Die Woodville Karst Plain Project – kurz WKPP – gehört zu den einflussreichsten Projekten in der Geschichte des technischen Höhlentauchens.
Kilometerlange Penetrationen.
Durchschnittliche Tiefen von teilweise mehr als 80 Metern.
Stundenlange Grundzeiten.
Dekompressionsphasen, die länger dauerten als die eigentliche Exploration.
Und Tauchgänge mit Gesamtzeiten von weit über 20 Stunden.
Damit bewegten sich die Taucher der WKPP in einem Bereich, für den klassische Dekompressionstabellen ursprünglich kaum entwickelt worden waren. Die Anforderungen dieser Explorationen führten zwangsläufig zu einer Frage:
Wie dekomprimiert man einen Taucher nach einer extrem langen Heliumexposition möglichst effizient, ohne das Risiko unvertretbar zu erhöhen?
Die Antworten darauf entstanden nicht ausschließlich im Labor.
Ein Teil entwickelte sich unter Wasser.
Über Jahre.
Über Tausende Tauchgänge.
Dabei entstanden Ideen über tiefe Dekompressionsstopps, Helium, standardisierte Gasgemische und die Verteilung der Dekompressionszeit, die das technische Tauchen bis heute beeinflussen.
Doch genau hier beginnt ein Problem.
Aus erfolgreichen Explorationstauchgängen wurden später teilweise allgemeine Regeln abgeleitet. Aus Beobachtungen wurden scheinbare physiologische Gesetzmäßigkeiten. Und aus funktionierenden Verfahren entstand gelegentlich die Vorstellung, die WKPP habe bestimmte Dekompressionskonzepte wissenschaftlich bewiesen.
Das ist nicht der Fall.
Die Geschichte der WKPP ist deshalb besonders interessant, weil sie zeigt, wie Dekompressionsmodelle, praktische Erfahrung und wissenschaftliche Forschung miteinander interagieren – aber nicht dasselbe sind.
Und sie führt direkt zurück zu einer Frage, die wir bereits im Artikel über die isobare Gegendiffusion untersucht haben:
Was passiert eigentlich, wenn während der Dekompression große Mengen Helium den Körper verlassen, während gleichzeitig Stickstoff aufgenommen wird?
Kurz erklärt
Die WKPP führte über Jahrzehnte außergewöhnlich lange und tiefe Höhlentauchgänge durch. Dabei wurden Dekompressionsprofile praktisch weiterentwickelt und unter anderem mehr Dekompressionszeit in größere Tiefenbereiche verlagert.
Diese Erfahrungen waren für die Entwicklung des technischen Tauchens außerordentlich wichtig.
Sie waren jedoch keine kontrollierten physiologischen Studien.
Spätere Forschung stellte einige der damaligen Vorstellungen infrage. Insbesondere zeigte eine große Untersuchung der U.S. Navy, dass eine starke Verlagerung von Dekompressionszeit in größere Tiefen bei dem untersuchten Profil zu mehr und nicht weniger Dekompressionskrankheit führte.
Gleichzeitig lieferten spätere Untersuchungen überraschende Hinweise darauf, dass die traditionelle mathematische Unterscheidung zwischen Helium- und Stickstoffkinetik möglicherweise größer ist als die tatsächlichen physiologischen Unterschiede.
- Deep Stops
- die sogenannte Helium Penalty
- der Wechsel zwischen helium- und stickstoffhaltigen Gasen einschließlich der isobaren Gegendiffusion
Das Wichtigste auf einen Blick
- Die WKPP ist ein Forschungs- und Explorationsprojekt für die gefluteten Höhlensysteme der Woodville Karst Plain in Florida.
- Bereits in den 1980er-Jahren wurden dort Trimix, spezielle Dekompressionstabellen und später Rebreather eingesetzt.
- Die WKPP führte Tauchgänge mit mehreren Stunden Grundzeit um etwa 85 bis 90 Meter Tiefe durch.
- Jarrod Jablonski berichtete 2008 von ungefähr 7.500 Tauchgängen über fast 20 Jahre, in denen verschiedene Dekompressionsprofile praktisch erprobt wurden.
- Einzelne Explorationen erreichten Gesamtwasserzeiten von mehr als 20 Stunden.
- Die WKPP verlagerte einen Teil der Dekompression in größere Tiefen und reduzierte gleichzeitig flachere Stopzeiten.
- Diese Erfahrungen waren keine kontrollierten wissenschaftlichen Versuche.
- Eine große NEDU-Studie zeigte später bei einem Luftprofil eine höhere DCS-Inzidenz mit stark tiefenlastiger Dekompression.
- WKPP-Erfahrungen deuteten darauf hin, dass die erforderliche Dekompression weniger stark vom Heliumanteil abhängig sein könnte, als klassische Modelle vermuten lassen.
- Spätere experimentelle Forschung fand geringere Unterschiede zwischen der Helium- und Stickstoffkinetik als traditionell angenommen.
- Daraus folgt jedoch nicht, dass Helium bei jeder Dekompressionsberechnung einfach ignoriert werden darf.
- Die Gaswechsel der WKPP erzeugten zwangsläufig gleichzeitiges Helium-Offgassing und Stickstoff-Ongassing.
- Das ist physikalisch Gegendiffusion – aber nicht automatisch gefährliche isobare Gegendiffusion.
- Die WKPP hat weder eine sichere „Stickstoffsprung-Regel“ noch die Ungefährlichkeit beliebiger Trimix-zu-Nitrox-Wechsel bewiesen.
Was ist die WKPP?
Die Woodville Karst Plain liegt im Norden Floridas zwischen Tallahassee und dem Golf von Mexiko.
Unter der Oberfläche befindet sich ein gewaltiges Netzwerk wassergefüllter Karsthöhlen, Quellen und unterirdischer Wasserwege.
Die Aufgabe der WKPP besteht nicht nur darin, diese Höhlen zu betauchen.
Das Projekt erforscht, vermisst und dokumentiert die Systeme und arbeitet dabei mit Behörden, Universitäten, Wissenschaftlern und Landbesitzern zusammen. Die Daten sollen unter anderem helfen, Grundwasserströmungen und die Hydrologie der Region besser zu verstehen und die empfindlichen Karstsysteme zu schützen.
Weitere Informationen zur Forschung der WKPP finden sich direkt auf der offiziellen Projektseite.
Doch die geologischen Dimensionen erzeugten ein außergewöhnliches Problem.
Um neues Höhlengebiet überhaupt erreichen zu können, mussten Taucher immer weiter vom Eingang entfernt operieren.
Und viele der großen Passagen lagen gleichzeitig sehr tief.
Distanz
Kilometerlange Penetrationen entfernten die Taucher immer weiter von einem direkten Ausgang.
Tiefe
Viele zentrale Passagen des Systems liegen im Bereich von ungefähr 85 bis 90 Metern.
Zeit
Stundenlange Grundzeiten führten zu Dekompressionsverpflichtungen von außergewöhnlicher Dauer.
Eine wichtige historische Unterscheidung: WKPP und Wakulla 1987 sind nicht dasselbe
In Darstellungen zur Geschichte des technischen Tauchens werden die WKPP und das berühmte Wakulla Springs Project von 1987 gelegentlich miteinander vermischt.
Das ist historisch nicht korrekt.
Die spätere WKPP entwickelte sich aus Explorationsaktivitäten unter anderem von Bill Gavin, Bill Main, Parker Turner und Lamar English. Bill Hamilton wurde hinzugezogen und entwickelte Trimix-Dekompressionstabellen für diese Gruppe.
Die Entstehungsgeschichte dokumentiert die WKPP auf ihrer Seite Origin of the WKPP.
Parallel dazu führte Bill Stone mit seinem U.S. Deep Caving Team Ende 1987 das große Wakulla-Springs-Projekt durch.
Wakulla Springs 1987
- Heliox
- Nitrox und Sauerstoff zur Dekompression
- leistungsfähige DPVs
- eine Unterwasser-Dekompressionsstation
- Hochdruckflaschen
- ein früher Cis-Lunar-Rebreather
Beide Entwicklungen fanden praktisch gleichzeitig im selben geografischen Umfeld statt.
Beide waren für die Entstehung des modernen technischen Tauchens bedeutend.
Diese Unterscheidung wird später wichtig, wenn es um Gaswechsel und Heliox geht.
Bill Hamilton und das Problem der Dekompression
Für tiefe Höhlentaucher der 1980er-Jahre war Helium allein noch keine vollständige Lösung.
Helium reduzierte die Stickstoffnarkose und ermöglichte damit tiefere Explorationen.
Doch danach musste der Taucher wieder zur Oberfläche.
Und hier begann das eigentliche Problem.
Ein Tauchgang auf 80 oder 90 Meter mit wenigen Minuten Grundzeit ist bereits dekompressionspflichtig.
Ein Tauchgang auf derselben Tiefe mit mehreren Stunden Exposition gehört dagegen in eine völlig andere Größenordnung.
Parker Turner kontaktierte deshalb den Dekompressionsphysiologen Dr. R.W. „Bill“ Hamilton.
Hamilton entwickelte spezielle Trimix-Tabellen für die Exploration. Nach Angaben der heutigen WKPP-Historie gehörten dazu bereits experimentelle Tabellen, bei denen an mittleren Dekompressionsstopps Nitrox statt Luft verwendet wurde.
Die WKPP beschreibt diese Entwicklung in ihrer historischen Übersicht: Further Exploration and Technology Advancements.
Das klingt heute selbstverständlich.
In den 1980er-Jahren war es das nicht.
- Trimix-fähige Tauchcomputer
- Bühlmann mit frei einstellbaren Gradient Factors
- Desktop-Dekoplaner
- mehrere programmierbare Gase
- redundante Computer mit Echtzeitberechnung
Dekompression wurde im Voraus berechnet.
Und wenn ein Explorationstauchgang länger dauerte als geplant, musste das Team trotzdem eine Lösung haben.
Als die Tauchgänge immer länger wurden
Mit zunehmender Exploration stiegen die Belastungen weiter.
In den Proceedings des 2008 Decompression and the Deep Stop Workshop beschreibt Jarrod Jablonski die Dimensionen sehr deutlich.
Mitte der 1990er-Jahre führte die WKPP demnach Tauchgänge mit ungefähr sechs Stunden Grundzeit auf rund 300 Fuß – etwa 91 Meter – durch.
Über einen Zeitraum von fast 20 Jahren seien auf ungefähr 7.500 Tauchgängen unterschiedliche Dekompressionsprofile ausprobiert worden.
Für den geplanten Turner-Sink–Wakulla-Springs-Traverse 2007 waren etwa sieben Stunden unterirdische Reisezeit und anschließend zwölf Stunden Dekompression vorgesehen.
Bei einer Exploration 2006 wurden für Jarrod Jablonski und Casey McKinlay rund sechs Stunden Grundzeit und ungefähr 14 Stunden Dekompression geplant.
Bei Dekompressionsverpflichtungen von zehn, zwölf oder siebzehn Stunden kann eine andere Verteilung der Dekompressionszeit mehrere Stunden Unterschied bedeuten.
Das eigentliche WKPP-Experiment
Bei diesen Tauchgängen entstand die Wahrnehmung, dass klassische Bühlmann-Profile die vorhandene Dekompressionszeit möglicherweise nicht optimal über die verschiedenen Tiefen verteilten.
Die WKPP begann deshalb, die Profile praktisch zu verändern.
Jablonski beschreibt das Prinzip so:
Die Taucher führten progressiv tiefere Stopps durch und verkürzten gleichzeitig Teile der flacheren Dekompression.
Damit entstand ein Ansatz, der später eng mit der Diskussion um Deep Stops verbunden wurde.
Warum Deep Stops damals logisch erschienen
Die grundlegende Überlegung wirkt zunächst plausibel.
Nach einer tiefen Heliumexposition besitzen schnell austauschende mathematische Kompartimente einen hohen Inertgasdruck.
Steigt der Taucher sehr weit auf, entsteht zwischen Gewebe und Umgebungsdruck ein großer Gradient.
Ein tieferer erster Stopp reduziert diesen Gradient.
Aufstieg beginnt
Der Umgebungsdruck fällt und die Übersättigung der schnellen Kompartimente steigt.
Tiefer Stopp
Ein früherer Stopp begrenzt zunächst den Druckgradienten.
Theoretisches Ziel
Weniger starke initiale Übersättigung und möglicherweise weniger Blasenwachstum.
Genau solche Überlegungen beeinflussten unterschiedliche Deep-Stop-Ansätze.
Auch WKPP-Taucher verschoben Dekompressionszeit in tiefere Bereiche.
Aber dabei passiert gleichzeitig etwas anderes.
Das Problem der langsamen Gewebe
Während ein Taucher tiefer stoppt, sinkt die Übersättigung schneller Gewebe.
Doch langsamere Gewebe können sich zu diesem Zeitpunkt noch ganz anders verhalten.
Sie können weiterhin Inertgas aufnehmen.
Je länger der Taucher tief bleibt, desto mehr Zeit erhalten diese langsameren Kompartimente zum Ongassing.
Schnelle Kompartimente
Tiefere Stopps reduzieren ihre frühe Übersättigung.
Langsame Kompartimente
Sie können während derselben tiefen Stopzeit weiterhin Inertgas aufnehmen.
Die NEDU-Studie und das Ende der einfachen Deep-Stop-Erzählung
2011 veröffentlichte die Navy Experimental Diving Unit eine der wichtigsten Untersuchungen zu dieser Frage.
Die Forscher verglichen zwei Dekompressionsprofile nach einem Lufttauchgang auf 170 fsw beziehungsweise etwa 52 Meter für 30 Minuten.
Die gesamte Dekompressionszeit war identisch.
Der entscheidende Unterschied bestand darin, wo diese Zeit verbracht wurde.
Flacheres Profil
Mehr Dekompressionszeit wurde in den flacheren Bereich des Aufstiegs verlagert.
Tiefenlastiges Profil
Ein größerer Anteil der gleichen Gesamtdekompressionszeit wurde in größeren Tiefen verbracht.
Die Ergebnisse waren deutlich.
Flacheres Profil
192 Expositionen
3 diagnostizierte DCS-Fälle.
Tiefenlastiges Profil
198 Expositionen
Zunächst 11 DCS-Fälle; nach späterer Reklassifikation 10.
Der Unterschied blieb statistisch signifikant.
Auch die gemessenen venösen Gasblasen waren beim tiefenlastigen Profil höher.
Warum?
Die Modellierung der Forscher liefert eine plausible Erklärung.
Tiefe Stopps reduzierten tatsächlich die frühe Übersättigung schneller Kompartimente.
Doch gleichzeitig nahmen langsamere Kompartimente während dieser Zeit weiter Gas auf.
Später im Aufstieg blieben sie dadurch stärker übersättigt.
Die reduzierte anfängliche Übersättigung schneller Gewebe führte in diesem Versuch nicht zu einer niedrigeren DCS-Rate.
Das Gegenteil war der Fall.
Hat die NEDU damit die WKPP widerlegt?
Nein.
Und genau diese Unterscheidung ist wichtig.
Untersuchtes Profil
Luft, etwa 52 Meter, 30 Minuten Grundzeit und definierte Dekompressionsprofile.
Explorationsprofile
Heliumhaltige Gase, etwa 85 bis 90 Meter, mehrere Stunden Grundzeit, Rebreather und außergewöhnlich lange Gesamtbelastungen.
Das sind physiologisch deutlich unterschiedliche Expositionen.
Die Studie beweist deshalb nicht:
„Das WKPP-Verfahren war falsch.“
Sie zeigt aber ebenso deutlich, dass die einfache Annahme
„Mehr tiefe Stopps = weniger Blasen = sicherere Dekompression“
nicht allgemein gültig ist.
Und genau hier war Jablonski selbst erstaunlich vorsichtig
Der oft übersehene Teil der WKPP-Präsentation von 2008 steht direkt unter den beeindruckenden Zahlen.
Jablonski weist ausdrücklich darauf hin, dass die Profile nicht mit dem Ziel wissenschaftlicher Validierung dokumentiert worden waren.
Außerdem war die Zahl der Taucher mit den extremsten Expositionen gering.
Eine zuverlässige statistische Analyse war deshalb kaum möglich.
Zwischen den Tauchgängen änderten sich unter anderem:
- Tiefe
- Grundzeit
- Atemgas
- Temperatur
- körperliche Belastung
- Dekompressionsprofil
- Ausrüstung
- Taucher
- weitere Umwelt- und Einsatzfaktoren
Die Daten sind deshalb enorm wertvoll für die Bildung von Hypothesen.
Sie ersetzen jedoch keine kontrollierte Studie.
Dann kam eine zweite Beobachtung: die Heliumfrage
Neben der Verteilung der Stopps tauchte ein weiteres Problem auf.
Helium.
Bühlmann behandelt Helium und Stickstoff nicht identisch.
Für jedes mathematische Kompartiment existieren getrennte Halbwertszeiten.
Die Helium-Halbwertszeiten sind bei ZHL ungefähr um den Faktor 2,65 kürzer als die entsprechenden Stickstoffwerte.
Helium aufnehmen
Im Modell reagiert Helium schneller auf Änderungen des Atemgaspartialdrucks.
Helium abgeben
Während des Aufstiegs verändern sich insbesondere schnelle mathematische Kompartimente entsprechend schnell.
Mehr Dekompression
Dadurch kann ein hoher Heliumanteil im Modell zusätzliche oder tiefere Dekompression erzeugen.
Diese zusätzliche modellierte Belastung wird häufig als Helium Penalty bezeichnet.
Doch die WKPP beobachtete etwas Merkwürdiges
In einem Shearwater-Artikel über die Helium Penalty berichtet Jarrod Jablonski rückblickend, die WKPP habe festgestellt, dass die benötigte Dekompression bei ihren Explorationen weitgehend unabhängig vom verwendeten Heliumanteil gewesen sei.
Den ausführlichen Beitrag gibt es bei Shearwater Research.
Das ist keine kontrollierte wissenschaftliche Studie.
Es ist eine Felderfahrung.
Aber eine interessante.
Muss der menschliche Körper Helium tatsächlich so viel schneller verarbeiten, wie es die traditionelle mathematische Trennung zwischen Helium- und Stickstoff-Halbwertszeiten nahelegt?
Jahre später erhielt diese Frage experimentelle Unterstützung.
David Doolette und die tatsächliche Heliumkinetik
David Doolette untersuchte gemeinsam mit Richard Upton und Cliff Grant die Aufnahme und Abgabe von Helium und Stickstoff.
Dabei wurde bei Schafen die Inertgaskinetik unter anderem im Gehirn und in der Muskulatur direkt untersucht.
Das Ergebnis war überraschend.
Im Gehirn konnten die Forscher keinen relevanten Unterschied zwischen der Stickstoff- und Heliumkinetik feststellen.
Auch im untersuchten Muskel ließ sich das Verhalten gut mit sehr ähnlichen Austauschkonstanten beschreiben.
Die Autoren kamen zu dem Schluss, dass es unangemessen sei, Stickstoff und Helium in allen Dekompressionskompartimenten grundsätzlich stark unterschiedliche Zeitkonstanten zuzuweisen.
Die Studie ist über PubMed verfügbar.
Das bedeutet nicht, dass Helium und Stickstoff physiologisch identisch sind.
Es stellt aber die einfache Vorstellung infrage, dass Helium im realen Körper grundsätzlich exakt 2,65-mal schneller ausgetauscht wird als Stickstoff.
Dieser Faktor stammt aus dem Modell.
Er ist keine universelle direkt gemessene biologische Konstante jedes menschlichen Gewebes.
2015: Trimix gegen Heliox
Noch interessanter wurde es mit einer Untersuchung der Navy Experimental Diving Unit.
Doolette, Gault und Gerth verglichen Dekompression nach Trimix und Heliox.
Die Versuchspersonen absolvierten einen Tauchgang auf 200 fsw – ungefähr 61 Meter – für 40 Minuten.
He + N₂ + O₂
Eine Gruppe verwendete einen helium-stickstoffhaltigen Mix.
He + O₂
Die andere Gruppe verwendete praktisch Heliox ohne relevanten Stickstoffanteil.
Die zugrunde liegenden damaligen Modelle sagten für Heliox ein höheres Dekompressionsrisiko voraus.
Wenn die traditionelle Helium-Penalty-Annahme korrekt wäre, hätte ein für Trimix entwickeltes kürzeres Profil bei Heliox problematischer sein müssen.
Das zeigte sich nicht.
Heliox
50 Expositionen
Keine diagnostizierte DCS.
Trimix
46 Expositionen
Zwei diagnostizierte DCS-Fälle.
Die Versuchsanordnung war nicht dafür gedacht zu zeigen, dass Trimix gefährlicher ist.
Bedeutet das, dass es keine Helium Penalty gibt?
Hier müssen wir vorsichtig sein.
Der Begriff beschreibt zunächst etwas Reales:
Viele Algorithmen berechnen mit zunehmendem Heliumanteil zusätzliche Dekompression.
Die entscheidende Frage ist:
Entspricht diese zusätzliche Zeit exakt einem realen zusätzlichen physiologischen Risiko?
Dafür ist die Antwort deutlich unsicherer.
Die Untersuchungen von Doolette und Kollegen stellen die klassische starke Trennung der N₂- und He-Kinetik infrage.
- dass der Heliumanteil bei jedem Tauchgang bedeutungslos ist
- dass Bühlmann einfach mit einem falschen Gas gefüttert werden darf
- dass beliebig viel Dekompressionszeit gestrichen werden kann
- dass Heliox und Trimix bei allen Expositionen dasselbe Risiko besitzen
Simon Mitchell formulierte genau diese Einschränkung in einer späteren Ergänzung zum Shearwater-Artikel.
Es ist denkbar, dass die traditionelle Helium Penalty teilweise eine andere Unterschätzung des Dekompressionsrisikos kompensiert.
Modell und Körper sind nicht dasselbe
Ein Dekompressionscomputer besitzt keine Sensoren in:
- Gehirn
- Rückenmark
- Fettgewebe
- Muskulatur
- Gelenken
- Innenohr
Er kennt nicht die tatsächliche Gasbelastung des individuellen Tauchers.
Dazu verwendet er mathematische Kompartimente.
Bühlmann ist deshalb kein digitales Abbild des menschlichen Körpers.
Es ist ein Modell.
Ein sehr nützliches Modell.
Aber trotzdem ein Modell.
Die WKPP ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie extreme Expositionen Schwächen oder zumindest offene Fragen eines solchen Modells sichtbar machen können.
Und jetzt kommen wir zur isobaren Gegendiffusion
Genau an dieser Stelle schließt sich der Kreis zu unserem Artikel über die isobare Gegendiffusion.
Ein Taucher verbringt mehrere Stunden mit einem heliumreichen Atemgas in großer Tiefe.
Seine Gewebe enthalten danach Helium.
Während der Dekompression wechselt er auf ein Gas mit:
- weniger Helium
- mehr Sauerstoff
- und häufig deutlich mehr Stickstoff
Helium
Der Heliumpartialdruck des Atemgases fällt. Helium kann das Gewebe verlassen.
Stickstoff
Der Stickstoffpartialdruck steigt. Stickstoff kann gleichzeitig in bestimmte Gewebe aufgenommen werden.
Die beiden Inertgase bewegen sich damit in entgegengesetzte Richtungen.
Die relevante Frage lautet wie schon im ICD-Artikel jedoch nicht:
Findet Gegendiffusion statt?
Sie findet statt.
Die entscheidende Frage lautet:
Führt dieser gegenläufige Austausch irgendwo zu einer relevanten Erhöhung der gesamten Gewebegasspannung?
Erst dann sprechen wir über einen potenziell problematischen ICD-Effekt.
Und genau solche Gaswechsel wurden historisch durchgeführt
Interessanterweise waren Wechsel von heliumreichen Grundgasen auf stickstoffhaltigere Dekompressionsgase keine moderne Besonderheit.
Beim großen Wakulla-Projekt von 1987 wurden beispielsweise Heliox-Grundgase mit stickstoffhaltigen Dekompressionsgasen kombiniert.
Historische Unterlagen beschreiben unter anderem Heliox-14 als Grundgas und anschließend EAN32, Luft und Sauerstoff in verschiedenen Dekompressionsbereichen.
Auch die frühe WKPP-Geschichte beschreibt Hamilton-Tabellen mit Nitrox an intermediären Stopps.
Damit führten diese Taucher genau die Art von Inertgaswechsel durch, über die heute im Zusammenhang mit ICD diskutiert wird.
Aber daraus dürfen wir nicht den falschen Schluss ziehen.
„Die WKPP hat es gemacht“ ist kein physiologischer Beweis
„Tausende solcher Gaswechsel wurden erfolgreich gemacht. Also kann ICD dabei kein Problem darstellen.“
Das ist wissenschaftlich nicht zulässig.
Wenn ein Ereignis selten ist, kann selbst eine große Zahl erfolgreicher Tauchgänge ein relevantes Risiko nicht zuverlässig ausschließen.
Außerdem wissen wir nicht:
- welche Taucher subklinische Blasen entwickelten
- welche Organbelastungen bestanden
- welche individuellen Unterschiede vorhanden waren
- ob andere Dekompressionsanteile ein mögliches Risiko kompensierten
- welches alternative Profil besser oder schlechter gewesen wäre
Was sie zeigt
Ein Verfahren kann unter realen Bedingungen funktionieren.
Was sie nicht automatisch zeigt
Dass der zugrunde liegende physiologische Mechanismus vollständig verstanden ist.
Könnte der Wechsel auf Stickstoff sogar helfen?
Theoretisch ja.
Und genau das macht ICD so kompliziert.
Wenn nach einer Heliumexposition Helium schneller aus einem bestimmten Gewebe verschwindet, als Stickstoff hinein gelangt, sinkt die Summe der Inertgaspartialdrücke.
Wenn die Heliumabgabe größer ist als die gleichzeitige Stickstoffaufnahme, kann die gesamte Inertgasspannung eines Gewebes trotz konstantem Umgebungsdruck sinken.
Der Gaswechsel könnte in diesem Gewebe also kurzfristig sogar günstig sein.
In einem anderen Gewebe – beispielsweise mit anderen Diffusionswegen oder Gasreservoirs – kann der zeitliche Verlauf anders aussehen.
Dort könnte die Gesamtgasspannung vorübergehend steigen.
Das Innenohr bleibt der Sonderfall
Besonders interessant ist das Innenohr.
Wie im ICD-Artikel ausführlich beschrieben, können Perilymphe und Endolymphe nach einer langen Heliumexposition als verzögert entsättigende Gasreservoirs wirken.
Nach einem Wechsel auf ein stickstoffreicheres Gas kann theoretisch gleichzeitig:
Stickstoff
Stickstoff kann über die Blutversorgung in das betroffene Gewebe gelangen.
Helium
Helium kann gleichzeitig aus benachbarten Flüssigkeitsräumen nachdiffundieren.
Dadurch kann die Gesamtgasspannung des membranösen Labyrinths vorübergehend ungünstig ansteigen.
Dieser Mechanismus wurde biophysikalisch modelliert.
Er ist jedoch kein Beweis dafür, dass jeder historische WKPP-Gaswechsel eine Innenohr-ICD erzeugte.
Und umgekehrt beweisen erfolgreiche WKPP-Tauchgänge nicht, dass dieser Mechanismus bedeutungslos ist.
Eine interessante Verbindung: David Doolette und die WKPP
Damit entsteht eine bemerkenswerte historische Verbindung.
David Doolette ist nicht nur einer der wichtigsten modernen Forscher zu Dekompressionsphysiologie und Inertgaskinetik.
Er war auch selbst im Umfeld der WKPP als Höhlentaucher aktiv; Shearwater beschreibt ihn ausdrücklich als WKPP-Mitglied.
Extreme Höhlenexploration
Reale Mixed-Gas-Expositionen weit außerhalb gewöhnlicher Tauchprofile.
Experimentelle Physiologie
Kontrollierte Untersuchungen zur Inertgaskinetik und Dekompression.
Und möglicherweise liegt genau darin die wichtigste Bedeutung der WKPP für die Dekompression.
Nicht darin, dass die Gruppe ein bestimmtes endgültiges Modell „gefunden“ hätte.
Sondern darin, dass ihre außergewöhnlichen Tauchgänge Fragen aufwarfen, die mit den vorhandenen Modellen nicht vollständig beantwortet werden konnten.
Was die WKPP tatsächlich gezeigt hat
Die WKPP zeigte praktisch, dass extrem lange Mixed-Gas-Höhlentauchgänge organisatorisch und taucherisch möglich sind.
Was diese Explorationen ermöglicht hat
- standardisierte Gasgemische
- standardisierte Ausrüstung
- klar definierte Teamverfahren
- umfangreiche Supportstrukturen
- Gasdepots entlang der Route
- Rebreather und leistungsfähige DPVs
- präzise vorherige Planung
- reproduzierbare Abläufe
Sie lieferte außerdem einen außergewöhnlichen Erfahrungsschatz mit Dekompressionsprofilen außerhalb gewöhnlicher Sporttauchbereiche.
Und sie erzeugte Hypothesen.
Ist die traditionelle Verteilung der Dekompressionszeit optimal?
Müssen erste Stopps wirklich so flach liegen?
Ist die mathematische Helium Penalty physiologisch gerechtfertigt?
Wie relevant ist die genaue Inertgaszusammensetzung für die erforderliche Dekompression?
Diese Fragen waren wertvoll.
Einige davon führten später zu kontrollierten Untersuchungen.
Was die WKPP nicht bewiesen hat
Gerade weil die WKPP einen so großen Einfluss auf das technische Tauchen hatte, ist es wichtig, praktische Erfahrung nicht nachträglich in wissenschaftliche Beweise umzudeuten.
Deep Stops
Nicht bewiesen: Dass Deep Stops grundsätzlich sicherer sind.
Spätere kontrollierte Daten zeigen, dass eine zu starke Verlagerung der Dekompressionszeit in die Tiefe bei bestimmten Profilen das Risiko sogar erhöhen kann.
Bühlmann
Nicht bewiesen: Dass Bühlmann falsch ist.
Dass einzelne extreme Profile anders erfolgreich durchgeführt wurden, widerlegt ein mathematisches Dekompressionsmodell nicht.
Helium Penalty
Nicht bewiesen: Dass Helium keinen Einfluss auf die Dekompression besitzt.
Die WKPP-Beobachtungen stellen vor allem die Größe der klassischen Helium Penalty infrage.
Helium-Halbwertszeiten
Nicht bewiesen: Dass Helium-Halbwertszeiten einfach ignoriert werden dürfen.
Die spätere Forschung deutet auf ähnlichere He-/N₂-Kinetik hin. Daraus entsteht aber keine neue universell validierte Dekompressionsformel.
ICD
Nicht bewiesen: Dass Trimix-zu-Nitrox-Wechsel grundsätzlich ICD-sicher sind.
Erfolgreiche Gaswechsel sind kein kontrollierter Nachweis für das Fehlen eines seltenen oder gewebespezifischen Effekts.
Nitrogen Jump
Nicht bewiesen: Eine universelle Grenze für den maximal zulässigen Stickstoffsprung.
Eine bestimmte prozentuale Zunahme des Stickstoffanteils lässt sich aus WKPP-Tauchgängen nicht als biologische Grenze ableiten.
Die WKPP führte keine randomisierte Dekompressionsstudie durch. Jablonski selbst wies 2008 ausdrücklich darauf hin, dass die Profile nicht mit dem Ziel einer wissenschaftlichen Validierung dokumentiert worden waren.
Was moderne technische Taucher daraus lernen können
Die vielleicht wichtigste Lektion lautet:
Dekompressionsmodell
Ein Modell sagt voraus, wie sich ein mathematisches System unter bestimmten Annahmen verhält.
Felderfahrung
Sie zeigt, dass bestimmte Verfahren unter realen Bedingungen durchgeführt wurden und funktionieren können.
Kontrollierte Forschung
Sie versucht einzelne Variablen voneinander zu trennen und kausale Zusammenhänge zu untersuchen.
Keines davon sollte das andere vollständig ersetzen.
Erfolgreich ist nicht automatisch optimal
Ein Taucher kann einen Tauchgang ohne DCS beenden.
Das bedeutet zunächst nur:
Er hatte bei diesem Tauchgang keine klinisch erkennbare Dekompressionskrankheit.
- dass das Profil optimal war
- dass keine Gasblasen entstanden sind
- dass ein anderes Profil nicht sicherer gewesen wäre
- dass das individuelle Risiko null betrug
- dass dieselbe Strategie bei jedem anderen Taucher gleich funktioniert
Der vielleicht größte Denkfehler bei Dekompression
Taucher suchen gerne nach einer richtigen Kurve.
Einem richtigen Gradient Factor.
Einer richtigen ersten Stopptiefe.
Einem richtigen Gaswechsel.
Einem richtigen Stickstoffsprung.
Doch menschliche Dekompression besitzt wahrscheinlich keine einzelne perfekte Zahl.
Exposition
Tiefe und Zeit bestimmen die grundlegende Inertgasbelastung.
Atemgas
Helium, Stickstoff und Sauerstoff verändern Partialdrücke und Gastransport.
Aufstieg
Gaswechsel, Stopptiefen und zeitliche Verteilung bestimmen den Verlauf der Dekompression.
Physiologie
Durchblutung, Temperatur, körperliche Belastung und individuelle Faktoren beeinflussen die reale Reaktion.
Das Dekompressionsrisiko entsteht nicht durch eine einzelne Zahl. Es ergibt sich aus dem zeitlichen Zusammenspiel von Exposition, Inertgastransport, Aufstieg, Gaswechseln und individueller Physiologie.
Die WKPP macht diese Komplexität sichtbar wie kaum ein anderes Beispiel.
Vom WKPP-Taucher zum modernen Tauchcomputer
Heute kann ein technischer Taucher einen Trimix-Tauchgang innerhalb weniger Sekunden auf einem Computer berechnen lassen.
Der Computer zeigt
- Ceiling
- TTS
- Stopptiefen
- Gaswechsel
- CNS
- Gradient Factors
- modellierte Gewebesättigung
Das erzeugt eine enorme Präzision.
Aber Präzision darf nicht mit Gewissheit verwechselt werden.
Wenn der Computer 27 Minuten Dekompression anzeigt, bedeutet das nicht, dass der menschliche Körper biologisch exakt 27 Minuten benötigt.
Es bedeutet: Unter den mathematischen Annahmen des verwendeten Modells und seinen Einstellungen ergibt sich dieses Profil.
Die frühen WKPP-Taucher mussten diese Grenze zwangsläufig erkennen.
Ihre Tauchgänge lagen teilweise weit außerhalb der Expositionen, aus denen übliche Dekompressionsverfahren ursprünglich entstanden waren.
Wie passt die Helium Penalty heute in dieses Bild?
Die aktuelle Evidenz legt nahe, dass wir vorsichtig zwischen zwei Dingen unterscheiden sollten.
Mathematische Helium Penalty
Bühlmann und andere Modelle können mit steigendem Heliumanteil mehr Dekompression berechnen.
Diese mathematische Wirkung ist eindeutig vorhanden.
Physiologische Helium Penalty
Ob der reale Körper exakt diese zusätzliche Belastung besitzt und wie groß sie tatsächlich ist, ist wesentlich weniger klar.
Tierexperimentelle Untersuchungen zur Gaskinetik und die NEDU-Trimix-/Heliox-Untersuchung stellen eine große traditionelle Differenz zwischen N₂ und He infrage.
Damit hatten die WKPP-Beobachtungen möglicherweise einen realen physiologischen Hintergrund.
Und wie passt ICD hinein?
Genau gleich.
Die physikalische Gegendiffusion während eines Gaswechsels ist real.
Dass Helium ein Gewebe verlässt, während Stickstoff gleichzeitig hineingelangt, ist kein Mythos.
- vom betroffenen Gewebe
- von dessen Ausgangssättigung
- von den beiden Partialdruckgradienten
- von der Dauer der vorherigen Exposition
- vom Zeitpunkt des Gaswechsels
- von den beteiligten Gastransportwegen
Deshalb sollten WKPP-Erfahrungen nicht verwendet werden, um ICD zu „widerlegen“.
Und ICD sollte umgekehrt nicht verwendet werden, um erfolgreiche Mixed-Gas-Dekompressionsverfahren pauschal als gefährlich zu erklären.
Drei Ebenen, die nicht verwechselt werden dürfen
Physik
Helium und Stickstoff besitzen eigene Partialdruckgradienten und können sich gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen bewegen.
Gesichert.
Physiologie
Diese Gegendiffusion kann abhängig von Gewebe und Ausgangslage die Gesamtgasspannung erhöhen oder reduzieren.
Experimentell und modellbasiert belegt.
Klinisches Risiko
Wie stark ein konkreter Trimix-zu-Nitrox-Wechsel bei einem konkreten technischen Tauchgang das DCS-Risiko verändert.
Nur begrenzt quantifiziert.
Sie verhindert, dass aus einer physikalischen Tatsache automatisch eine unbewiesene universelle Tauchregel wird.
Die eigentliche Bedeutung der WKPP
Die WKPP war kein Dekompressionslabor.
Aber sie war auch weit mehr als eine Gruppe, die einfach sehr lange Höhlentauchgänge durchführte.
Ihre Explorationen erzeugten Bedingungen, bei denen vorhandene Annahmen immer wieder an praktische Grenzen stießen.
Über Jahrzehnte musste das Team Probleme lösen, für die es teilweise keine fertigen Lösungen gab.
Was daraus entstand
- neue Ausrüstungskonzepte
- standardisierte Gasstrategien
- komplexe Supportverfahren
- neue Explorationstechniken
- neue Vorstellungen von Dekompression
Einige dieser Vorstellungen bestätigten sich später teilweise.
Andere wurden korrigiert.
Häufige Irrtümer
Nein. Die WKPP sammelte umfangreiche praktische Erfahrungen damit. Jablonski wies selbst darauf hin, dass diese Tauchgänge nicht als kontrollierte wissenschaftliche Untersuchung dokumentiert wurden.
Nein. Die NEDU zeigte bei einem bestimmten getesteten Profil, dass eine starke Verlagerung von Dekompressionszeit in die Tiefe zu mehr DCS führte.
Nein. Das Verhältnis ist Bestandteil des Bühlmann-Modells. Direkte experimentelle Untersuchungen fanden wesentlich ähnlichere N₂- und He-Kinetik in untersuchten Geweben.
Zu pauschal. Die klassische Annahme einer großen zusätzlichen Heliumbelastung wurde deutlich infrage gestellt. Daraus folgt aber keine universell validierte Methode zur Verkürzung bestehender Dekompressionsprofile.
Nein. Ein erfolgreicher Gaswechsel beweist nicht, dass keine lokale oder subklinische Gegendiffusion stattgefunden hat.
Nein. Wie im ICD-Artikel gezeigt, kann die Gesamtgasspannung steigen, nahezu gleich bleiben oder sogar sinken.
Nein. Aus der Forschung folgt ausdrücklich nicht, den Computer absichtlich mit einem falschen Atemgas zu programmieren.
Häufig gestellte Fragen
Was bedeutet WKPP?
WKPP steht für Woodville Karst Plain Project, ein Forschungs- und Explorationsprojekt für die gefluteten Karsthöhlen Nordfloridas.
Wie lange waren WKPP-Taucher unter Wasser?
Historische WKPP-Unterlagen beschreiben Explorationen mit Gesamtwasserzeiten von mehr als 20 Stunden. Jablonski berichtete 2008 von bis zu zehn Stunden Grundzeit mit anschließend 17 Stunden Dekompression.
In welchen Tiefen fand die Exploration statt?
Viele der großen Wakulla-Passagen liegen ungefähr im Bereich von 280 bis 300 Fuß, also rund 85 bis 91 Metern.
Nutzte die WKPP Trimix?
Ja. Bereits in der Entstehungsphase ließ Parker Turner von Bill Hamilton spezielle Trimix-Dekompressionstabellen entwickeln.
Verwendete die WKPP Deep Stops?
WKPP-Taucher experimentierten mit einer stärkeren Verteilung der Dekompressionszeit in größere Tiefen und verkürzten gleichzeitig flachere Stopps. Diese Praxis beeinflusste die spätere Deep-Stop-Diskussion erheblich.
Sind Deep Stops heute widerlegt?
Nicht jeder tiefe Stopp ist automatisch falsch. Kontrollierte Forschung zeigt jedoch, dass eine zu starke Verlagerung der Dekompression in große Tiefen bei bestimmten Profilen nachteilig sein kann.
Was ist die Helium Penalty?
Damit wird die zusätzliche Dekompression bezeichnet, die manche Algorithmen aufgrund ihrer getrennten Modellierung von Helium und Stickstoff berechnen.
Hat die WKPP die Helium Penalty widerlegt?
Nein. WKPP-Taucher berichteten Beobachtungen, die sie infrage stellten. Experimentelle Forschung lieferte später zusätzliche Hinweise darauf, dass die tatsächliche He-/N₂-Kinetik weniger unterschiedlich sein könnte als traditionell modelliert.
Was hat das mit isobarer Gegendiffusion zu tun?
Bei einem Wechsel von einem heliumreichen auf ein stickstoffreicheres Gas kann Helium gleichzeitig das Gewebe verlassen, während Stickstoff aufgenommen wird. Das ist Gegendiffusion. Ob daraus eine relevante isobare Übersättigung entsteht, hängt von den konkreten Bedingungen ab.
Gibt es aus den WKPP-Tauchgängen einen bewiesenen maximalen Stickstoffsprung?
Nein. Aus den WKPP-Erfahrungen lässt sich keine universell validierte biologische Grenze für einen maximal zulässigen Stickstoffanstieg ableiten.
Wissenschaftlich eingeordnet
Sehr gut dokumentiert
Die WKPP führte über Jahrzehnte außergewöhnlich lange und tiefe Mixed-Gas-Höhlenexplorationen durch und entwickelte dabei ihre Dekompressionspraxis weiter.
Historische Felderfahrung
WKPP-Taucher verwendeten tiefere Dekompressionsstopps und reduzierten gleichzeitig Teile der flacheren Dekompression.
Kontrollierte Deep-Stop-Evidenz
Bei dem von der NEDU untersuchten Luftprofil führte eine starke Verschiebung der Stopzeit in größere Tiefen zu einer signifikant höheren DCS-Inzidenz und höheren venösen Blasenwerten.
Experimentelle Helium-Evidenz
Direkte Untersuchungen in Schafen fanden im Gehirn keine relevanten Unterschiede zwischen der N₂- und He-Kinetik und stellten stark unterschiedliche Zeitkonstanten für beide Gase infrage.
Humanexperimentelle Evidenz
Eine NEDU-Untersuchung konnte nicht bestätigen, dass Trimix bei dem getesteten Bounce-Dive-Profil effizienter dekomprimiert als Heliox.
Begrenzte Evidenz
Es existiert keine kontrollierte Studie, die aus den WKPP-Tauchgängen eine universelle Dekompressionsmethode, eine sichere ICD-Gaswechselgrenze oder eine optimale Heliumkorrektur für alle technischen Tauchgänge ableitet.
Fazit
Die Geschichte der WKPP zeigt eine der spannendsten Phasen in der Entwicklung des technischen Tauchens.
Expositionen, die selbst heute außergewöhnlich wären
- mehrere Stunden in rund 90 Metern Tiefe
- kilometerlange Penetrationen
- heliumhaltige Atemgase
- Rebreather
- komplexe Gaswechsel
- Dekompressionszeiten von teilweise weit über zehn Stunden
Dabei wurden bestehende Dekompressionsverfahren praktisch infrage gestellt und verändert.
Das machte die WKPP zu einem außergewöhnlichen Erfahrungsraum.
Aber nicht zu einem kontrollierten Dekompressionslabor.
Einige der damaligen Überlegungen – insbesondere die pauschale Begeisterung für sehr tiefe Stopps – mussten durch spätere Forschung neu bewertet werden.
Andere Beobachtungen waren erstaunlich vorausschauend.
Vor allem die Frage, ob Helium tatsächlich jene zusätzliche Dekompression benötigt, die traditionelle Modelle berechnen, beschäftigt die Forschung bis heute.
Und genau hier verbindet sich die WKPP mit der isobaren Gegendiffusion.
Denn nach langen heliumreichen Tauchgängen mussten diese Taucher das Helium wieder abgeben – teilweise während gleichzeitig Stickstoff aus Dekompressionsgasen aufgenommen wurde.
Physikalisch findet damit Gegendiffusion statt.
Ob sie günstig, neutral oder problematisch ist, lässt sich jedoch nicht aus dem Erfolg einzelner Tauchgänge ableiten.
Die Geschichte der WKPP lässt sich weder auf „Die WKPP hatte recht“ noch auf „Die alten Verfahren waren falsch“ reduzieren.
Genau diese drei Ebenen müssen getrennt bleiben.
Denn unser Verständnis von Dekompression ist sehr weit entwickelt.
Abgeschlossen ist es nicht.
Kernaussage
Die extremen Mixed-Gas-Höhlentauchgänge der WKPP lieferten einen außergewöhnlichen praktischen Erfahrungsschatz und stellten etablierte Vorstellungen über die Verteilung der Dekompressionszeit und die Bedeutung von Helium infrage.
Sie beweisen jedoch keine universelle Dekompressionsstrategie.
Spätere kontrollierte Forschung zeigt, dass stark tiefenlastige Dekompression bei bestimmten Profilen nachteilig sein kann und dass die tatsächliche Kinetik von Helium und Stickstoff möglicherweise ähnlicher ist, als klassische Modelle annehmen.
Gaswechsel von heliumreichen auf stickstoffreichere Gemische verbinden diese Diskussion direkt mit der isobaren Gegendiffusion: Gegenläufiger Inertgasaustausch findet statt – seine klinische Bedeutung hängt jedoch vom gesamten Profil und vom betroffenen Gewebe ab.
Quellen
Jablonski J.
World Record Cave Dive, Deep Stops Within the Woodville Karst Plain Project.
In: Bennett PB, Wienke B, Mitchell SJ, Hrsg. Decompression and the Deep Stop Workshop Proceedings.
Undersea and Hyperbaric Medical Society, 2008.
Quelle öffnen
Doolette DJ, Gerth WA, Gault KA.
Redistribution of Decompression Stop Time from Shallow to Deep Stops Increases Incidence of Decompression Sickness in Air Decompression Dives.
Navy Experimental Diving Unit Technical Report 11-06, 2011.
Quelle öffnen
Doolette DJ, Upton RN, Grant C.
Altering blood flow does not reveal differences between nitrogen and helium kinetics in brain or in skeletal muscle in sheep.
Journal of Applied Physiology. 2015;118:586–594.
PubMed öffnen
Doolette DJ, Gault KA, Gerth WA.
Decompression from He-N₂-O₂ (Trimix) Bounce Dives Is Not More Efficient Than from He-O₂ (Heliox) Bounce Dives.
Navy Experimental Diving Unit Technical Report 15-04, 2015.
NEDU Technical Report öffnen
Lambertsen CJ, Idicula J.
A new gas lesion syndrome in man, induced by “isobaric gas counterdiffusion”.
Journal of Applied Physiology. 1975;39:434–443.
PubMed öffnen
D’Aoust BG et al.
Venous gas bubbles: production by transient, deep isobaric counterdiffusion of helium against nitrogen.
Science. 1977;197:889–891.
PubMed öffnen
Woodville Karst Plain Project.
Historie, Forschung und Projektinformationen.
WKPP öffnen
Shearwater Research.
Eliminating The Helium Penalty.
Mit Einordnung der WKPP-Erfahrungen, Arbeiten von David Doolette und Kommentar von Simon Mitchell.
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