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HPNS
Das High Pressure Nervous Syndrome (HPNS), umgangssprachlich auch Heliumzittern oder Heliumtremor genannt, ist eine Störung des zentralen Nervensystems durch die Atmung von Helium in Atemgasgemischen bei hohen Heliumpartialdrücken.
Der Begriff HPNS fällt häufig in Diskussionen um Gefahren des Tieftauchens, wird meist aber nicht korrekt verstanden.
Gemäss der allgemeinen Theorie von Löslichkeit inerter Gase in Lipiden, ist vorhersagbar, dass eine Heliumnarkose in Tiefen von etwa 300-500m eintreten wird. Empirische Beweise konnte diese Vorhersage aber nicht bestätigen. Körperliche Auswirkungen, die in Tiefen jenseits von 200m beobachtet wurden, verleiten zur Annahme eines anderen Mechanismus.
Die Ergebnisse dieser frühen Tieftauchexperimente zeigen deutlich, dass HPNS auf zwei Ursachen beruht:
- Komprimierungsgeschwindigkeit
- Hydrostatischer Druck
Komprimierungsgeschwindigkeit: Es gibt unglücklicherweise immer noch keinen befriedigenden, identifizierenden Mechanismus, der erklären kann, warum die Kompressionsgeschwindigkeit zu HPNS beiträgt.
Hydrostatischer Druck: Kann die chemischen und physischen Eigenschaften von Körperflüssigkeiten beeinflussen. Unter sehr hohem Druck erfahren selbst Flüssigkeiten eine signifikante Volumenreduktion, einen Anstieg freier Energie und Zähflüssigkeit.
Da einige biologische Moleküle, wie z.B. Enzyme oder Proteine sehr gross sind, werden sie deshalb grossen Volumenänderungen unterliegen mit daraus resultierenden übermässigen beeinträchtigenden biologischen Reaktionen. Es zeigt sich also, dass die HPNS eine komplexe Menge neurologischer Auswirkungen umfasst und obwohl die Mechanismen der HPNS nicht vollständig bekannt sind, ist es möglich, besondere Änderungen festzustellen einschliesslich Muskelzittern und Sekundenschlaf.
Diesen Änderungen kann teilweise entgegengewirkt werden, um eine deutliche Reduktion der HPNS Symptome herbeizuführen. In erster Linie scheint es so, dass eine kontrollierte langsame Abstiegsgeschwindigkeit kombiniert mit einer exponentiell kontrollierten Gewöhnungspause HPNS Symptome reduzieren, aber nicht vollständig verhindern kann.
Es gibt einen weiteren Faktor, der ebenfalls die HPNS zu reduzieren helfen kann. Einer, der teilweise dafür verantwortlich ist, warum Trimix dem Heliox als Tauchgas vorzuziehen ist.
In Tierversuchen zeigte sich, dass Zugabe eines narkotischen Gases die Druckschwelle für das Einsetzen von Krämpfen ansteigen lässt, und zwar proportional zum narkotischen Potential des Gases (z.B. bremst die Narkose das Einsetzen von Krämpfen unter hohem Druck).
Diese Beobachtungen führten zu der Entwicklung einer “Critical Volume“-Hypothese: Die anästhetische Kraft eines Stoffes wird mit der Molekülfähigkeit zur Änderung der Parameter von Lipidphasen variieren, möglicherweise die der Zellmembranen. Betäubung findet statt, wenn sich Volumen jenseits eines kritischen Werts ausdehnt – durch Absorption von Molekülen von Stoffen. Im Gegensatz dazu komprimiert der hydrostatische Druck die Lipidschicht (oder verhindert deren Ausdehnung) – daher also eine Umkehr des narkotischen Zustands.
Einfacher ausgedrückt: unter hohem Druck werden Lipidschichten komprimiert (eine mögliche Ursache der HPNS) und wenn die o.a. Theorie stimmt, sollte ein narkotischer Stoff die HPNS umkehren.
Um die Zugabe von Stickstoff (als Narkotikum) zum Gasgemisch zu erforschen, wurden eine Reihe Testtauchgänge durchgeführt. Die Resultate bestätigten: Die Zugabe von Stickstoff zum Sauerstoff-Helium Gemisch reduziert die HPNS deutlich und unterstützt die antagonistische Theorie.
Fazit: Bei HPNS handelt es sich um eine Störung neurologischer Funktionen, die durch gesteigerten hydrostatischen Druck verursacht wird und somit die Hirnrinde, das Rückenmark und das primäre Nervensystem betrifft. Zu den Symptomen zählen Schwindel, Übelkeit, Zittern, Erbrechen, Sekundenschlaf und Veränderungen im EEG (Hirnströme). Die Zugabe von kleinen Mengen narkotischen Gases – v.a. Stickstoff – zu Helium-Sauerstoff-Gemischen, hilft dabei, dem Zeitpunkt des Einsetzens und der Schwere der HPNS entgegenzuwirken.
Die Verwendung von Trimix mit 10% Stickstoff ist sogar effektiver als 5% und in Tiefen jenseits von 100m kommt gewöhnlicherweise ein noch höherer Stickstoffanteil zum Einsatz, da die Stickstoffnarkose kein Problem ist, bevor der pN2 4 bar nicht übersteigt. Es gibt keine Beweise, die belegen, dass HPNS in solchen Tiefen ein Problem darstellt – ernsthafte Symptome setzen erst in Tiefen deutlich über 100m ein und selbst in diesen Tiefen können die gegenteiligen Auswirkungen auf ein Minimum gebracht werden durch den Einsatz einer gestaffelten oder exponentiellen Art der Komprimierungsgeschwindigkeit (ein langsamer Abstieg).
Einflussfaktoren
- >150m Tiefe bei Trimix, >120m bei Heliox
- hohe Abstiegsgeschwindigkeit
Symptome
- Langsame Verstärkung der Symptome
- Schwindel, leichte Gleichgewichtsstörung
- Übelkeit, Sehstörungen, erhebliche Gleichgewichtsstörung
- Erbrechen, Schweissausbruch, Körperzittern
- Mikroschlaf
Zusammenfassend:
N2 Beimischung im Atemgas und reduzierte Abstiegsrate entschärfen das Problem. Teilweise lassen die Symptome aber auch wieder nach oder verschwinden ganz - speziell bei fortgesetzter Aufnahme.