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1 Physiologie der Unterkühlung und bekleidungsphysiologische Aspekte Prof. i. R. Dr. H.-V. Ulmer, Facharzt f. Physiologie Inst. für Sportwissenschaft,

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1 1 Physiologie der Unterkühlung und bekleidungsphysiologische Aspekte Prof. i. R. Dr. H.-V. Ulmer, Facharzt f. Physiologie Inst. für Sportwissenschaft, FB 02, Johannes Gutenberg-Universität, MAINZ, ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

2 2 Physiologische Grundlagen Wärmebilanz: Ergebnis von Wärmeproduktion und Wärmeabgabe Die Kerntemperatur wird reguliert, die Schalentemperatur ist variabel Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

3 3 Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit Balance des Wärmehaushalts (RUPPE, 1995, S. 192) ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

4 4 Wärmeproduktion: In Ruhe: ca. 100 Watt, ( Anstieg der Kerntemperatur von ca. 1°/h wenn keine Abgabe stattfände). Bei Muskelarbeit: Wirkungsgrad bestenfalls 25 %, d. h: > 75 % geht als Wärme verloren. Bei 100 Watt Ergometrie-Leistung also 300 W Wärme bzw. 400 W Gesamtumsatz. Hubarbeit ist Schwerarbeit! Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

5 5 Hubarbeit ist Schwerarbeit ! 100 kp in 1 h um 300 m höher = mkp/h 8,3 mkp/s 82 Watt. Bei 25 % Wirkungsgrad 250 Watt Wärmeproduktion. Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

6 6 Wärmeaustausch zwischen Mensch und Umgebung in beiden Richtungen durch: Leitung (Kontakt) Strahlung (Infrarotstrahlung) nur in einer Richtung (Abgabe) durch: Verdunstung Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

7 7 Konvektion = Strömung – Konvektion begünstigt Leitung und Verdunstung – Bedeutung der Grenzschicht Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

8 8 Grenzschicht = an die Haut grenzende Schicht: Isoliereffekt! Kleidung und Wärmeaustausch: – Kleidung reduziert die freie Haufläche – isoliert den Körper gegenüber Hitze und Kälte – verstärkt die Grenzschicht (Isoliereffekt, besonders bei Luft und wenn nicht durchgeschwitzt) Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

9 9 Betrag der Wärmeabgabe: Die abgegebene Wärmemenge ist u. a. um so größer, – je größer die freie Hautfläche ist – je größer die Temperaturdifferenz zwischen Haut und Umgebung (Leitung) oder Haut und festen Körpern (Infrarotstrahlung) ist Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

10 10 Die abgegebene Wärmemenge ist u. a. um so größer (Fortsetzung) – je höher die Windgeschwindigkeit ist – je dünner die Kleidung ist – je dünner die Grenzschicht ist – je feuchter die freie Hautfläche ist – je größer die Kontaktfläche zu Medien wie Schnee oder Eis ist (bessere Leitung und größere Wärmekapazität) Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

11 11 Pathophysiologie des Wärme- haushalts im Winter 1. Örtlicher Kälteschaden Typisch: Akren betroffen – Bei Kältebelastung Abnahme der peripheren Durchblutung – unterhalb von + 4°C treten Nutritionsstörungen auf – ähneln Nekrosen bei einer Verbrennung Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

12 12 Örtlicher Kälteschaden Typische Symptome: – Schmerzfreiheit wegen der gleichzeitigen Kälteanaesthesie – Käseweiße Haut (Nase, Ohrmuscheln) die man selber nicht sieht, meist nur von Kameraden beobachtbar Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

13 13 Örtlicher Kälteschaden Erste Hilfe: – Immobilisieren (Finger, Füße), Schutz suchen – Schnell erwärmen, möglichst Wasserbad mit an- steigenden Temperaturen, Beginn mit ca. 10° C – keine Massage, keine Salben – keine Einreibungen mit Schnee – ggf. heiße Getränke, mit Alkohol nur, wenn keine gleichzeitige allgemeine Unterkühlung vorliegt. Bei stärkeren Ausprägungen: Steril, gut gepolstert für den Transport einpacken. Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

14 14 Örtlicher Kälteschaden Anschluß-Therapie: Medikamente: – Ilomedin (iloprost-prostaglandin) i.v. – Heparin – Pentillin, Dextran-Infusionen, Aspirin – Evtl. Antibiotika Hyperbare Oxygenation ist nützlich. Abwarten, bis eine eindeutige Demarkation eintritt. Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

15 15 2. Allgemeine Unterkühlung: Betrifft den Körperkern. Typische Symptome: – Zentralisation des Kreislaufs mit Absinken der Kerntemperatur – dadurch zunehmende ZNS-Störungen: u.a. Euphorie, Fehlhandlungen, Benommenheit – ab ca. 30 °C Bewußtlosigkeit – ab 28 °C erhebliches Risiko: tödliches Kammer- flimmern Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

16 16 Allgemeine Unterkühlung: Erste Hilfe (unbedingt unterlassen): – nicht massieren – kein Alkohol – nicht Warmlaufen lassen! Merksatz: Alles vermeiden, was Schalenblut (kalt, voll mit schädlichen Metaboliten) zu schnell in den zentralen Kreislauf bringt. Cave Kammerflimmern! Immobilisation ist daher wichtig. Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

17 17 Allgemeine Unterkühlung: Erste Hilfe (was tun?): Schutz suchen, dann schonend, passiv erwärmen, also: Falls überhaupt möglich, Wärmepackung zwischen die Schulterblätter plazieren (HIBLER-Packung) oder gleich in reflektierende Rettungsdecke (60 Gramm) einpacken: Rettungsdecke: Im Winter Silberseite nach innen, im Sommer Silberseite nach außen Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

18 18 Allgemeine Unterkühlung: Erste Hilfe (Fortsetzung) Vorteil der Rettungsdecke: 1. dicke, ruhende und damit isolierende Grenz- schicht Luft 2. Infrarotstrahlen werden von der Silberseite auf den Körper reflektiert 3. Kalte Umgebungsluft und Nässe werden fernge- halten Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

19 19 Allgemeine Unterkühlung: Erste Hilfe (Fortsetzung): Wärmeableitung über die Unterlage minimieren (Kleidungsstücke etc. zwischen Rücken und Unterlage) Dann passiv abtransportieren, in einem warmen Raum langsam aufwärmen. Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

20 20 Allgemeine Unterkühlung: Erste Hilfe (Fortsetzung): Nur wenn klar bei Bewußtsein und deutliches Muskelzittern vorliegt (Kerntemperatur über 32 °C): Heiße Getränke, aber kein Alkohol, ggf. auch aktive Erwärmung. Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

21 21 3. Vorsorgemaßnahmen Gegen lokalen Kälteschaden: – Schutz von Ohrmuscheln, Nase, Finger und Zehen – Abends Schuhe ausziehen, Zehenfarbe und Sensibilität prüfen – Warnhinweise geben (Haut käseweiß) und – gegebene Warnhinweise anderer ernstnehmen Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

22 22 Vorsorgemaßnahmen Gegen allgemeine Unterkühlung: – Angepaßte Kleidung Regennässe von der Kleidung abhalten Durchschwitzen von innen vermeiden Wind abhalten – Im Unglücksfall: Rettungsfolie, Kauerstellung und Zusammenrücken verzögern den Wärmeverlust Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

23 23 Bekleidungsphysiologische Aspekte 1. Grenzschicht und Mikroklima unter der Kleidung Die Grenzschicht Luft wird durch Verdunstung (perspiratio sensibilis und insensibilis) angefeuchtet: hemmt die Wärmeabgabe durch Verdunstung Perspiratio insensibilis = meistens extraglanduläre Feuchtigkeitsabgabe durch Diffusion Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

24 24 Grenzschicht und Mikroklima Naßwerden der Grenzschicht a) von innen durch Schwitzen – Hinweis: Funktions- unterwäsche b) von außen bei Regen und ungenügendem Nässeschutz sowie falscher Bekleidung Nasse Kleidung = Idealer Verdunster, erzeugt Kälte an der Oberfläche, diese wird wegen der nassen Grenzschicht schnell nach innen durchgeleitet. Massive Wärmeverluste, besonders im Sturm! Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

25 25 Grenzschicht und Mikroklima Vorteil moderner Textilstoffe: Wasser wird von außen abgehalten, Schweißfeuchtigkeit (Dampf) von innen rausgelassen. Gilt auch für Handschuhe und Schuhe! Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

26 26 Grenzschicht und Mikroklima Die Grenzschicht wird durch Leitung angewärmt: Hemmt die Wärmeabgabe durch Leitung. Die Grenzschicht wird durch Kleidung stabilisiert: Hemmt die Konvektion und somit die Wärmeabgabe durch Leitung und Verdunstung. Die Grenzschicht kann mit dem Zwiebelschalen- prinzip variiert werden. Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

27 27 Grenzschicht und Rucksack Ein Rucksack – komprimiert die Kleidung (Grenzschicht wird dünner) – Hemmt die Verdunstung, Rückenbekleidung wird naß – Spezialrucksäcke berücksichtigen dies, z.B. mit Tragegestell und Netz. Nach Berichten von Spezialisten kann die Durchnässung des Rückens mit Auskühlung damit deutlich verzögert, aber nicht immer verhindert werden. Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung cSportärzte Berchtesgaden 09

28 28 Kleidung und Wärmehaushalt: Kleidung hemmt als Kälte- und Nässeschutz die Wärmeabgabe. Kleidung und UV.-Schutz: Kleidung schützt vor UV.-Strahlen: 1.Akut gegen Sonnenbrand 2.Chronisch gegen vorzeitige Alterung (Seemanns- oder Landmannshaut) 3. gegen Hautmalignome Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

29 29 Je größere Höhen erreicht werden, desto intensiver sind Infrarot- und UV-Strahlung, erst recht beim Gehen über Schneefelder bzw. Gletscher: Die Strahlung wird großflächig-diffus reflektiert und entfaltet somit eine viel intensivere Wirkung (Gletscherbrand). Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

30 30 1. Fall 30-jähriger Rechtsanwalt, hatte im Sommer 2008 im Nebel auf dem Mt. Blanc (in 4000 m Höhe) im Freien übernachtet und den rechten Handschuh verloren. Am folgenden morgen war er bewußtlos. Durch Hilfe seines Kameraden in einem Rettungshubschrauber abtransportiert. Erfrierungen Grades, alle Finger konnten gerettet werden. Quelle: Dr. Jurij Gorjanc, Chirurg und Bergsteiger, Ljubljana Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

31 31 Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit Nach 3 Monaten ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

32 32 Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit Nach 4 Monaten _____________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

33 33 Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit Nach 6 Monaten ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

34 34 2. Fall 35jähriger Alpinist 1. Februar 2009: Matterhorn Nordwand. Hubschrauber-Abtransport. Muß mit Amputationen einiger Zehen rechnen. Quelle: Dr. Jurij Gorjanc, Chirurg und Bergsteiger, Ljubljana Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

35 35 Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit Nach 7 Tagen, linker Fuß ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

36 36 Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit Nach 7 Tagen, rechter Fuß ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

37 37 Fazit Das Wissen um physiologische Grundlagen, Pathophysiologie und Bekleidungsphysiologie gehört zu den Grundlagen einer präventiven Sportmedizin, wenn es um Aufenthalte in der Höhe geht. Dies gilt nicht nur im Winter: Vorsicht vor Wetterstürzen in den Bergen, auch im Sommer! Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

38 38 Danksagung an Herrn Dr. J. Gorjanc (Ljubljana – Slowenien) für Überlassung der Patienten-Photos sowie für wertvolle Hinweise zu Therapie und Bergrettung Ende Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09


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