Physiologie der Unterkühlung und bekleidungsphysiologische Aspekte Prof. i. R. Dr. H.-V. Ulmer, Facharzt f. Physiologie Inst. für Sportwissenschaft, FB 02, Johannes Gutenberg-Universität, 55099 MAINZ, ulmer@uni-mainz.de ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

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

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

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

Hubarbeit ist Schwerarbeit! Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit Hubarbeit ist Schwerarbeit! 100 kp in 1 h um 300 m höher = 30000 mkp/h ≈ 8,3 mkp/s ≈ 82 Watt. Bei 25 % Wirkungsgrad ≈ 250 Watt Wärmeproduktion. ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

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

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

= an die Haut grenzende Schicht: Isoliereffekt! Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit 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) ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

Die abgegebene Wärmemenge ist u. a. um so größer, Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit 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 ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

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

Pathophysiologie des Wärme- haushalts im Winter Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit 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 ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

______________________________________________________________ Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit 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. ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung cSportärzte Berchtesgaden 09

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

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

______________________________________________________________ Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit 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 2.-3. Grades, alle Finger konnten gerettet werden. Quelle: Dr. Jurij Gorjanc, Chirurg und Bergsteiger, Ljubljana ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

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

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

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

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

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

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

präventiven Sportmedizin, Physiologische Grundlagen, Pathophysiologie, Bekleidung, 2 Fälle, Fazit 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! ______________________________________________________________ H.-V. Ulmer: Unterkühlung und Bekleidung – Sportärzte Berchtesgaden 09

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