Höhenkrankheit

Peru Huascaran: Die Anden Südamerikas - ein Traum

Zusammenfassung

Unter der Höhenkrankheit versteht man alle Folgen, Symptome und Beschwerden, die aufgrund des in größeren Höhen bestehenden geringen Luftdrucks bzw. Sauerstoffpartialdrucks zustande kommen. Es können dies leichte Symptome ab ca. 2 000 m bis hin zu schweren Symptomen, wie Lungen- und/oder Hirnödemen, Thrombosen und Lungenembolien in größeren Höhen sein. Die Höhenkrankheit kann in ihrer schweren Form zum Tod führen. Die Betroffenen müssen so schnell wie möglich auf geringere Höhe verbracht werden. Als erste Hilfe bietet sich die Gabe von Sauerstoff oder der Einsatz einer hyperbaren Druckkammer aus aufblasbarem Kunststoff an.

Allgemeines

Viele Menschen betreten, meist im Urlaub oder aus sportlichen Gründen, Regionen, in die früher nur sehr selten Menschen kamen. So werden z.B. Skiurlauber innerhalb von wenigen Minuten per Seilbahn oder einem Hubschrauber auf Höhen bis über 4 000 m befördert. Die meisten dieser Menschen gehen ohne irgendeine Anpassung des Körpers in diese Höhe. Oder Menschen fahren für wenige Wochen zum Trekking in für sie extreme Höhen, z.B. in Nepal. Oder man fliegt nach La Paz in die Hauptstadt Boliviens, mit 3 658 m Höhe, die höchstgelegene Hauptstadt der Welt.

Die Eisenbahn zwischen Lima (Peru) und La Oroya (Peru) in den Anden steigt auf fast 4 500 m Höhe. Die meisten Reisenden müssen während der Reise mit Sauerstoff versorgt werden, der vom Personal verabreicht wird.

Auf dem Weg von China nach Lhasa/Tibet, der mittlerweile von vielen Touristen benutzt wird, kommt man über den Tangula-Pass, mit einer Höhe von rund 5 300 m. Dieser Pass wird u.a. mit Linienbussen befahren. Ab einer Höhe von ca. 2 000 m ist mit den ersten Anzeichen der Höhenkrankheit zu rechnen. Die Gründe dafür liegen in einem verringerten Sauerstoffangebot, da der Luftdruck und damit der Sauerstoffpartialdruck mit der Höhe abnehmen.

Physikalische und physiologische Grundlagen

Druck

Gleichung 1

Die bestimmende physikalische Größe beim Aufenthalt in größeren Höhen ist der Druck bzw. der Partialdruck. Er ist definiert als Kraft pro Fläche: P= Druck (von Pressure)

F= Kraft (von Force)

A= Fläche (von Area)

Gleichung 2

Um zu einer Einheit für den Druck zu gelangen, setzt man in Gleichung 1 Einheiten für die Kraft und die Fläche ein. Wirkt z.B. eine Kraft von 1 Newton ( 1N = 1m · kg · s^-2) auf eine Fläche von 1 m², so wird die daraus folgende Einheit des Drucks als Pascal bezeichnet

Gleichung 3

Hunderttausend Pa werden als ein bar bezeichnet

Der mittlere Luftdruck in Meereshöhe beträgt 1,013 bar. Bei Hochdruck- bzw. Tiefdrucklagen kann er allerdings beträchtlich schwanken.

Aufgrund von Gleichung 4 ergibt sich für den mittleren Luftdruck in Meereshöhe: 1,013 · 750 mm Hg = 760 mm Hg.

Luft ist stark komprimierbar. Sie besitzt unter Normalbedingungen, also bei einem Druck von 1 bar, eine Dichte von 1,13 kg pro m³.

Der Luftdruck nimmt in der Atmosphäre mit zunehmender Höhe ab. Dabei ist die Druckabnahme nicht linear wie z.B. im Wasser, daher ist der Luftdruck z.B. in 4 000 m nicht halb so groß wie der in 2 000 m.

Partialdruck

Unter dem Partialdruck (= Teildruck) eines Gases in einem Gasgemisch von 2 oder mehr verschiedenen Gasen versteht man den Druck eines der Gase, der herrschen würde, wenn man bis auf dieses Gas alle anderen aus dem Volumen entfernt hätte.

Der Partialdruck p_D eines Gases in einem Gasgemisch mit den Gesamtdruck p₀, das sich aus beliebig vielen Gasen mit den jeweiligen Volumenprozentanteilen V_n zusammensetzt, berechnet sich damit wie folgt:

Entsprechend der Definition des Partialdrucks ergibt die Summe aller im Gasgemisch vertretenen Partialdrücke natürlich wiederum den Gesamtdruck p₀ des Gases.

Beispiel: Zusammensetzung von Einatem- und Ausatemluft in Prozenten

In der Einatemluft sei der Gesamtdruck beispielsweise 1 bar. Der Volumenprozentanteil des Sauerstoffs beträgt in trockener 0,21 (= 21%), der von Stickstoff 0,78 (= 78%) und der der Restgase 0,01 (= 1%). Für diesen Fall berechnet sich der Partialdruck des Sauerstoffs wie folgt:

Zusammensetzung von Einatem- und Ausatemluft in Prozenten

Da der Luftdruck in Meereshöhe 1,013 bar beträgt, folgt für den Partialdruck des Sauerstoffs: 1,013 • 0,21 = 0,213; er beträgt in Meereshöhe in trockener Luft somit rund 0,21 bar. Entsprechend folgt unter denselben Voraussetzungen für den Partialdruck des Stickstoffs ein Wert von rund 0,78 bar.

Die eingeatmete Luft wird im Organismus auf ca. 37° C erwärmt und nahezu 100%tig mit Wasserdampf gesättigt. Außerdem wird im Organismus Sauerstoff für den Energiestoffwechsel verbraucht und zu Kohlendioxyd umgewandelt und damit zusätzlich Kohlendioxyd abgegeben. Daher ist die Zusammensetzung der ausgeatmeten Luft verschieden von der eingeatmeten.

Der Partialdruck des Sauerstoffs in der umgebenden Luft und, daraus resultierend, in der Luft der Lunge spielt für die Entstehung und Therapie der Höhenkrankheit die entscheidende Rolle. In der folgenden Tabelle erkennt man, dass der Sauerstoffpartialdruck in einer Höhe von rund 5000 m bereits auf die Hälfte gesunken ist.

Tabelle 1: Mittlere Luftdrücke und Sauerstoffpartialdrücke von mit Wasserdampf versehener Luft in verschiedenen Höhen in der Atmosphäre und in der Lunge.

Letztendlich ist für alle Symptome und Beschwerden der Höhenkrankheit der zu geringe Sauerstoffpartialdruck in der atmosphärischen Luft und damit in den Lungenbläschen (Alveolen) verantwortlich.

In Tabelle 1 sind für eine Reihe von Höhen die mittleren Gesamtdrücke sowie die mittleren Sauerstoffpartialdrücke für die mit Wasserdampf versehene Atmosphärenluft sowie für die Lunge, also in den Lungenbläschen, aufgelistet.

Ursachen der Höhenkrankheit

Man unterscheidet im Prinzip vier Zonen, in denen es aufgrund des Sauerstoffmangels zu unterschiedlichen Reaktionen des Organismus kommen kann. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass diese Bereiche als Mittelwerte anzusehen sind, da individuelle Dispositionen und/oder Akklimatisationen zu beträchtlichen Verschiebungen führen können.

Indifferenzzone

In dem Bereich von Meereshöhe, also der Höhe 0 m, bis etwa 2 000 m Höhe werden die physischen und psychischen Funktionen des Menschen praktisch nicht beeinflusst. Sportliche und andere körperliche Höchstleistungen (Arbeit) sind daher nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt.

Zone der vollständigen Kompensation

Dieser Bereich reicht von etwa 2 000 m Höhe bis etwa 4 000 m. Der erniedrigte Luftdruck mit dem verminderten Sauerstoffangebot führt bereits ohne körperliche Anstrengungen, also in Ruhe, zu einer Erhöhung von Herzfrequenz, Atemzeitvolumen, sowie vom Herzzeitvolumen. Außerdem vergrößert sich durch die zusätzliche Bildung von roten Blutkörperchen (Erythrozyten) die Blutdichte. Bei Belastungen nehmen diese Werte deutlich mehr zu, als das auf Meerehöhe der Fall wäre. Die physische und psychische Leistungsfähigkeit ist deutlich reduziert.

Zone der unvollständigen Kompensation

Dieser Bereich erstreckt sich von einer Höhe von ca. 4 000 m bis zu ca. 7 000 m. In dieser Zone ist ohne Akklimatisation mit erheblichen Störungen, bis hin zu Bewusstlosigkeit und Tod zu rechnen. Die physische und psychische Leistungsfähigkeit ist erheblich reduziert. Auch die Entscheidungs- und Reaktionsfähigkeiten nehmen teilweise erheblich ab.

Alle unter Symptome genannten Reaktionen können in diesem Bereich auftreten.

Kritische Zone

Dieser Bereich beginnt etwa in einer Höhe von 7 000 m. In Bergsteigerkreisen wird auch von der Todeszone gesprochen. Ab 7 000 m Höhe wird in der Lunge, also in den Lungenbläschen, der kritische Sauerstoffpartialdruck von 30-35 mm Hg unterschritten. Unterhalb dieses Wertes ist kein ausreichender Gasaustausch (Diffusion) von der Lunge ins Blut und vom Blut in die Zellen mehr möglich. Dabei treten in der Regel in dieser Höhe sehr rasch die unter Symptome dargestellten lebensbedrohlichen Reaktionen ein. Ohne die Zufuhr von Sauerstoff oder den raschen Transport in eine niedrigere Höhe ist in der Regel mit dem Tod zu rechnen. Wie sehr aber derartige Reaktionen von individuellen Besonderheiten abhängen, zeigt das Beispiel des Südtiroler Bergsteigers Reinhold Messner, der ohne zusätzlichen Sauerstoff den Mount Everest (8 848 m) bestieg.

Zeitreserve

Die in Tabelle 2 dargestellten Zeitreserven geben die Zeit in Minuten an, die einer Person nach einem plötzlichen Druckabfall in verschiedenen Höhen, z.B. im Flugzeug, noch für eine ausreichende Aktionsfähigkeit verbleibt.

Tabelle 2: Zeit nach einem plötzlichen Druckabfall, z.B. im Flugzeug, innerhalb der in der jeweiligen Höhe noch eine Aktionsfähigkeit gegeben ist.

Anpassung

Der menschliche Organismus besitzt eine erstaunliche Fähigkeit, sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. So steigt die Anzahl der Erythro-zyten (rote Blutkörperchen), also der den Sauerstoff transportierenden Blutteil-chen, in einer Höhe von 4 500 m bereits nach 2 Tagen um ca.10% an. Nach ca. 10 Tagen Aufenthalt ist die "Schnelle Anpassungsphase" für die Steigung der Erythrozytenzahl bereits abgeschlossen. Die Erhöhung der Erythrozyten-zahl ist mit einer Erhöhung des Hämatokrits verbunden. Der Hämatokrit ist der Prozentanteil der festen Blutbestandteile, also der Erythrozy-ten, Thrombozyten (Blutplättchen) und Leukozyten (weiße Blutkörperchen) am Blutvolumen. Der Hämatokrit beträgt im Nor-malfall beim Mann 42-52% und bei der Frau 37-47%.

Ein erhöhter Hämatokrit bedingt zwar eine bessere Sauerstoffversorgung kann aber zu Blutflussproblemen führen. Das Risiko von Hirninfarkten, Herzin-farkten und Thrombosen steigt daher bei erhöhtem Hämatokrit an. Die erhöhte Erythrozytenzahl ist erforderlich, da z.B. in 5 000 m Höhe das Blut nur noch zu 75% mit Sauerstoff gesättigt wird, wobei die Sättigung in Meereshöhe rund 100% beträgt. Danach erfolgt ein langsamer, über Monate dauernder Prozess, bis ein Hämatokrit von ca. 70% erreicht ist.

Neben diesen Anpassungseffekten gibt es eine Reihe weiterer höhenbedingter Effekte. So nimmt in den Muskeln z.B. die Anzahl der Kapillaren, in denen der Gas-austausch zwischen Blut und Zellinneren stattfindet, zu, was den Austausch (Diffusi-on) des Sauerstoffs und Kohlendioxids zwischen dem Blut und den Zellen des Mus-kelgewebes verbessert. Innerhalb der Muskelzelle passen sich außerdem ver-schiedene Enzymsysteme, insbesondere die der Mitochondrien, dem erniedrigten Sauerstoffangebot an.

Symptome

Wie erwähnt, ist ab einer Höhe von ca. 2 000 m mit den ersten Anzeichen der Höhenkrankheit zu rechnen.

Dabei lassen sich die Symptome in drei Stufen unterteilen. Es ist unbedingt zu beachten, dass schwere Formen der Höhenkrankheit ohne Hilfe und/oder das Verbringen in geringere Höhen, bzw. ohne die Gabe von Sauerstoff sehr schnell zum Tod führen können.

Dabei ist es bedenkenswert, dass von den in Nepal bekannt gewordenen Todesfällen aufgrund der Höhenkrankheit etwa 80 % in Gruppen vorkamen, obwohl insgesamt nur ca. 40 % der Nepaltrekker sich in einer Gruppe befanden. Diese Zahl ist möglicherweise mit dem Druck einer Gruppe und der Angst als Versager dazustehen, zu erklären.

Achtung

Da die Höhenkrankheit völlig unabhängig vom Alter und dem sportlichen Trainingszustand auftreten kann, ist jedes "Heldentum" zu vermeiden und jedes Anzeichen auf die Höhenkrankheit ernst zu nehmen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen. Siehe hierzu Prophylaxe und Therapie.

1. Leichte Symptome

1. Kopfschmerzen
2. Übelkeit
3. Allgemeines Unwohlsein
4. Leistungsabfall
5. Puls um mehr als 20 % beschleunigt

Reaktion bzw. Hilfe bei leichten Symptomen

1. Den weiteren Aufstieg abbrechen und, falls möglich, eine Rast einlegen. Ansonsten zum nächsten Rastplatz absteigen.
2. Nachtruhe abwarten
3. Eventuell medikamentöse Behandlung der Kopfschmerzen mit Azetazolamid.
4. Sauerstoffgabe

Sollten die Symptome nach einer Nacht abgeklungen sein, kann ein langsamer weiterer Aufstieg riskiert bzw. vorgenommen werden.

2. Schwere Symptome

1. schwere, dauerhafte Kopfschmerzen
2. schwere Übelkeit und Erbrechen
3. starker Leistungsabfall
4. völlige Antriebslosigkeit
5. Atemnot und Herzrasen, auch in Ruhe
6. nächtliche Schlaflosigkeit
7. trockener, teilweise starker Husten
8. Schwindelgefühle mit Gangunsicherheit
9. dunkler Urin mit weniger als 500 ml pro Tag

Reaktion bzw. Hilfe bei schweren Symptomen

Die betroffene Person ist als schwer krank anzusehen. Ohne Maßnahmen ist sogar mit dem Tod zu rechnen.

Daher:

1. sofortige Gabe von Sauerstoff
2. Abstieg um mindestens 1 000 Höhenmeter; auch bei Nacht. Falls vorhanden, Beatmung mit Sauerstoff und Verbringen in einem speziellen Überdrucksack (hyperbare Kammer), in dem mit Hilfe einer Handpumpe ein Überdruck erzeugt werden kann.

3. Schwerste Symptome

1. schwerste Kopfschmerzen
2. völliger Leistungsabfall
3. Verwirrtheit
4. schwerer, ständiger Husten
5. Herzrasen
6. keine Urinausscheidung

Reaktion bzw. Hilfe bei schwersten Symptomen

Es besteht akute Lebensgefahr. Der betroffenen Person muss unbedingt geholfen werden. Sofortiges Verbringen in niedrigere Höhe, am Besten um mindestens 1 000 m, aber auch bereits einige 100 m können zumindest lindernd wirken. Zusätzlich, oder sofern ein Abtransport nicht möglich ist, Sauerstoffbeatmung. Und falls vorhanden, Verbringen in eine hyperbare Kammer. Sollte ein Arzt zur Stelle sein, so kann zur Verbesserung der Sauerstoffbilanz z.B. Nifedipin = Adalat verabreicht werden. Zur Behandlung von Hirn- und/oder Lungenödemen kann Dexamethason, wie z.B. Fortecortin verabreicht werden.

Der Überdrucksack

Der Einsatz des Überdrucksacks (= hyperbare Kammer) kann nur als vorübergehende Hilfsmaßnahme angesehen werden und darf keinesfalls zu einem falschen Sicherheitsgefühl verführen. Die ständige Pumparbeit - vor allem in großen Höhen - ist sehr belastend für die Helfer, außerdem bereitet der CO2-Abfluss aus dem Sack Schwierigkeiten. Er ist daher nur als eine Erste-Hilfe-Maßnahme anzusehen. Die in dem Überdrucksack für den Erkrankten erzeugte "Höhe" ist in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3: Übersichtwerte für die in einem Überdrucksack für den Erkrankten erzeugte "Höhe".

Prophylaxe

Administratives

Beim Bergsteigen in größeren Höhen, sei es beispielsweise in den Alpen, den Rocky Mountains, den Anden oder dem Himalaja ist es sinnvoll, sich bei der Polizei, dem Militär und/oder Rettungsdiensten anzumelden und ihre mögliche Alarmierung, z.B. per Funk oder Handy abzuklären. Es ist weiterhin der mögliche Einsatz von Hubschraubern, Geländewagen, Trägern, Lasttieren u.ä. abzuklären. Eine Rückhol- und Bergrettungsversicherung sollte bereits vor der Reise abgeschlossen werden.

Apparatives

Bei Aufenthalt in Höhen über ca. 5 000 m, also z.B. beim Trekking im Himalaja, sind Sauerstoffflaschen und Überdruckplastiksäcke (hyperbare Plastikkammern) mitzuführen. Funkgeräte und Handys sind sehr empfehlenswert. Die Mitnahme von Zelten, Schlafsäcken, Taschenlampen, kleinen Kochern, genügend Getränken und Lebensmitteln u.ä. wird als selbstverständlich angenommen.

Verhalten, Akklimatisationstaktik

Für das Vorhaben, größere Höhen aufzusuchen, gelten die folgenden Grundregeln, die unbedingt eingehalten werden müssen, um gefährliche bzw. lebensgefährliche Situationen zu vermeiden:

1. nicht zu schnell aufsteigen
   
   Dabei herrscht allerdings in der Wissenschaft keine verbindliche Norm, was das konkret bedeutet. Aber mit 300 bis maximal 500 Höhenmetern pro Tag liegt man sicherlich auf der sicheren Seite.
2. Keine Anstrengungen während der Anpassungsphase.
3. So tief wie möglich schlafen, also abends möglichst ein Stück absteigen. Es kann sehr sinnvoll sein, in ca. 3 000 m für einige Tage eine Ruhepause einzulegen.
4. Ausreichend Trinken, auch über den Durst hinaus.
5. Absolutes Alkoholverbot
6. Infektionen und andere Erkrankungen vorher auskurieren.
7. Keine Medikamente einnehmen, auch keine Schlafmittel.
8. Kohlenhydrathaltige Nahrung, da diese weniger Sauerstoff verbrauchen als Fette und Eiweiße.
9. Warme Kleidung.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass das Risiko, an der Höhenkrankheit zu erkranken unabhängig vom Alter - ausgenommen Kleinkinder mit einem erhöhten Risiko - oder dem Trainingszustand (Sportler, Nichtsportler) ist. Auch Raucher haben erstaunlicherweise kein höheres Risiko als Nichtraucher. Aber ganz besonders gilt:

Je eiliger man ist, um so größer ist das Risiko, an der Höhenkrankheit zu erkranken.

Medikamente

Einige Medikamente haben sich als Prophylaxe und Therapeutikum gegen das Entstehen bzw. die Schwere der Höhenkrankheit als geeignet erwiesen:

Aspirin

Etwa 320 mg Aspirin alle 4 Stunden kann zu einer Verringerung der Häufigkeit der Höhenkrankheit und vor allem dem Höhenkopfschmerz in einer Höhe bis zu ca. 3 500 m führen. Auch eine Kombination mit Acetazolamid (Diamox) hat sich bewährt. Diese Prophylaxe und Therapie ist daher besonders für Skifahrer und Bergwanderer empfehlenswert.

Theophillin

Theophillin verbessert die Atmung während des Schlafs und verringert damit die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Kopfschmerzen und Schlafstörungen.

Heparine

Der Einsatz von Heparin ist umstritten, da einerseits Blutgerinnungsstörungen vermieden werden können und damit u.a. das Thromboserisiko verringert wird. Auch die Gefahr von lokalen Erfrierungen kann verringert werden. Andererseits steigt das Blutungsrisiko, was nicht unproblematisch ist, da in extremen Höhen, auch ohne Heparin, bereits bei ca. 80 % der Bergsteiger Netzhautblutungen auftreten.

Knoblauch

In einigen Studien wird über eine positive Wirkung von Knoblauch, vor allem bei einer pathologischen Lungenbeteiligung berichtet. Es ist aber in seiner Wirkung umstritten, wenngleich seine Einnahme auf jeden Fall nicht schadet.