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Muza SR: Military applications of hypoxic training for high-altitude operations. Med Sci Sports Exerc 2007; 39: 1625–1631.
2.9 Zusatzsauerstoff in extremer Höhe
2.9.1 Sauerstoffgeräte
B. Jelk
Früher wurden die Achttausender alle mit künstlichem Sauerstoff bestiegen. Es war von der medizinischen Einschätzung her für einen Menschen nicht möglich, ohne zusätzlichen Sauerstoff einen Achttausender ohne Schaden zu besteigen.
Die ersten, die eine Besteigung des Everests ohne künstlichen Sauerstoff wagten, waren Messner und Habeler im Jahre 1978. Sie hatten damit bewiesen, dass eine Besteigung des Everests ohne zusätzlichen Sauerstoff möglich ist. Nach dieser geglückten Besteigung wurde immer weniger zusätzlicher Sauerstoff benützt. Ein Grund war, dass die Flaschen aus Stahl und damit sehr schwer waren. Einzig die Japaner am Manaslu hatten Aluminiumflaschen. Auch die Masken schufen Probleme. Sie funktionierten schlecht und konnten nicht gut eingestellt werden. Somit wurde künstlicher Sauerstoff nur für den Notfall mitgenommen. Wir hatten bei der Lhotse-Shar- und der Manaslu-Expedition nur die Höhenlager für den Notfall mit je mit einer Flasche ausgerüstet. Wir hatten aber das Glück, dass beide Expeditionen erfolgreich waren und wir die Flaschen nicht benutzen mussten.
Mit der Entwicklung der neuen Flaschen aus Aluminium und Kunstfaser (Kohlenfaserverbundmaterialien) wurde das Gewicht der Flaschen von bis 6 kg auf 300–600 g reduziert. Auch der Inhalt wurde von 200 auf 300 bar erhöht. Damit stand bei etwa einem Zehntel des ursprünglichen Gewichts plötzlich rechnerisch 1,5-mal so viel Sauerstoff zur Verfügung wie zuvor. Die Masken wurden auch bequemer und besser sowie die Einstellungen viel einfacher. Nach wie vor besteht allerdings gelegentlich das Problem von Leckagen, wodurch viel Sauerstoff verloren gehen kann und das System ineffektiv wird. Potenziell kann dies eine große Gefahr bedeuten, wenn nämlich ein Bergsteiger, der unter Verwendung von Sauerstoff aufsteigt, in extremer Höhe feststellt, dass sein Sauerstoffvorrat sich dem Ende zuneigt und er nun bis zum Erreichen des Lagers mit dem niedrigeren Umgebungssauerstoff zurecht kommen muss – und dies, obwohl er für diese Höhe wahrscheinlich nicht optimal angepasst ist.
Beim Transport des Sauerstoffs traten früher regelmäßig Probleme auf, weil die Druckflaschen aus Metall nicht mit dem Flugzeug transportiert werden durften. Flaschen, die im Land gekauft wurden, waren dagegen oft nicht komplett gefüllt und enthielten in Einzelfällen noch nicht einmal Sauerstoff, sondern Druckluft. Auch wenn Letzteres kaum noch vorkommt, so sollte bei der Übernahme der Füllungsdruck jeder einzelnen Flasche überprüft werden. Unbedingt müssen auch die Ventile, Druckmesser, Durchflussmesser und Masken auf einwandfreien Zustand überprüft werden, bevor man aufbricht. Die erwähnten Karbonfaserflaschen stehen in den meisten Zielregionen nur im Ausnahmefall zur Verfügung. Im Gegensatz zu Metallflaschen dürfen sie jedoch im internationalen Luftverkehr mitgeführt werden.
Alle „klassischen“ Systeme haben den Nachteil des „continuous flow“, d. h. dass ein wesentlicher Teil des Zusatzsauerstoffs bei jedem Ausatmen verloren geht, also im eigentlichen Sinne „umsonst“ mitgeschleppt wird. Hier haben Kreislauf- oder Demandsysteme einen besonderen Vorteil. Erstere entziehen der Ausatemluft das überschüssige CO2, reichern es mit gerade der nötigen Menge an O2 an und führen es der Atmung zurück. Bei Letzteren geht zwar die Ausatemluft komplett an die Umgebungsluft verloren, aber das System gibt nur kurz zu Beginn der Einatemphase Sauerstoff ab, der dadurch weit umfänglicher für den Körper nutzbar ist.
Prinzipiell dürfen diese Systeme im Flugzeug transportiert werden (entsprechende Zertifikate liegen beim Kauf bei), nach dem 11. September ist es aber sinnvoll, rechtzeitig mit der zuständigen Fluggesellschaft Kontakt aufzunehmen. Eine besondere Verbreitung dürften diese Systeme aufgrund ihres enorm guten Gewicht-Nutzen-Verhältnisses vor allem als Notfallausrüstung haben.
Hinweis. Achtung: Auf sorgfältige Handhabung, v. a. der CO2-Absorber, achten! Bei falscher Benutzung können Verätzungen – schlimmstenfalls der Atemwege – auftreten!
2.9.2 Physiologische Veränderungen bei der Verwendung von Zusatzsauerstoff
T. Küpper
Die Diskussion über die Verwendung von Zusatzsauerstoff ist uralt: Die ersten Überlegungen wurden bereits von Paul Bert 1878 angestellt. Beim Besteigungsversuch des Everest von Mallory und Finch zeigte sich, dass Finch, der im Gegensatz zu Mallory Sauerstoff benutzte, eine deutlich höhere Aufstiegsgeschwindigkeit hatte. Die Möglichkeit, den Everest ohne Sauerstoff zu besteigen, wurde in der „klassischen“ Zeit im Gegensatz zu später nie ernsthaft in Zweifel gezogen. Und auch noch, als bereits Expeditionen mit Sauerstoff unterwegs waren, zeigte Kellas 1922 anhand von theoretischen Überlegungen nicht nur, dass dies möglich sein müsse, sondern er errechnete auch die im Gipfelbereich zu erwartende Aufstiegsgeschwindigkeit. Seine Resultate waren geradezu verblüffend genau: Messner und Habeler waren 1978 in genau der Geschwindigkeit unterwegs, die Kellas 56 Jahre zuvor vorausgesagt hatte!
Die – übrigens jahrelang nicht unbestrittene These – für die Verwendung von Zusatzsauerstoff besagte, dass in extremer Höhe die körperliche Leistungsfähigkeit gesteigert werden kann. Trotz der erwähnten Beobachtungen auf der Everest-Expedition 1922 hielt sich mehrere Jahrzehnte das Gegenargument, dass die Zusatzlast die Benutzer langsamer mache und dass deshalb die Verwendung nicht lohne. Immer wieder konnte die Steigerung der Aufstiegsgeschwindigkeit jedoch gezeigt werden. Man kann es auch so formulieren: Das Zusatzangebot „reduziert die aktuelle Höhe“ (Abb. 2.24). Dies geschieht allerdings nicht in dem Ausmaß, wie R. Messner es formuliert: „Sauerstoff degradiert den Everest zu einem Sechstausender“. Wie Abb. 2.24 zeigt, befindet sich der Alpinist auf dem Everest-Gipfel abhängig vom Ausmaß der Sauerstoffzufuhr auf 7400–8400 m. Spätestens seit Entwicklung der Karbonfaserflaschen spielt das Zusatzgewicht eine nachrangige Rolle.
Das Ausmaß der Sauerstoffzufuhr ist also ein ganz entscheidender Punkt, und zwar im doppelten Sinne: physiologischer Effekt auf der einen Seite und mitzuführender Bedarf auf der anderen Seite. Beides erhöht sich mit dem Ausmaß der Steigerung des inspiratorisch zugeführten Sauerstoffs (FiO2). Die Atemmechanik und die Maskenkonstruktion setzen der Steigerung wiederum technische Grenzen. Über diese Zusammenhänge sind zu im Höhenbergsteigen verwendeten Masken keine vergleichbaren Studien publiziert, jedoch ist aus der Notfallmedizin bekannt, dass sich bei Verwendung einer reinen Nasensonde der FiO2 nur um etwa 3–4 % steigern lässt, bei Atemmasken ohne Reservoirbeutel um etwa 10 % und bei Masken mit Reservoirbeuteln um bis etwa 25 % (jeweils bei hohem Sauerstoffflow). Die hohen Flussraten von deutlich über 4 l/min sind beim Höhenbergsteigen jedoch unrealistisch, weil es unmöglich ist, einen dafür ausreichenden Vorrat zu tragen. Mit einem üblichen Masken-Beutel-System und in der Höhe üblichen Flussraten von 0,5–2 l/min (nur kurzfristig, z. B. in Steilpassagen, mehr) sind die in Abb. 2.26 dargestellten Werte dagegen eher realistisch.
Abb. 2.24: Äquivalenzhöhen bei Verwendung von Zusatzsauerstoff
Die Vorteile der Sauerstoffbenutzung in extremer Höhe liegen augenscheinlich vor allem im Bereich der Erhöhung der Sicherheit bzw. Verminderung der Todesrate. Es muss betont werden, dass es sich bis zum ausstehenden Beweis einer Korrelation lediglich um eine Koinzidenz, also das zufällige gleichzeitige Auftreten zweier Ereignisse, handelt. Der Beweis, dass die Verwendung von Zusatzsauerstoff die Sicherheit erhöht, steht aus! Beispielsweise könnten diejenigen, die Zusatzsauerstoff verwenden, ein grundsätzlich wesentlich größeres Sicherheitsbedürfnis haben und dadurch ihre Hochlager besser ausstatten und nur bei besonders sicherem Wetter den Gipfelgang angehen. Dann wäre dies sicher der Primärfaktor für die geringere Todesrate. Dessen ungeachtet gibt es jedoch beeindruckende Zahlen:
Im Zeitraum 1978–1999 benutzten 8,9 % der erfolgreichen Bergsteiger („Summiter“, n = 1173) am Everest Zusatzsauerstoff,