Artikelinformationen
Kategorie:	Aeromedizin
Inhaltsquelle:	SKYbrary
Inhaltskontrolle:	Luftfahrzeugführer

Beschreibung

Hypoxie ist definiert als ein Mangel an Sauerstoff im Körpergewebe. Dies kann entweder durch einen Sauerstoffmangel in der Atemluft oder durch eine Reihe von physiologischen/pathologischen Problemen verursacht werden, die den Blutkreislauf oder die vom Hämoglobin im Blut transportierte Sauerstoffmenge beeinträchtigen.

Zu den Auswirkungen der Hypoxie gehören Müdigkeit, Verwirrung, Euphorie, Konzentrationsunfähigkeit, Beeinträchtigung der Entscheidungsfindung, Beeinträchtigung der psychomotorischen Leistung, Bewusstlosigkeit und schließlich der Tod. Da Hypoxie keine Beschwerden oder Schmerzen verursacht, kann sie schleichend eintreten und von der Besatzung, die sich der Gefahren nicht bewusst ist, nicht bemerkt werden.

Faktoren, die sich auf das Auftreten und den Schweregrad einer Hypoxie auswirken, sind unter anderem die körperliche Fitness einer Person, die Temperatur in der Kabine, die Höhe, die Aufstiegsgeschwindigkeit und die Dauer des Aufenthalts in der Höhe. Individuen unterscheiden sich beträchtlich in ihrer Fähigkeit, Hypoxie zu widerstehen, so dass in der Anfangsphase ein Besatzungsmitglied stärker betroffen sein kann als das/die andere(n).

Im Zusammenhang mit Flugzeugen im Flug kann der Ausbruch plötzlich oder allmählich erfolgen. Ein plötzlicher Ausbruch kann eine schnelle und instinktive Reaktion des Flugpersonals erfordern, während ein allmählicher Ausbruch eine Frage des Bewusstseins ist, so dass eine angemessene Reaktion erfolgen kann, bevor eine Handlungsunfähigkeit eintritt.

Der medizinische Hintergrund

Das Blut enthält Hämoglobin, das Sauerstoffmoleküle von den Lungen zu allen Geweben des Körpers transportiert. Eine ausreichende Menge an Hämoglobin in Verbindung mit einer angemessenen Sauerstoffsättigung dieses Hämoglobins ist für die menschliche Funktion lebenswichtig.

Es gibt vier Arten von Hypoxie:

1. Hypoxische Hypoxie, manchmal auch als Höhenhypoxie bezeichnet, tritt aufgrund des reduzierten Sauerstoffpartialdrucks in der Atemluft auf.
2. Anämische Hypoxie tritt auf, wenn die Fähigkeit des Blutes, Sauerstoff zu transportieren, vermindert ist; dies kann auf einen verminderten Hämoglobingehalt zurückzuführen sein, der durch schlechte Ernährung oder durch Kohlenmonoxid, Nitrate oder Sulfa-Medikamente usw. verursacht wird, die mit Hämoglobin reagieren und die für den Sauerstofftransport verfügbare Menge verringern.
3. Stagnierende oder hypokinetische Hypoxie wird durch Kreislaufprobleme wie Herzinsuffizienz oder in der Luftfahrt durch Blutansammlungen in den unteren Gliedmaßen bei Manövern mit hohem Gewicht verursacht.
4. Histotoxische Hypoxie, die auftritt, wenn die Fähigkeit des Körpergewebes, Sauerstoff aus dem Blut aufzunehmen, durch Substanzen wie Alkohol, Narkotika und bestimmte Gifte beeinträchtigt wird.

Alle diese Arten von Hypoxie können während des Fluges auftreten, aber die häufigste und wichtigste Art von Hypoxie, mit der fittes Flugpersonal während des Fluges konfrontiert wird, ist die hypoxische Hypoxie, die durch das Atmen von Luft in großer Höhe verursacht wird.

Der Luftdruck nimmt mit zunehmender Höhe ab und als direkte Folge davon sinkt auch der Sauerstoffpartialdruck (pO2). Bei einem gesunden Menschen ist die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins zunächst wenig beeinträchtigt. Zwischen der Erdoberfläche und 10.000 Fuß Höhe sinkt die Sättigung des Hämoglobins mit Sauerstoff nur von etwa 98 % auf 90 %, obwohl der Luftdruck um 25 % abnimmt, was sich auf die meisten menschlichen Funktionen kaum auswirkt; eine Ausnahme bildet die allmählich einsetzende deutliche Verschlechterung der Nachtsichtfähigkeit, die nachweislich in 10.000 Fuß Höhe um 30 % abnimmt. (Beachten Sie auch, dass das Herz eines der empfindlichsten Organe in Bezug auf den pO2-Wert ist; es entzieht dem arteriellen Blut mehr Sauerstoff als die meisten anderen Gewebe, so dass seine Funktion beeinträchtigt werden kann, wenn die Sauerstoffsättigung des Blutes sinkt. Signifikante Verringerungen des pO2 können zuvor unerkannte kardiovaskuläre Erkrankungen aufdecken, die sowohl für die Besatzung als auch für die Passagiere ein Problem darstellen können.)

Oberhalb von 10.000 Fuß Höhe beginnt die Sauerstoffmenge im Blut jedoch sehr viel schneller zu sinken, viel schneller als der Luftdruck, der mit einer ähnlichen Geschwindigkeit weiter abnimmt. Bei einer Höhe von 20.000 Fuß beträgt die Sauerstoffkonzentration im Blut nur noch 65 % Sättigung, und bei diesen Werten ist die normale menschliche Funktion erheblich gestört, und die Auswirkungen sind im Laufe der Zeit kumulativ. In größeren Höhen verschlimmern sich die Auswirkungen schnell.

Die Symptome einer Hypoxie sind von Person zu Person sehr unterschiedlich; bei vielen sind die Lippen und Fingerspitzen bläulich, manche fühlen sich überwärmt, während andere frieren oder ein Klopfen in den Ohren verspüren. Ein Hypoxie-Training, bei dem Menschen unter sorgfältig überwachten Bedingungen die Erfahrung machen, Luft mit niedrigem Druck zu atmen, kann sich als sehr nützlich erweisen, um den Einzelnen in die Lage zu versetzen, seine persönlichen Hypoxie-Symptome zu verstehen. Mit zunehmendem Grad der Hypoxie treten die klassischen medizinischen Anzeichen und Symptome auf:

• Atemnot/Lufthunger
• Übermäßiges Gähnen
• Müdigkeit und Ermüdung
• Euphorie
• Beeinträchtigung der Ausführung kürzlich gelernter Aufgaben
• Beeinträchtigung der geistigen Aufgaben (gelernte Aufgaben)
• Verändertes Sensorium, einschließlich Bewusstseinsverlust

Die Gefahr eines heimtückischen Zustands, der Euphorie und eine Beeinträchtigung der geistigen Fähigkeiten ohne jegliche Warnzeichen wie Schmerzen oder Unwohlsein hervorruft, für das Flugpersonal liegt auf der Hand!

Die technische Antwort

Flugzeuge, die routinemäßig in einer Höhe von über 10.000 Fuß operieren, stehen unter Druck, um die Flugzeugkabine in jeder tatsächlichen Höhe bis zur vorgeschriebenen AFM-Betriebshöhe nicht höher als das Äquivalent von 8000 Fuß Höhe zu halten. Der Sauerstoffpartialdruck entspricht der vorherrschenden „Cabin Altitude“. Das Vorhandensein eines Luftdrucks innerhalb der Druckhülle des Flugzeugs, der niemals geringer ist als der außerhalb der Hülle, impliziert das Vorhandensein eines Druckunterschieds zwischen der Außenseite und dem Inneren des Flugzeugs. Die Druckausgleichssysteme des Flugzeugs arbeiten automatisch, aber die Besatzung muss den korrekten Betrieb durch Überwachung der Kabinenhöhe, der Steig- und Sinkgeschwindigkeit der Kabine und des Differenzdrucks bestätigen.

Risikoszenarien

Die Möglichkeit einer Hypoxie besteht auf zwei sehr unterschiedliche Arten:

1. Plötzlicher Verlust des normalen Kabinendrucks in großer Höhe als Folge eines explosiven oder schnellen Druckabfalls – in der Regel als Folge eines strukturellen Versagens.
2. Schleichender und progressiver Beginn während des Fluges über 10.000 Fuß Höhe bei Fehlen eines normalen Drucks. Dies kann entweder durch einen Steigflug über 10.000 Fuß ohne funktionierendes Druckausgleichssystem oder durch eine Fehlfunktion des Druckausgleichssystems entstehen.

Schutzmaßnahmen – Plötzlicher Beginn

Die Zeit des nützlichen Bewusstseins kann sehr kurz sein. Bei einer Höhe von 35.000 Fuß beispielsweise haben manche Personen nach einer explosiven Dekompression nur noch 15 Sekunden nützliches Bewusstsein – d. h. 15 Sekunden, um kohärente, rationale Entscheidungen zu treffen und zu handeln.

• Für das Flugpersonal – eine angemessene Ausbildung, die die instinktive Reaktion des sofortigen Anlegens der Sauerstoffmaske sicherstellt, wenn die offensichtlichen Anzeichen einer plötzlichen Dekompression auftreten, und die im Falle der Piloten sicherstellt, dass eine sequenzielle Reaktion erfolgt, damit die Kontrolle über das Flugzeug erhalten bleibt. Die kürzeste verfügbare Reaktionszeit, bevor das Bewusstsein verloren geht, ist in großer Höhe in kleinen Flugzeugen gegeben.
• Für Passagiere – Aufmerksamkeit auf die Sicherheitseinweisung vor dem Abflug in der Kabine und bei Bedarf Rückruf, da die Kabinenbesatzung nicht in der Lage ist, beim Auftreten einer plötzlichen Dekompression zu helfen.

Schutzmaßnahmen – allmähliches Einsetzen

Die ersten Symptome einer Hypoxie umfassen weder Unbehagen noch Schmerzen und können für einen Beobachter offensichtlicher sein als für die betroffene Person. Eine Bläue der Lippen oder Fingerspitzen sowie eine erhöhte Atemfrequenz und -tiefe können bemerkt werden, aber darüber hinaus kann eine ganze Reihe von Auswirkungen auftreten, die von der Person abhängen. Die Anfangssymptome einer Hypoxie sind fast identisch mit denen einer Hyperventilation, und es ist wichtig, nicht davon auszugehen, dass sie auf eine Hyperventilation zurückzuführen sind; eine Hypoxie ist unmittelbar lebensbedrohlich und sollte immer als Ursache dieser Symptome in Betracht gezogen werden.

Die Flugbesatzung muss sich strikt an die SOP-Prüfungen des Status des Drucksystems halten, die in der Regel eine Warnung vor Anomalien liefern, bevor automatische Systemwarnungen erzeugt werden. Wenn Druckwarnungen oder Warnungen generiert werden, muss die in der QRH vorgeschriebene Reaktion ohne Verzögerung erfolgen. Wenn solche Reaktionen sofort ausgeführt werden, kann dies die Notwendigkeit ausschließen, dass die Flugbesatzung Sauerstoffmasken anlegt oder dass die Sauerstoffmasken der Passagiere abgeworfen werden (dies geschieht in der Regel in einer Höhe von 14000 Fuß, obwohl in einigen Flugzeugen der Einsatz der Passagiermasken manuell gewählt werden muss).

Unfälle & Zwischenfälle

Zwei Beispiele für den Fall des allmählichen Einsetzens:

1. B733, unterwegs, nordwestlich von Athen Griechenland, 2005: 6 Besatzungsmitglieder und 115 Passagiere kamen wegen mangelnder Druckbeaufschlagung ums Leben. Während die Besatzung durch Sauerstoffmangel außer Gefecht gesetzt war, flog das Flugzeug unter der Kontrolle des Flugmanagementcomputers und des Autopiloten weiter, bis ihm der Treibstoff ausging und es abstürzte.
2. RJ1H, unterwegs, südwestlich von Stockholm Schweden, 2007: Die Flugbesatzung bemerkte nicht, dass das Flugzeug nach dem Start nicht unter Druck stand, bis die Kabinenbesatzung sie auf das automatische Auslösen der Passagiermaske hinwies. Der Vorfall wurde durch Teilausfälle der Sauerstoffsysteme für die Passagiere, der tragbaren Sauerstoffgeräte und der Warnungen über die Druckbeaufschlagung verschlimmert.

• Zeit des nützlichen Bewusstseins
• Pilotenunfähigkeit
• Explosive Druckentlastung
• Schnelle Druckentlastung
• Graduale Druckentlastung
• Abfall des Kabinendrucks
• Flugzeugdrucksysteme

Weitere Lektüre

Allgemeines

• Flying into thin Air: Understanding Hypoxia: AvMed.In

FAA – „Lessons Learned from Transport Airplane Accidents“

• Pressurization / Decompression Failures

Airbus

• Flight Operations Briefing Note: „Cabin Decompression Awareness“
• Hypoxia an Invisible Enemy, ein Artikel im Safety First Magazin, Dezember 2006.

ATSB

• Aircraft Depressurisation: Merkblatt für die Kabinenbesatzung