Kälteschutz und Bewegungseffizienz bei Sporttauchern im Feldtest

Dissertation / Doktorarbeit von Jochen Wagener

Einleitung:

Tauchen hat sich als Breitensport etabliert. Von sportwissenschaftlicher Seite gesehen, werden beim Sporttauchen alle konditionellen Beanspruchungsformen, wie Ausdauer, Kraft, Schnelligkeit, Beweglichkeit, Koordination und als Besonderheit die Apnoefähigkeit wieder gefunden. Die Fortbewegungsgeschwindigkeit beim Tauchen wird durch vier verschiedene Faktoren begrenzt. Zur physiologischen Leistungsfähigkeit kommen die Effizienz des Bewegungsablaufes, die Effizienz der Flossen als Antriebshilfe und der passive Widerstand durch die Ausrüstung. Der Einfluss auf die Fortbewegungsgeschwindigkeit, auf die Sauerstoffaufnahme und die Herzfrequenz wurde mit verschiedenen Ausrüstungsgegenständen untersucht.

So konnte gezeigt werden, wie wichtig die richtige Auswahl der Flossen für den entsprechenden Vortrieb ist. Zum Ausgleich des Auftriebes durch Kälteschutzanzüge werden Abtriebshilfen in Form von Bleigewichten verwendet. Hierdurch wird die Tauchlage durch Änderung des Drehmomentes beeinflusst. Die richtige Bleipositionierung und die richtige Bleimenge sind für eine korrekte Tarierung unerlässlich. Auftriebsmittel beeinträchtigen den Taucher insbesondere bei hohen Tauchgeschwindigkeiten. Bei zunehmendem Umgebungsdruck und zunehmender Tauchgeschwindigkeit steigt der Atemwiderstand von Lungenautomaten. Neuere Untersuchungen belegen, dass regelmäßiges Training der Atemmuskulatur die taucherische Leistungsfähigkeit verbessert.

Welchen Einfluss die Verwendung von Tauchanzügen auf die Effizienz der Fortbewegung unter Wasser hat, wurde bisher nur in vereinzelten Studien untersucht.

Taucher berichten immer wieder, dass sie sich durch Tauchanzüge eingeengt fühlen und sie der Gebrauch in ihrer Bewegungsfreiheit einschränke. Dies gelte insbesondere für die in unseren Breiten eingesetzten dickeren Nasstauchanzüge. Solche Erkenntnisse werden durch Urlaubsreisen in tropische Gewässer gestützt, bei denen keine oder nur dünnere Anzüge verwendet wurden. Es ist jedoch nicht allein die Dicke des Anzuges für den Kälteschutz entscheidend, sondern auch die Passform. Bewegungen können dazu führen, dass der für Nasstauchanzug typische Wasserfilm zwischen der Haut des Tauchers und der Innenseite des Tauchanzuges in Fluss kommt und somit ein Teil des Isolationsvermögens des Anzuges verloren geht. Des Weiteren reduziert sich das Isolationsvermögen durch Kompression in zunehmender Wassertiefe, obwohl sie fester am Körper anliegen. Tauchanzüge schützen zwar den Körper gut vor dem kalten Wasser, sie limitieren aber das Bewegungsausmaß der meisten Gelenke des Körpers wie eine elastische Hülle. Zusätzliche Energie ist notwendig, um die Gelenke zu bewegen, wodurch der Atemluftverbrauch ansteigt. Der Gebrauch von Kälteschutzanzügen bedeutet durch die Einengung der Bewegungen erhebliche Anstrengungen bei der Fortbewegung im Wasser und führt so zu vorzeitiger Erschöpfung des Tauchers.

Pendergast et al. konnten nachweisen, dass der Energieverbrauch in der Schwimmhalle beim Tauchen mit Kälteschutz im Vergleich zum ungeschützten Zustand erhöht war. Tauchen in Nasstauchanzügen wiederum war anstrengender als in den verwendeten Trockentauchanzügen. Ducasse et al. zeigten, dass die Atemfähigkeit von gesunden Tauchern und insbesondere die von Asthmatikern durch Nasstauchanzüge schon in Dicken von 3mm und besonders von 6mm eingeschränkt wurde. Dass zu enge Tauchanzüge während des Tauchganges schwere Probleme auslösen können, wird durch veröffentlichte Unfallberichte verdeutlicht. Zu enge Tauchanzüge können zu Atemnot und Panikattacke mit Notaufstieg führen. Nach Durchsicht der zur Verfügung stehenden Literatur fand sich lediglich eine Arbeit, bei der der Einfluss von Kälteschutzanzügen beim Tauchen auf die Herzfrequenz und das subjektive Anstrengungsempfinden im Vergleich zum ungeschützten Zustand untersucht wurde. Dabei qualifizieren sich gerade die Herzfrequenz und das Anstrengungsempfinden als Parameter für leistungsdiagnostische Messungen unter Wasser durch ihre relativ einfache Erhebung mittels handelsüblicher Herzfrequenzuhren (Neumann u. Engelhardt 1991) und der RPE-Skala nach Borg.

Der Anstieg der Herzfrequenz bei körperlicher Belastung steht in einem engen Zusammenhang zur Sauerstoffaufnahme und zur metabolischen Beanspruchung in der Arbeitsmuskulatur. Laut Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Arbeitsmedizin und Umweltmedizin, den „Guidelines for exercise testing and prescription“ des American College of Sportsmedizin und den „Exercise Standards for Testing and Training“ der American Heart Association stellt die Herzfrequenz den zentralen Parameter für die Beurteilung des Aktivitätszustandes des Kreislaufs dar. Die Verwendung der BORG-Skala wird in den „Fitness to dive standards“ des European diving technology committee im Rahmen von Leistungstests empfohlen.

Ziel dieser Arbeit war die Durchführung eines Leistungstests bei Sporttauchern, mit dem der Einfluss von Kälteschutzanzügen auf die Belastung beim Tauchen mit Drucklufttauchgeräten bestimmt werden sollte. Als standardisierte Methode der Leistungsdiagnostik wurden ein Maximalgeschwindigkeitstest und ein Stufentest, die in der Deutschen Sporthochschule Köln (DSHS) entwickelt wurden, verwendet. Anhand der Parameter Maximalgeschwindigkeit, Herzschlagfrequenz und subjektives Anstrengungs- / Belastungsempfinden nach BORG, angegeben als rating of perceived exertion (RPE), und deren Veränderungen beim Gebrauch von Kälteschutzanzügen, sollten Aussagen über den Unterschied in der Beanspruchung bei der Fortbewegung unter Wasser in typischen Tauchsituationen gemacht werden. Mit Hilfe definierter Belastungsstufen können Hinweise auf tauchsportspezifische Anforderungen gegeben werden. Tauchen in einer Geschwindigkeit von 0,4ms-1 entspricht einem langsamen Tauchgang, 0,6ms-1 gegen leichte bis mittlere Strömung, 0,8ms-1 und die Maximalgeschwindigkeit entsprechen den Anforderungen gegen starke Strömung und beim Rettungsversuch. Darüber hinaus sollte der Einfluss der Umgebung Hallenschwimmbad gegenüber Freigewässer untersucht werden. Es sollten insbesondere folgende Fragen beantwortet werden:

1. Sind Sporttaucher mit Nasstauchanzügen in der Lage, die vorgegebenen Sollgeschwindigkeiten des verwendeten stufenförmigen Belastungstests zu tauchen?

2. Unterscheiden sich die getauchten Geschwindigkeiten im Belastungstest zur Ermittlung der Herzfrequenzen bei den verschiedenen Testbedingungen?

3. Wird die maximale Tauchgeschwindigkeit durch den Gebrauch von Kälteschutz beeinflusst?

4. Wird die Herzfrequenz in der Vortestphase unter Wasser in 5m Tiefe durch die verschiedenen Untersuchungsbedingungen beeinflusst?

5. Bewirkt der Gebrauch von Kälteschutz beim Belastungstest im Hallenschwimmbad einen zusätzlichen Anstieg der Herzfrequenz und des Anstrengungsempfindens im Vergleich zum ungeschützten Zustand?

6. Bedeutet Tauchen in Freigewässern eine zusätzliche Belastung für den Taucher beim Belastungstest, werden hierdurch höhere Herzfrequenzen und höheres Anstrengungsempfinden als im Hallenschwimmbad hervorgerufen?

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 4.3.1. Herzfrequenz beim Feldstufentest im Hallenbad:

Vorangestellt werden sollte, dass Immersion unmittelbar zu einer Blutvolumenverschiebung mit Erhöhung des Schlagvolumens um 30-40% und Reduzierung der Hf um ungefähr 10min-1 führte. Körperliche Belastungen unter Immersionsbedingungen bewirkten durch Anstieg der Hf eine Erhöhung des Herzminutenvolumens bei unverändert hohem Schlagvolumen. Im Hallenbad kam es beim Tauchen nach drei Minuten ohne Kälteschutz in einer Geschwindigkeit von 0,4ms-1 zum Hf-Anstieg von 87,9min-1 auf 120,2min-1, mit Kälteschutz von 89,5min-1 auf 132,3min-1. Der Gebrauch von Kälteschutz führte zu um 10% signifikant höheren Herzfrequenzwerten.

Bei beiden Testreihen konnten erhebliche interindividuelle Schwankungen der Hf festgestellt werden, was auf unterschiedliche metabolische Belastungen der einzelnen Probanden hindeutete. Hauschild konnte in seiner Gruppe erfahrener Taucher beim Tauchen ohne Kälteschutz und ohne Blei in 0,4ms-1 über zwei Minuten eine mittlere Hf von 113,8min-1 messen. Seine Probanden tauchten in Hallenbädern bei niedrigeren Wassertemperaturen (20-26°C), wodurch auch die niedrigeren Herzfrequenzen erklärt werden könnten. Über noch niedrigere Herzfrequenzen bei 0,4ms-1 berichtete Böttger. Seine Gruppe beendete diese Belastungsstufe mit einer mittleren Hf von 89,5min-1, obwohl die Stufendauer vier Minuten betrug. Er führte seine Untersuchungen am Morgen und vormittags durch. Bei erhaltener zirkardianer Rhythmik werden morgens niedrigere Herzfrequenzen gemessen als nachmittags/abends. Koltyn und Morgan registrierten beim Tauchen in 0,5ms-1 über 20 Minuten in 24°C kaltem Wasser einen Anstieg der Hf ohne Kälteschutz auf 122,3min-1 und mit 6,35mm dickem Nasstauchanzug auf 146,8min-1.

Das entsprach einer signifikanten Steigerung um 17%. Parallel hierzu wurde ein Anstieg der Körperkerntemperatur mit Kälteschutz auf 38°C gemessen und eine leichtes Abfallen ohne Kälteschutz auf 36,5°C. Der Anstieg d er Körperkerntemperatur galt als Erklärung für den signifikanten Anstieg der Hf mit Kälteschutz. Beim Schwimmen oder Tauchen in geringer Geschwindigkeit kommt es zum Wärmeverlust. Es konnte gezeigt werden, dass geringe körperliche Ergometerbelastungen bei Immersion ohne Kälteschutz in 28°C kaltem Wasser zum Abfall der Körperkerntemperatur führten, intensivere Belastungen hielten die Temperatur konstant bei 37°C. Schwimmen in 26°C kaltem Wasser führte bei einer Geschwindigkeit von 0,5ms-1 zu einem leichten Abfall und bei 0,75ms-1 wieder zum Anstieg der Körperkerntemperatur (Nadel 1974). In 33°C warmem Wasser kam es schon bei niedriger Schwimmgeschwindigkeit zum Anstieg der Körperkerntemperatur (Nadel 1974).

Als Erklärung wurde angeführt, dass geringe Bewegungen der Extremitäten zur Produktion von Wärme führten, die durch eine Vasodilatation der Blutgefäße in die Peripherie geleitet werden musste, um dort über die Haut an die Umgebung abgegeben zu werden. Die vermehrte Durchblutung der Muskulatur führt zur Reduktion der Gewebeisolationsschicht. Hierdurch wurde ein vermehrter Wärmeabtransport ermöglicht. Ohne Kälteschutz konnte die Wärme von der Haut über Konvektion durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des umgebenden, fließenden Wassers leicht abgegeben werden. Um erhebliche Wärmeverluste oder Überhitzung beim Wettkampfschwimmen zu vermeiden hat entsprechend international gültiger Vorgaben die Wassertemperatur zwischen 25° und 28°C zu betragen. Im Hallenbad lag die Wassertemperatur bei unseren Untersuchungen mit 26°C für die Versuchsreihe ohne Kälteschutz im oben genannten Bereich.

Beim langsamen Tauchen dürfte es im Hallenbad am ehesten zu leichten Wärmeverlusten gekommen sein. Mit Kälteschutz ist die Wärmeabgabe an das umgebende Wasser erschwert. Shiraki et al. zeigten, dass Tauchen mit 6mm dickem Neoprenanzug dazu führte, dass es in 14°C und 27°C kaltem Wasser in d en ersten 15 Minuten zu keinem Abfall der Körperkerntemperatur kam. Erst längeres, langsames Tauchen in 5m Tiefe mit 5mm Neoprenanzug führte in 17-18,5°C kaltem Wasser zum Abfall der Körperkerntemperatur.