Hypoxia, Hoogteziekte en Decompressieziekte

De risico's van ijle lucht

Auteur: Kjeld van Druten
Hypoxia, hoogteziekte en decompressieziekte worden vaak door elkaar gehaald. Maar wat is nou wat en wat is hun rol in het parachutespringen?

Door de war

Hypoxia, hoogteziekte en decompressieziekte zijn drie heel verschillende dingen, maar worden vaak door elkaar gehaald. Ze hebben in ieder geval met elkaar gemeen dat ze alledrie het gevolg zijn van drukverschillen. Meer specifiek: drukveranderingen van hoge naar lagere druk. Laten we eerst eens kijken hoe deze drukverschillen ontstaan.

Opbouw van de atmosfeer

In het parachutespringen hebben we veelvuldig te maken met drukverschillen. Iedere keer dat we met het vliegtuig omhoog gaan hebben we minder atmosfeer boven ons hoofd. Dat betekent dus ook dat er minder lucht tegen onze huid aan drukt.

Hypoxia, Hoogteziekte en Decompressieziekte treden alleen op bij drukveranderingen van hoge naar lagere druk.

Om een beter begrip te krijgen van deze druk laten we eens kijken naar de opbouw van de atmosfeer. De gehele atmosfeer rijkt tot ver van de aarde, tot wel 100.000km. Het merendeel van dit stuk is voor ons niet relevant. Als mens begeven we ons vooral in dat deel dat de Troposfeer genoemd wordt.
De Troposfeer is het onderste stuk van de atmosfeer, het dichtst bij de aarde gelegen. De hoeveelheid lucht in de atmosfeer is niet gelijk over de atmosfeer verdeeld. Ruim 2/3 van alle luchtdeeltjes bevinden zich namelijk in de troposfeer, de eerste 10 kilometer vanaf het oppervlak van de aarde.

Troposfeer & Atmosfeer

De troposfeer is de onderste 10km van de atmosfeer en bevat 2/3 van alle luchtdeeltjes in de atmosfeer.

Deze luchtdeeltjes oefenen druk uit op ons lichaam. Als deze druk er niet zou zijn, zoals bijvoorbeeld op de maan waar geen atmosfeer is, zouden de vloeistoffen in ons lichaam gaan koken, tot gas overgaan en ons lichaam verlaten. Dit proces zou voor ons lichaam dodelijk zijn.
Druk wordt beschreven in de SI-eenheid Pascal. 1 Pascal is hierbij gelijk aan een gewicht van bijna 100 gram per vierkante meter.



1 Pascal is ook gelijk aan de niet-SI-eenheid van 0.01 millibar.
Om het nog verwarrender te maken wordt in de fysiologie vaak gebruik gemaakt van nog een andere maat: mmHg. Oftewel de druk in millimeters van een kolom kwik.
De druk die de atmosfeer op ons uitoefent wordt ook wel 1 atmosfeer genoemd en is ongeveer 1013hPa (hectoPascal), wat ongeveer gelijk staat aan 760mmHg en wat weer gelijk is aan 1013 millibar.

Eenheden van druk

1 Atmosfeer = 101.300 Pa = 1013hPa = 1013 millibar = 760 mmHg

Naarmate we dus verder van het aardoppervlak verwijderd raken neemt de luchtdruk dus af. De samenstelling van de gassen blijft echter gelijk. Door de druk neemt hun concentratie (het aantal deeltjes per kubieke meter) weliswaar af, maar dit geld voor alle deeltjes, zodat de verhoudingen van de verschillende gassen gelijk blijft.

Bij afnemende druk blijft de samenstelling van de atmosfeer gelijk, de concentratie van de gassen verandert wel.

De aardse atmosfeer Figuur 1. Opbouw van de atmosfeer.

Wat is lucht?

Wat we doorgaands lucht noemen is een mengsel van gassen. De lucht in onze atmosfeer bestaat voor het grootste gedeelte uit twee gassen: stikstof 78% en zuurstof 21%.
De resterende gassen zijn zogenoemde spoorelementen. Het grootste aandeel onder de spoorelementen heeft het edelgas Argon, op grote afstand gevolgd door het tegenwoordig beruchte koolstofdioxide (0.038%) en overige gassen waaronder waterdamp.

Componenten lucht

Lucht bestaat vooral uit twee gassen: stikstof (78%) en zuurstof (21%).

De aanwezige gassen in lucht hebben een zogenaamde partiële druk die gelijk is aan het aandeel van het gas in het totale gasmengsel. Waar bijvoorbeeld de totale druk 760mmHg is, is de partiële druk van zuurstof 0.21 x 760 = 159,6 mmHg.

Partiële druk

De partiële druk is gelijk aan het aandeel van een gas in het totale gasmengsel waar het deel van uit maakt.

Image Figuur 2. Samenstelling van de gassen in de atmosfeer.

Decompressieziekte

Zoals reeds eerder gemeld is de lucht niet gelijkmatig over de atmosfeer verdeeld. Op 15000ft hebben we al bijna 50% van de hoeveelheid lucht boven ons hoofd achter gelaten en is de druk nog maar de helft van die we gewend zijn op het aardoppervlak.
Als de drukafname geleidelijk gaat zullen gassen die opgelost zijn in de lichaamsvloeistoffen niet tot gasvorming komen in het lichaam en op de normale wijze, via uitademen het lichaam verlaten. Als echter de drukverandering zo groot is dat de opgeloste gassen al tot gasvorming komen in het lichaam in plaats van in de longen, kunnen er gasbellen in weefsel en bloedbaan ontstaan. Dit proces is vergelijkbaar met de bellen die in een colafles ontstaan als deze geopend wordt. Deze gasbellen kunnen de doorstroom van bloed naar weefsels blokkeren. Voor zuurstof is dit minder problematisch aangezien het door cellen weer verbruikt kan worden tijdens de stofwisseling, maar dit is niet het geval voor stikstof, wat geen functie heeft in de stofwisseling en dus niet door het lichaam verwijderd kan worden door metabolische verbranding. Er is dan sprake van decompressieziekte.



Decompressieziekte

Blokkades van bloedvaten en overige medische problemen als gevolg van het gasvormig worden van opgeloste gassen in het lichaam door snelle drukverandering wordt decompressieziekte (DCS) genoemd.


Belangrijk hierbij is behalve het absolute drukverschil ook de snelheid waarmee dit verschil plaatsvindt. Als de drukverandering maar langzaam genoeg is kan het lichaam zich hieraan aanpassen door zoals eerder genoemd het normaal uitademen van de opgeloste gassen. Decompressieziekte kan binnen seconden tot enkele minuten al optreden en dodelijk zijn als de drukverandering maar groot genoeg is.


Binnen 30 seconden dodelijk

(maar gelukkig niet bij springen)
Decompressieziekte kan bij een plotselinge en zeer grote drukverandering binnen 30 seconden dodelijk zijn.

Dit is dan ook de reden dat astronauten en piloten van vliegtuigen die 40.000ft of hoger vliegen een drukpak aan hebben.
Dit klinkt nogal angstaanjagend, maar valt in de praktijk wel mee.
Pas boven de 18.000ft is de drukverandering dusdanig groot dat er een reëel risico begint te ontstaan. In de dagelijkse springpraktijk waarbij er zonder verdere maatregelen naar 15.000ft wordt gevlogen speelt decompressieziekte dus geen rol.


18.000ft

Pas boven de 18.000ft begint het risico op decompressieziekte een reëel gevaar te worden. Daaronder is de kans verwaarloosbaar.

Image Figuur 3. De lucht is niet gelijk verdeelt over de atmosfeer. Deze verdeling is non-lineair. Image Figuur 4. Decompressieziekte kan snel dodelijk zijn, maar speelt bij parachutespringen meestal geen rol.
Hoe snel decompressieziekte optreedt verschilt per individu en is vooraf slecht voorspelbaar. Het hebben van extra opgeloste gassen als gevolg van duiken is wel een bekende risicoverhogende factor, net als alcoholgebruik. Na duiken kan decompressieziekte al optreden op 6000ft!


Duiken

Het is sterk af te raden om te duiken voorafgaand aan parachutespringen. Houd minimaal 24 uur rust tussen duiken en springen.
Omdat decompressieziekte zich, zoals het woord al impliceert, alleen voor doet bij een verandering van hoge naar lagere druk, is het omgekeerde geen enkel probleem: je kunt na het parachutespringen direct gaan duiken zonder risico op decompressieziekte.
Voor meer informatie over de mix van duiken en parachutespringen lees het artikel over Duiken en parachutespringen: een riskante mix.



Maar ook leeftijd, herhaalde blootstelling, recente verwondingen aan ledematen, activiteit en omgevingstemperatuur worden genoemd als factoren die van invloed zijn op het krijgen van decompressieziekte.


Factoren van invloed op het ontstaan van decompressieziekte

Er zijn veel factoren op individueel niveau van invloed op het ontstaan van decompressieziekte.



Ook de lichaamssamenstelling is van belang. Hiermee bedoelen we de hoeveelheid vetweefsel die iemand heeft. Goed doorbloed weefsel, zoals spieren, kan gassen snel afvoeren via de bloedbaan. Vetweefsel is minder goed doorbloed en kan dit dus ook minder snel. Dikke mensen zijn daarom gevoeliger voor decompressieziekte.

Verder is het van belang om te weten dat het verrichten van inspanning, dus dus het verhogen van de bloedcirculatie door het lichaam, niet helpt bij het voorkomen van decompressieziekte. Integendeel. Hoewel je zou denken dat de gassen sneller kunnen worden afgevoerd door de verhoogde circulatie is dit niet zo. De gassen moeten immers wel uit de weefsels komen waar zij in zitten en naar de bloedbaan verplaatsen. Dit is een natuurkundig proces genaamd diffusie en kan niet worden versneld door middel van inspanning. Het tegenovergestelde is zelfs het geval: door de snellere circulatie zullen opgeloste gassen in de bloedbaan eerder tot gasvorming over gaan, vergelijkbaar met het schudden van een colafles. Een flink stuk rennen voorafgaand aan een sprong boven de 15.000ft zal het risico op decompressieziekte dus eerder toe dan af laten nemen.

Het risico op decompressieziekte kan in algemene zin verminderd worden door vooraf pure zuurstof te "pre-breathen" en zo de stikstof uit het lichaam te halen, zodat dit op hoogte geen problemen meer kan geven. Het blijven ademen van pure zuurstof op hoogte (in ieder geval boven de 18.000ft) vermindert het risico eveneens.

Voor het maken van HALO- (High Altitude Low Opening) en HAHO- (High Altitude High Opening) sprongen, waarbij de exithoogte op meer dan 18.000ft ligt is pre-breathen en het meenemen van pure zuurstof dus wel zinvol. Het belang hiervan wordt groter naarmate de exithoogte hoger is.


Pre-breathen van 100% zuurstof

Pre-breathen van 100% zuurstof helpt de kans op decompressieziekte te verminderen.


Sprongen boven de 18.000ft zijn niet gebruikelijk in het parachutespringen en kunnen slechts op enkele plaatsen ter wereld beoefend worden. Naast het risico op decompressieziekte zijn er ook nog hypoxia en lage temperaturen om serieus rekening mee te houden. Een gedegen voorbereiding is dus op zijn plaats.
Image Figuur 5. De Amerikaanse Federal Aviation Authority (FAA) heeft een document beschikbaar dat de belangrijkste aspecten van decompressieziekte goed samenvat.
Klik op de afbeelding om het volledige artikel van de FAA te lezen.


Image Figuur 6. Het "pre-breathen" van pure zuurstof om stikstof uit het lichaam te verwijderen. Piloten van de U2 spionagevliegtuigen vliegen zo hoog dat een plotseling drukverlies bijna direct dodelijk zou zijn. Vandaar het drukpak, pre-breathen van pure zuurstof en zuurstof tijdens de vlucht.


Hoogteziekte

Hoogteziekte wordt vaak verward met decompressieziekte en hypoxia. Bij hoogteziekte is er echter geen sprake van het ontstaan van gasvorming in het lichaam. Wel kunnen als gevolg van zuurstofgebrek (hypoxia) en drukverschil cellen celvocht gaan lekken. Dit kan leiden tot longoedeem of HAPE (High Altitude Pulmonary Edema) en hersenoedeem of (High Altitude Cerebral Edema). Hoogteziekte kan al optreden vanaf 2500m of ongeveer 8000ft en als er ernstige symptomen zoals HAPE en HACE zijn kunnen deze eenvoudig leiden tot de dood indien ze onbehandeld blijven. Er is maar één medicijn tegen hoogteziekte en dat is het verhogen van de luchtdruk. Dat betekent dus afdalen naar lagere hoogte.
Toch is hoogteziekte niet relevant binnen het parachutespringen. Dit komt omdat de processen die leiden tot hoogteziekte pas na 6 tot 96 uur op gang komen, vele malen korter dan een gemiddelde paravlucht. Hoogteziekte beperkt zich dan ook tot bergbeklimmers en wordt daarom in het Engels naast Altitude Sickness ook wel Acute Mountain Sickness genoemd.

Hoogteziekte is geen probleem tijdens het parachutespringen. De eerste symptomen openbaren zich pas 6-96 uur na het arriveren op hoogte. Korter dan de gemiddelde paravlucht.


Image Figuur 7. Hoogteziekte speelt bij parachutespringen geen rol.

Hypoxia

In medische termen is hypoxia de situatie waarbij het lichaam op weefselniveau onvoldoende zuurstof krijgt.

Hypoxia is de situatie waarbij het lichaam op weefselniveau onvoldoende zuurstof krijgt.

Normaal gesproken zal een dergelijke situatie kort duren, want het lichaam neemt maatregelen om dit tekort op te lossen. Je zult sneller gaan ademhalen en je hart gaat sneller kloppen om toch voldoende zuurstof naar de cellen te krijgen. Tijdelijk kan het lichaam hetzelfde prestatieniveau handhaven zonder zuurstof, door middel van het anaerobe energiesysteem, maar dit is slechts van korte duur. Deze voorraden moeten immers weer worden aangevuld als ze worden gebruikt en dat kan alleen door middel van het aerobe (met zuurstof) systeem. Als afvalproduct komt hierbij CO2 (koolstofdioxide) vrij. Het aerobe energiesysteem is relatief langzaam vergeleken met het anaerobe systeem en kan dus minder vermogen leveren. Vandaar dat we het tempo van een sprint niet kunnen handhaven en gedwongen worden om een lager tempo aan te houden als de duur langer is.

Het maximale vermogen van het aerobe systeem om zuurstof te verbruiken en daarmee energie te produceren wordt het maximale zuurstofopnamevermogen, of VO2max genoemd. De relatieve VO2max wordt aangeduid in milliliter zuurstof per minuut per kilogram lichaamsgewicht (mlO2/min/kg), zodat de mensen van verschillende lichaamsafmetingen toch vergeleken kunnen worden.

Hoe hoger de relatieve VO2max, hoe meer inspanning je kunt leveren, ook op hoogte. Een hoge VO2max is dus een indicator voor de mate waarin je bestand bent tegen hypoxia.

Het maximale zuurstofopnamevermogen wordt aangegeven in milliliter zuurstof per kilogram lichaamsgewicht per minuut: mlO2/min/kg.



De VO2max op zeeniveau heeft een bijna directe relatie met de de hartfrequentie (zie figuur 9), waardoor de hartfrequentie als een eenvoudige indicator gebruikt kan worden voor de mate waarin er een beroep wordt gedaan op het zuurstofopname vermogen. Op hoogte zal het lichaam harder moeten werken om dezelfde (absolute) hoeveelheid zuurstof in het lichaam te krijgen, waardoor op hoogte bij een vergelijkbare inspanning als op de grond de hartfrequentie hoger zal liggen.

De hoogte van de VO2max is een indicator voor de mate waarin je bestand bent tegen hypoxia.

Image Figuur 8. Hypoxia is een factor om rekening mee te houden bij parachutespringen.
Image

Figuur 9. Er is een lineair verband tussen de hartfrequentie en de VO2max op zeeniveau.

In het hierboven genoemde voorbeeld is het zuurstoftekort gecreëerd door onzelf door het verbruik te vergroten, maar het kan natuurlijk ook dat de zuurstofaanvoer beperkt wordt door een tekort aan zuurstof in de ingeademde lucht. Zoals eerder gemeld neemt de concentratie van zuurstof af als we hoger in de atmosfeer komen, terwijl de samenstelling van de lucht hetzelfde blijft. In de tabel hieronder zie je hoe de druk afneemt als de hoogte toeneemt. Op zeeniveau is de partiële zuurstofdruk 21% van 760mmHg, ongeveer 159mmHg. Als we deze lucht inademen mengt deze zich in de mond met "oude" lucht die relatief veel CO2 bevat, waardoor een partiële zuurstofdruk van 150mmHg resteert.

Image
Figuur 10. Afnemende luchtdruk en partiële zuurstofdruk bij toenemende hoogte.


In de longen mengt de ingeademde lucht verder met kooldioxide afkomstig uit het lichaam, waardoor de partiële zuurstofdruk verder daalt en eenmaal opgenomen in het bloed aan hemoglobine is er nog maar een druk van 100mmHg over (zie figuur 11+12). Op celniveau wordt nooit alle zuurstof helemaal gebruikt, waardoor er altijd nog wat resteert. Op zeeniveau in rust is dat ongeveer 40mmHg, waardoor het verschil van slagaderen naar cellen ongeveer 60mmHg is.
Hoe groter dit verschil hoe makkelijker door middel van diffusie zuurstof van de slagaderen naar de cellen kan. Vergelijk dit met het stromen van water: als er een groot hoogteverschil is zal het water harder stromen dan wanneer het hoogteverschil klein is.

In figuur 11 zie je ook dat op zeeniveau bijna alle hemoglobine bezet is met zuurstof (98%). Als we hoger in de lucht komen daalt de concentratie zuurstof en zal er dus in toenemende mate hemoglobine met minder nieuwe zuurstofmoleculen vanuit de longen weer het lichaam in gaan. Maximaal kan één hemoglobine molecuul vier zuurstofmoleculen binnen.

De oplettende lezer zal zien dat de bloedsaturatie niet lineair afneemt met de hoogte. Zoals te zien is in de blauwe lijn van figuur 14, weet hemoglobine ondanks een dalende zuurstofdruk nog vrij lang heel veel zuurstof te binden, maar begint dit sterk te dalen bij een partiële zuurstofdruk (pO2) van rond de 50mmHg. Dat is maar goed ook, want als het eenmaal bij de cellen is moet het hemoglobine de zuurstofmoleculen ook weer los kunnen laten. Een hoge zuurstofconcentratie zorgt er dus voor dat het hemoglobine niet makkelijk zuurstof kan opnemen, maar wel makkelijk kan afstaan en een lage zuurstofconcentratie dat hemoglobine juist moeilijk zuurstof kan opnemen en makkelijk kan afstaan aan de omgeving. Door deze bufferwerking van hemoglobine zullen de eerste symptomen van hypoxia pas merkbaar worden vanaf ongeveer 1500m of 4500ft.

De eerste symptomen van hypoxia tijdens inspanniing zijn merkbaar vanaf minder dan 4500ft.



Image Figuur 11. Afnemende partiële zuurstofdruk maakt het transport van zuurstof naar de cellen moeilijker.
Image Figuur 12. Gasuitwisseling (diffusie) op celniveau op zeeniveau.


Image Figuur 13. De bindingsmogelijkheden van hemoglobine met zuurstof moleculen.


Symptomen van hypoxia

De symptomen van hypoxia zijn zeer divers en kunnen zeer individueel zijn. Waar de een last krijgt van het ene symptoom, merkt de ander helemaal niets, maar kan deze geheel andere symptomen krijgen. Een opsomming:
  • Verhoogde hartfrequentie
  • Versnelde en diepere ademhaling
  • Lucht en zuurstofnood
  • Gapen, slaperg gevoel
  • Hoofdpijn (bij langdurige lichte hypoxia)
  • Duizeligheid
  • Bleke gelaatskleur, blauwe vingernagels en lippen
  • Verminderd tijdsbesef
  • Minder heldere kleuren kunnen zien
  • Verminderd nachtzicht
  • Tunnelvision
  • Koude en warmte sensaties
  • Tintelende handen of voeten
  • Verminderde motorische coördinatie
  • Zelfoverschatting
  • Stemmingswisselingen
  • Desoriëntatie
  • Niet meer aanspreekbaar zijn
  • Bewusteloosheid
  • Spierspasmen
Vanzelfsprekend openbaren de meer ernstige symptomen zich bij ernstigere vormen van hypoxia.


Image Figuur 14. De dissociatiecurve van hemoglobine in relatie tot de partiële zuurstofdruk.

Herkenning van symptomen

Herkenning van hypoxia kan erg lastig zijn bij jezelf en anderen. Een verhoogde hartfrequentie kan ook worden toegeschreven aan spanning voor een sprong en zal niet altijd worden toegeschreven aan hypoxia. Een bleke gelaatskleur valt minder op als iedereen het heeft, bovendien zit het gelaat vaak verstopt in een helm. Het zien van minder heldere kleuren maakt dat blauwe vingernagels en lippen ook minder opvallen. Het vraagt daarom training in een gecontroleerde omgeving (lees decompressiekamer) om deze symptomen te herkennen en er adequaat mee om te gaan. Zo leer je herkennen welke symptomen zich bij jou als eerste manifesteren. Hoewel, zoals eerder vermeld, deze symptomen per persoon verschillend zijn, zijn ze binnen een persoon redelijk constant. Oftewel: als jij tintelingen op je lip ervaart als een signaal van hypoxia dan zal dit vaker zo zijn. Over een langere periode (jaren) kunnen deze symptomen wel veranderen.

Herkenning van hypoxia kan lastig zijn en is eigenlijk alleen goed te trainen in de gecontroleerde omgeving van een hypobare tank.

Algemene factoren die van invloed zijn op het optreden van hypoxia

  • De hoogte
  • Bij grote hoogte (lees: lage partiële zuurstofdruk) zal hypoxia sneller optreden.
  • De snelheid van het drukverval
  • Bij een snel drukverval zal hypoxia eerder optreden omdat het lichaam weinig tijd heeft zich aan te passen.
  • De tijdsduur van de blootstelling aan de lage druk
  • Bij een korte blootstelling aan een omgeving met een lage partiële zuurstofdruk kan het lichaam interen op de aanwezige reserves.
  • De te leveren inspanning
  • Bij een grote zuurstofbehoefte vanuit het lichaam zal een tekort in de toevoer van zuurstof sneller merkbaar zijn. Hieronder valt ook praten.
  • De omgevingstemperatuur
  • Verwarmen en koelen van een lichaam kost extra energie (en dus zuurstofverbruik).

Fasen van hypoxia

Er zijn 4 fasen van hypoxia die optreden na een verblijf van enige tijd zonder zware fysieke inspanning:
  • Indifferent stage (0-5000ft)
  • In deze fase zijn nog geen merkbare symptomen van hypoxia in een gezond persoon.
  • Complete compensatory stage (5000-11.400ft)
  • Nachtzicht is verminderd met 10% op 5000ft en 30% op 10.000ft. Het lichaam kan het prestatieniveau voldoende vasthouden door de ademhaling en hartfrequentie te versnellen.
  • Partial compensatory stage (11.400-20.000ft)
  • In deze fase kan het lichaam slechts beperkt aanpassen. Hart- en ademfrequentie moeten aanzienlijk omhoog om fysieke inspanning op niveau te kunnen blijven verrichten en de capaciteit tot complexe denkprocessen en zelfkritiek verminderen aanzienlijk.
  • Critical stage (18.000ft >)
  • Het lichaam kan hier niet meer compenseren voor het zuurstofgebrek en de voorraden die het lichaam heeft raken uitgeput. Afhankelijk van de hoogte en inspanning is het een kwestie van tijd voordat het bewustzijn wordt verloren. Deze beschikbare tijd die kan worden benut van het verrichten van reddende activiteiten voordat het bewustzijn wordt verloren wordt ook wel de Time of useful consciousness genoemd.

    Altitude (ft) Subject breathing O2
    (Failure of O2 delivery)
    Subject breathing air
    (rapid decompression)
    At rest Moderate exercise At rest Moderate exercise
    18.000ft 30min 20min 20min 20min
    21.000ft 10min 5min 5min 2.5min
    24.000ft 5min 2.5min 2min 1min
    25.500ft 2.5min 1min 1min 0.5min
    Figuur 15. Beschikbare time of useful consciousness.
Uit de verschillende fasen blijkt dat we met in Nederland gangbare exithoogtes van 12.000ft tot 15.000ft al in de partial compensatory stage komen van hypoxia. Hoewel het lichaam zelf nog niet in direct gevaar is door zuurstofgebrek op deze hoogtes, kunnen symptomen als tunnelvision, verminderd tijdsbesef en zelfoverschatting wel uitermate gevaarlijk zijn.

Op hoogtes tot 15.000ft is hypoxia niet dodelijk voor het lichaam, echter de symptomen kunnen wel leiden tot levensgevaarlijk gedrag.

HAHO en HALO nachtsprongen niet verstandig

Zoals blijkt uit bovenstaande wordt het nachtzicht als eerste aangetast onder invloed van hypoxia. Met name vanaf 10.000ft neemt het nachtzicht sterk af (zie figuur 15). Het is daarom niet verstandig om nachtsprongen boven de 10.000ft uit te voeren zonder additionele zuurstof.

Nachtsprongen hoger dan 10.000ft zijn sterk af te raden als er geen gebruik wordt gemaakt van additionele zuurstof.

Mèt gebruik van additionele zuurstof kan hypoxia effectief worden bestreden en speelt het verminderde nachtzicht geen rol meer.
Image Figuur 16. Nachtzicht neemt snel af onder invloed van hypoxia. Flight level 100 = 10.000ft

Preventie van hypoxia

Echte preventie, als zijnde het voorkomen van hypoxia, is niet mogelijk. Wel zijn er grote individuele verschillen voor de vatbaarheid ervan en kunnen symptomen minder heftig zijn.

Echte preventie, als zijnde het voorkomen van hypoxia, is niet mogelijk.

De mate van weerbaarheid tegen hypoxia wordt grotendeels bepaald door het maximale zuurstofopnamevermogen (VO2max) en het benodigde zuurstofgebruik tijdens rust en inspanning.

Niet-beïnvloedbare factoren

  • Erfelijkheid
  • Men schat de rol van erfelijkheid op de VO2max in op 25-80%. Dat is een nogal grote bandbreedte en dat komt vooral doordat er zoveel andere, niet-erfelijke, factoren een rol zouden kunnen spelen.
  • Leeftijd
  • De VO2max wordt minder naarmate we ouder worden (zie figuur 17). Dit heeft vooral te maken met een verminderde capaciteit voor aanvoer van zuurstof: het hart kan minder snel stoppen, meer weerstand in slagaderen en de longen zijn minder efficient. De teruggang in VO2max is voor vergelijkbare groepen gelijk en kan ondanks training niet worden voorkomen.
  • Geslacht
  • Vrouwen hebben een minder hoge VO2max ten opzichte van mannen (zie figuur 17). Dit komt doordat in het totale gewicht het aandeel spiermassa lager is en de vetmassa juist hoger. Dit nadeel ontstaat tijdens de puberteit. Tot de puberteit gaan jongens en meisjes gelijk op.
De niet-erfelijke factoren zijn veel interessanter aangezien we daar invloed op kunnen uitoefenen, al is deze invloed soms ook beperkt.

Beperkt-beïnvloedbare factoren

  • Verblijf op hoogte
  • In Nederland onmogelijk, maar op hoogte verblijven, zoals in de bergen, stimuleert de aanmaak van rode bloedcellen met daarin hemoglobine en voert plasma af uit het bloed, waardoor de concentratie van rode bloedcellen toeneemt. Door geleidelijk de hoogte te vergroten past het lichaam zich steeds beter aan (acclimatiseren) en kan er op na enige tijd redelijk normaal gefunctioneerd worden op hoogtes die zonder acclimatisatie vrij snel dodelijk zouden zijn. Het effect van acclimatiatie is echter vrij kortdurend en zelfs na een lang verblijf op hoogte (maanden) ook weer in een paar maanden weg.
  • Efficiëntie van bewegen
  • Zoals te zien is in figuur 18 verschilt de efficiëntie van bewegen. Twee mensen kunnen voor de het leveren van hetzelfde uitwendige vermogen een verschillende zuurstofopname hebben. Deels heeft dit te maken met de efficientie van de processen in de cellen als gevolg van erfelijkheid, anderzijds kan training deze processen efficienter maken. Behalve de inwendige efficientie bepaalt ook de technische uitvoering van de beweging hoeveel energie deze vergt. Als een beweging er heel eenvoudig uit ziet, dan kost deze meestal ook de minste energie. Het oefenen (trainen) van bewegingen kan dus de benodigde zuurstofopname voor het uitvoeren ervan verminderen (zie figuur 19).

Beïnvloedbare factoren

  • Fysieke getraindheid
  • De belangrijkste factor waar invloed op valt uit te oefenen is fysieke getraindheid. Intensieve duurtraining verhoogt het maximale zuurstofopname vermogen (zie figuur 19). Je kunt hierdoor activiteiten met een hogere intensiteit uitvoeren of volhouden (zie figuur 19). Het hart wordt groter en sterker als gevolg van training, waardoor het meer bloed er minuut kan rondpompen. De ademhalingsspieren worden sterker, waardoor je sneller en dieper kunt ademhalen en verbrandingsprocessen op celniveau verbeteren. Omdat het aerobe energiesysteem moet verbeteren is het belangrijk om zo te trainen dat dit ook gebeurt. Zoals eerder uitgelegd zal het lichaam tijdens kortdurende explosieve inspanning met name het anaerobe energiesysteem aanspreken. Training dient dus met een hoge intensiteit te zijn, maar wel zodanig laag dat deze meerdere minuten kan worden vol gehouden en een totale duur heeft van tenminste 20 minuten.

    De mate waarin je de VO2max nog kunt verhogen hangt behalve de aard van de training, ook samen met de mate waarin je het aerobe systeem al ontwikkeld hebt. Vanaf je geboorte tot je puberteit neemt de VO2max in belangrijke mate toe als gevolg van groei. Na je puberteit zal je VO2max door veroudering langzaam minder worden (zie figuur 17) als je het niet trained. Bij een ongetraind persoon kan de VO2max echter nog een flink stuk (20-50%) verhoogd worden bovenop de toename die door groei is bereikt. Vanzelfsprekend zal het voor een reeds getrainde duursporter aanzienlijk moeilijker zijn om zijn, al hoge, VO2max nog verder te verhogen.

    Hoewel de VO2max onherroepelijk zal dalen als gevolg van veroudering, is de mate waarin mensen reageren op training zeker niet leeftijdsgebonden (zie figuur 20). Tot op hoge leeftijd kunnen mensen een flink trainingseffect zien als gevolg van intensieve duurtraining. Wat ook meteen zichtbaar wordt in figuur 20 is de grote spreiding in trainingseffect. Dit kan deels verklaard worden door de reeds aanwezige mate van getraindheid zoals hiervoor genoemd, maar ook door de verschillende individuele respons op training. De een heeft nu eenmaal meer training nodig om hetzelfde effect te bereiken als een ander. Figuur 20 laat in in ieder geval wel zien dat je nooit te oud bent om te trainen.
  • Voeding
  • Hoewel we met voeding niet de VO2max kunnen veranderen, kunnen we wel het daadwerkelijke zuurstofgebruik tijdens met name rust beïnvloeden door middel van voeding. Veel en vet eten kost een hoop energie (lees zuurstof) voor het spijsverteringssysteem om het op te nemen in het lichaam. Een beperkte maaltijd (of nog beter: regelmatig kleine hoeveelheden eten) van lichtverteerbaar eten zorgt dus vor een verminderde zuurstofopname.
  • Temperatuur
  • In een koude omgeving zal de stofwisseling omhoog gaan om het lichaam warm te houden. Als je het erg koud krijgt ga je rillen en produceren de spieren extra energie. De hoeveelheid energie, en dus zuurstof, die dit kost moet niet onderschat worden (zie figuur 21). Onderzoeken hebben laten zien dat het verbrandingsniveau van 1 MET naar 4 tot zelfs 7 MET kan worden opgevoerd. Het zelfde geldt voor warme omstandigheden. Bij hete omstandigheden kost het koelen van het lichaam veel energie tot ook wel 7 METs. Om de gevoeligheid voor hypoxia te verminderen is het dus belangrijk om een comfortabele temperatuur te hebben en passend gekleed te zijn.
  • Roken, alcohol, medicijnen, drugs
  • Roken, alcohol, medicijnen en drugs verminderen het zuurstofopnamevermogen. Hoewel het lichaam van rokers al enigzins compenseert voor de ingeademde koolmonoxide door extra rode bloedlichaampjes aan te maken, compenseert dit zeker niet alles. Nog even snel een sigaretje voor een sprong is dus niet aan te raden.

    Waar de effecten van roken bij velen reeds bekend zijn is dit veel minder het geval bij medicijnen. Veel medicijnen hebben uitgebreide bijsluiters met mogelijke bijwerkingen. Sommige van die bijwerkingen kunnen het zuurstofopnamevermogen of de zuurstofopname beïnvloeden. Door de enorme diversiteit van medicijnen en hun werking is het ondoenlijk om de effecten hier te gaan behandelen, dus het is raadzaam om bijsluiters te lezen en te overleggen met een arts indien medicijnen gebruikt worden.

    Net als medicijnen is men bij drugs zich niet altijd bewust van de effecten die het gebruik ervan op het zuurstofopenamevermogen kan hebben. Eerder is men zich bewust van de psychische effecten van het gebruik van drugs. Alhoewel die tweede zonder meer een reden is om bedachtzaam om te gaan met de consumptie van drugs rondom het parachutespringen moet het effect ervan op het zuurstofopnamevermogen zeker niet onderschat worden. Net als bij medicijnen voert het hier te ver om dieper in te gaan op het effect van de verschillende soorten drugs.
  • (Over)gewicht
  • Hoewel het gewicht van iemand nauwelijks van invloed is op het zuurstofgebruik in rust (vetweefsel verbruikt zelfs minder zuurstof in rust dan spierweefsel), is dit des te meer het geval als er bewogen wordt. Slecht getrainde mensen met overgewicht die ook nog nog gestresst zijn kunnen daarom al op 10.000ft ernstig buiten adem raken als gevolg van hypoxia. Zeker voor tandemmasters is dit iets om rekening mee te houden.
  • Gedrag
  • Om de kans op hypoxia of de effecten daarvan zoveel mogelijk te verminderen is het belangrijk om ons gedrag aan te passen. Veelal begint dit op de grond. Het doel van al deze gedragingen is om de zuurstofbehoefte zoveel mogelijk te verminderen.
    • Ontspan vantevoren
    • Als je rennend van een voorgaande sprong bij het vliegtuig aan komt is je stofwisseling en zuurstofverbruik al verhoogd. Daarvan moet je lichaam herstellen. Als je dan snel weer op hoogte zit, lukt dit herstel niet (volledig).
    • Wacht in een prettige temperatuur die past bij je kleding
    • Behalve met kleding kunnen we ook onze temperatuur reguleren voor we instappen. Als het boven koud is, maar op de grond warm loop je het risico op oververhitting tijdens het wachten in de zon.
    • Regel de exitvolgorde voor het instappen
    • Onnodige verplaatsingen in het vliegtuig op hoogte kosten allemaal extra energie.
    • Ontspan tijdens de vlucht
    • Stress kost veel energie. Mentale training is een effectief middel om de rust te bewaren en het zuurstofverbruik te verminderen.
    • Stop met praten boven de 10.000ft
    • Praten kost net als bewegen veel zuurstof, zeker boven de 10.000ft. Het is verstandig om dit te beperken tot het meest noodzakelijke.
    • Blijf zitten
    • Eenmaal op hoogte, blijf zolang mogelijk zitten en beperk onnodige bewegingen.
    • Snelle exit
    • Oefen de exit op de grond zodat je weinig tijd in de deur verspilt. Aan een vliegtuig hangen of in de deur staan kost veel energie (zuurstof), hoe korter hoe beter. Dit betekent uiteraard niet dat er snel achter elkaar e-exit moet worden!
Image Figuur 17. De VO2max neemt af als we ouder worden.

Image Figuur 18. Efficiëntie van bewegen verschilt tussen individuen.

Image Figuur 19. Duurtraining verhoogt de VO2max.

Image Figuur 20. Trainen heeft ook zin als je ouder wordt, maar individueel reageren mensen erg verschillend op training.

Image Figuur 21. Warmte en koude kan een aanzienlijk verschil maken in de zuurstofopname.

Wat te doen bij het signaleren hypoxia

Als je bij jezelf milde symptomen van hypoxia ontdekt, probeer de oorzaak te achterhalen. Als je veel aan het praten en bewegen bent stop daar dan mee. Blijf rustig zitten en ontspan. Worden de symptomen heftiger? Besluit dan om niet te springen. Het nemen van dit besluit zal echter lastig zijn aangezien een verminderd inschattingsvermogen een van de symptomen van hypoxia is. Als jij hypoxia hebt is de kans groot dat anderen dit ook hebben. Overleg dan met de piloot om hoogte te verminderen. Zeker in geval van een holding kan het een enorm verschil zijn of deze op 12.000ft of 15.000ft wordt gehouden. In het geval van ernstige hypoxia moet het vliegtuig helemaal naar beneden.

Hyperventilatie

Door stress kunnen mensen gaan hyperventileren. Hyperventilatie door stress kenmerkt zich door een snelle oppervlakkige ademhaling. Op zeeniveau leidt de verhoogde ventilatie tot een teveel aan uitgeademde CO2, waardoor vaatvernauwing in de hersenen optreedt en vaatverwijding in de rest van het lichaam. Dit is weer een prikkel om nog sneller te gaan ademhalen waardoor het probleem zich verergert. De oplossing is het geruststellen van de persoon en CO2-rijke lucht laten inademen door een zakje of handen voor de mond te houden, zodat de uitgeademde lucht weer ingeademd wordt.
Op hoogte kan iemand ook gaan hyperventileren als gevolg van hypoxia. De dieperliggende oorzaak is echter geheel anders. De ademhaling is in dit laatste geval versneld door zuurstoftekort. Het opnieuw laten inademen van zuurstofarme en CO2-rijke uitgeademde lucht verergert het probleem juist. Indien je je dus op een hoogte bevindt waar hypoxia mogelijk is moet elke vorm van hyperventilatie behandeld worden als zijnde hypoxia !!

Op hoogte waar hypoxia mogelijk is moet elke vorm van hyperventilatie behandeld worden als zijnde hypoxia !!

Samenvatting

  • Hypoxia is een tekort aan zuurstof veroorzaakt door een lagere concentratie zuurstof in de ingeademde lucht.
  • Hypoxia is lastig te herkennen en heeft veel symptomen.
  • Er zijn vele factoren van invloed op ontstaan van hypoxia.
  • Maar er zijn ook veel factoren waarmee we het kunnen uitstellen / verminderen.
  • Bij parachutespringen op hoogtes tot 15.000ft is het grootste gevaar van hypoxia het verminderde beoordelingsvermogen.
  • Bij hyperventilatie op hoogte NIET oude lucht hergebruiken!



Bronnen:

https://www.skybrary.aero/index.php/Hypoxia_(OGHFA_BN)#Indifferent_Stage.2C_0_-_1.2C500_m_.280_-_5.2C000_ft.29
http://www.sportsci.org/jour/0102/mbb.htm
https://www.amazon.co.uk/Physiology-Sport-Exercise-Jack-Wilmore/dp/0873226933
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK232868/
Centrum voor Mens en Luchtvaart Luchtvaart- en Bewegingsfysiologie, slidedeck hypobare training Versie 1.2 27-10-2015 http://www.pilotfriend.com/aeromed/medical/alt_phys.htm https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1114067/