Halbwertszeit - Decotrainer.de

Dr. Armin Rauen 

Ödgarten 12 

94574 Wallerfing 

Tel. 09936 - 902026 

armin@decotrainer.de 

www.decotrainer.de 

Dekompressionsberechnungen mit dem 

Computerprogramm "Decotrainer" 

Inhalt: 

1. Motivation 

2. Grundlagen der Dekompressionsberechnung 

3. Vorstellung des Programms Decotrainer 

4. Dekompressionsberechnungen mit Decotrainer 

- Beispieltauchgänge analysieren 

5. Gegendiffusion 

Armin Rauen ● www.decotrainer.de ● Dekompressionsberechnungen mit "Decotrainer" ● 07.05.2011 ● Seite 1 von 32

1. Motivation 

Hahn ? 

Bühlmann ? G.E.R.S. ? 

1977 

US Navy ? 


Gradienten ? 

Rotes Meer bei Safaga August 2003 

Ein dreiköpfiges deutschesTaucherteam 

hat vor dem Panorama Reef, 

acht Seemeilen vom ägyptischen Badeort 

Safaga entfernt, mit einem 

geschlossenen Atemluft- Kreislaufsystem 

einen neuen Tiefenweltrekord aufgestellt. 

Sie erreichten eine Tiefe von 224,5 Meter. 

Pyle Stop ? 

2003 

GF Lo ? 


2. Grundlagen der Dekompressionsberechnung 

2.1. Sättigung und Entsättigung 

Mathematische Schreibweise nach Bühlmann (Exponentialfunktion): 

p(t) = p0 + [pA - p0] * [1 - 2 (- t / T) ] 

mit: 

p(t) = Inertgasdruck im Gewebe zum Zeitpunkt t 

p0 = Inertgasdruck im Gewebe zum Zeitpunkt t0 

(am Anfang der Berechnung) 

pA = Inertgasdruck im Atemgas 

t = Zeit 

T = Halbwertszeit 

Quelle: 

Bühlmann A. A., Völlm E. B. & Nussberger P. 

(2002): Tauchmedizin. 5. Auflage, 

Springer-Verlag, 29.95 €. 

Halbwertszeit 


Sättigung mit dem Inertgas Stickstoff (N2): 

16 Gewebe mit Halbwertszeiten zwischen 4 min und 635 min 

Gewebe Stickstoff- 

"Kompartiment" Halbwertszeit 

(min) 

1 4.00 

2 8.00 

3 12.50 

4 18.50 

5 27.00 

6 38.30 

7 54.30 

8 77.00 

9 109.00 

10 146.00 

11 187.00 

12 239.00 

13 305.00 

14 390.00 

15 498.00 

16 635.00 


Sättigung mit dem Inertgas Helium (He): 

16 Gewebe mit Halbwertszeiten zwischen 1.51 min und 240.03 min 

Gewebe Helium- 

"Kompartiment" Halbwertszeit 

(min) 

1 1.51 

2 3.02 

3 4.72 

4 6.99 

5 10.21 

6 14.48 

7 20.53 

8 29.11 

9 41.20 

10 55.19 

11 70.69 

12 90.34 

13 115.29 

14 147.42 

15 188.24 

16 240.03 


2.2. Maximal erlaubter Gewebeüberdruck 

Mathematische Schreibweise nach Bühlmann (lineare Beziehung): 

p(max) = pUmgebung / b + a 

mit: 

p(max) = maximal tolerierter 

Inertgasdruck 

im Gewebe 

Gewebedruck 

pUmgebung = Umgebungsdruck 

b = Koeffizient b 

a = Koeffizient a 

Umgebungsdruck 


Sättigung mit dem Inertgas Stickstoff (N2): 

16 Gewebe mit unterschiedlichen Modellkonstanten a und b 


Sättigung mit dem Inertgas Helium (He): 

16 Gewebe mit unterschiedlichen Modellkonstanten a und b 


Vergleich der Modelle für die Inertgase N2 und He 

He im Vergleich zu N2 ... 

• kürzere Halbwertszeiten ► He diffundiert schneller, schnellere Sättigung und schnellere Entsättigung 

• Koeffizienten a sind größer und b sind kleiner ► höhere Toleranzen 


Vergleich der Modelle für die Inertgase N2 und He 

Normalfall: theoretischer Fall: 

100 % Sättigung mit Stickstoff bei 1 bar 100 % Sättigung mit Helium bei 1 bar 

längere Halbwertszeiten (4 min bis 635 min) kürzere Halbwertszeiten (1.5 min bis 240 min) 

langsame Sättigung schnelle Sättigung 

niedrigere erlaubte Übersättigungen höhere erlaubte Übersättigungen 


2.3. Die Gradientenfaktoren 

Die Gradientenfaktoren (Gradient Factors, GF) beschreiben ein Konzept mit einem Sicherheitsabstand zu den 

erlaubten maximalen Übersättigungen. 

Sicherheitsabstand 

maximaler 

Gewebedruck 

Gradientenfaktor 

GF 


Quellen: 

Baker Erik C (1998).: Understanding M-values. Immersed, Vol. 3, No. 3, 23-27, Fall 1998, www.immersed.com. 

Baker Erik C (1998): Clearing up the confusion about "deep stops". Immersed, Vol. 3, No. 4, 23-31, Winter 1998, www.immersed.com. 


2 Gradientenfaktoren: 

• GF Lo: maximale Übersättigung beim hohen Umgebungsdruck 

• GF Hi: maximale Übersättigung beim niedrigen Umgebungsdruck 

80 % = GF Hi 

Bühlmann 

Sicherheitsabstand 

GF 

100 % = Bühlmann 

30 % = GF Lo 

0 % = Umgebungsdruck 


2.4. Deep Stops 

Synonyme: Deep Stops, Tiefenstops, Pyle-Stops 

Ein Deep Stop ist ein zusätzlicher tiefer Dekompressionshalt. 

Zusätzlich bedeutet, dass er unterhalb des ersten nach dem 

Bühlmann-Algorithmus berechneten Stops eingebaut wird. Der 

Biologe Richard Pyle hat als erster darüber berichtet, wie er nach 

zusätzlichen tiefen Stops sich einfach besser fühlte. Nach ihm werden 

tiefe Stops auch oft als “Pyle-Stops” bezeichnet. 

Berechnung nach Pyle: 

• Dekompressionsprofil berechnen 

• Deep-Stop = Mittelpunkt zwischen Grund und tiefstem Dekostop, Dauer 2 min bis 3 min 

• Neuer Deep Stop, wenn Abstand Deep Stop - tiefster Dekostop > 10 m 

• usw ... 

Berechnung im Decotrainer: 

• Die Tiefe muss innerhalb der Dekozone liegen, d.h. mindestens ein Gewebe muss einen 

höheren Inertgasdruck aufweisen, als es dem Umgebungsdruck entspricht. 

• Die tatsächliche Tiefe (in Tiefenstufen oberhalb des Beginns der Dekozone) gibt der 

Benutzer an. 

• Die Dauer gibt natürlich auch der Benutzer vor. 

Quelle: 

Pyle R.L. (1996): The importance of deep safety stops: Rethinking ascent patterns from decompression dives. DeepTech. 5/64, Cave 

Diving Group Newsletter, 121/2-5. 


2.5. Programmierung 

Runtime = alte Runtime + Zeitabstand 

neu berechnen: Tiefe 


O2, N2, He Partialdrücke im Einatemgas 

neu berechnen/addieren: Inertgas-Partialdrücke in 16 Geweben 

Gasverbrauch 

neu berechnen: Maximal tolerierte Partialdrücke in 16 Geweben 

Ceiling 

Warnungen: O2: p Min und Max, MOD,CNS, OTU 

Inertgase: pN2, END, Dekounfall 

Gegendiffusion, 

... 

Anzeigen: Tiefe, Runtime, Atemgas, pO2, 

Sättigung, GF, Warnungen, Gasverbrauch 

... 

Entscheidungen: nächster Wegpunkt? 

nächste Tiefe? 

Gaswechsel? 

setpoint pO2 Wechsel? 

... 


3. Decotrainer - Vorstellung 

Eigenschaften: 

• Programm für PCs, Notebooks, Netbooks 

• Betriebssystem: Win 95 oder höher (auch 64 bit) 

• 3 Versionen: 

- Demo: nur 1 Beispieltauchgang (kostenfrei, ohne Freischaltung) 

- Sporttaucher: Tauchgänge nur mit Luft 

- Tec Taucher: ohne Einschränkungen 

• Programm muss von mir für jeden Rechner freigeschaltet 

werden / alternativ: USB Dongle 

• kostenlose und zeitlich unbegrenzte Update Garantie 

Decotrainer für Tec-Taucher: 

• Berechnungen nach Bühlmann + GF + Deep Stops 

• offene, geschlossene und halbgeschlossene Systeme 

(OC + CCR + SCR) 

• Atemgase mit: O2, N2, He 

• Visualisierung der Sättigung zu jedem Zeitpunkt 

• Runtime-Tabellen 

Installation: 

• Bestellformular ausfüllen und an mich senden 

• Kaufpreis bezahlen ;-) 

• Programm herunterladen (http://www.decotrainer.de/) 

oder von CD installieren 

• Programm freischalten lassen oder Dongle benutzen 


Zum Sinn und Unsinn des Programms "Decotrainer" 


Hauptformular 

Hauptmenü 

Einstellungen 

Abtauchplan 

Austauchplan 

Tauchgangsprofil 

Waypoints 

Status 

Gasverbrauch 

Dekostufen 

evtl. Warnungen 

Aktuelle 

Sättigung 


4. Dekompressionsberechnungen mit Decotrainer 

Tauchgang 1: 70 m, 15 min, OC (= Open Circuit), Gaswechsel 

Tiefe Runtime Atemgas Aktion System Warnung 

(m) (min) 

------ ------- ------------ --------------------------- -------- --------- 

0.00 0.00 Luft START OC 

5.00 0.20 Luft Abstieg 25.0 m/min OC 

5.00 1.30 Luft Bubble check OC 

35.00 2.50 Luft Abstieg 25.0 m/min OC 

35.00 2.50 Tmx15/55 Gaswechsel OC 

70.00 3.90 Tmx15/55 Abstieg 25.0 m/min OC 

70.00 15.00 Tmx15/55 Bottom OC 

33.00 18.70 Tmx15/55 Aufstieg 10.0 m/min OC 

33.00 18.70 Luft Gaswechsel OC 

33.00 20.00 Luft Deko OC 








6.00 40.30 O2 Gaswechsel OC 

6.00 47.00 O2 Deko OC 

6.00 47.00 O2 Aufstieg Wechsel 1.0 m/min OC 

3.00 61.00 O2 Deko OC 

0.00 64.10 O2 STOP OC 


Tauchgang 2: 70 m, 15 min, CCR (= Closed Circuit Rebreather), kein Gaswechsel 


(m) (min) 

------ ------- ------------ --------------------------- -------- --------- 

0.00 0.00 Tmx15/55 START CCR 1.30 

5.00 0.20 Tmx15/55 Abstieg 25.0 m/min CCR 1.30 

5.00 1.30 Tmx15/55 Bubble check CCR 1.30 


70.00 15.00 Tmx15/55 Bottom CCR 1.30 

30.00 19.00 Tmx15/55 Aufstieg 10.0 m/min CCR 1.30 

30.00 21.00 Tmx15/55 Deko CCR 1.30 

24.00 23.00 Tmx15/55 Deko CCR 1.30 

21.00 25.00 Tmx15/55 Deko CCR 1.30 

18.00 27.00 Tmx15/55 Deko CCR 1.30 

15.00 29.00 Tmx15/55 Deko CCR 1.30 

12.00 33.00 Tmx15/55 Deko CCR 1.30 

9.00 38.00 Tmx15/55 Deko CCR 1.30 

6.00 45.00 Tmx15/55 Deko CCR 1.30 

6.00 45.00 Tmx15/55 Aufstieg Wechsel 1.0 m/min CCR 1.30 

3.00 58.00 Tmx15/55 Deko CCR 1.30 

0.00 61.10 Tmx15/55 STOP CCR 1.30 


Tauchgang 3: 70 m, 15 min, CCR, Bail Out am Ende der Grundzeit, Gaswechsel 


(m) (min) 

------ ------- ------------ --------------------------- -------- --------- 

0.00 0.00 Tmx15/55 START CCR 1.30 


5.00 1.30 Tmx15/55 Bubble check CCR 1.30 


70.00 15.00 Tmx15/55 Bottom CCR 1.30 

70.00 15.00 Tmx15/55 Bail Out OC 

33.00 18.70 Tmx15/55 Aufstieg 10.0 m/min OC 

33.00 18.70 Luft Gaswechsel OC 










6.00 38.30 O2 Gaswechsel OC 

6.00 45.00 O2 Deko OC 

6.00 45.00 O2 Aufstieg Wechsel 1.0 m/min OC 

3.00 58.00 O2 Deko OC 

0.00 61.10 O2 STOP OC 


Vergleich der 3 Tauchgänge 

Tauchgang 1 Tauchgang 2 Tauchgang 3 

OC CCR CCR + OC 

Tiefe 70 m 70 m 70 m 

Grundzeit 15 min 15 min 15 min 

Gradientenfaktoren 30/70 30/70 30/70 

tiefster Dekostop 33 m 30 m 33 m 

flachster Dekostop 3 m 3 m 3 m 

gesamte Tauchzeit 64.1 min 61.1 min 61.1 min 

max. p(O2) 1.56 bar 1.30 bar 1.56 bar 

min. p(O2) 0.20 bar 0.95 bar 0.33 bar 

CNS 24.0 % 33.2 % 25.4 % 

Gegendiffusion ja, nicht kritisch nein ja, nicht kritisch 

Verbrauch an Atemgas 

Luft 950 barL - 751 barL 

O2 501 barL 200 barL 519 barL 

Tmx15/55 2442 barL 41 barL 503 barL 

Sättigung am Ende 


Tauchgang 4: Analyse eines realen Tauchgangs 

Analyse des Tauchgangs 

Luftdruck = 1.013 bar 

Wassersäule = 9.851 m/bar 

Maximale Tiefe = 32.9 m 

Grundzeit = 25.0 min 

Aufstiegszeit = 11.7 min 

Gesamt-Tauchzeit = 36.7 min 

max. Abstiegsgeschwindigkeit = 24.5 m/min 

max. Aufstiegsgeschwindigkeit = 10.9 m/min 

Sauerstoff 

max. CNS = 6.1 % 

max. OTU = 17.4 

max. p(O2) = 0.90 bar 

min. p(O2) = 0.20 bar 

Mittelwert p(O2) = 0.66 bar 

Inertgas 

Maximale END = 32.3 m 

Dekozone beginnt = 17.2 m 

Aus der Tauchgangsanalyse berechnete Sicherheitsreserven 

Bühlmann = nein 

Deep Stop = nein 

Gradientenfaktoren (%) 

GF Lo = 53.25 

GF Hi = 84.33 

Aus der Tauchgangsanalyse berechnete Gegendiffusion und Inertgas- 

Druckgradienten (ohne GF) 

keine Gegendiffusion 

Warnungen 

Flugverbotszeit = 3.0 Stunden 

Gasverbrauch 

Gasgemisch Verbrauch Verbrauch Flaschengröße 

+ Sicherheit 50% 

----------- ------------ ---------------- -------------- 

Luft 2384.5 barL 3576.8 barL 2 x 10 L 

AMV = 20 l/min * AMV(Deko) = 15 l/min 


5. Gegendiffusion 

5.1. Isobare (normobare) Gegendiffusion 

Sättigung mit 100 % N2 30 min HeliOx 

21 % O2 

79 % He 


Sättigung mit 100 % He 30 min Luft 

21 % O2 

79 % N2 


5.2. Tauchgang mit ernsten Innenohrproblemen (Innenohr- Dekompressionsunfall) 

Fallbericht 

Ein 33 jähriger Technischer Taucher unternimmt einen Wracktauchgang auf 110 m mit 25 min Grundzeit und einem Buddy 

Inspiration Tauchgerät. Er verwendet ein heliumreiches Diluent (TMX8/60 mit 8 % O2, 60 % He und 32 % N2). Beim 

Aufstieg wechselt er in 30 m auf Luft als Diluent. Der p(O2) Setpoint liegt bei 1.3 bar. Er verwendet einen VR3 

Tauchcomputer. 

Der Tauchgang verläuft zunächst nach Plan. Es gibt keine Besonderheiten, keine Druckausgleichsprobleme und auch 

keine Abweichungen vom Tauchplan (Aufstiegsgeschwindigkeiten, Dekostops). 

Kurz nach Erreichen des 9 m Dekostops tritt zunächst Drehschwindel auf. Der Taucher versucht durch atmen von EAN50 

über einen Atemregler das Problem zu bekämpfen. Der Schwindel wird so stark, dass der Taucher unfähig war, die Augen 

offen zu halten. Übelkeit kam dazu. Er wechselte zwischen CCR und offenem Kreislauf, um wiederholt zu erbrechen. 

Trotz der ernsten Probleme beendete der Taucher planmäßig seine Dekopflicht. Er wurde anschließend zunächst auf dem 

Boot mit 100 % Sauerstoff behandelt und in eine Druckkammer gebracht, wo er etwa 4 Stunden nach dem Zwischenfall 

eintraf. Der Schwindel hatte sich mittlerweile etwas verbessert. Er wurde mehrfach in der Druckkammer behandelt. Alle 

Symptome verschwanden. Der Taucher wurde wieder vollständig gesund, mittlerweile taucht er wieder. 

Es gab keine Anzeichen für ein Barotrauma oder eine "normale" Dekompressionserkrankung. Die Diagnose war "isolierte 

Innenohr- Dekompressionskrankheit". 

Quelle: Doolette & Mitchell (2003): Biophysical basis of inner ear decompression sickness. J. Appl. Physiol. 94: 2145-2150. 


Gegendiffusion in Decotrainer Kriterien für die Gegendiffusionswarnung: 

• Gegendiffusion (= Diffusion vom Gewebe zurück 

ins Ausatemgas) 

> Grenzwert 

• Gewebesättigung > Umgebungsdruck 

• gesamte Gewebesättigung 

> Grenzwert 

• Gewebe mit maximaler Sättigung 

= "kritisches" Gewebe 


Was sind kritische Gewebe im Sinne der Gefahr eines Innenohr- Dekounfalls? 

Aus der Analyse der Symptome nach Dekompressionsunfällen ergibt sich lt. Bühlmann: 

1 .................... 4 

Gehirn 

Rückenmark 

Gewebe 

9 bis 11 

9 .................. 12 

Muskulatur 

5 ........................................ 11 

Haut 

13 ........... 16 

Gelenke 

(Bänder, 

Knorpel, 

Knochen) 


Innenohr 

Das Innenohr (Auris interna) ist neben dem Mittel- und Außenohr ein Teil des Ohres bei Wirbeltieren. Es besteht bei Säugetieren aus der 

Hörschnecke (lat.: Cochlea) und dem Gleichgewichtsorgan. 

Das Innenohr ist ein komplex gestalteter Hohlraum im Felsenbein, der als knöchernes Labyrinth (Labyrinthus osseus) bezeichnet wird. 

Es ist von einem Knochenmaterial umgeben, das nach dem Zahnschmelz das härteste Material im menschlichen Körper darstellt. 

Der Hohlraum ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, die als Perilymphe 

bezeichnet wird. In diesen flüssigkeitsgefüllten Hohlraum ist ein 

dünnwandiges häutiges Labyrinth (Labyrinthus membranaceus) 

eingespannt, welches wiederum mit Endolymphe gefüllt ist. 

Zum Mittelohr hin weist das Innenohr, genauer der Perilymphraum, 

zwei Öffnungen auf. Das „ovale Fenster“ (Fenestra vestibuli, Syn. 

Fenestra ovalis) ist durch die Fußplatte des Steigbügels 

verschlossen und ist die Ankopplungsstelle der Gehörknöchelchenkette, 

an der die durch Schallwellen ausgelöste Schwingungen auf 

das Innenohr übertragen werden. Die zweite Öffnung ist das „runde 

Fenster“ (Fenestra cochleae), welches durch das sekundäre 

Trommelfell (Membrana tympani secundaria) verschlossen ist und 

die in der Hörschnecke entstehenden Schwingungen abdämpft. 

.... 

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Innenohr 

Schematische Zeichnung des 

rechten Innenohrs 

1 Nervus vestibularis 

2 Nervus cochlearis 

3 Nervus facialis 

4 äußeres Fazialisknie mit Ggl. geniculi 

5 Chorda tympani 

6 Hörschnecke 

7 Bogengänge 

8 Hammerstiel 

9 Trommelfell 

10 Eustachi-Röhre 


Was sind kritische Gewebe im Sinne der Gefahr eines Innenohr- Dekounfalls? 

Decotrainer: "Haut- Gewebe" = Gewebe (Kompartimente) mit den Nummern 5 .. 11 

1 .................... 4 

Gehirn 

Rückenmark 

9 .................. 12 

Muskulatur 

5 ........................................ 11 

Haut 

13 ........... 16 

Gelenke 

(Bänder, 

Knorpel, 

Knochen) 


Ausblick ... 

Deep Stops (Pyle Stops) Kalibrierbare Tiefen 

Gasverbrauch und O2-Verbrauch / Überwachung des Atemkreislaufs 

und mehr ...

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