Berauscht Sauerstoff wie Stickstoff? Narkose, END und Trimix-Planung

Wer mit Luft schon tiefer als 30 Meter getaucht ist, kennt das Gefühl: Man denkt etwas langsamer, das Gasrechnen fällt schwerer, manchmal kommt eine seltsame Heiterkeit oder Unruhe auf. Das ist die Inertgasnarkose, von vielen einfach „Tiefenrausch“ genannt. Bekannt ist, dass vor allem der Stickstoff schuld ist. Aber was ist mit dem Sauerstoff? Gibt es so etwas wie eine Sauerstoffnarkose? Dieser scheinbar akademische Streit hat sehr praktische Folgen: Von der Antwort hängt ab, wie viel Helium du in die Flasche füllst und wie du das Gemisch in deinem Rebreather bewertest.

Das Thema hat Dr. Xavier Vrijdag aufgegriffen, Tauchmediziner an der Universität Auckland, in einem Artikel für das Magazin InDEPTH, einem der meistgelesenen Texte der Zeitschrift im Jahr 2023. Unten erzählen wir, was er herausgefunden hat, und erklären, was daraus für deinen Tauchplan folgt.

Narkose in Kürze

Narkose ist eine umkehrbare Störung der Gehirnfunktion, ausgelöst durch Atemgas unter erhöhtem Druck. Je tiefer, desto höher der Partialdruck des Gases, also der Teil des Gesamtdrucks, der auf einen Bestandteil des Gemischs entfällt. Auf 30 m atmen wir Luft unter einem Druck von 4 bar, der Stickstoff wirkt also so, als wäre viermal so viel davon da wie an der Oberfläche. Die Narkose verschwindet, wenn wir auftauchen, unter Wasser kann sie aber das Urteilsvermögen deutlich verschlechtern, und genau das ist beim technischen Tauchen am wertvollsten.

Das Gegenmittel ist Helium. Es ist ein Gas, das nicht berauscht, und ersetzt deshalb im Trimix (einem Gemisch aus Sauerstoff, Helium und Stickstoff) einen Teil des Stickstoffs. Das Gemisch schreibt man als zwei Zahlen: 18/45 bedeutet 18% Sauerstoff und 45% Helium, den Rest, also 37%, bildet Stickstoff.

END: ein Name, zwei Rechenwege

Um die narkotische Wirkung verschiedener Gemische zu vergleichen, nutzen wir die END (engl. equivalent narcotic depth, äquivalente Narkosetiefe). Das ist die Tiefe, in der Luft uns genauso berauschen würde wie ein bestimmtes Gemisch auf der geplanten Tiefe. Wenn die END deines Trimix auf 60 m bei 30 m liegt, sollte es sich im Kopf ungefähr so anfühlen wie auf 30 m mit Luft.

Das Problem: Die END wird auf zwei Arten berechnet:

• mit Sauerstoff: Sauerstoff gilt als genauso narkotisch wie Stickstoff. Dann ist END = (Tiefe + 10) × (Stickstoffanteil + Sauerstoffanteil) − 10. So rechnen unter anderem PADI, GUE, CMAS und PSAI.
• ohne Sauerstoff: Es zählt nur der Stickstoff im Vergleich zu 79% Stickstoff in der Luft. END = (Tiefe + 10) × Stickstoffanteil ÷ 0,79 − 10. So rechnen unter anderem TDI, IANTD, BSAC und NAUI.

Der Unterschied ist nicht kosmetisch. Für Trimix 18/45 auf 60 m ergeben sich 28,5 m, wenn wir den Sauerstoff mitrechnen, und 22,8 m, wenn wir ihn weglassen. Im Diagramm unten haben wir einige typische Gemische zusammengestellt: In jedem Fall liefert die Variante mit Sauerstoff einen um etwa 5 bis 6,5 m tieferen Wert.

Warum Sauerstoff überhaupt verdächtig ist

Seit über hundert Jahren gilt in der Anästhesiologie die Meyer-Overton-Regel: Je besser sich ein Gas in Fett löst, desto stärker wirkt es narkotisch. Sauerstoff löst sich besser in Fett als Stickstoff, nach dieser Regel müsste er also sogar stärker berauschen. Es gibt aber zwei Einwände. Erstens hat die Regel Ausnahmen: Manche Gase verhalten sich anders, als sie vorhersagt. Zweitens ist Sauerstoff kein Inertgas. Der Körper verbraucht ihn ständig, deshalb ist sein Druck im Hirngewebe viel niedriger als im Atemgas. Stickstoff und Helium werden nicht verbraucht und kommen „vollständig“ im Gehirn an.

Wie misst man Narkose?

Das ist schwieriger, als es scheint. Klassische psychometrische Tests, also Aufgaben zu Rechnen, Gedächtnis oder Geschicklichkeit, haben Schwächen: Die Probanden lernen sie bei jedem Durchgang dazu, und das Ergebnis hängt von der Motivation ab. Der verbreitete CFFF-Test (kritische Flimmerfrequenz, also der Moment, in dem flackerndes Licht wie Dauerlicht aussieht) zeigte in Vrijdags Studien bei Luft und 6 ATA, also auf etwa 50 m, überhaupt keine Narkose.

Das Team aus Auckland schlug deshalb ein anderes Maß vor: die funktionelle Konnektivität des Gehirns, gemessen per EEG, also der elektrischen Hirnaktivität, die mit Elektroden am Kopf aufgezeichnet wird. Vereinfacht prüft man, wie stark verschiedene Hirnbereiche miteinander „sprechen“ und wie gut sie Informationen weitergeben.

Was in der Kammer herauskam

Zuerst musste geprüft werden, ob die Methode Narkose überhaupt erfasst. Zwölf Tech-Taucher atmeten in einer Druckkammer Luft und Heliox (21% Sauerstoff, 79% Helium) bei einem Druck entsprechend 18 m (2,8 ATA) und 50 m (6 ATA). Mit Luft bei 6 ATA stieg die Konnektivität im Gehirn im Vergleich zur Oberfläche um 35%, bei 2,8 ATA zeigte sich ein Trend zu einem Anstieg um 19%. Mit Heliox änderte sich nichts Wesentliches. Da Druck und Sauerstoffmenge gleich waren, liegt der Unterschied am Stickstoff. Die Methode funktioniert.

Dann war der Sauerstoff an der Reihe. In der zweiten Studie atmeten zwölf Tech-Taucher reinen Sauerstoff an der Oberfläche, bei 1,4 ATA (4 m) und bei 2,8 ATA (18 m). Die Konnektivität im Gehirn stieg nicht. Der Autor stellt die Hypothese auf, dass Sauerstoff schlicht nicht auf dieselben Rezeptoren in den Neuronen wirkt wie Stickstoff.

Für Nitrox-Taucher ist das eine gute Nachricht: Der zusätzliche Sauerstoff macht das Gemisch wahrscheinlich etwas weniger narkotisch als Luft. Man muss aber die Grenzen im Blick behalten. Es sind kleine Gruppen, eine einzige Messmethode und Schlüsse, die der Autor selbst als Hypothese darstellt. Ein Sauerstoffpartialdruck von 2,8 ATA, bei dem die Studie lief, ist beim Tauchen inakzeptabel: Unter solchen Bedingungen drohen real Sauerstofftoxizität und Krämpfe.

Was das für die Gemischplanung bedeutet

1. END mit Sauerstoff zu rechnen ist eine sichere Reserve. Wenn Sauerstoff schwächer berauscht, als wir annehmen, überschätzt die mit Sauerstoff berechnete END die Narkose einfach um ein paar Meter. Du gehst mit einem klareren Kopf in den Tauchgang, als der Plan vorhergesagt hat. Der umgekehrte Fehler wäre schlimmer.

2. Die Reserve kostet Helium. Beispiel: Auf 60 m mit 18% Sauerstoff willst du eine END von 30 m. Wenn du Sauerstoff als narkotisch rechnest, brauchst du etwa 43% Helium. Wenn du nur Stickstoff rechnest, reichen etwa 37%. Bei großen Flaschen und vielen Tauchgängen ist das ein spürbarer Unterschied beim Füllpreis. Helium hat auch andere Vorteile: Es senkt die Gasdichte, und dichtes Gas erschwert das Atmen und begünstigt die Retention von Kohlendioxid, das die Narkose selbst verstärkt.

3. Rebreather. Im geschlossenen Kreislauf (CCR) ist der Sauerstoffpartialdruck konstant (der sogenannte Setpoint), auf flacheren Tiefen ist der Sauerstoffanteil im Kreislauf also hoch. Wenn du Sauerstoff in der END mitrechnest, erscheint der Rebreather auf mittleren Tiefen „narkotischer“, als es die EEG-Studien nahelegen. Wenn du ihn nicht mitrechnest, liegt das Ergebnis näher an dem, was das EEG gezeigt hat, aber du verlierst Reserve. Wichtig ist, dass das ganze Team und die Dekompressionssoftware dieselbe Methode verwenden.

4. Halte dich an den Standard deiner Organisation. PADI, nach dessen Standards wir bei Long Deco ausbilden, rechnet Sauerstoff als narkotisch. Eine einzelne Studie ändert Standards nicht über Nacht und ist kein Grund, das Gemisch auf eigene Faust an Helium „abzuspecken“.

5. Trau deiner Selbsteinschätzung nicht. Dieselbe Kammer hat gezeigt, dass ein einfacher Sehtest auf 50 m keine Narkose erfasste, obwohl das EEG sie sah. Unter Wasser ist es ähnlich: Dass du dich „gut fühlst“, heißt nicht, dass du so klar denkst wie an der Oberfläche. Deshalb legst du die END an Land im Plan fest. Am Grund ist dafür der falsche Ort.

Glossar

• Inertgasnarkose (Stickstoffnarkose): umkehrbare Verlangsamung und Störung der Gehirnfunktion durch Atemgas unter Druck.
• Partialdruck (pO2, pN2): der Teil des Gesamtdrucks eines Gases, der auf einen Bestandteil des Gemischs entfällt.
• ATA: absolute Atmosphäre, Druck einschließlich des Luftdrucks über dem Wasser (1 ATA an der Oberfläche, etwa 2 ATA auf 10 m).
• END (äquivalente Narkosetiefe): die Tiefe, in der Luft genauso berauschen würde wie ein bestimmtes Gemisch.
• Trimix: Gemisch aus Sauerstoff, Helium und Stickstoff; die Schreibweise 18/45 bedeutet 18% Sauerstoff und 45% Helium.
• Heliox: Gemisch nur aus Sauerstoff und Helium.
• Nitrox: mit Sauerstoff angereicherte Luft, z. B. Nitrox 32 mit 32% Sauerstoff.
• Rebreather (CCR): Kreislaufgerät, das Kohlendioxid entfernt und Sauerstoff zugibt und so einen konstanten pO2 hält.
• Setpoint: der Sauerstoffpartialdruck, den der Rebreather hält, z. B. 1,3.
• Diluent: Verdünnungsgas im Rebreather, für tiefere Tauchgänge meist Trimix.
• Meyer-Overton-Regel: Grundsatz, nach dem ein Gas umso stärker berauscht, je besser es sich in Fett löst.
• EEG: Aufzeichnung der elektrischen Hirnaktivität.
• CFFF: Test der kritischen Flimmerfrequenz von Licht, zur Beurteilung der Narkose verwendet.
• Sauerstofftoxizität: schädliche Wirkung von Sauerstoff bei zu hohem pO2; unter Wasser drohen Krämpfe.

Willst du Gemische bewusst planen?

Gaswahl, END-Berechnung und Sauerstoffgrenzen sind der Kern der Kurse für technisches Tauchen. Bei Long Deco lernst du das in der Praxis, an echten Plänen und bei echten Tauchgängen:

• PADI Tec 40 und Tec 45: der Einstieg ins Dekompressionstauchen,
• PADI Tec 50: bis 50 m mit mehreren Dekogasen,
• PADI Tec Trimix 65: die ersten Tauchgänge mit Helium und END-Berechnung in der Praxis,
• PADI Tec Trimix Diver: tiefe Tauchgänge mit hypoxischem Trimix.

Schreib uns, wir helfen dir, den passenden Kurs für deine Erfahrung zu finden.

Quelle: Xavier Vrijdag, Is Oxygen Narcosis A Thing?, InDEPTH, 1. Februar 2023, Artikel bei InDEPTH. Der Artikel beschreibt Studien des Teams der University of Auckland, 2022 veröffentlicht in Scientific Reports (Stickstoff) und Physiological Reports (Sauerstoff), finanziert vom Office of Naval Research der US Navy.

Die END-Werte im Diagramm und in den Beispielen hat Long Deco berechnet. Der Text dient der Bildung und ersetzt keine Ausbildung im technischen Tauchen.