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Moderne Berg- und Höhenmedizin

Thomas Küpper Klaas Ebel Ulf Gieseler (Hrsg.)

Moderne Berg- und Höhenmedizin

Handbuch für Ausbilder, Bergsteiger und Ärzte

Mit 313 Abbildungen und 84 Tabellen

Unseren Berg- und Bergrettungskameraden in dankbarer Erinnerung an viele schöne Stunden:

Reiner Schlupp

Peter Hierholzer

Andi Lambrigger

Edgar Brantschen

Gabriel Perren

Robert Baur

Denis Christin

Marc Perreten

Lieber einen Tag wie ein Tiger leben, als 1000 Jahre wie ein Schaf!

Tibetisches Sprichwort

Geleitwort

Die großen Gebirge der Welt wie der Himalaya, das Karakorum oder die Anden sind für die meisten Menschen heute leichter erreichbar als die europäischen Alpen vor 70 Jahren. Bergtouren aller Art erfreuen sich einer steigenden Popularität und Tausende suchen Höhen auf, in denen die akute Höhenkrankheit häufig ist. Die meisten derartigen Probleme können vermieden oder es kann zumindest ohne gravierende Konsequenzen mit ihnen umgegangen werden, allerdings nur, wenn die beteiligten Personen die notwendigen Kenntnisse besitzen, wie man diese Krankheiten vermeidet und wie man vorgeht, sollten sie doch auftreten. Dieses Wissen kann man aus zahlreichen Quellen schöpfen, allerdings gab es bislang noch kein derart umfassendes praxisrelevantes Werk in deutscher Sprache.

Das vorliegende Buch von Küpper, Ebel und Gieseler füllt diese Lücke. Die Autoren sind erfahrene Ärzte und Bergsteiger. Das Buch umfasst das breite Spektrum an relevanten Themen vollständig, einschließlich der zugrunde liegenden Informationen zur Physiologie der Höhenakklimatisation, der Pathophysiologie dieser Erkrankungen sowie der anderen alpinrelevanten Situationen. Ebenso werden Aspekte der Kameradenrettung und organisierten Bergrettung sowie der traumatischen Notfälle bearbeitet, natürlich auch Fragen des Trainings und der Trekking- bzw. Expeditionsvorbereitung.

Bereits seit Jahren ist Dr. Küpper eine der treibenden Kräfte hinter einer Reihe von Empfehlungen der Medizinischen Kommission der Union Internationale des Associations d’Alpinisme (UIAA MedCom). Jede dieser Empfehlungen hat ein spezifisches bergmedizinisches Thema und richtet sich sowohl an Ärzte als auch an medizinische Laien. Diese internationalen Richtlinien können von der UIAA-Webseite herunter geladen werden, das vorliegende Buch geht jedoch weit darüber hinaus und beinhaltet reichlich weiteres Material aus der umfangreichen Erfahrung der Autoren.

Die Autoren haben eine Fülle an Wissen und Ratschlägen in einem Buch zusammengefasst, was einen enormen Vorteil für die zunehmende Zahl derer darstellt, die in die wunderbare Welt der Berge gehen möchten und entsprechenden Rat suchen.

Wir gratulieren den Autoren zu diesem Übersichtswerk und wünschen ihnen viel Erfolg damit.

Jim Milledge
Ehrenprofessor des University
College of London
Past-Präsident der International
Society for Mountain Medicine
Member der UIAA MedCom

Buddha Basnyat
Präsident der UIAA MedCom
Nepal International Clinic
Kathmandu

Geleitwort

Mit der Zunahme des Alpintourismus steigt der Bedarf an bergmedizinischer Information für diese breit gefächerte und bunte Aktivität des Wanderns und Bergsteigens enorm. Dazu kommt, dass sich das betreffende medizinische Wissen rasant weiter entwickelt: Was gestern noch gültig war, kann morgen schon widerlegt und überholt sein.

Die Autoren dieses Buches bringen daher neben ihrer unbestrittenen Kompetenz auch sehr viel Mut auf, diesen Gegebenheiten Rechnung zu tragen. Nämlich, obwohl alles bergmedizinische Wissen im Fluss ist, mit diesem Buch quasi eine umfassende Standortbestimmung zu versuchen, die über das Erscheinungsdatum hinaus wenigstens eine Zeit lang Bestand hat. Wenn ihnen dieses Kunststück gelingt, dann Hut ab!

Franz Berghold

Internationale Lehrgänge für Alpinmedizin

Past-Präsident der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin Kaprun

Geleitwort

Seit Jahrzehnten bemühen sich Organisationen, das Rettungswesen zu planen und zu verbessern. Europaweit ist ein dichtes Netz an Rettungs- und Notrufstationen, SOS-Posten, Materialdepots und Helibasen entstanden. Im Laufe der letzten Jahre ist das Mobilfunknetz so dicht geworden, dass es von fast überall möglich ist, einen Notruf zu geben. Speziell ausgebildete Rettungsleute ermöglichen dann eine rasche und gezielte Hilfe an Mitmenschen, die in Not geraten sind.

Trotzdem kann auf die Kameradenrettung, also die ersten Hilfsmaßnahmen durch die Begleiter, in den Bergen nicht verzichtet werden, ebenso natürlich nicht auf die Gefahrenprävention. Dieses Lehrbuch soll allen helfen, möglichst einfach die nötige Technik zu erlernen und zu verbessern. Dazu greifen die Autoren auf Bewährtes zurück, bieten aber auch den neuesten Stand von Technik und Medizin. Über allem steht der Präventionsgedanke, aber im Wissen, dass auch vorsichtige Menschen einmal in Not geraten können, wird systematisch aufgearbeitet, was zu tun ist, wenn die Prävention einmal versagt haben sollte und ein Notfall eingetreten ist.

In der Kameradenrettung und auch in der Prävention sind nach wie vor große Lücken zu schließen. Dazu ist dieses Buch bestens geeignet. Gut ausgebildete Personen können dem Verunfallten moralisch, medizinisch und technisch das Maximum an Hilfe geben. Dagegen verschlimmern unerfahrene, unsichere Retter die Situation. Aus diesem Grunde werden von erfahrenen, geschulten Personen ohne Prestigedenken Lehrbücher verfasst. Auch dieses Lehrbuch von Dr. Thomas Küpper und seinen Kollegen und Kameraden vereinfacht die Arbeit als Retter, sei es in der organisierten Rettung oder in der Kameradenhilfe und kann so zur Rettung von Leben beitragen. Dem Ausbilder erleichtert es durch seine übersichtliche Darstellung erheblich die Arbeit, ebenso dem Lernenden. Das Buch geht über ausschließlich für die Kameradenrettung relevante Inhalte weit hinaus und eignet sich gut für die Ausbildung der Bergrettungsleute. Einige Kapitel wenden sich mehr an Ärzte, andere mehr an Ausbilder, Bergretter und Bergsteiger – sie alle sind für die jeweilige Zielgruppe gut verständlich geschrieben. Einen großen Dank an die Herausgeber und Autoren, die zur Entstehung dieses umfassenden modernen Lehrbuches beigetragen haben!

Bruno Jelk

Rettungschef Zermatt/Schweiz

Verwaltungsrat und Präsident der Technischen Kommission KWRO

(Walliser Rettungsorganisation)

Präsident der IKAR-Kommission Bodenrettung

Stiftungsrat REGA

Geleitwort

Lebe deinen Traum, wenn nicht heute, dann morgen.

So lautet ein Satz, mit dem ich vor Jahren schon einmal ein Buch begann. Diese Träume sind es, die einen als Bergsportler so faszinieren, sie sind es, die einen immer wieder zum Training und zum Eingehen von Risiken motivieren. Aus den Träumen entstehen Vorhaben, zu denen man Pläne fasst und voll Vorfreude dem Tag der Abreise entgegenfiebert. Diese Vorfreude, die manchmal wie vor dem Weihnachtsfest in Kindertagen ist, lässt einen oft schon das Packen und Organisieren einer Tour genießen.

Wird die Sache dann real und man steht kurz vor der Verwirklichung, am Abend vor der Abfahrt, so mag man sich kaum von seinen Lieben verabschieden. Auch in der Nacht, bevor man einsteigt oder aus dem Basislager loszieht, plagen einen Schlaflosigkeit und Alpträume.

In diesen Alpträumen, einer ist am Anfang unseres Filmes „Am Limit“ dargestellt, erlebt man die Gefahr oder eben das geträumte Ereignis vorweg. Dies meinte ich nicht mit „Lebe Deine Träume“. Vielmehr machen einem diese Träume das Risiko bewusst, lassen einen eben die Gefahren, denen man sich aussetzt, quasi vorweg erleben. Man erlebt den Sturz, durchleidet bange Minuten und findet sich anschließend glücklicherweise in seinem sicheren Bett oder Schlafsack wieder.

Durch eine gute und umfassende Ausbildung ist es hoffentlich möglich, das zu erwartende Risiko möglichst genau abzuschätzen, um in keine Notlage zu geraten. Doch selbst, wenn man hinein geraten ist, muss sehen, wie man wieder herauskommt. Auch hier hilft eine fundierte Ausbildung, aber vor allem Erfahrung.

In der Bewusstwerdung der tödlichen Gefahr liegt die Sicherheit im Grenzgang. In der gefühlten Sicherheit ist die tödliche Gefahr jedoch nicht mehr kalkulierbar. Ist man sich nun der Risiken bewusst und kann sie einigermaßen einschätzen, so besteht immer noch die Möglichkeit, dass trotz aller Vorbereitung oder aller Erfahrung etwas schief geht.

Bei den Dreharbeiten zu unserem Film ist mein Bruder Alexander im leichten Gelände wegen eines ausgebrochenen Griffes 14 m gestürzt. Er hat keine bleibenden Schäden davongetragen, konnte aber erst einmal nicht mehr laufen. Wir haben ihn dann mit den Tragetechniken, die in diesem Buch vorgestellt sind, bis zum Auto geschafft.

Obwohl die alpinistischen Grundlagen umfassend dargestellt werden, man also gezeigt bekommt, wie man es richtig macht oder was man vorher, also bei der Planung beachten sollte, werden auch intensiv Rettungs- und Erste Hilfetechniken vermittelt. Man könnte also, wenn man in eine Notsituation geraten ist, nachschlage,n wie es dann weitergeht, wenn etwas schief gegangen ist. Man kann im Schlafsack oder im Bett also das vorliegende Buch in die Hand nehmen und nachschlagen, was man evtl. falsch gemacht hat oder sogar versuchen, eine Rettungsstrategie zu erarbeiten.

Um sowohl in der Prävention von Unfällen wie auch in den Rettungstechniken fit zu sein, sollte man diese in regelmäßigen Abständen, genau wie Klettern oder Kondition, trainieren. So ist die Wahrscheinlichkeit am größten, nicht in prekäre Situationen zu geraten. Gerät man trotzdem hinein, so hat man zumindest eher die Möglichkeit sich zu retten, um noch viele Träume zu leben …

Dieses Buch soll durch Trainings-, Ernährungs- und Akklimatisationshinweise von Medizinern aus den jeweiligen Fachgebieten helfen, noch viele Vorhaben in die Tat umzusetzen. Es werden alle wichtigen Knoten und Seiltechniken anhand von Bildern erklärt und ein Einstieg in die probabilistische Lawinenkunde gegeben. Damit wird auf die Risiken im Bergsport und auf deren Vermeidung eingegangen.

Das Wichtigste ist aber, dass man auf sein Bauchgefühl hört. Wenn man sich nicht 100%ig fühlt, muss man eben doppelt aufpassen und darf das Gefühl nicht als unwichtig abtun.

Hier schreiben Ärzte, Wissenschaftler, ein Bergführer, ein Rechtsanwalt und ein Ingenieur, aber man findet nie den klassischen erhobenen Zeigefinger oder sogar Verbote, sondern immer Hinweise auf Risiken oder Gefahren. Es wird sogar erklärt, worauf man bei verschiedenen Vorerkrankungen achten muss, um trotzdem losziehen zu können. Hier wird niemand vorschlagen, dass man seine Gesundheit durch „Zuhausebleiben“ schont und damit seine Träume nicht lebt.

Thomas Huber

Vorwort der Herausgeber

Auch der vernünftigste Bergsteiger oder Höhensportler kommt irgendwann einmal in eine Gefahrensituation, aus der dann sehr plötzlich eine Notsituation oder ein Unfall entstehen kann. Überlegtes, zügiges und zielstrebiges Handeln an solch einem besonderen Unfallort ist nicht nur für den Verunglückten, sondern auch für seine(n) Seilpartner(in) oder die Begleiter oft lebenswichtig.

„Der Unfallort im Gebirge unterscheidet sich von dem im Flachland dadurch, dass er viel schöner ist, aber höher liegt, keine Waagerechten kennt, kein Dach hat, fast immer zu heiß oder zu kalt und oft nass ist; ein Arzt kann nicht erreicht werden und das Sanitätsauto kann nicht vorfahren; auch der Hubschrauber kommt nur untertags und bei guter Sicht.“ G. Neureuther

Besser kann man die Rahmenbedingungen kaum beschreiben! Aus diesen Besonderheiten des alpinen Notfallortes ergeben sich besondere Verhaltensweisen, mit denen man sich bereits vor einer Bergfahrt auseinandergesetzt haben sollte. Nur durch gedankliches „Durchspielen“ möglicher Notsituationen und Üben der entsprechenden Maßnahmen kann man im Ernstfall relativ sicher sein, zügig richtig zu handeln. Mindestens genauso wichtig ist jedoch die Prävention von Notfällen. Dazu gehört ein solides Grundwissen an höhenmedizinischen Kenntnissen ebenso wie das Beachten spezifischer Anforderungen an Bergsteiger mit Vorerkrankungen oder an Arbeitnehmer, die in großer Höhe oder isobarer Hypoxie tätig werden müssen.

Mit diesem Buch wenden sich die Herausgeber an alle, die ihren Aufenthalt in der Höhe verantwortungsbewusst planen und durchführen wollen oder die andere dazu anleiten und beraten, sei es als Bergführer, Ausbilder, Ärzte oder schlicht als Bergsteiger. Es ist als Hilfe gedacht, gefährlichen Situationen vorzubeugen oder sie jedenfalls rechtzeitig zu erkennen und zu entschärfen sowie eventuell notwendige erste Rettungsmaßnahmen entweder selbst durchzuführen oder die organisierte Rettung wesentlich zu beschleunigen. Die Zielgruppen bedeuten natürlich, dass das Buch einen gewissen Spagat leisten muss. Naturgemäß sind einzelne Kapitel daher etwas theorielastiger, während andere unmittelbar praxisnah sind.

Der Denkansatz dieses Buches ist der Versuch, aus medizinischem Blickwinkel einen Bogen zu spannen, der von der alpinen Gefahr und ihrer primären Prävention als optimale Lösung über die Notsituation und die Sofortmaßnahmen zur endgültigen Rettung führt. „Rettung“ bedeutet dabei nicht unbedingt, dass ein Unfall bereits eingetreten sein muss. Vorbeugung, z. B. in Form eines rechtzeitigen Rückzugs, solange Betroffene bei beginnender Höhenkrankheit noch aktionsfähig sind, ist auch eine Form von Rettung. Es handelt sich bei den beschriebenen Techniken ausschließlich um solche, die mit der normalen Ausrüstung einer Seilschaft durchführbar sind – solide Ausrüstungsplanung einschließlich Erste-Hilfe-Material vorausgesetzt – und die sich in der Praxis bewährt haben. Die Themenschwerpunkte basieren dabei auf aktuellen Forschungsergebnissen.

An das Verantwortungsbewusstsein des Einzelnen kann nicht eindringlich genug appelliert werden. Sowohl moralisch als auch juristisch besteht eine Pflicht zur Hilfeleistung. Jeder, der an einem Unfall unmittelbar oder als Beobachter beteiligt ist, ist dem Geschädigten gegenüber verpflichtet, innerhalb eines zumutbaren Rahmens Hilfe zu leisten. Dieser Rahmen wird von den Juristen beim Bergsteigen als sog. „Risikosport“ deutlich höher angesetzt als bei „Normalbürgern“!

Um ein überschaubares Format nicht zu überschreiten, müssen alle nicht wirklich wesentlichen rein wissenschaftlichen Hintergrundinformationen weggelassen werden. Dieses Buch ist kein Physiologiebuch, auch kein Kletterlehrbuch oder ein reines Erste-Hilfe-Handbuch. Alpine Grundkenntnisse werden ebenso vorausgesetzt wie einige Grundlagen der normalen Ersten Hilfe, wie beispielsweise Verbände.

Der Inhalt dieses Buches wurde mit den Lehraussagen der Medizinischen Kommission der UIAA (Union Internationale des Associations d’Alpinisme), des Ausbildungsreferates des Deutschen Alpenvereins (DAV), der Bergwacht des Deutschen Roten Kreuzes, der Schweizer Bergrettung, des Österreichischen Bergrettungsdienstes und der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin (ÖGAHM) abgestimmt. Auch wenn Abweichungen im Detail unvermeidbar sind: Man wird nicht durch widersprüchliche Lehraussagen verwirrt werden! So ist das vorliegende Buch auch zur Ausbildung und zum Selbststudium für die Bergrettungsdienste sowie zur Vorbereitung von Trekkings und Expeditionen geeignet.

Die Herausgeber möchten an dieser Stelle den beteiligten Kollegen von der UIAA MedCom und der Österreichischen Gesellschaft für Alpin- und Höhenmedizin für ihr Engagement, ihren fachlichen Rat und ihre Unterstützung herzlich danken.

In diesem Sinne bergheil (oder besser talheil?)

Thomas Küpper

Klaas Ebel

Ulf Gieseler

Inhaltsverzeichnis

Geleitwort (J. Milledge, B. Basnyat)

Geleitwort (F. Berghold)

Geleitwort (B. Jelk)

Geleitwort (T. Huber)

Vorwort der Herausgeber

Abkürzungsverzeichnis

Grundlagen

  1 Geschichte der Höhenmedizin

T. Küpper

  2 Physiologie des Aufenthaltes in mittlerer, großer und extremer Höhe

K. Ebel, W. Domej, U. Gieseler, A. Morrison, R. Waanders, N. Netzer, M. Faulhaber, B. Jelk, T. Küpper

  3 Belastung, Leistungsfähigkeit und Training

U. Gieseler, M. Burtscher, M. Faulhaber

  4 Alpine Risikofaktoren und Gefahrenprävention

K. Ebel, T. Küpper

  5 Biwakieren

K. Ebel

II Rettungstechniken und Hilfe bei Verletzungen im Gebirge

  6 Rettungstechniken

K. Ebel, T. Küpper

  7 Notfallort im Gebirge – Erste Maßnahmen

T. Küpper, D. Wermelskirchen, A. Hemmerling

  8 Verletzungen

T. Küpper, A. Hemmerling

III Spezifische Erkrankungen und Notfälle

  9 Spezifische Erkrankungen und Notfälle im Hochgebirge

U. Gieseler, T. Küpper

10 Weitere akute Erkrankungen und Notfälle im Gebirge

T. Küpper, M. Mir, M. Mazandarani, F. Lampert, M. Hettlich

11 Strategie der Kameradenrettung

T. Küpper

12 Die Tourenapotheke

T. Küpper

IV Bergsport bei bestehenden Gesundheitsrisiken

13 Bergsport bei bestehenden Gesundheitsrisiken

U. Gieseler, W. Domej

14 Besondere Personengruppen in der Höhe

H. Meijer, A. Morrison, T. Küpper

Sportklettern und Leistungssport

15 Sportklettern

V. Schöffl, T. Küpper, A. Morrison

16 Medikamentenmissbrauch und Doping im Alpinismus und beim Sportklettern .

U. Hefti

VI Ausbildung und Prophylaxe

17 Gesundheitsprophylaxe an den Bergen der Welt

T. Küpper, B. Rieke

18 Alpinmedizinische Ausbildung

T. Küpper, P. Peters

VII Berufsbedingter Höhenaufenthalt

19 Berufsbedingter Höhenaufenthalt

T. Küpper

VIII Rechtliche Fragen

20 Rechtsfragen beim Notfall im Gelände und beim Höhenaufenthalt

M. Kostuj, T. Küpper

IX Alpinmedizinisches Wörterbuch

21 Alpinmedizinisches Wörterbuch

T. Küpper

Alpine Geschichte als Teil der Weltgeschichte

22 Alpine Geschichte als Teil der Weltgeschichte

B. Diedring

XI Anhang

Medikamente unter klimatischen Extrembedingungen

T. Küpper

Biografien der Herausgeber

Autorenverzeichnis

Register

Abkürzungsverzeichnis

AaDO2

alveoloarterielle Sauerstoffpartialdruckdifferenz

ALS

Advanced Life Support (erweiterte Wiederbelebungsmaßnahmen)

AMS

Acute Mountain Sickness (akute Höhenkrankheit)

BLS

Basic Life Support (Basismaßnahmen der Wiederbelebung)

BMI

Body Mass Index

CO2

Kohlendioxid

COPD

Chronisch-obstruktive Lungenerkrankung

DAV

Deutscher Alpenverein

DLE

Duration of Limited Exposure

EIB

Belastungsabhängige Bronchokonsriktion (exercise-induced bronchoconstriction)

FiO2

Anteil an Sauerstoff in der Einatmungsluft

HAC

Höhenhusten (High Altitude Cough)

HACE

High Altitude Cerebral Edema (Höhenhirnödem)

HAPE

High Altitude Pulmonary Edema (Höhenlungenödem)

HAPH

Hypoxieassoziierte pulmonalarterielle Hypertonie

hm

Höhenmeter

HMS

Halbmastwurfsicherung

HMV

Herz-Minuten-Volumen

HOPS

Hirnorganisches Psychosyndrom

HPV

Hypoxieassoziierte pulmonalarterielle Vasokonstriktion

HVR

hypoxieinduzierte Atemreaktion (hypoxic ventilatory drive)

IH

Intermittierende Hypoxie

kg KG

Kilogramm Körpergewicht

LF

Lichtschutzfaktor

MED

Mittlere erythemwirksame Dosis

MRT

Magnetresonanztomographie

NACA

National Advisory Committee for Aviation

O2

Sauerstoff

ORS

Orale Rehydratationslösung

paCO2

Arterieller Kohlendioxidpartialdruck

paO2

Arterieller Sauerstoffpartialdruck

pCO2

Kohlendioxidpartialdruck

PH

Wasserstoffionenkonzentration

pN2

Stickstoffpartialdruck

PO2

Sauerstoffpartialdruck

PWC170

Arbeit in Watt bei einem Belastungspuls von 170/min.

SaO2

Arterielle Sauerstoffsättigung

SHT

Schädel-Hirn-Trauma

UIAA

Union Internationale des Associations d’Alpinisme, der Zusammenschluss der (meisten) alpinen Vereinigungen der Welt

UV

Ultraviolett (-Strahlung)

VO2max

Maximale Sauerstoffaufnahmekapazität

Vorderseite: Lawinenabgang am Mt. Hunter/Alaska (Foto: U. Gieseler)

Geschichte der Höhenmedizin

T. Küpper

Die aktuellen Fragen, Erfolge und Probleme der Höhenmedizin wie die Sicherheit am Berg insgesamt sind nur vor dem Hintergrund der langen Entwicklung zu sehen. Bereits in der Frühzeit waren die wenigen Menschen, die in die Berge gingen, bereits erstaunlich gut für die dort unwirtlichen Bedingungen ausgerüstet – „Ötzi“ ist ein schönes Beispiel dafür. Steigeisenähnliche Geräte sind aus der Römerzeit bekannt. Die höhenmedizinische Forschung des 19. Jahrhunderts lieferte bahnbrechende, in vielen Bereichen auch heute noch relevante Ergebnisse.

1.1 Frühe Zeugnisse

Der Fund der Gletschermumie „Ötzi“ im Jahre 1991 in 3210 m Höhe wenig unterhalb des als „Hauslabjoch“ bekannten, korrekt als „Tisenjoch“ bezeichneten Überganges am Similaun bot Anlass zu zahlreichen Spekulationen über den Grund für seinen Höhenaufenthalt und die Umstände seines Todes vor 5300 Jahren in eben dieser Höhe. Letztere wurden von der Gerichtsmedizin mehrere Jahre übersehen: Mord durch Pfeilschuss in den Rücken durch einen gezielten, aus einer Entfernung von etwa 80 m erfolgten Schuss. Der Grund, warum er sich zum Zeitpunkt seines Todes in der Nähe des Tisenjochs befand, ist weiterhin spekulativ, jedoch muss man davon ausgehen, dass in früher Zeit ein konkreter Anlass des täglichen Lebens bestehen musste, um sich den unwirtlichen Bedingungen der Hochregionen auszusetzen. Heute würde man solche Aufenthalte – wenn sie nicht der Flucht dienten – als „berufsbedingt“ bezeichnen.

Die einzige Ausnahme dürften Kulthandlungen auf heiligen Gipfeln gewesen sein, die jedoch zumindest für die beteiligten Geistlichen ebenfalls „berufsbedingt“ waren. Im Rahmen derartiger Kulthandlungen erreichten südamerikanische Völker bereits sehr früh Höhen weit über 6500 m, was durch die zahlreichen Funde von Inkamumien belegt wird. Im Gegensatz zur Gegenwart, in der der weitaus überwiegende Teil der Höhenaufenthalte privater Natur ist, sind solche oder Aufenthalte aus wissenschaftlicher Neugier oder sonstigen außerberuflichen und nichtrituellen Gründen vor der Neuzeit nicht überliefert.

Ohne die Herstellung eines direkten Zusammenhangs mit der Höhe wurden schon sehr früh empirisch höhen- und leistungsphysiologische Beobachtungen gemacht und dabei aus retrospektiver Sicht geradezu lehrbuchartig akute Höhenerkrankungen beschrieben. Eine der ältesten überlieferten Quellen ist die Schrift des Chinesen Hui Jiao, der mit seinem Kameraden im Jahre 403 v. Chr. die Seidenstraße bereiste und über diesen in etwa 5000 m Höhe Folgendes berichtete: „Hui Jing ging es sehr schlecht, er hatte Schaum vor dem Mund und verlor rapide an Kraft und fiel in Ohnmacht. Zuletzt fiel er tot in den Schnee“. Diese Symptomatik würde man heute als Höhenlungenödem zusammenfassen. Da derartige Reisen ausschließlich zu geschäftlichen, politischen oder militärischen Zwecken unternommen wurden, verstarb Hui Jing im Rahmen des ersten schriftlich überlieferten höhenbedingten tödlichen Arbeitsunfalls. Etwa aus der gleichen Zeit stammen Steigeisen aus Bronze aus dem Hallstätter Gräberfeld. Sie waren teilweise als 3-Zacker, überwiegend jedoch als 6-Zacker konstruiert, ähnlich derer, wie sie in der Frühzeit des „klassischen“ Alpinismus 2000 Jahre später noch benutzt wurden. Etwa 350 Jahre nach Hui Jiao heißen Teile des Himalaya bei den Chinesen „Kopfschmerzberge“, ein Hinweis auf die damalige Kenntnis des bekanntesten Symptoms der Höhenkrankheit.

Fallbeispiel. Neben Priestern, die sich als frühe Bergsteiger zu heiligen Stätten betätigten, waren Militärs die ersten, die sich um „alpine Technik“ kümmerten: Bei der Eroberung der als uneinnehmbar geltenden Festung auf dem sogalischen Felsen im Jahre 327 v. Chr., auf dem der sogalische Herrscher Oxyartes seine Frau und seine Töchter vor ihm in Sicherheit bringen wollte, stattete Alexander der Große, nachdem seine Forderung nach Übergabe der Festung von den Verteidigern mit dem Kommentar abgelehnt wurde, dazu bräuche er „Männer mit Flügeln“, 300 „bergsteigerisch erfahrene“ (was auch immer das damals war) Soldaten mit Seilen und Mauerhaken aus. Diese erkletterten dann die Festung. Daraufhin unterwarf sich Oxyartes und bot Alexander die Hand seiner Tochter an. Dies ist der erste Beleg über die Verwendung von Seil und Haken zum Klettern. Über Verluste, Stürze und Kletterunfälle berichten die Quellen nichts.

Rein empirisch wurde im Laufe der Jahrhunderte die Dauerakklimatisationsgrenze gefunden: Aucanquilchen, eine Siedlung der Inkas im 15. Jahrhundert n. Chr., ist mit 5340 m die höchste dauerhaft bewohnte Ortschaft der Geschichte. Es handelte sich hierbei um eine „Schlafstadt“ für die 600 m höher gelegenen Silberbergwerke, zu denen jeden Tag aufgestiegen wurde. Man muss davon ausgehen, dass ausreichende Erfahrung über Akklimatisation und High Altitude Deterioration (körperlicher Verfall bei zu langem Aufenthalt oberhalb der Dauerakklimatisationsgrenze, die heute mit etwa 5300 m ü. NN angenommen wird, vorhanden waren, da ansonsten ein wirtschaftlicher Betrieb der Bergwerke auch unter Berücksichtigung der damaligen Arbeitsverhältnisse (niedrigste Lohnkosten bei 10- bis 12-Stunden-Tagen) nicht möglich gewesen wäre.

Ab 1527 führte Mogul Mirza Mohammed Haidar einen Feldzug auf dem tibetischen Plateau (4000–5000 m). Dabei beklagt er sich bitter über die Leistungsschwäche seiner Truppen und beschrieb bei seinen Soldaten Schwäche, Atemnot und Halluzinationen bis hin zu Koma und Tod. Zumindest bei einigen seiner Soldaten dürfte es sich nach dieser Beschreibung um ein Höhenhirnödem (HACE) gehandelt haben. Im weiteren Verlauf des Feldzugs fand dann 1531 die Mongoleninvasion in Ladakh und Westtibet statt. In den Berichten wird detailliert die akute Höhenkrankheit (AMS, „yas“) als Krankheit beschrieben, die die Tibeter „damgiri“ oder kurz „dam“ („krampfhaftes Atmen“) oder auch „dugri“ („Gift der Berge“) nannten.

Exkurs. Dem Jesuitenpater Acosta wird die erste Beschreibung der akuten Höhenkrankheit („acute mountain sickness“, AMS) zugeschrieben. Abgesehen davon, dass der Ort der Beschreibung umstritten ist, da die Landschaften später umbenannt wurden, ist streng genommen auch die Tatsache falsch, dass Acosta der „Entdecker“ der AMS ist. Wie oben dargelegt, waren bereits 2000 Jahre früher sowohl die Symptome beschrieben als auch die Gegenden bekannt, in denen sie beobachtet wurden. Weder die alten Chinesen, Mongolen oder Tibeter noch Acosta konnten allerdings wissen, was der pathophysiologisch ursächliche Mechanismus der allgemein schwächeren Leistungsfähigkeit und der Krankheitssymptome in der Höhe war. Dies war erst durch die Arbeiten von Garpar Berti, Evangelista Torricelli und Florin Périer möglich. Obwohl es Bertis Verdienst war, das erste Barometer zu entwickeln, wurde er später nahezu vergessen: Die Druckeinheit hieß nach seinem Konkurrenten zunächst „Torr“. Auch Périer ist vergessen, seitdem sein Cousin Pascal seine Beobachtungen publizierte, und heute wird dieser mit der SI-Einheit für den Druck geehrt. Die Arbeiten der drei Genannten bewiesen, dass die Atmosphäre ein Eigengewicht besitzt und dass dieses mit zunehmender Höhe abnimmt.

1.2 Die „klassische Zeit“ des Alpinismus

Horace Benedict de Saussure machte bei seiner ersten Montblanc-Besteigung im Jahre 1786 die ersten im heutigen Sinne als systematisch-wissenschaftlich zu bezeichnenden Beobachtungen. Als Grund für die beobachteten Veränderungen von Atem- und Herzrhythmus, Leistungsfähigkeit und AMS-Symptomen konstatierte er im Gegensatz zu manchen deutlich späteren Autoren zutreffend: „Die Druckabnahme ist die Ursache“. Auch wenn manche höhenmedizinische Erkenntnis des späten 18. und frühen 19. Jahrhunderts aus heutiger Sicht revidiert werden muss: Nach über 2000 Jahren Empirie hatte man begonnen, systematisch und quantitativ Daten zu erheben und auszuwerten, (Arbeits-)Leistung wurde messbar.

Das hinderte viele Mediziner jedoch keineswegs, sich weiterhin freier Spekulation über die Ursachen der Höhenerkrankung hinzugeben, wobei vor allem Ausdünstungen von Pflanzen und Mineralien diskutiert wurden. Hauptverdächtige waren Rhabarber, Heidekraut, Ringelblume, Antimon und Blei. Die Tatsache, dass die genannten Pflanzen in großer Höhe gar nicht und Blei und Antimon allenfalls lokal in nennenswerter Menge vorkommen, spielte bei dieser „wissenschaftlichen“ Diskussion offenbar keinerlei Rolle. Mayer-Ahrens machte 1854 in Zürich die Geschwindigkeit des Verdunstens von Körperflüssigkeit, die Lichtintensität, die Expansion von Darmgasen und eine Schwäche des Hüftgelenkes verantwortlich, wobei insbesondere Letztere von seinen Zeitgenossen großen Zuspruch fand. Auch wenn Meyer-Ahrens’ Aussagen heute eher als Anekdoten zu betrachten sind – eines hatte er jedoch offensichtlich zumindest geahnt: den multifaktoriellen Charakter der Einflüsse und der Auswirkung des Höhenklimas auf den Organismus. Die Auffassung eines seiner Zeitgenossen, eines amerikanischen Chirurgen, mutet dagegen fast modern-paramedizinisch an: Ursache der Höhenkrankheit sei der Erdmagnetismus.

Abb. 1.1: a Angelo Mosso (1846–1910), einer der großen Physiologen der „klassischen“ Zeit (aus Zuntz 1906). b Die Forschungsstation „Regina Margherita“ (4560 m) auf dem Gipfel der Signalkuppe im Monte Rosa-Massiv (Foto aus den 20er Jahren des 20. Jahrhunderts, aus Loewy 1931)

Fast parallel zu Saussures Untersuchungen trat ein Wandel bezüglich des Höhenaufenthaltes ein: Zunehmend rückte der sportliche Aspekt, insbesondere durch die Mitglieder des Britischen Alpenvereins, in den Vordergrund, arbeitsmedizinischleistungsphysiologische Gedanken wurden sekundär. Paul Berts epochales Werk „La pression barométrique“ bedeutete im Jahre 1878 den Beginn einer enormen wissenschaftlichen Aktivität auch heute noch bekannter Größen wie Zuntz und Mosso (Abb. 1.1a), aber auch fast vergessener Wissenschaftler wie Viault, Müntz, Jaquet, Miescher, Durig und anderer. Paul Bert formulierte dabei als Erster das „Gesetz des Sauerstoffpartialdruckes“, der unter den Gasen der Atmosphäre allein für die höhenbedingten Reaktionen des Organismus oder dessen Tod verantwortlich sei. Zuntz erkannte bereits früh auffällige Unterschiede zwischen Resultaten aus hypobaren Kammern und solchen, die in der Höhe ermittelt worden waren (Abb. 1.1b).

1.3 Das 20. und 21. Jahrhundert

Um die Wende zum 20. Jahrhundert standen sowohl den Alpinisten als auch den beruflich in der Höhe Aktiven zum Thema „Höhenaufenthalt“ die folgenden, besonders relevanten Ergebnisse zur Verfügung: Mit zunehmender Höhe nimmt die Leistungsfähigkeit ab, ursächlich verantwortlich ist die Abnahme des Sauerstoffdruckes. Die Organe sind unterschiedlich sauerstoffempfindlich, besonders empfindlich ist das Gehirn. In 4500 m Höhe beträgt der Mehrverbrauch an Energie für die gleiche Arbeitsleistung wie im Tal 14–27 % (Abb. 1.2).

Abb. 1.2: Mobile Messapparatur von N. Zuntz für seine leistungsphysiologischen Studien auf der Margheritahütte (4560 m) in den Jahren 1895–1903 (aus Zuntz 1906)

In der Höhe treten im Laufe der Zeit Adaptationsprozesse des Körpers ein, für die übereinstimmend die „Sauerstoffarmut“ als ursächlicher Reiz angesehen wurde. Mit der Höhe nimmt zusätzlich zur Hypoxie die Klimabelastung des Organismus zu. So nimmt die Temperatur um 0,63 °C pro 100 Höhenmetern ab. Diese Abnahme ist unabhängig von der geografischen Breite, schwankt jedoch leicht mit der Jahreszeit. Zudem nimmt die Wärmestrahlung weit überproportional zu, weil das Infrarotlicht durch den abnehmenden Wasserdampfgehalt der Luft immer weniger absorbiert wird (Abb. 1.3 und 1.4).

Abb. 1.3: Messapparatur von N. Zuntz für seine Studien zur Atemphysiologie 1895 auf der Margheritahütte (4560 m) (aus Zuntz 1906)

Mit diesem Wissen erreicht der Herzog der Abruzzen im Jahre 1909 immerhin 7500 m Höhe, 1924 wird Norton am Mount Everest in 8580 m Höhe zuletzt gesichtet und Kellas sagt aufgrund theoretischer Überlegungen bereits im Jahre 1920 voraus, dass eine Besteigung des Mount Everest (Chomolungma, 8848 m) vermutlich ohne Zusatzsauerstoff möglich sei. Die mit der Höhe drastisch zunehmenden physiologischen Probleme gingen nach der Höhendifferenz zwischen dem Punkt des Scheiterns der meisten „klassischen“ Expeditionen in ca. 8500 m Höhe und dem Everestgipfel als „Problem der letzten 1000 Fuß“ in die Geschichte der Alpinistik ein. Dieses Problem wurde erst 1953 von Edmund Hillary und Sherpa Tenzing Norgay, die im Gegensatz zu Norton und anderen Zusatzsauerstoff verwendeten, und von Reinhold Messner und Peter Habeler 1978 ohne Zusatzsauerstoff gelöst, 1980 von Messner sogar im Alleingang.

Abb. 1.4: Mossos Konstruktion zur Messung von Atembewegungen für die Margheritahütten-Expedition 1894 (aus: Mosso 1899). Mit dieser einfachen Anordnung konnten erstaunlich„saubere“ Messungen durchgeführt werden (vgl. Abb. 2.28)

Das besondere Verdienst von Zuntz, Mosso, von Schroetter und ihrer Kollegen war die erstmalige Kombination von Feld- und Laborversuchen. Hier wies Zuntz als Erster auf die bestehenden Unterschiede zwischen den Ergebnissen der Feld- und denen der Laborversuche hin. Er erkannte, dass die multifaktoriellen Einflüsse des Hochgebirges auf den Menschen in Laborversuchen nicht simulierbar sind.

Neuentwicklungen und Verbesserungen führten nach dem 2. Weltkrieg zu einer Unzahl an Versuchen und Ergebnissen. Die systematische Entwicklung der Fahrradergometrie durch die Arbeitsgruppe um Hollmann, die Verbesserung von Respirationsmessapparaten und die Etablierung des Laktats als Parameter für die (Ausdauer-)Leistungsfähigkeit seien beispielhaft für diese Entwicklung genannt. Selbstverständlich wurden alle diese neuen Techniken auch von der Höhenmedizin genutzt – eine detaillierte Beschreibung würde Bände füllen. Stellvertretend sei auf den Großversuch „Operation Everest II“ der amerikanischen Luftwaffe unter Ch. Houston hingewiesen, bei der in einem Druckkammerversuch der „Aufstieg“ auf den Mt. Everest simuliert wurde.

Ein Gedanke drängt sich unvermeidlich auf, wenn man die Geschichte der Höhenmedizin Revue passieren lässt: Die wirklich bahnbrechenden Ergebnisse liegen schon lange zurück, danach folgten überwiegend nur Details. Gerade vor dem Hintergrund der scheinbaren Allmacht heutiger Messtechnologie ist eine gehörige Portion Ehrfurcht vor den wissenschaftlichen Leistungen der „Alten“ angebracht.

In den letzten Jahren ist eine doppelte Entwicklung in der Höhenmedizin feststellbar, zum einen hin zu einer Spezialisierung, andererseits in die Breite. Die Spezialisierung führte beispielsweise zu einer detaillierten, wenn auch noch lange nicht vollständigen Untersuchung der Mechanismen der Höhenkrankheit, der genetischen Grundlagen und der Optimierung der Therapie. Parallel wurden immer weitere Aspekte und medizinische Fächer in die Höhenmedizin einbezogen und die Ausbildung einer größeren Zahl an Ärzten zur Beratung von Bergsteigern und Expeditionen oder Untersuchung von arbeitsmedizinischen Fragestellungen bei Höhenaufenthalt und alpiner (Luft-)Rettung durchgeführt.

Trotz aller inzwischen vorhandenen Detailkenntnisse bleiben jedoch offene Fragen. So existiert abgesehen vom altbekannten, jedoch recht störanfälligen Ruhepuls nach wie vor kein Parameter, der den aktuellen Grad der Akklimatisation quantifizierbar macht oder die Vorhersage der individuellen Höhentauglichkeit ermöglicht. Auch ist nicht wirklich bekannt, wie lange eine einmal erfolgte Akklimatisation anhält, wenn man die Höhe verlässt. Noch weniger ist darüber bekannt, welche Auswirkungen ein regelmäßiger Kurzaufenthalt in der Höhe hat (sog. „intermittierende Hypoxie“). Somit haben auch zukünftige Wissenschaftlergenerationen noch genug zu tun.

Weiterführende Literatur

Bert P. La Pression Barométrique. Recherches de Physiologie Expérimentale. Paris: Masson, 1878.

Loewy A. Physiologie des Höhenklimas. Monographien aus dem Gesamtgebiet der Physiologie der Pflanzen und der Tiere, Bd. 26. Berlin. Springer, 1932.

Mosso A. Der Mensch auf den Hochalpen. Leipzig: Von Veit, 1899.

Zuntz N, Loewy A, Müller F, Caspari W. Höhenklima und Bergwanderungen in ihrer Wirkung auf den Menschen. Berlin: Bong, 1906.

Physiologie des Aufenthaltes in mittlerer, großer und extremer Höhe

K. Ebel, W. Domej, U. Gieseler, A. Morrison, R. Waanders, N. Netzer, M. Faulhaber, B. Jelk, T. Küpper

Die Physiologie der mittleren und großen Höhen ist aus medizinischer Sicht ein spannendes Kapitel, obwohl viele Details bis heute nicht ausreichend geklärt sind. Die Reaktionen des menschlichen Körpers betreffen alle Organsysteme, von der einzelnen Zelle bis hin zu den großen Organen wie Herz und Lunge.

Das Verständnis der physiologischen, chemischen Prozesse ist jedoch zu fundamental, um zu verstehen, was sich im Körper eines Einzelnen in großen Höhen ereignet. Erst daraus können die praktischen Konsequenzen für die Akklimatisation in der Höhe sowie der Diagnose und Therapie von Höhenerkrankungen entwickelt werden.

Leider gehört das Wissen um die Veränderungen und Anpassungen des Körpers in der Höhe bis zum heutigen Tage nicht zur Ausbildung eines künftigen Arztes, allenfalls werden einige wenige Grundlagen im Studium vermittelt. So ist es nicht verwunderlich, dass genaue Kenntnisse über die Höhenphysiologie unter Ärzten weitgehend nicht vorhanden sind.

Umso wichtiger ist es, dass jeder, der einen längeren Höhenaufenthalt plant, sich zumindest mit den Grundlagen vertraut macht, um zu verstehen, worauf er während des Aufenthaltes besonders achten muss.

2.1 Einige physikalische Größen

K. Ebel

Ohne die Gesetze der Physik wäre Leben nicht entstanden. Ohne die Gravitation würden die Berge nicht existieren.

In den Bergen ist das Leben ein intensiveres. Alles scheint anstrengender, wärmer, kälter, langsamer, aber auch klarer, einfacher, ehrlicher. Betrachtet man die Bergwelt aus dem Blickwinkel der Physik, so ist sie eine wahre Spielwiese der Mechanik und der Thermodynamik. Bei der Orientierung wird auch die Elektrodynamik (Kompass, GPS) bemüht. Die Festkörperphysik begegnet uns, wenn wir uns Gesteine oder Schnee anschauen. In diesem kurzen Kapitel wird versucht, ein grundsätzliches, gebrauchsorientiertes, Verständnis für die „Physik der Berge“ zu entwickeln.

2.1.1 Temperatur und Wind

Temperatur ist eine gemeinsame intrinsische Eigenschaft der Systeme, die sich miteinander im thermischen Gleichgewicht befinden. Stehen Systeme nicht miteinander im thermischen Gleichgewicht, können sie verschiedene Temperaturen haben.

Über die Temperatur lässt sich ein Zusammenhang zur mittleren Bewegungsenergie der einzelnen Teilchen herstellen, wobei zwei Systeme mit verschiedenen Temperaturen immer bestrebt sind, den Temperaturunterschied auszugleichen.

Der Temperaturausgleich geschieht immer, indem Wärme vom wärmeren Körper zum kälteren fließt. Es gibt verschiedene Formen des Wärmeflusses: Strahlung, Materialtransport oder Konvektion und direkter Wärmefluss.

Während die Strahlung kein Medium benötigt, also eigentlich immer aktiv ist, so braucht man für die Konvektion den Materialtransport. Dieser Materialtransport kann auch in Form von Gasen oder Flüssigkeiten (Regen, Schnee, Graupel, Luft) vorhanden sein, die den Wärmetransport übernehmen. Beim Wärmefluss direkt von einem Festkörper in einen anderen bedarf es des Kontakts zwischen beiden. Dieser Transport ist umso effektiver, je besser der Kontakt ist (nasse Hose auf Schnee gegenüber trockener Hose auf gleich warmem Fels: Was ist wohl wärmer am Gesäß?).

Hinweis. Ein in eine Rettungsdecke eingewickelter Körper ist nur vor Wärmeverlust durch Strahlung und Konvektion geschützt, die Wärmeleitung ist immer noch aktiv.

Die Wärmestrahlung und die direkte Wärmeleitung lassen sich in der Praxis recht gut durch isolierende Kleidung eindämmen. Größere Probleme bereitet hier die Konvektion vor allem bei Wind oder anderen Wettereinflüssen wie Regen oder Schnee an den nicht oder nur dünn geschützten Extremitäten. Der Materialtransport und damit die Wärmeabfuhr sind in etwa proportional zur Windgeschwindigkeit, womit sich ein grober Zusammenhang zwischen Windgeschwindigkeit und auf der Haut erlebter Temperatur herstellen lässt (Tabelle 2.1).

Hinweis. Es ist zu beachten, dass die erlebte Temperatur durchaus auch zu erlebbaren Konsequenzen wie Erfrierungen und Ähnlichem führt. Haut gefriert unterhalb von –30 °C Chill-Temperatur (gelber Bereich) nach ca. zwei Minuten, unter –45 °C (roter Bereich) nach 30 Sekunden. Windschutz ist daher neben der Isolation essenziell. Ist der Windschutz gegeben, so gilt wieder die absolute Temperatur.

Tabelle 2.1: Zusammenhang zwischen Windstärke/Windgeschwindigkeit und gefühlter Temperatur („Chill-Temperatur“ oder „Windchill“ (Quelle: Siple PA, Passel CF. Measurements of dry athmospheric cooling in subfreezing temperature. Proc Am Philosoph Soc 1945; 89: 177–199)

Auch Höhe steht in einem Zusammenhang mit Temperatur; so sinkt die Lufttemperatur um 0,5 bis 1 Grad pro 100 m Aufstieg. Dies geschieht, weil ein Großteil der Infrarotstrahlung der Sonne den Erdboden erreicht. Der so aufgewärmte Boden heizt die Luftschichten direkt darüber teilweise durch Konvektion, am meisten aber durch Strahlung. Die durch Strahlung aufgeheizten Kohlendioxid- und Wassermoleküle reflektieren nun ihrerseits die Wärmestrahlung, teils in Richtung Boden, teils in höhere Luftschichten. Das generelle Ergebnis dieses Prozesses ist hinlänglich als Treibhauseffekt bekannt.

Das Aufheizen der Erdoberfläche ruft Konvektionsströmungen in den unteren Atmosphärenschichten hervor. Diese sind für Wetter- und Klimabildung verantwortlich. Normalerweise sinkt also die Temperatur mit ansteigender Höhe, es kommen aber auch Inversionslagen vor, bei denen es in der Höhe wärmer ist als am Boden (Abb. 2.1). Dies ist dann der Fall, wenn sich Bodennebel oder Wolken im Tal nicht auflösen.

Abb. 2.1: Inversionslage – die Wolken füllen das Tal förmlich auf (Foto: K. Ebel)

Durch die Anomalie des Wassers, das sich bei zunehmender Kälte weiter ausdehnt, wurden da, wo sich das Wasser in Ritzen gesetzt hat, vom Frost die Felsen gesprengt. Auch das Aufheizen durch die Sonne tagsüber und das Herunterkühlen in der Nacht haben zur Erosion geführt und die Felsmonolithen zerbröckelt.

2.1.2 Gravitation und Mechanik

Durch die Anwesenheit der Gravitation fallen das Geröll und der Schnee nach unten und werden mehr oder weniger gut am Ort gehalten. So etwa sind unsere geliebten Gipfel und Pulverhänge entstanden.

Die Gravitation zieht aber nicht nur Feststoffe an. Auch Gase und Flüssigkeiten werden zum Mittelpunkt der Erde gezogen. Auch ist die Gravitation nicht an allen Orten der Erde gleich. Die Form der Erde, etwas dicker am Äquator, also etwas abgeflacht an den Polen, sorgt für eine stärkere Gravitation am Äquator als an den Polen, so dass der Luftdruck und damit die Luftprobleme, die wir in der Höhe haben, am Äquator geringer sind. Es gibt daher Berge wie den Chimborazo (6310 m), dessen Gipfel weiter vom Erdmittelpunkt entfernt liegt als der des Mount Everest (8850 m). Trotzdem ersteigt er sich erheblich einfacher als so mancher Sechs- oder Achttausender im Himalaya.

Klettern ist geschicktes Ausnutzen von Hebel und Reibung. Sei es, dass wir zum Sportklettern extrem kleine Schuhe anziehen, um den Hebel am Fuß zu verkürzen, oder wir merken beim Eisklettern die Wirkung des gleichen Hebels an dauermüden Waden.

2.1.3 Klima

Auch die klimatischen Einflüsse sind nicht zu unterschätzen. Hierbei ist es egal, ob es sich um hohe Temperaturen beim Sportklettern oder extrem tiefe am Denali handelt. Die Leistungsfähigkeit leidet und die Gesundheit wird bei Nichtbeachtung entweder durch Sonnenbrand, Hitzschlag oder Erfrierungen und Unterkühlung in Mitleidenschaft gezogen.

Die klimatischen Bedingungen entstehen aus verschiedensten thermodynamischen Zusammenhängen, die an den verschiedenen Breitengraden unterschiedliche Auswirkungen haben.

Fallbeispiel. Beste Eiskletterbedingungen bestehen in Island von Mitte Oktober bis Mitte Dezember. Ende Dezember kommt ein vom Golfstrom „mitgebrachter“ Orkan auf und die Temperaturen steigen. Sämtliches Eis und fast der ganze Schnee fallen den hohen Temperaturen zum Opfer. Und das am Polarkreis.

Auch im Hochsommer, wenn in der gesamten Umgebung eine stabile Hochdruckwetterlage vorherrschend ist, kann sich in bestimmten Lagen ein sog. Mikroklima ausbilden. Dies lässt sich im Kleinen, in unkritischen Situationen, jeden Abend bei Talwinden auf der Hütte oder im Lager beobachten, kann aber, bei verschiedenen Unternehmungen, auch ernstere Auswirkungen haben.

Fallbeispiel. An manchen Bergen gibt es ein Mikroklima. Eines der besten Beispiele hierfür ist der Eiger in den Berner Alpen. Auf der Sonnenterasse der kleinen Scheidegg genießen die Touristen bei Sonnenschein Dramen, die sich gleichzeitig bei Schneetreiben und Temperaturen unter dem Gefrierpunkt in der Nordwand abspielen.

Heutzutage, da man weltweit den Wetterbericht im Internet abfragen kann, hat die Vorbereitung auf die zu erwartenden Bedingungen nicht an Bedeutung verloren. Oder mit den Worten von Jerry Moffat ausgedrückt: „Failure needs no preparation“.

Den Auswirkungen von kaltem und trockenem Klima lässt sich gut mit erhöhter Kalorien- und Flüssigkeitsaufnahme (keine verstärkte Elektrolytaufnahme nötig) und angepasster Kleidung begegnen. Bei heißem Klima ist neben der angepassten Kleidung auch auf den Elektrolythaushalt zu achten. In beiden Klimata macht es Sinn, sich in den ersten Tagen nicht zu viel vorzunehmen, um dem Organismus die Anpassung zu erleichtern.

2.1.4 Atmosphäre

Einige Zusammenhänge in der Physik der Atmosphäre sind für uns Bergsteiger essenziell. Hier soll kurz auf die wichtigsten eingegangen werden. Die Atmosphäre erstreckt sich von der Oberfläche unserer Erde bis zu einer sich ständig bewegenden äußeren Grenze. Die beiden Faktoren, die diese Grenze bestimmen, sind einerseits die Gravitation, die die Gasmoleküle und damit die atmosphärische Hülle verdichtet und verkleinert, andererseits die Wärmestrahlung der Sonne, die die Gashülle der Erde aufheizt und damit zu einer Ausdehnung derselben führt.

Die damit schwankende Dichte (Masse pro Volumen) der Luft ändert also innerhalb bestimmter Grenzen ihren Wert. So wie sich die Dichte ändert, so ändert sich auch der Luftdruck (Kraft pro Fläche) innerhalb gewisser Grenzen auch ohne Standortänderung. Ändert man seinen Standort jedoch von der Erde weg in Richtung Weltall, so fällt der Druck kontinuierlich mit steigendem Abstand zur Erdoberfläche, im weiteren Höhe genannt, ab. Abgesehen von temperaturbedingten Abweichungen zeigt der Abfall einen exponentiellen Charakter (Abb. 2.2).

Der auf Meereshöhe gemessene Druck ist so groß, dass er in einem U-Rohr (erste Barometer) eine Quecksilbersäule von 760 mm (Torr) zu unterstützen vermag. Dieser Druck, der in der Medizin immer noch so gemessen wird, entspricht den 1013,25 hPa bei Normalbedingungen (Temperatur 273,15 K = 0 °C auf Höhe des mittleren Meeresspiegels).

Die Umrechnungen können folgenden Gleichungen entnommen werden.

Abb. 2.2: Vergleich verschiedener Höhen von Zivilisation und Bergen

■ 1 atm = 760 Torr = 101325 Pa

■ 1 Torr = 133,32 Pa ~ 1 mmHg

■ 1 bar = 0,987 atm = 750,6 Torr

Auf einer Höhe von ca. 5500 m halbiert sich der gemessene Druck, während er aufeiner Höhe von ca. 10 000 m nur noch ca. einem Viertel dem auf Meereshöhe entspricht.

Strahlung

Die Atmosphäre übernimmt für uns Menschen eine sehr wichtige Schutzfunktion: Sie hilft uns mit der Strahlung aus dem Weltall. Die langwellige Infrarotstrahlung, auch Wärmestrahlung genannt, wird teilweise absorbiert, so dass die Wärme uns zugute kommt. Sie schützt uns aber auch vor der kurzwelligen Ultraviolettstrahlung. Diese Strahlung ist es, die Sonnenbrand und Schneeblindheit hervorruft. Die Wirkung der Strahlung ist von verschiedenen Faktoren abhängig:

  1. Sonnenstand: 2/3 der täglichen UV-Strahlung konzentrieren sich über 4 Stunden zur Mittagszeit;

  2. Bestrahlungsdauer;

  3. Meereshöhe: Zunahme von 10–20 % pro 1000 hm und Zunahme des UV-Anteils um 5–6 %;

  4. Reflexion: Zunahme auf Schnee bis zu 90 %;

  5. Streuung: Nebel +40 %;

  6. individuelle Empfindlichkeit: Rothaarige sind empfindlicher als z. B. Blonde oder gar Schwarzhaarige.

2.2 Lunge und Höhe

W. Domej

2.2.1 Atemsteuerung, periphere und zentrale Chemorezeptoren

Zellen und Gewebe des Körpers sind in ihrer Funktion eng an eine kontinuierliche Sauerstoffversorgung gebunden. In Abhängigkeit von ihrer Stoffwechselaktivität können Organe einen akuten Sauerstoffmangel bzw. Perfusionsstopp nur für kurze Zeit tolerieren (Tabelle 2.2). Sensoren auf zellulärer Basis messen laufend den aktuellen Sauerstoffgehalt im arteriellen Blut sowie in der Einatemluft und passen die Atemtätigkeit entsprechend an. Der überwiegende Atemantrieb in der Höhe resultiert aus Änderungen des arteriellen Sauerstoffpartialdruckes (paO2), die von sauerstoffsensitiven Zellen peripherer Chemorezeptoren an der Aufteilungsstelle der beidseitigen Halsschlagader (Glomus caroticum in der Karotisgabel) und im Bereiche des Aortenbogens (Glomus aorticum) registriert werden. Dabei ist das Glomus caroticum beim Menschen wie auch bei Säugetieren der wichtigste Sauerstoffsensor, der neben paO2 und paCO2 auch Glukose und pH-Wert zu messen und in afferente Signale umzusetzen vermag. Die eigentlichen Sensorzellen sind dabei sog. Typ-I-Zellen (Hauptzellen), die in engem Kontakt zu Dendriten des IX. Hirnnerven stehen (Karotissinus-Nerv).

Wie der Sauerstoff von den Sensorzellen gemessen wird, ist letztlich nicht vollständig geklärt. Möglicherweise fungiert eine bestimmte Hämoxygenase zusammen mit kalziumabhängigen Kaliumkanälen als molekularer Sensor. Ein Abfall des paO2 führt im Glomus caroticum durch Hemmung von Kaliumkanälen innerhalb kürzester Zeit zu einer Depolarisation, in deren Folge es zur Öffnung spannungsabhängiger Kalziumkanäle, Anstieg des intrazellulären Kalziums sowie Freisetzung gespeicherter Neurotransmitter (Dopamin, ATP, Acetylcholin) kommt, die letztlich ein elektrisches Signal im afferenten Karotissinusnerv hervorrufen. Über eine gesteigerte afferente Impulsrate an das bulbäre Atemzentrum wird die Atemtätigkeit geregelt, wobei die resultierende efferente motorische Stimulation zu einer Verstärkung des Atemantriebes mit vertiefter und beschleunigter Atmung führt (Hyperventilation).

Schädigungen dieser sauerstoffsensitiven Zellverbände oder des nervalen Übertragungsmechanismus, beispielsweise im Rahmen operativer Eingriffe an den Karotiden (Endarteriektomie/bilaterale Resektion des Glomus caroticum), eventuell auch nach Bestrahlung der Halsregion, können die hypoxiegetriggerte Atemregulation (HVR) seitens peripherer Chemorezeptoren deutlich einschränken, was zu respiratorischen Anpassungsproblemen in der Höhe führen und die respiratorische Sofortreaktion mehr oder weniger einschränken kann. Unter chronischer Hypoxämie, aber auch bei systemischer Blutdruckerhöhung, kommt es darüber hinaus zu zellulären Veränderungen der Karotiskörperchen sowie zu deren Vergrößerung, wobei sich Letztere bei Hochlandbewohnern, beispielsweise den Quechua-Indianern, während des gesamten Lebens fortsetzt. Offensichtlich sind die Glomera nicht imstande, zwischen Reizen chronischer Hypoxämie und erhöhtem intravasalem Druck zu differenzieren. Das ist der Grund, warum eine systemische Bluthochdruckerhöhung ebenfalls zu einer Engstellung der Glomusarterien und zur Glomusischämie führt.

Tabelle 2.2: Wiederbelebungszeit (WBZ) von Organen unter Normoxie bei 37 °C

Organ

Zeitdauer in Minuten

Gehirn

3- 5

Herz

15- 30

Leber

180–240

Niere

60–180

Die Hyperventilation unter hypobarer Hypoxie (HVR bzw. hypoxische Atemantwort, „hypoxic ventilatory drive“) bedingt eine respiratorische Alkalose (paCO2-Abfall → pH-Wert-Anstieg), wobei sich die Alkalose per se wiederum hemmend auf das Atemzentrum in der Medulla oblongata auswirkt. Atemtiefe und Atemfrequenz pendeln sich in der Folge auf einem der Höhenhypoxie angepassten Niveau ein. Allerdings wird die Atemregulation auch durch Faktoren wie dem aktuellen Hormonstatus (Katecholamine, Schilddrüsenhormone, Progesteron), Temperatur, Schmerz, Stress, Emotionen und pulmonalen Dehnungsrezeptoren (Hering-Breuer-Reflex) beeinflusst.

Hinweis. Eine zusätzliche Sauerstoffapplikation, sedierende Medikamente wie Hustenmittel, Schlafmittel, Antidepressiva, Schmerzmittel oder Alkohol wirken dämpfend auf den zentralen Atemantrieb und sollten daher in der Höhe obsolet sein.

Zentrale Chemorezeptoren sind im Bereiche des bulbären Atemzentrums lokalisiert und reagieren auf arterielle bzw. zerebrospinale Änderungen des pH-Werts sowie des paCO2. Sowohl eine akute Zunahme der H+-Ionenkonzentration (Azidose) als auch ein Anstieg des paCO2 (Hyperkapnie) führen zu einer Steigerung des Atemantriebes und der Atmung. Zentrale Chemorezeptoren sind im Rahmen akut-respiratorischer Änderungen für die Atemregulation auf Normalhöhe von Bedeutung, während bei respiratorischen Störungen, die mit chronischer Hyperkapnie einhergehen, der zentrale Atemantrieb durch Adaptations- und renale Kompensationsmechanismen abgeschwächt wird. So kommt es bei chronisch respiratorischer Insuffizienz häufig dazu, dass der Atemantrieb allein durch die Hypoxämie über periphere Chemorezeptoren aufrechterhalten wird, da sich die Sensitivität der zentralen Chemorezeptoren auf den paCO2 bei chronischer Hyperkapnie abschwächt.

Tabelle 2.3: Inspiratorischer Sauerstoffpartialdruck in 8850 m Höhe ohne supplementären Sauerstoff

Durchschnittlicher Gesamtluftdruck am Mt. Everest (pB)

251 mmHg (FiO2 0,209)

piO2 trocken (STPD)

251 × 0,209 = 52,4 mmHg

piO2 wasserdampfgesättigt (BTPS)

(251–47) × 0,209 = 42,6 mmHg

piO2 abzüglich des pACO2 unter extremer Hyperventilation

[(251–47) × 0,209] – 10 = 32,6 mmHg

piO2: inspiratorischer Sauerstoffpartialdruck, pAO2: alveolärer Sauerstoffpartialdruck, BTPS: Body Temperature Pressure Saturated

2.2.2 Atmung in Ruhe und Belastung in der Höhe

Ein Aufenthalt in großen und extremen Höhen wird erst durch die Fähigkeit zu intensiver Hyperventilation ermöglicht. Voraussetzung dafür ist eine einwandfreie respiratorische Funktion in allen Teilbereichen der Atmung (Ventilation, Diffusion, Perfusion). Tabelle 2.3 bezieht sich auf den durchschnittlichen inspiratorischen Sauerstoffpartialdruck (piO2) am Gipfel des Mt. Everest (8850 m) unter Berücksichtigung der Konditionierung des Atemgases (Wasserdampfsättigung, Erwärmung, Filtrierung) und der erforderlichen extremen Hyperventilation.

Tabelle 2.4: Positive und negative Einflüsse auf die Atmung unter Höhenbedingungen

Negative (bronchokonstriktorische) Einflüsse

Positive (bronchodilatatorische) Einflüsse

■ Verminderte Luftfeuchtigkeit

■ Kaltlufthyperventilation

■ Mechanische Belastung (Rucksack)

■ Lang andauernde Hyperventilation