite nimmt die Anzahl von älteren Menschen, die im Gebirge Erholung suchen 67

und Sport betreiben, stetig zu. Die schnelle Alarmierung mittels Mobiltelefon erlaubt Ersthelfern und den organisierten Rettungsdiensten im Gebirge immer wieder, binnen nützlicher Frist vor Ort die lebensrettenden Sofortmaßnahmen durchzuführen. In anderen Fällen sind die Vor- und Nachteile des Einsatzes von AEDs gegeneinander abzuwägen.

Schlüsselwörter: Automatische externe Defibrillatoren, AED, Bergrettungsdienst.

EINFÜHRUNG Die Diskussion über die Einsatzmöglichkeiten für AEDs im Rettungsdienst hat in letzter Zeit auch den Bergrettungsdienst erfasst. Der plötzliche Herztod in den Bergen scheint durch die Möglichkeiten der raschen Alarmierung und der kurzen Eintreffzeiten beherrschbar zu werden.

Gesichert ist, dass 1. halbautomatische externe Defibrillatoren, frühzeitig eingesetzt, bei Herz-Kreislauf-Stillstand durch Kammerflimmern die einzig adäquate Therapie darstellen, 2. mit jeder Minute Verzögerung der Defibrillation die Überlebenschance um 10 % sinkt.

Der Nutzen eines AED hängt im Wesentlichen vom Intervall zwischen dem Eintreten der lebensbedrohenden Rhythmusstörung und dem Einsatz des Defibrillators ab.

Und dieses Intervall ist beim Bergrettungsdienst gerade der Schwachpunkt.

Obwohl bereits eine sehr große Anzahl von Menschen mit einem Mobiltelefon ausgerüstet ist, gibt es gerade im Gebirge weite Gebiete, die nicht durch Umsetzer abgedeckt sind. Es ist also trotz erhöhter Einsatzbereitschaft der Rettungskräfte nicht immer eine Verkürzung der Eintreffzeiten zu erreichen. Die Einsatzstatistik zeigt zudem ein deutliches Überwiegen von traumatischen Unfällen, bei denen naturgemäß der Einsatz eines AED nichts bringt.

Aber gerade die hohe Handydichte bietet auf der anderen Seite überhaupt die Chance, binnen nützlicher Frist den Notfallort zu erreichen. Darüber hinaus wird durch zentrale Alarmierung versucht, die Eintreffzeiten zu verringern.

Bergsport wird zunehmend Breitensport. Der gesundheitsfördernde Aspekt des Alpinismus wird von vielen Seiten betont. Das führt zu einer Zunahme von älteren Menschen mit einem natürlich erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen in den Bergen.

68

Auswertung von Einsatzprotokollen des ÖBRD 2000/2001 Die Auswertung der Daten aus dem zentralen Register der Einsatzprotokolle des ÖBRD zeigt die obige Verteilung. Interessant ist, dass bei 75 diagnostizierten Herzstillständen immerhin noch 27-mal eine Herzmassage durchgeführt wurde und diese auch zweimal erfolgreich war. Inwieweit aus den 46 diagnostizierten Störungen der Herzaktion ein Herz-Kreislauf-Stillstand resultierte, geht aus der Statistik nicht hervor. Leider sind auch die Intervalle zwischen dem Eintritt des Notfalles und dem Eintreffen der Rettungskräfte nicht erfasst.

Da die überwiegende Anzahl der dokumentierten Fälle nicht im extremen Gelände stattfanden, sondern auf Wanderwegen und Schiabfahrten, könnte der Einsatz von AEDs unter gewissen Voraussetzungen zum Erfolg führen.

ANWENDUNG VON AEDs IM BERGRETTUNGSDIENST IN ANDEREN LÄNDERN Südtirol: bisher keine Verwendung im BRD, gedacht wird an die Verwendung für die Pistenrettung und Seilbahnstationen Schweiz: keine AED im BRD, einige auf Helikoptern, einige wenige in großen Schistationen

69

Frankreich: bisher keine AED in alpinen Regionen, aber Überlegungen in stark frequentierten Schigebieten und in alpinen Rettungseinheiten Großbritannien: Alle militärischen und zivilen alpinen Rettungsgruppen sind mit AEDs ausgerüstet (bisher keine Daten über erfolgreiche Anwendung).

Kanada: startet heuer ein großes Programm, rüstet alle Schigebiete aus, Datenauswertung gemeinsam mit Rettung und Feuerwehr Norwegen: wenige stark frequentierte Schigebiete und Liftstationen, einige positive Anwendungsbeobachtungen

WA S S P R I C H T F Ü R A E D s I M B E R G R E T T U N G S D I E N S T ?

1. nach den Richtlinien der „evidence based medicine“ Klasse I bei Kammerflimmern 2. geringes Gewicht 3. sicher und erfolgreich auch bei Anwendung durch Laien 4. einsetzbar, bevor Notarzt am Notfallort eintrifft 5. die rasche Alarmierung von „first respondern“ kann u. U. zum Erfolg führen 6. „Stand-by“-Gerät bei terrestrischen Einsätzen 7. Feststellung von „Tod durch Asystolie“ am Unfallort 8. Möglichkeit einer Überwachung des Patienten während des Transportes durch Zusatzgeräte 9. relativ unempfindlich gegenüber Witterungseinflüssen In vielen alpinen Gegenden ist die Verfügbarkeit von Ärzten eingeschränkt, vor allem in Hinblick auf die extrem kurze Zeitspanne, die dem Ersthelfer bei Kammerflimmern zur Verfügung steht. Dies gilt besonders in den am meisten frequentierten alpinen Bereichen wie leicht erreichbare Berghütten und Schigebiete. Geräte, die im Winter in Schigebieten stationiert werden, könnten im Sommer den Hütten zur Verwendung angeboten werden. Bei terrestrischen Einsätzen des Bergrettungsdienstes können AEDs mit Zusatzmodulen auch zur Überwachung eines Patienten während des Abtransportes eingesetzt werden.

In Großbritannien schätzen die Paramedics die Möglichkeit, mit AEDs vor Ort einen „Tod durch Asystolie“ diagnostizieren zu können. Bei uns bleibt diese Diagnose den Ärzten vorbehalten, allerdings kann bei Lawinenunfällen durch die Möglichkeit einer Todesfeststellung (außer bei Hypothermie im Stadium IV) eine unnötige Verschwendung sonst benötigter Ressourcen verhindert werden.

70

WA S S P R I C H T G E G E N A E D s I M B E R G R E T T U N G S D I E N S T ?

Die überwiegende Todesursache bei Bergrettungseinsätzen ist ein Trauma.

Durch die gegebene Organisationsform des Bergrettungsdienstes als freiwillige Rettungsorganisation ergibt sich üblicherweise eine lange Vorlaufzeit bis zum Eintreffen am Notfallort.

Im Gebirge gibt es insgesamt recht wenig Orte, die die Voraussetzungen zum Anbringen eines „Public-access-Defibrillators“ erfüllen.

Eine Defibrillation bei Kammerflimmern, ausgelöst durch Hypothermie, ist nicht möglich.

Das Problem der Wartung und die noch hohen Kosten lassen die öffentliche Hand bei der Frage der Finanzierung noch zögern. Allenfalls sind hier private Sponsoren bereit, die erforderlichen Mittel zur Verfügung zu stellen.

SCHLUSSFOLGERUNG Wo gibt es nun insgesamt Einsatzmöglichkeiten für den sinnvollen Einsatz von AEDs im Bergrettungsdienst?

Die einzig wirklich sinnvollen Einsatzgebiete, in denen bereits Pilotprojekte laufen, sind die großen Schigebiete und die stark frequentierten Schutzhütten im Alpenraum.

Hier können unter den gegebenen Umständen mit AEDs Leben gerettet werden. Alle anderen Einsatzmöglichkeiten im Bergrettungsdienst sind allenfalls „Stand-by“-Geräte, um beim Abtransport eine Überwachung und gegebenenfalls Defibrillation durchzuführen.

Die in den letzten Jahren eingeführten Rettungshubschrauber ohne Notarzt („fliegender Akja“) werden sicherlich einen Defibrillator an Bord haben müssen.

Ein interessantes Einsatzgebiet sind die „First -responder“-Gruppen in Tourismusorten ohne rasche notärztliche Versorgung. Eine zentrale Alarmierung mobilisiert eine Gruppe von örtlichen Notfallsanitätern mit Notfallkompetenz, die die Zeit bis zum Eintreffen des weit entfernten Notarztsystems überbrückt.

Die in Vorarlberg gemachten Erfahrungen sind gut, setzen allerdings eine hohe Bereitschaft der Bergretter voraus. Es gibt einige Protokolle über den Einsatz von AEDs, leider noch keine erfolgreiche Lebensrettung. Daneben stellt der Ausbildungsumfang ein enormes Hindernis dar. Bisher sind nur fertige Notfallsanitäter mit Notfallkompetenz berechtigt, ein AED zu benützen. Hier sollten überkommene Lehrmeinungen derart geändert werden, dass im Notfall „jedermann“ in der Lage ist, nach einer minimalen (öffentlichen) Einschulung mit einem absolut sicheren Gerät Leben zu retten.

71

L I T E R AT U R (1)

American Heart Association and International Liaison Committee of Resuscitation. Guidelines 2000 for Cardiopulmonary Resuscitation and Emergency Cardiovascular Care. Circulation 102 (Suppl.1): 60-76, 358370, 22-59 (2000).

(2)

Atkins D. L., Bossaert L. L., Hazinski M. F., Kerber R. E., Mancini M. B., Ornato J. P., Peberdy M. A., Quan L., Tang W., Timmermann S., Weisfeldt M. L., White R. D.: Automated external defibrillation/public access defibrillation. Ann Emerg Med 37, S 60–67 (2001).

(3)

Weißmann A., Sefrin P.: Kardiopulmonale Reanimation 2000. Eine Gegenüberstellung aktueller Richtlinien, Der Notarzt, 16: S 15–21 (2000).

(4)

Sefrin P.: Frühdefibrillation durch Ersthelfer, Risiko oder Qualitätssprung. Der Notarzt 17; 90-92 (2001).

(5)

American College of Sports Medicine and American Heart Association Joint Position Statement. Automated external defibrillators in health/fitness facilities. Medicine and Science in Sports and Exercise, S 561-564 (2002).

(6)

Jahresberichte und Einsatzstatistik des Österreichischen Bergrettungsdienstes 2000 und 2001, Österreichischer Bergrettungsdienst.

72

Jurij Gorjanc

90 Jahre Bergrettungsdienst in Slowenien Mountain rescue Service of Slovenia is 90 years old S U M M A RY The mountain rescue service of Slovenia was founded in 1912. In the first years it was part of the Slovenian Alpine Club, today it is joined to the army. Slovenia is devided into 17 rescue regions. All the rescue missions are carried out by highly motivated volunteers. The number of missions has continously increased within the last 15 years due to the growth in mountain tourism. Since a few years more and more missions are operated with army- and police-helicopters in cooperation with local air rescue specialists and physicians.There is a need for a helicopter emergency medical system base, but the financing is not yet clarified.

Keywords: Mountain rescue service, Slovenia, helicopter-mission.

Z U S A M M E N FA S S U N G Der Slowenische Bergrettungsdienst wurde 1912 gegründet. Anfänglich Teil des Slowenischen Alpenvereins, ist der Bergrettungsdienst heute an das Militär angegliedert. Slowenien ist in 17 Bergrettungsbezirke unterteilt. Die Rettungsaktionen werden ausschließlich von ehrenamtlichen, hoch motivierten Helfern durchgeführt. Das Einsatzaufkommen hat in den letzten 15 Jahren aufgrund des zunehmenden Bergtourismus stetig zugenommen. Seit einigen Jahren werden vermehrt Einsätze von Militärund Polizeihubschraubern mit lokalen Bergrettungsärzten und Flugrettern durchgeführt. Der Bedarf an einem eigenen Rettungshubschrauber ist gegeben, aber dessen Finanzierung ist noch nicht geregelt.

Schlüsselwörter: Bergrettungsdienst, Slowenien, Hubschraubereinsatz.

GESCHICHTE Im slowenischen Alpengebiet gab es zwar schon in den Jahren davor viele, zum Teil sehr tragische Bergunfälle, jedoch kam es erst im Jahr 1912 zum Zusammenschluss der Retter in eine eigene Bergrettungsorganisa73

tion. In den Jahren 1889 bis 1893 war schon eine kleine Rettungsgruppe aus Oberkrain im Rahmen des DÖAV (Deutsch-Österreichischer Alpinverein) bekannt. Bei der Gründung des Slowenischen Alpinvereins im Jahr 1893 wurde die erwähnte und mittlerweile angewachsene Gruppe in den neuen Dachverband aufgenommen.

Die Ärzte Dr. Josip Tičar und Dr. Jernej Demšar haben schon vor 90 Jahren klar erkannt, dass eine Verbesserung der Rettungsqualität nur durch eine formale Organisierung der damals wenigen Bergführer und Bergretter möglich war. Nach dem Vorbild der anderen Alpenländer wurde somit der sechstälteste Bergrettungsdienst der Welt geboren (Abb. 1).

Abb. 1: Es gab Bergrettungsaktionen schon vor der Organisierung des Bergrettungsdienstes

74

Der Slowenische Bergrettungsdienst sollte gemeinnützig, parteilos, humanitär und freiwillig sein. Trotz der Ehrenamtlichkeit war der Ausbildungsstand der Bergretter durch viele Kurse und Mannschaftsübungen im Gebirge hoch. Nach dem 2.Weltkrieg entstanden neue Ansprüche und der Bedarf an Hubschraubereinsätzen, jedoch kam es erst in den letzten Jahren zu Ansätzen zur Professionalisierung des Systems. Über die ganzen Jahre war der Slowenische Bergrettungsdienst ein Teil des Alpinvereins Sloweniens, der alle alpinistischen Aktivitäten im Inland und bei Expeditionen organisierte. Das bedeutete den Vorteil, dass durch die Dachorganisation Bürokratie und Formalitäten erledigt wurden und man sich dadurch voll der Rettungsarbeit widmen konnte. Damit waren auch Finanzierungsfragen teilweise gelöst. Während der letzten fünf Jahre, als die Kosten durch die häufigen Hubschraubereinsätze wesentlich gestiegen sind, wurde die Organisation an das Verteidigungsministerium angebunden. Heute ist der Bergrettungsdienst Sloweniens offiziell ein Teil der Schutz- und Rettungsverwaltung im Rahmen des Verteidigungsministeriums, das zwei Drittel aller anfallenden Kosten abdeckt.

O R G A N I S AT I O N D E S B E R G R E T T U N G S D I E N S T E S Der Bergrettungsdienst ist entsprechend den verschiedenen Spezialgebieten in mehrere Sub-Kommissionen unterteilt. So gibt es eine Ärztekommission, eine Ausbildungskommission, eine Kommission für Ausrüstung, eine Flugrettungskommission u. a. m. Typisch für unseren Dienst ist die regionale Organisation, wobei das ganze Territorium Sloweniens in 17 Rettungsgebiete unterteilt ist. Je nach Geländegestalt variiert die Größe des Territoriums (Abb. 2). Für jedes Gebiet ist eine Rettungsstation verantwortlich. Die Stationen verfügen über 15 bis 40 Bergretter, darunter 1 bis 3 Ärzte und mehrere Fachspezialisten (Lawinensprengmeister, Lawinenhundeführer, Ausbilder, Flugretter u. a. m.). Es wird empfohlen, dass in jede Rettungsstation ein oder mehrere Polizei-Bergretter integriert werden. So kann jeder Bergunfall genau amtlich registriert werden. Die Daten können damit zur Unfallforschung und für präventive Zwecke genutzt werden. Die Aktivitäten an einer Station konzentrieren sich auf die Bergrettungsarbeit (Abb. 3). Nicht zu den Hauptaufgaben zählen nicht seltene Suchaktionen und präventive Aktivitäten wie Erziehung und Ausbildung der Bergsteiger. Die Wichtigkeit solcher Präventivmaßnahmen ist schwer einzuschätzen. Immer wieder versuchen sich Bergsteiger, hauptsächlich aus den Ländern Osteuropas, mit schlechtem Schuhwerk und ohne Helm an anspruchsvollen Kletterrouten.

75

Abb. 2: Der Bergrettungsdienst Sloweniens ist regional in 17 Bergrettungsstationen geteilt

Abb. 3: Klassische Rettungsaktion eines Freikletterers mit Halswirbelsäulenverletzung

76

HUBSCHRAUBERRETTUNG Die gute Zusammenarbeit mit dem Verteidigungs- und dem Innenministerium erleichtert die Alarmierung der Militär- und Polizei-Hubschrauber für Rettungsaktionen. Die Helikopter vom Typ AB 212 und AB 412 fliegen nach den neuen Empfehlungen der Medizinischen Kommission der IKAR (Internationale Kommission für Alpines Rettungswesen) nicht ohne Arzt zu einer Bergrettungsaktion.Mit dabei sind ein regionaler Flugretter aus dem Einsatzgebiet und ein zusätzlicher Polizei-Flugretter. Die Aufgaben des Arztes sind die Erstdiagnose und die medizinische Erstversorgung des Verletzten am Unfallort sowie die medizinische Überwachung während eines hochwertigen und schnellen Transportes (1). Seit drei Jahren sind die Ärzte in der Bergsaison von Juni bis September an Wochenenden im Stand-by-System am zentralen Flughafen Brnik-Ljubljana anwesend. Das ermöglicht viel kürzere Eintreffzeiten und eine Steigerung der Versorgungsqualität. Seit Einführung dieser Regelung übernehmen die Hubschrauber den Großteil der Rettungsaktionen (Diag. 1).

Diagramm 1: Übernahme des Großteils der Rettungsaktionen durch den Hubschrauber in den letzten beiden Jahren

ABLAUF EINER BERGRETTUNGSAKTION Der Notruf 112 ist für den Anrufer kostenlos und wird an die regionale Rettungszentrale weitergeleitet, der Disponent steht rund um die Uhr zur Verfügung und alarmiert den Rettungshubschrauber. Gleichzeitig wird der nächstgelegene diensthabende Arzt verständigt.Innerhalb einer Stunde kann die Mannschaft den Unfallort erreichen.

77

In Fällen von Schlechtwetter ist ein Hubschraubereinsatz ausgeschlossen, besonders bei schlechten Sichtverhältnissen durch Nebel, Schneefall und Nacht. In diesen Fällen wird die Mannschaft der betroffenen Rettungsstation mobilisiert und eine „klassische“ Bergrettungsaktion durchgeführt. Solche terrestrischen Bergrettungseinsätze können viele Stunden oder sogar Tage in Anspruch nehmen und sind damit einem Hubschraubereinsatz weit unterlegen.

E N T W I C K L U N G D E S E I N S AT Z A U F K O M M E N S In den letzten 15 Jahren ist eine deutliche Steigerung des Einsatzaufkommens aufgetreten, was einer starken Zunahme des Bergtourismus in Slowenien zuzuschreiben ist (Diag. 2).

Die Hauptzahl der Einsätze fallen in der Sommersaison an (Diag. 3).

Diagramm 2: Zunahme der Alpinunfälle in den letzten 15 Jahren

78

Diagramm 3: Der Schwerpunkt der Rettungsarbeit liegt im Sommer

Abb. 4: Bei einem Hubschrauberabsturz während des Abhebens ist der Flugretter TkacĚ&#x152;ev ums Leben gekommen

79

IN MEMORIAM Wir können diesen Bericht nicht ohne Gedenken an jene Bergretter schließen, die bei Rettungseinsätzen oder auch Übungen ums Leben gekommen sind (Abb. 4). Besonders tragisch war der Unfall in Okreselj im Jahr 1997, bei dem 4 Flugretter und ein Arzt tödlich verunglückten.

Die Erinnerung an solche Unfälle und die stetig steigende Zahl der Bergunfälle in Slowenien veranlassen uns zum Streben nach weiterer Qualitätssteigerung im Bergrettungswesen. Die Anschaffung eines eigenen Rettungshubschraubers,der ausschließlich für Rettungsaufgaben zur Verfügung steht, ist sicher Aufgabe des Staates. Ob in den nächsten Jahren eine Qualitätssteigerung von einer teilweisen Professionalisierung des Systems abhängig sein wird, weiß noch niemand.

Derzeit ist es uns wichtig, dass aus der Freiwilligkeit keine Minderung der Motivation der Helfer entstehen darf. Damit machen wir unserer 90-jährigen, hoch geachteten Dame das größte Geschenk!

L I T E R AT U R (1) Tomazin I.: Activation and Rational Use of Rescue Helicopters.

ICAR recommendation nr. 17. In: Elsensohn F. (Hrsg.): Consensus Guidelines on Mountain Emergency Medicine and Risk Reduction.

Casa editrice stefanoni, Lecco. S. 85 (2002).

80

Urs Boutellier

Höhentraining und Höhenanpassung Altitude training and adaptation S U M M A RY Human performance at altitude is either enhanced by the reduction of air resistance or impaired by the reduction of the oxygen partial pressure.

Furthermore, it is important to distinguish between a competition at altitude and a stay at altitude in order to improve performance at sea level (altitude training). The mechanisms of the effectiveness of altitude training are still a matter of debate.

Keywords: hypoxie, altitude training.

Z U S A M M E N FA S S U N G Sport in der Höhe kann durch die Reduktion des Luftwiderstandes bevorteilt oder durch die Reduktion des Sauerstoffpartialdrucks benachteiligt sein.Weiter muss man unterscheiden, ob ein Wettkampf in der Höhe stattfindet oder der Höhenaufenthalt zur Verbesserung der Leistung im Tiefland (= Höhentraining) dient. Wie die Wirkungen des Höhentrainings zustande kommen, ist immer noch umstritten.

Schlüsselwörter: Hypoxie, Höhentraining.

EINLEITUNG Infolge der Abnahme des Barometerdrucks mit zunehmender Höhe sinkt auch der O2-Partialdruck entsprechend. Der reduzierte arterielle O2-Partialdruck löst via periphere Chemorezeptoren und andere Rezeptoren zahlreiche physiologische Reaktionen aus (z.B.Atmungssteigerung, Erhöhung der Erythropoietinproduktion, Flüssigkeitsverlust etc.). Diese physiologischen Höhenadaptationen beginnen auf unterschiedlichen Höhen und fallen mit Zunahme der Höhe entsprechend stärker aus.

Während der verminderte arterielle O2-Partialdruck die maximale aerobe Energiebereitstellung negativ beeinflusst (dieser Effekt kann schon ab 580 m beobachtet werden; Gore et al., 1997), hat der verminderte Luftwiderstand bei gewissen sportlichen Aktivitäten einen positiven Effekt.

81

Paradebeispiel zur Demonstration dieser Gegensätze ist das Radfahren: Es konnte berechnet werden, dass für den Stundenweltrekord ca. 4.400 m über dem Meer die besten Voraussetzungen für eine maximale Leistung ergeben. Wenn man von Höhe und Sport spricht, muss man zwei Situationen unterscheiden: Der sportliche Wettkampf findet 1. in der Höhe oder 2. im Tiefland statt. Im ersten Fall ist es wichtig, dass man sich mindestens auf der entsprechenden Höhe akklimatisiert, um die beste Leistung zu erreichen. Im zweiten Fall spricht man vom sog. Höhentraining und versteht darunter einen Höhenaufenthalt, der dann zu einer besseren Leistung im Tiefland führen soll.Während die Höhenakklimatisation für Wettkämpfe in der Höhe unbestritten ist, sind die Verhältnisse beim Höhentraining weniger klar. Ich werde nun im Folgenden auf das Höhentraining näher eingehen.

HÖHENTRAINING Über die Vorteile des Höhentrainings wird viel gesprochen, obwohl die erzielbaren positiven Effekte wissenschaftlich immer noch umstritten sind (Péronnet, 1994; Wolski et al., 1996). Dementsprechend überrascht es nicht, dass unterschiedliche Empfehlungen und Konzepte zum Höhentraining bestehen (vgl. z. B. Held und Marti, 1999; Vogt et al., 1999). Meiner Meinung nach könnten die unterschiedlichen Resultate bezüglich Höhentraining auch davon stammen, dass zu stark auf die Messung von VO2max Wert gelegt wurde, während die anaerobe Schwelle bzw. wie lange man diese Leistung durchhält, viel relevanter wären (Boutellier und Spengler, 1999). Wenn wir den Athleten glauben lassen, dass das Höhentraining anschließend im Tiefland eine Leistungsverbesserung bringt, dann müssen wir uns fragen, wie diese Leistungsverbesserung zustande kommt, um die richtigen Trainingsmaßnahmen auswählen zu können. Ich werde im Folgenden auf drei mögliche Faktoren, die eine verbesserte Leistung erklären könnten, eingehen.

1. Gesteigerte Blutbildung Es ist zwar offensichtlich, dass eine vermehrte O2-Transportkapazität VO2max steigert, aber wie weit das in einem Ausdauerwettkampf von Wichtigkeit ist, ist weniger klar. Es ist z. B. bekannt, dass ein normales Ausdauertraining bei einer untrainierten Person die Anzahl der roten Blutkörperchen konstant lässt, aber das Blutplasma erhöht, d. h. bei einem Ausdauertraining sinkt der Hämatokrit. Dabei kann VO2max bis zu 20 % erhöht werden. In der Höhe geschieht bezüglich Hämatokrit genau das 82

Umgekehrte: er nimmt zu; zuerst wegen eines Flüssigkeitsverlustes, dann wegen einer vermehrten Blutbildung, falls man sich auf Höhen von über 2.700 m aufhält (Ashenden et al., 2000; Hahn et al., 2001; Ri-Li et al. 2002).

Weil Höhentrainings früher nicht höher als bis rund 2.000 m durchgeführt worden sind, können damals erzielte Höhentrainingseffekte nicht mit einer Steigerung der roten Blutkörperchen erklärt werden. Nur die später verwendete Spielform „hoch schlafen – tief trainieren“ kann die für eine gesteigerte Neubildung von Erythrocyten notwendige erhöhte Erythropoietinbildung hervorrufen (Stray-Gundersen et al., 2001).

2. Erhöhte Atmung Die Höhe steigert die Atmung. Dementsprechend muss auch bei intensiven Leistungen mehr geatmet werden. Wie wir zeigen konnten (Boutellier, 1998; Markov et al., 2001; Spengler and Boutellier, 2000), kann ein intensives Training der Atmungsmuskulatur unter Umständen zu einer Leistungsverbesserung führen. So haben z. B. Vallier et al. (1996) spekuliert, dass die nach Training in einer Unterdruckkammer beobachteten Leistungsverbesserungen von Triathleten zum Teil auf ein Training der Atmungsmuskulatur zurückzuführen sein könnten. Das Training der Atmungsmuskulatur, weil in der Höhe bei gleicher Leistung mehr geatmet werden muss, könnte ev. eine gewisse Rolle spielen, ist aber kaum der Hauptfaktor für die positiven Effekte eines Höhentrainings. Ganz klar ist, dass diesbezüglich relevante Effekte nur mit der Spielform „tief schlafen – hoch trainieren“ erzielt werden können. Kommt dazu, dass sich die Atmungsmuskulatur mit isokapnischer Hyperpnoe viel effektiver trainieren lässt als bei einem Training in der Höhe.

3. Verbesserter Muskelstoffwechsel Es gibt verschiedene Hinweise (Jansson et al., 1992; Meeuwsen et al., 2001; Melissa et al., 1997; Terrados, 1992; Vogt et al., 1999), dass ein Training in der Höhe bessere muskuläre Trainingseffekte ergibt als ein vergleichbares normoxisches Training. Eine mögliche Erklärung ist eine bessere Pufferkapazität der Muskulatur, die eine längere Leistung zulässt (Mizuno et al., 1990).Weiter kommt auch eine Verbesserung des muskulären Stoffwechsels in Frage (Hahn and Gore,2001;Vogt et al.,2001).Die muskulären Effekte wurden unter solchen Hypoxiebedingungen erzielt (große Höhe, rel. kurze Trainingszeit), die nicht unbedingt mit einer Vermehrung der roten Blutkörperchen einhergehen. Die muskulären Effekte müsste man mit einer Spielform „tief schlafen – hoch trainieren“ erzielen.

83

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die präsentierte Auslegeordnung keine definitiven Schlüsse zulässt. Man muss sich überlegen, welche Trainingseffekte man erzielen will und die entsprechende Spielform anwenden. Damit nicht nur meine Ansicht zur Verfügung steht, habe ich noch einige Übersichtsartikel (Bailey and Davies, 1997; Böning, 1997; Dick, 1992; Friedmann, 2000; Fulco et al., 1998, 2000; Keul and Cerny, 1974; Levine and Stray-Gundersen, 1992; Rusko, 1996; Schmidt und Hartmann, 1995; Shephard, 1974; Wilber, 2001) und vergleichende Trainingsstudien (Bailey et al., 1998; Chapman et al., 1998; Emonson et al., 1997; Meller et al., 1974; Mellerowicz et al., 1970) in die Literaturzusammenstellung aufgenommen.

L I T E R AT U R (1) Ashenden M. J., Gore C. J., Dobsen G. P., Boston T. T., Parisotto R., Emslie K. R., Trout G. J. and Hahn A. G.: Simulated moderate altitude elevates serum erythropoietin but does not increase reticulocyte production in well-trained runners. Eur. J. Appl. Physiol. 81: 428-435, 2000.

(2) Bailey D. and Davies B.: Physiological implications of altitude training for endurance performance at sea-level – a review. Br. J. Sports Med. 31: 183-190, 1997.

(3) Bailey D., Davies B., Romer L., Castell L., Newsholme E. and Gandy G.: Implications of moderate altitude training for sea-level endurance in elite distance runners: Eur. J. Appl. Physiol. 78: 360- 368, 1998.

(4) Böning D.: Altitude and hypoxia training – a short review. Int. J. Sports Med. 18: 565-570, 1997.

(5) Boutellier U.: Respiratory muscle fitness and exercise endurance in healthy humans. Med. Sci. Sports Exerc. 30: 1169-1172, 1998.

(6) Boutellier U. und Spengler C. M.: VO2max als Maß für die Ausdauerleistungsfähigkeit? Schweiz.Ztschr.Sportmed.Sporttraum.47: 118-122, 1999.

(7) Chapman R. F., Stray-Gundersen J. and Levine B. D.: Individual variation in response to altitude training. J. Appl. Physiol. 85: 14481456, 1998.

84

(8) Dick F.W.: Training at altitude in practice. Int. J. Sports Med. 13 (Suppl. 1): S203-S206, 1992.

(9) Emonson D. L., Aminuddin A. H. K., Wight R. L., Scroop G. C. and Gore C. J.: Training-induced increases in sea level VO2max and endurance are not enhanced by acute hypobaric exposure.

(10) Friedmann B.: Entwicklungen im Höhentraining: Trends und Fragen. Dtsch. Z. Sportmed. 51: 418-423, 2000 (11) Fulco C. S., Rock P. B. and Cymerman A.: Maximal and submaximal exercise performance at altitude.Aviat. Space Environ. Med. 69: 793801, 1998.

(12) Fulco C. S., Rock P. B. and Cymerman A.: Improving athletic performance: is altitude residence or altitude training helpful? Aviat.

Space Environ. Med. 71: 162-171, 2000.

(13) Gore C. J., Little S. C., Hahn A. G., Scroop G. C., Norton K. I., Bourdon P. C.,Woolford S. M., Buckley J. D., Stanef T., Campell D. P.,Watson D. B. and Emonson D. L.: Reduced performance of male and female athletes at 580 m altitude. Eur. J. Appl. Physiol. 75: 136-143, 1997.

(14) Hahn A.G. and Gore C. J.: The effect of altitude on cycling performance – A challenge to traditional concepts. Sports Med. 31: 533557, 2001.

(15) Hahn A.G., Gore C. J., Martin D. T., Ashenden M. J., Roberts A. D. and Logan P. A.: An evaluation of the concept of living at moderate altitude and training at sea level. Comp. Biochem. Physiol. A – Mol. Integrat. Physiol. 128: 777-789, 2001.

(16) Held A. und Marti B.: Pro und Kontra für Höhenhäuser in der Schweiz. Schweiz. Ztschr. Sportmed. Sporttraum. 47: 129-133, 1999.

(17) Jansson E., Terrados N., Norman B. and Kaijser L.: Effects of training at simulated high altitude on exercise at sea level. Scand. J. Med. Sci. Sports 2: 2-6, 1992.

(18) Keul J. and Cerny F.: Influence of altitude training on muscle metabolism and performance in man. Br. J. Sports Med. 8: 18-29, 1974.

(19) Levine B. D. and Stray-Gundersen J.: A practical approach to altitude training: Where to live and train for optimal performance enhancement. Int. J. Sports Med. 13 (Suppl. 1): S209-S212, 1992.

85

(20) Markov G., Spengler C. M., Knöpfli-Lenzin C., Stuessi C. and Boutellier U.: Respiratory muscle training increases cycling endurance without affecting cardiovascular responses to exercise. Eur. J. Appl.

Physiol. 85: 233-239, 2001.

(21) Meeuwsen T., Hendriksen I. J. M. and Holewijn M.:Training-induced increases in sea-level performance are enhanced by acute intermittent hypobaric hypoxia. Eur. J. Appl. Physiol. 84: 283-290, 2001.

(22) Melissa L., MacDougall J. D., Tarnopolsky M. A., Cipriano N. and Green H. J.: Skeletal muscle adaptations to training under normobaric hypoxic versus normoxic conditions. Med. Sci Sports Exerc. 29: 238-243, 1997.

(23) Meller W., Mellerowicz H., Lübs E., Kieper C. und Howald H.: Vergleichende Untersuchungen über Wirkungen von Höhentraining auf die Dauerleistung in Meereshöhe an eineiigen Zwillingen. Schweiz.

Z. Sportmed. 22: 129-140, 1974.

(24) Mellerowicz H., Meller W.,Woweries J., Zerdick J., Ketusinh O., Kral B. und Heepe W.: Vergleichende Untersuchungen über Wirkungen von Höhentraining auf die Dauerleistung in Meereshöhe. Sportarzt Sportmed. 21: 207-215 und 240-243, 1970.

(25) Mizuno M., Carsten J., Bro-Rasmussen T., Mygind E., Schibye B., Rasmussen B. and Saltin B.: Limb skeletal muscle adaptation in athletes after training at altitude. J. Appl. Physiol. 68: 496-502, 1990.

(26) Péronnet F.: Altitude training did not speed up the progression of running performance in man. Int. J. Sports Med. 15: 335-336, 1994.

(27) Ri-Li G. E., Witkowski S., Zhang Y., Alfrey C., Sivieri M., Karlsen T., Resaland G. K., Harber M., Stray-Gundersen J. and Levine B. D.: Determinants of erythropoietin release in response to shortterm hypobaric hypoxia. J. Appl. Physiol. 92: 2361-2367, 2002.

(28) Rusko H. R.: New aspects of altitude training. Am. J. Sport Med. (Suppl.) 24: S48-S52, 1996.

(29) Schmidt W. und Hartmann U.: Physiologische Leistungsförderer – Sauerstoffzufuhr und Blutdoping. Leistungssport 2 (?): 22-27, 1995.

(30) Shephard R.: Altitude training camps. Br. J. Sports Med. 8: 38-45, 1974.

86

(31) Spengler C. M. and Boutellier U.: Breathless legs? Consider training your respiration. News Physiol. Sci. 15: 101-105, 2000.

(32) Stray-Gundersen J., Chapman R. F. and Levine B. D.: “Living high – training low” altitude training improves sea level performance in male and female elite runners. J. Appl. Physiol. 91: 1113-1120, 2001.

(33) Terrados N.:Altitude training and muscular metabolism.Int.J.Sports Med. 13 (Suppl. 1): S206-S209, 1992.

(34) Vallier J. M., Chateau P. and Guezennec C.Y.: Effects of physical training in a hypobaric chamber on the physical performance of competitive triathletes. Eur. J. Appl. Physiol. 73: 471-478, 1996.

(35) Vogt M., Werlen L. und Hoppeler H.: Spielformen des Höhentrainings. Schweiz. Ztschr. Sportmed. Sporttraum. 47: 125-128, 1999.

(36) Vogt M., Puntschart A., Geiser J., Zuleger C., Billeter R. and Hoppeler H.: Molecular adaptations in human skeletal muscle to endurance training under simulated hypoxic conditions. J. Appl. Physiol.

91: 173-182, 2001.

(37) Wolski L. A., McKenzie D. C. and Wenger H. A.: Altitude training for improvements in sea level performance – Is there scientific evidence of benefit? Sports Med. 22: 251-263, 1996.

(38) Wilber R. L.: Current trends in altitude training. Sports Med. 31: 249-265, 2001.

87

88

M i c h a e l Vo g t , M a r t i n F l ü c k , H a n s H o p p e l e r

„ L i v i n g l o w – Tr a i n i n g h i g h “ : Eine effektive Höhentrainingsmethode zur Verbesserung der sportlichen Leistungsfähigkeit von trainierten Athleten “Living low – Training high”: A powerful altitude paradigm to increase exercise performance of trained athletes S U M M A RY Altitude training is very popular among endurance athletes and is therefore used to increase endurance exercise performance or to prepare on forthcoming competition at altitude. Endurance athletes respond very different on acute altitude exposure and altitude training. There are individual differences in the decrement of maximal oxygen consumption making general advices on the effect of altitude training very difficult. During the last few years different altitude training regimes have been developed. Beside “living high – training low” by which an improvement of the oxygen transport capacity is expected, the concept of “living low – training high” becomes more and more popular. By this regime, athletes train under simulated or natural hypoxic conditions, while recovery time is spent at sea-level. Several studies show that with “living low – training high” maximal oxygen consumption as well as aerobic and anaerobic endurance performance can be improved. Molecular analysis reveal that a transcription factor called Hypoxia-Inducible Factor 1 (HIF-1) acts as a master gene in the regulation of hypoxia dependent gene expression. In human skeletal muscle “living low – training high” induces the expression of glycolytic enzymes, the angiogenic factor VEGF, myoglobin as well as the increase of capillarity and mitochondrial content in parallel to the induction of the HIF-1 system.

In trained human skeletal muscle, these adaptations cause a shift of substrate selection to an increased oxidation of carbohydrates as well as to an improvement of the conditions for transport and utilization of oxygen. Depending on the kind of sports, different protocols based on the concept „living low – training high“ can be used to train these muscular adaptations and to increase exercise performance.

Keywords: Hypoxia training, VO2max, altitude sensitivity, muscle biopsy.

89

Z U S A M M E N FA S S U N G Höhentraining ist im Ausdauersport sehr populär. Einerseits werden durch den Höhenreiz Leistungsverbesserungen erwartet, andererseits machen Wettkämpfe in der Höhe eine Höhenvorbereitung unverzichtbar. Ausdauerathleten reagieren bezüglich Leistungsfähigkeit sehr unterschiedlich auf akute Höhenexposition und das Training in der Höhe. Sie zeigen in der Höhe eine mehr oder weniger hohe Abnahme der maximalen Sauerstoffaufnahme. Deshalb entwickelten sich in den letzten Jahren aus der klassischen Höhentrainingsform verschiedene Formvarianten. Neben „Living high – Training low“, welche vor allem auf eine Verbesserung der Sauerstofftransportkapazität des Herz-Kreislauf-Systems zielt, findet die Form „Living low – Training high“ immer mehr Beachtung. Dabei wird unter künstlichen oder natürlichen Höhenbedingungen trainiert, während man in der trainingsfreien Zeit in Normalhöhe weilt. Mehrere Studien belegen, dass mit dieser Trainingsform sowohl die maximale Sauerstoffaufnahme als auch die aerobe und anaerobe Leistungsfähigkeit verbessert werden kann. Mit molekularen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass der Hypoxie induzierbare Transkriptionsfaktor HIF-1 als Mastergen in zellulären Anpassungsprozessen unter hypoxischen Bedingungen operiert. Wir finden im Skelettmuskel, dass bei „Living low – Training high“ die Induzierung von Genen des glykolytischen Stoffwechsels, des Kapillarwachstumsfaktors VEGF und des Myoglobins sowie eine Zunahme der Kapillarisierung und der Mitochondriendichte parallel einhergehen mit der Induzierung des HIF-1Systems. Diese Anpassungen bewirken im trainierten Skelettmuskel eine Verschiebung des Stoffwechsels in Richtung vermehrter Oxidation von Kohlenhydraten sowie optimierte Bedingungen für den Transport und die Nutzung des Sauerstoffs. Je nach Sportart können mit unterschiedlichen Trainingsprotokollen, welche das Konzept „Living low – Training high“ zu Grunde haben, diese muskulären Anpassungen trainiert bzw. zur Leistungssteigerung genutzt werden.

Schlüsselwörter: Hypoxietraining, VO2max, Höhensensitivität, Muskelbiopsie.

EINLEITUNG Seit den Olympischen Sommerspielen von 1968, welche in Mexico City in einer Höhenlage von über 2.000 m stattfanden, hat Höhentraining Einzug in den Trainingsalltag von Hochleistungssportlern gefunden. Klassischerweise versteht man unter Höhentraining Aufenthalte und Training von 2–3 Wochen in Höhen von 1.800 bis 2.500 m zur Vorbereitung für Wettkämpfe auf Meereshöhe. Aufgrund wissenschaftlicher Untersuchungen und der Möglichkeit, mit Höhenhäusern, Unterdruckkammern und Hypoxietrainingsgeräten Höhen90

bedingungen an jedem beliebigen Ort simulieren zu können, haben sich in den letzten Jahren verschiedene Formvarianten des Höhen- bzw. Hypoxietrainings entwickelt. Aufgrund der Dauer der Höhen- bzw. Hypoxieintervention können diese Formvarianten wie folgt eingeteilt werden: 1. „Living high – Training high“: Klassische Höhentrainingsform mit Trainieren und Wohnen in mittleren Höhen von 1.800–2.500 m 2. „Living high – Training low“: Wohnen in natürlichen oder künstlichen Höhen von 2.500–3.000 m und Trainieren im Tiefland.

3. „Living low – Training high“: Wohnen im Tiefland und Absolvieren (eines Teils) der Trainingseinheiten in natürlichen oder künstlichen Höhen von 2.300–3.200 m 4. „Intermittent Hypoxia“: Kurzzeitige, intervallmäßige Expositionen (Minuten) in künstlichen Höhen, unterbrochen mit ähnlich langen Expositionsintervallen in Normoxie Die ersten drei Formvarianten kommen heute in der Trainingspraxis von Leistungssportlern regelmäßig zur Anwendung. Die vierte Variante wurde vor allem von russischen Wissenschaftlern eingehend untersucht (26). Unabhängig von der Höhentrainingsmethodik ist heute allgemein akzeptiert, dass durch Höhentrainingsmaßnahmen die Leistungsfähigkeit für Wettkämpfe in der Höhe verbessert werden kann. Hingegen ist die positive Wirkung des Höhen- bzw.

Hypoxiereizes für Leistungen im Tiefland umstritten. Bailey und Davies (2) werteten in ihrer Übersichtsarbeit aus dem Jahre 1998 Höhentrainingsstudien hinsichtlich ihrer Effektivität auf die Leistungsfähigkeit im Flachland aus. Nur ein Drittel der untersuchten Arbeiten zeigte eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit bzw. der VO2max im Tiefland, was Bailey schließen ließ, dass vom wissenschaftlichen Standpunkt her der Nutzen von Hypoxie- bzw. Höhentraining fraglich ist. Gleichzeitig wird aber angefügt, dass methodologische Einflüsse im Studiendesign den Effekt der Hypoxie stark beeinflussen können.

Neuere, methodisch gut geplante Studien aus den letzten Jahren zeigen jedoch, dass je nach Höhentrainingsform positive Veränderungen in der Sauerstofftransportkapazität bzw. in der muskulären Sauerstoffverwertung gefunden werden, welche die Leistungsfähigkeit von Athleten im Tiefland positiv beeinflussen können. Im Folgenden sollen die Resultate einiger dieser Arbeiten diskutiert werden, wobei wir das Schwergewicht auf die Variante „Living low – Training high“ legen.

H Ö H E N S E N S I T I V I T Ä T: A B N A H M E D E R V O 2 M A X I N A K U T E R H Y P O X I E ( ∆ V O 2M A X ) Akute Höhenexposition führt zu einer Abnahme der Ausdauerleistungsfähigkeit. Gleichzeitig misst man mit zunehmender Höhenlage eine Reduktion der

91

VO2max. Gore et al. (9, 10) fanden, dass bei sehr gut trainierten männlichen Radfahrern (VO2max: 77 ml•min-1•kg-1) die maximale Sauerstoffaufnahme schon in 580 m durchschnittlich um 6,8 % abnimmt. Trainierte männliche und weibliche Athleten (VO2max: 72,4 bzw. 60,8 ml•min-1•kg-1) zeigen eine durchschnittliche Abnahme von 5,9 % bzw. 3,7 %. Hingegen fand man bei untrainierten Vergleichspersonen (VO2max: 51 ml•min-1•kg-1) keine Abnahme der VO2max in 580 m. Diese Resultate deuten darauf hin, dass ein Einfluss auf VO2max schon unter sehr milden hypoxischen Bedingungen umso größer ist, je besser die aerobe Leistungsfähigkeit ist. Robergs et al. (24) bestätigten in ihren Untersuchungen ebenfalls, dass die VO2max schon unter sehr milden hypoxischen Bedingungen (610 m) abnimmt. Aus diesen Untersuchungen geht im Weiteren hervor, dass die VO2max ab dieser Höhe im Durchschnitt pro 1.000 m um 8,1 % abnimmt. Jedoch zeigt auch die Arbeit von Robergs, dass es individuelle Unterschiede in der Abnahme der VO2max in akuter Hypoxie (= Höhensensitivität: ∆VO2max) gibt. Männliche Personen mit einer hohen VO2max, einer tiefen Sauerstoffaufnahme an der Laktatschwelle, einer hohen Abnahme der Sauerstoffsättigung, einer großen Magermasse hatten in der Studie von Robergs die größte ∆VO2max. Es scheint also, dass ∆VO2max unter akuter Hypoxie individuell verschieden ist und vom Trainingsstatus, von der Muskelmasse sowie dem Geschlecht der höhenexponierten Person abhängt.

Eigene Untersuchungen mit Elitelangläufern bestätigen die Individualität der ∆VO2max (Figur 1). Im Frühjahr, Sommer und Herbst wurde bei fünf männlichen Athleten die Abnahme der Sauerstoffaufnahme in 1.800, 2.500 und 3.200 m bestimmt. Die über alle drei Tests gemittelten Werte zeigen, dass derjenige Athlet mit der geringsten ∆VO2max in 3.200 m etwa ähnlich viel „verliert“ wie der „schlechteste“ Athlet schon in 1.800 m. Dies hat unmittelbare Konsequenzen für Wettkämpfe in der Höhe insofern, als der Athlet mit der größten ∆VO2max trotz möglicherweise ähnlicher Leistungsfähigkeit im Tiefland deutliche Nachteile in der Höhe erfährt. Bei diesen Messungen stellten wir fest, dass vom Sommer bis Herbst die ∆VO2max für die Gruppe tendenziell geringer wurde (Figur 2). In dieser Phase bestritten die Athleten mehrmals Trainings in Höhen zwischen 2.000 – 3.000 m. Es fällt aber auch auf, dass der Standardfehler von Test zu Test größer wird. Nicht alle Athleten konnten in dieser Trainingsphase die ∆VO2max in gleichem Maße reduzieren. Derjenige Athlet mit der schon beim Test im Frühjahr größten ∆VO2max verschlechterte diese im Laufe der Saisonvorbereitung trotz Höhentrainingslagers noch mehr (Figur 3).

Dieser Athlet hatte über das ganze Jahr gesehen den durchschnittlich tiefsten Hämoglobinwert (15,3 g/dl) der untersuchten Athletengruppe. Bei einem anderen Athleten, bei welchem sich im Laufe der Saisonvorbereitung die ∆VO2max deutlich verringerte, waren die durchschnittlichen Hämoglobinwerte deutlich höher (16,5 g/dl). Es besteht für die fünf Langlaufathleten eine gute Beziehung 92

1.800 m

2.500 m

3.200 m

Testhöhe

Figur 1: Individuelle Höhensensitivität (∆VO2max) bei Elitelangläufern. Die ∆VO2max bezieht sich auf eine „normoxische“ Testhöhe von 560 m. Für jede Höhe und jeden Athleten wurden die Mittelwerte aus drei Untersuchungen, welche in einem zeitlichen Abstand von jeweils 2–3 Monaten durchgeführt wurden, verwendet. zwischen dem durchschnittlichen Hämoglobinwert (aus ca. 20 Messungen) sowie der durchschnittlichen Abnahme der VO2max in 1.800, 2.500 und 3.200 m (∆VO2max = –0.7•[Hb] + 126, r = 0.82, p < 0.1).

Nicht nur die Hämoglobinkonzentration im Blut, sondern auch der Sauerstoffsättigungsgrad der Hämoglobinmoleküle kann die Leistungsfähigkeit bzw. die ∆VO2max mit zunehmender Höhenlage beeinflussen. So finden wir in unseren Untersuchungen mit trainierten Mountainbikern und Radfahrern eine signifikante Beziehung zwischen der Sauerstoffsättigung (SaO2) im Blut und der ∆VO2max (∆VO2max = –0.56•[SaO2] + 56.5, r = 0.76, p < 0.001). Misst man den Verlauf der SaO2 beim Fahrrad-Ergometer Stufentest in 1.800 m, stellt man bei Athleten einen unterschiedlichen Verlauf der SaO2 mit zunehmender Belastung fest (Figur 4). Liegt eine geringe Entsättigung vor, kann von einer muskulären Limitierung in der Sauerstoffverwertung ausgegangen werden. Bei Athleten mit einer starken Entsättigung mit zunehmender Belastung muss eine

93

Figur 2: Höhensensitivität (∆VO2max) im Jahresverlauf bei 5 Elitelangläufern.

Die ∆VO2max bezieht sich auf eine „normoxische“ Testhöhe von 560 m. Die Grafik zeigt, dass sich vor allem bei tieferen Höhen die ∆VO2max im Laufe der Saisonvorbereitung verbessert. Mittelwerte ± S. E. Limitierung der Diffusionskapazität durch die Alveolar-Kapillarmembran in der Lunge bzw. des Atemminutenvolumens vermutet werden. Das Atemminutenvolumen kann durch eine Zunahme der Ventilation verbessert werden.

Katayama und seine Gruppe (15) zeigten, dass durch sieben einstündige Expositionen in 4.500 m Höhe während einer Woche eine Zunahme der Hypoxiesensitivität und der Ventilation hervorgerufen wurde, was zu einer Verbesserung der Sauerstoffsättigung bei submaximaler Belastung unter hypoxischen Bedingungen führte.

Schließlich kann auch die Skelettmuskulatur einen limitierenden Effekt auf die Leistungsfähigkeit in der Höhe haben. Untersuchungen an Mäusen haben nämlich gezeigt, dass die Sauerstoffdiffusionskapazität von den Kapillaren in die Muskelzellen die ∆VO2max bestimmen kann (13). Auch beim Menschen wurde gefunden, dass es eine Limitierung der O2-Diffusion vom Erythrozyten in die Muskelzelle gibt, welche eine Rolle in der Festlegung der maximalen Sauerstoffaufnahme des Muskels spielt (23). Werden Hochlandbewohner akuten

94

Figur 3: Individuelle Höhensensitivität (∆VO2max) im Jahresverlauf für 2 Elitelangläufern. Die ∆VO2max bezieht sich auf eine „normoxische“ Testhöhe von 560 m. A: Athlet mit schlechter Höhensensitivität, welche sich im Jahresverlauf noch mehr verschlechtert. B: Athlet mit guter Höhensensitivität, welche sich im Jahresverlauf verbessert. normoxischen Bedingungen ausgesetzt, ist die VO2max-Zunahme geringer als der VO2max-Verlust von Tieflandbewohnern in Hypoxie (7). Aufgrund der geringeren oxidativen Kapazität der Hochlandbewohner sind diese nicht in der Lage, ein erhöhtes O2-Angebot so zu nutzen, wie es bei Tieflandbewohnern mit höherer oxidativer Kapazität möglich ist. Ein geringer Abfall der SaO2 bei Belastung unter Höhenbedingungen, wie in Figur 4 dargestellt, kann deshalb ein Hinweis dafür sein, dass die Muskulatur das Sauerstoffangebot nicht voll ausschöpfen kann. Die Mitochondriendichte, die Kapillarisierung, der muskuläre Myoglobingehalt sowie die Aktivität des glykolytischen Stoffwechsels in der Skelettmuskulatur können die Ausschöpfung des muskulären O2-Angebots unter hypoxischen Bedingungen beeinflussen.

Zusammengefasst kann gesagt werden, dass mit zunehmender Höhenexposition die maximale Sauerstoffaufnahme abnimmt. Diese Abnahme ist individuell unterschiedlich. Sie hängt ab vom Geschlecht, der Muskelmasse und vom Trai-

95

Figur 4: Sauerstoffsättigung (SaO2) beim Fahrradergometertest in 560 m und 1.800 m. A: Beispiel eines Athleten mit einer relativ starken hypoxiebedingten Abnahme der SaO2 in 1.800 m, Hinweis auf eine eher zentrale Limitierung. B: Beispiel eines Athleten mit einer relativ schwachen hypoxiebedingten Abnahme der SaO2 in 1.800 m, Hinweis auf eine eher muskuläre Limitierung. ningsniveau. Wir gehen davon aus, dass unterschiedliche Verläufe der SaO2 unter hypoxischen Testbedingungen auf Limitierungen zentraler oder peripherer Faktoren hinweisen. Mit den nachfolgend beschriebenen HöhentrainingsFormvarianten kann möglicherweise diesen Limitierungen entgegengewirkt werden.

F O R M VA R I A N T E 1 : „ L I V I N G H I G H – T R A I N I N G L O W “ Wie einleitend erwähnt, ist die Effektivität des Höhentrainings auf die Leistungsfähigkeit umstritten. Levine und Stray-Gundersen haben in den letzten Jahren verschiedene Untersuchungen zur Höhentrainingsform „Living high – Training low“ durchgeführt. Dabei konnten sie bei trainierten Läufern und Eliteathleten Verbesserungen in der Leistungsfähigkeit im Tiefland zeigen (17, 27). Durch die täglich mindestens 12 Stunden Aufenthalt in einer natürlichen Höhe von 2.500 m wurde über die Aufregulierung der EPO-Produktion eine 96

Stimulierung der Blutbildung erreicht. Im Durchschnitt nahm bei den Eliteathleten die Hämoglobinkonzentration aufgrund des vierwöchigen Höhentrainingslagers von 13.3 auf 14.3 g/dl zu, was eine Zunahme der VO2max von 72.1 auf 74.0 ml/min/kg zur Folge hatte (27). Theoretische Berechnungen zeigen, dass die Höhe der Zunahme der VO2max mit der Veränderung der Hämoglobinkonzentration übereinstimmt (18). Im Gegensatz zur natürlichen Höhenexposition konnte unter simulierten Höhenbedingungen die Effektivität von „Living high – Training low“ nicht bestätigt werden. Bei einem vierwöchigen Aufenthalt unter künstlichen Höhenbedingungen entsprechend einer Höhenlage von 3.000 m wurde bei trainierten Ausdauerathleten weder eine Zunahme der Hämoglobinmasse noch der VO2max bzw. Leistungsfähigkeit gefunden (1). In einer Paralleluntersuchung an der gleichen Studie konnte jedoch gezeigt werden, dass Hypoxie per se die Pufferkapazität und die Effizienz auf submaximalen Belastungsstufen verbessert (11). Die unterschiedlichen Resultate auf die Blutbildung und die VO2max zwischen den erwähnten Studien sind nur schwer zu erklären. Allenfalls kann davon ausgegangen werden, dass die individuell unterschiedliche Antwort auf einen Hypoxiereiz, wie z. B. die EPOAntwort, diese kontroversen Ergebnisse hervorgebracht hat (4). Unterschiede im Studiendesign, wie gewählte Höhe, Expositionsdauer, Studienzeitpunkt etc., können die Resultate ebenfalls beeinflusst haben.

F O R M VA R I A N T E 2 : „ L I V I N G L O W – T R A I N I N G H I G H “ Es bestehen viele Hinweise, dass Hypoxie zusammen mit muskulärer Aktivität ein wichtiger Stimulus für die Anpassungen von Muskelgewebe an Training sind (14). Jedoch können unter permanenter Höhenexposition die durch den Hypoxiestimulus in der Muskelzelle induzierten Anpassungsprozesse während der Regenerationsphase negativ beeinflusst werden. Wir untersuchten deshalb die Auswirkungen von Hypoxietrainingsprotokollen auf die Anpassungsprozesse in der menschlichen Skelettmuskulatur unter Bedingungen, bei denen die Hypoxie nur während der Trainingseinheit vorhanden war, während die trainingsfreie Zeit unter normoxischen Bedingungen verbracht wurde („Living low – Training high“). In einer ersten Studie wurden vier Gruppen mit untrainierten Versuchspersonen gebildet, welche fünfmal wöchentlich für insgesamt sechs Wochen auf einem Fahrradergometer 30 Minuten pro Einheit trainierten.

Zwei dieser Gruppen trainierten in 560 m (Normoxie) und zwei unter künstlich simulierten Höhenbedingungen in 3.850 m (normobare Hypoxie; FiO2 = 13 %).

Je eine Normoxie- und Hypoxiegruppe trainierte bei einer hohen Intensität an der anaeroben Schwelle, während die zwei anderen Gruppen bei einer mittleren Intensität ca. 25 % unter der anaeroben Schwelle trainierten. Mit einem sol97

chen Design konnten die spezifischen Auswirkungen von Training unter Hypoxie mit denjenigen unter normoxischen Bedingungen bei der gleichen absoluten bzw. relativen Trainingsintensität untersucht werden. Die Analyse der vor und nach der Trainingsintervention entnommenen Muskelbiopsien aus dem M. vastus lateralis zeigte eine signifikante Zunahme der Mitochondriendichte in allen Trainingsgruppen, wobei die Zunahme mit +59 % bei der intensiv trainierenden Hypoxiegruppe am höchsten war. Die subsarkolemmalen Mitochondrien waren unabhängig von der Trainingsintensität nur in den beiden unter Hypoxie trainierenden Gruppen signifikant erhöht. Die Kapillarlängendichte nahm während der sechswöchigen Trainingsperiode nur in der intensiv trainierenden Hypoxiegruppe zu (+17 %) (8, 32). Diese Resultate zeigen, dass intensives Training in Hypoxie mit Erholung in Normalhöhe zu muskulären Anpassungen führt, welche in die Richtung gehen, dass das reduzierte Sauerstoffangebot kompensiert wird und damit die Konditionen für den Transport und die Nutzung des Sauerstoffs im belasteten Muskel verbessert werden.

Verschiedene Studien, welche das Paradigma „Living low – Training high“ ausnützen, deuten darauf hin, dass mit dieser Höhentrainingsform die Leistungsfähigkeit bzw. die VO2max mehr verbessert werden kann als mit dem gleichen Training unter normoxischen Bedingungen (3, 5, 20, 28, 29, 31), während andere Studien diesen Vorteil nicht fanden (6, 21, 30). Trotz gewisser Diskrepanzen bezüglich Effekt auf die Leistungsparameter konnte einheitlich gezeigt werden, dass die Aktivität der Citratsynthase, einem Schlüsselenzym des oxidativen Stoffwechsels, mit Hypoxietraining mehr zunimmt als mit dem gleichen Training in Normoxie (12, 21, 28). Diese Resultate unterstützen unsere Erkenntnisse, dass Hypoxie die trainingsbedingte Zunahme der oxidativen Kapazität bzw. der Mitochondriendichte verstärkt (8, 32). Zusätzlich konnte durch Meeuwsen (20) mit acht gut trainierten Radfahrern gezeigt werden, dass sich die anaerobe Leistungsfähigkeit verbessert, wenn man die Athleten während 10 Tagen auf einer simulierten Höhe von 2.500 m während zwei Stunden täglich trainieren lässt. Die Hypoxietrainingsgruppe zeigte im Gegensatz zur normoxischen Kontrollgruppe neben einer Verbesserung der VO2max von 67,1 auf 72,2 ml•min-1•kg-1 und der maximalen Wattleistung auf dem Fahrradergometer von 5,67 auf 6,14 Watt•kg-1 eine Zunahme der maximalen und durchschnittlichen anaeroben Leistungsfähigkeit im 30-Sekunden-Wingate-Test um durchschnittlich 5 %. Leider liegen von dieser Studie keine muskulären Untersuchungen vor. Jedoch hat eine solche 10-tägige Hypoxie-Trainingsintervention praktisches Umsetzungspotenzial für Ausdauersportler. Kurzzeitige Höhenexpositionen auf Gletschern mit Wohnen im „Tiefland“ können beispielsweise im Sommertraining von Langläufern sehr gut zur Anwendung kommen.

98

Die Analyse der mRNS-Expression aus den Muskelbiopsien unserer Hypoxietrainingsstudie (32) zeigt die Anpassungen auf molekularer Ebene an, welche wahrscheinlich für die funktionellen Anpassungen in der Skelettmuskulatur verantwortlich sind. Die mRNS, welche für die regulatorische Untereinheit des „Hypoxia-Inducible Factor-1“ kodiert (HIF-1 ) und in ihrer Funktion die Transkription hypoxieinduzierbarer Gene steuert (25), war nach dem Training in Hypoxie, unabhängig von der Trainingsintensität, erhöht (32). Keine Veränderungen wurden beim gleichen Training in Normoxie gefunden. Zusätzlich fanden wir signifikante Zunahmen der mRNS des Kapillarwachstumsfaktors VEGF, von Myoglobin sowie der Phosphofructokinase (PFK) nach dem intensiven Training in Hypoxie, aber nicht in Normoxie.

Der Transkriptionsfaktor HIF-1 (Hypoxia-Inducible Factor 1) funktioniert als Mastergen in der Regulation der Expression von hypoxieinduzierten Genen (25). HIF-1 ist ein dimeres Protein, gebildet aus den beiden Untereinheiten HIF1a und HIF-1b/ARNT (25). Werden Zellkulturen einer hypoxischen Umgebung ausgesetzt, stabilisiert sich HIF-1a über posttranskriptionelle Prozesse sehr schnell und akkumuliert im Zellkern (33). Das führt dazu, dass HIF-1 an spezifische Sequenzen von Hypoxie induzierbaren Genen wie Glukosetransportern, glykolytischen Enzymen, VEGF und Erythropoietin binden kann und damit die Expression dieser Gene aktiviert. Normoxie hingegen destabilisiert HIF-1 innerhalb weniger Minuten und führt die regulatorische Untereinheit HIF-1a der proteosomalen Degradation zu (33). Neufer konnte zeigen, dass eine Zunahme der konstitutiven Expression einer mRNS die regelmäßige Aktivierung des spezifischen Gens reflektieren kann (22). Wir gehen deshalb davon aus, dass die in der Skelettmuskulatur erstmals gemessene Zunahme der HIF1a mRNS eine wiederkehrende Aktivierung des HIF-1-Proteins aufgrund des täglichen Trainingsstimulus unter hypoxischen Bedingungen reflektiert. In-vitroExperimente zeigen, dass die Aktivierung von HIF-1 zu einer Aufregulierung des glykolytischen Stoffwechsels führt (33). In Bezug auf unsere Resultate, welche eine Zunahme der mRNS des glykolytischen Enzyms Phosphofruktokinase zeigen (32), deutet dies darauf hin, dass sich die Substratselektion bei in Hypoxie trainierten Personen in Richtung vermehrter Oxidation von Kohlenhydraten verschiebt.

Zusammenfassend kann aufgrund der molekularen und funktionellen Resultate festgehalten werden, dass der Stimulus bei Training in Hypoxie zusätzliche Anpassungen muskulärer und systemischer Art hervorruft, welche nicht im selben Ausmaß bei Training in Normoxie gefunden werden. Diese Anpassungen gehen dahin, dass sie die Bedingungen für den Transport und die Nutzung des Sauerstoffs in der Muskulatur optimieren. Eine Zunahme der VEGF induzierten Kapillarisierung kann die Diffusion des Sauerstoffs in die Muskulatur, wel99

che als limitierender Faktor für die VO2max angesehen wird (13), verbessern.

Die Verschiebung des Stoffwechsels in Richtung vermehrter Oxidation von Kohlenhydraten (Induzierung der PFK) bewirkt, dass pro ATP weniger Sauerstoff benötigt wird. Und schließlich kann aufgrund der Erkenntnisse über die Bedeutung von Myoglobin bei tauchenden Säugetieren (16) davon ausgegangen werden, dass Myoglobin eine gewisse Rolle in der Pufferung von Sauerstoff in der Muskelzelle spielen kann.

TRAININGSEMPFEHLUNGEN Aufgrund der beobachteten Anpassungen kann Hypoxietraining nach dem Prinzip „Living low – Training high“ eine Möglichkeit für Athleten sein, die Leistungsfähigkeit im Hinblick auf Wettkämpfe in der Höhe und im Flachland zu verbessern. Wir gehen davon aus, dass vor allem Athleten von dieser Trainingsform profitieren, welche beim Höhentest nur eine geringe Abnahme der Sauerstoffsättigung zeigen. Die Athleten können unter simulierten hypoxischen Bedingungen unter Benützung eines portablen Sauerstoffverdünnungsgeräts (Altitrainer200R, SMTEC, Chatelaine, Schweiz) trainieren. Möglich ist auch die Benutzung von Druckkammern oder kurzfristige Aufstiege in natürliche Höhen bei sofortigem Wiederabstieg nach Trainingsende. Es gibt Hinweise, dass die erwarteten Effekte in Höhen unter 2.500 m nicht in demselben Umfang erreicht werden (19). Wir empfehlen deshalb Trainingshöhen zwischen 2.500 und 3.200 m. Aufgrund unserer molekularen Untersuchungen gehen wir davon aus, dass das Hypoxietraining eher intensiv gestaltet werden soll. Hingegen hat Meeuwsen (20) gezeigt, dass mit weniger intensiven, aber längeren Trainingseinheiten sehr positive Effekte auf die aerobe und anaerobe Leistungsfähigkeit erreicht werden können. Gerade in technisch komplexen Ausdauersportarten ist es aber nicht von Vorteil, den gesamten Trainingsumfang auf einer stationären Trainingseinrichtung, wie beispielsweise einem Fahrradergometer oder einem Laufband, zu absolvieren. Unsere Trainingsprotokolle zielen deshalb darauf ab, dass die Athleten nur einen kleinen Teil ihres Trainings unter hypoxischen Bedingungen durchführen, um damit einen organischen Effekt zu erzielen, ohne dabei Einbußen im technisch-koordinativen Bereich zu erleiden.

Im Gegensatz dazu arbeitete Meeuwsen mit Eliteradfahrern und wählte deshalb ein Protokoll, in welchem alle Trainingseinheiten durch das Hypoxietraining ersetzt wurden. Tabelle 1 gibt einen Überblick zur Trainingsmethodik dieser zwei Trainingsprotokolle.

Aus einer Studie mit Radfahrern haben wir Hinweise, dass Hypoxietraining, wenn auch nur dreimal wöchentlich durchgeführt, eine hohe körperliche Belastung darstellt und Ermüdungssymptome hervorrufen kann (30). Ausreichende 100

Trainingsprotokoll

Komplementär

Ersatz

3.200

2.500

3x wöchentlich

täglich

2x 3 Wochen (mit 1 Ruhewoche)

10 Tage

Trainingseinheitsumfang (min.)

30–40

120

Intensität (% von Hfmax)

85–90

70–75

Trainingshöhe (m) Häufigkeit Gesamtumfang

Tabelle 1: Trainingsprotokolle zur erfolgreichen Durchführung von Hypoxietrainings nach dem Konzept „Living low – Training high“. Beim Trainingsprotokoll „Komplementär“ werden nur drei intensive Einheiten pro Woche in Hypoxie absolviert. Die restlichen Trainingseinheiten finden auf Normalhöhe statt. Beim Trainingsprotokoll „Ersatz“ werden alle Ausdauereinheiten durch das Hypoxietraining ersetzt.

Erholungsmaßnahmen sind deshalb von großer Bedeutung. Andere intensive Trainingseinheiten neben dem Hypoxietraining werden oft nicht verkraftet.

Werden diese Punkte nicht beachtet, können kurzfristige Überbelastungszustände oder gar Übertrainingsymptome die Folge sein. Bei der Durchführung von Hypoxietraining ist ferner auf eine qualitativ hochstehende Ernährung zu achten. Insbesondere in der unmittelbaren Erholungsphase nach einer Trainingseinheit kann eine kohlenhydrat- und proteinreiche Diät die Anpassungsprozesse positiv beeinflussen. Wie bei allen Höhentrainingsformen müssen die körpereigenen Eisenspeicher vor Trainingsbeginn gut aufgefüllt sein. Schließlich sollte ein solches Training nur im erholten und gesunden Zustand aufgenommen werden.

DANKSAGUNG Die Autoren danken L. Gfeller-Tüscher für die Unterstützung bei der Endbearbeitung des Manuskripts. Die Unterstützung folgender Organisationen wird verdankt: Schweizer Nationalfonds, Swiss-Olympic und Swiss-Ski.

101

L I T E R AT U R (1)

Ashenden M. J., Gore C. J., Dobson G. P., Hahn A. G.: “Live high, train low” does not change the total haemoglobin mass of male endurance athletes sleeping at a simulated altitude of 3,000 m for 23 nights. Eur. J. Appl.

Physiol. Occup. Physiol. 80, 479-484 (1999).

(2)

Bailey D. M., Davies B.: Physiological implications of altitude training for endurance performance at sea level: A review. Brit. J. Sports Med. 31, 183-190 (1997).

(3)

Bailey D. M., Davies B., Baker J.: Training in hypoxia: modulation of metabolic and cardiovascular risk factors in men. Med. Sci. Sports Exerc.

32, 1058-1066 (2000).

(4)

Chapman R. F., Stray-Gundersen J., Levine B. D.: Individual variation in response to altitude training. J. Appl. Physiol. 85, 1448-1456 (1998)

(5)

Desplanches D., Hoppeler H., Linossier M. T., Denis C., Claassen H., Dormois D., Lacour J. R., Geyssant A.: Effects of training in normoxia and normobaric hypoxia on human muscle ultrastructure. Pflügers. Arch.

425, 263-267 (1993).

(6)

Emonson D. L., Aminuddin A. H., Wight R. L., Scroop G. C., Gore C. J.: Training-induced increases in sea level VO2max and endurance are not enhanced by acute hypobaric exposure. Eur. J. Appl. Physiol. Occup.

Physiol. 76, 8-12 (1997).

(7)

Favier R., Spielvogel H., Desplanches D., Ferretti G., Kayser B., Lindstedt S. L., Hoppeler H.: Maximal exercise performance in chronic hypoxia and acute normoxia in high-altitude natives. J. Appl. Physiol. 78 (5), 1868-1874 (1995).

(8)

Geiser J., Vogt M., Billeter R., Zuleger C., Belforti F., Hoppeler H.: Training high – Living low: Changes of aerobic performance and muscle structure with training at simulated altitude. Int. J. Sports Med. 22, 579585 (2001).

(9)

Gore C. J., Hahn A. G., Scroop G. C., Watson D. B., Norton K. I., Wood R. J., Campbell D. P., Emonson D. L.: Increased arterial desaturation in trained cyclists during maximal exercise at 580 m altitude. J. Appl.

Physiol. 80, 2204-2210 (1996).

(10) Gore C. J., Little S. C., Hahn A. G., Scroop G. C., Norton K. I., Bourdon P. C., Woolford S. M., Buckley J. D., Stanef T., Campbell D. P., Watson D. B., Emonson D. L.: Reduced performance of male and female athletes at 580m altitude. Eur. J. Appl. Physiol. 75, 136-143 (1997).

102

(11) Gore C. J., Hahn A. G., Aughey R. J., Martin D. T., Ashenden M. J., Clark S. A., Garnham A. P., Roberts A. D., Slater G. J., Mckenna M. J.: Live high: train low increases muscle buffer capacity and submaximal cycling efficiency. Acta Physiol. Scand. 173, 275-286 (2001).

(12) Green H., MacDougall J., Tarnopolsky M., Melissa N. L.: Downregulation of Na+-K+-ATPase pumps in skeletal muscle with training in normobaric hypoxia. J. Appl. Physiol. 86, 1745-1748 (1999).

(13) Henderson K. K., Wagner H., Favret F., Britton S. L., Koch L. G., Wagner P. D., Gonzalez N. C.: Determinants of maximal O2 uptake in rats selectively bred for endurance running capacity. J. Appl. Physiol. 93, 1265-1274 (2002).

(14) Hoppeler H., Vogt M.: Muscle tissue adaptations to hypoxia. J Exp Biol.

204, 3133-3139 (2001).

(15) Katayama K., Sato Y., Morotome Y., Shima N., Ishida K., Mori S., Miyamura M.: Intermittent hypoxia increases ventilation and SaO2 during hypoxic exercise and hypoxic chemosensitivity. J. Appl. Physiol. 90, 1431-1440 (2001).

(16) Kooyman G. L., Ponganis P. J.: The physiological basis of diving to depth: birds and mammals. Annu. Rev. Physiol. 60, 19-32 (1998).

(17) Levine B. D., Stray-Gundersen J.: “Living high – training low”: effect of moderate-altitude acclimatization with low-altitude training on performance. J. Appl. Physiol. 83, 102-112 (1997).

(18) Levine B. D.: Intermittent hypoxic training: fact and fancy. High Alt. Med. Biol. 3, 177-193 (2002).

(19) Masuda K., Okazaki K., Kuno S., Asano K., Shimojo H., Katsuta S.: Endurance training under 2.500 m hypoxia does not increase myoglobin content in human skeletal muscle. Eur. J. Appl. Physiol. 85, 486-490 (2001).

(20) Meeuwsen T., Hendriksen I. J., Holewijn M.: Training-induced increases in sea-level performance are enhanced by acute intermittent hypobaric hypoxia. Eur. J. Appl. Physiol. 84, 283-290 (2001).

(21) Melissa L., MacDougall J. D., Tarnopolsky M. A., Cipriano N., Green H. J.: Skeletal muscle adaptations to training under normobaric hypoxic versus normoxic conditions. Med. Sci. Sports Exerc. 29, 238-243 (1997).

(22) Neufer P. D., Ordway G. A., Williams R. S.: Transient regulation of cfos, alpha B-crystallin, and hsp70 in muscle during recovery from contractile activity. Am. J. Physiol. 274, C341-C346 (1998).

103

(23) Richardson R. S., Noyszewski E. A., Kendrick K. F., Leigh J. S., Wagner P. D.: Myoglobin O2 desaturation during exercise. Evidence of limited O2 transport. J. Clin. Invest. 96, 1916-1926 (1995).

(24) Robergs R. A., Quintana R., Parker D. L., Frankel C. C.: Multiple variables explain the variability in the decrement in VO2max during acute hypobaric hypoxia. Med. Sci. Sports Exerc. 30, 869-879 (1998).

(25) Semenza G. L.: Regulation of mammalian O2 homeostasis by hypoxiainducible factor 1. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 15, 551-578 (1999).

(26) Serebrovskaya T. V.: Intermittent hypoxia research in the former soviet union and the commonwealth of independent States: history and review of the concept and selected applications. High Alt. Med. Biol. 3, 205-221 (2002).

(27) Stray-Gundersen J., Chapman R. F., Levine B. D.: “Living high – training low” altitude training improves sea level performance in male and female elite runners. J. Appl. Physiol. 91, 1113-1120 (2001).

(28) Terrados N., Melichna J., Sylven C., Jansson E., Kaijser L.: Effects of training at simulated altitude on performance and muscle metabolic capacity in competitive road cyclists. Eur. J. Appl. Physiol. 57, 203-209 (1988).

(29) Terrados N., Jansson E., Sylven C., Kaijser L.: Is hypoxia a stimulus for synthesis of oxidative enzymes and myoglobin? J. Appl. Physiol. 68, 23692372 (1990).

(30) Ventura N., Hoppeler H., Seiler R., Binggeli A., Mullis P., Vogt M.: The response of trained athletes to six weeks of endurance training in hypoxia or normoxia. Int. J. Sports Med. (accepted), (2002).

(31) Vogt M., Werlen L., Hoppeler H.: Spielformen des Höhentrainings.

Schweiz. Zeitschr. Sportmed. Sporttraumat. 47, 125-128 (1999).

(32) Vogt M., Puntschart A., Geiser J., Zuleger C., Billeter R., Hoppeler H.: Molecular adaptations in human skeletal muscle to endurance training under simulated hypoxic conditions. J. Appl. Physiol. 91, 173-182 (2001).

(33) Wenger R.H.: Cellular adaptation to hypoxia: O2-sensing protein hydroxylases, hypoxia-inducible transcription factors, and O2-regulated gene expression. Faseb. J. 16, 1151-1162 (2002).

104

W. D o m e j , G . S c h w a b e r g e r, G . P. T i l z , Z . F ö l d e s - P a p p , U . D e m e l , H . P. u n d R . B r e z i n s c h e k

Weißes Differenzialblutbild und Aktivitätsmarker unter extremer Ausdauerbelastung in mittlerer Höhe Differential white blood cell count and activation markers in endurance exercise at moderate altitude S U M M A RY Twentytwo endurance athletes (24–49 yrs.), all experienced members of a military mountaineering troop, climbed a mountain (Grimming, 2,351 m) in the Styrian alps at their respective maximal individual climbing paces.

They covered a relative difference in altitude of more than 1,700 m. The aim of the field-study was to investigate changes in differential leukocyte counts and markers of cell activation during strenuous aerobic endurance exercise at a moderate altitude. Checkpoints for blood sampling were 30 min pre-exercise (H0), at the summit (H2), after descent (H4), and during the recovery period at 12 (H12) and 24 (H24) hours from the outset.

This trial documented leukocytosis with an increase in the total leukocyte count of 160 % at H2 and 168 % at H4, mainly due to neutrophilia at the summit (H2: +326 %) and after descent (H4: +343 %). Serum-myeloperoxydase (s-MPO), characterizing the activation of neutrophils, concomitantly increased by 385 % at H2 and by 366 % at H4. In contrast, there was a notable leukopenic reaction of circulating eosinophilic (H2: –60 %, H4: –92 %) and basophilic granulocytes (H2: –77 %) during vigorous exercise.Both cell populations substantially improved during the recovery period and were still higher at H24 than pre-exercise (eosinophils: +9 %, basophils: +42 %). The release of serum eosinophil cationic protein (s-ECP), indicative of activation of eosinophils, significantly increased during the endurance challenge (H2: +61 %, H4: +63 %); monocytes decreased slightly (H2: –8 %, H4: –19 %), but lymphocytes significantly (H2: –28 %, H4: –33 %) against the resting count.

Keywords: Moderate altitude, endurance exercise, leukocyte dynamics, s-ECP, s-MPO, WBC. 105

Z U S A M M E N FA S S U N G 22 ausdauertrainierte Alpinsportler (Alter 24–49 J.), allesamt Mitglieder einer Alpineinheit des Österreichischen Bundesheeres, bestiegen den 2.351 m hohen Grimming in der Obersteiermark. Im Auf- und Abstieg wurden dabei 1.700 Höhenmeter in individuell kürzester Zeit bewältigt.

Ziel der Feldstudie war, neue Erkenntnisse bezüglich des dynamischen Verhaltens des weißen Differenzialblutbildes unter aerober Ausdauerbelastung und den klimatischen Bedingungen mittlerer Höhe zu gewinnen.

Blutabnahmen erfolgten 30 Minuten vor dem Start (H0), am Gipfel (H2), nach Rückkehr ins Tal (H4) sowie während der Erholungsphase 12 (H12) und 24 (H24) Stunden nach dem Start. Während des gesamten Auf- und Abstieges ergab sich eine Leukozytose mit einer Zunahme der Gesamtleukozytenzahl um 160 % bei H2 und 168 % bei H4, welche auf eine Neutrophilie am Berggipfel (H2: +326 %), vor allem jedoch nach Rückkehr zum Ausgangspunkt (H4: +343 %) zurückzuführen war. Die SerumMyeloperoxidase (s-MPO), ein Aktivitätsparameter neutrophiler Granulozyten und Monozyten, stieg im selben Zeitraum um 385 % bei H2 und 366 % bei H4. Dagegen kam es zu einer leukopenischen Reaktion des peripheren Eosinophilen- (H2: –60 %, H4: –92 %) und Basophilenpools (H2: –77 %). Beide Zellpopulationen erholten sich während der Ruhephase und lagen 24 Stunden nach Belastungsbeginn (H24) über ihren Ausgangswerten (Eosinophile: +9 %; Basophile: +42 %). Das eosinophile cationische Protein (s-ECP), ein Aktivitätsmarker eosinophiler Granulozyten, zeigte unter dem aeroben Ausdauerprofil einen signifikanten Konzentrationsanstieg (H2: +61 %, H4: +63 %); bei den Monozyten war eine tendenzielle (H2: –8 %, H4: –19 %), bei den Lymphozyten hingegen eine signifikante Abnahme (H2: –28 %, H4: –33 %) gegenüber den Ruheausgangswerten zu beobachten.

Schlüsselwörter: Mittlere Höhe, Ausdauerbelastung, Leukozytendynamik, Serum-ECP, Serum-MPO, weißes Blutbild.

EINLEITUNG Die Auswirkung einer anstrengenden physischen Belastung auf das weiße Blutbild im Sinne einer neutrophilen Leukozytose ist so wie die Zunahme der Erythrozytenmasse unter Höhenbedingungen hinlänglich bekannt. Über überschießende Leukozytenzahlen wurde unter anderem bei Joggern und Marathonläufern vielfach berichtet (1). Kurzfristige Änderungen des weißen Blutbildes sind direkt vom Blutfluss und indirekt von der Belastungsintensität abhängig (2) und werden somit wie die 106

Höhenadaptation in erster Linie adrenerg gesteuert. Hack et al. fanden eine Leukozytose mit signifikantem Anstieg der Lymphozyten und neutrophilen Granulozyten nach erschöpfender Ergometerbelastung ohne wesentliche Unterschiede zwischen Langstreckenläufern,Triathleten und untrainierten Vergleichspersonen (3). Gabriel beobachtete sogar einen biphasischen Anstieg des zirkulierenden Granulozytenpools 15 und 120 Minuten nach erschöpfender kurzzeitiger Ergometerbelastung und konnte darüber hinaus einen raschen Anstieg natürlicher Killerzellen, zytotoxischer T-Zellen, Monozyten und eosinophiler Granulozyten beobachten (4). Angaben zur Dynamik des weißen Differenzialblutbildes unter Ausdauerbelastung und Höhenexposition kommen in der alpinmedizinischen Literatur selten vor und sind teilweise kontroversiell (5, 6). Mucci vermutete auf Grund eines geringen Plasmahistaminanstieges und der langsamen Erholungstendenz basophiler Granulozyten nach erschöpfender Stufenbelastung eine verstärkte hypoxämieassoziierte Freisetzung basophiler Granulationsproteine, insbesondere von Histamin (7). Die Leukopoese wird auch durch die Höhenhypoxie, möglicherweise auch durch klimatische Faktoren nachhaltig beeinflusst (8, 9). Bereits frühere tierexperimentelle Studien wiesen in diesem Zusammenhang darauf hin, dass eosinophile Granulozyten unter experimentellen Hypoxiebedingungen initial deutlich ansteigen, bevor sich nach wenigen Tagen eine Eosinopenie entwickelt. Letztere wurde auf eine verkürzte Zirkulationsdauer eosinophiler Granulozyten sowie eine Downregulation der Eosinopoese im Knochenmark zurückgeführt (10, 11). Domej konnte in einer neuen Feldstudie nachweisen, dass eine mehrstündige erschöpfende Ausdauerbelastung in mittlerer Höhe ebenfalls zu einer Eosinopenie führt, wobei zirkulierende eosinophile Granulozyten vermutlich vorzeitig durch epitheliale Signale in das Gewebe, vor allem der Lunge auswandern.

Eosinophile Granulozyten können infolge von Hypoxie und Belastung unspezifisch aktiviert werden, wofür das eosinophile cationische Protein des Serums (s-ECP) einen guten Gradmesser darstellt (12). Wie sich die verschiedenen Leukozytenpopulationen unter Ausdauerbelastung und in der Erholungsphase jedoch im Einzelnen verhalten und ob sie unspezifisch durch Belastung und Hypoxie aktiviert werden können, wurde bisher jedoch kaum untersucht.

METHODIK 22 Heeresbergführer und -alpinisten (Alter: 24–49 J; V̇O2max 58.4 ± 4.2 ml/kgmin) führten im Rahmen einer alpinmedizinischen Feldstudie einen individuell maximal forcierten Höhenaufstieg von Trautenfels (642 m) auf 107

den Grimminggipfel (2.351 m) durch.Venöse Blutabnahmen erfolgten 30 Minuten vor dem Start (H0), unmittelbar am Gipfel (H2), nach Rückkehr zum Ausgangspunkt (H4) sowie in der Erholungsphase 12 (H12) und 24 Stunden (H24) nach Belastungsbeginn. Zur Vereinheitlichung des Flüssigkeitshaushaltes wurde auf eine Flüssigkeitssubstitution während der gesamten Belastungsphase verzichtet. Die Probanden erhielten ein standardisiertes Rucksackgewicht von 20 % des individuellen Körpergewichtes (12–19,5 kg). Neben dem aus venösem EDTA-Blut mittels Vacutainer-Röhrchen (Plymouth, UK) gewonnenen automatisierten Differenzialblutbild1 (Beckmann Coulter,USA) erfolgte eine radiometrische Messung der Serum-Myeloperoxidase (s-MPO, Normalbereich: 170–480 µg/L) (Pharmacia MPO-RIA, Stockholm, Schweden), die zu 95 % aus neutrophilen Granulozyten und zu 4 % aus Monozyten stammt und eng mit der Stoffwechselaktivität polymorphkerniger neutrophiler Granulozyten korreliert. Zudem wurde als Aktivitätsmarker eosinophiler Granulozyten das eosinophile cationische Protein (s-ECP, Normalbereich: 2–20 µg/L) (ECP-RIA, Pharmacia, Stockholm, Schweden) bestimmt. Das in Absolutzahlen angegebene weiße Differenzialblutbild wurde auf den jeweils aktuellen Hämatokritwert korrigiert (Abb. 1, 3a).

Q U A L I T Ä T S K O N T R O L L E U N D S TAT I S T I K Die statistischen Auswertungen erfolgten unter Verwendung des Statistikpaketes Stat View 4.5® (Abacus, Berkely, CA), die graphischen Darstellungen wurden mit dem Softwareprogramm Exel 9.0® erstellt. Die Signifikanzprüfung erfolgte computerintern über den Wilcoxon-Test, ein p-Wert < 0.05 wurde als statistisch signifikant angesehen.

ERGEBNISSE Die belastungsinduzierte Leukozytose lag nach Erreichen des Berggipfels (H2) um 160 %, nach Rückkehr zum Ausgangspunkt (H4) um 168 % über dem Ruheausgangswert (Abb. 1). Die kumulative Leukozytenzahl korrelierte dabei signifikant, jedoch invers mit dem arteriellen Sauerstoffpartialdruck (r2 = 0.151, p < 0.0001) (Abb. 2). Die Belastungsreaktion neutrophiler polymorphkerniger Granulozyten war im Vergleich zu den 1 Normalwertbereich (Absolutwerte): neutrophile polymorphkernige Granulozyten 1.8–7.7, Lymphozyten 1–4.8, Monozyten 0.2–1.0, basophile Granulozyten < 0.2, eosinophile Granulozyten < 0.7 Giga/L

108

Abb. 1

Veränderungen der Gesamtleukozytenzahl (H0-H24) (Mittelwert ¹ SD; *** p < 0.0001)

Abb. 2

Korrelation zwischen arteriellem Sauerstoffpartialdruck und kumulativer Leukozytenzahl (p < 0.0001)

109

Ausgangswerten nach Erreichen des Berggipfels (H2: 12.4 ± 4.3 G/L, p < 0.0001) etwa gleich ausgeprägt wie nach Rückkehr ins Tal (H4: 12.9 ± 5.3 G/L, p < 0.0001), während die s-MPO, bezogen auf ihren Ruhewert, (H0: 218 ± 40 µg/L) um 385 % am Gipfel (H2: 1008 ± 1301 µg/L, p < 0.02) und 366 % unmittelbar nach erfolgtem Abstieg (H4: 1016 ± 814 µg/L, p < 0.0005) zunahm (Abb. 3). Die absolute Zahl basophiler Granulozyten

Abb. 3 a-d

Hämatokrit, Serum-Myeloperoxidase (MPO), Eosinophiles cationisches Protein (ECP) und arterieller Sauerstoffpartialdruck im Verlauf (H0–H24) (Mittelwerte ± SD; * p < 0.02, ** p < 0.005, *** p < 0.0001)

war hingegen nur unmittelbar nach dem Aufstieg verringert (H2: –77 %, 0.04 ± 0.09 G/l, p < 0.0001) (Abb. 4). Eosinophile Granulozyten unterlagen während des gesamten Verlaufes einer leukopenischen Reaktion (H2: –60 %, 0.1 ± 0.07, p < 0.003; H4: –92 %, 0.02 ± 0.03 G/l, p < 0.0001) (Abb. 4). Demgegenüber stand ein diskordanter s-ECP-Spiegel mit einer Konzentrationszunahme um 61 % nach dem Aufstieg (H2: 7.1 ± 2.1 µg/L, p < 0.0001) und 63 % unmittelbar nach Rückkehr ins Tal (H4: 7.2 ± 3.0 µg/L, p < 0.0001) (Abb. 3c). Monozyten- sowie Lymphozytenzahlen nah110

Abb. 4

Das weiße Differenzialblutbild unter Belastung und in Ruhe (H0-H24) (Mittelwerte)

men während der gesamten Belastungsphase kontinuierlich ab, wobei der Abfall der Monozyten tendenziell (H2: –8 %, H4: –19 %), jener des Lymphozytenanteiles gegenüber den Ruheausgangswerten aber signifikant war (H2: –28 %; p < 0.0001; H4: –33 %; p < 0.0001) (Abb 4). Eine Regeneration eosinophiler Granulozyten (H24: +40 %, 0.35 ± 0.04 G/L, n.s.), Monozyten (H12: +58 %, 0.41 ± 0.21 G/L, p < 0.007) und Lymphozyten (H12: +11 %, 2.0 ± 0.4 G/L, p < 0.05; H24: +22 %, 2.2 ± 0.6 G/L, p < 0.01) erfolgte 12 bzw. 24 Stunden nach Belastungsende, allerdings mit höheren Zellzahlen als vor Belastungsbeginn. Basophile (H4: +66 %, 0.2 ± 0.3 G/L, p < 0.001) wie auch neutrophile polymorphkernige Granulozyten (H4: +343 %, 12.9 ± 5.3 G/L, p < 0.0001) zeigten bereits unmittelbar nach dem Abstieg eine überschießende Reaktion in Form signifikant höherer Zahlenwerte (Abb. 4).

DISKUSSION UND SCHLUSSFOLGERUNG Trotz des signifikanten Abfalles eosinophiler und basophiler Granulozyten, peripherer Lymphozyten sowie tendenziell auch der Monozyten (Abb. 4) kam es infolge einer kompensatorisch verstärkten Mobilisation neutrophiler Granulozyten zu einem deutlichen Anstieg der Gesamtleukozytenzahl. Brezinschek erkannte bereits vor Jahren unter ähnlichen Rahmenbedingungen, dass zwar innerhalb eines belastungsbedingt 111

ansteigenden Neutrophilenpools kein Einfluss auf die Phagozytosekapazität besteht, registrierte jedoch gleichzeitig eine deutliche Abnahme MPO-positiver Zellen als Zeichen einer verminderten Sauerstoffradikalbildung (13). Diese Beobachtung unterstreicht den Anstieg der s-MPO durch verstärkte Freisetzung aus Neutrophilen im Rahmen der vorliegenden Feldstudie. Trotz unspezifischer Aktivierung verschiedener Leukozytenpopulationen kann auch eine zeitlich begrenzte Einschränkung der Abwehrlage infolge belastungsinduzierter Verminderung immunkompetenter Zellen der weißen Reihe angenommen werden, wobei die immunsuppressive Wirkung durch eine extreme Ausdauerbelastung infolge partiell eingeschränkter Neutrophilenfunktion bereits bekannt ist (14).

Eine wiederholte unspezifische Aktivierung eosinophiler Granulozyten mit Freisetzung von ECP könnte darüber hinaus die Ursache einer erhöhten Asthmainzidenz bei Ausdauersportarten sein (12). Der Abfall peripherer Lymphozyten entsprach den Untersuchungsergebnissen von Suzuki, der bei Marathonläufern neben einer Linksverschiebung neutrophiler Granulozyten am Ende der Belastung ebenfalls eine Lymphopenie feststellen konnte (15). Schulte-Wissermann wies bereits vor Jahren auf die Abhängigkeit der Leukozytenzahl vom Luftdruck hin (9). Auf Grund der negativen Korrelation zwischen Gesamtleukozytenzahl und arteriellem Sauerstoffpartialdruck (Abb. 2) liegt der Schluss nahe, dass Hypoxiestress in der Höhe die adrenerge Belastungsreaktion des weißen Blutbildes verstärkt.

DANKSAGUNG An dieser Stelle sei allen Teilnehmern dieser Feldstudie sehr herzlich gedankt. Insbesondere danken wir den Firmen Mundipharma Austria, Leopold Pharma und AVL Medizintechnik für die finanzielle Unterstützung sowie dem Österreichischen Bundesheer, Aigen/Ennstal, für die organisatorische und logistische Hilfestellung.

L I T E R AT U R (1) Schaefer R. M., Kokot K., Heidland A., Plass R.: Jogger’s leukocytes.

NEJM 316, 223 (1987).

(2) Gleeson M., Blannin A. K., Sewell D.A., Cave R.: Short-term changes in the blood leukocyte and platelet count following different durations of high intensity treadmill running. J Sports Sci 13, 114-123 (1995).

112

(3) Hack V., Strobel G., Rau J. P.,Weicker H.:The effect of maximal exercise on the activity of neutrophil granulocytes in highly trained athletes in a moderate training period. Eur J Appl Physiol Occup Physiol 65, 520-524 (1992).

(4) Gabriel H., Schwarz L., Born P., Kindermann W.: Differential mobilization of leukocyte and lymphocyte subpopulations into the circulation during endurance exercise. Eur J Appl Physiol 65, 529-534 (1992).

(5) Keiichiro K.: Changes in blood cells at high altitude. Jap Circul J 36, 1329-1333 (1970).

(6) Verzar F.: Die Zahl der Lymphozyten und eosinophilen Leukozyten in 1.800 und 3.450 m Höhe. Schweiz med Wschr 82, 324 (1952).

(7) Mucci P., Durand F., Lebel B., Bousquet J., Prefaut C.: Basophils and exercise-induced hypoxemia in extreme athletes. J Appl Physiol 90, 989-996 (2001).

(8) Hudson G., Smith N. C., Wilson R. S., Yoffey JN.: Eosinophil granulocytes and hypoxia. Nature 213, 818-819 (1967).

(9) Schulte-Wissermann H., Hille H., Jesdinsky H. J., Göpfert H.: Boroviczeny K. G. Effect of climate at median altitudes and the weather on blood count. Acta Haematol 41, 281-295 (1969).

(10) Sibley. Y. D., Hudson G.: Eosinophilic leukocytes and recovery from severe hypoxia. Acta haematol 43, 31-39 (1970).

(11) Grant J. B., Hudson G.:A quantitative study of blood and bone marrow eosinophils in severe hypoxia. Brit J Haematol 17, 121-127 (1969).

(12) Domej W., Schwaberger G., Tilz G. P., Földes-Papp Z., Demel U., Lang J. K., von Duvillard S. P.: Prolonged endurance challenge at moderate altitude on serum eosinophil cationic protein, eosinophil dynamics, and lung function. Chest 121, 1111-1116 (2002).

(13) Brezinschek R., Brezinschek H. P., Dobnig H., Leb G., Hüttl E., Domej W., Sedlmayer P., Krejs GJ.: Effects of exercise on phagocytic capacity and oxidative burst of granulocytes and macrophages.

Proceedings of the International Congress of Immunology 26, 154 (1992).

113

(14) Smith J. A., Pyne D. B.: Exercise, training, and neutrophil function.

Exerc Immunol Rev 3, 95-116 (1997).

(15) Suzuki K., Naganuma S., Mochizuki M., Shiraishi M., Nakaji S., Sugawara K., Totsuka M., Sato K.: Differential patterns of the number and proportion of blood leukocytes following endurance exercise of moderate, strenuous and severe conditions. Nippon Eiseigaku Zasshi 50, 631-636 (1995).

114

M a r t i n F a u l h a b e r, M a r k u s F l a t z u n d M a r t i n B u r t s c h e r

- B l o c k e r k ö n n e n k a r d i o v a s k u l ä r e Belastungsreaktionen bei akuter Höhenexposition beeinflussen -blockers may influence cardiovascular responses to exercise during acute altitude exposure S U M M A RY Worldwide there are nearly 100 million visitors to high altitude annually and about 15 % of those are elderly often treated by -blockers because of cardiovascular diseases. Nevertheless, basic information about the frequency of blocked persons visiting moderate altitudes and their cardiovascular responses to physical activity at moderate altitude, is scarce. Thus, the aim of this pilot project was to collect information about the prevalence of -blockade in people visiting moderate altitude and their cardiovascular responses to submaximal exercise at this altitude.

Therefore, 329 consecutive persons over the age of 35 years were interviewed regarding their medication before taking a cable car to moderate altitudes at Uttendorf (Salzburg, Austria). 8 persons with -blockade and 8 matched controls without -blockade volunteered to perform a submaximal step test at the bottom station of the cable car at 1,480 m and at the top station at 2,311 m after passive ascend. Heart rate, oxygen saturation, blood pressure and the ratings of perceived exertion were determined during the step test.

The observed prevalence of -blockade among the elderly amounted to 7 %.

Therapy with -blockers was mainly (65 %) due to hypertension. During exercise, in -blocked subjects heart rate (120 ± 17 vs. 112 ± 14 bpm), rate pressure product (22192 ± 6459 vs. 17576 ± 4010) and ratings of perceived exertion (14 ± 3 vs 12 ± 3) were increased and oxygen saturation was decreased (84 ± 6 vs. 90 ± 3 %) at 2.311 m when compared to 1.480 m (P < 0.05). Unblocked persons did not show any changes. Changes in heart rate (+9 ± 7 vs. 0 ± 10 bpm) and ratings of perceived exertion (+2 ± 1 vs. 0 ± 2) from 1,480 m to 2,311 m were dififferent between persons with and without -blockers (P < 0.05). For -blocked people there was a strong negative association (r = –0.85, P < 0.01) between differences from 1,480 m to 2,311 m regarding oxygen saturation and heart rate.

115

The reduction in arterial oxygen saturation and the observed elevation in the rate pressure product might indicate a worse oxygen demand-supply ratio in the heart of -blocked persons when exercising during acute altitude exposure.

Keywords: Moderate altitude, hypoxia, -blocker, exercise, cardiovascular responses.

Z U S A M M E N FA S S U N G Weltweit besuchen jährlich fast 100 Millionen Menschen Höhenlagen über 2.000 m. Ungefähr 15 % davon sind ältere Personen, welche aufgrund kardiovaskulärer Erkrankungen oft unter Therapie mit -Blockern stehen. Dennoch existieren nur wenig Daten über Personen unter -Blockade, besonders was deren Häufigkeit und deren kardiovaskuläre Reaktionen auf körperliche Aktivität in mittleren Höhen betrifft. Daher war es Ziel dieses Pilotprojektes, Daten zur Häufigkeit von Personen unter -Blockereinnahme und deren kardiovaskuläre Reaktionen auf submaximale Belastungen in mittleren Höhen zu erhalten.

Hierzu wurden 329 Personen über 35 Jahre zu ihrer Medikamenteneinnahme befragt, bevor sie mit der Seilbahn in Uttendorf (Salzburg, Österreich) in 2.311 m Höhe fuhren. 8 Personen unter -Blockade und 8 Kontrollpersonen ohne -Blockade erklärten sich bereit, einen submaximalen Stufentest an der Talstation der Seilbahn in 1.480 m und nach der Auffahrt an der Bergstation in 2.311 m durchzuführen. Herzfrequenz, Sauerstoffsättigung, Blutdruck und das subjektive Belastungsempfinden wurden während des Steptests ermittelt.

7 % der befragten Personen standen unter medikamentöser Therapie mit einem -Blocker; als Haupteinnahmegrund wurde Hypertonie genannt (65 %).

Während des Belastungstests zeigten die Personen unter -Blockade in 2.311 m höhere Werte für Herzfrequenz (120 ± 17 vs. 112 ± 14 S/min), Doppelprodukt (22192 ± 6459 vs. 17576 ± 4010) und subjektives Belastungsempfinden (14 ± 3 vs 12 ± 3) und verminderte für die Sauerstoffsättigung (84 ± 6 vs. 90 ± 3 %) verglichen mit 1.480 m (P < 0,05). Bei den Personen ohne -Blockade ergaben sich diesbezüglich keine Veränderungen. Die Veränderungen der Herzfrequenz (+9 ± 7 vs. 0 ± 10 S/min) von 1.480 m auf 2.311 m des subjektiven Belastungsempfindens (+2 ± 1 vs. 0 ± 2) unterschieden sich bei den Personen mit und ohne -Blocker (P < 0,05). Für Personen mit -Blockern bestand ein starker negativer Zusammenhang (r = –0,85, P < 0,01) zwischen den Veränderungen von 1.480 m auf 2.311 m bei Sauerstoffsättigung und Herzfrequenz.

Die Verminderung der Sauerstoffsättigung und der beobachtete Anstieg des Doppelprodukts könnten auf ein verschlechtertes Verhältniss von kardialem Sauerstoffbedarf zum Sauerstoffangebot bei Personen unter -Blockade hinweisen, wenn diese sich während akuter Höhenexposition körperlich belasten.

116

Schlüsselwörter: Mittlere Höhe, Hypoxie, -Blocker, körperliche Belastung, kardiovaskuläre Reaktionen.

EINLEITUNG Der Alpenraum bietet vielen Menschen die Möglichkeit, ihre Freizeit aktiv zu verbringen. Man schätzt für die österreichischen Alpen ca. 10 Millionen, für den gesamten Alpenraum ca. 40 Millionen und weltweit über 100 Millionen Bergsteiger und Schiläufer pro Jahr (1, 2, 3). Ungefähr 15 % davon sind über 60 Jahre alt (2), und gerade bei dieser Personengruppe sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbreitet (4, 5). -Blocker sind oftmals Bestandteil einer medikamentösen Therapie dieser Erkrankungen (6, 7), die in Verbindung mit körperlicher Aktivität empfohlen wird (8). Obwohl somit eine relativ große Zahl an Bergsporttreibenden unter -Blockade anzunehmen ist, gibt es nur wenige Untersuchungen zu diesem Themenbereich (9, 10, 11). Es waren daher die Ziele dieses Projektes, einerseits Daten über die Prävalenz der Verwendung von -Blockern in mittleren Höhen zu bekommen und andererseits die Beeinflussung von Belastungsreaktionen von Personen unter -Blockade bei akuter Höhenexposition zu untersuchen.

METHODEN An der Talstation der Weißsee-Gletscherbahn in Uttendorf (Salzburg) wurden 329 Personen über 35 Jahre befragt, ob, und wenn ja, welchen -Blocker sie einnehmen. Außerdem wurden Einnahmegründe – „koronare Herzkrankheit (KHK) ohne Myokardinfarkt“, „Zustand nach Myokardinfarkt“, „Hypertonie ohne bekannte KHK“ oder „andere Einnahmegründe“ – erhoben.

Acht Personen unter -Blocker-Therapie (BB) erklärten sich damit einverstanden, an der Talstation der Seilbahn (1.480 m) und direkt nach Seilbahnauffahrt (Fahrzeit ca. 40 min) an der Bergstation (2.311 m) einen submaximalen Belastungstest (Step-Test, Stufenhöhe 24 cm, Dauer 5 min) nach einer 5-minütigen Ruhephase im Sitzen durchzuführen (12). Aus derselben Population wurde eine Kontrollgruppe aus acht freiwilligen Personen (K) gebildet, welche die Tests nach demselben Design absolvierte (Gruppenmerkmale siehe Tabelle 1). Kurz vor Belastungsende wurden die arterielle Sauerstoffsättigung (SaO2) mittels perkutaner Pulsoxymetrie (Onyx 9500, Nonin Medical Inc., USA), die Herzfrequenz (Hf) (Polar Accurex Plus, Polar Electro Oy, Finnland) und der Blutdruck (RR) (Digimed 6, MBO, Deutschland) unter Belastung gemessen und das Doppelprodukt (DP = Herzfrequenz x systolischer Blutdruck) errechnet. Ebenso wurde die subjektive Belastungseinschätzung (RPE) nach der Borg-Skala ermittelt (13).

117

BB (n = 8)

K (n = 8)

Alter (a)

60 (6)

60 (9)

Größe (cm)

167 (8)

174 (11)

Gewicht (kg)

78 (8)

76 (18)

BMI (kg/m2)

28 (2)

25 (4)

6 / 2 (75 / 25)

5 / 3 (63 / 38)

3/1/1/3

1/0/3/4

Geschlecht (m / w), n (%) Sportausübung (0 / <1 / 1–2 / >2 h/Woche), n Wirkstoffe und Medikamente, n (%) Metoprolol

3 (38)

0 (0)

Bisoprolol

3 (38)

0 (0)

Atenolol

1 (13)

0 (0)

Carvedilol

1 (13)

0 (0)

ACE-Hemmer

2 (25)

1 (13)

Tabelle 1: Merkmale der Betablockergruppe (BB) und der Kontrollgruppe (K).

Werte sind MW (SD) oder Häufigkeiten.

Die statistische Auswertung erfolgte mit SPSS (Version 10.0). Alle Daten waren nach Kolmogorov-Smirnov normal verteilt. Die Werte werden als MW (SD) bzw. Häufigkeiten (95%-KI) dargestellt. Zur Signifikanzüberprüfung wurden gepaarte und ungepaarte t-Tests oder der Wilcoxon- bzw. Mann-Whitney-UTest verwendet; Korrelationen wurden nach Pearson oder Spearman berechnet.

P-Werte <0,05 (zweiseitig) wurden als statistisch signifikant betrachtet.

ERGEBNISSE Unter den befragten Personen lag die Häufigkeit einer -Blockereinnahme bei 7 % (4–10 %). Als Einnahmegründe wurde in den häufigsten Fällen (65 %) „Hypertonie ohne bekannte KHK“ genannt; 22 % gaben „KHK ohne Myokardinfarkt“ und 13 % „Zustand nach Myokardinfarkt“ an. Keiner der Befragten gab „andere Einnahmegründe“ an. Für die Einnahmegründe konnte das 95%-KI aufgrund der zu geringen Stichprobenzahl nicht hinreichend genug berechnet werden.

Die Ergebnisse der Belastungstests (siehe auch Tabelle 2) zeigten in der BB eine niedrigere SaO2 in 2.311 m verglichen mit Tallage (84 ± 6 % vs. 90 ± 3 %, P < 0,05). Die Hf (120 ± 17 S/min vs. 112 ± 12 S/min, P < 0,05), das DP (22192 ± 6459 vs. 17576 ± 4010, P < 0,05) und die RPE (14 ± 3 vs. 12 ± 3, P < 0,05)

118

BB Tal Höhe

K Tal Höhe

SaO2 (%)

90 (3) n=8 84 (6)*

89 (7) n=8 88 (2)

Hf (S/min)

112 (14) n=8 120 (17)*

140 (12) n=8 139 (11)**

RRsys (mm Hg)

160 (26) n=7 169 (23)

160 (48) n=8 160 (23)

RRdia (mm Hg)

96 (13) n=7 108 (18)

100 (40) n=8 95 (16)

17576 (4010) n=7 22192 (6459)*

19923 (4422) n=8 22265 (3199)

12 (3) n=8 14 (3)*

13 (3) n=8 13 (3)**

DP

PRE

Tabelle 2: Sauerstoffsättigung (SaO2), Herzfrequenz (Hf), systolischer und diastolischer Blutdruck (RRsys und RRdia), Doppelprodukt (DP) und subjektives Belastungsempfinden (RPE) der Betablockergruppe (BB) und der Kontrollgruppe (K) in Tallage (1.480 m) und in der Höhe (2.311 m). Werte sind MW (SD). * signifikanter Unterschied vom Tal zur Höhe ** signifikante Veränderungen zwischen den Gruppen unter Belastung waren in der BB in 2.311 m im Vergleich zu 1.480 m erhöht.

In der K wurden diese Veränderungen nicht beobachtet. Die Veränderungen von 1.480 m auf 2.311 m in der Hf (+9 ± 7 in BB vs. 0 ± 10 in K, P < 0,05) und in der RPE (+2 ± 1 in BB vs. 0 ± 2 in K, P < 0,05) waren unterschiedlich zwischen den Gruppen. Auch für die SaO2 ergab sich ein derartiger Trend (–7 ± 7 in BB vs. –1 ± 7 in K, P = 0,12). In der BB bestand zudem ein starker negativer Zusammenhang (r = –0,85, P < 0,01) bezüglich SaO2- und Hf-Veränderungen vom Tal zur Höhe. Es wurden keinerlei Unterschiede zwischen den Wirkstoffen Metoprolol und Bisoprolol gefunden.

119

DISKUSSION Die gefundene Häufigkeit einer -Blockereinnahme von 7 % ist aufgrund der geringen Stichprobengröße mit Vorsicht zu interpretieren. Zudem durften bei der Befragung sowohl zeitliche als auch örtliche Faktoren (Urlaubszeit, Seilbahn, Tagesgäste usw.) eine Rolle spielen. Trotz dieser Einschränkungen kann man somit, ausgehend von jährlich ca. 40 Millionen Bergsporttrreibenden im gesamten Alpenraum (1) und einem Anteil an über 60-Jährigen von ca. 15 % (2), beinahe eine halbe Million Personen annehmen, die jedes Jahr in den Alpen bergsportliche Aktivitäten ausüben und unter einer medikamentösen Therapie mit -Blockern stehen.

Der Abfall der SaO2 in der BB deutet bei einer angenommenen unveränderten Hämoglobinkonzentration auf einen geringeren Sauerstoffgehalt des Blutes unter Belastung in mittleren Höhen (akut) hin (14). Als Ursache für diese überraschend stark verminderte SaO2 könnte am ehesten eine zentrale depressive Wirkung auf die Atmung vermutet werden (15). Aber auch eine Blockade atemwegsdilatierender -Rezeptoren in den Bronchien oder eine Beeinflussung der Lungenperfusion durch -Blocker können nicht ausgeschlossen werden.

Der Abfall der SaO2 hat als kompensatorische Reaktion einen Anstieg der Hf und der RPE zur Folge (16). Der daraus resultierende Anstieg des DP vom Tal zur Höhe ist als ein erhöhter Sauerstoffbedarf des Herzmuskels zu interpretieren (17). Dadurch könnte sich für Personen unter -Blockade bei Belastung während akuter Höhenexposition knapp über 2.000 m das Verhältnis von Sauerstoffbedarf zu Sauerstoffversorgung verschlechtern. -Blocker würden an ihrer kardioprotektiven Wirkung besonders bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit verlieren.

L I T E R AT U R (1) Burtscher M., Nachbauer W., Schröcksnadel P.: Risk of traumatic death during downhill skiing compared with that during mountaineering. Skiing trauma and safety: Eleventh Volume, ASTM STP 1289, Johnson R. J., Mote C. D., Ekeland A., eds.: American Society for Testing and Materials, Baltimore 1997: 23-29.

(2) Honigman B., Theis M. K., Koziol-Mc Lain J. et al: Acute mountain sickness in a general tourist population at moderate altitudes. Ann Int Med 1993; 118: 578-92.

120

(3) Burtscher M., Höhenkopfschmerz (HAH) – Epidemiologie, Pathophysiologie, Therapie und Prophylaxe. In: Jenny E., Flora G., Berghold F., Straub G., eds.: Jahrbuch 99. Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin 1999: 137-53.

(4) Kennedy R. D., Andrews G. R., Caird F. I.: Ischemic heart disease in the elederly. Br Heart J 1977; 39: 1121-27.

(5) Elveback L., Lie J. T.: Continued high incidence of coronary artery disease at autopsy in Olmstead County, Minnesota, 1950-1979. Circulation 1984; 70: 345-49.

(6) Feuring M., Schmidt BMW., Christ M., Wehling M.: -Blocker. Stellenwert bei kardiovaskulären Erkrankungen. Internist 1999; 40: 680-85.

(7) Gottlieb S. G., McCarter R. J., Vogel R. A.: Effect of beta-blockade on mortality among high-risk and low-risk patients after myocardial infarction. N Engl J Med 1998; 339: 489-97.

(8) Schuler G.: Primäre und sekundäre Prävention: Körperliche Aktivität. Z Kardiol 2002; 91 (Suppl 2): II/30-II/39.

(9) Levine B. D., Zuckerman J. H., de Filippi C. R.: Effect of high-altitude exposure in the elderly. Circulation 1997; 96: 1224-32.

(10) Burtscher M., Bachmann O., Hatzl T. et al: Cardiopulmonary and metabolic responses in healthy elderly humans during a 1-week hiking programme at high altitude. Eur J Appl Physiol 2001; 84: 379-86.

(11) Erdmann J., Sun K. T., Masar P., Niederhauser H.: Effects of exposure to altitude on men with coronary artery disease and impaires left ventricular function. Am J Cardiol 1998; 81: 266-70.

(12) Burtscher M., Likar R., Nachbauer W., Philadelphy M.: Aspirin for prophylaxis against headache at high altitudes: randomised, double blind, placebo controlled trial. BMJ 1998; 316: 1057-58.

(13) Borg G.: Psycho-physical base of perceived exertion. Med Sci Sports Exerc 1982; 14: 377-79.

(14) Nishihara F., Shimada H., Saito S.: Rate pressure product and oxygen saturation in tourists at approximately 3,000 m above sea level. Int Arch Occup Environ Health 1998; 71: 520-24.

(15) Folgering HTM., Borm JFE., Van Haaren RHLM.: Metabolic aspects of maximal exercise performance after slow release metoprolol and after atenolol. Eur J Clin Pharmacol 1982; 23: 283-88.

121

(16) Mazzeo R. S.: Pattern of sympathoadrenal activation at altitude. In: Sutton J. R., Houston C. S., Coates G., eds.: Hypoxia and molecular medicine. Burlington, VT, Queen City Printers 1993: 53-61.

(17) Kodama Y., Yokota M., Miyahara T. et al: Effect of antianginal agents on the relationship between rateâ&#x20AC;&#x201C;pressure product and myocardial oxygen uptake. Am Heart J 1993; 126: 587-93.

122

H a n s - Vo l k h a r t U l m e r

Z i e l a n t i z i p a t i o n , E r f a h r u n g u n d Ta k t i k b e i hohen körperlichen Anstrengungen längerer Dauer – Selbsteinschätzung, Selbstüberschätzung, Sichübernehmen Teleoanticipation, experience and tactics in long-term high physical effort – self-assessment, overestimation of one’s own capacities, overstrain S U M M A RY Mountain hiking and climbing not only require distinct physical but also psychological and psychophysiological performance-relevant qualities.

Yet the tactics compared to other disciplines of endurance sports prove to be especially complex: In planning and realization numerous individual and environmental factors need to be considered, which are not calculable as good as in typical endurance disciplines. – A successful teleoanticipation and self-arrangement of performance in mountain climbing requires extensive experience, why even over 60 years old may accomplish performances which much younger with evidently better laboratory results do not reach. Experience and self-assessment as well as avoiding overestimation of one’s own capacities and overstrain, therefore represent central aspects of mountain climbing, also considering the vital consequences of a mistake.

Keywords: Teleoanticipation, mountain climbing, self-arrangement of performance, self-assessment, experience and tactics.

Z U S A M M E N FA S S U N G Bergwandern und Bergsteigen erfordern nicht nur ausgeprägte physische, sondern auch psychische und psychophysiologische, leistungsrelevante Eigenschaften. Dabei erweist sich die Taktik im Vergleich zu anderen Ausdauersportarten als besonders komplex: Bei Planung und Ausführung müssen zahlreiche Individual- und Umgebungsfaktoren berücksichtigt werden, die nicht so gut wie bei typischen Ausdauersportarten kalkulier123

bar sind. – Eine erfolgreiche Zielantizipation und Leistungseinteilung erfordert beim Bergsteigen umfangreiche Erfahrung, weshalb auch über 60-Jährige Leistungen vollbringen, die viele Jüngere mit deutlich besseren leistungsphysiologischen Laborergebnissen nicht erreichen. Erfahrung und Selbsteinschätzung sowie das Vermeiden von Selbstüberschätzung und Sichübernehmen stellen daher zentrale Aspekte des Bergsteigens dar, auch im Hinblick auf die vitalen Konsequenzen eines Fehlverhaltens.

Schlüsselwörter: Zielantizipation, Bergsteigen, Selbsteinteilung des Leistungseinsatzes, Erfahrung und Taktik, Selbsteinschätzung.

Unter Taktik wird hier planvolles Handeln im Hinblick auf ein selbst- oder fremdbestimmtes Ziel verstanden. Körperliche Anstrengungen längerer Dauer kommen bei den typischen Ausdauersportarten, aber auch beim Bergsteigen und Bergwandern vor. Sportliche Rekordleistungen im Ausdauerbereich werden zumeist im 3. Lebensjahrzehnt erbracht, während die maximale Sauerstoffaufnahme bereits ab der 3. Dekade – wie auch die Maximalkraft – abnehmen [u. a. (4)]. Beim Bergsteigen haben aber auch noch 60-Jährige gute Chancen, Siebentausenderberge zu ersteigen, die für Jüngere am Höhepunkt ihrer Labor-Leistungsfähigkeit unerreichbar sind. Bereits dies weist darauf hin, wie komplex auch die Leistungsfähigkeit beim Bergwandern und Bergsteigen angesehen werden muss und dass die typischen physiologischen Laborparameter offensichtlich nicht genügend aussagekräftig sind.Auf diesem Hintergrund sollen hier weitere leistungsrelevante Aspekte betrachtet werden.

Zu den wesentlichen Trainingseffekten bei Ausdauersportlern gehört auch, dass sie lernen, ihren augenblicklichen Leistungseinsatz und damit die subjektive Anstrengung optimal auf ihr jeweiliges Ziel abzustimmen.

Sie haben im Gegensatz zum Bergsteigen allerdings den Vorteil, dass ihre Zieldistanz klar definiert und die Strecke zumindest gut kalkulierbar ist.

Insofern gelingt es meistens erfahrenen Ausdauersportlern, ihren Leistungseinsatz optimal auf das Ziel abzustimmen, solange sie eine selbstbestimmte Taktik einsetzen können. Es ist dann selten, dass sie sich am Zielpunkt zu wenig oder vor dem Ziel vorzeitig verausgabt haben.

Berge und Zieldistanzen werden nicht allein mit Muskeln, Herz, Lunge und Blut bezwungen, sondern maßgeblich auch mit dem Zentralnervensystem,u.a.hinsichtlich Koordination (bzw.Technik),Motivation und Taktik. – Taktik bei Ausdauersportlern ist Teil des motorischen Lernens, aber auch der Sensomotorik. Übliche Vorstellungen zur Kombination von Sensorik und Motorik gehen von einem rückgekoppelten System aus (Abbildung 1). Dieses wird üblicherweise auf die klassischen biomechanischen 124

Abbildung 1: Schematische Darstellung des rückgekoppelten sensomotorischen Regelkreises. CNS = Zentralnervensystem (6).

Größen Kraft, Weg und Zeit bezogen. Diese biomechanische Betrachtungsweise reicht jedoch nicht aus: Mit den efferenten Signalen vom Zentralnervensystem zum Muskel werden nämlich nicht nur Kraft, Weg und Zeit (Grundparameter der physikalischen Leistung) vorgegeben,sondern auch der daraus resultierende Metabolismus. Für den Muskel und dessen Innervation gibt es daher nicht nur eine biomechanische, sondern auch eine metabolische Limitierung seiner Aktivität und es stellt sich die Frage, inwieweit auch der Metabolismus sensorisch rückgekoppelt wird.

Beim motorischen Lernen spielt neben der Rückkopplung die Antizipation (Vorwegnahme zukünftiger Gegebenheiten bei Erarbeitung eines motorischen Programms) eine wesentliche Rolle. Doch wie sieht es mit der Einstellung der Leistungsintensität durch das Zentralnervensystem und damit eingeschlossen der Einstellung des Muskelstoffwechsels bezüglich Rückkopplung und Antizipation aus? Gibt es Parallelen zu den o. g. biomechanischen Parametern, speziell hinsichtlich eines rückgekoppelten Regelsystems?

Mit der Vorgabe einer Belastung kann eine Planung beginnen; wenn daraus eine Aktivität folgt, resultiert eine entsprechende Leistung mit der Konsequenz einer physiologischen Beanspruchung sowie psychischen Anstrengung. Die subjektiv erlebte Anstrengung lässt sich u. a. mit der 125

Abbildung 2: Schematische Darstellung zum Konzept der programmierten Leistungseinstellung. Durch die efferenten Signale (Innervation) wird die jeweilige Leistung des arbeitenden Muskels eingestellt. Die aus der Muskelaktivität resultierenden Beanspruchungs- bzw. Anstrengungsparameter werden zum Kontrollsystem zurückgekoppelt (feedback of exertion). Weitere Einflussgrößen einschließlich einer antizipationsgemäßen Programmierung wirken auf das Kontrollsystem ein (6).

BORG-Skala (1) erfassen. – Mittels der BORG-Skala konnten Einblicke in einen am Muskelstoffwechsel orientierten Rückkopplungsprozess gewonnen werden. Auf dessen Basis wurde ein Konzept zur programmierten Leistungseinstellung (Abbildung 2) entwickelt (5, 6). Zahlreiche Untersuchungen zeigten, wie systematisch die am Muskelstoffwechsel ausgerichtete Anstrengung rückgekoppelt wird, aber auch, dass mit Vorgabe von Skalenwerten Anstrengungs- bzw. Leistungsintensitäten systematisch vorgegeben werden können (5). Dass dabei auch die Antizipation der Zieldistanz von Erfahrenen optimal vorgenommen werden kann, ließ sich exemplarisch sowohl für das Laufen als auch für das Schwimmen nachweisen (3, 7). Bereits mit dem ersten Halbschritt unterscheidet sich die Einteilung der Laufgeschwindigkeit (Abbildung 3) je nach Zieldistanz (3). Auch Schwimmer können ihre Intensitäten auf eine vorgegebene Zieldistanz systematisch abstufen (Abbildung 4); dies wird von einigen Trainern als so genanntes Auftragsschwimmen systematisch geschult (7).

Rückgekoppeltes Anstrengungserlebnis, programmierte Leistungseintei-

126

Abbildung 3: Geschwindigkeitsverlauf fĂźr 3 verschiedene Zieldistanzen vom 100-m-Lauf bis 1.500-m-Lauf. Zeitbedarf fĂźr den 1. bis 20. Halbschritt etwa 5 s, exemplarisch eingetragene Standardabweichungen (3).

Abbildung 4: Zur programmierten Einstellung einer Schwimmgeschwindigkeit mit individuell vorgegebenen, verschiedenen Schwimmgeschwindigkeiten.

100 % = individuelle Bestzeit, 130 % = 30 % langsamer als Bestzeit (7).

127

lung und Zielantizipation sind also wesentliche Elemente für die selbstbestimmte Taktik bei hohen körperlichen Anstrengungen längerer Dauer. Im Falle einer fremdbestimmten Taktik, z. B. durch Gruppenzwänge wie beim Windschattenfahren im Radsport, liegen jedoch im Bereich von Selbsteinschätzung, Selbstüberschätzung und Sichübernehmen ganz andere Verhältnisse vor. Aber auch hier gehört die Gratwanderung zwischen rechtzeitigem Aufhören oder dem alternativen Übergang in einen akuten, aktiv herbeigeführten Erschöpfungszusammenbruch zum Geschick der aktuell-optimalen Leistungseinstellung.

Wie gestaltet sich nun die Taktik beim Bergsteigen und Bergwandern?

Eine noch so gute vorbereitende Planung muss mit viel mehr Imponderabilien als beim sonstigen Ausdauersport rechnen und der entsprechende Einsatz der Leistungsfähigkeit muss immer wieder darauf abgestimmt werden.Bergsteiger bewegen sich in einem Gelände,das auch nach gründlicher Vorbereitung (Karte, Führerliteratur) in seinen physischen Anforderungen nicht so gut kalkulierbar ist wie eine Marathonstrecke, selbst wenn der gleichen Weg mehrfach begangen wird. Durch Gelände- und Wettereinflüsse unvorhersehbare Komplikationen ermöglichen es nicht so gut wie bei einer typischen Ausdauersportart, den notwendigen Energieverbrauch bis zum Gipfel im Voraus und zwischendurch zu kalkulieren. Gleiches gilt für die Abnahme der Leistungsfähigkeit durch O2 -Mangel: Bei den Olympischen Spielen in Mexico City hatten sich zahlreiche erfahrene Ausdauersportler massiv übernommen, vermutlich unter dem Einfluss einer hohen Motivation im Kampf um Medaillen unter ungewohnten Höhenbedingungen.Weiterhin stellt der erreichte Gipfel erst die – manchmal leichtere – erste Hälfte der Wegstrecke dar. Erfahrene ältere Bergsteiger prägten den Ausdruck: Nicht der Gipfel ist das Ziel oder die Tour endet erst am Auto (an der Hütte, am Zelt, zu Hause …). Für den Rückweg müssen genügend Reserven eingespart werden. Meistens liegt dabei kein beliebiger Zeitrahmen vor, sondern ein durch das Tageslicht begrenzter. Unvorhergesehene Wetteränderungen erschweren die ressourcenschonende Intensitätsprogrammierung der aktuellen Leistung.

Hinzu kommen Gruppenzwänge verschiedenster Art, die eine individuell adäquate Einteilung des Leistungseinsatzes erschweren. Fremdbestimmte Intensitäts- bzw. Tempovorgaben durch erfahrene Bergsteiger oder Bergführer können dabei sehr hilfreich sein, andere Gruppeneffekte bis hin zum „Mithalten um jeden Preis“ wirken sich aber nachteilig aus.

Eine nur auf das Erreichen des Gipfels ausgerichtete, übermäßige Motivation kann eine sinnvolle, von Rücksichtnahme auf die eigene Leis-

128

tungsfähigkeit für die Gesamtaufgabe geprägte Leistungseinteilung zunichte machen. Die Folge kann tödlich sein: Sichübernehmen mit rücksichtsloser Ausbeutung eigener Leistungsreserven.

WELCHE KONSEQUENZEN ERGEBEN SICH FÜR DIE PRAXIS? Zielantizipation und zielgerechte Einteilung des Leistungseinsatzes dürften für den Bergsteiger eine im Vergleich zu anderen Sportarten besonders große Herausforderung darstellen. Notwendig sind dabei umfangreiches Sammeln persönlicher Erfahrungen und das uneingeschränkte Akzeptieren der taktischen Priorität erfahrenerer Bergsteiger sowie Bergführer.Dies sollte ausdrücklich in die Ausbildung der Bergführer und die vorbereitenden Instruktionen für eine Gruppe einfließen. Zielantizipation und zielgerechtes Einteilen des Leistungseinsatzes geben auch älteren Bergsteigern eine reelle Chance, abnehmende physische Leistungsparameter zu kompensieren. Diese taktischen Aspekte dürften auch für den erfahrenen Bergsteiger einen immer wieder neuen Reiz ausmachen, während sie den Unerfahrenen in schwierige, z. T. existenzielle Notlagen führen können. Insofern sei Herrn Kollegen Berghold (2) dafür gedankt, dass er auf dem Symposium Höhenphysiologie und Praxis ein Seminar zu diesem Thema eingebracht hat.

FA Z I T • Anhand von Zielantizipation, Erfahrung und Taktik lässt sich veranschaulichen, warum anders als bei vielen Ausdauersportlern Bergsteiger auch im höheren Alter gute Chancen haben, exzellente Leistungen zu vollbringen.

• Den Entscheidungen erfahrener Bergsteiger und Bergführer sollte uneingeschränkte Priorität zukommen.

• Selbsteinschätzung mit Bewertung der zahlreichen relevanten Parameter für eine adäquate Taktik sollte gezielt geschult werden.

• Dabei sollte besonders auf die Gefahren von Selbstüberschätzung und Sichübernehmen hingewiesen werden, einschließlich derjenigen Mechanismen, die dieses Fehlverhalten begünstigen.

Der Autor dankt Frau Dr. A. Müller für praxisnahe Anregungen.

129

L I T E R AT U R (1) Borg G.: Perceived exertion as an indicator of somatic stress. Scand.

J. Rehab. Med. 2, 92-98 (1970).

(2) Berghold F.: Taktische Aspekte in der Höhe. Seminar auf dem Symposium „Höhenphysiologie und Praxis“ in den slowenischen Bergen, 6. 9. 2002, http://www.uni-mainz.de/FB/Sport/physio/pdffiles/ spomed16p.pdf.

(3) Fürderer S., Ulmer H.-V.: Programmierung der Laufgeschwindigkeit. TW Sport + Medizin 9 (4), 195-198 (1997).

(4) Hollmann W., Hettinger T.: Sportmedizin: Grundlagen für Arbeit, Training und Präventivmedizin. Schattauer, Stuttgart – New York (2000).

(5) Ulmer H.-V.: Concept of extracellular regulation of muscular metabolic rate during heavy exercise of awake men by psychophysiological feedback. Experientia 52, 416-420 (1996).

(6) Ulmer H.-V.: Die Zeit: Vierte Dimension einer Langzeit-Zielmotorik. In: Hirtz P., Nüske F. (Hrsg.), Bewegungskoordination und sportliche Leistung integrativ betrachtet – gemeinsames Symposium der dvs-Sektionen Biomechanik, Sensomotorik und Trainingswissenschaft, Schriften der Deutschen Vereinigung für Sportwissenschaft, Bd. 87, S. 105-109, Hamburg, Czwalina, Hamburg (1997) http://www.uni-mainz.de/FB/Sport/physio/pdffiles/zeit4d97.pdf.

(7) Ulmer H.-V., Schneider A., Neumahr S., Freitag W.: Precision of time and velocity estimation as a base of teleoanticipation. Pflügers Arch. – Eur. J. Physiol. 431, Suppl. R 48 (1996) http://www.unimainz.de/FB/Sport/physio/pdffiles/276ZuerichTeleantiz.pdf.

(7) Ulmer H.-V., Schneider A., Neumahr S., Freitag W.: Precision of time and velocity estimation as a base of teleoanticipation. Pflügers Arch. – Eur. J. Physiol. 431, Suppl. R 48 (1996) http://www.unimainz.de/FB/Sport/physio/pdffiles/276ZuerichTeleantiz.pdf.

130

Angela Müller

Selbstüberschätzung und weitere Risiken f ü r Te i l n e h m e r a n o r g a n i s i e r t e n R e i s e veranstaltungen, dargestellt am Beispiel des „Heliskiings in Kanada“ Participants of Organized Tours: the Overestimation of their Own Capacities and Other Risks Taken Exemplified by “Heliskiing” in Canada S U M M A RY This paper is about the attempt of applying the risk assessment management system, known to be widely used in companies, to the field of commercial travel. Risks to the skiing enthusiast arise from the contract she/he concludes with the enterprise, from windslabs, from the weather as well as from the vastness and solitude of the wilderness, which are beyond the Europeans’ imagination. In addition to this, however, the other members of the group may be a source of incalculable risks, which are mentioned nowhere in the prospectuses.

Booking a day of heliskiing, and especially one in the North American wilderness, should be an option only if your skiing skills, your health and your physical condition are adequate. Since 98 % of the participants are course skiers, it cannot be assumed that appropriate knowledge of and skills in outdoor orientation, weather and avalanche science or handling the avalanche search equipment are available within the heliski group. Patients suffering from hypertension, heart diseases (e. g. following a heart attack, in case of cardiac valve diseases) and from metabolic disturbances (diabetes mellitus, hyperthyroidism) must be aware of their increased medical risks. When some health disturbance has suddenly occurred – for example a simple cold where pressure compensation via the tuba eustacchii is being hampered – heliskiing must be cancelled.

Keywords: Ski group travel abroad, risk acceptance and risk behaviour, group dynamics, health hazards.

131

Z U S A M M E N FA S S U N G In der vorliegenden Arbeit wird versucht, das aus dem Unternehmensbereich bekannte Risk Assessment Managementsystem auch auf kommerzielle Reisen anzuwenden. Risiken drohen dem Skifahrer durch die Vertragsgestaltung mit der Unternehmung, durch Schneebrettgefahr, durch das Wetter und die für Europäer unvorstellbare Weite und Einsamkeit der Wildnis. Daneben aber – und diese Gefahren werden in keinem Prospekt dargestellt – kann von anderen Gruppenmitgliedern ein nicht kalkulierbares Risiko ausgehen. Ein HeliskiingTag – gerade in der Wildnis Nordamerikas – sollte nur bei entsprechend gutem Fahrkönnen, guter Gesundheit und Kondition gebucht werden. Da 98 % der Teilnehmer Pistenskifahrer sind, können entsprechende Kenntnisse in Orientierung im Gelände, Wetter- und Lawinenkunde sowie im Umgang mit dem Lawinenverschüttetensuchgerät in der Heliskigruppe nicht vorausgesetzt werden. Patienten mit Hypertonie, Herzerkrankungen (z. B. nach Herzinfarkt, bei Herzklappenerkrankungen) sowie Stoffwechselstörungen (Diabetes mellitus, Hyperthyreosen) müssen sich ihres erhöhten medizinischen Risikos bewusst sein. Im Falle einer akut aufgetretenen Gesundheitsstörung – z. B. eines banalen Schnupfens mit einer Druckausgleichsbehinderung über die Tuba Eustachii – ist auf Heliskiing zu verzichten.

Schlüsselworte: Auslandsgruppenskireise, Risikoakzeptanz und Risikoverhalten, Gruppendynamik, gesundheitliche Risiken.

EINLEITUNG „Unsere Vorväter aus den vergangenen Jahrhunderten fürchteten das Hochgebirge. Es sei ,kein menschlich Gefild‘, sei allein den Frevlern, nicht den Mutigen bestimmt“ – so schrieb 1977 Walter Pause in der Einleitung seines Buches »Der Tod als Seilgefährte« (10). Achille Ratti, ein begeisterter Bergsteiger, besser bekannt als Papst Pius XI. (1922–1939), beschreibt sein Empfinden, in dieses „Gefild“ einzudringen, mit folgenden Worten: „Es ist ein geheimnisvoller, unerklärlicher Reiz, der den Menschen anlockt, den überall lauernden Todesgefahren zu trotzen …, die Schrecken der Natur zu überwinden.“ (1) Heute sind nicht nur die Alpen, sondern auch die Bergketten anderer Kontinente Spielwiese für vielfältige touristische Aktivitäten, so unter anderem das Heliskiing. Wo früher hohe konditionelle Fähigkeiten und Vertrautheit mit den Gefahren der Natur absolute Voraussetzung für das Skifahren waren, genügen heute ein durchschnittliches Fahrkönnen und entsprechende finanzielle Voraussetzungen, um in der weitgehend unberührten, wilden Naturlandschaft, beispielsweise der kanadischen Rocky Mountains, dem Skispaß zu frönen.

132

Die Heliskiing-Gruppen setzen sich überwiegend aus „Pistenskifahrern“ zusammen, die vielfach den Gefahren der Natur gegenüber eine gewisse Instinktlosigkeit an den Tag legen. Weitgehend unbekannt dürfte diesem Personenkreis folgende Feststellung des Erstbesteigers der Eigernordwand, Anderl Heckmair, sein: „… wir zogen genussvoll unsere Schwünge hinab bis zur Waldgrenze, wo der ‚Heli‘ bereits wartete, um uns auf einen anderen Gipfel zu bringen. […] Mir als altem Tourenskifahrer wurde dies nach der dritten Abfahrt zu dumm und ich stellte die Frage: ,Wie weit ist es zu Fuß bis zu unserem Ausgangsort?‘ Die Antwort: ,Eine Woche!‘“ (3)

Abb. 1: Urwald im Heliskigebiet Angesichts dieser Abgeschiedenheit sollte jeder Teilnehmer vorab eine Risikoanalyse für sich selbst durchführen. Im folgenden Beitrag wird versucht, eine Abschätzung der verschiedenen Risiken beim Heliskiing – von den Veranstaltern wohlweislich in dieser Deutlichkeit verschwiegen – vorzunehmen.

R I S I K O , R I S I K O A N A LY S E U N D R I S I K O V E R H A LT E N Das Risiko lässt sich mathematisch errechnen aus der Multiplikation der „Wahrscheinlichkeit eines Schadens“ mit der „Schwere eines Schadens“. In der Versicherungswirtschaft basieren die Versicherungsbeiträge für eine Schadensversicherung u. a. auf derartigen Berechnungen.

133

Für ein Unternehmen stellt die Risikoanalyse, auch Situationsanalyse oder Risk Management genannt, eine entscheidende Unternehmensstrategie dar. Nur rechtzeitiges Erkennen von Risiken führt zur Bewältigung. Im Falle eines Schadensfalles wird ein Gericht Einblick in die Risikoanalyse verlangen, um festzustellen, ob verantwortungsloser Umgang mit Gefahren den Unfall mitbedingte. Auch die Sichtweise eines Arbeitsmediziners ist darauf ausgerichtet, Risiken zu erkennen und sie zu vermeiden.

Welch hoher Stellenwert einer derartigen Risikoanalyse seitens des Helikopterunternehmens in Kanada zugemessen wird, lässt sich daran erkennen, dass auf der Internet-Homepage ein eigener Abschnitt der „Safety“ gewidmet ist (11). Sehr ausführlich wird in dieser Information auf Gefahren im Zusammenhang mit dem Helikopter, der Schnee- und Lawinensituation, des Geländes sowie auf Besonderheiten im Skigebiet wie z. B. „tree wells“ (ein tiefes Loch im Schnee in der Umgebung des Baumstammes) und die Sicherheitsmaßnahmen der Gesellschaft hingewiesen. Dem interessierten Leser können aber zwei Dinge nicht verborgen bleiben: Zum einen handelt es sich trotz Einsatzes modernster Technik um einen Ausflug in weitgehend unberührte und wilde Natur, zum anderen muss jeder Teilnehmer – darauf wird im allerletzten Absatz eines mehrseitigen Textes ganz kurz hingewiesen – letztlich alle Risiken individuell akzeptieren.

Unter Akzeptanz eines Risikos versteht man die individuelle oder gesellschaftliche Bereitschaft, eine bestimmte Situation mit ihren Risiken hinzunehmen. Das Ergebnis einer wertenden Gesamtabwägung der in Frage stehenden Gefährdungssituation durch den Einzelnen bezeichnet dagegen die Akzeptabilität – oder Unakzeptabilität – bestimmter Bedingungen. Übertragen auf den Skisport übernimmt jeder Skifahrer mehr oder weniger unbewusst ein bestimmtes Risikoniveau entsprechend seinem persönlichen Sicherheitsempfinden und in Übereinstimmung mit seinen sportlichen Motiven, Wertvorstellungen und Zielen (5). Gegebenenfalls kann dieses Ziel in einer Risikosituation nur unter Gefahren erreicht werden. Im Falle eines Versagens, d. h. eines Unfalles, kann daraus nach Faulhammer (6) ein unangepasstes Risikoverhalten abgeleitet werden. Das individuelle Risikoverhalten in der Unfallsituation war dann – basierend auf dem Risikoverhaltensmodell von Klebelsberg – entweder zu riskant oder zu vorsichtig.

Klebelsberg betrachtet das individuelle Risikoverhalten als ein Steuerungsprinzip, dem zwei entgegengesetzte Verhaltenstendenzen zugrunde liegen: Leistungs- und Sicherheitstendenz (7). Kann ein Ziel (z. B. eine Tiefschneeabfahrt) nur unter Akzeptanz von Gefahren erreicht werden, sind Leistungsund Sicherheitstendenz untrennbar miteinander verbunden. Solche Gefahren können z. B. Wettereinflüsse, Schnee- und Lawinensituation oder auch eine 134

Akuterkrankung sein. Hohe Sicherheit bedeutet dabei der Verzicht auf die Skiabfahrt (= Vermeidung), während die Durchführung der Abfahrt der Leistungstendenz (= Annäherung, = Wille, das Ziel zu erreichen) entspricht.

Bei einem entsprechenden Risikoverhalten wird also – trotz objektiv vorhandener Gefahren – die Leistungstendenz aktiviert, eine Gefährdung nach Möglichkeit vermieden, aber nicht Sicherheit um jeden Preis gesucht. Klebelsberg schloss daraus, dass angepasstes Risikoverhalten voraussetze, dass dann die objektive Sicherheit gleich groß oder gar größer als die subjektive Sicherheit sei. Das eigentliche Risiko werde daher wesentlich beeinflusst von den beiden Verhaltenstendenzen Annäherung und Vermeidung als Ergebnis des ständigen individuellen Optimierungsprozesses (8).

Die Unfallforschung der letzten Jahre zeigte, dass vor allem technische Sicherheitseinrichtungen, aber auch Können und Fertigkeiten unbewusst zu einem risikofreudigeren Verhalten führen, so dass bei einer Verringerung der objektiven Gefährlichkeit das akzeptierte Risiko durch entsprechend riskanteres Verhalten kompensiert wird (5). Nicht vergessen werden sollte dabei, dass Risiko einen ganz wesentlichen Motor des menschlichen Lebens und damit des individuellen Lebensgefühls darstelle. Je größer das Risiko sei, umso befriedigender werde das Erfolgserlebnis wahrgenommen (5).

E I N E R I S I K O A N A LY S E D E S H E L I S K I I N G S A U S S I C H T E I N E R GRUPPENREISENDEN Im Herbst wecken die bunten Reiseprospekte der Freizeitindustrie die Sehnsucht nach dem unverfälschten Skivergnügen auf anderen Kontinenten.

Ist dann nach den vollmundigen Versprechen des Reiseprospektes die Reise gebucht, interessiert man sich für das Kleingedruckte und die Ausschlussbedingungen kaum. Damit tappt der Reisende in die erste Falle: Der Kunde muss unwägbare Risiken akzeptieren! Eine detaillierte Erläuterung, um was es sich dabei im Einzelnen handelt, wird nicht gegeben, und das übliche Selbstverständnis über die Risikolage und Akzeptanz im Veranstaltungsland deckt sich oft nicht mit dem des Touristen.

Risikomanagment des Heliski-Unternehmers Das Risikomanagement des Unternehmers erfasst die Bereiche Flugsicherheit, Wetter, Schneesituation, ein Briefing der Kunden zu den Themen richtiges Verhalten am und im Helikopter sowie den Umgang mit dem Lawinenverschüttetensuchgerät.

135

Abb. 2: Verhalten am Helikopter

MASSNAHMEN DER PILOTEN UND BERGFÜHRER Jeden Morgen wird das tägliche Einsatzgebiet zwischen Piloten und Bergführern diskutiert und werden Ersatzeinsatzpläne für Wetteränderungen festgelegt.

Landeplätze im Hochgebirge werden zum Anflug freigegeben oder aufgrund aktueller Schneebedingungen gesperrt. Nebel, Bewölkung, Eisregen oder drohende Vereisung des Fluggerätes, Wind, Temperaturanstieg wie auch Anflughöhe des Landeplatzes über Normalnull fließen ebenfalls in die Wahl der Skiregion ein. Die während des täglichen Skibetriebs gewonnenen Eindrücke werden durch die Bergführer bewertet und können zur sofortigen Sperrung bereits freigegebener Gebiete führen, andererseits aber auch zu deren Freigabe.

Auf das Verbot des Konsums von Alkohol und Drogen wird hingewiesen, eine Übertretung führt zum Ausschluss des Kunden von weiteren Flügen. Dem Kunden wird die Mitnahme eigener Ausrüstung (z. B. Rucksack mit Biwakausrüstung und Notfallapotheke, Karte und Kompass) aus Gewichtsgründen untersagt, um gegebenenfalls einen Passagier mehr mitnehmen zu können.

Im Rahmen der „Safety Briefings“ werden dem Heliskitouristen Informationen zum Verhalten am und im Helikopter vermittelt. So ist die Annäherung an den Helikopter ausschließlich von vorne zulässig, außer der Guide gibt eine andere Anweisung. Das richtige Zusammenbinden von Skiern und Stöcken sowie Snowboards wird ebenso erklärt wie die Beladung des Transportkorbes, die

136

allein Aufgabe des Guides ist. Für den Fall eines Flugunfalles oder Helikopterabsturzes wird die Lage und die Bedienung der Notausstiege erläutert.

Im Rahmen der täglichen „Briefings“ werden die Heliskiing-Gäste selbstverständlich in die Handhabung des Lawinenverschüttetensuchgerätes (LVS) eingewiesen. Die Kameradenhilfe gilt als die effizienteste Rettungsmethode im Falle eines Schneebrettunfalles (2). Aber selbst ein Profi (z. B. ein Bergführer, ein Tourenleiter des DAV oder SAC) benötigt einige Minuten zur Ortung des Verschütteten sowie zum Ausgraben und Befreien von Schnee.

Werner Munter beschreibt eindrücklich, dass bei den 14 größten SkifahrerLawinenunfällen in der Schweiz zwischen 1961 und 1996 nur 4 von 88 ganz unter den Schneemassen begrabenen Skitouristen durch den Einsatz des Lawinenverschüttetensuchgerätes gerettet werden konnten; daraus errechnet sich eine klägliche Rettungsquote von 6 % (9). Dabei darf unter den Nichtverschütteten dann keine Panik aufkommen, alle erforderlichen Handlungen wie Absuchen des Lawinenkegels mit Auge und Ohr, Umstellen des LVS von „Senden“ auf „Empfangen“ sowie ständige Kontrolle der eigenen Sicherheit (Stichwort: Nachlawinen) müssen zielgerichtet und schnell ablaufen (2).

Angesichts der Erfahrungen während der Übersetzung der englischsprachigen Unterweisung für kaum Englisch sprechende Gruppenreisende der Firma Stumböck im März dieses Jahres wird die Effektivität einer möglichen Kameradenhilfe bezweifelt, zumal neben dem Guide nur noch ein weiteres Gruppenmitglied einen Kleinrucksack mit Schaufel und Sonde mitführt. Bereits auf der Fahrt zum Heliport brachten mehrere Skigäste ihre Hoffnung zum Ausdruck, dieses Ding da (gemeint war das LVS) nur ja nie einsetzen zu müssen, da sie bereits wieder vergessen hätten, wie es zu handhaben sei.

AUSRÜSTUNG In dem Abschnitt Equipment and Preparation (11) werden die Kunden ganz gezielt aufgefordert, die vom Heliski-Unternehmer gestellte Ausrüstung zu nutzen. Ein sicher nicht unerwünschter Nebeneffekt der – gemessen an einem normalen Carvingski – fast doppelt so breiten FAT SKIS ist die deutlich geringere Ermüdung bei Fahrten im Tiefschnee.

Die zur Verfügung gestellten Skistöcke wiesen keine Sicherheitsgriffe auf, d. h. die Stockschlaufe war untrennbar mit dem Stockgriff verbunden. Gerade beim Tree-Skiing (siehe Abb. 3), dem Slalom durch Bäume und Buschbestände, ist nicht auszuschließen, dass sich der Stock irgendwo verhängt und es zu der häufig in ihrer Schwere nicht erkannten Bandverletzung im Daumenbereich kommt, dem so genannten „Skidaumen“ (4).

137

Abb. 3: Ski fahren im Wald

Risikoevaluation einiger unwägbarer Risiken

A N F O R D E R U N G E N A N K O N D I T I O N U N D FA H R K Ö N N E N Die Anforderungen der Heliski-Unternehmung an das Fahrkönnen ihrer Gäste sind recht gering: Wer eine blaue Piste nahe der Fall-Linie abfahren kann, ist ein potenzieller Heliski-Kunde (so genannter „Intermediate“). Dieser Verzicht auf Fahrkönnen wurde ermöglicht durch die Entwicklung der „FAT SKIS“ („Fat skis virtually revolutionized the entire heli-ski industry“) (11). Noch vor gar nicht so langer Zeit galt Heliskiing als eine exklusive Domäne hervorragender Skiläufer (Expert: hervorragend körperlich in Form und erfahren im Tiefschnee bei unterschiedlichsten Fahranforderungen wie Steilhängen, Mulden und Rinnen oder Waldstücken) (12).

Wenn sich Kunden selbst als „Experts“, d. h. mit großer Tiefschnee-Erfahrung (12), einstufen, aber skitechnisch nur Umsteigeschwünge gut beherrschen, gefährden sie den Skigenuss und die Sicherheit der ganzen Gruppe durch häufige Stürze – vielleicht auch gerade in schneebrettgefährdeten Hängen. Im Frühjahr dieses Jahres verunglückte ein bei einem Heliskiing-Unternehmen angestellter Walliser Bergführer tödlich in einem von einem Gast ausgelösten Schneebrett, und dies trotz sofortiger kompetenter Hilfe durch seinen Bergführerkollegen aus der Schweiz.

138

Lange Zeit hat man die komplexe geistige Leistung, die das Bergsteigen – und als Sonderform das Heliskiing – erfordert, unterschätzt. Deshalb ist die Berücksichtigung gruppendynamischer Prozesse, die das Risikoverhalten im Gebirge entscheidend prägen, sehr wichtig.

GRUPPENDYNAMIK UND GRUPPENDISZIPLIN Beim Heliskiing steht die Gruppendisziplin an erster Stelle. Die absolute und uneingeschränkte Einhaltung der vom Skiguide angeordneten Sicherheitsmaßnahmen ist wesentlicher Teil der Risikominimierung der Heliski-Unternehmung. Dazu zählen im Einzelnen: • Es ist immer oberhalb des Guide anzuhalten (12).

• Die Anweisungen des Bergführers sind zu befolgen.

• Es ist nahe der Spur des Führers abzufahren.

Anhalten oberhalb des Guide Welche Gefahren sollen damit für den Skifahrer vermieden werden? Nur der Führer ist mit dem Gelände so vertraut, dass er Gletscherspaltenbereiche im vergletscherten Gelände, Felsabbrüche, Wächten oder lawinengefährdete Mulden kennt. Gäste, die sich nicht an die gegebenen Anweisungen halten, gefährden sich und die restlichen Skifahrer durch ihr verantwortungsloses Verhalten.

In der allgemeinen Einweisung der Fluggäste am Morgen war eindrücklich auf die Notwendigkeit, den Anordnungen des Bergführers Folge zu leisten, in aller Deutlichkeit – in englischer Sprache mit landesüblichem Sprechtempo (gegebenenfalls ein Verständnisproblem für fremdsprachige Gäste) – hingewiesen worden.

Bei meinem Heliskitag erlebte ich auf der ersten Abfahrt zweimal, dass ein anderer Skifahrer den Guide überholte. Das erste Mal bat mich der Guide, den Betreffenden – einen kaum Englisch sprechenden deutschen Skifahrer – darauf hinzuweisen, dass er oberhalb eines Steilabbruches – der in der unsichtigen Umgebung für Ortsunkundige nicht erkennbar war – angehalten habe und er auf der Einhaltung eines Stopps oberhalb des Führers zum Nutzen der Touristen bestehen müsse.

Beim zweiten Mal waren die Ausführungen des Guide bedeutend harscher: Beim nächsten Verstoß würde der Skifahrer vom Rest des Skitages ohne Rückerstattung der Kosten ausgeschlossen und auf seine Kosten extra ausgeflogen.

Erst die sehr direkte Übersetzung dieser Feststellungen des Bergführers führte für den Rest des Tages zur Einhaltung des strikt geforderten Anhaltens oberhalb des Führenden.

139

Aus psychologischer Sicht können bei derartigem Fehlverhalten mehrere Ursachen zusammentreffen: Mentalität und Temperament, Risikofreudigkeit und Unbekümmertheit sowie Ehrgeiz, in der Gruppe der Beste zu sein. Auch bei einer willkürlich zusammengewürfelten Heliskiing-Gruppe dürfte der „Riskyshift-effect“, d. h. die Bereitschaft zum Eingehen höherer Risiken in größeren Gruppen, auftreten und das Verhalten der Gruppe in kritischen Situationen beeinflussen.

Akzeptanz der Direktiven des Bergführers Ein weiteres erlebtes Beispiel möge das Thema Gruppendisziplin vertiefen: Am Morgen wurde bei der ersten Gruppenabfahrt der oberste Steilhang unterhalb des ersten Landeplatzes für das gleichzeitige Befahren mit der Gruppe vom Skiguide als zu kritisch eingeschätzt. Er gab daher die Anweisung, in den Hang erst auf Stockzeichen von ihm, der bis zu einem als sicher eingeschätzten Haltepunkt vorausfahre, einzeln einzufahren. Bereits nach 2 Skifahrern war diese Regie unmöglich geworden – und es befanden sich mindestens 3 Skifahrer gleichzeitig im steilsten muldenförmigen Hangbereich.

Warum dieses Verhalten? Das Wetter hatte sich beim Anflug zum Grat drastisch verschlechtert; es herrschte – für Ungeübte – sicherlich unangenehm starker Wind bei schlechten Sichtverhältnissen, und zum anderen gilt als besonderes Kennzeichen des „Gruppendenkens“ die Illusion der Unfehlbarkeit (Selbstüberschätzung, fehlende Selbstkritik). Gerade in kritischen Situationen mit ungewissem Ausgang tendiere die kollektive Denkweise zu falscher Gewissheit wie „es wird schon gut gehen, uns kann nichts passieren“ (9).

Diese gruppendynamischen Prozesse dürften auch die Erklärung für den gerade beim Skifahren abseits gesicherter Pisten oft zu beobachtenden Herdentrieb sein: Statt die ganze Hangbreite für die Abfahrt zu nutzen, tummeln sich alle an einer Stelle des Hanges, und Beinahezusammenstöße bzw. Zusammenstöße sind gar nicht so selten. Auf einer Abfahrt von der Dufourspitze in den Walliser Alpen erlebte ich selbst, dass in unserer Dreiergruppe (!) zwei Personen auf einem sicher 200 m breiten Hang so zusammenstießen, dass ein Skistock zu Bruch ging.

BEISPIELE FÜR SELBSTÜBERSCHÄTZUNG VON TEILNEHMERN Wie aus der Unfallforschung bekannt ist, ist auf 1.000 Skifahrer je gefahrene 1.000 Höhenmeter mit einem Unfall zu rechnen (4); als Hauptursachen der Unfälle werden mangelnde Technik, Übermüdung, nicht erwärmte Muskulatur wie auch fehlende Disziplin genannt. Alle erwähnten Ursachen für Unfälle konnten während eines Heliskiing-Tages beobachtet werden.

140

Eine Skifahrerin, die sich selbst als gute Pistenskifahrerin beurteilte, beherrschte nur den Umsteigeschwung. Diese Technik war absolut ungeeignet für die Tiefschneeverhältnisse abseits der Piste, was sich bereits auf den ersten Metern der ersten Abfahrt durch Stürze „am laufenden Band“ zeigte.

Nach etwa 500 Höhenmeter Abfahrt war die Teilnehmerin so übermüdet, dass sich der Bergführer entschloss, ihr eine Spur in weit geschwungenen Schleifen vorzufahren. Außerdem organisierte er zusammen mit dem Helikopterpiloten den Rücktransport der Skifahrerin zum Heliport. Dies bedeutete aber für unsere Gruppe, dass sie warten musste, bis die drei (!) nachfolgenden Gruppen in die nächsten Skihänge abtransportiert waren. Eine Auskühlung der Muskulatur war die zwangsläufige Folge.

Biener weist ausdrücklich darauf hin, dass Rekonvaleszente, Personen mit höherem Blutdruck bei raschen Höhenwechseln und hyperthyreote Personen infolge verminderter Kälteresistenz unbemerkte Erschöpfungsphasen erleiden können (4).

Schon leichtere Gesundheitsbeeinträchtigungen wie Kopfschmerzen, die nicht nur im Rahmen einer akuten Bergkrankheit oder Höhenstörung auftreten, sondern auch Folge fehlender Druckausgleichsmöglichkeiten bei einem banalen Schnupfen sein können, beeinträchtigen bei angeflogenen Höhen von über 3.000 m die individuelle Leistungsfähigkeit.

Aber auch massivere gesundheitliche Einschränkungen hält Skifahrer nicht davon ab, die „einmalige“ Chance des Tiefschneerausches in ihrem Urlaub zu nutzen. Eine Teilnehmerin in unserer Gruppe hatte 5 Tage zuvor einen Skiunfall mit Verletzung des Kniegelenkes erlitten. Die Patientin wurde im Hospital in Banff mit Unterarmgehhilfen und einer Knieorthese versorgt, so dass mithin wenigstens von einer massiven Überdehnung, gegebenenfalls Teilruptur bis zur kompletten Ruptur von Bandstrukturen auszugehen ist. Diese Verletzung hielt die Skifahrerin aber nicht davon ab, einen Heliski-Tag zu buchen.

Bei der dritten und vierten Abfahrt stürzte sie jeweils so, dass sie aufgrund der Schmerzen im Knie nur mit Hilfe zweier Skifahrer aufstehen konnte.

Wie aus Abbildung 3 hervorgeht, ist eine Helikopterlandung im Skigelände nahezu unmöglich. Da der transportierende Helikopter nicht mit einer Winde ausgestattet war, wäre eine Bergung der Skifahrerin nur nach Anforderung eines Helikopters mit Bergungswinde unmittelbar von der befahrenen Route aus möglich gewesen. Alternativ hätte sie mit einem behelfsmäßigen Skischlitten durch die Gruppe an einen Ort transportiert werden können, wo für den Helikopter eine Landemöglichkeit bestanden hätte. Wer selbst einmal übungshalber einen behelfsmäßigen Skischlitten im Tiefschnee nur wenige Meter gezogen hat, kann den Zeitaufwand Ungeübter gut abschätzen.

141

L E I S T U N G S T I E F A L S U N FA L L U R S A C H E Biener weist in seiner sehr eingehenden Analyse der Epidemiologie von Skiunfällen in den Alpen darauf hin, dass „für Urlauber auf die ,Gefahr des dritten Tages‘ als Leistungstief mit entsprechender Unfallgefährdung hinzuweisen“ sei (4). Diese präventiven Erkenntnisse haben sich bei Reiseveranstaltern – wie das Ergebnis einer kleinen Internetrecherche darlegt – noch nicht herumgesprochen. Heli Panorama 10 bietet unter Heli 5 eine Reise mit folgendem Verlauf an: am ersten Reisetag Flug nach Calgary, am zweiten Tag Pistenskifahren und ab dem 3. Tag Heliskiing.

E R S T E H I L F E I M FA L L E E I N E S U N FA L L E S Die kanadischen Bergführer sind in erster Hilfe ausgebildet, führen auch die entsprechende Ausrüstung mit sich und sind zur Durchführung weitreichender Maßnahmen staatlicherseits befugt. Ausländische Ärzte sollten sich bei einer ärztlichen, über die reine erste Hilfe hinausgehenden Hilfeleistung bewusst sein, dass der kanadische Staat ihre Approbation nicht anerkennt und sie gegebenenfalls mit juristischen Konsequenzen rechnen müssen.

SCHLUSSFOLGERUNGEN Auch wenn uns bunte Prospekte vollmundig absolute Sicherheit garantieren, belegen die bisherigen Ausführungen, dass ein Heliskiing-Tag – gerade in der Wildnis Nordamerikas – nur bei entsprechend gutem Fahrkönnen, guter Gesundheit und Kondition unternommen werden soll. Da 98 % der Teilnehmer Pistenskifahrer sind, wäre es verfehlt, entsprechende Kenntnisse in Orientierung im Gelände, Wetter- und Lawinenkunde sowie im Umgang mit dem Lawinenverschüttetensuchgerät voraussetzen zu wollen.

Die Auskunft, die Anderl Heckmair für die Rückkehr in die Zivilisation ohne Helikopter erhielt – eine Woche –, sagt alles aus über die Wildheit und Gefährlichkeit der Natur, in der das Skivergnügen ausgeübt wird. Europäische Touristen sind eine solche Unberührtheit vom Alpenraum kaum mehr gewöhnt – in der Regel ist eine bewirtschaftete Hütte nicht allzu weit entfernt.

Wer möchte nun nicht seinen Traum von Tiefschneeabfahrten mit einem in den Alpen selten anzutreffenden stiebenden Pulverschnee verwirklichen? Mit der Entwicklung der „Fat skis“ geht eine deutlich geringere Ermüdung bei Fahrten im Tiefschnee einher. Der Hinweis der Heliski-Unternehmung, die gestellte Ausrüstung zu benutzen, mag einhergehen mit der Hoffnung auf Buchung zusätzlicher Flüge durch weniger ermüdete Kunden. Allerdings ist das „Tiefschnee-Feeling“ mit normal breiten Skiern weit eindrücklicher (weil stiebender).

142

Bereits in der Reisegestaltung durch einzelne Reiseveranstalter sind verdeckte Risiken für den Touristen zu erkennen: Die Unfallgefahr eines normalerweise nur Pistenskilauf Betreibenden dürfte am dritten Reisetag im Gelände als höher einzustufen sein als auf der Piste, zumal zu dem „Umstellungstief“ des dritten Tages (4) auch noch das Phänomen des „Jetlag“ hinzukommt. Die eine solche Reise Buchenden sind sich vermutlich gar nicht ihrer höheren Gefährdung in unwegsamem Gelände am dritten Tag ihrer Reise bewusst.

Weitere Probleme können durch die Disziplinlosigkeit und den Egoismus einzelner Teilnehmer auftreten. Erinnert sei nur an die Beispiele für Selbstüberschätzung, bei denen über Risiken für die anderen Teilnehmer durch dieses verantwortungslose Verhalten vermutlich nicht einmal nachgedacht wurde!

Patienten mit Hypertonie, Herzerkrankungen (z. B. nach Herzinfarkt, bei Herzklappenerkrankungen) sowie mit Stoffwechselstörungen (Diabetes mellitus, Hyperthyreosen) müssen sich ihres erhöhten medizinischen Risikos beim Helikopterskiing bewusst sein. Im Falle einer akut aufgetretenen Gesundheitsstörung – und dazu zählt bereits ein banaler Schnupfen mit einer Druckausgleichsbehinderung über die Tuba Eustachii – ist auf Heliskiing zu verzichten.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass Heliskiing sicherlich für Skifahrer ein einmaliges Erlebnis darstellt. Gerade aber der Pistenskifahrer, der sich üblicherweise nur auf gesicherten und gut präparierten Pisten bewegt, sollte sich

Abb. 4: Kanadische Skilandschaft 143

der Risiken einer Skifahrt in einer weitgehend unberührten Natur bewusst sein.

Während am Arbeitsplatz von den Beschäftigten die Ausschaltung jeglichen Risikos vehement gefordert wird, gilt im Freizeitbereich die Devise „no risk, no fun“. Der Leser möge sich daher zum Risiko eines Heliskitages sein eigenes Urteil bilden. Bei entsprechender Vorbereitung wie Konditionssteigerung durch Ausgleichssport ganzjährig, tägliche Lockerungsgymnastik, regelmäßige sportärztliche Untersuchungen sowie diszipliniertem Verhalten im Gelände wird der Heliski-Tag zu einem einmaligen Erlebnis werden.

DANKSAGUNG Herrn Schenk, Kaufbeuren, für die Übertragung ins Englische.

L I T E R AT U R (1)

Albus M.: Wege nach oben. Don-Bosco-Verlag, München (1993).

(2)

Ammann W., Buser O., Vollenwyder U.: Lawinen, Birkhäuser-Verlag, Basel, Boston, Berlin (1977).

(3)

Auffermann Uli: Was zählt, ist das Erlebnis. Anderl Heckmair. Alpinist und Lebenskünstler. Semann-Verlag, Büttner, Bochum (2002).

(4)

Biener K.: Alpinismus, Habegger-Verlag, Derendingen-Solothurn (1984).

(5)

Berghold F.: Alpine Unfallforschung und Gefahrentheorien zur Unfallvorbeugung in den Bergen, Jahrbuch 94, Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin, OK-Druck Schreithofer GmbH, Innsbruck (1994).

(6)

Faulhammer E.: Risikoverhalten und Versagen am Berg, Jahrbuch 91, Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin, OK-Druck Schreithofer GmbH, Innsbruck (1991).

(7)

Klebelsberg D.: Risikoverhalten als Persönlichkeitsmerkmal, Verlag Huber, Bern (1969).

(8)

Klebelsberg D.: Das Modell der subjektiven und objektiven Sicherheit.

Schweizerische Zeitschrift für Psychologie und ihre Anwendungen 36, Nr. 4 (1977).

(9)

Munter W.: 3x 3 Lawinen, Agentur Pohl & Schellhammer, GarmischPartenkirchen (1997).

144

(10) Pause, Walter: Der Tod als Seilgefährte. Eine Schule der alpinen Gefahren, Knaur-Verlag, München (1. Auflage 1977).

(11) www.rkheliski.com/find/safety.asp (12) www.rkheliski.com/find/ski.asp

FOTONACHWEIS 1 Urwald im Heliskigebiet, Dr. Angela Müller, Kempten 2 Verhalten am Helikopter, Dr. Angela Müller, Kempten 3 Ski fahren im Wald, Rudolf Herold, Füssen 4 Kanadische Skilandschaft, Dr. Angela Müller, Kempten

145

146

D a g m a r Wa b n i g

Stress bei Expeditionsteilnehmern Stress during Expeditions S U M M A RY Stress is a reaction of the human body to every kind of physical strain, with the aim to obtain the survival of the person, by providing energy reserves. The reaction depends on the type of person and the valuation of the danger. The reaction also differs between men and women. During an expedition there are some additional stressors, like different environmenal conditions and physical strain, the pressure of the group and of friends and sponsors. The fact that persons, who are in a lower state of excitement, make less faults, shows that it is wise to use stress management strategies during expeditions.

Keywords: Stress, expedition, gender differences.

Z U S A M M E N FA S S U N G Stress ist eine Reaktion des Körpers auf jede Art der Beanspruchung mit dem Ziel, durch Bereitstellung von Energiereserven das Überleben des Individuums zu sichern. Die Reaktion ist vom Individuum abhängig und hängt in erster Linie von der Bewertung der Gefahr ab. Auch sind die Reaktionen von Mann und Frau unterschiedlich. Bei Expeditionen kommen als Stressoren die geänderten Umweltbedingungen hinzu, die körperliche Belastung, der Gruppendruck und Leistungsdruck. Da Personen, die sich auf einem mittleren Erregungsniveau befinden, weniger Fehler machen, ist es sinnvoll, Stressbewältigungsstrategien bei Expeditionen anzuwenden.

Schlüsselwörter: Stress, Expeditionen, Geschlechtsunterschiede.

ALLGEMEINE GRUNDLAGEN Selye 1973: Stress ist die unspezifische Körperreaktion auf jede Art von Beanspruchung.

Stress hat verschiedene Ursachen, positive oder negative, es ist jedoch immer eine Anpassungsreaktion erforderlich. Diese ist im Wesentlichen immer die Gleiche, beinhaltet die Mitbeteiligung des Hormonhaushaltes und verläuft auf 147

verschiedenen Ebenen. Der Kontakt mit einem Stressor löst komplexe Vorgänge in Hypothalamus, Großhirnrinde, Formation reticularis, limbischem System, autonomem Nervensystem und endokrinen Drüsen aus. Es kommt zu einer Ausschüttung von ACTH und dadurch zu einer vermehrten Freisetzung von Glucocorticoiden. Diese bewirken eine Erhöhung des Blutzuckerspiegels und Fettsäurespiegels im Blut. Außerdem kommt es zu einer Freisetzung von Adrenalin und Noradrenalin. Adrenalin mobilisiert ebenfalls die Glycogenund Fettreserven, regt die Herztätigkeit an und die Bewusstseinshelligkeit.

Ferner kommt es zu einer Kontraktion der glatten Muskeln in Haut und Darm und zu einer Erschlaffung der Muskelfasern der Blutgefäße in der Skelettmuskulatur. Dadurch wird das Blut in die Skelettmuskeln umverteilt.

Außerdem steigt die Herzfrequenz und das Atemzeitvolumen.

Das heißt, der Körper wird beim Auftreten eines Stressors augenblicklich in die Lage gebracht, im Sinne von Kampf oder Flucht zu reagieren.

Bei extremem Schreck oder bei Angst kommt es in Sekundenschnelle zu einer Sofortreaktion nach Cannon, wobei es oft auch zu einer Stimulierung des Parasympathicus kommt mit Stuhl- und Harninkontinenz und eventuell sogar zum Herzstillstand.

Dauert die Stress-Situation lange an, dann tritt nach Selye ein Adaptationssyndrom auf: 1. Alarmreaktion Notfallreaktion, Körper reagiert auf etwas, was ihm Schaden zufügt, egal ob körperlich oder seelisch. Die Reaktion ist bei jedem Menschen ähnlich: Kopfschmerzen, Müdigkeit, Muskel- und Gelenkschmerzen, Appetitmangel und allgemeine Erschöpfung.

2. Resistenzphase: Bei Anhalten der Stress-Situation: Körperliche Prozesse normalisieren sich, Resistenz durch vermehrte Hormonausschüttung.

3. Erschöpfungsphase: Hypophysenvorderlappen und Nebennierenrinde können die vermehrte Hormonausschüttung nicht mehr bewältigen, der Körper kann sich dem Dauerstress nicht mehr anpassen. Symptome der Alarmreaktion treten wieder auf, sind irreversibel, das Individuum stirbt.

Diese Reaktionsvorgänge hängen allerdings nicht von der objektiven Bedrohung ab, sondern davon, wie ein Individuum eine Situation kognitiv bewertet 148

und welche Schlüsse es aus dieser Analyse zieht (Lazarus 1967). Versuche haben ergeben, dass der gleiche Film unterschiedlich bedrohlich gewertet wurde, je nach dem ob ein beruhigender oder bedrohlicher Kommentar abgegeben wurde.

Auch werden Situationen, die gedanklich vorher durchgespielt wurden, als weniger bedrohlich empfunden. Bei Fallschirmspringern zum Beispiel war das Erregungsausmaß bei erfahrenen Springern am größten beim Einsteigen in das Flugzeug, bei unerfahrenen vor dem Absprung. Das heißt, dass erfahrene Springer in der gefährlichen Situation besser reagieren, da ihr Erregungsausmaß wieder abgesunken war, denn für eine adäquate Reaktion ist ein mittleres Erregungsausmaß am besten.

Gut eingeübte Aufgaben können unter einem gewissen Erregungsgrad noch möglich sein, jedoch nicht mehr die Bewältigung komplexer Operationen.

Auch haben Individuen in der Gruppe weniger Angst als allein.

Frankenhaeuser (1982) hat herausgefunden, dass bei Personen, die ein Ereignis als bedrohlich werten, sowohl der Katecholaminspiegel als auch der Cortisolspiegel steigt, während bei Personen, die ein Ereignis als herausfordernd werten, nur der Katecholaminspiegel ansteigt. Das heißt, dass Personen, die sich unfähig fühlen, eine Situation zu bewältigen, mehr unter Stress stehen.

Nicht die unterschiedliche Quantität des Stressors ist entscheidend, sondern die unterschiedliche Wahrnehmung und die Einschätzung der eigenen Fähigkeiten.

Interessant ist auch der Zusammenhang zwischen körperlicher Belastung und Stressreaktion im Sinne einer Ergopsychometrie nach Guttmann.

Dabei wurde festgestellt, dass es bei ansteigender körperlicher Belastung zu einem signifikanten Abfall der Entscheidungs- und Reaktionsfähigkeit kommt.

So kommt es bei Schlafentzug, Nahrungskarenz und körperlicher Belastung zu einem Abfall der Entscheidungsreaktionsfähigkeit von 25 % gegenüber Normalbedingungen. Allerdings beeinflusst die körperliche Leistungsfähigkeit die sympathico-adrenerge Organantwort nur, wenn das Stressereignis durch eine vorangegangene körperliche Belastung erschwert wird.

Auch kann bei psychischer Belastung die körperliche Maximalleistung nicht erbracht werden.

Die Reaktion in Gefahrensituationen ist daher völlig unterschiedlich und individuell, ebenso die Emotionen.

Dies können variieren von Sorge, welches mehr ein Ahnen der Gefahr ist; Furcht, bezieht sich auf reale Bedrohung; 149

Angst, ist ungerichtet und tritt auf, wenn eine Bedrohung größer erscheint, als die Kraft zur Bewältigung; Schreck, tritt auf bei einer überraschenden Bedrohung; Panik, ist eine bewusstseinsausfüllende Angst mit starker innerer Unruhe, wobei kein besonnenes Handeln mehr möglich ist, sondern nur mehr primitive Verhaltensmuster, wie Aggression oder tot stellen. Man hat das Gefühl, aus der Situation nicht mehr herauszukommen. Es kann auch zu Massenphänomenen wie Herdentrieb kommen.

Mut ist, wenn man unter dem Bewusstsein von Gefahr dennoch handelt, während man unter Feigheit versteht, dass man nur an sich selber denkt.

Wichtig für das Verhalten in Gefahrensituationen ist auch die Motivation, das heißt die Zielrichtung des Handelns, abhängig von den Bedürfnissen, dem Willen, den Interessen, dem Antrieb, Drang und Trieb.

Bei den Trieben gibt es primäre Triebe, die der Erhaltung der Art und des Organismus dienen, und sekundäre Triebe. Von den primären Trieben ist der stärkste der Muttertrieb, dann der Trinktrieb, Nahrungstrieb und Geschlechtstrieb.

Emotionen und körperliche Erkrankungen: Bei anhaltenden Stressreaktionen kommt es zu körperlichen Verfallserscheinungen – psychosomatischen Störungen: Erhöhung des Blutdrucks und der Pulsfrequenz, Gewebsschädigung – Magengeschwür, Kolitis. Migräne, Kreuzschmerzen, Fettsucht, Dermatitis, Asthma.

Unterdrückung der Gefühle: Hokanson und Burgess machten 1962 einen Versuch, bei dem 160 Versuchspersonen Frustrationen ausgesetzt wurden. Ein Teil durfte die Aggression körperlich oder verbal abreagieren. Bei diesen sank die Herzfrequenz und der Blutdruck bald ab. Der zweite Teil durfte sich weder verbal noch körperlich abreagieren. Bei diesen Versuchspersonen blieben die erhöhte Herzfrequenz und der erhöhte Blutdruck längere Zeit bestehen.

Ob es aber zu einem Auftreten von psychosomatischen Krankheiten kommt, hängt auch davon ab, wie ein Mensch auf Ärger reagiert. Hat er gelernt, seinen Unmut direkt an den Stressverursacher zu richten, ist er weniger belastet, als wenn er Selbstvorwürfe oder Angst aufkommen ließ.

Das Auftreten einer Krankheit hängt auch von der Infektionsresistenz ab, wobei diese vermindert ist, wenn der Adrenalinspiegel hoch ist, wie dies unter Stress 150

gegeben ist. In einem Tierversuch wurde nachgewiesen, dass Mäuse nur erkrankten, wenn sie einem infektiösen Agens ausgesetzt waren und gleichzeitig unter Stress litten.

Stressquellen: Die stärksten Stressquellen sind Lebenskrisen – life change units.

Insbesondere der Zusammenbruch sozialer Beziehungen wie Isolation und Prestigeverlust werden als äußerst belastend empfunden. Im Beruf spielt die Überforderung, aber auch die Unterforderung eine große Rolle als Stressverursacher.

BESONDERHEITEN BEI EXPEDITIONEN Expedition, der Name kommt von expedire, das heißt hinausgehen, und birgt in sich, dass der Mensch mit anderen Lebensumständen konfrontiert wird.

Charakteristika: 1. Fremde Landstriche, unbekannte Gegenden 2. Schlechte Infrastruktur in Bezug auf medizinische Versorgung: keine Krankenhäuser, keine Ärzte, keine Rettungsmöglichkeiten, lange Transportzeiten 3. Unternehmen sind meist mit körperlichen und psychischen Anstrengungen verbunden, wie anstrengende Aufstiege mit zum Teil schweren Rucksäcken, mangelnder Schlaf, einerseits höhenbedingt, andererseits auf Grund des notwendigen frühen Aufstehens, um rechtzeitig eine Tour zu beenden, Überforderung auf Grund des Ehrgeizes, das gesteckte Ziel zu erreichen, Hunger und Durst, da oft nicht genug Verpflegung und Getränke mitgenommen werden können oder unerwartete Biwaks notwendig werden 4. Unwirtliche Witterungsbedingungen: Kälte, Hitze, starke Temperaturschwankungen, Wind, Höhe 5. Unterbringung in Zelten oder Biwak: Ungewohnte Lebensbedingungen, wobei auch oft der Zeltpartner nicht harmoniert, bringen zusätzliche Belastung 6. Schlafen auf Schaumgummi oder aufblasbaren Matratzen: Schlaf ist beeinträchtigt, da oft Steine spürbar sind oder in das Eis Schlafmulden unter dem Körper ausschmelzen 7. Mangelnde Hygiene: – Wasser kann meist nur durch Auftauen von Schnee oder Eis gewonnen werden – Nahrungsmittel sind ungewohnt, für die Hochlager werden gefriergetrocknete Nahrung, Konserven oder Trockennahrung verwendet – Zubereitung des Essens in den Basislagern wird meist durch einheimi151

8.

9.

10.

11.

sche Köche verrichtet, wobei immer die Gefahr der Übertragung einer Krankheit besteht – Wenn man selbst kocht, ist das Kochen mit Gas oder Benzinkocher nicht ungefährlich, da die Gefahr der Vergiftung mit Gas oder Kohlenmonoxid besteht – Toilettensituation: Toilettenzelte gibt es meist, wenn überhaupt, nur im Basislager, ansonsten ist man gezwungen, in der freien Natur, Wind und Kälte ausgesetzt, seine Notdurft zu verrichten, außerdem oft auch noch in der Nacht, besonders in der Akklimatisationsphase, wenn es zum Ausschwemmen der Ödeme kommt – Körperreinigung ist erschwert oder unmöglich, da wenig oder gar kein Wasser zur Verfügung steht, daher ist auch Wäschewaschen problematisch – Mangelnde Lebensmittelversorgung: führt zu Durst und Hunger, es kommt zu Ernährungsdefiziten insbesondere von Vitaminen und Mineralstoffen Leistungsdruck: Bei Expeditionen besteht meist ein hoher finanzieller Einsatz wegen der enorm hohen Kosten. Dadurch, dass Sponsoren gewonnen werden müssen und durch diese Tatsache die Mitarbeit der Presse erforderlich ist, wird man ein Objekt der Öffentlichkeit, Sponsoren und Freunde erwarten Erfolge, dadurch entsteht einer enormer Leistungsdruck.

Krankheiten: Das Auftreten von Krankheiten wird durch etliche Faktoren begünstigt: Mangelnde Hygiene, unwirtliche Umweltbedingungen, Unfälle, aber auch mangelnde Behandlungsmöglichkeiten, schlechte Erreichbarkeit ärztlicher Hilfe erschweren eine Heilung. Durch eine verminderte Infektionsabwehr kommt es zu einer erhöhten Infektionsgefahr, aber auch das Auftreten von Tropenkrankheiten ist wesentlich erhöht.

Gruppenverhalten: Auch das Gruppenverhalten hat einen wesentlich Einfluss auf die Leistungsfähigkeit. So ist man oft mit einer unbekannten Gruppe konfrontiert, wo man die einzelnen Mitglieder nicht kennt. Aber auch in bekannten Gruppen können durch die geänderten Bedingungen völlig neue gruppendynamische Effekte auftreten, die zu zusätzlichen Belastungen führen. Insbesondere ist die Gruppe wichtig, wenn Hilfeleistung, Beistand oder Unterstützung erforderlich wird.

Expeditionsleiter: Dem Expeditionsleiter kommt eine zentrale Rolle zu. Es ist entscheidend, 152

ob er erfahren oder unerfahren ist, autoritär oder demokratisch, ob er Verantwortung übernimmt oder ablehnt und ob er eigene Ziele in den Vordergrund schiebt 12. Unterschiede zwischen Mann und Frau: Dass es Unterschiede zwischen Mann und Frau gibt, sieht man schon aus der alpinen Unfallstatistik, zum Beispiel im Jahre 1989, wie aus Sicherheit im Bergland – Jahrbuch 1990 zu entnehmen ist: Sommer-Bergunfälle 1989 (1988) Verletzt

tot

G: 232 (207)

41 (35)

M: 139 (127) 60 %

33 (29) 80 %

W: 93 (80) 40 %

8 (6) 20 %

Man erkennt daraus ein Verhältnis von 80 %: 20 %

Die Ursache hiefür liegt nicht nur darin, dass Frauen bestimmte Sportarten weniger ausüben als Männer, sondern auch in biologischen und psychischen Unterschieden.

Prinzipiell sind Frauen zum Beispiel für Ausdauerleistungen besser geeignet, da sie in der Muskulatur über einen um 40 % höheren Triglyceridspiegel verfügen und auch der Blutzuckerspiegel am Ende einer Ausdauerbelastung nicht absinkt. Sie sind aber auch durch einen dickeren subkutanen Fettpolster besser vor Unterkühlung geschützt.

In psychischer Hinsicht ist zu unterscheiden zwischen biologischem Geschlecht, welches sich in körperlichen und hormonellen Merkmalen widerspiegelt, und der Gender-Identität.

Darunter versteht man psychologische Aspekte des Identifizierungsprozesses, das Erlernen von passenden Verhaltensmustern, Entwicklung von Wertmaßstäben und Bewusstsein seiner selbst.

Während das biologische Geschlecht ab Geburt festliegt, entwickelt sich Gender-Identität im Laufe des Lebens unter dem Einfluss von Vorbildern und deren Nachahmung bzw. durch Belohnung oder Bestrafung von Verhaltensweisen.

Es wird zwischen Maskulinität und Femininität unterschieden.

Unter Maskulinität versteht man Verhaltensweisen, die man üblicherweise beim Mann findet, wie Leistungsbereitschaft, Zielstrebigkeit, Selbstbewusstsein.

153

Feminität sind Eigenschaften, die üblicherweise bei Frauen auftreten, wie Fürsorge, Selbstlosigkeit, Geselligkeit.

Androgynie drückt aus, dass sowohl männliche wie weibliche Eigenschaften vorhanden sind.

Ganz allgemein wurde festgestellt, dass Frauen – weniger aggressiv sind, dies spiegelt sich besonders im Bereich der Verkehrspsychologie wider: – Die Risikobereitschaft ist im Allgemeinen niedriger, – ebenso die Neugierde, das Anspruchsniveau und die Leistungsbereitschaft.

– Das Durchsetzungsvermögen und der Siegeswille ist im Allgemeinen bei Männern höher.

– Frauen neigen auch dazu, Erfolg mit Glück und Misserfolg mit mangelnder Begabung gleichzusetzen.

– Frauen sind mehr nach innen orientiert, Männer nach außen.

Unterschiede bei den Bewältigungsmechanismen von Stress ergeben sich darin, dass Männer signifikant höhere Werte bei Entschlusskraft, Besitzstreben, Ärgerkontrolle, Resignation, Wortkargheit, emotionaler Verschlossenheit, Redegewandtheit haben; Frauen bei Gewissenhaftigkeit, Unsicherheit im Gespräch, aber auch bei der aktiven und selbstsicheren Bewältigung von Stress.

Insgesamt sind die Unterschiede jedoch gering.

Was die Gender-Identität betrifft, so haben Frauen höhere Werte bei Femininität, Expressivität, was korrespondiert mit Ergreifen von Initiative, aktiver Inanspruchnahme von sozialer Hilfe, guten sozialen Fähigkeiten.

Bei Männern ist die Maskulinität höher, was assoziiert ist mit aggressivem Konkurrenzverhalten und Hemmung im sozialen und verbalen Ausdruck.

Außerdem gehören mehr Männer als Frauen dem Typ-A-Verhalten an, insbesondere unter der Gruppe der 18- bis 25-Jährigen.

Unter Typ-A-Verhalten versteht man ein Verhalten, das in hohem Maße die Gefahr eines Herzinfarktes in sich birgt. Es ist gekennzeichnet durch hohe Leistungsorientierung, extremes Konkurrenzverhalten, Ungeduld, Feindseligkeit, Unfähigkeit, sich zu entspannen, und dem Gefühl, ständig unter Zeitnot zu leiden. Sie haben in Prüfungssituationen einen erhöhten Puls und Blutdruck als Zeichen einer erhöhten Erregbarkeit des Sympathikus und sind in Prüfungssituationen lieber allein.

Typ-B-Verhalten ist das Gegenteil.

Mehr Frauen gehören dem Typ B an, mehr berufstätige Frauen dem Typ A. 154

Bei Frauen ist auch noch sehr entscheidend der Hormonzyklus. So ist die Stimmungslage in der ersten Zyklushälfte eher positiv, der Körper ist eher auf kurz dauernde Schnellkraftleistung eingestellt, während in der 2. Zyklushälfte eher Leistungsfähigkeit für Ausdauerleistung gegeben ist. Vor der Menstruation kommt es häufig zu einem Stimmungstief mit emotioneller Verstimmung im Sinne des praemenstruellen Syndroms, in dem Frauen auch unfallgefährdeter sind. In der Phase des Eisprungs tritt erhöhte Aggressivität auf, was durch den Anstieg von Östrogenen bedingt ist, die angstmindernd wirken, aber auch durch einen kurzzeitigen Testosteronanstieg unmittelbar beim Eisprung.

Z U S A M M E N FA S S U N G M A N N : F R A U Im Prinzip reagieren die Menschen alle nach dem gleichen Verhaltensmuster in Gefahrensituationen, nämlich einer vermehrten ACTH-Ausschüttung, Glucocorticoid- und Adrenalin- bzw. Noradrenalinausschüttung. Ziel ist es, dem Körper möglichst rasch Energie bereitzustellen, damit er im Sinne von Angriff oder Flucht reagieren kann. Unterschiede gibt es in der individuellen Bewertung der Gefahr. Dies ist von persönlichen Voraussetzungen abhängig, wie höhere Ängstlichkeit bei Frauen, wieder abhängig vom Hormonzyklus, aber auch durchgemachten Erlebnissen, Erfahrungen, Selbsteinschätzung, Erwartungshaltung, Motivation. Männer gestehen sicher weniger ihre Angst ein als Frauen, da in unserem Kulturkreis von Männern erwartet wird, dass sie keine Angst zeigen. Außerdem neigen sie zu erhöhter Aggressivität und erhöhtem Risikoverhalten, insbesondere in der Gruppe der 18- bis 25-Jährigen, was sich auch in der Unfallstatistik widerspiegelt, in welcher Frauen weniger Tote und Verletzte stellen.

Dies ist darin zu suchen, dass Frauen 1. sich im Allgemeinen weniger in Gefahr begeben als Männer, 2. eher dazu neigen, rechtzeitig umzudrehen, da das Imponiergehabe geringer ist und auch das Konkurrenzverhalten, 3. dadurch, dass die Leistungsbereitschaft eher geringer ist, auch weniger schwierige Bergtouren unternehmen, 4. vielleicht mehr als Männer in Gedanken Gefahren vorwegnehmen und dann in der Gefahr ruhiger sind, dies vor allem unter dem Aspekt der größeren Ängstlichkeit, aber auch der größeren Fürsorge, 155

5. in Gefahrensituationen im Allgemeinen ruhiger reagieren, insbesondere, wenn sie die Verantwortung tragen, im Zusammenhang mit Fürsorge und Brutpflege bzw. Arterhaltung zu sehen, 6. eher für Ausdauerleistung von Natur aus geeignet sind, auch besser für extreme Temperaturen ausgestattet sind, bedingt durch eine bessere Wärmeisolierung.

Z U S A M M E N FA S S U N G E X P E D I T I O N Auf Expeditionen sind die Teilnehmer zahlreichen Stressoren ausgesetzt. Angefangen von den Umweltbedingungen, den Hygieneverhältnissen, der Tätigkeit an sich – Bergsteigen und Reisen in fremde Länder ist ja per se schon gefährlich –, sodass schon aus dieser Sicht ein erhebliches Stressniveau herrscht.

Kommen dann zusätzlich noch Erschwernisse hinzu wie schlechte Wetterbedingungen, Druck durch Sponsoren oder unfähige Expeditionsleiter, ist bald das Maß des Erträglichen überschritten und es können gravierende Reaktionen im Sinne von Angst oder Aggression auftreten. Diese Reaktionen sind um so gefährlicher, da ja bei diesen Tätigkeiten die ganze Aufmerksamkeit erforderlich ist und durch Ablenkung der Gedanken es zu Unfällen, ja tödlichen Verletzungen kommen kann.

Es ist deshalb unbedingt erforderlich, dass auch bei Expeditionen Maßnahmen zur Stressvermeidung oder zum Abbau von Stress bekannt sind und auch angewendet werden.

B E W Ä LT I G U N G S S T R AT E G I E N V O N S T R E S S 1. Entspannung und physiologische Kontrolle Entspannungsreaktion (Benson 1975): Abnahme der Muskelspannung Abnahme der Kortexaktivität Senkung der Pulsfrequenz – Blutdruck Verlangsamung der Atmung hervorgerufen durch: ruhige Umgebung geschlossene Augen bequeme Körperlage wiederholtes gedankliches Sich-selbst-Zureden Verminderung des afferenten Informationsflusses Senkung der inneren Stimulation des NS tritt auf bei Meditation und Gebet

156

2. Progressive Entspannung nach Jacobson (1970), Muskelanspannung – Entspannung 3. Autogenes Training: Konzentration auf verschiedene Körperteile mit Vorstellung der Schwere und Wärme 4. Meditation und Gebet 5. Biofeedback: Computertechnik – Veränderung der Pulsfrequenz, Blutdruck, Körpertemperatur, EEG, Muskelspannung 6. Kognitive Bewältigungsstrategien Vorwegnahme/Vorbereitung auf Stressereignis Besprechung von Gefahren beruhigend oder intellektuell Warnung soll ein Mittelmaß an Furcht hervorrufen Einstellungswechsel bewirken Klare, eindeutige Empfehlungen und Richtlinien enthalten was, wie, wo 7. Verbale Selbstinstruktion: 4 Operationsstufen – Vorbereitung: Plan entwerfen, ruhig nachdenken – Klare Einschätzung: Kleine Schritte, bei Angstgefühl – entspannen – Bewältigung: Wenn Furcht – innehalten, auf ein erträgliches Maß senken, an etwas anderes denken – Selbstverstärkung: Über sich selbst und seinen Operationen zufrieden sein Dadurch wird erreicht: a) Bewertung der tatsächlichen Gegebenheiten b) Kontrolle über Gedanken und Vorstellungen negativer Art c) Sicheingestehen der Angst und Umdefinieren der Angst d) Bewältigung der Furcht e) Selbstverstärkung für Bewältigungsstrategien 8. Gruppenleiter: Bei Selbsterfahrungsgruppen erzielten beste Ergebnisse Leiter, die ein hohes Maß an Zuwendung und Anhalte zur kognitiven Strukturierung boten, schlechteste Ergebnisse (meiste Ausfallrate) Leiter mit ausgeprägtem Charisma, die zu starker Aggressivität anregten.

STRESS AUF EXPEDITIONEN Vorbeugen und bewältigen: 1. Kognitive Vorwegnahme der Umweltbedingungen Hygiene, gesundheitliche Gefahren, körperliche Anforderungen allgemeine und persönliche Anforderungen 157

Vorbesprechung, Ausschreibung, Information, Literaturstudium 2. Praktische Vorbereitungen : – Training – Impfungen – ärztliche Betreuung, Expeditionsapotheke – Ausrüstung optimieren – erreichbare Ziele – wenig Druck von außen: Presse, Sponsoren, Freunde – Erwartungshaltung mindern 3. Verhalten während der Expedition: – kognitive Einstellung: Freude am Erlebten reale Einschätzung der Möglichkeiten – Verhalten auf Umweltbedingungen anpassen: Essen, Hygiene, Wetter 4. Verhalten in der Gruppe: angenehmes Gruppenklima, gegenseitige Hilfe, Fröhlichkeit 5. Verhalten des Leiters: kompetent, informiert, leistungsfähig, in menschlicher Hinsicht geeignet: positive Einstellung zu den Gruppenmitgliedern – Gefühl, er macht alles, was möglich ist ausgleichend und beruhigend erfahren, um Gefahren zu erkennen und in Gesprächen vorwegzunehmen eigene Ziele hintanhalten

Z U S A M M E N FA S S U N G Stress ist eine Reaktion des Körpers, der ihn in die Lage versetzt, im Sinne von Flucht oder Kampf zu reagieren. Allerdings haben Untersuchungen gezeigt, dass Menschen, welche sich in einem hohen Erregungsniveau befinden, mehr Fehler machen als solche in einem niedrigeren. Da bei Expeditionen zahlreiche zusätzliche Belastungsfaktoren auftreten, wie unwirtliche Umweltbedingungen, körperliche und seelische Belastungen, Leistungsdruck, ist konsequenterweise das Erregungsniveau höher. Dadurch ist die Gefahr, Fehler zu machen, höher, wobei Fehler beim Bergsteigen tödliche Folgen haben können.

158

Um nun die Belastungen und das Erregungsniveau niedrig zu halten, gibt es zahlreiche Stressbewältigungsstrategien, angefangen von einer exakten Vorbereitung, kognitiven Vorwegnahme von schwierigen Situationen bis zu individuellen Entspannungstechniken.

Dadurch ist eine vorbeugende Unfallprophylaxe gegeben und es sollten daher diese Techniken in die Expeditionsvorbereitung einfließen.

L I T E R AT U R (1) Aufmuth U.: Zur Psychologie des Bergsteigens, Fischer-Verlag (1989).

(2) Biener K.: Alpinismus, Habegger-Verlag (1984).

(3) Bochnik H. J.: Angst verstehen und überwinden, Arzt im Einsatz 3/95.

(4) Burtscher et. al.: Alpine Notfallstatistik, Jahrbuch 94 ÖGAHM, 145-152.

(5) Burtscher M.: persönliche Mitteilungen.

(6) Krohne H.W.: Theorien zur Angst, Kohlhammer, Stuttgart (1981).

(7) Lytwyn H.: Stress erkennen und bewältigen, Arzt im Einsatz 3/95.

(8) Rosemeier H. P.: Medizinische Psychologie, Ferdinand-Enke-Verlag, Stuttgart (1978).

(9) Ruckenbauer: Psychosoziale Einflüsse auf das alpinistische Leistungsverhalten, Jahrbuch 92 der ÖGAHM, 91-100.

(10) Scherer K. R., Walbott H. G., Tolkmitt F., Bergmann G.: Stressreaktion: Physiologie und Verhalten, Hogrefe, Göttingen (1985).

(11) Siebert W., Jungmeier W.: Alpiner Ratgeber, Bergrettungsdienst Österreich.

(12) Wabnig D.: Frauenbergsteigen, ÖAV-Jahrbuch (1994), 59-63.

(13) Wabnig D.: Bergführer – Risiko und Verantwortung, Jahrbuch des Kuratoriums für alpine Sicherheit (1996), 140-145.

(14) Wabnig D.: Zum Verhalten der Frau in Gefahrensituationen, Jahrbuch des Kuratoriums für alpine Sicherheit (1996), 37-47.

(15) Waich G.: persönliche Mitteilung.

(16) Wittels: Psychische und physische Beanspruchung bei extremer Belastung, Mitteilungen der österr. Sanitätsverwaltung 9/94.

(17) Zimbardo P. G.: Psychologie, Springer-Verlag, Berlin – Heidelberg – New York – Tokio (1983).

159

160

Wo l f g a n g S c h o b e r s b e r g e r u n d d i e „ Tr a v e l l e r ´ s T h r o m b o s i s R e s e a r c h G r o u p “ *

Die Reisethrombose – Mythos oder Faktum?

Eine Übersicht Travel Thrombosis – An Update S U M M A RY The number of persons travelling by aircraft, railway or bus is still increasing. Recently, many cases were reported to suffer from travel-related disorders after several-hours lasting journeys, i.e. deep venous thrombosis (DVT) and pulmonary thromboembolism (VTE), also known as “economy class syndrome” for long-haul flights or “travel-thrombosis”. The exact incidence for the travel-thrombosis is not known. Suggested contributing factors for DVT and VTE are sitting in a cramped position for hours, low humidity and lowered oxygen pressure in the aircraft cabin, reduced fluid intake and dehydration during travel as well as travellers related risk factors. Recent data from our research group could demonstrate that the coagulation system is activated after a long-haul flight but also after a long lasting bus journey. However, the possible contribution of moderate hypoxia in the aircraft on changes in hemostasis remains controversial. According to a recent expert meeting the definitions for the different risk groups (low, moderate and high risk for DVT and VTE) for travel-thrombosis and recommendations for prophylaxis (leg exercise, fluid intake, compression stockings and application of low molecular weight heparins) are given.

Keywords: Travel-thrombosis, venous thromboembolism, compression stockings, low molecular weight heparin.

* Beatrix Schobersberger, IHS – Institut Humpeler-Schobersberger GmbH, Forschungsinstitut für Urlaubs- und Freizeitmedizin sowie Gesundheitstourismus, Österreich; Günther Sumann, Petra Innerhofer, Markus Mittermayr, Dietmar Fries, Universitätsklinik für Anästhesie und Intensivmedizin,Innsbruck,Österreich;Hanns-Christian Gunga,Institut für Physiologie, Klinikum Benjamin Franklin, FU Berlin, Deutschland; Jörn-Uwe Fischbach, Bergische Universität, Gesamthochschule Wuppertal, Deutschland; Viktor Stöllnberger, Mobile Intensivmedizin, Innsbruck; Hugo Partsch, Dermatologische Abteilung,Wilhelminenspital, Wien, Österreich

161

Z U S A M M E N FA S S U N G Die Zahl jener Personen, die beruflich oder aus privaten Gründen an mehrstündigen Reisen per Flug, Bahn oder Bus teilnimmt, ist nach wie vor im Steigen. Vor allem mediale Berichte und medizinische Publikationen der letzten Zeit weisen vermehrt darauf hin, wonach es durch längeres Reisen v. a. im Flugzeug zum Auftreten von tiefen Beinvenenthrombosen (TVT; „Reisethrombose“) mit der Gefahr tödlicher Lungenembolien (VTE) kommen kann. Die Inzidenz der TVT und VTE nach mehrstündigen Reisen wird sehr unterschiedlich angegeben, exakte Zahlen fehlen noch. Als wichtigste Ursachen werden diskutiert das lange Sitzen in verkrampfter Position mit Wegfall der Muskelpumpe, die trockene Luft an Bord mit der Gefahr der Dehydrierung, der erniedrigte Sauerstoffdruck, Exsikkose bei Rückreise aus heißen Regionen, zu wenig Flüssigkeitsaufnahme während der Reise sowie individuelle thrombogene Risikofaktoren.Eigene Studien konnten nachweisen,dass sowohl nach einem Langstreckenflug als auch nach einer mehrstündigen Busfahrt das Gerinnungssystem aktiviert wird.Inwieweit die milde Hypoxie wie im Fall des Langstreckenfluges eine pathophysiologische Rolle spielt, ist unklar.

Gemäß eines deutschsprachigen Expertenmeetings werden im vorliegenden Artikel die einzelnen Risikogruppen (niedriges, mittleres und hohes Risiko für eine Reisethrombose) definiert sowie die prophylaktischen Empfehlungen adaptiert an die Risikogruppen (Bewegungsübungen, ausreichend Flüssigkeitsaufnahme, Kompressionsstrümpfe bis Applikation eines niedermolekularen Heparins) dargestellt.

Schlüsselwörter: Reisethrombose, Lungenembolie, Kompressionsstrümpfe, niedermolekulares Heparin.

EINLEITUNG Langstreckenflüge und extrem lange Bus- und Autofahrten gehören seit einigen Jahren zum Alltag des Expeditionsbergsteigers. Bedingt durch die Vielzahl der Trekkingangebote ist die Zahl von Personen drastisch gestiegen, die eben diese Verkehrsmittel benötigen, um zum Ausgangspunkt ihres Reiseziels zu gelangen. Das Flugzeug zählt nach wie vor zu den beliebtesten Verkehrsmitteln, denn das Fliegen erfüllt trotz des exponentiellen Aufstiegs des Massenflugverkehrs in vielfältiger Form einen Menschheitstraum. Das Flugzeug dient nicht nur im Urlaubs-, sondern v.a.im Geschäftsverkehr als schnellste und preiswerteste Beförderungsmöglichkeit. Weltweit reisen jährlich mehr als 1,5 Milliarden Passagiere 162

mit dem Flugzeug. In den letzten Jahren haben sich v. a. mediale Berichte gehäuft, dass es nach mehrstündigen Flugreisen zum Auftreten von tiefen Beinvenenthrombosen mit der Gefahr tödlicher Pulmonalembolien kommen kann.Nicht zuletzt die weltweite Berichterstattung über den Tod einer jungen Britin, die unmittelbar nach einem Flug von Australien nach England an einer Pulmonalembolie verstarb, hat die Diskussion über das Thema Flugthrombose/Reisethrombose erneut entfacht (1). Ziel dieses Artikels ist es, den derzeitigen Wissensstand zum Thema Reisethrombose anhand der aktuellen Literatur darzustellen, neueste eigene Untersuchungen zu präsentieren sowie die Inhalte eines kürzlichen Expertenmeetings im Hinblick auf Risikogruppen und Präventionsmaßnahmen wiederzugeben.

DEFINITION DER REISETHROMBOSE (2) Unter dem Begriff „Reisethrombose“ versteht man das Auftreten einer Thrombose des tiefen Venensystems der unteren Extremitäten (mit/ohne pulmonal-embolische Komplikationen) in zeitlichem Zusammenhang mit einer vielstündigen Reise in vorwiegend sitzender Position bei Personen, die bei Reiseantritt keinen Hinweis auf eine akute venöse Thromboembolie aufwiesen.

Bislang konnte man sich noch nicht einigen, nach welcher Reisedauer bzw. wie lange nach Beendigung der Reise das Auftreten einer Thromboembolie als Reisethrombose angesehen werden kann. Die zeitliche Untergrenze bezüglich Reisedauer dürfte in etwa bei 5–6 Stunden liegen, zudem ist jedes thromboembolische Ereignis innerhalb von 14 Tagen nach mehrstündiger Reise in sitzender Position suspekt für eine Reisethrombose.

Aufgrund der Brisanz des Themas hat sich auch die WHO in Form von Expertentreffen mit der Reisethrombose auseinandergesetzt (3). In Hinblick auf die Diskussion um die Existenz der Reisethrombose wurde zusammenfassend festgestellt: „A link probably exists between air travel and venous thrombosis; such a link is likely to be small, and mainly affects passengers with additional risk factors for venous thromboembolism.

Similar associations may exist for other forms of travel. The available evidence does not permit an estimation of actual risk.” Zu einer ähnlichen Schlussfolgerung kam kürzlich das Air Transport Medicine Committee of the Aerospace Medical Association (4).

Im Folgenden wird für den Begriff der tiefen Beinvenenthrombose „TVT“ und für venöse Thromboembolien die Abkürzung „VTE“ verwendet.

163

HISTORISCHES Im Jahre 1940 berichtete erstmals der englische Gerichtsmediziner Simpson (5) über einen möglichen kausalen Zusammenhang von tiefen Beinvenenthrombosen und langem Sitzen. Er beschrieb insgesamt 21 Todesfälle durch Lungenembolien während oder nach den deutschen Luftangriffen auf London („London blitz“),die gehäuft nach stundenlangem Sitzen in verkrampfter Haltung in den beengten Luftschutzkellern auftraten und bezeichnete dies als „shelter deaths“. Simpson forderte, in den Luftschutzkellern Liegekojen einzurichten. Dieser Forderung wurde stattgegeben, wodurch die Häufung der Lungenembolien drastisch abnahm. 1954 veröffentlichte Homans (6) zwei Fälle von TVT, die nach einem 15-stündigen Flug auftraten, sowie zwei weitere nach mehrstündiger Autofahrt und einen nach einem Theaterbesuch. Es wurde ebenfalls über den Zusammenhang zwischen dem Auftreten von Beinvenenthrombosen und langen Reisen in beengter Sitzposition spekuliert. Den Begriff „Economy Class Syndrome“ führten Symington und Stack 1977 (7) in die Literatur ein, um speziell auf die Problematik in der Economy Class mit den beengten Sitzabständen und der dadurch bedingten Immobilität hinzuweisen. Obwohl der Sitzkomfort der Passagiere in der Business- oder Firstclass ein wesentlich besserer ist, ist dennoch das Entstehen von VTE bei einem Langstreckenflug nicht ausgeschlossen. Zudem differieren selbst die Sitzabstände in der Economy Class abhängig vom Flugzeugtyp und der Fluglinie (74 cm bis 86 cm). Nachdem Beinvenenthrombosen nicht nur nach Langstreckenflügen beobachtet wurden, hat man sich in mehreren Konferenzen entschieden, das Economy Class Syndrome als Sonderform der Reisethrombose und nicht als eigenständiges „Krankheitsbild“ anzusehen (2, 3, 4).

Bislang ist es nicht möglich, anhand der aktuellen Literatur exakte Angaben zur Inzidenz der Reisethrombose zu machen. Eine klärende prospektive Studie wurde noch nicht durchgeführt. Derzeit gibt es einige Veröffentlichungen, welche eine grobe Schätzung zulassen. Milne (8) analysierte acht Fallberichte und kontrollierte Studien zwischen 1954 und 1988, die über TVT und VTE im Zusammenhang mit Langstreckenflügen, Auto- und Zugreisen berichteten. 25 Reisende (Alter 19 bis 84 Jahre) entwickelten nach durchschnittlich 14-stündigen Reisen Beinvenenthrombosen und/oder Lungenembolien (18 nach Langstreckenflügen, 5 nach Autofahrten, 2 nach Zugfahrten). Sarvesvaran (9) berichtete über 104 Todesfälle am Flughafen London-Heathrow, die sich zwischen 1979 und 1982 entweder am Flughafen oder während Langstreckenflügen ereigneten. Insgesamt starben 61 Passagiere im Flugzeug, 11 Passagiere (18 %) 164

verstarben an den Folgen einer Lungenembolie. Nur 15 Todesfälle wurden bei Flughafenbesuchern und -personal registriert, als Todesursache wurde elfmal Myokardinfarkt und viermal Apoplexie diagnostiziert.

Mehr als zwei Drittel der Passagiere mit VTE hatten keine diesbezügliche Anamnese. Eklof et al. (10) untersuchten im Zeitraum von 1988–1993 244 Patienten, die wegen tiefer Beinvenenthrombose und/oder Lungenembolie stationär in das Straub Hospital in Honolulu aufgenommen wurden. 44 Fälle (17 %) traten während oder nach Langstreckenflügen auf. In der Notfallambulanz des Pariser Flughafens wurden von 1990 bis 2000 insgesamt 109 nachgewiesene Fälle von Pulmonalembolie registriert, 29 davon im Jahr 2000 (11). Australische Untersuchungen ergaben, dass pro Jahr geschätzte 400 Patienten mit symptomatischer venöser Thromboembolie nach ihrer Landung am Sydney Airport in den umliegenden Krankenhäusern aufgenommen werden. In Relation zur Zahl der in Sydney landenden Passagiere würde dies eine Inzidenz der symptomatischen VTE von 0.004 % pro Reisenden im Alter über 40 Jahre pro internationalen Flug ergeben (12). Die Dunkelziffer asymptomatischer TVT könnte etwa 25-mal so hoch sein, also 0.01 % pro internationalen Flug. Eine Untersuchung von Partsch (13) konnte zeigen, dass die Entstehung einer TVT nicht nur auf den Langstreckenflug beschränkt ist. Eine Analyse von 543 Patienten mit nachgewiesener TVT ergab, dass knapp 7 % eine mehrstündige Reise in den Tagen vor dem Ereignis durchgeführt hatten.

Bemerkenswert war, dass die Mehrzahl der Patienten (70 %) Bus-, Zugoder Autoreisen unternommen hatte. In einer retrospektiven Fragebogenerhebung von insgesamt 121 Patienten mit „Reisethrombose“ hatten 77 Patienten eine TVT und 39 eine VTE erlitten, wobei die mittlere Reisedauer 12 h betrug (14). Kesteven und Robinson (15) beschrieben kürzlich, dass zumindest 200 Fälle einer Reisethrombose in den letzten 10 Jahren nachweislich dokumentiert wurden. Alle genannten Studien können jedoch nicht die Frage beantworten,ob lange Reisen tatsächlich mit einem Thromboserisiko einhergehen, das höher liegt als in der Normalbevölkerung, und welches in Nordeuropa, bezogen auf die Gesamtbevölkerung, auf 1,6 bis 1,8 pro 1.000/Jahr geschätzt wird (16, 17). Drei Fallkontrollstudien liefern widersprüchliche Ergebnisse: In einer Studie von Ferrari und Mitarbeiter (18) gaben Patienten mit einer Thrombose in 24,4 % anamnestisch eine Langstreckenreise vor der TVT an, eine stationär behandelte Vergleichsgruppe ohne Thrombose nur in 7,5 %. In der sog.

Sirius-Studie, die mit Grippepatienten als Kontrollgruppe durchgeführt wurde, betrugen die analogen Zahlen 12,6 % und 6,3 % (19). Als Argument gegen die Existenz der Reisethrombose wird immer wieder die Stu165

die von Kraaijenhagen und Mitarbeiter (20) zitiert. Bei einem Kollektiv von 186 Patienten mit klinischem Thromboseverdacht wurde eine Langstreckenreise in der Anamnese in 4,8 % der Patienten mit nachgewiesener Thrombose erhoben und bei 7,1 % jener Patienten, bei denen eine Thrombose ausgeschlossen wurde. Da der Unterschied der TVT in beiden Kollektiven nicht signifikant war, schlossen die Autoren, dass langes Reisen in sitzender Position nicht mit einem erhöhten Thromboserisiko verbunden ist. Auf Grund der geringen Fallzahl und des damit verbundenen breiten Konfidenzintervalls sind die Ergebnisse dieser Studie kein klares Gegenargument gegen die ersten beiden Fallkontrollstudien von Ferrari und Mitarbeiter (18) sowie Samama und Mitarbeiter (19).Dimberg und Mitarbeiter (21) haben über 8.000 Angestellte der Weltbank mit einer Subgruppe von Personen verglichen, die berufsbedingt viel reisen müssen. Die jährliche Inzidenz einer Thrombose war mit < 0,25/1.000 bei den Reisenden nicht signifikant höher als in der Kontrollgruppe. In der sog. „Lonflit 1-Study“ (22) wurden 355 Flugreisende mit niedrigem Risiko für eine TVT untersucht und mit einer Gruppe von 389 Passagieren mit hohem Risiko für eine Reisethrombose verglichen. Die mittlere Flugdauer betrug für beide Gruppen 12.4 h.Während in der Gruppe mit niedrigem Risiko keine TVT sonographisch nachgewiesen wurde, waren es immerhin 19 Thrombosen (13 TVT in 11 Personen und 6 oberflächliche Thrombosen) in der Hochrisiko-Gruppe. Eine oft gestellte Frage ist, inwieweit Piloten durch die Exposition im Flugzeug einerseits und durch das lange Sitzen andererseits ein erhöhtes Risiko für eine TVT haben.

Analysen der Datenbank der „Civil Aviation Authority“ für die Jahre 1990 bis 2000 (23) fanden insgesamt 27 Fälle von TVT bei Piloten, entsprechend einer jährlichen Inzidenz der TVT von 0,2/1.000. Hiervon hatten 16 Piloten anamnestisch prädisponierende Faktoren unabhängig von einem Langstreckenflug. Die Autoren schlossen, dass diese niedrige Inzidenz der TVT bei Piloten ein Argument gegen flugspezifische Risikofaktoren seien. Allerdings war das untersuchte Kollektiv mit 39 Jahren sehr jung und körperlich fit, was gegenüber der Normalbevölkerung einer Selektion gleichkommt und die sehr niedrige Inzidenz der TVT mit erklären könnte.

Warum sind die Angaben über die mögliche Inzidenz der Reisethrombose derart differierend? Als Hauptgründe sind zu nennen die unterschiedlichen Reisegewohnheiten der untersuchten Passagiere, sehr heterogene Studiendesigns mit unklar definierten Einschlusskriterien der Probanden, zu niedrige Fallzahlen, fehlende Kontrollgruppen sowie unterschiedliche Methoden zur Objektivierung der TVT (Duplex-Sonographie

166

vs. Venographie), verbunden mit der Heterogenität der Untersucher selbst.

PAT H O P H Y S I O L O G I E D E R R E I S E T H R O M B O S E Die Virchow-Trias, charakterisiert durch Gefäßwandschaden, verlangsamte Butströmung (Stase) und veränderte Blutzusammensetzung mit Hyperkoagulabilität, beschreibt die Basis der Pathophysiologie für die Entstehung von Venenthrombosen (24). Folgende Bedingungen, die während eines Langstreckenfluges im Flugzeug herrschen, und individuelle Faktoren werden als mögliche Auslöser von VTE diskutiert: 1. Immobilisation, verkrampftes Sitzen und Bewegungsmangel 2. verminderte Luftfeuchtigkeit (3–10 %) in der Kabine 3. Dehydratation und Exsikkose 4. verminderter Barometerdruck in der Kabine und die dadurch bedingte relative Hypoxie 5. individuelle Risikofaktoren,die sich zu den reisespezifischen Faktoren addieren Die Immobilisation bei Flugreisen, aber auch bei Bus- und PKW-Fahrten und das oftmals verkrampfte Sitzen führen zum Wegfall der Muskelpumpe im Bereich der Beinvenen und begünstigen dadurch das Entstehen von Beinödemen. Ob tatsächlich die kleinen Sitzabstände in der Economy Class im Flugzeug im Vergleich zur Business Class einen wesentlichen Beitrag zur Entstehung der VTE beitragen, wird vermutet, ist aber nicht bewiesen. So werden auch in der Business Class Beinvenenthrombosen beschrieben. Zusätzlich begünstigend wirkt die Einnahme von Sedativa, die oft beim Langstreckenflug Verwendung finden. Hierdurch sind atypische Lokalisationen von venösen Thrombosen möglich. Ein Zusammenhang zwischen verkrampfter Sitz- bzw. Halbliegeposition und Kompression der Vena Subclavia und Vena Axillaris mit konsekutiver Thromboembolie nach Langstreckenflügen wurde beschrieben (25). Die Faktoren verminderte Luftfeuchtigkeit in der Kabine, mangelhafte Flüssigkeitsaufnahme der Reisenden, verstärkte Diurese durch Konsum von Alkohol und Kaffee und die Tatsache, dass viele Passagiere aus sehr heißen Regionen bereits dehydriert und exsikkiert eine Flugreise antreten, können zur Hämokonzentration des Blutes führen. Diese kann lokal in den Beinvenen durch die sitzbedingte Stase mit Erhöhung des hydrostatischen Druckes und Verlust von Plasma in das Interstitium verstärkt werden. Folge ist eine beträchtliche Erhöhung des Hämatokrits in der Mikrozirkulation sowie eine Aktivierung der Hämostase (26). Gerade nach 167

Expeditionen, wo bekanntermaßen durch die Hypoxie mit z. T. enormen Hämatokritwerten zu rechnen ist, dürfte das Risiko für ein thromboembolisches Ereignis zunehmen. Selbst Fälle von zerebral-venösen Thrombosen nach Langstreckenflügen wurden veröffentlicht: Pfausler und Mitarb. (27) berichten von 5 Patienten mit klinischen Zeichen und Symptomen einer zerebral-venösen Thrombose,die in zeitlichem Zusammenhang mit einem Langstreckenflug auftrat. Mögliche begünstigende Faktoren waren Dehydratation und Reisediarrhö in zwei Fällen sowie die Einnahme oraler Kontrazeptiva bei drei Patientinnen.

Der Mensch ist aufgrund seiner Konstitution nur bedingt flugtauglich, da er nur unter Einsatz von technischen Hilfsmitteln und physiologischen Kompensationsmechanismen die physikalischen Veränderungen in der Höhe bewältigen kann. Zu diesen gehören u. a. die Abnahme des Luftdrucks und des Sauerstoffpartialdrucks. Die Druckkabine eines Großraumflugzeuges ist auf einen Barometerdruck eingestellt, der einer Höhe von ca. 2.500 m entspricht. Nach Erreichen der Flughöhe ist der Barometerdruck in der Kabine im Vergleich zum Meeresspiegel von 760 mm Hg auf 560 mm Hg reduziert (28). Der Sauerstoffpartialdruck sinkt von 150 mm Hg in Meereshöhe auf 114 mm Hg in der Kabine ab.

Verglichen mit der enormen Anzahl von Reisenden, die an mehrstündigen Flug- oder Busreisen teilnehmen, sind Grundlagenuntersuchungen über den Einfluss des Sitzens,der Lufttrockenheit sowie der milden Hypoxie nur spärlich vorhanden.

Landgraf und Mitarb. (29) simulierten Langstreckenflüge (12-stündiges Sitzen in einem Flugzeug) und untersuchten die Blutzusammensetzung, den Flüssigkeitshaushalt sowie die Ödembildung der Beine bei 12 gesunden Probanden. Bei allen Teilnehmern kam es zu einer signifikanten Schwellung der Unterschenkel mit Zunahme des Flüssigkeitsvolumen um 127 ± 53 ml und zur Zunahme der Plasmaviskosität. Flugspezifische Einflüsse wie Hypoxie und verminderte Luftfeuchtigkeit konnten in diesem Modell allerdings nicht einbezogen werden.

Inwieweit der reduzierte Sauerstoffdruck in der Kabine Einfluss auf die Entstehung einer Reisethrombose hat, ist nicht geklärt. Gunga und Mitarb. (30) stellten fest, dass es beim Aufenthalt in mittleren Höhenlagen (um 2.300 m) zu Schwellungen im Interstitium kommt (Hautschichtdickenzunahmen). Offensichtlich handelt es sich unter den Bedingungen der moderaten Hypoxie um Flüssigkeitsumverteilungen von intranach extravasal.Inwieweit die Hypoxie die Hämostase aktiviert und somit einen Beitrag zur Reisethrombose bei Langstreckenflügen leistet, bleibt 168

unklar. Bendz und Mitarb. (31) untersuchten die Blutgerinnung von 20 gesunden Probanden nach 8 h in einer hypobaren Kammer, in welcher eine Hypoxie entsprechend 2.400 m erzeugt wurde. In-vivo-Marker für eine aktivierte Gerinnung wie das Prothrombin-Fragment F1+2 und der Thrombin-Antithrombin-III-Komplex sowie die Aktivität von Faktor VII waren nach Exposition signifikant erhöht. Die Autoren schließen aus den Ergebnissen, dass die hypobare Hypoxie das Risiko venöser Thrombosen verstärken kann. Die Ergebnisse blieben jedoch nicht unwidersprochen. Bärtsch und Mitarb. konnten in keiner der Höhenstudien in 4.559 m eine primäre Aktivierung der Koagulation nachweisen (32, 33) und stellen die Präanalytik der Studie von Bendz in Frage (33). Manucchi und Mitarb. (34) berichteten kürzlich über signifikante Anstiege von Prothrombin-Fragment F1+2, t-PA-Antigen sowie PAI-1 bei gesunden Bergsteigern nach einem Helikopterflug in Nepal von 1.200 m auf 3.940 m sowie weiter in knapp 5.000 m. Bedingt durch diese Ergebnisse einer Gerinnungsaktivierung und Fibrinolyse-Hemmung warnen die Autoren vor akuter Hypoxieexposition bei nicht akklimatisierten Personen.

Kürzlich führten wir das Projekt „ECS-2001“ (Economy Class Syndrome) mit dem Ziel durch, Einflüsse eines Langstreckenfluges auf die Blutgerinnung, Ödembildung und den Flüssigkeitshaushalt zu untersuchen.

20 Probanden (10 ohne erhöhtes Risiko, 10 mit mittlerem Risiko für eine Reisethrombose) nahmen an einem Langstreckenflug von Wien nach Washington und retour teil. Nach erfolgter EMI-Testung auf elekromagnetische Interferenzen zwischen unseren Laborgeräten und der Bordelektronik wurden weltweit erstmals auch während eines Linienfluges (Wien – Washington und retour) laborchemische Gerinnungsanalysen, anthropometrische Verfahren sowie Ultraschallmessungen durchgeführt (Abb.1 und 2).Wir konnten nachweisen,dass es bei allen Probanden unabhängig von der Zugehörigkeit zu einer Risikogruppe zur Aktivierung der Gerinnung kam (thrombelastographisch mit dem RoTEG® gemessen).

Zusätzlich war die fibrinolytische Aktivität des Blutes herabgesetzt. Messungen der Volumensänderungen der Beine zeigten eine Zunahme des Beinvolumens von ca. 250 ml pro Bein nach dem Langstreckenflug.

Die Duplex-Sonographie der Beingefäße ergab nach dem Flug eine signifikante Zunahme des Durchmessers der V. femoralis sowie eine Verminderung der Flussgeschwindigkeit in diesem Gefäß. Diese Veränderungen traten trotz fehlender Hämokonzentration auf (Schobersberger und Mitarb., unveröffentlichte Daten). Obwohl keiner unserer Probanden eine TVT entwickelt hat, vermuten wir, dass Reisende, die exsikkiert 169

und dehydriert einen Langstreckenflug antreten, infolge der Kombination von rheologischen Veränderungen plus Gerinnungsaktivierung ein erhöhtes Risiko für die Entstehung einer TVT haben.

REISETHROMBOSE-RISIKOGRUPPEN Die im Folgenden angeführte Einteilung in Risikogruppen sowie die Empfehlungen von Präventivmaßnahmen basieren auf den Ergebnissen eines Expertenmeetings in Wien, Juni 2001 (2), initiiert von den phlebologischen und angiologischen Fachgesellschaften Deutschlands, der Schweiz und Österreichs.

Gruppe 1: Niedriges Risiko Jede vielstündige Reisedauer in vorwiegend sitzender Position bedingt bei Reisenden, die ansonsten keine der in den weiteren Risikogruppen angeführten persönlichen Risikofaktoren haben.

Gruppe 2: Mittleres Risiko Zusätzlich zur vielstündigen Reisedauer sind gegeben • Schwangerschaft oder postpartale Phase oder mindestens zwei der nachfolgend angeführten Faktoren:

Abb. 1: Gerinnungsanalysen während des Langstreckenfluges beim Projekt ECS-2001 170

Abb. 2: Verarbeitung von Blutproben im Airbus 330 beim Projekt ECS2001 • • • • • • •

Alter über 60 Jahre klinisch relevante Herzerkrankung nachgewiesene Thrombophilie/familiäre Thromboseneigung größere Varizen, chronische venöse Insuffizienz Ovulationshemmer, postmenopausale Hormonersatztherapie Adipositas (BMI >30) Exsikkose

Gruppe 3: Hohes Risiko Zusätzlich zur vielstündigen Reisedauer sind gegeben • anamnestisch bekannte venöse Thromboembolien, auch länger zurückliegend • manifeste maligne oder sonstige schwere Erkrankung • gelenkübergreifende Ruhigstellung der unteren Extremität • kurz zurückliegender operativer Eingriff mit hohem Thromboserisiko

PROPHYLAXE DER REISETHROMBOSE Die empfohlenen Maßnahmen richten sich nach der im Einzelfall zugrun171

de liegenden Risikokonstellation. Dabei mag die individuelle ärztliche Entscheidung zu einer anderen als der aufgeführten tabellarischen Entscheidung kommen. Die wissenschaftlichen Daten sind ungenügend, um spezifische Empfehlungen einer Prophylaxe abzugeben, ausgenommen Beinübungen während der Reise, ausreichende Flüssigkeitszufuhr (mindestens 0,25 l Wasser pro 2 Stunden) und Stützstrümpfe der Klasse 1 oder höher. Scurr und Mitarbeiter (35) untersuchten die Inzidenz der TVT und deren Prävention durch das Tragen von Kompressionstrümpfen bei Langstreckenflügen.Während 10 % der Reisenden, die keinen Kompressionsstrumpf trugen, eine symptomlose TVT entwickelten, wurde in der Gruppe der Reisenden mit Kompressionsstrumpf keine TVT nachgewiesen.

Insbesondere kann im Hinblick auf die bekannten Nebenwirkungen der ungezielte Gebrauch von Medikamenten nicht empfohlen werden. Von Azetylsalizylsäure ist keine ausreichende Wirkung zur Prophylaxe im venösen Bereich zu erwarten. Orale Venentherapeutika sind in dieser Indikation nicht evaluiert. Die Empfehlung zum Einsatz von Antithrombotika (derzeit vorzugsweise niedermolekulare Heparine) in der Prophylaxe der Reisethrombose erfolgt nicht auf Grund gesicherter Daten, sondern in Analogie zu den Ergebnissen mit einer Thromboseprophylaxe bei anderen internistischen Risikogruppen.

Gruppe 1: Niedriges Risiko

ALLGEMEINE MAßNAHMEN • Bewegungsübungen,z.B.Fußwippen;isometrische Übungen;im Auto: wiederholte Pausen einlegen und einige Schritte gehen • ausreichende Flüssigkeitszufuhr (Zurückhaltung mit Alkohol) • Zurückhaltung beim Gebrauch von Sedativa und Hypnotika (cave „regungsloses Sitzen“) Die Reisethrombose ist eine Sitzthrombose und Aufstehen ist daher eine logische Prophylaxemaßnahme Gruppe 2: Mittleres Risiko • allgemeine Maßnahmen (siehe Gruppe 1) • Wadenstrümpfe im Druckbereich der Kompressionsklasse I, bei Patienten mit venöser Insuffizienz medizinische Kompressionsstrümpfe je nach Indikation • im Einzelfall, z. B. bei Schwangerschaft oder Thrombophilie, kann niedermolekulares Heparin gegeben werden (siehe Gruppe 3).

172

Gruppe 3: Hohes Risiko • allgemeine Maßnahmen (siehe Gruppe 1) • Kompression (siehe Gruppe 2) • niedermolekulares Heparin: – subkutane Applikation knapp vor Reiseantritt – vor jeder Reise mit erhöhtem Thromboserisiko (Definition siehe oben), bei Rundreisen daher eventuell einmal täglich – Hochrisikodosierung (in Analogie zur Prophylaxe bei internistischen Risikopatienten) Trotz des Mangels an aussagekräftigen Studien hat die Aerospace Medical Association ähnliche Risikogruppen mit entsprechend angepassten Prophylaxeempfehlungen publiziert (4).Das Anschwellen der Beine nach langem Sitzen ist ein sehr häufiges Problem und darf nicht mit einer Thrombose verwechselt werden. Eine Ödemprotektion konnte für einzelne orale Venentherapeutika sowie für Kompressionsstrümpfe nachgewiesen werden.

REISETHROMBOSE: ZUKUNFTSASPEKTE Die medialen Berichte über die Reisethrombose werden nicht enden.

Gerade Todesfälle von jungen Passagieren werden dieses Thema immer wieder aufheizen. Die Zahl jener Passagiere wird steigen, die vorgeben, während bzw. nach einem Langstreckenflug eine Reisethrombose entwickelt zu haben. Der forensische Aspekt kann deshalb nicht außer Acht gelassen werden. In Zukunft werden Fluglinien dazu übergehen (müssen), die Passagiere im Vorfeld über mögliche gesundheitliche Beeinträchtigungen beim Langstreckenflug zu informieren. Dies wird auch große Busunternehmen betreffen, wo nicht selten gerade jenes Publikum, das zur mittleren und höheren Risikogruppe gehört, enorme zeitliche Reisestrapazen auf sich nimmt. Da gerade Passagiere der höheren Risikogruppe nicht selten vor Reiseantritt ihren Arzt aufsuchen, sollten v. a. diese über den aktuellen Stand der Problematik „Reisethrombose“ informiert sein. Die Ärzte, ob Hausärzte oder Fachärzte, sollten eine Risikoabschätzung vornehmen können, um anschließend die sinnvollsten prophylaktischen Maßnahmen den Reisenden zu empfehlen. Die tatsächliche Inzidenz der Reisenden, die eine Reisethrombose entwickeln, gilt mit den bisherigen Studien als noch nicht geklärt. Groß angelegte prospektive Studien stehen noch aus. Bereits geplant sind Untersuchungen seitens internationaler Organisationen wie der WHO mit dem Ziel, Auf173

schlüsse sowohl über die Inzidenz als auch über den richtigen Einsatz der prophylaktischen Maßnahmen zu erhalten.

Danksagung: Das Projekt ECS-2001 wurde von den Austrian Airlines, der TILAK GmbH sowie der Fa. Biochemie unterstützt.

Teile der vorliegenden Übersichtsarbeit wurden wie folgt bereits veröffentlicht: Schobersberger et al., Wien Klin Wschr (2002) 114: 14-20.

L I T E R AT U R (1) Profil 22. 1. 2001, Risiko Langstreckenflug.

(2) Partsch H., Niessner H., Bergau L., Blättler W., Cerny J. et al. (2001): Reisethrombose 2001. Phlebologie 30: 101-103.

(3) Consultation on air travel and venous thromboembolism. Final Report. WHO-Meeting, Geneva, March 12-13, 2001.

(4) Bagshaw M. (2001): Traveller’s thrombosis. Aviat Spave Environ Med 72: 848-851.

(5) Simpson K. (1940): Shelter deaths from pulmonary embolism. The Lancet ii: 744.

(6) Homans J. (1954): Thrombosis of the deep leg veins due to prolonged sitting. N Engl J Med 250: 148-149.

(7) Symington I. S., Stack B. H. R. (1977): Pulmonary thromboembolism after travel. Br J Dis Chest 71: 138-140.

(8) Milne R. (1992): Venous thromboembolism and travel: is there an association? J R Coll Physicians London 1: 47-49.

(9) Sarvesvaran R. (1986): Sudden natural deaths associated with commercial air travel. Med Sci Law 26: 35-38.

(10) Eklof B.O.,Kistner R.L.,Masuda E.,Sonntag B.V.,Wong H.P.(1996): Venous thromboembolism in association with prolonged air travel.

Dermatol Surg 22: 637-641.

(11) Caillard G., Clerel M. (2001): Travel and risk of venous thrombosis.

The Lancet 357: 554-555.

174

(12) Lord R. S. (2001):Air travel-related venous thromboembolism-Syndey views. Cardiovasc Surg 9: 149-150.

(13) Partsch H. (2001): Air travel-related venous thromboembolismVienna views. Cardiovasc Surg 9: 147-149.

(14) Simon R. (1999): Coach-class thrombosis-a potential risk for long distance travelers. Wien Klin Wschr 111: 596-602.

(15) Kesteven P. L. R., Robinson B. J. (2001): Clinical risk factors for venous thrombosis associated with air travel. Aviat Space Environ Med 72: 125-128.

(16) Nordstrom M., Lindblad B., Bergqvist D., Kjellstrรถm T. (1992): A prospective study of the incidence of deep-vein thrombosis within a defined urban population. J Intern Med 232: 155-160.

(17) Hansson P. O., Welin L., Tibblin G., Erikkson H., (1997): Deep vein thrombosis and pulmonary embolism in the general population.

Arch Int Med 157: 1665-1670.

(18) Ferrari E., Chevallier T., Chapelier A., Baudouy M. (1999): Travel as a risk factor for venous thromboembolic disease: a case-control study. Chest 115: 440-444.

(19) Samama M. M. (2000): An epidemiologic study of risk factors for deep vein thrombosis in medical outpatients : the Sirius study. Arch Intern Med 160: 3415-3420.

(20) Kraaijenhagen R. A., Haverkamp D., Koopman M. M. W., et al.

(2000): Travel and risk of venous thrombosis. The Lancet 356: 14921493.

(21) Dimberg L. A., Mundt K. A., Sulsky S. I., Liese B. H. (2001): Deep venous thrombosis associated with corporate air travel. J Travel Med 8: 127-132.

(22) Belcaro G., Geroulakos G., Nicolaides A., Myers K. A., Winford M. (2001): Venous thromboembolism from air travel The Lonflit Study.

Angiology 52: 369-374.

(23) Johnston R. V., Evans A. D. B. (2001): Venous thromboembolic disease in pilots. The Lancet 358: 1734.

(24) Virchow R. (1856): Gesammelte Abwandlungen zur wissenschaftlichen Medizin. Frankfurt: Medinger.

175

(25) Teruya T.H.(2001):Could prolonged air travel be causally associated with subclavian vein thromboembolism? Cardiovasc Surg 9:161-165.

(26) Moyses C., Michel C. C., Ledingham J. G. G., Cederholm-Williams, S. A. (1985): Hemoconcentration and fibrinolytic activity in foot venous blood during sitting. Clin Sci 68 (Suppl. 11): 13P. (27) Pfausler B., Vollert H., Bösch S., Schmutzhard E. (1996): Cerebral venous thrombosis – a new diagnosis in travel medicine? J Travel Med 3: 165-167.

(28) Cottrell J. (1988):Altitude exposures during aircraft flight. Chest 92: 81-84.

(29) Landgraf H., Vanselow B., Schulte-Huermann D., Mülmann M. V., Bergau L. (1994): Economy Class Syndrome: Rheology, fluid balance, and lower leg edema during a simulated 12-hour long distance flight. Aviat Space Environ Med 930-935.

(30) Gunga H. C., Kirsch K., Baartz F., Steiner H. J., Wittels P., Röcker, L. (1995): Fluid distribution and tissue thickness changes in 29 men during 1 week at moderate altitude (2,315m). Eur J Appl Physiol 70: 1-5.

(31) Bendz B., Rostrup M., Sevre K. O.,Andersen T., Sandset P. M. (2001): Association between acute hypobaric hypoxia and activation of coagulation in human beings. The Lancet 356: 1657-1658.

(32) Bärtsch P., Straub P. W., Haeberli A. (2001): Hypobaric hypoxia. The Lancet 357: 955.

(33) Bärtsch P., Haeberli A., Franciolli M., Kruithof E. K. O., Straub P. W. (1989): Coagulation and fibrinolysis in acute mountain sickness and beginning pulmonary edema. J Appl Physiol 66: 2136-2144.

(34) Mannucci P. M., Gringeri A., Peyvandi F., Di Paolantonio T., Mariani G. (2002): Short-term exposure to high altitude causes coagulation activation and inhibits fibrinolysis.Thromb Haemost 87: 342-343.

(35) Scurr J. H., Machin S. J., Bailey-King S., Mackie I. J., McDonald S., Coleridge Smith P. D (2001): Frequency and prevention of symptomless deep-venous thrombosis in long-haul flights: a randomised trial. The Lancet 357: 1485-1489.

176

H e r m a n n B r u g g e r, M a r k u s F a l k

Analytischer Vergleich von Sicherheitsausrüstungen für Skitourengeher Analysis of safety Equipment for Background Skiers.

S U M M A RY This review aims to evaluate and compare safety equipment for downhilland off-piste-skiers on the basis of published rescue data. A new classification is proposed.With respect to the different mechanisms of action we distinguish the following rescue devices: a) devices with the aim to reduce the extent of burial (ABS Avalanche Airbag, Avagear), b) devices aiming to shorten the duration of burial (avalanche beacon, K2 avalanche ball), and c) devices with the aim to prolong survival time during complete burial (AvaLungTM).The reduction of mortality is essential for the assessment of efficiency, representing the main criterion for the evaluation. The ABS Avalanche Airbag lowers the mortality significantly from 23.0 % to 2.5 % (p = 0.001) and is considered as acceptable, safe and useful, the safety equipment of choice (class IIa). Avalanche beacons reduce mortality marginally significantly (p = 0.054),considered as acceptable and useful (class IIb). Due to the lack of data AvaLungTM, Avagear and K2 Avalanche Ball are classified as “Indeterminate”, whereby additional confirmation is needed.

Keywords:Avalanche,classification,mortality,rescue device,safety equipment.

Z U S A M M E N FA S S U N G In dieser Übersicht werden anhand von publizierten Daten die zurzeit verfügbaren Sicherheitsausrüstungen für Tourengeher und Variantenskifahrer verglichen und klassifiziert.Aufgrund der differenten Wirkungsmechanismen unterscheiden wir a) Sicherheitsausrüstungen zur Verringerung des Verschüttungsgrades (ABS-Lawinenairbag,Avagear), b) Sicherheitsausrüstungen zur Verkürzung der Verschüttungsdauer (Lawinenverschüttetensuchgerät, K2 Avalanche Ball) und c) Sicherheitsausrüs177

tungen zur Verlängerung der Überlebenszeit bei Ganzverschüttung (AvaLungTM). Für die Bewertung der Effizienz wird die Senkung der Mortalität als Kriterium herangezogen. Der ABS-Lawinenairbag senkt die Mortalität hochsignifikant von 23.0 % auf 2.5 % (p = 0.001), ist sicher wirksam, akzeptabel und sinnvoll, Sicherheitsausrüstung der Wahl (Klasse IIa). Das Verschüttetensuchgerät senkt die Mortalität grenzwertig signifikant (p = 0.054), ist akzeptabel und sinnvoll (Klasse IIb). Für eine Bewertung der Wirksamkeit von AvaLungTM, Avagear und K2 Avalanche Ball sind nicht ausreichend Daten verfügbar (Klasse Indeterminate).

Schlüsselwörter: Lawine, Einteilung, Mortalität, Rettungsmittel, Sicherheitsausrüstung.

EINLEITUNG In den letzten Jahren wurde das Angebot an Sicherheitsausrüstungen für Tourengeher und Variantenskifahrer um einige interessante Möglichkeiten erweitert.Während für das Verschüttetensuchgerät bereits eine retrospektive Evaluierung der Effizienz vorliegt (1), wurden die neuen Sicherheitsausrüstungen noch nicht auf ihre Effizienz hin überprüft. In dieser Übersicht wird versucht, die angebotenen Sicherheitsausrüstungen anhand publizierter Daten analytisch zu vergleichen und zu klassifizieren.

In den Vergleich werden nur Sicherheitsausrüstungen aufgenommen, die für Tourengeher und Variantenskifahrer im Handel angeboten werden oder sich im Versuchsstadium befinden. Suchmittel für die organisierte Rettung werden nicht berücksichtigt.

PAT H O G E N E FA K T O R E N D E R L AW I N E N V E R S C H Ü T T U N G Das Überleben in einer Lawine hängt von mehreren Faktoren ab. Abgesehen davon, dass die von der Lawine erfasste Person während des Lawinenabgangs durch den mechanischen Schneedruck, Hindernisse in der Lawinenbahn oder Absturz tödlich verletzt werden kann, hängt das Überleben nach Stillstand der Lawine davon ab, ob die verschüttete Person atmen kann und wie rasch sie im Falle einer Ganzverschüttung (Kopf und Oberkörper verschüttet) geborgen wird. Verfügt ein Lawinenopfer nicht über freie Atemwege und eine Atemhöhle, so ist sein Schicksal bereits 35 Minuten nach der Verschüttung besiegelt und jede Hilfe zu spät (2). Mit Atemhöhle und gleichzeitig freien Atemwegen ist es hingegen möglich, länger zu überleben, wobei Unterkühlung und weitere, bisher unbekannte Kofaktoren die Überlebensdauer beeinflussen (3). Der Lawinentod 178

wird in etwa 75 % durch akutes Ersticken, in 15–20 % durch ein tödliches Trauma und in 5–10 % durch Hypothermie und andere Faktoren verursacht.

WIRKUNGSMECHANISMEN DER SICHERHEITSAUSRÜSTUNGEN Das tödliche Risiko beim Lawinenunfall liegt hauptsächlich in der Gefahr der akuten Asphyxie, weshalb alle Sicherheitsausrüstungen darauf ausgerichtet sind, das Ersticken von Verschütteten zu verhindern. Dieses Ziel kann durch drei 3 Mechanismen mit unterschiedlichem Angriffspunkt und Wirkungsgrad erreicht werden, die im Einzelnen diskutiert werden: A. Verringerung des Verschüttungsgrades: Das Vermeiden einer Ganzverschüttung ist die effizienteste aller Rettungsmaßnahmen. Von 1.886 untersuchten Personen, die 1981–1998 in der Schweiz von einer Lawine erfasst wurden, wurden 735 Personen (39 %) ganz verschüttet, 1.151 (61 %) wurden teilverschüttet oder blieben unverschüttet an der Lawinenoberfläche. Insgesamt wurden 433 (23 %) Personen tot geborgen.Während im Fall einer Ganzverschüttung die Mortalität 52 % beträgt, liegt sie bei einer Teilverschüttung bei 4.2 % (p > 0.001, Tab. 1) (3). Jede Maßnahme, die eine Ganzverschüttung verhindert, senkt somit die Mortalität. Auf diese Weise funktionieren Sicherheitsausrüstungen mit Auftriebswirkung, z. B.

Gesamtzahl Verschüttete

Verschüttungsort (A) freies Gebäude, Gelände Verkehrswege

Verschüttungsgrad (B) ganz teil- oder nicht verschüttet verschüttet

lebend geborgen

1.453 77.0 %

1.053 73.4 %

400 88.5 %

350 47.6 %

1.103 95.8 %

tot geborgen

433 23.0 %

381 26.6 %

52 11.5 %

385 52.4 %

48 4.2 %

total

1.886 100 %

1.434 100 %

452 100 %

735 100 %

1.151 100 %

Tabelle 1: Analyse der Gesamtzahl von einer Lawine erfasster Personen in der Schweiz 1981–1998 in Bezug auf Verschüttungsort (A) und Verschüttungsgrad (B). Der Unterschied der Häufigkeiten zwischen (A) und (B) ist hochsignifikant (p < 0.001, Pearson’s Chi-Square). Modifiziert nach (3).

179

ABS-Lawinenairbag und Avagear. Maßnahmen zur Selbstrettung wie Schwimmbewegungen während des Lawinenabgangs können ebenfalls lebensrettend sein, wenn damit das Eintauchen in die Schneemassen verhindert wird (4).

B. Verkürzung der Verschüttungsdauer: Die Überlebenswahrscheinlichkeit nimmt während einer Ganzverschüttung diskontinuierlich ab (Abb. 1). Im Verlauf der Verschüttung gibt es Phasen, in denen die Überlebenswahrscheinlichkeit steil absinkt, d. h. mit hohem Sterberisiko wie zwischen 18 und 35 Minuten (Asphyxiephase) und Phasen mit nahezu gleich bleibender Überlebenswahrscheinlichkeit, d. h. geringem Sterberisiko wie zwischen 35 und 90 Minuten (Latenzphase) (5). Durch eine Verkürzung der Verschüttungsdauer kann die Mortalität prinzipiell verringert werden. Allerdings hängt die Effizienz dieser Maßnahme davon ab, in welchen Bereich der Überlebensfunktion die Verkürzung fällt. Sicherheitsausrüstungen sind dann besonders wirksam, wenn die Verkürzung steile Abschnitte der Überlebensfunktion mit einschließt. Sicherheitsausrüstungen zur Verkürzung der Verschüttungsdauer sind das Lawinenverschüttetensuchgerät und der K2 Avalanche Ball.

C. Verlängerung der Überlebenszeit bei Ganzverschüttung: Die Überlebenschance eines Ganzverschütteten ist auch vom Vorhandensein freier Atemwege und einer Atemhöhle nach Stillstand der Lawine abhängig (2).

Gelingt es einem Verschütteten, die Atemwege freizuhalten und sich eine Atemhöhle zu schaffen, kann die Überlebenszeit in der Lawine verlängert werden. Das bedeutet Zeitgewinn für die Bergung und erhöht die Überlebenschance. Die Rettungsweste AvaLungTM (6–8) bietet ein System an, das der künstlichen Schaffung einer Atemhöhle entspricht.

DIE SICHERHEITSAUSRÜSTUNGEN Den Wirkungsmechanismen entsprechend unterscheiden wir Sicherheitsausrüstungen A zur Verringerung des Verschüttungsgrades, B zur Verkürzung der Verschüttungsdauer und C zur Verlängerung der Überlebenszeit in der Lawine. B und C nehmen eine Ganzverschüttung in Kauf und müssen immer mit einem Bergegerät, d. h. mit einer Schaufel kombiniert werden, um wirksam zu sein.

A. Sicherheitsausrüstungen zur Verringerung des Verschüttungsgrades 1. Der ABS-Lawinenairbag (9) ist bis heute die einzige im Handel erhältliche Sicherheitsausrüstung zur Verringerung des Verschüttungsgrades.Er 180

Abbildung 1: Überlebenswahrscheinlichkeit von Personen, die im freien Gelände von einer Lawine ganz verschüttet wurden (Schweiz 1981–1998, n = 735), in Abhängigkeit zur Verschüttungsdauer (Minuten). Eine Verkürzung der Verschüttungsdauer verbessert die Überlebenschance vor allem dann, wenn steile Abschnitte der Überlebensfunktion in die Verkürzung mit einbezogen werden. Modifiziert nach (3). besteht aus ein oder zwei Kunststoffballons, die an einem Rucksack angebracht sind und nach dem Ziehen einer Reißleine in 2–3 Sekunden mit 150 Liter eines Stickstoff-Luft-Gemisches aufgeblasen werden.Durch den physikalischen Auftrieb, vor allem aber durch den Effekt der inversen Segregation (10, 11) wird die von der Lawine erfasste Person auf der Schneeoberfläche gehalten. Bisher wurden alle bekannt gewordenen Unfälle, bei denen Personen mit ABS-Lawinenairbag von einer Lawine erfasst wurden (n = 40), vom Eidgenössischen Institut für Schnee- und Lawinenforschung Davos dokumentiert (12). 39 (97.5 %) haben den Unfall überlebt, 1 (2.5 %) Person wurde tödlich verschüttet (Tab. 2). In 8 Fällen (20.0 %) war der Ballon nicht aufgebläht, weil die Reißleine nicht gezogen wurde oder der Auslöser defekt war. 5 Personen (16.0 %) wurden trotz aufgeblähtem Ballon ganz verschüttet. Trotz dieser Versagerquote reduziert der ABS-Lawinenairbag die Wahrscheinlichkeit einer Totalverschüttung hochsignifikant von 39.0 % auf 16.2 % (Fisher’s Exact 181

Gesamtzahl Erfasste

Verschüttungsgrad teil- oder nicht ganz unbekannt verschüttet verschüttet

Status bei Bergung lebend tot

Airbag aufgebläht

32 80.0 %

27 84.4 %

5 15.6 %

0 0.0 %

31 1 96.9 % 3.1 %

Airbag nicht aufgebläht

8 20.0 %

4 50.0 %

1 12.5 %

3 37.5 %

8 100 %

total

40 100 %

31 77.5 %

6 15.0 %

3 7.5 %

39 1 97.5 % 2.5 %

48 4.2 %

Tabelle 2: Dokumentierte Lawinenunfälle mit ABS-Lawinenairbag. Modifiziert nach (12).

Test, p = 0.006) und senkt die Mortalität von 23.0 % auf 2,5 % (Fisher’s Exact Test, p = 0.001). Inzwischen wurden die mechanische Reißleine durch einen pyrotechnischen Auslösemechanismus und der einfache Ballon durch einen Doppelballon ersetzt, so dass die Versagerquote verringert wird. Trotz dieser positiven Bilanz hat das Gerät bei Tourengehern und Variantenskifahrern bisher nicht die erwartete Akzeptanz gefunden.

2. Die Rettungsweste Avagear wurde in den USA entwickelt und befindet sich im Versuchsstadium (11). Im Gegensatz zum ABS-Lawinenairbag umschließen hier die Ballons die Schulter- und Halsregion. Dadurch soll der Kopf des Lawinenopfers häufiger an der Oberfläche bleiben und die auf die Halswirbelsäule wirkenden Kräfte während des Lawinenabgangs verringert werden. Zudem erhofft man sich nach Stillstand der Lawine die Bildung einer Atemhöhle im Gesichtsbereich. Bei den 3 bisher durchgeführten Testversuchen blieb das Gesicht frei. Avagear stellt somit möglicherweise eine sinnvolle Weiterentwicklung des Lawinenairbagprinzips dar.

B. Sicherheitsausrüstungen zur Verkürzung der Verschüttungsdauer 1. Das Lawinenverschüttetensuchgerät wurde 1968 von Lawton, USA, entwickelt und ist bis heute das effizienteste Gerät zur Verkürzung der Verschüttungsdauer. Eine retrospektive Analyse anhand von 328 ganz verschütteten Personen zeigte, dass die mediane Verschüttungsdauer durch die Anwendung des Verschüttetensuchgerätes hochsignifikant von 120 182

auf 35 Minuten verringert wird (p < 0,001) (1). Die Mortalität wird von 75.9 % auf 66.2 % verringert (p = 0,054). Der Einfluss auf die Mortalität ist im Vergleich zur Verkürzung der Verschüttungsdauer nicht in gleichem Maß signifikant, da die Verkürzung der medianen Verschüttungsdauer hauptsächlich den flachen Verlauf der Überlebensfunktion betrifft und nicht in den steil abfallenden Kurvenverlauf (18–35 Minuten nach Verschüttung) vordringt (Abb. 1). Seitdem die Geräte digitalisiert und die Richtungsanzeige verbessert wurden, kann angenommen werden, dass mit der neuen Gerätegeneration die Bilanz besser ausfällt, es fehlt jedoch eine Untersuchung, die dies bestätigt. Nach einer Umfrage hat sich der Anteil an Tourengehen, die mit einem Verschüttetensuchgerät ausrüstet sind, vom Zeitraum 1970–1979 bis 1990–1999 von 29 % auf 74 % erhöht (p = 0.039) (4). Das Lawinenverschüttetensuchgerät stellt heute die Sicherheitsausrüstung mit der höchsten Akzeptanz bei Tourengehern und Variantenskifahrern dar.

2. Der K2 Avalanche Ball ist eine rezente Weiterentwicklung der überholten Lawinenschnur. Nach Ziehen einer Reißleine entfaltet sich ein lampionförmiger Ball, der während des Lawinenabgangs auf der Schneeoberfläche bleibt und mit dem Skifahrer über eine Schnur verbunden bleibt. Über eine rasche Verfolgung der Schnur, die zum Verschütteten führt, sollte die Verschüttungsdauer verkürzt werden. Es gibt bisher 2 Tests, aber keine Unfallberichte (11).

C. Sicherheitsausrüstungen zur Verlängerung der Überlebenszeit bei Ganzverschüttung 1. Die Rettungsweste AvaLungTM wurde 1996 durch den Arzt Thomas Crowley patentiert und von der Herstellerfirma Black Diamond Equipment Ltd. in Salt Lake City, Utah, USA, entwickelt (13). Es handelt sich um eine ärmellose Kunststoffweste, die während des Aufenthaltes im ungesicherten Gelände getragen wird. Im Fall einer Lawinenauslösung muss der Skifahrer ein aus dem Kragen ragendes Mundstück zur Atmung in den Mund nehmen und während des Lawinenabgangs im Mund behalten.Dabei wird durch ein Ventil die Inspirations- von der Exspirationsluft getrennt: Bei Inspiration wird die Luft von vorne über ein Spezialgewebe aus dem umgebenden Lawinenschnee angesaugt und bei Exspiration über den Rücken in den umgebenden Schnee abgeatmet. Mit dieser Separierung der Ausatmungsluft wird die CO2-Rückatmung vermieden. In einer neueren Version ist das System in einen Brustgurt integriert. AvaLungTM hat die Zielsetzung, die Überlebenszeit im Fall einer Ganzverschüttung auf mindestens eine Stunde zu verlängern (6–8). Da das Gerät eine Ganz183

verschüttung in Kauf nimmt, muss es immer gemeinsam mit Lawinenverschüttetensuchgerät und Bergeschaufel getragen werden. Für eine erfolgreichen Rettung ist ein Verschütteter auf die Hilfe Dritter angewiesen. Die Effizienz der Sicherheitsausrüstung wurde durch 33 experimentelle Tests abgesichert, bei denen die Probanden jeweils 1 Meter tief im Schnee eingegraben wurden.Allerdings wurden erst 3 Verschüttungen mit AvaLung bekannt und es bleibt die Frage offen, wie oft das Mundstück während des Lawinenabgangs richtig positioniert werden kann (14).

Gegenüber dem ABS-Lawinenairbag hat AvaLungTM den Vorteil des geringeren Gewichts und Kaufpreises.

Bewertung und Klassifizierung der Sicherheitsausrüstungen Der statistische Nachweis einer signifikanten Senkung der Mortalität stellt das wichtigste Kriterium für eine Bewertung von Sicherheitsausrüstungen dar. Benützerfreundlichkeit und Akzeptanz sind zusätzliche Nebenkriterien, die sich indirekt auf Effizienz und Mortalität auswirken können, jedoch hier nicht zur Beurteilung herangezogen werden. Die Auswertung der vorhandenen Daten erlaubt es, in Anlehnung an die internationalen Richtlinien 2000 für die Cardiopulmonale Reanimation (15), folgenden Sicherheitsausrüstungen ein Evidenzniveau zuzuordnen (Tab. 3).

Wirkungsmechanismus

Sicherheitsausrüstungen

Klassifizierung

Verringerung des Verschüttungsgrades

ABS-Lawinenairbag

IIa gutes bis sehr gutes Evidenzniveau akzeptabel und sinnvoll

Avagear

Indeterminate unbestimmbar

Lawinenverschüttetensuchgerät

IIb mittleres bis gutes Evidenzniveau akzeptabel und sinnvoll Indeterminate unbestimmbar

Verkürzung der Verschüttungsdauer

K2 Avalanche Ball

Verlängerung der Überlebenszeit

AvaLungTM

Indeterminate unbestimmbar

Tabelle 3: Sicherheitsausrüstungen und deren Wirkungsmechanismus. Die Sicherheitsausrüstungen sind nach ihrem Evidenzniveau in Klassen eingeteilt.

Die Klassifizierung wurde in Anlehnung an die Internationalen Leitlinien für die Cardiopulmonale Reanimation 2000 vorgenommen (15).

184

A. Der ABS-Lawinenairbag senkt die Mortalität hochsignifikant und ist sicher wirksam. Man kann ihn der Klasse IIa zuordnen, d. h. gutes bis sehr gutes Evidenzniveau, akzeptabel und sinnvoll, Sicherheitsausrüstung der Wahl. Durch eine Weiterentwicklung des Gerätes in Richtung Westenform mit einer Hohlraumbildung im Gesichtsbereich nach Stillstand der Lawine und Verbesserung der Auslösung könnte die Effizienz noch verbessert werden.

B. Die Wirksamkeit des Lawinenverschütttetensuchgerätes ist in mehreren Studien dokumentiert und eine grenzwertig signifikante Senkung der Mortalität nachgewiesen. Das Gerät ist nur in Verbindung mit einer Lawinenschaufel effizient. Die Zuordnung zur Klasse IIb bedeutet mittleres bis gutes Evidenzniveau, akzeptabel und sinnvoll. Es sei erwähnt, dass die Beurteilung der Effizienz auf Daten aus den Jahren 1981–1994 beruht. Es ist möglich, dass eine Neubewertung anhand rezenter Daten eine bessere Signifikanz ergibt.

C.AvaLungTM,Avagear und K2 Avalanche Ball fallen in die Klasse „Indeterminate“, d. h. unbestimmbar und ohne Empfehlung, da aufgrund fehlender Daten das Evidenzniveau derzeit (noch) nicht beurteilbar ist.

SCHLUSSFOLGERUNG Wir verfügen somit nur bei 2 Sicherheitsausrüstungen über ausreichend Daten, um eine Bewertung durchführen zu können. Erwartungsgemäß erfüllt keine Sicherheitsausrüstung die Kriterien für die Klasse I, da die Durchführung kontrollierter Studien nicht vertretbar wäre. Es sei erwähnt, dass es nur durch die präzise Datenerhebung von Frank Tschirky und anderen Mitarbeitern des Eidgenössischen Instituts für Schneeund Lawinenforschung in Davos möglich war, eine Evaluierung zu machen. Frank Tschirky ist im Frühjahr 2001 bei einem Trekking in Nepal einem Herzversagen erlegen, mit ihm haben wir einen der besten Lawinenexperten verloren. Eine zuverlässige Beurteilung von Sicherheitsausrüstungen wird auch in Zukunft nur möglich sein, wenn die Daten durch eine unabhängige Institution erfasst werden.

Allen Sicherheitsausrüstungen ist gemeinsam, dass sie die Überlebenschance verbessern, aber keine Sicherheit vor dem Lawinentod geben können. Durch Risikokompensation, d. h. eine erhöhte Risikobereitschaft, laufen wir Gefahr, den technischen Gewinn an Sicherheit wieder zu verspielen. Im freien Gelände sind wir nur dann sicher, wenn unser Verhalten defensiv ist, so dass die Auslösung einer Lawine präventiv vermieden wird. Diese anspruchsvolle alpinistische Aufgabe wird uns auch 185

in Zukunft kein Gerät abnehmen. Der Respekt vor den natürlichen Gefahren im Gebirge wird immer unser verlässlichster Partner sein.

OFFENLEGUNG Diese Studie wurde nicht finanziell unterstützt. Die Autoren haben weder patentrechtliche noch finanzielle Interessen an der Produktion oder am Vertrieb einer der beschriebenen Sicherheitsausrüstungen.

L I T E R AT U R (1) Brugger H., Falk M., Buser O., Tschirky F.: Der Einfluss des Lawinenverschütteten-Suchgerätes (LVS) auf die Letalität bei Lawinenverschüttung. Der Notarzt 13, 143-46 (1997).

(2) Falk M., Brugger H., Adler-Kastner L.: Avalanche survival chances.

Nature 368, 21 (1994).

(3) Brugger H., Durrer B., Adler-Kastner L., Falk M., Tschirky F.: Field management of avlanche victims. Resuscitation 51, 7-15 (2001).

(4) Brugger H., Flora G., Falk M.: Möglichkeiten der Selbstrettung und posttraumatische Belastungsstörungen beim Lawinenunfall. Der Notarzt 18, 1-4 (2002).

(5) Brugger H., Falk M., Adler-Kastner L.: Der Lawinennotfall. Neue Aspekte zur Pathophysiologie und Therapie von Lawinenverschütteten. Wien Klin Wochenschr 109, 145-59 (1997).

(6) Radwin M. I., Keyes L., Radwin D. L.: Avalanche air space physiology. Proceedings International Snow Science Workshop 98. Sunriver, Oregon p. 296 (1998).

(7) Crowley T. J.: Avalanche victim’s air-from-snow breathing device.

Proceedings International Snow Science Workshop 96. The Canadian Avalanche Centre, Revelstoke, BC pp. 306-8 (1996).

(8) Grissom C. K., Radwin M. I., Harmston C. H., Hirshberg E. L., Crowley T. J.: Respiration During Snow Burial Using an Artificial Air Pocket. JAMA 283, 2266-71 (2000).

(9) http://www.abssystem.com (10) Kern M.A.,Vulliet L.,Ammann W.: Inverse Grading in granular flows. Proceedings of NUMOG VII, Graz, Austria (1999).

186

(11) Kern M., Tschirky F., Schweizer J.: Feldversuche zur Wirksamkeit einiger neuer Lawinenrettungsgeräte. In: Brugger H. et al. (Hrsg.), Jahrbuch 2001 Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin, Raggl, Innsbruck, pp. 127-45 (2001).

(12) Tschirky F., Brabec B., Kern M.: Lawinenrettungsgeräte, Stand der Entwicklungen, Erfolge und Misserfolge. In: Brugger H. et al.

(Hrsg.), Jahrbuch 2001 Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin, Raggl, Innsbruck, pp. 101-25 (2001).

(13) http://www.avalung.com (14) Brugger H., Wiget U., Durrer B.: Die Lawinenrettungsweste AvaLungTM von Black Diamond Ltd. Rundbrief der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin 21, 22-3 (1999).

(15) Introduction to the International Guidelines 2000 for CPR and ECC A Consensus on Science. Resuscitation 46, 3-15 (2000).

187

188

P a t r i c k N a i r z , R e g i n a S t e r r, R u d i M a i r

Der Lawinenwarndienst Tirol – eine moderne, praxisorientierte Serviceeinrichtung Avalanche Warning Centre Tyrol – a modern and practice orientated service facility

S U M M A RY The Avalanche Warning Centre Tyrol produces at least once daily a detailed avalanche report for the region. The importance of this avalanche report has steadily increased during the last few years.The reaction to this development is a more comprehensive data collection with mostly the very newest technical possibilities. The Avalanche Warning Centre wants to provide all the users – backcountry skiers, out-of-bound skiers as well as avalanche commissioners - with optimal information. For circulation of this information the internet is comparatively used more intensively than other media. With the beginning of the new winter season all ambitious backcountry skiers and out-of-bound skiers will have the opportunity to get all important information for their trip planning (maps, data of automatic weather stations, weather report, avalanche report, tip of a trip …) on internet (www.lawine.at or www.avalanche.at). Avalanche commissioners will get even more detailed and specialized information.

Keywords: Avalanche Warning Centre, avalanche report, avalanche commissioners, trip planning, avalanche danger scale.

Z U S A M M E N FA S S U N G Der Lawinenwarndienst Tirol erstellt während der Wintermonate für das Bundesland Tirol täglich mindestens einen detaillierten Lawinenlagebericht. Die Bedeutung dieses Lawinenlageberichtes hat während der ver189

gangenen Jahre ständig zugenommen. Um diesem Trend gerecht zu werden, wird seitens des Lawinenwarndienstes konsequent an einer noch umfassenderen Datengewinnung gearbeitet, die vielfach mittels neuester technischer Errungenschaften erfolgt. Allgemein ist es das Ziel, alle Benutzergruppen – Wintersportler wie Lawinenkommissionsmitglieder – mit optimalen Informationen zu versorgen. Neben den herkömmlichen Verbreitungsmedien wird dazu vermehrt das Internet eingesetzt. So wird es den ambitionierten TourengeherInnen und VariantenfahrerInnen ab kommender Wintersaison möglich sein, sämtliche wichtigen Informationen zur Tourenplanung (Kartenmaterial, Wetterstationsdaten, Wetterbericht, Lawinenlagebericht, Tourentipps etc.) unter der Internetseite www.lawine.at abzufragen. Noch etwas umfassender und fachspezifischer wird dabei das den Lawinenkommissionsmitgliedern zur Verfügung gestellte Datenmaterial sein.

Schlüsselwörter: Lawinenwarndienst, Lawinenlagebericht, Lawinenkommissionsmitglieder, Tourenplanung, Lawinengefahrenstufe.

ALLGEMEINES Das primäre Ziel des Lawinenwarndienstes Tirol (LWD Tirol) liegt in der Prophylaxe von Lawinenunfällen.Der Leitgedanke,der zur Erfüllung dieser Aufgabe dient, war schon seit Gründung des Tiroler Lawinenwarndienstes im Jahre 1960 der Gleiche wie in der heutigen Zeit (25): Es gilt mittels eines umfangreichen Datenmaterials ein möglichst exaktes Bild über die herrschende Schneedeckenstabilität und davon abgeleitet der Lawinengefährdung in unserem Bundesland zu erhalten und diese Informationen auf direktestem Wege an die betroffenen Bevölkerungsgruppen weiterzuleiten.

Obwohl die Arbeitsprinzipien seit Gründung des Lawinenwarndienstes Tirol die Gleichen geblieben sind, haben sich die technischen Möglichkeiten sowohl zur Datengewinnung als auch zur Informationsweitergabe ständig verbessert. Heute gilt der Tiroler Lawinenwarndienst sogar als einer der bestausgestatteten Lawinenwarndienste weltweit.

D E R L AW I N E N L A G E B E R I C H T Der Lawinenlagebericht, der in Tirol mindestens einmal täglich ausgegeben wird, stellt das Endprodukt einer aufwändigen und detaillierten schneekundlichen und meteorologischen Datensammlung dar. In der jüngeren Vergangenheit, insbesondere aber seit der Entwicklung von Ent190

scheidungsstrategien für die Tourenplanung Ende der 80er-Jahre, hat dessen Bedeutung ständig zugenommen (21, 23). Der Grund dafür lag vor allem in der Erkenntnis, dass unter Zuhilfenahme der regional gültigen Lawinengefahrenstufe und durch eine davon abgeleitete Verzichtsbereitschaft des Wintersportlers (z.B.Verzicht auf Gelände bestimmter Steilheit und/oder bestimmter Exposition bei einer gewissen Lawinengefahrenstufe) die Wahrscheinlichkeit einer Lawinenverschüttung deutlich reduziert werden kann (2, 3, 9, 10, 17, 18).Auswertungen von NAIRZ (20) haben dies bestätigt.

Der Lawinenwarndienst Tirol sah sich aufgrund dieser Entwicklung, aber auch durch die erhöhten Anforderungen der Lawinenkommissionsmitglieder, die den Bürgermeistern für sicherheitsrelevante Fragen, wie z. B. Straßensperren, Lawinensprengungen, Evakuierungen, beratend zur Seite stehen, veranlasst, die Regionalisierung des Lawinenlageberichtes voranzutreiben.

1. Erweiterung des vollautomatischen Wetterstationsnetzes Es war das maßgebliche Verdienst von MAIR (15), dass Tirol mit einer Gesamtanzahl von 41 Wetterstationen (unter Berücksichtigung der örtlichen Trennung einer Wetterstation in Schneemess- und Windstationen beträgt die Anzahl sogar 83) inzwischen das flächenbezogen dichteste Netz an vollautomatischen hochalpinen Wetterstationen weltweit betreibt. Bedenkt man, dass pro Wetterstation alle 10 Minuten etwa 15 Parameter zur aktuellen Wetter- und Schneedeckensituation gespeichert werden, wird klar, welche zusätzlichen Informationen für den Entscheidungsfindungsprozess zur Erstellung des Lawinenlageberichtes zur Verfügung stehen.

Durch die Verdichtung des Wetterstationsnetzes werden gleichzeitig mehrere Aufgaben erfüllt: Es dient der Qualitätssteigerung des Lawinenlageberichtes (1, 4, 5, 22), es unterstützt die Lawinenkommissionsmitglieder bei deren Arbeit und es hilft den Wintersportlern bei deren Tourenplanung. Letzteres deshalb, weil der 3-Tage-Verlauf der Schneehöhe, der Windrichtung und -geschwindigkeit sowie der Lufttemperatur aller Wetterstationen als Grafik stündlich aktualisiert ins Internet unter www.lawine.at/tirol gestellt wird.

Um Synergien weiterer noch vorhandener Wetterstationen auszunützen, hat man seit letzter Wintersaison in Absprache mit den benachbarten Lawinenwarndiensten einen automatischen, bidirektionalen Datentransfer aller grenznahen Wetterstationen eingerichtet. Ebenso ist es gelungen, 191

Abb. 1: Übersicht über das vollautomatische Messstationsnetz des Lawinenwarndienstes Tirol (inklusive Darstellung der 9 Regionen Tirols) in enger Kooperation mit anderen Institutionen (TIWAG, VIW, EHP, WLV, Hydrographie, BOKU) auch auf deren Datenmaterial zugreifen zu können.

Da wir von TourengeherInnen und VariantenfahrerInnen äußerst positive Resonanz über die Veröffentlichung unserer Wetterstationsdaten im Internet erhalten haben, sind wir bemüht, ab der Wintersaison 2002/2003 auch die außerhalb Tirols liegenden grenznahen Daten im Internet zur Verfügung zu stellen.

2. Weiterhin unverzichtbar – die Beobachter des Lawinenwarndienstes Vor den 90er-Jahren, als es noch keine automatischen Wetterstationen gegeben hat, standen dem Lawinenwarndienst Tirol Wetterdaten nur als Momentaufnahmen (z. B. von 7.00 Uhr) sowohl von der Wetterdienststelle als auch von den über ganz Tirol verteilten Beobachtern zur Verfügung. Diese Daten werden zwar unverändert von den Beobachtern frühmorgens an die Zentrale in Innsbruck telefonisch weitergegeben, haben jedoch aufgrund der inzwischen flächenmäßig sehr guten Ausstattung an automatischen Wetterstationen und der dadurch wesentlich bes192

seren Nachvollziehbarkeit der Wetterentwicklung über längere zusammenhängende Zeiträume nicht mehr jene Bedeutung der früheren Jahre. Salopp gesagt, hätte es früher passieren können, dass ein Beobachter mit sehr tiefem Schlaf eine während der Morgenstunden abflauende Sturmnacht nicht wahrnehmen hätte können.

Unverzichtbar bleiben die Beobachter für die Arbeit des Lawinenwarndienstes allerdings aufgrund der Weitergabe von automatisch nicht messbaren Parametern. Dazu zählt neben der Bekanntgabe typischer Gefahrenzeichen während durchgeführter Geländeerkundungen, wie z. B. die Beobachtung von frisch abgegangenen Lawinen oder von Setzungsgeräuschen, auch die Mitteilung der Ergebnisse von Schneedeckenuntersuchungen oder die Information über Sprengerfolge. Weiters zählt dazu die Bekanntgabe der regionalen Gefahreneinschätzung nach der europaweit einheitlichen fünfteiligen Gefahrenskala.

Die Beobachter des Lawinenwarndienstes setzen sich großteils aus sehr bergerfahrenen Personen, meist in Form von Hüttenwirten oder Bergführern, zusammen. Sie arbeiten im Rahmen der Hoheitsverwaltung quasi ehrenamtlich und geben dem Lawinenwarndienst den ganzen Winter über ab 6.00 Uhr früh ihre erhobenen Daten weiter. Um auch hier eine weitere Qualitätsverbesserung zu erreichen, wurden für die Wintersaison 2002/2003 neue Beobachter für die Mitarbeit beim Lawinenwarndienst gewonnen, die das Beobachternetz verdichten helfen und uns mehrmals täglich mit wichtigen Informationen versorgen werden.

3. Rückmeldeformular hilft riesiges Informationspotenzial zu nutzen Die rasante Entwicklung im IT-Bereich und die damit verbundene, ebenso rasante Verbreitung des Internets – auch im Privatbereich – eröffnete plötzlich ungeahnte Möglichkeiten, mit den Wintersportlern zu kommunizieren. Interessanterweise veranlasste die Einführung der E-Mails immer mehr Leute, uns nach Abschluss eines Skitages ihre Eindrücke z. B. in Form von Tourenberichten oder Anmerkungen zum Lawinenlagebericht zu schildern. Da die Anzahl an Rückmeldungen stetig stieg, entschloss man sich gemeinsam mit NOGGLER (Tiroler Rauminformationssystem – tiris) ab der Wintersaison 2000/2001 ein eigenes, gut strukturiertes und schnell auszufüllendes Rückmeldeformular zur Schnee- und Lawinensituation ins Internet (www.lawine.at/tirol) zu stellen.

Retrospektiv betrachtet hat sich der Aufwand gelohnt: Rückmeldungen gehen täglich zahlreich ein und stellen weitere wichtige Mosaiksteine bei der Erstellung des Lawinenlageberichtes dar. Deren Nutzen ergibt sich 193

Abb. 2: Ausschnitt aus dem Rückmeldeformular im Internet durch eine Qualitätsverbesserung des Lawinenlageberichtes, der schlussendlich wieder allen Benutzern zugute kommt.

Wir freuen uns über jede Rückmeldung, auch über (berechtigte) Kritik!

Unser Ziel ist es, weitere Wintersportler zu motivieren, mit uns in Kontakt zu treten. Dies kann auch über das jederzeit herunterladbare Faxformular im Internet, das ebenso über unsere Zentrale in Innsbruck bezogen werden kann, oder telefonisch erfolgen.

4. Ohne umfangreiche Außendiensttätigkeit kein guter Lawinenlagebericht Vom Praktiker für den Praktiker. Nur so ist es möglich, eine verlässliche Entscheidungsgrundlage für den Wintersportler zu erstellen.Diesem Leitsatz fühlen wir uns verpflichtet, was zur Folge hat, dass wir mindestens jeden zweiten Tag (im Durchschnitt mehr als 100 Tage eines Winters) im Gelände unterwegs sind. Bedenkt man, dass neben der Außendiensttätigkeit auch allerhand weitere Arbeiten während einer Wintersaison anfallen, so lässt sich abschätzen, dass der Arbeitseinsatz eines Lawinenprognostikers im Winter überdurchschnittlich sein muss. Nur dadurch ist 194

es uns wiederum möglich, die Schneedeckenentwicklung in allen 9 Regionen Tirols gewissenhaft während eines Winters zu verfolgen. Dies ist insofern wichtig, weil gegensätzlich zur Wetterprognose, bei der bereits vergangene Wetterlagen keinen Einfluss auf die aktuelle Vorhersage haben, die Kenntnis der gesamten Schneedeckenentwicklung eines Winters eine unverzichtbare Grundlage für die Erstellung des Lawinenlageberichtes darstellt. Für uns ist es deshalb auch eine Selbstverständlichkeit, während aller Geländeerkundungen – inzwischen auch schon während aller privat durchgeführten Skitouren – Schneeprofile und Stabilitätsuntersuchungen durchzuführen. Durch unsere spezielle Zielsetzung wird es auch einsichtig, warum für uns diese Untersuchungen sehr wohl von größtem Interesse sind, für den einzelnen Wintersportler, der damit eventuell sogar eine Einzelhangbeurteilung vornehmen will, jedoch nur sehr geringe Aussagekraft haben (16, 18, 24).

Geländeerkundungen werden großteils ohne Zuhilfenahme technischer Aufstiegshilfen unternommen. Für gewisse Aufgaben, wie z. B. für die Durchführung großflächiger Stabilitätsuntersuchungen, für die Verifikation des Lawinenlageberichtes nach besonderen Wetterlagen oder für die Erhebung von Lawinenunfällen, steht dem Team des Lawinenwarndienstes jedoch in vielen Fällen ein Hubschrauber des Innenministeriums zur Verfügung.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass Hubschrauberflüge von unschätzbarer Bedeutung für unsere Arbeit sind,weil dadurch in relativ kurzer Zeit wichtige Informationen über große Gebiete erfasst werden können.Unser Ziel für die Wintersaison 2002/2003 besteht in einer verstärkten Nutzung des Hubschraubers, wobei vermehrt großflächige Stabilitätsuntersuchungen gemeinsam mit unseren Beobachtern bzw. mit Lawinenkommissionsmitgliedern durchgeführt werden sollen.

Eine gewissenhafte Arbeit setzt immer auch eine gute Dokumentation voraus, die bei all unseren Außendiensttätigkeiten nicht nur in schriftlicher, sondern auch in umfassender bildlicher Form erfolgt (pro Winter durchschnittlich etwa 5.000 Bilder in digitaler Form!). Dadurch ist es möglich, auch noch nach Jahren die damals getroffenen Entscheidungen nachvollziehen und begründen zu können.

5. Die Wetterdienststelle Innsbruck – ein wichtiger Datenlieferant Das Wettergeschehen hat einen unmittelbaren Einfluss auf die Schneedeckenstabilität und muss deshalb unbedingt bei der täglichen Arbeit zur Erstellung des Lawinenlageberichtes berücksichtigt werden.Da der Lawinenwarndienst Tirol keine Wetterdienststelle ist, was von einigen Perso195

nen fälschlicherweise angenommen wird, bedient man sich der von der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) in Innsbruck zur Verfügung gestellten Informationen.

Am wichtigsten ist das während der Winterzeit täglich in der Früh stattfindende Expertengespräch mit dem jeweils Diensthabenden der Wetterdienststelle. Während des Gesprächs werden nicht nur Wetterdaten unserer Beobachter ausgetauscht, sondern wird auch detailliert auf zukünftige Wettertrends eingegangen. Vor besonders intensiven Schneefallperioden werden wir zudem auch noch schriftlich informiert, um unsererseits rechtzeitig die davon betroffenen Lawinenkommissionsmitglieder zu verständigen.

Inzwischen versorgt uns die Wetterdienststelle mit ihrem amtlichen Wetterbericht und mit einer eigens für Lawinenkommissionsmitglieder erstellten Wettervorhersage. Eine Extremwertstatistik informiert während besonders kritischer Situationen über Jährlichkeiten von Schneefallereignissen.

6. Lawinenvorhersage- und Schneedeckensimulationsmodelle als Datenquelle Eine weitere Datenquelle, die derzeit sporadisch in das „Produkt“ Lawinenlagebericht einfließt, sind die Ergebnisse eines verhältnismäßig einfachen Lawinenvorhersagemodells – sehr wohl mit der dafür notwendigen Zurückhaltung (8, 19). Zwar gibt es weltweit große Anstrengungen, Lawinenvorhersagemodelle zu entwickeln, die die Arbeit der Lawinenwarndienste und der Lawinenkommissionsmitglieder erleichtern sollen, doch ist die Vorhersagegenauigkeit gerade in jenen Situationen, in denen man am ehesten Unterstützung benötigen würde, meist schlecht oder unzureichend.

Nach heutigem Wissensstand werden Lawinenvorhersagemodelle auch in Zukunft nur als ein zusätzliches Kontrollinstrument bei der sehr komplexen Aufgabe der Lawinengefahrenbeurteilung eingesetzt werden, den Menschen jedoch niemals ersetzen können.

Als zusätzliches Hilfsmittel zur Beurteilung der Schneedecke kann in Zukunft auch das vom Schweizer Schnee- und Lawinenforschungsinstitut in Davos (SLF) entwickelte Modell SNOWPACK dienen. Es werden damit nicht nur die komplexen Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre und Schneedecke, sondern auch der komplette Schichtaufbau der Schneedecke, also auch wichtige Schwachschichten wie Oberflächenreif, Tiefenreif oder Eislinsen, simuliert (12). Als Eingangsparameter dienen die von den automatischen Wetterstationen gemessenen Wetter- und 196

Schneedeckendaten.

Ein derartiges Modell kann vor allem dann von Nutzen sein, wenn es aufgrund von Schlechtwetter, Lawinengefahr oder auch Zeitmangel unmöglich sein sollte, Schneeprofile zu graben. Die Stärken des Modells liegen vor allem in der sehr guten Simulierbarkeit des Neuschneezuwachses,weil Setzungsvorgänge in der Schneedecke bei der Modellierung in Betracht gezogen werden (13). Zur besseren Abschätzung der Erosionswirkung des Windes auf die Schneedecke wurde SNOWPACK mit Verfrachtungsmodellen gekoppelt (11).

Ab der Wintersaison 2002/2003 soll SNOWPACK mittels ausgewählter Teststationen am SLF für den operationellen Dienst getestet werden.

Auch der Tiroler Lawinenwarndienst beteiligt sich an dieser Testphase mit den Daten seiner automatischen Wetterstationen, die dem SLF übermittelt werden.

D I E F Ü N F T E I L I G E E U R O P Ä I S C H E L AW I N E N G E FA H R E N S K A L A Quasi als Service für die Benutzer des Lawinenlageberichtes haben sich die europäischen Lawinenwarndienste im April 1993 auf eine europaweit einheitliche fünfteilige Gefahrenskala geeinigt. Inzwischen hat sich die Gefahrenskala sehr gut bewährt, wird aber leider immer noch nicht von allen Wintersportlern richtig interpretiert, weshalb hier kurz auf wichtige Details eingegangen werden soll.

Für eine verbesserte Regionalisierung des Lawinenlageberichtes wurde Tirol in insgesamt 9 Regionen gegliedert (siehe Abbildung 1). Für jede dieser 9 Regionen wird nach Sichtung des oben erwähnten Datenmaterials eine eigene Gefahrenstufe ausgegeben. Sofern zwei Stufen (also z. B. Stufe 2 + 3) für eine Region aufscheinen, so hängt dies entweder mit der im Textteil angeführten Höhenabhängigkeit oder mit dem tageszeitlichen Gang der Lawinengefahr zusammen.

Die Grundlage der europäischen Gefahrenskala bildet die Schneedeckenstabilität, die für jede einzelne Gefahrenstufe definiert wurde.Von dieser Schneedeckenstabilität ausgehend wurde für die Gefahrenstufen die Auslösewahrscheinlichkeit für einen Lawinenabgang hergeleitet.

Dabei unterschied man für jede Gefahrenstufe zwischen der Wahrscheinlichkeit einer künstlichen Auslösung (z. B. durch einen Wintersportler, durch Sprengung, Pistenfahrzeug etc.) und der Wahrscheinlichkeit einer spontanen Auslösung (Selbstauslösung).

Allgemein steigt die Lawinengefahr in der Lawinengefahrenskala von Stufe zu Stufe exponentiell an, die Schneedeckenstabilität nimmt dem197

entsprechend ab. Dies hat damit zu tun, weil sich die Anzahl der Gefahrenstellen in einem Hang, von denen eine Lawinenauslösung denkbar ist (superschwache Zonen oder auch „hot spots“ genannt), von Gefahrenstufe zu Gefahrenstufe etwa verdoppelt. Stufe 3 (erhebliche Lawinengefahr) ist also bereits 4-mal so gefährlich, Stufe 4 (große Lawinengefahr) 8-mal so gefährlich wie Stufe 1 (geringe Lawinengefahr). Die 5 Lawinengefahrenstufen entsprechen also nicht einer Notenskala, wie wir sie aus der Schulzeit kennen, bei der die Note 3 (Befriedigend) eine durchaus vertretbare Note darstellt!

Bereits frühere Auswertungen von MAIR (15) haben auf die Gefährlichkeit der Gefahrenstufe 3 für den Wintersportler hingewiesen. Bezug nehmend auf die damaligen Ergebnisse, hat sich nach Einbeziehung neuesten Datenmaterials nichts Wesentliches geändert. Gefahrenstufe 3 wird während der Winter 1993/94 bis 2001/2002 durchschnittlich während 36% der Zeit eines Winters ausgegeben. Während dieses Zeitraums passieren jedoch 63% aller Lawinenereignisse mit Personenbeteiligung. Zu sehr ähnlichen Ergebnissen ist (6) gekommen, der Lawinenunfälle von Helikopter-Skiführern in Kanada analysiert hat, welche selbstständig täglich eine Lawinengefahreneinstufung nach der fünfteiligen Gefahrenskala vorgenommen hatten.

I N T E R N E T – W W W. L AW I N E . AT Das Internet gilt als DAS Verbreitungsmedium von Informationen. Deshalb ist es auch unser Bestreben, diese Informationsschiene bestmöglich zu nutzen. Um den Bedürfnissen der Benutzer gerecht zu werden, wurde in Zusammenarbeit mit NOGGLER (tiris) im Sommer 2000 eine Fragebogenaktion im Internet gestartet. Mehr als 1.600 (!) Fragebögen wurden ausgefüllt und anschließend ausgewertet. Mit unserem neuen Internetauftritt ab der kommenden Wintersaison (voraussichtlich ab Mitte November 2002) haben wir mehr als 90 % aller damals geäußerten Wünsche bzw. Anregungen erfüllt und sind überzeugt, damit auf dem richtigen Weg zu sein. Dies bestätigen auch die hohen Zugriffszahlen im Internet. Auswertungen der Wintersaison 2001/2002, die leider erst ab dem Monat März vorliegen, zeigen für diesen Monat 848.313 Zugriffe, für den April waren es 337.655, für den Mai 127.074 und für den Juni 37.044. Die sehr großen Zugriffszahlen im März lassen erfahrungsgemäß darauf rückschließen, dass während der Monate Dezember bis Februar monatliche Zugriffszahlen von über 1 Mio. aufgetreten sein dürften.

198

1. Wichtige Informationen auf einen Blick Unser Ziel ist es, alle wichtigen Informationen sowohl für den Wintersportler, der sich in lawinengefährliches Gelände begibt, als auch für die Lawinenkommissionsmitglieder Tirols auf unserer Seite zusammenzufassen.

Eine der wichtigen Neuerungen stellt die kartographische Aufarbeitung ausgesuchter und automatisch korrigierter Wetterstationsdaten, welche in Zusammenarbeit mit dem kartographischen Institut der Universität Wien erstellt wird, dar (7). In Abbildung 3 wird ein Prototyp dieses Kartenmaterials gezeigt, das die Neuschneehöhenverteilung innerhalb Tirols zeigt.

Abb. 3: Neuschneehöhenkarte für Tirol (7)

Weiters wurde unter der Koordination von NOGGLER (tiris) und auf Anregung des Lawinenwarndienstes die bereits seit letzter Wintersaison freigeschaltete Anwendung von Hangneigungskarten für ganz Tirol wesentlich übersichtlicher gestaltet. Jeder beliebige Ort, jede beliebige Skitour und jede beliebige Variantenabfahrt kann damit bereits bei der Tourenplanung angeschaut werden. Die Auswahl der Hangneigungsklassen erfolgte nach den Kriterien von bereits in der Alpinausbildung gelehrten Entscheidungsstrategien.

199

Abb. 4: Hangneigungskarte für Tirol (tiris, 2002) Erwähnenswert sind noch der Einbau des Alpinwetterberichtes der Wetterdienststelle Innsbruck, die Einarbeitung eines umfangreichen Downloadbereiches und die Anlegung eines Tourenarchivs. Für Lawinenkommissionsmitglieder wird es einen passwortgeschützten Bereich geben, über den sie noch spezifischere Informationen (Infobox) für deren Lawinengefahrenbeurteilung herunterladen werden können.

In diesem Zusammenhang möchten wir auch noch darauf aufmerksam machen, dass detaillierte Unfallanalysen neben weiteren wichtigen Informationen eines Winters in den jährlich von uns herausgegebenen Winterberichten „Schnee und Lawinen“ publiziert werden. Diese Winterberichte können ebenso im Internet heruntergeladen bzw., solange noch nicht vergriffen, auch direkt bei uns bestellt werden.

Es wird sich also lohnen, unserer Seite www.lawine.at einen Besuch abzustatten.

A L L E A B R U F - B Z W. B E Z U G S M Ö G L I C H K E I T E N D E S T I R O L E R L AW I N E N L A G E B E R I C H T E S A U F E I N E N B L I C K Telefontonband: +43/(0)512/1588 1001(0512)/1588 (falls Provider nicht Telekom ist) 200

Internet: Faxabruf:

www.lawine.at (0512)580915; Achtung, seit Wintersaison 2001/2002 neue Nummer Teletext: Seite 615 ff.

Täglicher E-Mail-Versand: Es werden sowohl der tägliche Lawinenlagebericht als auch ein Datenblatt der automatischen Wetterstationen versandt. Bei Interesse bitte bei uns melden (Adresse siehe Ende dieses Artikels). Die Aufnahme in den Verteiler ist kostenlos.

Täglicher Faxversand: Es können sowohl der Lawinenlagebericht als auch ein Datenblatt der automatischen Wetterstationen angefordert werden. Bei Interesse bitte bei uns melden (Adresse siehe Ende dieser Information). Die Aufnahme in den Verteiler ist kostenlos.

Rundfunk: Radio Tirol täglich um 7.34 Uhr;Antenne ca. 8.00 Uhr; Krone Hitr@dio u. a.; bei gravierender Änderung der Lage auch mehrmals täglich.

W@P: wap.lawine.at Alle Personen mit einem W@P-fähigen Handy können sich den Lawinenlagebericht nun auch über das Handy abrufen.

CONCLUSIO Wir werden alles daran setzen, durch ständigen Kontakt mit den Benutzern unserer Produkte und durch die notwendige Aufgeschlossenheit gegenüber Neuerungen auch weiterhin eine moderne, praxisorientierte Serviceeinrichtung zu bleiben.

DANKSAGUNG Die ständige Weiterentwicklung und Anpassung von Produkten des Lawinenwarndienstes Tirol an die Bedürfnisse der Benutzer wird maßgeblich auch von diversen Institutionen unterstützt. Besonderer Dank gilt dem tiris-Team (NOGGLER, OBERBICHLER et al.) für die Programmierung der Geländeneigungsinformationen, dem Tiscover-Team (STARZACHER, BRUGGER et al.) für die allgemeine Betreuung der Internet201

seite und dem kartographischen Institut der Universität Wien (KRIZ, KIENBERGER) für die tatkräftige Unterstützung bei der Erstellung von Schneehöhenverteilungskarten.

L I T E R AT U R (1) Aulitzky H.: Sicherheitserwartungen bei permanenten und temporären Lawinenschutzmaßnahmen. In: Jahrbuch des Österreichischen Kuratoriums für alpine Sicherheit: Für die Sicherheit im Bergland, 167-174, (1977).

(2) Bolognesi R.: Evaluer le risque avalanche avec le NivoTest. In: www.meteorisk.ch (2001).

(3) Engler M. et al.: Snowcard & Faktorencheck. In: Fachpublikation zu Risikomanagement – Lawinen, Information für Fachübungsleiter Nr. 24 (2001).

(4) Freiberger P.: Die Lawinenwarner von Innsbruck. Bergsteiger – Das Tourenmagazin (1), 92-97 (2001).

(5) Gabl K.: Reduktionsmethoden aus der Sicht des Sachverständigen.

In:Jahrbuch des Österreichischen Kuratoriums für alpine Sicherheit: Sicherheit im Bergland, 49-60 (2000).

(6) Haegeli P.: Mündliche Mitteilung, Publikation in den noch nicht veröffentlichten Proceedings des ISSW (International Snow Science Workshop) in Penticton, September 2002.

(7) Kriz K., Nairz P.: Database Driven Online Mapping at the Avalanche Warning Centre Tyrol.In:Kongressband des ICA (International Cartographic Association), Mountain Cartography Workshops, Mt. Hood, Oregon, USA, Mai 2002, in Druck (2002).

(8) La Chapelle E. R. et al. : Central avalanche forecasting – Summary of scientific investigations. Department of Atmospheric Sciences AK – 40, Seattle (1977).

(9) Larcher M.: STOP or GO, Entscheidungsstrategie für Tourengeher.

In: Berg&Steigen, Zeitschrift für Risikomanagement im Bergsport 4/99, 21-27 (1999).

(10) Larcher M.: STOP or GO Vol. 2, Entscheiden und Handeln abseits gesicherter Pisten. In: Berg&Steigen, Zeitschrift für Risikomanagement im Bergsport 4/00, 36-40 (2000).

202

(11) Lehning M. et al.: Combining snow drift and SNOWPACK models to estimate snow loading in avalanche slopes, In: Loset & Norem (Hrsg.), Snow Engineering, Hjorth-Hansen, Holand, Balkema, 113-122 (2000).

(12) Lehning M. et al.: Schneeverfrachtung und Schneedeckenentwicklung in alpinem Gelände (DACH Meeting Wien), in Druck (2002 a).

(13) Lehning M., Bartelt P.:A physical SNOWPACK model for the Swiss Avalanche Warning. Part I: Numerical Model, in press (CRST) (2002 b).

(14) Mair R.: Lawinenlagebericht – quo vadis? In: Jenny E., Riedmann G., Flora G., Berghold F. (Hrsg.), Jahrbuch 98 der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin, OK-Druck Schreithofer GesmbH, Innsbruck, 113-123 (1998).

(15) Mair R.: EDV-Anwendung im Lawinenwarndienst. In: Gabl K., Lackinger B. (Hrsg.), Lawinenhandbuch, Tyrolia-Verlag, Innsbruck, 205-209, (1996).

(16) Mc Clung D.: Unveröffentlichtes Manuskript, 50-Jahr-Feier des EISLF, Davos (1986).

(17) Munter W.: Grenzen der Vorhersehbarkeit bei der Beurteilung der Lawinengefahr, Beitrag zum Erkenntnisproblem der praktischen Lawinenkunde, unveröffentlichtes Manuskript, Bern (1989).

(18) Munter W.: 3x 3 Lawinen: Entscheiden in kritischen Situationen, Agentur Pohl & Schellhammer, Garmisch-Partenkirchen (1997).

(19) Nairz P.: Überblick und Vergleich von Lawinenvorhersagemethoden. Diplomarbeit, ausgeführt an der University of British Columbia (Kanada) und am Institut für Wildbach- und Lawinenschutz (Universität für Bodenkultur), Wien (1997).

(20) Nairz P.: Der Lawinenlagebericht und darauf aufbauende Entscheidungsstrategien als Hilfsmittel zur Unfallvorbeugung, In: Amt der Tiroler Landesregierung, Lawinenwarndienst (Hrsg.); Schnee und Lawinen 1999–2000, Raggl digital graphic + print GmbH, Innsbruck, 110-111 (2000).

203

(21) Nairz P.: Die Bedeutung einer Lawinenunfalldatenbank für die Vermeidung von Lawinenunfällen, Fachbereichsarbeit für den öffentlichen Dienst. In: Amt der Tiroler Landesregierung, Lawinenwarndienst (Hrsg.), Schnee und Lawinen 2000–2001, Raggl digital graphic + print GmbH, Innsbruck, 120-129 (2001 a).

(22) Nairz P.: Verifikation des Lawinenlageberichtes, unveröffentlichtes Manuskript (2001 b).

(23) Nairz P.: Lawinenlagebericht und Gefahrenstufen – Basis moderner Entscheidungsstrategien. In: Ladenbauer W. (Hrsg.), Kongressband „Psyche & Berg“ 2001, Eigenverlag BRD Niederösterreich, Wien, 153-156 (2002).

(24) Salm B.: Möglichkeiten und Grenzen bei der Einschätzung des Lawinenrisikos. In: Jahrbuch des Österreichischen Kuratoriums für alpine Sicherheit: Sicherheit im Bergland, 161-188 (1986).

(25) Schimpp O.: Der Lawinenwarndienst in Tirol. In: Jahrbuch des Österreichischen Kuratoriums für alpine Sicherheit: Für die Sicherheit im Bergland, 94-99 (1977).

204

M a r k u s Ta n n h e i m e r, A l f r e d T h o m a s , H e i n z G e r n g r o ß , Hanns-Christian Gunga

Eignet sich die Sauerstoffsättigung zur Objektivierung der Höhensymptomatik?

Erfahrungen einer Expedition zum Broad Peak (8.047 m).

Is oxygen saturation appropriate to objectify high altitude symptoms?

Experiences from an expedition to Broad Peak (8,047 m).

S U M M A RY 13 healthy, European mountaineers (11 males, 2 females) were members of the German-Pakistan Broad Peak (8,047 m) Research Expedition/Karakoram.

During the approach to the Broad Peak, at Base Camp as well as during the ascent oxygen saturation was measured under resting conditions, physical exercise and during sleep by pulseoxymetry. Furthermore, a questionaire had to be answered regarding symptoms of acute mountain sickness (AMS). A remarkable drop of the oxygen saturation was observed especially at extreme altitudes (7,100 m; median 63 %, min 59 %, max 65 %). At 4,850 m the lowest oxygen saturation values were found during intensive physical exercise (median 77,5 %, range 69–85 %) and during sleep (median 81 %, range 73–88 %), the highest oxygen saturations under resting conditions (median 86,5 %, range 77–89 %). There was a significant correlation (p = 0.0005–0.05) between the oxygen saturation measured during the approach to the Base Camp at Broad Peak and the symptoms of AMS (p = 0.025–0.01)) and the overall physical performance of the subjects. Based on the data from the oxygen saturation for subjects with no acclimatisation four different levels were established: >90 % no symptoms, >80 % low AMS scores, >70 % moderate AMS score, <60 % severe AMS scores; in the subjects with acclimatisation these four levels based on the oxygen saturation were >80 %, >70 %, >65%, <65 %). Pulseoxymetry is an objective, non-invasive, easy to handle method. In combination with a clinical examination and the AMS questionaire it is a valuable tool in the diagnosis of AMS which can be applied by trained technical personal. Special emphysis shoud be given to the determination of the oxygen saturation during sleep because low saturation values during the sleep will have an effect on the physical performance later on.

205

Keywords: Acute Mountain Sickness (AMS); hypoxia, climbing at extreme altitudes, pulsoxymetry.

Z U S A M M E N FA S S U N G Dreizehn gesunde europäische Bergsteiger (11 männlich, 2 weiblich) nahmen an der 62-tägigen deutsch-pakistanischen Forschungsexpedition zum Broad Peak (8.047 m), Karakorum, Pakistan, teil. Während des Anmarsches, des Aufenthalts im Basislager sowie beim Gipfelaufstieg wurde pulsoxymetrisch die Sauerstoffsättigung in Ruhe, während körperlicher Belastung sowie im Schlaf gemessen. Parallel hierzu wurde ein Höhenkrankheitsfragebogen ausgefüllt.

Wir fanden einen deutlichen Abfall der Sauerstoffsättigung insbesondere in extremen Höhen (7.100 m: Median 63 %, Min. 59 %, Max. 65 %) sowie eine lange Zeitdauer, welche für eine vollständige Akklimatisation benötigt wird.

Die niedrigsten Werte in 4.850 m zeigten sich während maximaler körperlicher Belastung, 77,5 % (69–85 %) und im Schlaf, 81% (73–88 %), die höchsten in Ruhe, 86,5 % (77–89 %). Es besteht eine signifikante Korrelation (p = 0.005–0.05) zwischen der gemessenen Sauerstoffsättigung während der Anmarschphase zum Aufenthalt im Basislager und der Ausprägung der Höhenkrankheit (Acute Mountain Sickness: AMS) sowie der Höhenleistungsfähigkeit (p = 0.025–0.01). Die Grenzwerte zwischen „keiner Höhensymptomatik“, „Höhenfühligkeit“, mittelschwerer AMS und maligner AMS konnten für den unakklimatisierten (>90 % / >80 % / >70 % / <70 %) und den akklimatisierten (>80 % / >70 % / >65 % / <65 %) Zustand abgeschätzt werden.

Die Pulsoxymetrie ist eine objektive, nichtinvasive, einfach anwendbare Messmethode. Sie ist neben klinischer Untersuchung und Fragebogentest eine wertvolle Hilfe in der Diagnostik der Höhenkrankheit auch bei der Anwendung durch medizinisches Hilfspersonal. Schlafmessungen können eine bestehende Höhensymptomatik trotz (nahezu) normalen Ruhesättigungswerten erklären.

Schlüsselwörter: AMS, Hypoxie, Höhenbergsteigen, Höhenkrankheit, Pulsoxymetrie.

EINLEITUNG In der Höhe ist aufgrund des reduzierten Luftdrucks der alveoläre Sauerstoffpartialdruck und demzufolge die arterielle Sauerstoffsättigung (saO2) reduziert.

Der daraus resultierende Sauerstoffmangel im Gewebe wird als ein wesentlicher Auslösemechanismus bei der Entstehung der Höhenkrankheit (Acute Mountain Sickness: AMS) bei bis dahin gesunden Personen angesehen (6, 28).

Eine objektive Messmethode in der Diagnostik dieser mitunter schwerwiegenden Erkrankung wäre sehr wünschenswert.

206

Die arterielle Sauerstoffsättigung als Indikator des Sauerstofftransports zum Gewebe kann einfach und nichtinvasiv mittels der Pulsoxymetrie bestimmt werden. Da Pulsoxymeter immer leichter und einfacher in der Handhabung geworden sind, werden sie häufig beim Höhenbergsteigen eingesetzt, um den Sauerstoffsättigungsverlauf während des Höhenaufenthaltes aufzuzeigen. Hinsichtlich der therapeutischen Konsequenz besteht jedoch Unsicherheit, da es unseres Wissens keine entsprechenden Grenzwerte gibt. Außerdem besteht eine individuelle Variabilität bedingt durch den Akklimatisationsgrad und das Ausmaß des „Hypoxic Ventilatory Response“ (6, 28, 29).

In der vorliegenden Studie wurde der Frage nachgegangen, ob die Pulsoxymetrie eine objektive Hilfe bei der Diagnosestellung der AMS und bei der Vorhersage der individuellen Höhenleistungsfähigkeit ist, um die jeweiligen Grenzwerte der Sauerstoffsättigung für die unterschiedlichen Formen der AMS festzulegen.

M AT E R I A L U N D M E T H O D E Dreizehn gesunde europäische Bergsteiger (11 männlich, 2 weiblich, Alter: 30,4 ± 5,4; Gewicht: 73,4 ± 10,7 kg; Größe: 179,2 ± 10 cm; Body-Mass-Index: 22,9 ± 1,6 kg/m2) nahmen an der 62-tägigen deutsch-pakistanischen Forschungsexpedition zum Broad Peak (8.047 m) teil. Alle waren Nichtraucher. Sie bereiteten sich selbst mit Ausdauertraining (insbesondere Bergläufen und Fahrrad fahren) in geringer Höhe (400–600 m über Meereshöhe) und mehreren Aufenthalten in den Nordalpen nicht oberhalb von 3.000 m vor (Tab. 1). Bei ihnen zeigte sich eine signifikante Erhöhung der Sauerstoffbindungsfähigkeit (Standard P50: 31,1 ± 0,8 mmHg) (4). Ihre mittlere maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit, welche unmittelbar vor dem Abflug bestimmt wurde, lag bei 61,2 ± 10,2 ml x min-1 x kg-1. Nach dem Flug von Frankfurt nach Islamabad, Pakistan (Tag 1), wurde das Basislager auf dem Baltoro-Gletscher (Concordia-Platz), 4.850 m, am 20. Tag erreicht (Tag 4–6 Aufenthalt in Abottabad [1.300 m], Tag 7–11 Jeepfahrt bis Chongo [2.700 m], Tag 12–20 Fußmarsch [tägliche Marschzeit zwischen 4 bis 7 Stunden]). Die tägliche Zunahme der Schlafhöhe war dabei nahezu ideal hinsichtlich des Akklimatisationsprozesses (26, 27). Nach Erreichen des Basislagers wurde das Expeditionsteam aus organisatorischen Gründen in zwei Gruppen unterteilt. Während des folgenden Aufenthalts im Basislager (Tag 21–51) wurden drei Hochlager aufgebaut (Lager 1 in 5.750 m, Lager 2 in 6.400 m und Lager 3 in 7.100 m) und danach ein Versuch, den Gipfel zu erreichen, unternommen. Leider konnte wegen schlechten Wetters und dem daraus resultierenden engen Zeitfenster für den Gipfelanstieg nur eine maximale Höhe von 7.600 m erreicht werden. Gruppe 1 verließ das Basislager am 46. Tag und

207

erreicht Ulm bereits 6 Tage später, um an weiteren Untersuchungen teilzunehmen. Gruppe 2 verblieb im Basislager bis Tag 51, der Rückflug nach Frankfurt fand am 62. Tag statt. Eine Person kehrte aus persönlichen Gründen am 38. Tag zurück. Das exakte Höhenprofil gibt Abbildung 1 wider.

Tabelle 1: Vorbereitungstraining der 13 Bergsteiger (unterstrichen: weiblich) Person 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Höhentraining 1.000 – 3.000 m

Ausdauertraining

regelmäßig regelmäßig regelmäßig manchmal regelmäßig selten selten regelmäßig regelmäßig manchmal kein regelmäßig regelmäßig

regelmäßig regelmäßig regelmäßig regelmäßig regelmäßig regelmäßig manchmal regelmäßig regelmäßig regelmäßig regelmäßig regelmäßig regelmäßig

Bergführer Bergführer Bergführer Medizinstud.

Bergführer Medizinstud.

Geographiestud.

Bergführer Bergführer Diätassistentin Bergführer, Arzt Bergführer Bergführer

Abbildung 1: Höhenprofil der deutsch-pakistanischen Forschungsexpedition zum Broad Peak (8.047 m). Anmarschphase (Tag 1 bis 20), Basislageraufenthalt (Tag 20 bis 51), Errichtung der Höhenlager, Gipfelversuch (Tag 43 und 45) und der Abmarsch in 2 Gruppen.

208

D I E M E S S U N G D E R A RT E R I E L L E N O 2 - S Ä T T I G U N G Die Verwendung von Pulsoxymetern, in unserem Fall das N-10 von Nellcor®, ist unter verschiedenen Umweltbedingungen bereits zur Anwendung gekommen (5, 8, 11). Um das verwendete Gerät vor der Expedition zu kalibrieren, wurden simultane Messungen mit dem CO-Oximeter Corning 282 bei 14 Intensivpatienten durchgeführt. Die Übereinstimmung war sehr gut (Differenz: Median –0,05 %; Min. –2,0 %; Max. 3,0 %).

In Übereinstimmung mit Mertzlufft (13) bedingt die Tatsache, dass übliche Pulsoxymeter mit zwei Wellenlängen (~660 nm: O2Hb und ~940 nm: HHb) messen, dass sie nicht die Sauerstoffsättigung (sO2) selbst, sondern nur die partielle Sauerstoffsättigung (psO2) messen. COHb und MetHb werden nicht berücksichtigt. Daher ist unter Normalbedingungen (COHb + MetHb = 2 %) die partielle arterielle Sauerstoffsättigung (psaO2) um etwa 2 % höher als die saO2, (98 % anstatt 96 %). sO2 =

cO2Hb (cO2Hb + CHb + cCOHb + cMetHb

* 100 %

psO2 =

cO2Hb (cO2Hb + CHHb)

* 100 %

Um Missverständnissen vorzubeugen, verwenden wir die von Zander (32) vorgeschlagene Nomenklatur.

DIE MESSUNG DER PSAO2 IN UNTERSCHIEDLICHEN BEDINGUNGEN Die psaO2 wurde mit dem wiederverwendbaren Fingersensor für Erwachsene am warmen Finger, meist Zeigefinger, gemessen. Während der Messung wurde die Hand mit dem Sensor entweder in die Anoraktasche gesteckt oder von einem Handschuh bedeckt, um die Finger warm zu halten und um Lichtinterferenzen zu vermeiden; allerdings beeinflusst Umgebungslicht nach Severinghaus (22) die Messung nicht.

Die Messung der psaO2 wurde in wachem Zustand ohne körperliche Belastung in sitzender oder liegender Position durchgeführt, nachdem die betreffende Person mindestens 10 Minuten in der gleichen Position verbracht hatte. Der Abstand zur letzten Nahrungsaufnahme betrug mindestens 1,5 Stunden. Es dauerte ungefähr zwischen 1/2 bis 3 Minuten, bis der Wert für die psaO2 auf dem Display für etwa 15 Sekunden konstant blieb. Dieser Wert wurde dann als Ruhe-psaO2 bezeichnet. In größeren Höhen stabilisierte sich die Sättigung auf Grund der Cheyne-Stokes’schen Atmung (siehe Diskussion) niemals vollständig. Dies machte es erforderlich, einen Mittelwert der angezeigten Sättigungswerte zu

209

nehmen. Der Untersucher verfolgte dabei kontinuierlich die Messwerte über etwa 2 Minuten (5 Zyklen), merkte sich dabei Minimal- und Maximalwert und nahm den repräsentativen Wert für diesen Untersuchungszeitraum.

Während des Schlafs wurde der Mittelwert eines Zeitfensters von 15 Minuten genommen. Messungen wurden während der Anmarschphase zum Basislager in 4.100 m, im Basislager (4.850 m) und im Lager 1 (5.750 m) durchgeführt.

Aus organisatorischen Gründen dauerte die Messung nach Erreichen des Basislagers bei allen Bergsteigern die ersten 3 Tage. Nach erstmaligem Erreichen des Lagers 1 konnte die Schlaf-psaO2 nur bei 5 von 12 Bergsteigern gemessen werden, beim zweiten Mal in dieser Höhe bei 6 von 11 Bergsteigern.

Um die Belastungs-psaO2 zu bestimmen, musste ein 100 m langer Hang von 30 m Höhenunterschied im Basislagerbereich (4.930 m) möglichst schnell hochgerannt werden. Dabei wurde parallel zur Belastungs-psaO2 die Herzfrequenz und die dafür benötigte Zeit notiert. Falls nicht anders angegeben, steht psaO2 für Ruhe-psaO2.

D I E M E S S U N G D E R H Ö H E N S Y M P T O M AT I K Zur Quantifizierung der AMS werden meistens Fragebogentests benutzt.

1991, als die Expedition zum Broad Peak durchgeführt wurde, war der am häufigsten benutzte der Environmental Symptoms Questionaire (ESQ) (20), der Lake Louise Score war noch nicht entwickelt (10, 18). Der ESQ besteht aus einer Abfrage von 67 einzelnen Symptomen, jedes ist in 6 unterschiedliche Schweregrade aufgeteilt (von 0 = nicht vorhanden bis 6 = extrem). Unserer Meinung nach ist ein solcher Test beim Höhenbergsteigen nicht praktikabel, möglicherweise funktioniert er unter Laborbedingungen (Unterdruckkammer). Die große Anzahl an häufig ähnlichen Symptomen führt beim Bergsteiger zu Lustlosigkeit und läuft dem Nutzen eines so detaillierten Fragebogens entgegen.

Aus unserer eigenen bergsteigerischen Erfahrung glauben wir, dass ein Bergsteiger in realer Höhe nicht zwischen mehr als drei unterschiedlichen Schweregraden (leicht, mittel, schwer) eines vorhandenen Symptoms unterscheiden kann. Aus diesem Grund entwickelten wir, basierend auf dem ESQ, den Höhensymptomatik-Test, der bereits früher vorgestellt wurde (25). Während der Expedition wurde der Fragebogen nach Erreichen einer neuen Höhe sowie während der ersten drei Tage des Basislageraufenthalts (4.850 m) von jedem Teilnehmer jeweils morgens ausgefüllt. Das Ergebnis eines Fragebogens (die Summe der Schweregrade) wird als Individual-Score (I.S.) bezeichnet. Er beschreibt, wie schwer die betreffende Person erkrankt ist. Zusätzlich wurden die Bergsteiger regelmäßig vom gleichen AMS-erfahrenen Arzt untersucht. Für die Therapie schwerer Formen der AMS standen neben raschem Abstieg Acetacolamide, Dexamethason und Sauerstoff zur Verfügung.

210

DIE MESSUNG DER HÖHENLEISTUNGSFÄHIGKEIT Die Höhenleistungsfähigkeit wurde durch die maximal erreichte Höhe, die ein Bergsteiger erreichte, ausgedrückt. Gemessen wurde sie mit einem analogen Höhenmesser (Altiplus N1; Pretel; Messgenauigkeit ± 1 m). Ein Unterschied von 100 m wurde als signifikant erachtet. Erreichten mehrere Bergsteiger die gleiche maximale Höhe und einige waren in der Lage, in dieser Höhe zu übernachten, wurde ihre Höhenleistungsfähigkeit als besser bewertet.

Ein Faktor, welcher Einfluss auf die körperliche Fitness und die Höhenleistungsfähigkeit hat, ist das Flüssigkeitsgleichgewicht. Körpergewicht (BW), Gesamtkörperwasser (TBW), Wassergehalt (TBW / BW), wasserfreie Körpersubstanz (CS) und Wasserumsatz (WT) wurden bestimmt. Das Körpergewicht nahm während der Anmarschphase zum Basislager und auch während des weiteren Aufenthalts dort ab. TBW nahm sofort nach Beginn des Aufstiegs ab, verblieb auf diesem niedrigen Niveau und nahm in der zweiten Phase des Basislageraufenthalts weiter leicht ab. Die CS veränderte sich bis zum Erreichen des Basislagers nicht, während des Aufenthalts dort verloren die Bergsteiger jedoch deutlich an wasserfreier Körpersubstanz. WT stieg während des aktiven Aufstiegs an, blieb während des Basislageraufenthalts konstant erhöht und nahm während des Gipfelversuchs nochmals zu. Weitere detailliertere Daten sind von Fusch et al. (7) publiziert.

Die Ergebnisse sind als Median (Minimum, Maximum) dargestellt. Die statistische Analyse erfolgte für nicht parametrische Daten mit dem Spearmen-RangKorrelations-Koeffizienten bei Bindungen. Der Wilcoxon-Test wurde für paarige Stichproben und der Wilcoxon-, Mann-, Whitney-U-Test für unpaarige Stichproben verwendet. Wir akzeptieren ein p kleiner 0,05 als Indikator für statistische Signifikanz.

ERGEBNISSE Das wesentlichste Ergebnis der vorliegenden Studie war der markante Abfall der psaO2 mit zunehmender Höhe und ansteigendem I.S. (Tab. 2). Es besteht eine signifikante Korrelation zwischen I.S. und psaO2 beim erstmaligen Erreichen einer neuen Höhe (4.850 m: rs = –0,77; p = 0,005; n = 13), (5.750 m: rs = –0,5; p = 0,05; n = 12), (6.400 m: rs = –0,74; p = n.s.; n = 4), (7.100 m: rs = –0,89; p = 0,05; n = 4). Der sprunghafte Anstieg der psaO2-Minimalwerte in 6.400 m (Abb. 2) ist dadurch bedingt, dass nur 10 der 13 Bergsteiger diese Höhe erreichten (positive Selektion) und von diesen aus organisatorischen Gründen nicht alle gemessen werden konnten. Die Maximalwerte nahmen jedoch kontinuierlich ab.

211

Während der ersten Tage im Basislager (4.850 m) hatten die 4 Personen mit dem höchsten I.S.: 7,5 (6–12) eine signifikant niedrigere psaO2: 81,5 % (77 bis 84 %) als die übrigen 9 Personen; I.S.: 2 (0–5), psaO2: 87 % (82–89 %) (p = 0,01). Der einzige Teilnehmer mit mittelschwerer AMS (I.S.: 12) hatte die niedrigste psaO2 in Ruhe (77 %) sowie auch im Schlaf (73 %) (Tab. 3).

Der signifikante Anstieg der psaO2 während des Basislageraufenthalts (Tag 1 bis 13) (p = 0,005) war gefolgt von einem geringen, nichtsignifikanten Abfall (Tag 13 bis 20) (Abb. 3). Es zeigte sich ein bemerkenswerter Anstieg der Minimalwerte während des gesamten Aufenthalts und eine Abnahme der interindividuellen Differenzen ( Tag 1 = 12, Tag 13 = 11, Tag 20 = 9).

Tabelle 2: Individual-Score und psaO2 in Ruhe mit steigender Höhe; kM: keine Messung Höhe [m]

1.200

2.300

3.600

4.100

4.850

5.750

6.400

7.100

kM kM kM

kM kM kM

13 2 0 7

kM kM kM

13 3 0 12

12 8 1 16

4 3,5 2 5

8 11,5 1 23

13 96,5 95 98

13 93,5 92 94

13 90,5 88 92

9 86,5 81 89

13 86 77 89

12 78,5 65 82

4 71 71 79

4 65 59 65

Individual-Score n Median Min. Max. psaO2 n Median Min. Max.

Abbildung 2 Abnehmende Sauerstoffsättigung (psaO2) und ansteigender Individual-Score (I.S.) mit steigender Höhe, bei erstmaligen Erreichen einer neuen Höhe. Dargestellt sind Median, Min., Max.

212

Abbildung 3 Ansteigende psaO2 mit zunehmender Aufenthaltsdauer im Basislager (4.850 m); Median – Minimum – Maximum

Tabelle 3: Individual-Score, psaO2 und Schlaf-psaO2 im Basislager (4.850 m).

Anhand ihres I.S. wurden die Bergsteiger in zwei Gruppen aufgeteilt, das Drittel mit dem höchsten I.S. oben, die anderen zwei Drittel unten (unterstrichen: weiblich).

Person

I.S.

Rang

psaO2

Rang

Schlaf-psaO2

Rang

4 7 11 2 1 3 5 6 8 9 10 12 13

12 8 7 6 1 3 5 2 0 3 2 3 2

1 2 3 4 12 7 5 10 13 7 10 7 10

77 80 84 83 86 87 87 88 89 86 87 82 87

13 12 9 10 7,5 4,5 4,5 2 1 7,5 4,5 11 4,5

73 75 77 80 80 82 88 83 83 82 81 74 85

13 11 10 8 8 5 1 3 3 5 7 12 2

PSAO2 IN RUHE UND IM SCHLAF Im Lager 1 (5.750 m) entwickelten nach Verbringen einer Nacht 3 von 12 Personen eine mittlere bis schwere AMS, I.S.: 15 (14–16); psaO2: 69 % (65 bis 71 %). Die restlichen 9 Personen hatten eine I.S. von 4 (1–9); psaO2: 80 % (73 bis 82 %). In der 4. Woche wieder in 5.750 m waren alle 11 Personen nahezu symptomfrei trotz nahezu unveränderter psaO2: 79 % (64–88 %); 1. Woche 78,5 % (65–82 %). Der maßgebliche Unterschied war, dass die Schlaf-psaO2 signifikant von 67 % (64–74 %) in der 1. Woche auf 73 % (71–82 %) in der 4. Woche gestiegen war (p = 0,05).

Acht Personen erreichten Lager 3 (7.100 m) in der 4. Woche, I.S.: 11,5 (1–23).

Da in zwei Gruppen aufgestiegen wurde, konnten pulsoxymetrische Daten nur in der ersten Gruppe (4 Bergsteiger) erhoben werden, psaO2: 63 % (59–65 %).

Mittlere bis schwer ausgeprägte AMS fand sich bei 5 von 8 Personen, I.S.: 19 (11–23) im Vergleich zu I.S.: 6 (1–10) bei den anderen 3 Bergsteigern.

Der Teilnehmer mit der niedrigsten gemessenen psaO2 (59 %) wies Symptome eines beginnenden Hirn- und Lungenödems auf (Ataxie, trockener Husten, Zyanose, Schläfrigkeit und Tachykardie); I.S.: 19. Die Person mit dem höchsten I.S. (23) gehörte zur 2. Gruppe (keine Pulsoxymetrie) und stieg sofort nach Erreichen von Lager 3 wieder ab. Der Bergsteiger mit der höchsten psaO2 in Lager 3 hatte den niedrigsten I.S. und erreichte die höchste Höhe (7.600 m).

213

Der Median der Schlaf-psaO2 sank von 83,5 % in 4.100 m und 81 % in 4.850 m auf 67 % in 5.750 m. Es zeigte sich ein signifikanter Anstieg der SchlafpsaO2 mit zunehmend verbrachter Zeit auf der gleichen Höhe (Abb. 4). Im Basislager stieg der Median der Schlaf-psaO2 von 81 % (73–88 %), Tag 1–3, auf 8 % (77–88 %), Tag 20–21 (p = 0,025), und in Lager 1 von 67 % (64–74 %), Tag 7–9, auf 73,5 % (71–82 %), Tag 21–22 (p = 0,05).

Abbildung 4: Ansteigende Sauerstoffsättigung (psaO2) im Schlaf mit zunehmender Aufenthaltsdauer im Basislager (4.850 m) bei einer Person (11)

PSAO2 UND HÖHENLEISTUNGSFÄHIGKEIT Es bestand eine signifikante Korrelation zwischen der psaO2 während der Anmarschphase (Rangsumme aus 1.200 m, 2.300 m, 3.600 m, 4.100 m, 4.850 m) und der Höhenleistungsfähigkeit (rs = 0,605; p = 0,025), ebenso wie auch in Lager 1 (rs = 0,631; p = 0,025). Außerdem bestand eine signifikante Korrelation zwischen der Schlaf-psaO2 und der Höhenleistungsfähigkeit (Tag 1–3 [4.850 m]: p = 0,05; Tag 20–21: p = 0,01; Tag 7–9 [5.750 m]: p = 0,025). Die 4 Personen mit der höchsten Schlaf-psaO2 im Basislager sowie die zwei Personen mit der höchsten Schlaf-psaO2 während der ersten Nacht in Lager 1 erreichten die größten Höhen.

Die niedrigsten Sättigungswerte (4.850 m) wurden während maximaler körperlicher Belastung: 77,5 % (69–85 %) und im Schlaf: (81 % (73–88 %), die höchsten in Ruhe: 86,5 % (77–89 %) gemessen; Belastungs-psaO2 < SchlafpsaO2 < Ruhe-psaO2 (p = 0,005).

214

Als Indikator für die Maximalbelastung betrug der Puls während des Belastungstests 157 ± 7,8 min-1; die benötigte Zeit lag bei 58 ± 11,8 sec.

Um die Grenzwerte der psaO2 für „keine Höhenkrankheit“, „Höhenfühligkeit“, mittelschwere AMS und maligne AMS zu bestimmen, stellten wir die psaO2 dem jeweiligen I.S. zusammen mit den klinischen Untersuchungsbefunden gegenüber. Die I.S.-Grenzwerte für „Höhenfühligkeit“ (I.S. > 3), mittelschwere AMS (I.S. > 9) und drohende maligne AMS (I.S. > 15) wurden bereits früher festgelegt (25) und werden grafisch auf die psaO2-Werte projiziert (Abb. 5).

Mit einer Sicherheitsreserve von 5 % gibt die folgende Tabelle 4 eine Richtlinie, um die AMS anhand psaO2 und I.S. zu klassifizieren. Da in extremer Höhe nur wenige Simultanmessungen von psaO2 und I.S. in akklimatisiertem Zustand möglich waren, wäre die entsprechende grafische Abschätzung für den akklimatisieren Zustand sehr spekulativ. Betrachtet man aber die Werte im Basislager und in Lager 1, ergibt sich ein relativ guter Anhalt dafür, dass die entsprechenden psaO2-Grenzwerte für den akklimatisierten Zustand um etwa 10 % niedriger liegen als die Werte beim erstmaligen Erreichen einer neuen Höhe.

Abbildung 5: Darstellung von Individual-Score (I.S.) und Sauerstoffsättigung (psaO2) beim erstmaligen Erreichen einer neuen Höhe. Die Grenzwerte für „Höhenfühligkeit“ (I.S.>3), mittelschwere AMS (I.S.>9) und drohende maligne AMS (I.S.>15) mittels der Regressionsgeraden auf die psaO2-Werte projiziert.

215

Tabelle 4: Unterteilung der Höhenkrankheit (AMS) anhand des IndividualScore (I.S.) und der Sauerstoffsättigung (psaO2) Unterteilung der AMS keine Höhenfühligkeit mittelschwere AMS (drohende) maligne AMS

I.S.

psaO2

psaO2 „akklimatisiert“

0–3 4–9 10–15 ≥ 16

> 90 % 80 %–90 % 70 %–80 % < 70 %

> 80 % 70 %–80 % < 70 % < 65 %

DISKUSSION Trotz der nahezu idealen Akklimatisationsbedingungen (3) während der Anmarschphase zum Basislager zeigte sich ein bemerkenswerter Abfall der psaO2 besonders in extremen Höhen. Sehr niedrige Werte und eine erstaunlich hohe Inzidenz der AMS, besonders mittelschwerer bis maligner Formen konnten beobachtet werden. Eine mögliche Erklärung sind die schlechten Wetterbedingungen von Tag 11–17 während des Basislageraufenthalts, welche jegliche Aktivität am Berg unmöglich machten. Deshalb konnte die wichtige zweite Akklimatisationsphase oberhalb der Basislagerhöhe mit dem Aufbau des Lagers 3 nicht stattfinden und ein wichtiger Akklimatisationsreiz in extremer Höhe fehlte. Während des dann doch stattfindenden Gipfelversuchs waren die Bergsteiger einer extremen körperlichen Belastung durch das zusätzliche Gepäck (Lager 3, Proviant und Material, welches sonst früher deponiert worden wäre) und durch den tiefen Neuschnee ausgesetzt. Dies dürfte zu einem höheren O2-Verbrauch und größerer Erschöpfung geführt haben, auch wenn wir keinerlei entsprechende spirometrische Daten erhoben haben. Außerdem ist schlechtes Wetter mit seinem reduzierten Luftdruck und tiefen Temperaturen als Risikofaktor für die Entwicklung der Höhenkrankheit bekannt (31). Allerdings können wir nicht alle Bedenken ausräumen, dass die beobachtete hohe Inzidenz der Höhenkrankheit nicht zum Teil auch auf Grund einer Überbewertung durch den verwendeten Fragebogentest hervorgerufen wurde. Andererseits führte das Fragebogenergebnis (I.S.) nur in Kombination mit der körperlichen Untersuchung durch einen AMS-erfahrenen Arzt zur Diagnose maligne Form der AMS. Bemerkenswert ist, dass in vergleichbaren Höhen unsere Ruhe-psaO2-Werte geringer als die anderer Autoren aus dem Himalaja (16) bzw. vergleichbar mit denen aus Unterdruckkammerversuchen (24, 30) waren.

216

Bekannte Fehlermöglichkeiten der Pulsoxymetrie sind ungenügendes Pulssignal bei kalten Extremitäten, wechselhafte Sättigung in größeren Höhen, bedingt durch Cheyne-Stokes’sches-Atemmuster, und die Tendenz, unter schwer hypoxischen Bedingungen die psaO2 zu unterschätzen. Wir gaben uns größte Mühe, während der Messphase warme Finger bei den Versuchspersonen sicherzustellen. Die beobachteten Schwankungen der psaO2 in größeren Höhen wird auch von anderen Autoren beschrieben (1, 16). Sie sehen die tagsüber in großen Höhen anzutreffende Cheyne-Stokes-Atmung als Ursache dieses interessanten Phänomens. Wir führten die Messung über ca. 2 Minuten (5 Atemzyklen) durch, um eine repräsentative Messdauer zu erzielen, aber es ist unmöglich zu sagen, ob der gemittelte Wert dann der „wahren Sättigung“ entsprach. Das Nellcor N-10 ist als ein Pulsoxymeter bekannt, welches auch bei geringer Sauerstoffsättigung zuverlässig misst (5, 8, 11, 22). Zusätzlich kalibrierten wir das verwendete Gerät mittels Simultanmessungen bei 14 Intensivpatienten. Die Abweichung lag im Vergleich zum CO-Oximeter Corning 282 als Goldstandard innerhalb von 1,3 % im Sättigungsbereich zwischen 50 und 90 %. Dieser Fehler liegt innerhalb der Messgenauigkeit.

Eine mögliche Erklärung für die niedrigeren Werte im Vergleich zu denen von Peacock (16) im Feldversuch gefundenen und den vergleichbaren Werten bei den angesprochenen Unterdruckkammerversuchen (24, 30) ist die unterschiedliche Zeit der Akklimatisation. Die Bergsteiger in Peacocks Studie konnten sich etwa 2 Wochen länger vor dem letztendlichen Gipfelversuch akklimatisieren und lebten durchschnittlich in größerer Höhe auf Grund der höheren Basislagerhöhe (5.500 m im Vergleich zu 4.850 m in unserer Studie) und unseres Wetterpechs im Mittelteil des Basislageraufenthalts (erzwungener Verbleib in Basislagerhöhe). Dies ist möglicherweise der Grund für deren höhere Sättigungswerte und ihrer relativen Symptomfreiheit und unserer hohen Inzidenz der mittelschweren bis malignen AMS. Auf der anderen Seite entsprechen die psaO2-Werte denen von Wests (30) und denen während der „Operation Everest II“ (24) mit ihrer vergleichbaren Akklimatisationszeit in der Unterdruckkammer.

Die bedeutende Rolle der Akklimatisation wird am eindrucksvollsten durch den permanenten Anstieg der psaO2 während des Basislageraufenthalts herausgehoben, am meisten stieg sie im Schlaf an. Dies zeigt eindeutig, wie lange wirkliche Akklimatisation benötigt. Ruhepuls und Appetit sind gute Indikatoren der Akklimatisation. Während der ersten 3 Tage des Basislageraufenthalts gaben 7 von 13 Bergsteigern einen erhöhten Ruhepuls von über 100/min im Fragebogentest an, am 14. Tag war es nur noch einer. Appetitlosigkeit spielte im Basis-

217

lager im Gegensatz zu den extremen Höhen von Lager 2 (6.400 m) und Lager 3 (7.100 m) nie eine wichtige Rolle.

Möglicherweise war unsere Akklimatisationszeit immer noch zu kurz und es muss als ein Ergebnis dieser Studie eine längere Akklimatisationsphase (z. B. 60 Tage) vor einem 8.000er-Gipfelversuch empfohlen werden. Auf dem Gipfel des Montblanc mit seinem ähnlichen Luftdruck wie im Basislager fand Thomas (26) eine mittlere psaO2 von 71 % bei einer Gruppe von Bergführern (im Vergleich zu 86 % im Basislager), nachdem sie 10 Tage in 3.375 m verbracht hatten. Dies lässt vermuten, dass nach einer normal üblichen Akklimatisationsphase die überwiegende Mehrheit der Bergsteiger auf hohen europäischen Gipfeln nicht wirklich akklimatisiert und einem erheblichen hypoxischen Stress ausgesetzt sind (6). Nur die kurze Verweilzeit auf dem Gipfel bewahrt sie vor den schweren Formen der AMS. Die quasi immer vorhandene Möglichkeit eines schnellen Abstiegs und ein gut funktionierendes Rettungswesen führen zu der geringen Zahl an schweren Zwischenfällen.

Die Tatsache, dass insbesondere die niedrigen psaO2-Werte während des Basislageraufenthalts anstiegen und die interindividuellen Unterschiede abnahmen, stimmt mit dem klinischen Befund überein, dass sich die Personen in den ersten Tagen erholten, welche anfänglich an der Höhenkrankheit litten. Hierin unterscheidet sich die vorliegende Studie von den Untersuchungen von Regard (17) in 4.559 m Höhe. Dies liegt wahrscheinlich an deren schnellen Aufstieg im Gegensatz zum langsamen Höhenzuwachs während der Anmarschphase zum Basislager und dem langen Aufenthalt dort. Ein unterschiedlich ansteigender pulmonalarterieller Druck könnte hierbei eine Rolle spielen.

Der beobachtete sprunghafte Anstieg der Schlaf-psaO2 vom zweiten auf den dritten Tag des Basislageraufenthalts (Abb. 4) war in dieser Deutlichkeit nicht erwartet worden. Wenn man bedenkt, dass auch Bergsteiger ein Drittel des Tages schlafend verbringen, könnte dies ein wesentlicher Punkt hinsichtlich der körperlichen Erholung sein. Die empirische goldene Regel „go high and sleep low“ (27) findet darin ihre Bestätigung. Selbst am Mount Everest wird heutzutage (erste Abfahrt mit Ski durch Kammerlander) mit einem schnellen Aufstieg aus relativ niedriger Höhe versucht, eine Übernachtung in extremer Höhe zu vermeiden (14).

Es gibt unterschiedliche Meinungen hinsichtlich der Bedeutung der Hypoxic Ventilatory Response (HVR) in der Entwicklung der AMS. Moore (15) und Roach (19) konnten einen Zusammenhang zwischen träger HVR, niedriger psaO2 und einer erhöhten Inzidenz der AMS zeigen, andere Autoren (9) fanden keine Korrelation zwischen HVR und psaO2. In manchen Studien scheinen Bergsteiger mit einer lebhaften HVR erfolgreicher in großer und extremer Höhe zu sein. Andere Untersuchungen belegten, dass Hochlandbewohner und einige

218

Elitebergsteiger eine träge HVR aufweisen (28), darunter auch Reinhold Messner, der 1978 zusammen mit Peter Habeler den Mount Everest als erster ohne zusätzlichen Sauerstoff bestieg. Gehäuftes Auftreten der periodischen Atmung als Folge einer lebhaften HVR mit den resultierenden Phasen schwerer Hypoxie (28) könnte dabei eine Rolle spielen. Andererseits wird berichtet, dass Bewohner niedriger Höhen sich schneller akklimatisieren und weniger AMSanfällig sind, wenn sie eine lebhafte HVR aufweisen.

Betrachtet man den Schlaf-psaO2-Anstieg vom zweiten auf den dritten Tag (Abb. 4), so ist der angegebene Median möglicherweise aufgrund der messungsbedingten verringerten Schlaftiefe etwas zu hoch. Allerdings ist diese Fehlermöglichkeit bei allen Schlafmessungen die Gleiche. Aufgrund der geringen Anzahl an Schlafmessungen besteht eine gewisse Unsicherheit hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen Schlaf-psaO2 und der Höhenleistungsfähigkeit.

Allerdings ist die Schlaf psaO2 wahrscheinlich ein aussagekräftiger Parameter bei der Erklärung einer vorhandenen AMS-Symptomatik trotz (nahezu) normaler Ruhe-psaO2. Allerdings sind hier noch weitere Untersuchungen für eine fundierte Aussage notwendig. Mehrere Pulsoxymeter (und mehrere Untersucher) sind dabei notwendig, um eine kontinuierliche und mehrfache Messung der Schlaf-psaO2 zu ermöglichen.

Die Korrelation von I.S. und psaO2 unterstreicht die Rolle der Hypoxie als Auslösemechanismus der Höhenkrankheit (2, 6). Ihre Latenz (21) lässt jedoch vermuten, dass Hypoxie nicht die direkte Ursache der Symptome ist, sondern einen Prozess in Gang bringt, welcher einige Stunden benötigt, um dann Symptome zu verursachen.

Der vernachlässigbare I.S. von 1 im Lager 3 (7.100 m) bei der Person, welche die größte Höhe erreichte (7.600 m), spiegelt wahrscheinlich nicht die reale Situation wider. Es ist schwer vorstellbar, dass eine Person in dieser Höhe symptomfrei ist. Und kein Bergsteiger kehrt 400 m unter dem Gipfel eines 8.000ers um, wenn er nicht zumindest durch Mattigkeit oder Erschöpfung dazu gezwungen ist. Dieses Negieren höchstwahrscheinlich vorhandener Symptome war möglicherweise eine unbewusste Strategie der Eigenmotivation. Später während des Abstiegs in Lager 3 stieg sein I.S. auf 3 an. Nichtsdestotrotz wies diese Person die beste Höhenleistungsfähigkeit auf und ihr I.S. war während der gesamten Expedition stets einer der niedrigsten, während sie die höchsten psaO2-Werte in Ruhe, während Belastung und während des Schlafs aufwies.

Ein bemerkenswerter Anstieg der Höhensymptomatik tritt ein, wenn der psaO2 unter 75 % in unakklimatisiertem bzw. unter 65 % in akklimatisiertem Zustand fällt. Dieser Befund unterschiedet sich von dem von Roach (19), der psaO2Grenzwerte von 85 % bzw. 81 % zur Abgrenzung der AMS angibt. Betrachtet man jedoch unsere Unterteilung in die unterschiedlichen Schweregrade der

219

AMS (Tab. 4), besteht eine relativ gute Übereinstimmung mit unseren Grenzwerten für moderate AMS. Allerdings weist das Studiendesign erhebliche Unterschiede auf (13 gegen 102 Bergsteiger; parallele anstatt retrospektiver Befunderhebung; verschiedene Höhe sowie unterschiedliche tägliche Höhenzunahme).

Die Unterteilung in akklimatisiert und nicht akklimatisiert ist natürlich nicht so exakt möglich. Selbst in geringer Höhe findet bereits eine Akklimatisation statt, sonst wäre ein erfolgreiches Höhenbergsteigen nicht möglich. Andererseits ist ab einer Höhe von etwa 5.500 m (~ Lager 1) die Grenze der Langzeitakklimatisationsfähigkeit erreicht. In noch größeren Höhen ist der körperliche Abbau unausweichlich, selbst ohne körperliche Aktivität (3, 27). Daher bevorzugen wir die Bezeichnung „das erste Erreichen einer neuen Höhe“. Deshalb ist es schwer, spezifische psaO2-Grenzwerte für den akklimatisierten und nicht akklimatisierten Zustand festzulegen. Allerdings liefert die kombinierte Verwendung von Höhenkrankheitsfragebogen, Anamnese und körperliche Untersuchung zusammen mit Verlaufsmessungen der psaO2 eine fundierte Aussage über den Akklimatisationszustand, die Höhenleistungsfähigkeit sowie über die AMS-Anfälligkeit.

In Übereinstimmung mit anderen Autoren (9, 19) empfehlen wir die Verwendung der Pulsoxymetrie zur Früherkennung und Diagnose der AMS. Auch Nichtärzte sind nach einer entsprechenden Einweisung in der Lage, korrekt zu messen. Die größte Aussagekraft hat diese Methode allerdings in den Händen eines erfahrenen Arztes im Rahmen einer ganzheitlichen Betrachtung. Es hängt dann vom Geschick des Arztes ab, aufgrund der Messergebnisse und der damit diagnostizierten fehlenden Akklimatisation dem sich subjektiv noch wohl fühlenden Bergsteiger von einem geplanten Aufstieg abzuraten.

Zum Schluss wollen wir als Fallbeispiel nochmals hervorheben, dass der erfolgreichste Bergsteiger dieser Expedition die höchsten psaO2-Werte sowohl in Ruhe, im Schlaf als auch unter Belastung aufwies.

L I T E R AT U R (1) Anholm J. D., Powles A. C., Downey R.: Operation Everest II: arterial oxygen saturation and sleep at extreme simulated altitude. Am Rev Respir Dis 145: 817-826 (1992).

(2) Bärtsch P., Maggiorini M., Ritter M., Noti C., Vock P., Oelz O.: Prevention of high-altitude pulmonary edema by Nifedipine. N Engl J Med 325: 1284-1289 (1991).

220

(3) Berghold F., Pallasmann K., Schaffert W., Schobersberger W.: Klinik und Therapie der Höhenkrankheit. Der Notarzt 7: 112-115 (1991).

(4) Böning D., Maassen N., Jochum F., Steinacker J., Halder A., Thomas A., Schmidt W., Noé G., Kubanek B.: After-effects of a high altitude expedition on blood. Int J Sports Med 18 (3): 179-185 (1997).

(5) Boxer R. A., Gottesfield I., Singh S., La Corte M. A., Parnell V. A., Walker P.: Noninvasive pulse oximetry in children with cyanotiy congenital heart disease. Crit Care Med 15: 1062-1064 (1987).

(6) Coote J. H.: Medicine and mechanisms in altitude sickness. Recommendations. Sports Med 20(3): 148-159 (1995).

(7) Fusch C., Gfrörer W., Koch C., Thomas A., Grünert A., Moeller H.: Water turnover and body composition during long-term exposure to high altitude (4.900 – 7.600 m). J Appl Physiol 80(4): 1118-1125 (1996).

(8) Glanfield M.: High altitude testing of pulse oximeter. British Medical Journal 297: 10 (1988).

(9) Hackett P. H., Hollingshead K. F., Roach R. B.: Arterial saturation during ascents predicts subsequent acute mountain sickness. in Sutton J. R., Houston C. S., Coates G.(eds. ): Cold and hypoxia. New York: Praeger 1987, p 544.

(10) Lake Louise consensus on definition and quantification of altitude illness, in: Sutton J. R., Coates G., Houston C. S. (eds.): Hypoxia: Mountain Medicine. Burlington Vermont, Queen City Press, 1992, pp 327-330.

(11) Lazzell V. A., Jopling M. W.: Accuracy of Pulse Oximetry in cyanotic congenital Heart Disease. Anesthesiology 67: 169 (1987).

(12) Maggiorini M., Bühler B., Walter M., Oelz O.: Prevalence of acute mountain sickness in the Swiss Alps. Brit Med J 301(6756): 853-855 (1990).

(13) Mertzlufft F., Zander R.: Monitoring des Sauerstofftransports mittels Pulsoxymetrie. Anästhesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther 28: 40-44 (1993).

(14) Messner R. (ed.): Alle 14 Achttausender überlebt. 6. Auflage. München – Wien – Zürich, BLV Verlagsgesellschaft mbH, 1995, pp 10, 144-160.

(15) Moore L. G., Harrison G. L., Mc Cullough R. G., Micco A. J., Tucker A., Weil J. V., Reeves J. T.: Low acute hypobaric ventilatory response and hypoxic depression in acute altitude sickness. J Appl Physiol 60 (4): 1407-1412 (1986).

221

(16) Peacock A. J., Jones P. L.: Gas exchange at extreme altitude: results from the British 40th anniversary Everest Expedition. Eur Respir J 10:14391444 (1997).

(17) Regard M., Landis T., Casey J., Maggiorini M., Bärtsch P., Oelz O.: Cognitive change at high altitude in healthy climbers and in climbers developing acute mountain sickness. Aviat Space Environ Med 62(4): 291-295 (1991).

(18) Roach R. C., Bärtsch P., Hackett P. H., Oelz O.: The Lake Louise acute mountain sickness scoring system, in: Sutton J. R., Houston C. S., Coates G. (eds): Hypoxia and Molecular Medicine. Burlington: Queen Printers 1993, pp 272-274.

(19) Roach R. C., Greene E. D., Schoene R. B., Hackett P. H.: Arterial oxygen saturation for prediction of acute mountain sickness. Aviat Space Environ Med 69: 1182-1185 (1998).

(20) Sampson J. B., Cymerman A., Burse R. L., Maher J. T., Rock P. B.: Procedures for the measurement of acute mountain sickness. Aviat Space Environ Med 54: 1063-1073 (1983).

(21) Savourey G., Guinet A., Besnard Y., Garcia N., Hanniquet A. M., Bittel J.: Evaluation of the Lake Louise acute mountain sickness scoring system in a hypobaric chamber. Aviat Space Environ Med 66(10): 963-967 (1995).

(22) Severinghaus J. W., Naifeh K. H.: Accuracy of Response of Six Pulse Oximeters to Profound Hypoxia. Anesthesiology 67: 551-558 (1987).

(23) Steinacker J. M., Halder A.; Liu Y., Bönning D., Thomas A., Stauch M.: Lactate and maximum oxygen uptake during normoxic and hypoxic exercise before and after a Himalaya expedition, in: Sutton J. R., Houston C. S., Coates G. (eds): Hypoxia and Molecular Medicine. Burlington: Queen Printers 1993, p 314.

(24) Sutton J. R., Reefes J. T., Wagner P. D., Groves B. M., Cymerman A., Malconian M. K., Rock P. B., Young P. M., Walter S. D., Houston C. H.: Operation Everest II: oxygen transport during exercise at extreme simulated altitude. J Appl Physiol 64(4): 1309-1321 (1988).

(25) Tannheimer M., Thomas A., Gerngroß H.: Selbsttest zur Beurteilung der Höhensymptomatik. Wehrmed Mschr. 7/44: 138-141 (2000).

(26) Thomas A.: Pulsoximetrie lässt Höhenkrankheit frühzeitig erkennen.

Alpenvereinszeitung 44: 86-88 (1992).

222

(27) Treibel W.: Bergmedizin, Höhenmedizin – ein Überblick, in: Klier W., Klenner J., Smekal C., Vonmetz L., Landes E. (eds.): Berg’ 96 Alpenvereinsjahrbuch 120. München – Innsbruck – Bozen, Deutscher und Oesterreichischer Alpenverein, Alpenverein Südtirol,1996, pp 287-302.

(28) Ward M. P., Milledge J. S., West J. B. (eds): High altitude medicine and physiology – second edition London – Glasgow – Weinheim – New York, Chapman & Hall Medical, 1995, pp 75, 79-82, 371.

(29) Weil J. V., Swanson G. D.: Peripheral chemoreceptors and the control of breathing, in: Whipp B. J., Wasserman K. (eds): Exercise, Pulmonary physiology and pathophysiology. New York, Deccer, 1991, pp 371-405.

(30) West J. B., Boyer S. J., Graber D. J., Hackett P. H., Maret K. H., Milledge J. S., Peters jr. R. M., Pizzo C. J., Samaja M., Sarnquist F. H., Schoene R. B., Winslow R. M.: Maximal exercise at extreme altitudes on Mount Everest. J Appl Physiol 55(3): 688-698 (1983).

(31) West J. B.: Barometric pressure on Mt. Everest: new data and physiological significance. J Appl Physiol 86(3): 1062-1066 (1999).

(32) Zander R., Mertzlufft F.: Oxygen parameters of blood: definitions and symbols. Scand J Clin Lab Invest 50 Suppl. 203: 177-185 (1990).

223

224

Carsten Lundby

Gene expression and muscle morphology in humans at 4,100 m Genexpression und Muskelmorphologie bei Hochlandbewohnern in 4.100 m Z U S A M M E N FA S S U N G Ziel unserer Studie war es nachzuweisen, dass bei Tieflandbewohnern unter Höhenexposition zur Erhöhung der Sauerstoffextraktion eine Induktion der Angiogenese auftritt. Weiters nahmen wir an, dass diese gesteigerte Angiogenese die Folge einer Zunahme des Transkriptionsfaktors HIF-1 und des Angiogenesefaktors VEGF ist.

Zur Untersuchung dieser Annahmen wurden Muskelbiopsien von Küstenbewohnern auf Meeresniveau und nach 2 bis 8 Wochen Höhenaufenthalt in 4.100 m Seehöhe gewonnen. Zusätzlich wurden AymaraIndianer als Bewohner großer Höhen untersucht. Es wurden keinerlei Veränderungen der Expression von HIF-1 oder VEGF unter Höhenexposition festgestellt, weder bei den Küstenbewohnern noch bei den Aymara-Indianern.

Die Kapillarisierung auf Meeresniveau betrug 4.0 ± 0.2 Kapillaren/Muskelfaser und blieb unter Akklimatisation unverändert. Die Kapillarisierung der Einwohner betrug 2.4 ± 0.1 Kapillaren/Muskelfaser und war deutlich niedriger (p < 0.001) im Vergleich zu den Küstenbewohnern vor und nach Höhenexposition. Auch die durchschnittliche Querschnittsfläche pro Faser war bei den Höhenbewohnern kleiner, jedoch die Zahl der Kapillaren/mm2 war in beiden Populationen gleich.

Zusammenfassend wird festgestellt, dass eine Höhenexposition in 4.100 m die Muskelstruktur von Küstenbewohnern nicht verändert.

Schlüsselwörter: Angiogenese, Muskelstruktur, große Höhe, HIF-1 , VEGF.

S U M M A RY We speculated that low landers exposed to high altitude would induce angiogenesis in order to increase oxygen extraction. Furthermore, we speculated that this increase would be the result of an increase in the tran225

scription factor HIF-1 and the anginogenic factor VEGF. To test this we obtained muscle biopsies from sea level residents at sea level and after 2 and 8 weeks of exposure to 4,100 m. Also high altitude native Aymara Indians were investigated. No changes were found in HIF-1a and VEGF expressions at any time point with hypoxic exposure in the lowland subjects. Also, the high altitude Aymara Indians did not differ compared to the lowlanders in regards to these two genes.

Sea level capillarization was 4.0 Âą 0.2 cap./fibre, and remained unchanged with acclimatization. Native muscle fibre capillarization was 2.4 Âą 0.1 cap./fibre, and was lower (P < 0.001) compared to the sea level residents before and after hypoxic exposure, however, since also the mean area per fibre was smaller in the natives, the number of capillaries/mm2 was equal in both populations. In conclusion, exposure to 4,100 m does not alter human muscle structure in sea level residents.

Keywords: angiogenesis, muscle structure, high altitude, HIF-1 , VEGF

INTRODUCTION Exposure to high altitude induces several adaptive responses to ensure an adequate oxygen supply to the cells. Hypoxia-inducible factor 1 (HIF1) is the transcription factor for many genes that are augmented in hypoxic environments, and whose main purpose is to increase either O2 delivery or the metabolic capacity of the cells (15). Examples of such genes are 1) erythropoietin, that induces erythropoiesis and thus increased oxygen transport capacity 2) VEGF, that induces angiogenesis, and thereby allows a more efficient oxygen extraction by the cell, and 3) glucose transporters and glycolytic enzymes which together allow an increased glycolytic flux in the cell.

The HIF-1 complex is a heterodimeric protein consisting of a HIF-1_ and HIF-1 subunit, which belong to the subfamily of basic helix-loop-helix transcription factors containing a PAS (PER-ARNT-SIM) motif.The biological activity of HIF-1 is determined by the expression and activity of the HIF-1 subunit. HIF-1 is the transcription factor for several genes, and is constitutively expressed, whereas HIF-1 is ubiquinated in normoxic conditions (14, 8, 10) but stabilized with increased hypoxic conditions (17, 9). Also, hypoxia or ischemia has been demonstrated to increase HIF-1 mRNA expression (18, 1). HIF- is thus regulated at multiple levels as a function of O2 concentration.

Analysis of rat brain exposed to hypoxia, revealed an increase in HIF1_ protein after 6 hours exposure that persisted for 14 days (2), and recent226

ly also human mRNA for HIF-1 was found to increase following intermittent exposure to normobaric hypoxia (16).

An increase in muscle capillary density in humans exposed to hypoxia has long been speculated to be advantageous, since it would allow an increased mean transient time for the red blood cell in the capillaries surrounding the muscle, which in turn would allow more time for the diffusion of gases.The capillary density of humans exposed to hypoxia has been investigated by numerous groups. However, the results are quite deviating.

Capillary density is found to increase 9–12 % after weeks of hypoxic exposure in human biopsy studies (5, 6, 12). In these studies, however, the increased density is accomplished by a consequence of muscle atrophy and unchanged number of capillaries. Recently, however, an increase in capillarization has been observed at high altitude on the basis of an increase in the actual capillary number (HC Gunga, personal communication).

We hypothized that sea level residents exposed to high altitude would increase the mRNA levels of HIF-1 and VEGF and thereby increase muscle capillarization in order to increase oxygen availability to the skeletal muscle. To test this, 8 Danish sea level residents were investigated at sea level, and after 2 and 8 weeks of exposure to 4,100 m altitude. Also 7 high altitude native Aymara Indians were studied after life long residents at high altitude.

METHODS Subjects Eight sea level residents (6 male + 2 female) (VO2max = 4.2 l x min-1 ± 0.3 (at sea level), height = 186 ± 2 cm, weight = 78 ± 3 kg, age = 25 ± 1 yr (mean ± SD) were taking part in this study. Also 7 Aymara Indians (VO2max = 2.6 l·min-1 ± 0.3 (at 4,100 m), height = 164 ± 5 cm, weight = 63 ± 6 kg, age = 30 ± 4 yr (mean ± SD) participated. The Aymara Indians have lived on the Altiplano (4,100 m) for several generations, and are regarded high altitude natives.The Indian subjects participating in the study were all born and had lived all their lives at high altitude. All subjects gave their informed consent before participation. The research protocol was approved by the Ethical Committee of Copenhagen and Frederiksbergs communities (KF11-050/01) and by El Tribunal de Honor del Colegio Médico Departmental La Paz, and the Ministerio De Previsión Social y Salud Pública, La Paz, Bolivia.

227

Experimental procedure After local anaesthesia (lidocaine) a resting muscle biopsy was obtained from the middle portion of the vastus lateralis muscle, and was immediately frozen in liquid nitrogen, and was then stored at –50 °C for later analysis. The lowland subjects had a biopsy taken at sea level (SL), and after 2 (CH2) and 8 (CH8) weeks exposure to 4,100 meters of altitude.

The Aymara Indians were studied at the same altitude, but only one biopsy was taken from this group.

RNA isolation and reverse transcription To determine mRNA content of HIF-1 and VEGF total RNA isolation, reverse transcription (RT) and PCR were carried out as follows. Total RNA was isolated from 25 mg of muscle tissue by a modified guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction method adapted from (3) as described previously (13). RNA was resuspended overnight (4°C) in 2 µl mg-1 original tissue weight in DEPC treated H2O containing 0.1 mM EDTA. RT of 22 µl of total RNA sample was performed using the Superscript II RNase H- system (Gibco-BRL) as previously described (13). RT products were diluted in nuclease-free H2O to a total volume of 300 µl.

PCR The mRNA content of the selected genes was determined by fluorescencebased real-time PCR (ABI PRISM 7700 Sequence Detection System, Applied Biosystems). Forward (FP) and reverse (RP) primers and TaqMan probes were designed from human specific sequence data (EntrezNIH and Ensembl, Sanger Institute) using computer software (Primer Express, Applied Biosystems). The following sequences were used to amplify a fragment of HIF-1 FP: 5’ GCCCCAGATTCAGGATCAGA 3’; RP: 5’ TGGGACTATTAGGCTCAGGTGAAC 3’; probe: 5’ ACCTAGTCCTTCCGATGGAAGCACTAGACAA 3’, and of VEGF FP: 5’ CTTGCTGCTCTACCTCCACCAT 3’; RP: 5’ AGGAACAGATAAAAGAGAAAAGGCATT 3’; probe: 5’ CCAAGGTGTGCGACTGCTGCGAC 3’.The probes were 5’ 6-cavboxyfluorescein (FAM) and 3’ 6-carboxyN,N,N’,N’-tetramethylrhodamine (TAMRA) labelled. Prior optimization was conducted for each set of self-designed oligos determining optimal primer concentrations, probe concentration and verifying the efficiency of the amplification. For each of the target genes, the expected size of the 228

PCR product was confirmed on a DNA 2.5 % agarose gel. BA was also amplified for use as endogenous control using a pre-developed assay reaction (Applied Biosystems). PCR amplification was performed (in triplicates) in a total reaction volume of 25 µl. The reaction mixture consisted of 2.5 µl diluted template, forward and reverse primers and probe as determined from the prior optimization,2X TaqMan Universal MasterMix optimized for TaqMan reactions (Applied Biosystems; containing AmpliTaq Gold DNA polymerase, AmpErase Uracil N-glycosylase, dNTPs with dUTP, ROX as passive reference and buffer components) and nuclease free water. The following cycle profile was used for all genes: 50°C for 2 min + 95°C for 10 min + [95°C for 15s + 60 °C for 1 min] x 40 cycles. Serial dilutions were made from a representative sample and these samples were amplified together with the unknown samples and used to construct a standard curve.

Capillarization and fibre distribution The embedded (Tissue Tek) biopsy was serially cryosectioned (10 µm) at –25 °C in a cryostat. For identification of fibre types the sections were mounted on glass slides and stained for ATPase activity after preincubation at pH 4.3, 4.6, and 10.3. The serial sections were visualized and analysed using an Olympus BX40 microscope (Olympus Optical, Tokyo, Japan), a Sanyo high-resolution colour charge-coupled device camera (Sanyo Electronics) and a 8-bit Matrox Meteor Framegrabber (Matrox Eletronic Systems, Qubec, Canada), combined with an image-analysing computer program (Tema, Scanbeam, Hadsund, Denmark). Five fibre types were distinguished (1, 1/2a, 2a, 2ax, and 2x) from the staining pattern.

Statistics Transcriptional activity and mRNA contents were normalized to -actin transcription and mRNA levels, respectively, and samples were expressed relative to the corresponding sea level sample, which was set to 1. Values are mean ± SE. One-way ANOVA for repeated measurements was used to evaluate the effect of duration at altitude and Dunnett’s post hoc test to locate significant differences among specific time point. Student’s paired t-test was used for comparison between the lowland subjects at sea level and the Aymara Indians at high altitude. Differences were considered significant at P < 0.05.

229

R E S U LT S mRNA levels (Figure 1).

No changes were found in HIF-1 and VEGF expressions at any time point with hypoxic exposure in the lowland subjects. Also, the high altitude Aymara Indians did not differ compared to the lowlanders in regards to these two genes.

Figure 1. mRNA levels for HIF-1 and VEGF in sea level residents at sea level and after 2 and 8 weeks of hypoxic exposure, and in high altitude natives. Abbreviations as table 1.

Muscle morphology and histochemistry (Table 1 and 2) Sea level capillarization was 4.0 Âą 0.2 cap./fibre, and remained unchanged with acclimatization. Native muscle fibre capillarization was 2.4 Âą 0.1 cap./fibre, and was lower (P < 0.001) compared to the sea level residents before and after hypoxic exposure. Also the number of capillaries/mm2 did not change with acclimatization in the lowlanders, and did not differ from the Aymaras. The mean area (mm2) per muscle fibre was less in the Natives compared to the lowlanders at sea level.

DISCUSSION In the present study we investigated the effects of acclimatization to high altitude on muscle morphology. We hypothesized that exposing sea level residents to chronic hypobaric hypoxia would induce an increase in the transcriptional factor HIF-1 . Elevated levels of HIF-1 would, in turn would the protein content of VEGF, and thereby augment angiogenesis to increase oxygen extraction capacity. To test this hypothesis, 8 sea level 230

Cap./fiber

Cap./mm2

Mean area

SL

4.0 ± 0.2

556.2 ± 55.6

6492.2 ± 512.3

CH8

3.6 ± 0.2

578.7 ± 28.0

6059.5 ± 623.6

2.4 ± 0.1*#

491.0 ± 19.6#

4474.2 ± 188.4*

Natives

Table 1. Muscle morphology in sea level residents at sea level (SL), and after 8 weeks exposure to 4,100 m altitude (CH8), and in high altitude native Aymara Indians (Natives). Values are mean ± SEM. *P < 0.05 compared to SL, #P < 0.05 compared to CH8.

Type 1

Type 1/2a

Type 2a

Type 2ax

Type 2x

SL

71.05 ± 4.67

Non

26.41 ± 4.57

2.17 ± 1.38

0.40 ± 0.40

CH8

70.30 ± 3.7

Non

25.20 ± 4.97

4.15 ± 3.45

Non

Natives

57.07 ± 4.5

Non

31.97 ± 5.31

5.79 ± 3.38

5.15 ± 2.23

Table 2. Muscle histochemistry in sea level residents before and after hypoxic exposure, and in high altitude natives. Abbreviations as table 1. residents were exposed to 4,100 m altitude for 8 weeks, and were compared to high altitude Aymara natives. Changes in muscle morphology following acclimatization in the sea level residents were not apparent.

Numerous studies have investigated the effects of hypoxia on muscle morphology (5, 6, 12), and has recently been reviewed by Hoppeler and Vogt (7). The general conclusion drawn from experiments on high altitude climbers in the Himalayas, or from subjects exposed to hypobaric hypoxia in pressure chambers, is that there is no neoformation of capillaries; rather, the reported increase in capillarization is due to atrophy of individual muscle fibres (6, 12). It is unknown if the reported atrophy is due to the hypoxic exposure per se, or to other factors, such as inactivity, malnutrition, and infections, that are at least associated to Himalayan climbing expeditions, and to a lesser extend in chamber studies. The subjects in our study did not lose any significant body weight, nor did mean fibre area decrease.The results could be attributed to the lesser degree of hypoxic exposure compared to the above mentioned studies, or it could be the result of the close to normal housing, food and activity levels provided for the subjects. The absence of weight loss in hypoxic conditions (5,050 m) has previously been reported when optimal housing and nutritional conditions are provided (11). Thus, a decrease in muscle cross-sectional area, and in turn an increase in capillarization, as shown in previous studies may 231

not be a result of hypoxia per se, but may be attributed to other factors associated with the experimental settings, i.e. inactivity, malnutrition, and infections.

To optimise oxygen extraction, it has been speculated that it would be advantageous to change the fibre composition of the muscle to more oxidative fibres in hypoxic conditions. However, as found in previous studies (5), we did not find any changes in muscle fibre histochemistry with acclimatization in the lowlanders.Allthough the distribution of type I fibers in the Danes more the 70 %, we did not observe any changes in muscle fibre histochemistry with acclimatization. However, it is possible that the duration of time required for a shift in fibre distribution was inadequate in the present study. It is also interesting to note that the Aymara Indians had a fibre composition of 57 % type I fibres. Therefore, if it is advantageous for muscle to consist of a greater quantity of oxidative fibres under hypoxic conditions, this distribution would presumably be different. The found capillary per fibre ratio of 2.4 in the Aymara Indians was lower than that found in the Danes, and is in agreement with previous reported data (4).The lower mean area of 4474 µmm2 in the Aymara’s compared to 6492 µmm2 in the Danes at sea level, resulted in an equal capillary/mm2 in the two groups. This similar relationship might be the reason why the lowlanders do not increase the capillary to fibre ratio when exposed to high altitude, as one would expect the Aymara’s to be close to ideal adapted to the hypoxic environment.

The unaltered muscle morphology reflected our unchanged findings on the expression of HIF-1 and VEGF with hypoxic exposure.Although the main regulation of HIF-1 is not on the mRNA level (8) (10) (14), mRNA levels of HIF-1 have been shown to increase with hypoxic exposure (1) (18) (16). The increase of HIF-1 in hypoxic environments has been shown to be a transient phenomenon (2), and therefore, it cannot be ruled out that HIF-1 and VEGF mRNA levels might in fact have been upregulated at some point.

In conclusion 8 weeks of exposure to 4,100 m did not alter the morphology of human muscle. This could indicate that the hypoxic stress on the muscle of being at this altitude is minimized by the well known increases in oxygen extraction and delivery.

232

REFERENCES (1) Chávez J. C., Agani F., Pichiule P., LaManna J. C.: Expression of hypoxia-inducible factor 1_ in the brain of rats during chronic hypoxia. J Appl Physiol 89: 1937-1942, (2000).

(2) Chomczynski P., Sacchi N.: Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal Biochem 162: 156-159, (1987).

(3) Desplanches D., Hoppeler H., Tüscher L., Mayet M., Spielvogel H., Ferretti G., Kayser B., Leurenberger M., Grünenfelder A., Favier R.: Muscle tissue adaptation of high-altitude natives to training in chronic hypoxia or acute normoxia. J Appl Physiol 81: 1946-1951, (1996).

(4) Green H. J., Sutton J. R., Cymerman A., Young P. M., Houston C. S.: Operation Everest II: Adaptations in human skeletal muscle.

J Appl Physiol 66: 2454-2461, (1989).

(5) Hoppeler H., Kleinert E., Schlegel C.,Claassen H., Howald H., Cerretelli P.: Muscular exercise at high altitude. II Morphological adaptations of skeletal muscle to chronic hypoxia. Int J Sports Med 11: 3-9, (1990).

(6) Hoppeler H., Vogt M.: Muscle tissue adaptations to hypoxia. J Exp Biol 204: 3133-3139, (2001).

(7) Huang L. E., Gu J., Schau M., Bunn H. F.: Regulation of the hypoxia-inducible transcription factor 1_ is mediated by an O2-dependent degradation domain via the ubiqutin-proteasome pathway.Proc Natl Acad Sci USA 95: 7987-7992, (1998).

(8) Jiang B. H., Semenza G. L., Bauer C., Marti H. H.: Hypoxia-inducible Factor 1 levels vary exponentially over a physiologically relevant range of O2 tension. J Physiol 271: C1172-C1180, (1996).

(9) Kallio P. J., Wilson W. J., O’Brien S., Makino Y., Poellinger L.: Regulation of the hypoxia-inducible transcription factor 1_ by the ubiquitin-proteasome pathway. J Biol Chem 274: 6519-6525, (1999).

(10) Kayser B., Narici M., Milesi S., Grassi B., Cerretelli P.: Body composition and maximum alactic anaerobic performance during one month stay at high altitude. Int J Sports Med 14: 244-247, (1993).

233

(11) MacDougall J. D., Green H. J., Sutton J. R., Coates G., Cymerman A., Houston C. S.: Operation Everest II: Structural adaptations in skeletal muscle in response to extreme simulated altitude.Acta Physiol Scand 142: 421-427, (1991).

(12) Pilegaard H., Ordway G. A., Saltin B., Neufer P. D.: Transcriptional regulation of gene expression in human skeletal muscle during recovery from exercise. Am J Physiol Endocrinol Metab 279: 806-814, (2000).

(13) Qu Z., Andersen J. L., Zhou S.: Visualisation of capillaries in human skeletal muscle. Histochem Cell Biol 107: 169-174, (1997).

(14) Salceda S., Caro J.: Hypoxia-inducible Factor 1_ protein is rapidly degraded by the ubiquitin-proteasome system under normoxic conditions. J Biol Chem 36: 22642-22647, (1997).

(15) Semenza G. L.: Expression of Hypoxia-inducible Factor 1: Mechanisms and consequences. Biochem Pharm 59: 47-53, (2000).

(16) Vogt M., Puntschart A., Geiser J., Zuleger C., Billeter R., Hoppeler H.: Molecular adaptations in human skeletal muscle to endurance training under simulated hypoxic conditions. J Appl Physiol 91: 173-182, (2001).

(17) Wang G. L., Jiang B. H., Rue E. A., Semenza G. L.: Hypoxia-inducible factor 1 is a basic-helix-loop-helix-PAS heterodimer regulated by cellular O2 tension. Proc Natl Acad Sci USA 92: 5510-5514, (1995).

234

Abstracts Satellitensymposium: „Moderate and High Altitude Exposure“ Kongress der Deutschen Physiologischen Gesellschaft Tübingen, 15. März, 2002.

235

236

Wo l f g a n g S c h o b e r s b e r g e r 1 , 2 , E g o n H u m p e l e r 1 , M a r k u s M i t t e r m a y r 2 , D i e t m a r F r i e s 2 , H a n n s - C h r i s t i a n G u n g a 3 a n d t h e A M A S 2 0 0 0 Te a m 4

1) AMAS-2000: Overview of the final results of a 3 weeks stay of patients with metabolic syndrome at moderate altitude.

INTRODUCTION In Austria 10 million people visit moderate altitude regions (1,500 m – 2,500 m) every year, 40 million in the Alps, and 100 million worldwide. In contrast to the well-known physiological adaptations of healthy subjects, data how tourists with different diseases adapt to moderate hypoxia are rare. Even there are (unproven) recommendations for patients to avoid moderate hypoxia. The aim of this study was to investigate the influence of a 3-week stay at moderate altitude on patients with the „metabolic syndrome“ (obesity, hypertension, hyperlipidemia, glucose intolerance). We selected patients with metabolic syndrome because a) a large percentage of the millions of altitude visitors suffer – at least partially – from metabolic syndrome and b) metabolic syndrome may be a model for the investigation of interaction between altitude acclimatisation and sympathetic activity. We hypothesized that patients with metabolic syndrome might carry a higher cardiovascular risk even at moderate altitude and especially under exercise conditions. This was not investigated yet as was the differentiation between recreational and altitude specific effects.

METHODS The AMAS-2000 project consisted of two parts: part one was the pilot study for testing safety and feasibility and was conducted in Lech (Vorarlberg, Austria; 1,700 m). On the basis of the Lech study results, part two was performed in Obertauern (Salzburg, Austria; 1,700 m) and Bad Tatzmannsdorf (Burgenland, Austria; 200 m). Twenty-two male subjects with metabolic syndrome participated in the pilot-study, 36 subjects were enrolled for Obertauern and 1 IHS – Institut Humpeler-Schobersberger, Forschungsinstitut für Urlaubs- und Freizeitmedizin sowie Gesundheitstourismus, A-6900 Bregenz, Österreich, 2 Klinische Abteilung für Allg. und Chir.

Intensivmedizin, Universität Innsbruck, Österreich, 3 Institut für Physiologie, Universitätsklinikum Benjamin Franklin, Berlin, Deutschland, 4Monika Lechleitner, Gebhard und Brigitte Riedmann, Peter Schmid, Helmut Hörtnagl, Wolfgang Marktl

237

Bad Tatzmannsdorf, respectively. Baseline tests were performed in Innsbruck (500 m). During the 3 weeks the volunteers performed individually adjusted physical exercise (hiking 4â&#x20AC;&#x201C;5 times/week for 4â&#x20AC;&#x201C;5 hrs). During the three-week stay at moderate altitude (Lech, Obertauern) and Bad Tatzmannsdorf examinations were performed on days 1, 4, 9 and 19. Post-altitude tests were done a one and six weeks after return.

The following physiological and clinical fields were examined: cardiovascular tests including blood pressure, pulse rate and ECG during rest and exercise and 24h monitoring; metabolic analyses of blood glucose (fasting and glucose tolerance test, oGTT), triglyceride, cholesterol, HDL, LDL; erythropoiesis, anthropometric parameters including fluid distribution and tissue thickness; and neuropsychological tests. As marker for oxidative stress plasma malondialdehyde was measured.

R E S U LT S The main findings were a significant decrease in blood pressure and pulse rate during rest and 24h holter monitoring during altitude exposure with a similar trend in patients at low altitude. No adverse cardiovascular events were observed at altitude. There were improvements in glycemic parameters and in lipid metabolism. Several neuropsychological tests revealed an improvement in wellbeing which was observed at both altitudes. Malondialdehyde was significantly reduced at the end of the moderate and low altitude sojourn.

CONCLUSIONS All patients with metabolic syndrome tolerated the moderate altitude sojourn without any physical problems. These results indicate that a prolonged stay at moderate altitude may constitute a non-pharmacological intervention which reduces sympathetic nervous system activity, thus reducing cardiovascular and metabolic risk factors. For several parameters the time course was similar between exposure to 1,700 m and 200 m. Due to the favourable effects we had to reject our hypothesis of an increased risk for these tourists during a long lasting stay at moderate altitude.

This study was supported by the Austrian Ministery of Economics, the Austrian State Departments of Tourism in Kärnten, Salzburg, Tirol, and Vorarlberg, Austrian Public Advertisment, the Austrian Tourism Organisation, and the village of Lech.

238

D i e t m a r F r i e s 1, E g o n H u m p e l e r 2, M a r k u s M i t t e r m a y r 1, E r i k a A r t n e r - D w o r z a k 3, H a n n s - C h r i s t i a n G u n g a 4, W o l f g a n g S c h o b e r s b e r g e r 1, 2

2) AMAS-2000: Erythropoiesis and iron metabolism at moderate altitude INTRODUCTION Among the millions of visitors of moderate altitude regions many suffer from chronic diseases. The effect of moderate altitude (1,500 m-2,500 m) has never been studies before in patients affected by the metabolic syndrome (obesity, hypertension, dyslipoproteinemia, insulin resistance). Exposure to altitude hypoxia induces the expression and release of erythropoietin (EPO) in healthy subjects thus stimulation red cell production. The aim of this study was to investigate EPO, iron status and oxygen dissociation curve (ODC) in patients with the metabolic syndrome during a 3 weeks stay at moderate altitude.

METHODS The AMAS-2000 project consisted of two parts: part one was conducted in Lech (Vorarlberg, Austria; 1,700 m). On the basis of the Lech study results, part two was performed in Obertauern (Salzburg, Austria; 1,700 m) and Bad Tatzmannsdorf (Burgenland, Austria; 200 m). Twenty-two male subjects with metabolic syndrome participated in the pilot-study, 36 subjects were enrolled for Obertauern. Baseline tests were performed in Innsbruck (500 m). During the 3 weeks the volunteers performed individually adjusted physical exercise (hiking 4–5 times/week for 4–5 hrs). During the three-week stay at moderate altitude blood was collected on days 1, 4, 9 and 19. Post-altitude tests were done one and six weeks after return. Following parameters were measured: Hemoglobin (Hb), hematocrit (PCV), reticulocytes, serum iron, transferrin, ferritin. In addition the P50 value (PO2 at 50 %-saturation of Hb) as measure for the ODC was estimated. Statistics: Friedman-ANOVA followed by the Wilcoxon signed rank test. Level of significance p < 0.05.

1

Univ.-Klinik für Anästhesie und Intensivmedizin, Univ.-Klinik Innsbruck, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck, 2 IHS – Institut Humpeler-Schobersberger GmbH, Forschungsinstitut für Urlaubs- und Freizeitmedizin sowie Gesundheitstourismus, Bregenz; 3 Institut für Med. Chemie und Biochemie, Innsbruck, Österreich; 4 Institut für Physiologie, FU Berlin, Deutschland

239

R E S U LT S During the altitude sojourn only moderate changes in Hb, PCV and red cell count were found. In both studies EPO was already significantly elevated on day one at altitude and remained increased during the 3 weeks. A similar time course was measured for the reticulocyte count. Parameters of iron metabolism did not change at altitude. P50 was increased on the first day at altitude (+ 1mmHg; p < 0.001) still increasing until day 19 (+ 2.4 mmHg; p < 0.0001).

Although P50 decreased after return from altitude it remained above prealtitude one week after descent (+ 1.1 mmHg; p < 0.01).

CONCLUSIONS We conclude that moderate altitude stimulates erythropoiesis in patients with the metabolic syndrome similar to healthy subjects as evidenced by a long lasting increase in serum EPO and in reticulocyte count. This moderate hypoxic stimulus was not sufficient to increase Hb, PCV and red cell count. The rightward shift in the ODC might be a beneficial adaptive response in patients with metabolic syndrome.

240

K a r l A u g u s t K i r s c h 1, H a n s - E b e r h a r d K o r a l e w s k i 1, B e r n d J o h a n n e s 1, M a i k e K e c k 1, H a n n s - C h r i s t i a n G u n g a 1

3) WMRS 2001 – The High- and Low-pressure Part of the Circulation during 3 Weeks of High Altitude Exposure (3.800 m) INTRODUCTION Under high altitude conditions an activation of the sympathetic nervous system occurs leading to an increase of the arterial blood pressure, heart rate and venoconstriction. How the latter affects central venous pressure (CVP) and peripheral venous pressures (PVP) on the long run is hard to predict because intravascular volume is threatened by a negative water-balance in general and by venous constriction which should lead to outward filtration. Long-term observations of venous pressures in high altitude were not yet done.

METHODS In 11 male subjects (age 26.6 ± 2.1 years, body height 1.79 ± 0.05 m, body mass 74.4 ± 10.7 kg, BMI 23.5 ± 3.5) arterial blood pressure (ABP), heart rate (HR), central and peripheral venous pressures were measured 12 - 16 hours and 20 days after arrival in high altitude. ABP and HR were measured with a wrist manometer during each session 5 times within 5 minutes. CVP was measured applying the arm-down method (Cir.Res.4,1956 ,74), PVP was measured in the antecubital vein, the subjects resting in supine position for at least 20 minutes.

Statistiscal analysis: MANOVA; SPSS 10.0 for WINDOWS.

R E S U LT S Self ratings of the subjects applying the acute mountain sickness (AMS) scores revealed that 4 out of the 11 subjects suffered from AMS. Their results must be seen separately from those of the other 7 subjects. Cluster analysis of the ABP and the venous pressure values confirmed the separation into two 1 Center for Space Medicine Berlin, and Department of Physiology, Free University of Berlin, Arnimallee 22, 14195 Berlin, Germany

241

groups of subjects. At the average the systolic blood pressures of the AMS-subjects were higher by 6 to 10 mmHg at sea-level as well as in high altitude (p < 0.03) as compared to the subjects showing no symtoms of AMS. The same held for the diastolic values. In the AMS subjects HR were significantly lower (p < 0.04). In high altitude CVP and PVP values tended to increase in the AMS ridden subjects whereas in the normal subjects CVP and PVP decreased during their stay in high altitude. These patterns differed statistically significant (p < 0.04).

CONCLUSIONS In high alitude subjects suffering from AMS show higher ABP and increasing CVP and PVP values and lower heart rates. Their data should be treated separately from those subjects showing no symptoms of AMS. Sponsored by Deutsches Zentrum fĂźr Luft- und Raumfahrt (DLR/Cologne) (DLR-Project No 50-WB 0022, Free University of Berlin).

242

H a n s - E b e r h a r d K o r a l e w s k i 1, H a n n s - C h r i s t i a n G u n g a 1, Bernd Johannes1 and Karl August Kirsch1

4) Data Acquisition and Data Management in Complex Field Studies Under Extreme Environmental Conditions INTRODUCTION Due to the rapid development of microelectronics especially in the sensor and data management techniques more and more complex physiological tasks can be approached in the field, which means outside well equipped laboratories even under extreme environmental conditions.

High precision and long term stability of modern semiconductor sensors can be achieved even with low energy consumption. New microprocessors work with high cycle frequencies, low voltages and low energy requirements. They can easily be fitted into complex systems. All these capabilities can be accomplished with light weighted, small and battery driven parts which can be connected to small sized data loggers. They are nowadays available on the market.

Especially in field studies high demands are put on the systems. Besides high mechanical stability the systems must be easy to handle even by laymen.

Our group has long lasting experience in the field of data acquisition especially in field studies (high altitude, tropical areas, space etc.) where for the purpose of those studies our own miniaturized data handling systems had to be developed.

In this context our experience gained during several space missions (Spacelab1, D1, D2, MIR) needs to be mentioned. For these purposes we developed new and mobile data acquisition- and data handling systems for biological signals which can now be used for terrestrial studies under extreme field conditions as well.

Based on these experiences the technical concept of – NeuroLab – was developed combining and integrating many small parts into one integrative system.

The developments for this system started in the Russian Institute for Biomedical Problems (IBMP) in Moscow and the Bulgarian Space agency (BASA). In cooperation with the German space agency (DLR) this stationary system was 1

Center for Space Medicine Berlin, Department of Physiology, University Clinic – Benjamin Franklin – of the Free University Berlin, Arnimallee 22, 14195 Berlin

243

installed in the MIR station and was used by Russian cosmonauts to test their physiological stability during their long term space missions.

In continuation from 1996 on a mobile system called Heally was developed in Berlin with the same partners.

In parallel since 1988 in our department a mobile data logger system called DALO was developed being tested and used for several studies under field conditions in extreme environments.

Both systems were applied for noninvasive data acquisition and data storing of various physiological parameters which could be analysed on-line and presented on the screen. The on-line control of the data acquisition during those field studies is necessary because the experiments cannot be repeated later. If at all, they can be repeated or modified immediately during a running experiment which is time consuming and can only rarely be done. Time constraints are the most limiting factors during those studies besides technological problems.

Since 2000 both Systems were combined to the new HEALLY system under the concept â&#x20AC;&#x201C; HEALTH LAB 2000 â&#x20AC;&#x201C;.

H A R D WA R E A N D M E T H O D S The hardware consisted of a core piece called Heally-Master connected with standardized miniaturized satellite modules for signal recordings. HeallyMaster and the satellites were connected via an RS485 Interface.

The Heally-Master was used as server and data logger and for the communication with a PC. It provided the power supply for the whole system. Two AAbatteries were enough to run the system for several hours. Exchangeable software allowed the decentralized use of the satellites when disconnected from the core piece. Later the data collected by the satellites had to be synchronized with each other. If necessary for the on-line monitoring of the signals a PC could be used.

Signal recording and a preliminary work-out could be done by the satellites.

They contained their own micro controller with exchangeable software. Each satellite could handle 4 analogue signals together with several trigger-signals.

Within the satellites a data reduction occured. The satellites as input/output systems could be controlled by the core piece Heally-Master. 6 satellites could be handled simultaneously by the programs of core piece. The following satellites are already commercially available: 1. ECG, respiration, temperature, motion recording. 2. F0-Receiver for voice analysis.

3. Environment control : temperature, barometric pressure, humidity. 4. Pulse wave velocity, skin conductance, temperature. 5. EMG two channels. 6. EEG 4 channels 7. EOG 2 channels, skin conductance at the front.

244

Step frequency and stride length for the estimation of the energy output and a satellite for venous pressure measurements are available.

Satellite systems measure bio-impedance and calculate therefrom body composition. The oxygen saturation, evaporation and blood pressure can also be monitored by a satellite system. Data generated from small transportable equipment for blood chemistry analysis can be fed into the data acquisition system and can be transfered to the core piece.

As expert systems are available: 1. A psycho-physiological test battery to test the fitness of subjects under high altitude stress.

2. Subjective time perception with the help of a time reproduction test in conjunction with parameters under the control of the autonomic nervous system (ANS).

3. Heart- and Respiration rate Variability test and resting conditions and during exercise testing.

A P P L I C AT I O N A N D R E S U LT S Recently the Heally-Systems were tested in a High Altitude Study in the White Mountains in California (USA) and during an Antarctic Study â&#x20AC;&#x201C; Medantarktica.

It could be proven that the systems were working excellently under hypobaricas well as under cold arctic field conditions. All the data wanted could be obtained. Data monitoring and data workout in the field assured that no data were lost. Measurements could be repeated on a short term base. Data transfer in a condensed form could be managed via satellite and data were received on our server in Berlin without problems.

More difficult were the analyses of the blood parameters. Environmental temperatures and barometric pressures had be kept within narrow limits. Therefore the equipment had to be tested under simulated extreme conditions. Usually the hardware of the equipment was not a limiting factor. The preservation of the chemical substances created the most difficulties.

Sponsored by Deutsches Zentrum fĂźr Luft- und Raumfahrt and the Free University of Berlin (DLR-Project No 50-WB 0022; Angiogenesis Project No. 2 and 8, Free University of Berlin).

245

C a r l a L e d d e r h o s 1, H a n s P o n g r a t z 1, H a n n s - C h r i s t i a n G u n g a 2, J ü r g e n E x n e r 3, A n d r e G e n s 1, D i e t e r R o l o f f 3 a n d A r n o l d H o n i g 3

5 ) C a r d i o r e s p i r a t o r y, r e n a l a n d endocrinological reactions of normotensive and hypertensive young men in moderate hypobaric hypoxia (4,200 m) – Which parameters determine the tolerance for high-altitude hypoxia?

INTRODUCTION Primary hypertensive humans have an enhanced reactivity and strong reflex effects of the arterial chemoreceptors as well as an exaggerated response of sympathetic nervous system in acute hypoxic hypoxia. But it is unknown whether these phenomena influence their ability to tolerate sustained hypoxic hypoxia. So the aim of the experiments presented here was to determine whether or not primary hypertensive humans have a normal tolerance for high-altitude hypoxia.

METHODS Cardiorespiratory, renal and endocrinological parameters were measured during exposure to hypobaric hypoxia in 18 young men with parental hypertension and office and 24-hour ambulatory blood pressure values in the upper normal or in the borderline hypertensive range, aging 20–27 years. 15 age-matched young men without any family background of essential hypertension and normotensive office and 24-hour ambulatory blood pressure values served as controls. All subjects experienced both a control and an altitude experiment, in which they underwent scheduled drinking each hour but no eating. In the altitude experiment they were exposed to hypobaric hypoxia in a low-pressure-chamber (4,200 m) for eight hours. All parameters were determined at rest in supine position. Clearance technique during waterdiuresis was used to determine renal excretory function.

1

German Air Force Institute of Aviation Medicine, Division III, Fuerstenfeldbruck Center of Space Medicine Berlin and Department of Physiology , Free University of Berlin 3 Institute of Physiology of the Ernst-Moritz-Arndt-University Greifswald 2

246

R E S U LT S All subjects tolerated the control experiment and all normotensives also the eight hours of altitude hypoxia. However, beginning after four hours of altitude exposure, eight out of 18 subjects with parental essential hypertension had to be removed from the low-pressure chamber with symptoms of a mild acute mountain sickness like as headache, nausea and vomiting. Usually antidiuresis preceded these symptoms. If compared to normotensives, subjects with parental essential hypertension had better and more stable cardiorespiratory parameters at altitude. The reaction pattern of hormonal parameters (epinephrine, norepinephrine, renin, aldosteron, urodilatin und erythropoeitin) did not explain the different behaviour of both groups under hypoxic conditions.

CONCLUSIONS The data support the hypothesis that primary hypertensive young men in acute high-altitude hypoxia have strong respiratory and cardiovascular responses due to high excitability of their arterial chemoreceptors. But despite that their tolerance for high-altitude hypoxia was apperently not dependent of these parameters, for it was obviously much worse if compared to normotensives. The inability to develop high-altitude natriuresis and diuresis, probably because of an exaggerated response of their sympathetic nervous system, particularly of their efferent renal sympathetic nerves, limited the tolerance of primary hypertensives for high-altitude hypoxia .

ACKNOWLEDGMENT This study was supported by the grant FV InSan I-0198-V-6700 from the Federal Ministry of defense (BMVg).

247

C l a u s B e h n 1 , Te r e s a V i o l a 1 , C a r m e n H u r t a d o 2 , Va r i n i a P e n c o 1 , J o r g e C a j i g a l 3, O s c a r A r a n e d a 1, D i x a n B e n í t e z 1, G l o r i a C e l e d ó n 4, G u s t a v o G o n z á l e z 5

6 ) I R O N S E Q U E S T R AT I O N AT H I G H A LT I T U D E – R E L AT I O N T O O 2 - T R A N S P O RT INTRODUCTION Serum iron concentration ([Fe]s) was decreased at HA as compared to sea level (SL) values in male Chilean Army recruits weekly commuting between the Chilean harbour of Arica and the Altiplano village of Putre located at 3,600 m asl (Viola et al., 2001). [Fe]s decrement at HA inversely correlated with a concomitant decrease of maximal oxygen uptake, the latter being referred to maximal heart rate and expressed as maximal oxygen pulse in mlO2/beat (Viola et al., 2001). Via Fenton reaction, the transition metal Fe favours hydroxyl radical production, and, thus oxidative stress. Whether iron status changes on commuting between HA and SL may relate to plasma antioxidant capacity (AOCp) and thereby to availability of red cell membrane band 3 protein is investigated in the present work. As an anion exchanger involved in bicarbonate handling, band 3 protein changes may affect metabolic compensation of respiratory alkalosis and, thereby oxygen transport at HA.

METHODS Eight male Chilean Army recruits (19 yr), commuting for aprox 3 months between Arica at SL and Putre at HA, participated in the present study, after giving their informed consent to do so. Venous blood samples were obtained at HA after a week of the subjects continuously being exposed to that condition, as well as, 18 hrs after descending and having spent a night at SL. Immediately after obtained, the blood samples were centrifuged for plasma to be stored at –40º C and the red cells to be washed and lysed for membrane isolation and further processing according to techniques currently in use (Celedón et al, 1998).

1

Progr. Fisiología y Biofisica, ICBM, Fac. Medicina, Universidad de Chile, 2 Lab. Gastroenterología, Hosp. Clínico J. J. Aguirre, Fac. Medicina, Universidad de Chile, 3 Centro de Alto Rendimiento, Chile Deportes, Gobierno de Chile, Santiago, 4 Departamento de Fisiología, Facultad de Ciencias, Universidad de Valparaíso, 5 Inst. Química, Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso, Chile

248

Total antioxidant capacity (AOCp) as measured by luminol dependent chemiluminiscence, uric acid concentration as a main determinant of AOCp, and various iron status parameters were later on determined in the plasma samples.

The isolated red cell membranes, being stored at –70 ºC, were finally used to determine band 3 protein susceptibility to endogenous proteases as an evidence of the anion exchanger having been altered by oxidative stress (Celedón et al., 1998). Statistics: Spearman correlation coefficient; SPSS 10.0 for Windows.

R E S U LT S None of above parameters showed clearcut differences between HA and SL in the present study. HA and SL values taken together (n =16), however, evidenced correlations between AOCp and [Ua]p (r = 0.7; p < 0.001), AOCp and [Fe]p (r = –0.48; p < 0.06), AOCp and transferrin saturation (r = –0.55; p < 0.05), AOCp and ferritin (r = –0.77; p < 0.001). AOCp, as well as, [Ua]p respectively correlated (r = 0.74; p < 0.002 and r = 0.53; p < 0.05) with protease susceptibility of band 3 protein.

CONCLUSIONS Rather than determining AOCp, eventual acute HA related changes in iron status appear to depend on it. Available band 3 protein also depending on AOCp, the latter may influence bicarbonate handling, and thereby, oxygen transport at HA.

REFERENCES Celedón G, Gonzáles G, Sotomayor CP, Behn C. (1998) Membrane lipid diffusion and band 3 protein changes in human erythrocytes due to acute hypobaric hypoxia. Am. J. Physiol. 275 (Cell Physiol. 44): C1429-C1431 Viola T, Cajigal J, Hurtado C, Heinicke K, Prommer N, Schmidt W, Behn, C (2001) Iron sink preserves oxygen delivery at high altitude. Proc. IUPS Congress NZ

ACKNOWLEDGEMENTS This work was funded by FONDECYT 1000858 and by CONICYT-DAAD agreement.

249

Wa l t e r F. J . S c h m i d t 1 , N i c o l e P r o m m e r 1 , K a t j a H e i n i c k e 1 , Te r e s a V i o l a 2 , J o r g e C a j i g a l 2 , C l a u s B e h n 2

7) Qualitative and quantitative changes of blood during prolonged intermittent exposure to hypoxia INTRODUCTION In their daily life many residents of South American and Central Asian countries frequently have to move between near sea level and high altitudes. Until now, there is only little data available dealing with this kind of intermittent hypoxia. Our group had the opportunity to investigate the physical performance, acid base status and blood volumes in soldiers of the Chilean army who were members of a regiment regularly stationed at one of the highest military base camps (3,550 m) in the world.

METHODS Mainly two groups were investigated: one consisted of young soldiers born at sea level who for 6 months regularly spent 11 days at 3,550 m followed by 3 days at sea level (Gr. I). The second group were sub-officials who for more than 20 years regularly spent 3.5 days at 3,550 m followed by 3.5 days at sea level (Gr. II). In addition to the longitudinal observation of one hypoxic/ normoxic cycle of both groups we compared their data with that of young soldiers living exclusively at sea level and with that of a group of residents native to 3,550 m (indigenous Aymaras) whose antecedents lived at that altitude for generations. The aim of this protocol was to evaluate, whether relatively short-term (6 months) or long-term (> 20 years) intermittent hypoxic periods would lead to similar adaptations as occurring under chronic hypoxia and whether frequent movement from one environment to the other would produce regular short term adaptations to the prevailing situation. In a follow-up study on a second group of young soldiers also accustomed to intermittent hypoxia for 6 months, we determined changes of the electrolyte and water status as well as responses of the cardiorespiratory system to submaximal exercise during one hypoxic/normoxic cycle.

1

Dept. Of Sports Medicine/Sports Physiology, University of Bayreuth, Germany; 2 Faculty of Medicine, University of Chile, Santiago, Chile

250

R E S U LT S A N D D I S C U S S I O N The acid-base-status in the blood of the soldiers adapted for 6 months as well as for >20 years was still characterized by remarkable oscillations of all parameters (pH, pCO2, BE). The arterial pO2 rapidly decreased immediately after ascent (50.8 mmHg in both groups) and markedly increased until day 4, which was more pronounced in the younger (58.1 ± 3.2 mmHg) than in the more experienced soldiers (54.1 ± 2.2 mmHg). The changes in the acid-base-status with highest pH on day 2 (pH in both groups: 7.47 ± 0.01) and possibly also alterations in red cell 2,3-BPG concentrations shifted the oxygen dissociation curve (here characterised by the P50 of Gr. I) from 25.9 ± 0.4 mmHg after 3 days at sea level slightly to the left side at the first day at altitude (P50 25.2 ± 0.5 mmHg) and later on markedly to the right (P50 27.3 ± 1.2 mmHg at day 11). In some individuals the oxygen saturation of the arterial blood was very low (82 %) during the first days at altitude and increased in all subjects to more than 87 % until day 11.

Arterial pO2 and sO2 measured after 3 min of intensive exercise (160 Watts) continuously increased from the first to the last day at altitude (pO2 from 57.3 ± 6.5 mmHg to 64.8 ± 4,0 mmHg, sO2 from 81.8 ± 3.5 % to 85.8 ± 2.9 %). The corresponding arterial pCO2 and the ventilation, however, did not differ during the whole exposure at altitude indicating that the respiratory response to exercise under hypoxia is only slightly influenced by normoxic episodes.

Heart rate under resting as well as under submaximal exercise conditions increased immediately after arrival at altitude, declined under both conditions during the following days, and reached near sea level values at the last day at altitude. Maximum heart rate, however, measured the 4th day at altitude was markedly decreased compared to the maximum values obtained after 3 days at sea level. When subjects are exposed to acute hypoxia they generally react with increased erythropoietin secretion during the first few days. This response decreases within one or two weeks of continuous exposure to hypoxia. Thus, the altitude residents investigated in this study showed similar plasma EPO concentrations (5.2 ± 3.8 mU/ml) as the lowlanders (6.4 ± 3.4 mU/ml). Both of the groups exposed to intermittent hypoxia increased their plasma EPO concentration about 6-fold by the second day at altitude, which was followed by a continuous decline until EPO reached sea level values again after 11 days (Gr. I).

Our data underlines that the EPO system completely adapts under continuous hypoxic exposure. When the hypoxic stimulus, however, is interrupted by only three days the sensitivity of this system completely recovers even after more than 20 years of intermittent hypoxia.

In this study we firstly determined the total hemoglobin mass (tHb), the red cell 251

volume (RCV) as well as the plasma volume (PV) and the total blood volume (BV) during long term intermittent exposure to hypoxia. After six months of adaptation, tHb and red cell mass were already increased by 11 % when compared with that of the soldiers from sea level (tHb: 751 ± 72 g vs. 836 ± 103 g).

This elevated tHb was nearly identical to that we measured in soldiers after >20 years of intermittently hypoxic exposure (832 ± 80 g) and also to that of the altitude residents (857 ± 81 g). In contrast to tHb and RCV, plasma volume and total blood volume markedly changed when our subjects moved from the normoxic to the hypoxic environment. In the group (Gr. I) that had adapted for 6 months, BV measured at sea level was similar (5548 ± 570 ml) to that of the lowlanders (5787 ± 566 ml) and decreased by about 580 ml until day 11 under hypoxia. Also in the long-term adapted group we still found a decrease of 280 ml until the 4th day at altitude. This reduction in BV is due to a lower plasma volume caused by an enhanced hypoxia-induced diuretic activity at altitude. The body weight of the young soldiers decreased by 1.1 kg until the 4th day, which corresponded to an increase in urine flow during the whole hypoxic exposure (from 1.0 ± 0.3 ml/min at sea level to 2.0 ± 0.8 ml/min on day 4 and 1.7 ± 0.9 ml/min on the last day at altitude). Because the diuresis was well associated with a pronounced natriuresis, we assume that hypoxia-related alterations of sodium regulating hormones are the cause. As a result of the higher red cell mass, the hemoglobin concentration and hematocrit values were already elevated when staying at sea level. Because of decreasing plasma volume both parameters regularly increased during the stay at altitude partly overreaching the values of the native population.

CONCLUSION Based on these results we conclude that this form of intermittent exposure to hypoxia which is very common in the South American Andes produces longterm adaptations (e. g. in red cell mass) as are observed in populations native to altitude. Many physiological functions, however, like the regulation of the acidbase-status, the sympathetic activation, erythropoietin secretion, and the regulation of the electrolyte and water status including the blood volume are not desensibilized, neither against the hypoxic, nor against the normoxic environment. The resulting adaptations and de-adaptations also occur in subjects who have been accustomed to regular intermittent hypoxia for more than two decades.

Supported by Deutscher Akademischer Austauschdienst (DAAD), Comision Nacional de Investigacion Cientifica y Technologia, Chile (CONICYT), and by the Deutsche Gesellschaft für Sportmedizin und Prävention (DGSP).

252

H a n n s - C h r i s t i a n G u n g a 1, D i e t e r B l o t t n e r 2, R e i n h a r t G o s s r a u 2, M a i k e K e c k 1, E b e r h a r d K o r a l e w s k i 1, L o t h a r R ö c k e r 1, B e r n d J o h a n n e s 1, K a r l K i r s c h 1

8) WMRS 2001 – Hematological changes and vascular endothelial growth factor during long-term high altitude exposure at 3,800 m INTRODUCTION The hypoxic-hypobaric environment reduces the overall physical performance of humans. Already today, under real micro-g conditions astronauts/cosmonauts are frequently exposed to an artifical hypobaric-hypoxic environment during extravehicular activities (EVA). Furthermore, it can be assumed that in future during long-term space flights and/or for base camps on planets like Mars the environmental conditions in the spacecrafts and habitats at the landing side will be hypobaric-hypoxic ones due to financial and logistic reasons. Therefore it is necessary to analyze the acute, intermittent and long-term effects of hypobarichypoxic exposure on the human body. In the course of the White Mountain Research Study 2001 we investigated the human long-term adaptation to an altitude of approximately 3.800 m above sea-level (Barcroft Facility, California, USA). It was the aim to study the changes regarding body composition (lean body mass, fat mass, total body water), circulation, blood physiology, muscle metabolism, capillary density and psycho-physiology. We will present here prelimary data regarding the haematological adaptations and the changes of capillary density in muscle fibers (musculus vastus lateralis) due to the longterm high altitude stay.

METHODS 11 male subjects (age 26.6 ± 2.1 years, body height 1.79 ± 0.05 m, body mass 74.4 ± 10.7 kg, BMI 23.5 ± 3.5) were studied. Five blood samples (before, 1 Center for Space Medicine Berlin, and Department of Physiology, Free University of Berlin, Arnimallee 22, 14195 Berlin, Germany; 2 Department of Anatomy II, Free University of Berlin, Königin-Luise-Str. 15, D-14195 Berlin, Germany

253

during, and after) and 2 muscle biopsies were taken (before and after) the in total five weeks lasting study. Statistiscal analysis: MANOVA; SPSS 10.0 fĂźr WINDOWS.

R E S U LT S Packed cell volume [PCV], hemoglobin concentrations [HB], transferrin-receptors [Tfr-R], and erythropoietin [EPO] concentrations increased significantly during the exposure (p < 0.01). Ferritin [FER] significantly decreased (p < 0.01) and the circulating vascular endothelial growth factor [VEGF] concentrations remained unchanged, although the capillary density increased significantly by approximately 24 % (p < 0.01).

CONCLUSIONS The preliminary data show that a permanent exposure to high altitude (3.800 m) causes a transient increase in [EPO] and the concomitantly [FER] decrease, and [PCV], [HB], and [Tfr-R] increase indicate a sustained stimulation of erythropoiesis combined with a stimulated angiogenesis as shown by the increase in capillary density. It is concluded that during long-term space flights a hypobaric-hypoxic environment inside the space craft or habitats could be used to trigger erythropoiesis and angiogenesis.

Sponsored by Deutsches Zentrum fĂźr Luft- und Raumfahrt and the Free University of Berlin (DLR-Project No 50-WB 0022; Angiogenesis Project No. 2 and 8, Free University of Berlin).

254

R e i n h a r t G o s s r a u 1, H a n n s - C h r i s t i a n G u n g a 2, H e i d r u n R i c h t e r 1, G e r i t P l a n i t z e r 1, M a r t i n a G u t s m a n n 1

9) WMRS 2001-CHANGES of capillary d e n s i t y d u r i n g L o n g - Te r m H i g h A l t i t u d e E x p o s u r e ( LT H A E ) at 3,800 m INTRODUCTION Laboratory studies have shown that hypoxic-hypobaric conditions increase capillary density (CD) in human skeletal muscles. However, this type of investigation differs from the natural environment, and no information is available whether and which angiogenic events are responsible for the increased CD, where CD increases in the heterogenous capillary bed (CB) and which cell types and molecules may be involved as driving forces for the formation of new and more capillaries. Here, we report on CD findings obtained with muscle biopsies from a field study during LTHAE at 3,800 m.

SUBJECTS AND METHODS Biopsies were taken from the vastus lateralis (VL) muscle of 11 male subjects before and after LTHAE, frozen in isopentan-cooled N2 and cryosectioned. The cryosections were used for enzyme and lectin histochemistry as well as immunohistochemistry followed by quantification using computerized image analysis.

R E S U LT S Using non-specific alkaline phosphatase (NALP) as marker molecule for arterial and transitory capillary endothelial cells (CEC), capillary supply (C:F ratio) was increased by 24 % (p < 0.01), with endothelial nitric oxide synthase (eNOS, NOS-3) for arterial, venous and/or transitory CEC by 13 % (p < 0.01) and with 1

Department of Anatomy II, Free University of Berlin, Kรถnigin-Luise-Str. 15, D-14195 Berlin Center for Space Medicine Berlin and Department of Physiology, Free University of Berlin, Arnimallee 22, D-14195 Berlin, Germany 2

255

Ulex lectin as marker molecule for all types of CEC by 7.2 % (p < 0.01) after LTHAE. Dipeptidyl peptidase IV which is only expressed in venous CEC appeared to be also increased. However, further experiments have to substantiate this tendency. Pericytes visualized by smooth muscle cell (SMC)- -actin showed an increase of 11.8 % (p < 0.01). Sarcolemma-associated NOS-1 (nNOS) activity appeared to be also increased after LTHAE. The proangiogenic molecule vascular endothelial cell growth factor (VEGF)-1 was found in CEC, extracellular matrix cells (ECM) and in the subsarcolemma region of muscle fibers and VEGF receptor (R)-2 (FLK/KDR) in arteriolar SMC and CEC without significant differences before and after LTHAE. Other molecules such as mitochondrial succinate dehydrogenase, NADH reductase, myosin heavy chain (MHC) in slow (S, type I) and fast (F, type II) fibers as well as 1-integrin in CEC and the sarcolemma region appeared to be unchanged as was the size of type I and type II muscle fibers before and after LTHAE.

CONCLUSIONS After LTHAE capillary supply is significantly increased as shown by NALP, Ulex lectin and NOS-3 histochemistry and concerns the total CB of human VL muscle. This increase is not caused by the decreased size of muscle fibers as shown by their unchanged diameter. Despite their partial dislocalization the presence of VEGF-1 and VEGFR-2 and our first positive data for hypoxia-inducible factor (HIF)-1 inducing VEGF and VEGFR as well as for certain VEGFactivated matrix metalloproteinases (MMPs) suggest that the increased CD is caused by VEGF/VEGFR-driven angiogenesis.This process may be modulated

by NOS-1 and NOS-3 generated NO as shown for some extramuscular tissues.

The absence of significant differences between the VEGF/VEGFR system before and after LTHAE could be explained by the initial upregulation of these molecules and their downregulation 3 weeks after beginning of hypoxic-hypobaric LTHAE, when the biopsies were taken. Finally, the increase of pericytes which may be involved in capillary sprouting as one of the steps in angiogenesis points to the participation of these cells in the formation of new capillaries induced by LTHAE. Supported by Deutsches Zentrum fĂźr Luft- und Raumfahrt and the Free University of Berlin (DLR-Project No. 50-WB 0022; Angiogenesis Projects No. 2 and 8, Free University of Berlin)

256

B e r n d J o h a n n e s 1, H a n n s - C h r i s t i a n G u n g a 1, H a n s - E b e r h a r d K o r a l e w s k i 1, Karl August Kirsch1

10) WMRS 2001 – Psychophysiology at high altitude INTRODUCTION The experiment „REGULATION“ was designed to assess the actual psychophysiological state of cosmonauts on board the space station MIR. Based on clinical reference data it provides a common classification of complex regulatory changes besides the obvious single-channel information. With the measurement system NEUROLAB-B specially developed for this experiment it was possible to run the fully computerized psychological stimulation procedure and to measure simultaneously a set of physiological parameters that should particularly mirror the activity of the central nervous system, the autonomic nervous system and the cardiovascular system. As a spin-off from space research the same standardized protocol and equipment could be used in two scientific high altitude expeditions. The acute adaptation to high altitude provokes individually different reactions of the autonomic nervous system. Caused by insufficient time for adaptation occur symptoms of the Acute Mountain Sickness (AMS). In the presented study we successfully tried to find predictors for the AMS risk within the pre-altitude measures.

METHODS 17 male miners in Collahuasi, Chile, 3,800 m and 11 male sportsmen in Barcroft, White Mountain, 3,800 m were examined three days prior to going to high altitudes, on the second day of their stay at high altitudes and two/three days after returning to sea level. The protocol of the experiment was designed to evoke a series of changes between psychologically load-enhancing situations and relaxation phases under physically calm and inactivity conditions. The fully computerized psychological stimulation procedure was run measuring simultaneously the electrocardiogram (ECG), the arterial blood pressure (BP), the electromyogram (EMG) from the right forearm, finger skin temperature and the skin conductance response (SCR) from the right hand fingers. Based on data 1

Center for Space Medicin Berlin (ZWMB), Dept. of Physiology, FU Berlin

257

from former clinical studies in Berlin/Germany the subjects were grouped into different types of psychophysiological reactivity (Autonomic Outlet Types, AOT). The subjects were divided by their AOT at altitude. For these altitude subgroups the pre-altitude data were reanalyzed.

R E S U LT S Well known differences in physiological data between sea-level and high altitude as increases in blood pressure, heart rate and respiration rate, decreases of heart rate variability could be confirmed. Significant differences in pulse wave velocity, reactivity of the EMG were found but not in the reactivity of skin conductance or periphery skin temperature. Furthermore no general differences in voice pitch and voice pitch reactivity were found. The separation of AOTâ&#x20AC;&#x2122;s at high altitude provided two main groups, one with 19 autonomically stable subjects, the other with 7 subjects, described as hypertensives and subjectively also suffering from AMS symptoms. No general differences in the pre-altitude data of these subgroups were found for the separately analyzed parameters. But we could find a discriminant function, considering all single data together as a pattern, which reproduced the subgroups by 100 %.

CONCLUSIONS The development of a statistical function for the prediction of the AMS risk before exposure to altitude would be of high importance. In the present study could be shown that such an approach has high chance to succeed if one looks more at the whole reactivity pattern than at single channel data. The found discriminant function needs to be repeated and confirmed by independent data. That should be one goal of future research.

This study was supported by the FONDEF D 97 11068 and DLR grant 50WP0022.

258

R o y E . We b e r 1 , , A n g e l a F a g o 1 , H r v o y O s t o j i c 2 , Luc Moens3 and Carlos Monge4

1 1 ) A LT I T U D E A D A P TAT I O N I N H E M O G L O B I N FUNCTION â&#x20AC;&#x201C; LESSONS FROM FROGS AND BIRDS INTRODUCTION Compared to endothermic birds and mammals little is known about the molecular adaptations that secure O2 transport at high altitude in lower vertebrates.

The adaptations encountered in vertebrate animals may favour either O2 loading at the respiratory surfaces or O2 unloading in the tissues. The mechanisms implicate changes in either the intrinsic O2 affinity of the hemoglobin (Hb) (cf. llamas) or in the effects of erythrocytic anions, like organic phosphates (cf. human at high altitude) and chloride that lower Hb-O2 binding in the red cells.

The hypoxic challenge at altitude is greater in ectothermic and aquatic animals. We studied the molecular mechanisms determining blood-O2 affinity in the high-altitude, skin-breathing, aquatic frog Telmatobius peruvianus (from 3800 m in the North Chilean Andes) and compared these with those found in the lowland, aquatic amphibian, Xenopus laevis, and high-altitude birds.

METHODS Hb solutions were prepared and analysed as previously described (1). IsoHb components were separated by preparative isoelectrofocusing. O2 equilibria including extreme O2 saturations (<2 % and >98 %) were analyzed by endweighted fitting (1) of the two-state Monod-Wyman-Changeux (MWC) equation to the data.

R E S U LT S A N D C O N C L U S I O N S The strategies in amphibians and birds show marked differences. In the Barheaded and Andean geese (that fly at ~9.000 and ~5.000 meters in the Himalayan 1

Zoophysiology Department, University of Aarhus, DK 8000 Aarhus C, Denmark; 2 Clinicum, Laboratorio Automatizado, Iquique, Chile; 3 Biochemistry Department, University of Antwerp, Belgium; 4 Laboratorio de Transporte de OxĂ­geno, Universidad Cayetano Heredia, Lima 31, Peru.

259

and Andes Mountains, respectively), high intrinsic Hb-O2 affinities result from the substitution of two amino acid residues ( 119 and 55, respectively), which are opposite poles of the same intramolecular contact that otherwise (in lowland geese and humans) constrains Hb in the “tense” (low-affinity, deoxygenated) conformational state (2). In contrast, ‘stripped’ (effector-free) Telmatobius Hb shows similar intrinsic properties (O2 affinity and phosphate sensitivities) as in Xenopus laevis Hb. However, in the presence of chloride ions Telmatobius Hb shows a markedly higher affinity, indicating that its high blood affinity results from a reduction in chloride sensitivity (3). The amino acid sequences show conservation of the -chain chloride-binding sites that appear to play a dominant role in human Hb, but reveal specific changes at the -chain chloride-binding sites that thus appear to play a key role in anuran high-altitude adaptation.

(1) Weber R. E., Fago A., Val A. L., Bang A., Van Hauwaert, M. L., De Wilde S., Zal F. and Moens L. J.: Biol. Chem. 275, 17297-17305, 2000.

(2) Weber R. E., T.-H. Jessen H. Malte and J. Tame.: J. Appl. Physiol. 75: 26462655, 1993.

(3) Weber R. E., H. Ostojic A. Fago S. DeWilde L. van Hauwert L. Moens and C. Monge, Submitted.

Supported by the Danish Natural Science Research Council

260

G ü n t h e r S u m a n n 1 , H e r m a n n B r u g g e r 2 , Wo l f g a n g S c h o b e r s b e r g e r 1 , R o l a n d M e i s t e r 3, H a n n s - C h r i s t i a n G u n g a 4, E b e r h a r d K o r a l e w s k i 4, P e t e r M a i r 1, M a r k u s F a l k 5

12) Respiratory changes during exposure in an artificial air-space in snow INTRODUCTION Decisive factors governing survival following complete burial under a snow avalanche (snow coverage of head and chest, at least) are extrication speed and presence of an air pocket, which is defined as any space surrounding mouth and nose, and free airways. Brugger and Falk calculated in 1994 that the survival probability for persons completely buried in an avalanche dropped precipitously from 92 % at 15 min to 30 % at 35 min due to acute asphyxiation of victims without an air pocket, with a further drop from 27 % at 90 min to 3 % at 130 min. Based on this report, avalanche survival beyond 35 min is dependent on the presence of an air pocket. However, documented information on air pockets is lacking and previous experimental findings were contradictory.

While breathing into an air pocket the victim suffers from hypoxia and hypercapnia. We introduce a model of an artificial air pocket in snow for the investigation of ventilation and acid-base status of avalanche victims. During the test the volunteer is sitting under open-air and does not need to be buried.

METHODS We undertook a prospective randomised field study in a simple 2x2 cross-over design with 12 subjects breathing in two test series and 28 tests into air pockets of different volumes (1 l or 2 l) and in snow of different density. The subjects sat outside a snow wall and breathed by means of a hermetically-placed facial mask through a tube into an artificial air pocket in snow. Non-invasive parameters were measured (SpO2, blood pressure, respiratory rate, ECG and etCO2) 1

Dept. of Anesthesiology and Intensive Care Medicine, University Hospital of Innsbruck, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck, Austria 2 International Commission for Mountain Emergency Medicine, Europastraße 17, Bruneck, Italy 3 Swiss Federal Institute for Snow and Avalanche Research, Flüelastraße 11, Davos, Switzerland 4 Department of Physiology, Free University of Berlin, Arnimallee 22, Germany 5 Biostatistician, Inova Q, Siemensstraße 19, Bozen, Italy

261

and capillary blood samples were taken from hyperaemised fingertips for blood gas analysis. We also recorded the gas-concentrations within the air pockets and the snow density and temperature.

Statistical analysis: Wilcoxon Test, Mann-Whitney U test

R E S U LT S The tests showed that during respiration into the air pockets oxygen saturation decreased significantly within 4 min to 88 % (range 71 %-94 %), dependent on air pocket volume (inverse) and snow density. Simultaneously, end-tidal carbon dioxide rose significantly from 38 mmHg to 51 mmHg (range 44-62) and respiratory acidosis developed. The air pocket O2-concentration dropped from 21 % to 11,5 % (range 8,9-13,1 %), whilst the CO2-concentration rose from 0-4,2 % (range 3,4-5,6 %).

CONCLUSIONS Although contributing factors of snow burial like the influence of snow pressure on chest and ventilation, hypothermia and stress cannot be assessed in this simulatory model we were able to elucitate the respiratory changes while breathing into air pockets in snow. The rapid development of hypoxia and hypercapnia is remarkable and appears to be in contradiction to the long survival times in some cases of avalanche burial.

The air pocket model has proved to be useful and will be applied to future investigations.

Sponsored by MFF Tirol

262

J u r i j G o r j a n c 1, B . I g o r M e k j a v i c 2

1 3 ) F R O S T B I T E â&#x20AC;&#x201C; H O W T O E VA L U AT E P O S I T I V E R E S U LT S O F C L I N I C A L C A S E S T R E AT E D WITH HYPERBARIC OXYGEN THERAPY â&#x20AC;&#x201C; A STUDY PROPOSAL INTRODUCTION Frostbite is an acute traumatic peripheral ischaemia (ATPI). Hypoxia and trauma are common to all ATPIs (frostbite, burns, crush injury, compartment syndrome, threatened flaps, replantations). Hyperbaric oxygen therapy (HBOT) is advocated as an effective adjunct therapy for all ATPIs, except for frostbite.

There is insufficient clinical evidence regarding the effectiveness of HBOT in freezing and non-freezing cold injury to advocate its acceptance as an adjunct therapy.

METHODS Five cases of frostbitten toes have been treated in recent years by HBOT as an adjunct therapy in Slovenia, all with good results. The before and after examination of the patients was performed, including clinical measuring of vital skin proportions of the total toe length before and after HBOT. HBOT comprised 90 min exposures to 2.5 ATA in a hyperbaric chamber, during which the patient breathed pure oxygen via an oro-nasal mask. A total of 20 treatments were conducted over a 1 month period DSA and Tc 99 scintigraphy were performed clinically in order to shorten the waiting period for amputation. A case report of a climber of the Si. mobil Skieverest 2000 Expedition is presented as a pattern of diagnostics and treatment.

R E S U LT S Our clinical experience of using hyperbaric oxygen treatment of frostbite can be summarized as follows: 1) HBOT is an adjunctive therapy and should not 1

General Hospital Slovenj Gradec, Slovenia; Faculty of Medicine, Ljubljana, Slovenia Institute of Biomedical and Biomolecular Sciences, University of Portsmouth, UK; Institute Jozef Stefan, Ljubljana, Slovenia 2

263

replace any conventional treatments. 2) HBOT should be initiated immediately. 3) Further data is required to determine the optimal dosage of hyperbaric oxygen. Our present protocol of daily treatments for 20 days may not be optimal. 4) In all patients treated to date, the demarcation line moved distally during HBOT. 5) All subjects reported feeling a tingling and burning sensation during the therapy. 6) HBOT provides enhanced healing of post-surgical wounds and prevents wound infection.

CONCLUSIONS Clinical benefits of prompt hyperbaric oxygen treatment were observed in all cases treated up to now. Lack of exact and consistent evaluation of benefits of HBOT in frostbite leads us toward a controlled study in animals.

264

Wo l f g a n g S c h o b e r s b e r g e r 1 , 2 , D i e t m a r F r i e s 1 , M a r k u s M i t t e r m a y r 1 , P e t r a I n n e r h o f e r 1, B e a t r i x H a u e r 2, G ü n t h e r S u m a n n 1, Hanns-Christian Gunga3

1 4 ) H E M O S TAT I C C H A N G E S A F T E R A L O N G H A U L F L I G H T E Q U I VA L E N T T O 2 4 0 0 M A LT I T U D E INTRODUCTION World wide approximately 1.5 billion passengers travel by aircrafts yearly. Deep venous thrombosis (DVT) and pulmonary embolism are severe complications of long-haul flights, also termed „economy class syndrome (ECS)“. Based on Virchow’s triad it has been postulated that besides sitting in a cramped position DVT may be caused by aircraft-specific factors, i.e. low humidity, relative hypoxia and dehydration. Whether under these conditions coagulation plays a crucial role is unknown. Until now hemostasis has not been investigated during and after a real long haul flight. The goal of the project ECS-2001 was to determine the influence of a long-haul flight on the coagulation system.

METHODS Blood was collected from 20 volunteers, 10 with low risk (mean age 29.7 yrs, BMI 23.6) and 10 with moderate risk (mean age 43.5 yrs, BMI 33.4) for DVT before, during an 9h flight (Vienna-Washington), on the flight back, and one and three days after return. Following parameters were measured: PT, aPTT, maximal clot firmness (MCT) and -ankle (roTEG), thrombin-antithrombinIII(TAT) complexes, D-dimer, plasmin- 2-antiplasmin (PAP), t-PA, PAI-1, factors VII and VIII, protein C and S. Statistics: Manova for repeated measures.

Level of significance, P < 0.05.

1

Univ.-Klinik für Anästhesie und Intensivmedizin, Universität Innsbruck, Anichstraße 35, A-6020 Innsbruck, 2 IHS – Institut Humpeler-Schobersberger GmbH, Forschungsinstitut für Urlaubs- und Freizeitmedizin sowie Gesundheitstourismus, Bregenz, Österreich; 3 Institut für Physiologie, FU Berlin, Deutschland

265

R E S U LT S PT did not change, but aPTT was significantly reduced after the flight. MCF and -ankle were increased during and after the flights. TAT, D-dimer and PAP remained unchanged. T-PA was decreased after the flights and PAI-1 was increased, the t-PA-PAI-1 ratio dropped. Coagulation factors VII and VIII were elevated during and after the flights. No change was found for protein C and S.

CONCLUSIONS We conclude that the long-haul flight induced a hypercoagulable state independent of the risk profile for DVT as evidenced by thromelastographic measurements and analysis of FVII and VIII. In addition the fibrinolytic potential was significantly suppressed. Since we could not find differences in the measured coagulation parameters between both risk groups we speculate that in the presence of additional risk factors these hemostatic changes may trigger DVT in passengers during long-haul flights.

266

K a t h r i n B r Ăź c k n e r 1, R a i n a l d F i s c h e r 1, S u s a n n e M e y e r 1, R u d o l f M . H u b e r 1

1 5 ) S I M U L AT I O N O F A L O N G - D I S TA N C E F L I G H T I N PAT I E N T S W I T H C Y S T I C F I B R O S I S INTRODUCTION Due to the increasing age and mobility of patients with cystic fibrosis, the number patients performing long-distance flights increases. There are limited data about the cardio-pulmonary risk of an exposition for several hours to an altitude of approximately 2,600 m in these patients, equivalent to the pressurized cabin of an aircraft at cruising altitude.

METHODS We examined patients with cystic fibrosis at an altitude of 2,660 m over a period of 8 hours, performing lung function tests, capillary blood gas analysis and echocardiography at rest. To evaluate the effect of moderate exercise at altitude, we draw additional blood gas samples during cycling at 60 watt.

R E S U LT S We included 34 patients in the study, average age 30.1 years (19 â&#x20AC;&#x201C; 47), 14 women.

variable (mean values)

500 m

2,660 m, at arrival

2,660 m, after 8h

moderate exercise, 2,660 m

FEV1 % Soll R tot (kpa*s/l) 0.4 ITGV % VC max (l) PEF % Soll MEF25 % Soll PaO2 (mmHg) PaCO2 (mmHg)

66.3 0.4 118.4 3.97 71 25.96 75.9 38.3

71.1 0.35 133.5 3.96 84.9 32.52 52.8 35.2

70.4 0.37 136.8 3.95 82.2 30.33 52.8 37.8

47.8 34.2

267

32 % of our patients had a PaO2 of 50 mmHg or lower at rest after 8 h. However, none of them had to be treated with oxygen or felt subjectively sick. We found no significant increase in pulmonary pressure signs in echocardiography.

The correlation coefficient between low altitude PaO2 and high altitude PaO2 was 0.69 (p < 0.01). In multivariate analysis, MEF25 (percent predicted) was the best predictor of PaO2 at altitude.

CONCLUSION Even with moderate exercise, patients with cystic fibrosis are able to tolerate PaO2-values below 50 mmHg over a period of up to 8 hours. Therefore, some of the international guidelines concerning fitness to fly in these patients may be too rigorous.

268

Carsten Lundby1

16) Gene expression in hypoxia.

INTRODUCTION Exposure to high altitude induces several adaptive responses to ensure an adequate oxygen supply to the cells. Hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1) is the transcription factor for many genes that are augmented in hypoxic environments, and which main purpose is to increase either O2 delivery or the metabolic capacity of the cells (Semenza 2000). Examples of such genes are 1) erythropoietin, that induces erythropoiesis and thus increased oxygen transport capacity 2) VEGF, that induces angiogenesis, and thereby allows a more efficient oxygen extraction by the cells, and 3) glucose transporters and glycolytic enzymes which together allow an increased glycolytic flux in the cell. To date the HIF-1 response in humans exposed to chronic hypoxic environments is unknown, and therefore the purpose of the present study was to investigate the effects of chronic hypobaric hypoxia on HIF-1 and VEGF at the mRNA level. For this, 8 Danish lowlanders were investigated at sea level, and after 2 and 8 weeks of exposure to 4.100 m altitude. Also 7 high altitude native Aymara Indians were studied after life long residents at high altitude.

METHODS Resting biopsies were obtained from the middle portion of the vastus lateralis muscle from the above-mentioned groups. The biopsy was immediately frozen in liquid nitrogen, and stored at –50 °C for later analysis. Total mRNA was isolated and analysed for HIF-1 and VEGF by RT-PCR (Pilegaard et al., 2000).

R E S U LT S No differences in HIF-1 or VEGF expression were observed between the Danes at any point of time, and also the Aymara Indians showed no differences compared to the Danes (fig 1).

1

The Copenhagen Muscle Research Centre, 9 Blegdamsvej, section 7652, 2100 Copenhagen Ø, Denmark. Carsten@cmrc.dk

269

Figure 1. HIF-1 and VEGF mRNA levels in high altitude Aymara natives, and in Danish lowlanders at sea level (SL), and after 2 and 8 weeks at 4100 m. No differences were found between any data point.

CONCLUSION We hypothesized that HIF-1 and VEGF mRNA levels would increase in hypoxia, however, this was not the case. Although the mRNA levels were unchanged, it cannot be ruled out that HIF-1 and VEGF protein content are in fact elevated during hypoxic exposure, as protein levels are regulated at multiple sites.

REFERENCES Pillegaard H, Ordway GA, Saltin B, Neufer PD. Transcriptional regulation of gene expression in human skeletal muscle during recovery from exercise. Am J Physiol Endocrinol Metab 279: 806-814, 2000.

270

Dank der Herausgeber den fördernden Mitgliedern und Sponsoren der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin

CHEMOMEDICA Medizintechnik und Arzneimittel Vertriebsges. m. b. H. OeAV Oesterreichischer Alpenverein DAV SUMMIT CLUB SCHNELZER & PARTNER Medizintechnik EISELIN SPORT VERBAND DER ÖSTERREICHISCHEN BERG- UND SCHIFÜHRER

IHS – INSTITUT HUMPELER-SCHOBERSBERGER Forschungsinstitut für Urlaubs- und Freizeitmedizin sowie Gesundheitstourismus

271

Leerseite