1

Farbsehstörungen: ein wenig erforschtes Phänomen beim Sauerstoffmangel

in der Hochleistungs-FliegereiAuszug aus der Magisterarbeit

„Farbsehen bei moderater Hypoxie“

von Marko Scherer

Zugleich Danksagung für die Verleihung des Berno-Wischmann-Preises 2007

der Sportwissenschaftlichen Gesellschaftan der Universität Mainz e.V.

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

2

Einleitung

• in großen Höhen (> 10.000 ft = ca. 3.000 m) können in der Fliegerei Hypoxien (verminderte O2-Sättigung im Blut) auftreten

• Ursachen: – keine oder defekte Druckkabine bzw.

– keine oder defekte O2-Versorgung

• höhenbedingter O2-Mangel geht einher mit verschiedenen Symptomen

• Verschieden bezogen auf unterschiedliche Personen• Aber auch verschieden bei der gleichen Person

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

3

Einleitung

Häufigste O2-Mangel-Symptome bei Piloten u. a.

• Tunnelsehen• Beeinträchtigte Sehschärfe• Stark vermindertes Nachtsehen• Müdigkeit, Erschöpfung, Schwindel• Kribbeln in Fingern und Zehen• Veränderte Atmung• Beeinträchtige Urteilsfähigkeit• Verlust der Selbstkritik• Übersteigertes Selbstvertrauen• Verschlechterte Reaktionszeit• Euphorie• Stark verminderte Farbwahrnehmung (laut Literatur

wenig bekannt)M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

4

Einleitung

• Typisch ist, dass die Symptome oft schleichend auf-treten und dann nicht richtig erkannt und gedeutet werden

• Dann tritt die Bewußtlosigkeit scheinbar plötzlich auf• Daher ist das Wissen um die persönlichen Symptome

beim Fliegen in großen Höhen lebenswichtig

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

5

Einleitung

Bedeutung von Farben in der Fliegerei• Verschiedenfarbige Licht-, Rauchsignale und Flaggen (z. B.

für Start-, Lande- und Rollbahn)• Orientierung an der Bodenbeschaffenheit, speziell beim

Segelfliegen• Farbcodierte Informationen auf Land- und Flugkarten• Farbdisplays in Cockpits moderner Sport- und Linienflug-

zeuge sowie Jets

6

Fragestellung

• Inwieweit wirkt sich eine plötzlich auftretende moderate Hypoxie in der (Hochleistungs-) Fliegerei auf das Farbensehen unter realitätsnahen Bedingungen aus?

• Ergebnisse des Vortrags beziehen sich auf eigene Versuche mit Cockpitpersonen sonstiger Luftfahr-zeuge und Jets der Bundeswehr in einer simulierten Höhe von 18.000 ft (ca. 5.500 m) bzw. 15.000 ft (ca. 4.600 m)

Modell für zivile und militärische Hochleistungspiloten

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

7

Methodik

• Es wurden 80 Cockpitpersonen untersucht:29 Cockpitpersonen „sonstige Luftfahrzeuge“ 51 Cockpitpersonen „Jets“

• Alter der Probanden: 20-56 Jahre (Mw ± sD = 32 ± 7)

• Versuchshöhen: 15.000 ft (ca. 4.600 m) bzw. 18.000 ft (ca. 5.500 m)

• Versuchsort: Höhen-Klima-Simulationsanlagedes Flugmedizinischen Instituts

der Luftwaffe in Königsbrück bei Dresden

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

8

Methodik

• die Farbwahrnehmung wurde mittels Tiefflugkarte überprüft

• Veränderungen in der Wahrnehmung diverser farbcodierter Details wurden mittels Fragebogen abgefragt– u. a. farbige Flächen (Gewässer, Ortschaften, Wälder)

bzw. farbig eingegrenzte Gebiete (Sperrgebiete, Nachflugkorridore)

– Vergleich ohne/mit O2-Mangel für jeden einzelnen Probanden□ gleich gut□ etwas schlechter□ deutlich schlechter□ nur als Grauton□ überhaupt nicht

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

9

Methodik: Tiefflugkarte

10

Ergebnisse

• wesentliche Farbsinnstörungen in simulierten 15.000 ft (ca. 4.600 m) treten insbesondere auf bei– blauen Farben (Gewässer, Höchsterhebungen)– gelben Farben (Ortschaften, Straßen)

• wesentliche Farbsinnstörungen in simulierten 18.000 ft (ca. 5.500 m) treten insbesondere auf bei– gelben Farben (Ortschaften, Straßen)– grünen Farben (Wälder, Nachtflugkorridore)

• in simulierten 15.000 ft (ca. 4.600 m) war die Farbwahrnehmung nur bei 2 von 29 Personen für sämtliche Farben unverändert

• in simulierten 18.000 ft (ca. 5.500 m) konnte keiner der 51 Cockpitpersonen sämtliche Farben unverändert wahrnehmen

• große Unterschiede beim Vergleich verschiedener Probanden bezogen auf die betroffenen Farben

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

11

Ergebnisse Versuchshöhe 4.600 m (29 Fälle)

21%

55%

21%

3%

0%

45%

38%

10%

3% 3%

38%

24% 28

%

7%

3%

48%

41%

10%

0% 0%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

gleich gut etwasschlechter

deutlichschlechter

nur alsGrauton

überhauptnicht

Farbwahrnehmung (Antwortoptionen)

rel.

An

two

rth

äufi

gke

iten

Ortschaften Wälder Höchsterhebungen Sperrgebiete

12

Ergebnisse Versuchshöhe 5.500 m (51 Fälle)

2%

35%

43%

8%

12%14%

39%

29%

18%

0%

18%

43%

31%

6%

2%

29%

47%

18%

6%

0%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

gleich gut etwasschlechter

deutlichschlechter

nur alsGrauton

überhauptnicht

Farbwahrnehmung (Antwortoptionen)

rel.

An

two

rth

äufi

gke

iten

Ortschaften Wälder Höchsterhebungen Sperrgebiete

13

Fazit (1. Teil)

• In der (Hochleistungs-) Fliegerei kann es durch eine verminderte O2-Sättigung im Blut zu Schwierigkeiten beim Kartenlesen bzw. zu Fehlinterpretationen anderer, farbcodierter Informationen kommen

• es ist zu vermuten, dass dieser Effekt bei der Aus-übung von Paralleltätigkeiten verstärkt wird, dann aber evtl. gar nicht bemerkt wird

• die großen Unterschiede der Farbwahrnehmungs-Störung bei verschiedenen Probanden können durch unterschiedliche individuelle Absenkungen der O2-Sättigung und ggf. Disposition (Veranlagung) ver-ursacht sein

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

14

Fazit (2. Teil)

Empfehlungen für die Praxis:

• Cockpitpersonen sollten den Effekt kennen (lernen), 1. um ihn als (weiteres) individuelles Warnzeichen für eine Störung der O2-Versorgung einstufen zu können2. um auf eventuelle Probleme mit der Farbkodierung von Instrumenten und Karten vorbereitet zu sein

• Konstrukteure und Geographen sollten für wichtige Informationen adäquate Farben (ähnlich der ein-gesetzten Tiefflugkarte) berücksichtigen

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

15

Danksagung

Der Autor dankt dem Leiter des Flug-medizinischen Instituts der Luftwaffe in Königsbrück, Herr Dr. Welsch, und allen Mitarbeitern für die freundliche Unterstützung während der Untersuchung. Ein weiterer Dank gilt den Piloten, die sich im Rahmen ihres Lehrgangs bereit erklärten, an der Untersuchung teil zu nehmen.

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)

16

Kontaktadresse

Für Fragen bzw. Anregungen bittet der Autor

um Kontaktaufnahme via E-Mail:

m.scherer@tiscali.de

M. Scherer: Farbsehstörung bei O2-Mangel in der Fliegerei (Magisterarbeit)