M. Tannheimer

Markus Tannheimer

Kampfpiloten & Expeditionsbergsteiger: Leistungsfähigkeit unter hypobarer Hypoxie

ZUSAMMENFASSUNG

Kampfpiloten und Expeditionsbergsteiger halten sich beide in hypobarer Hypoxie auf, bei beiden macht es Sinn die Leistungsfähigkeit vor entsprechender Exposition zu prüfen – soweit die Gemeinsamkeiten. Die aufgabenspezifische Testung ist schwierig, da die jeweilige Leistungsfähigkeit sehr komplex ist. In der Arbeitsmedizin wird daher in Bereichen, die als besonders wichtig erachtet werden diese Tätigkeit simuliert, so auch bei Jetpiloten. Diese trainieren in eigens dafür erbauten Humanzentrifugen und Unterdruckkammern und müssen sich dabei für ein Jagdflugzeug wie den Eurofighter „Typhoon“ qualifizieren. In der Höhenmedizin wären aussagekräftige Schlussfolgerungen bereits aus der Höhenanamnese möglich, in Zeiten kommerziell buchbarer Expeditionen ist diese jedoch bei medizinischen Rat suchenden Personen häufig leer. Obwohl selbstverständlich eine solide Ausdauerleistungsfähigkeit eine Grundvoraussetzung für erfolgreiches und sicheres (Expeditions-) Bergsteigen ist, lässt deren Quantifizierung mittels Ergometertest nur sehr eingeschränkt auf die komplexe Tätigkeit mir hoher koordinativer Komponente schließen wie sie z.B. das Begehen einer technisch anspruchsvolle Routen in extremer Höhe darstellt. Allerdings lässt sich auch in der Höhenmedizin eine erfreuliche Tendenz hin zu realitätsnahen Feldtest verzeichnen.

Schlüsselwörter: Kampfpiloten, Expeditionsbergsteigen, Leistungsfähigkeit, Hypoxie

SUMMARY

Both, fighter pilots and high altitude mountaineers are exposed to hypobaric hypoxia. Therefore, testing their efficiency before exposure makes sense – so far the common characteristics. Testing this specific efficiency is difficult because of the very complex occupations. Hence, the occupational medicine uses simulation in fields of high importance, thus also with jet pilots. In military, a

special human centrifuge and a hypobaric chamber is used to qualify pilots for the Eurofighter “Typhoon”. In high altitude medicine conclusions would be possible from high altitude anamnesis, but in times of commercial expeditions often persons without high altitude experience need medical advice. It is out of question that a good endurance capacity is necessary for safe and successful (expedition-) mountaineering. But the correlation between ergometry testing and climbing a challenging alpine route at extreme altitude is limited. Indeed, a positive trend towards field test close to reality can be observed.

Keywords: fighter pilots, expedition, exercise, hypoxia

EINLEITUNG

Expeditionsbergsteiger und Kampfpiloten müssen in einer lebensfeindlichen Umgebung in hohem Maß leistungsfähig sein, damit beschäftigt sich die Höhenbzw. die Flugmedizin. Diese beiden hochspezialisierten Teilgebiete der Medizin befassen sich mit einer jeweils sehr speziellen Physiologie, welche in der „normalen“ Medizin nur unzureichend abgebildet werden; dies dürfte die Hauptgemeinsamkeit beider Fächer sein. Ein Vergleich zwischen Kampfpiloten und Expeditionsbergsteiger ist zwar sehr interessant und passend für eine Veranstaltung wie der Jahrestagung der ÖGAHM, aber doch mehr ein Vergleich von Äpfeln mit Birnen. Daher soll auf die grundsätzliche Problematik der Messung einer hochspezialisierten Leistungsfähigkeit und der aufgabenspezifischen Testung eingegangen werden.

ZUR PROBLEMATIK DER AUFGABENSPEZIFISCHEN LEISTUNGSFÄHIGKEIT

Mit leistungsdiagnostischen Tests erfasst man primär nur die Leistungsfähigkeit für die jeweils gestellte Aufgabe unter den jeweiligen Testbedingungen. Die Vorstellung, man könne die sogenannte körperliche Leistungsfähigkeit oder einzelne motorische Grundeigenschaften an sich mit einem einzigen Test abprüfen, wurde bei einem Expertengespräch in Konsequenz von Komplexität und Spezifität menschlichen Leistens als „altes Modell“ bezeichnet, mit dem höchstens eine abstrakte Leistungsfähigkeit, nicht jedoch eine konkrete Leistungsfähigkeit abgeprüft werden könne. Das Schließen von einer abstrakten Leistungsfähigkeit auf eine konkrete, aufgabenspezifische Leistungsfähigkeit muss mit einem Transferverlust einhergehen; je unähnlicher beide sind, desto größer der Transferverlust (1).

Aus der Historie sind sowohl in der Höhen- wie auch in der Flugmedizin bemerkenswerte Fehleinschätzungen bekannt. So konnten Messner und Habeler 1978 eindrucksvoll die Aussage von Physiologen (2-5) wiederlegen, dass der Mt. Everest nicht ohne künstlichen Sauerstoff besteigbar wäre. Gleiches gilt auch für die Testung der Höhentauglichkeit mittels Bestimmung der hypoxic ventilatory response (HVR), bei der es naheliegend schien, dass erfolgreiche Höhenbergsteiger eine sehr lebhafte HVR benötigten (6-8). Auch hier wiesen Messner und Habeler eine träge HVR auf (9). Andere Untersuchungen konnten keine besondere HVR bei Spitzenhöhenbergsteigern nachweisen (10). In der militärischen Flugphysiologie gibt es analoge Beispiele. So wurde ausgesprochen Wert auf die Stufenergometrie und PWC 170 im Rahmen der Untersuchung auf Wehrfliegerverwendungsfähigkeit gelegt (11). Im praktischen Pilotenalltag waren Bomberpiloten auffällig, die zwar ihre Bomben reproduzierbar hochpräzise abwarfen, denen aber die Wehrfliegerverwendungsfähigkeit wegen ungenügender Ergometerleistung aberkannt wurde. In diesen Zusammenhang fällt die Aussage eines G3-Offiziers eines Heeresfliegerkommandos, der auf gezieltes Befragen erklärte, seine Hubschrauberpiloten benötigten Ausdauerfitness nur für die Untersuchung in Fürstenfeldbruck, ansonsten nicht (12).

Diese exemplarischen Fälle sollen verdeutlichen wie der so geläufige Begriff der körperlichen Leistungsfähigkeit sehr differenziert betrachtet werden muss, wenn es um eine zu testende aufgabenspezifische Leistungsfähigkeit geht. Grundsätzlich misst man mit Tests nur die körperliche Leistungsfähigkeit für eine bestimmte Aufgabe, nämlich die jeweilige Testsituation. Dies geht sogar soweit, dass auf unterschiedlichen Ergometern unterschiedliche Leistungen erbracht werden. Dies führte zu der pragmatischen Empfehlung an Betroffene, für einen persönlich wichtigen Leistungstest auch auf dem jeweiligen Testergometer zu trainieren (13). Dies verdeutlicht die Problematik der aufgabenspezifischen Testung der Leistungsfähigkeit und wirft dabei zugleich die Frage auf, wie die hochkomplexe Leistungsfähigkeit eines Expeditionsbergsteigers oder eines Jetpiloten überhaupt messbar getestet werden kann. Bemerkenswerterweise wird in der Arbeitsmedizin in den Bereichen, die als besonders wichtig angesehen werden, Leistungsdiagnostik anhand von Simulatoren, mit denen die Komplexität eines realen Arbeitsplatzes so nachgeahmt wird, durchgeführt. Der Prüfling gerät nach kurzer Zeit in die Illusion der realen Tätigkeit hinein, so z.B. bei CockpitSimulatoren für Luftfahrzeuge, Lokomotiven oder Schiffen oder die realitätsnah gestalteten Prüfstrecken für Feuerwehrleute oder Schießbahnen für Spezialkommandosoldaten.

KAMPFPILOTEN

Eine quasi praxisnahe Simulation der Beschleunigungskräfte erfolgt für die Jetpiloten in einer eigens dafür gebauten Zentrifuge. Hier werden Anti-gManöver (Erlernen der Koordination von isometrischer Muskelanspannung und einer speziellen Atemtechnik zur erforderlichen Erhöhung des Blutdrucks) erlernt und geübt, sowie der individuell angepasste Anti-g-Anzug getestet. Eurofighterpiloten müssen dabei +9 G über 15 Sekunden mit einem Onset von 6 G/sec tolerieren, um überhaupt für dieses Jagdflugzeug zugelassen zu werden. Des Weiteren muss das gesamte fliegende Personal der Bundeswehr regelmäßig ein festgelegtes Höhen-Zeit-Profil in einer eigens dafür erbauten Unterdruckkammer durchlaufen. Ziel dieser Ausbildung ist es, jeden einzelnen mit der akuten hypobaren Hypoxie vertraut zu machen und die individuellen Symptome zu kennen, um im Falle eines Druckverlustes schneller reagieren zu können.

HÖHEN-, EXPEDITIONSBERGSTEIGER

Beim Höhen- Expeditionsbergsteigen lässt sich hinsichtlich der Anfälligkeit für die Höhenkrankheit bzw. das individuelle Akklimatisationsverhalten die zuverlässigste Voraussage aus einer vergleichbaren früheren Höhenexposition ableiten (14). Allerdings suchen inzwischen gehäuft unerfahrene Personen mit leerer Höhenanamnese vor geplanten (kommerziellen) Expeditionen medizinischen Rat. Eine ausreichende (anamnestisch erhebbare) Ausdauerleistungsfähigkeit vorausgesetzt sind nach Bärtsch spezielle Tests wegen ungenügender Sensitivität und Spezifität auch in diesem Fall nicht sinnvoll (14). Dennoch werden zur Leistungsdiagnostik im Bergsport nach wie vor Laufband- und Fahrradergometrie empfohlen (15). Hier dürfte der Wunsch des Untersuchers sowie des Untersuchten nach einem vermeintlich „objektiven Test“ ein wichtiger Faktor sein. So weisen z.B. Kren et al. sogar ausdrücklich darauf hin, dass Rückschlüsse aus der Ergometrie auf die sportartspezifische Leistungsfähigkeit nicht einfach übertragen werden dürfen, da bei Labortests der sportartspezifische Wirkungsgrad der Muskelarbeit nur wenig zur Geltung kommt. Die grundsätzlich vorzuziehenden Feldtests sind wegen des erheblichen Aufwands schwer durchführbar, allerdings wird man über einen Laufbandergometertest allein keine Aussage über die Leistungsfähigkeit bei komplexen Tätigkeiten mit hoher koordinativer Komponente wie z.B. das Bergsteigen in technisch anspruchsvollen Routen in extremer Höhe treffen können (15). Zumindest wird die für alpines Bergsteigen auch in Hinsicht der Unfallvermeidung unabdingbar notwendige allgemeine Ausdauerleistungsfähigkeit damit erfasst (16, 17). Um den Laufbandtest der Realität anzunähern, kann ein solcher Test bei 2 km/h und

einer Neigung von 15% mit Bergschuhen und Rucksack durchgeführt werden (17). Am Berg können allerdings Ergometerdefizite durch ein individuell optimales Gehtempo (18) oder eine rationelle Steigeisentechnik wieder kompensiert werden (19). Einen für Trekker und Expeditionsbergsteiger praktikablen Ansatz zur Abschätzung der eigenen spezifischen Leistungsfähigkeit verfolgt Lämmle (20). Er wählte den Hüttenaufstieg zur Rudolfshütte bzw. zur Franz-Senn-Hütte als Teststrecke, die der Bergsteiger mit Rucksack absolvieren muss. Anhand der dafür benötigten Zeit kann auf die maximale Sauerstoffaufnahmefähigkeit geschlossen und so beurteilt werden, ob die Leistungsfähigkeit ausreichend für Bergwandern, Trekking, Höhen- oder sogar Expeditionsbergsteigen ist. Die Durchführung auf unebenem Grund mit Bergschuhen und schwerem Rucksack erlaubt hierbei eine spezifischere Aussage als ein (Fahrrad-) Ergometertest. Gerade vor technisch einfachen Touren oder Trekkings ist dies für Personen ohne aussagekräftige Höhenanamnese eine sinnvolle Empfehlung im Rahmen eines Beratungsgesprächs.

Abb.1: Gruppeninterne (36 Pers.) Auswertung des Leistungstest. Die Testbesten (linker Teil der Grafik) waren auch in der Höhe symptomarm. Abszisse: Addition der Ränge beider Zielkriterien: schnellste Zeit = Rang 1 und höchste Sättigung = Rang 1. Ordinate: Höhensymptomatik auf dem Mt Blanc ermittelt mit einem Fragebogentest (Bundeswehrintern, analog dem Lake Louise Score)

Eine eigene Untersuchung (21) ermöglicht bei bereits akklimatisierten, asymptomatischen Personen diejenigen zu identifizieren, welche auch bei weiterem Aufstieg frei von AMS bleiben. Hierzu wird im Hüttenbereich der Turiner Hütte (3372 m) eine Treppe von 90 m Länge und 46 m Höhendifferenz so schnell wie möglich hochgerannt. Die dafür benötigte Zeit sowie die tiefste gemessene Sauerstoffsättigung nach Erreichen des Ziels dienen als Zielkriterien. Mit einer Laufzeit von über 75 sec und einer Sättigung tiefer als 65% wurden alle Personen identifiziert, die später auf dem Mt. Blanc eine AMS aufwiesen. Besonders geeignet scheint dieser Test zu sein, wenn ohne die Möglichkeit der weiteren Akklimatisation weiter aufgestiegen und in der Höhe verblieben werden muss, z.B. für einen Hilfseinsatz oder einen militärischen Einsatz und dafür die bereits am besten akklimatisierten Personen innerhalb einer Gruppe identifiziert werden sollen.

SCHLUSSFOLGERUNG

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass generell bei Untersuchern wie bei Untersuchten ein Bedürfnis zur Leistungstestung besteht. Eine aufgabenspezifische Testung durch eine sehr praxisnahe Simulation ist für Kampfpiloten der Bundeswehr verwirklicht. Dies wäre auch in der Höhenmedizin wünschenswert und wird bereits ansatzweise realisiert. So zeigt sich eine Tendenz hin zu Feldtests und einer stärkeren Gewichtung der Höhenanamnese, allerdings werden in der täglichen Praxis zur Leistungsdiagnostik im Bergsport nach wie vor Labortests durchgeführt.

LITERATUR

(1) Ulmer, H.V.: Zur Problematik der arbeitsmedizinischen Leistungsdiagnostik. Handbuch der betriebsärztlichen Praxis, Hofmann F., Kralj N. eds.ecomed, Landsberg 10.11.11-11 - 10.11.11-15 (1930)

(2) Henderson, Y.: The last thousand feet on Everest. Nature 143, 921-923 (1939).

(3) Margaria, R.: Die Arbeitsfähigkeit des Menschen bei vermindertem Luftdruck. Arbeitsphysiologie 2, 261-272 (1930)

(4) Pugh, L.G.: Muscular exercise on Mount Everest. J. Physiol. 141, 233261 (1958)

(5) Pugh, L.G., Gill, M.B., Lahiri, S., Milledge, J.S., Ward, M.P., West, J.B.: Muscular Exercise at Great Altitudes. J. Appl. Physiol. 19, 431-440 (1964)

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(8) Schoene, R.B., Lahiri, S., Hackett, P.H., Peters, R.M., Jr., Milledge, J. .,

Pizzo, C.J., Sarnquist, F. H., Boyer, S.J., Graber, D.J., Maret, K.H., et al.:

Relationship of hypoxic ventilatory response to exercise performance on

Mount Everest. J. Appl. Physiol. 56, 1478-1483 (1984)

(9) Schoene, R.B., Hackett, P. H.: Blunted hypoxic chemosensitivity at altitude and see level in an elite high altitude climber. Hypoxia and Cold, Sutton J., Houston C., Coates G. eds.Praeger, New York 532, 1987

(10) Oelz, O., Howald, H., Di Prampero, P.E., Hoppeler, H., Claassen, H., Jenni, R., Buhlmann, A., Ferretti, G., Bruckner, J.C., Veicsteinas, A., et al.:

Physiological profile of world-class high-altitude climbers. J. Appl. Physiol. 60, 1734-1742 (1986)

(11) Wezel, I.: Leistungstest relative PWC 170. Wehrmed. Mschr. 27, 452-461 (1983)

(12) Ulmer, H.V.: Wie Ergometer-fit müssen Piloten sein? Wehrmed. Mschr. 28, 158-160 (1984)

(13) Paczensky, S. v.: Der Testknacker - Wie man Karriere-Tests erfolgreich besteht. Reinbek bei Hamburg: Rowohlt Taschenbuch Verlag, 1976

(14) Bartsch, P., Grunig, E., Hohenhaus, E., Dehnert, C.: Assessment of high altitude tolerance in healthy individuals. High. Al.t Med. Biol. 2, 287-296 (2001)

(15) Krenn, M., Domej, W., Schwaberger, G.: [Performance testing in mountaineering]. Wien. Med. Wochenschr. 155, 193-198 (2005)

(16) Saito, S., Tobe, K., Harada, N., Aso, C., Nishihara, F., Shimada, H.: Physical condition among middle altitude trekkers in an aging society. Am. J.

Emerg. Med. 20, 291-294 (2002)

(17) Burtscher, M.: Dauerleistungsfähigkeit im Bergsport: Wie viel ist notwendig? Jahrbuch 2003, Waanders, R., Frisch, H., Schobersberger, W.,

Berghold, F. eds.Österreichische Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin, Innsbruck 213-222 (2003)

(18) Bastien, G.J., Willems, P.A., Schepens, B., Heglund, N.C.: Effect of load and speed on the energetic cost of human walking. Eur. J. Appl. Physiol. 94, 76-83 (2005)

(19) Watts P. B., Martin D. T., Schmeling M. H., Silta B. C., Watts A. G.: Exertional intensities and energy requirements of technical mountaineering at moderate altitude. J. Sports Med. Phys. Fitness 1990; 30: 365-376.

(20) Lämmle, T.: Höhenbergsteigen, Technik Taktik Training. Unveröffentlichte Arbeit am Insititut für Sportwissenschaften, Universität Innsbruck (1998)

(21) Tannheimer, M., Albertini, N., Ulmer, H.V., Alfred, T., Engelhardt, M.,

Schmidt, R.: Testing the individuals' risk of AMS at greater altitudes. im fortgeschrittenen Reviewprozess Mil Med