So verhindern Sie Hitzeschäden beim Militärtraining

Zusammenfassung

Die belastungsbedingte Hitzeerkrankung (EHI) hat grundsätzlich negative Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit eines Soldaten.

In diesem Dokument wird auf unabhängige wissenschaftliche und militärische Forschungsarbeiten Bezug genommen, um die Auswirkungen der Leitungskühlung bei der Vorbeugung von Hitzeerkrankungen durch körperliche Anstrengung und bei der Schaffung eines operativen Vorteils für den einzelnen Soldaten zusammenzufassen.

Hitzebedingte Belastungskrankheit: Eine erhebliche Bedrohung

Laut dem monatlichen medizinischen Überwachungsbericht des Verteidigungsministeriums vom März 2017 „bleiben hitzebedingte Erkrankungen eine erhebliche Bedrohung für die Gesundheit und Einsatzfähigkeit von Militärangehörigen und ihren Einheiten und sind für eine beträchtliche Morbidität verantwortlich, insbesondere während der Rekrutenausbildung beim US-Militär [1]“. Im Jahr 2016 wurden 2.536 Fälle von Hitzeerkrankungen dokumentiert, 406 davon waren eine schwere Form der Hitzeerkrankung, der sogenannte Hitzschlag [1]. Die Auswirkungen eines Hitzschlags gehen über den unmittelbaren Zeitverlust hinaus. Ein Hitzschlag „kann dauerhafte Auswirkungen haben, darunter Schäden am Nervensystem und anderen lebenswichtigen Organen sowie eine verringerte Hitzetoleranz, wodurch eine Person anfälliger für nachfolgende Hitzeerkrankungen wird [1].“ Unter allen Zweigen des US-Militärs ist das Heer überproportional von Hitzeerkrankungen betroffen. Drei Armeestützpunkte machten über 30 % der im Jahr 2016 dokumentierten Fälle von Hitzeerkrankungen aus: Fort Benning, GA, Fort Bragg, NC und Fort Jackson, SC [1]. Im Jahr 2017 verzeichnete das US Army Training and Doctrine Command (TRADOC) „einen Anstieg der gemeldeten Hitzevorfälle um 9 Prozent im Vergleich zum Vorjahr [12].“

Das Kühlungsproblem bei Körperpanzerungen

Das Problem der Kühlung von Körperpanzern ist gut bekannt und wurde vom Militär umfassend untersucht. Soldaten werden von Dutzenden von Pfund an notwendiger Schutzausrüstung belastet. Diese Ausrüstung beeinträchtigt die Arbeitsleistung des Militärpersonals [11], „da sie die thermische und kardiovaskuläre Belastung erheblich erhöht [14].“ Die Hitzebelastung wird durch die eingeschränkte Luftzirkulation und die zunehmende Isolierung um den Rumpf herum noch verschärft [15].

Die Menge an medizinischer und wissenschaftlicher Literatur zu Themen im Zusammenhang mit Hitzeerkrankungen durch körperliche Anstrengung und Abkühlung im Militär- und Leistungssport ist enorm.

Die Studien konzentrierten sich auf zwei primäre Kühlkategorien [16]:

Aktive Kühlung : Direkte Wärmeableitung durch Leitung und Konvektion.

Passive Kühlung : Förderung der natürlichen Wärmeabgabe des Körpers durch Verdunstung.

Aufgrund der hohen Hitzebelastung, der Soldaten beim Tragen individueller Schutzwesten (IBA) ausgesetzt sind, haben sich passive Maßnahmen als nicht wirksam erwiesen [16]. Aktive Maßnahmen haben sich jedoch als vielversprechend erwiesen. Eine Studie aus dem Jahr 2014 in Military Medicine stellte fest, dass „aktive Kühlgeräte die physiologische Belastung verringern können, die mit dem Tragen von IBA in heißen Umgebungen verbunden ist“. Die Studie stellte auch fest, dass „die weitere Entwicklung optimaler Kühlstrategien zur Verringerung der physiologischen Belastung bei Einsätzen, bei denen IBA erforderlich ist, gerechtfertigt ist [16]“.

Vorbeugung von EHI: Techniken zur Wärmeableitung

Hitzekrankheit bezeichnet „ein Spektrum von Erkrankungen, die auftreten, wenn der Körper nicht in der Lage ist, die von der äußeren Umgebung aufgenommene Wärme und die durch interne Stoffwechselprozesse erzeugte Wärme abzuleiten [1]. Das EHI-Risiko wird durch kumulative Hitzebelastung verschärft. Daher werden Führungskräfte ermutigt, bei der Risikobewertung die Hitzebelastung eines Soldaten in den letzten drei Tagen zu überwachen. Eine effektive Hitzeentlastung bleibt ein wichtiger Bestandteil der Prävention und Behandlung. [12]

Wissenschaftler haben eine Reihe unterschiedlicher Techniken zur Wärmeableitung untersucht:

• Arm-Immersionskühlsysteme (AICS)
• Ganzkörper-Eintauchen,
• Eisplatten
• Eisbeutel und Westen,
• Kühlwesten,
• Kalte intravenöse Kochsalzbehandlungen,
• Einnahme von kaltem Wasser und Eisbrei.

Jede dieser Techniken nutzt das Prinzip der Leitung und/oder Konvektion, um Wärme aus dem Körper zu ziehen und so die Körperkerntemperatur (T c ) zu senken.

Es wurden auch Untersuchungen durchgeführt, um die Wirksamkeit der Kühltechniken zu untersuchen : vor (Vorkühlung), während (Vorkühlung) und nach (Nachkühlung) der Anstrengung. Ein umfassender Überblick über den aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstand zeigte, dass „die Verwendung einer gemischten Vorkühlungsstrategie am effektivsten ist, um die Trainingsleistung von Sportlern zu verbessern, während die Einnahme von kaltem Wasser/Eisbrei die günstigste Vorkühlungsstrategie ist [18].“ In derselben Überprüfung heißt es, dass „Vorkühlung zwar effektiv zur Verbesserung der Trainingsleistung ist“, Vorkühlungsmethoden wie das Tragen einer Eisweste jedoch im Allgemeinen „bei wettkampfbasierten, feldbasierten Umgebungen nicht praktikabel sind [18].“

AICS und Ganzkörperimmersion

Bei AICS werden Hände und Unterarme (bis zum Ellenbogen) in kaltes Wasser getaucht, um die Körperabkühlung nach anstrengenden Aktivitäten zu beschleunigen. Ein Artikel in Aviation, Space, and Environmental Medicine vom Juni 2007 bestätigte, dass das vollständige Eintauchen der Unterarme (im Gegensatz zum einfachen Eintauchen der Hände) zur signifikanten Senkung von T c nach intermittierenden Trainingseinheiten mit Schutzausrüstung beiträgt [5]. Eine retrospektive Studie des US Army Public Health Command zeigte, dass AICS zwar nicht die Gesamtinzidenz von EHI verringerte, jedoch den Schweregrad, „wie durch den Hospitalisierungsstatus angezeigt [4]“. Laut einer Ausgabe von Military Medicine vom November 2017 war AICS mit einer Einsparung medizinischer Kosten von 1.719 US-Dollar pro Unfallopfer verbunden [6].

Das Eintauchen des gesamten Körpers führt in akuten Situationen auch zu einer drastischen Senkung der Körperkerntemperatur. Laut einem Artikel aus dem Jahr 2009 im Journal of Athletic Training sind „das Eintauchen in Eiswasser und das Eintauchen in kaltes Wasser die Methoden, die nachweislich die schnellsten Abkühlungsraten erzielen [8].“

Abkühlung der Eisdecke

Eine Methode zur schnellen Abkühlung ist die Eisschichtkühlung (Ice-Sheet Cooling, ISC). Bei der ISC wird der Körper eines überhitzten Soldaten in eiswassergetränkte Laken gewickelt, um den Tc-Wert zu senken . Eine in der Septemberausgabe 2017 von Military Medicine veröffentlichte Studie stellt die Wirksamkeit der ISC bei der Senkung des Tc -Werts infrage : „ISC senkt T re [rektale Temperatur] nach Belastungshyperthermie im Vergleich zu keiner Behandlung nicht effektiv. Wahrnehmungsvorteile können jedoch den Einsatz von ISC in Situationen rechtfertigen, in denen eine schnelle Senkung der Körperkerntemperatur kein Problem darstellt (z. B. Erholung nach körperlicher Betätigung). Daher sollten Kliniker weiterhin validierte Techniken (z. B. Immersion in kaltes Wasser) zur Behandlung von belastungsbedingten Hitzeerkrankungen anwenden [22].“

Eisbeutel und Westen

Auch die Anwendung von einfachen Eisbeuteln auf bestimmte Körperstellen konnte T c senken . In einem Artikel mit dem Titel „Efficacy of Field Treatments to Reduce Body Core Temperature in Hyperthermic Subjects“ (Wirksamkeit von Feldbehandlungen zur Senkung der Körperkerntemperatur bei hyperthermischen Personen) wurde gezeigt, dass die Anwendung von Eisbeuteln auf Hals, Achselhöhlen und Leistengegend T c um 0,07 +/- 0,02°C/min senkte [7].

Eine Vorkühlung des Oberkörpers mithilfe einer Eisweste verbesserte das intermittierende Sprinttraining in mäßig warmer Umgebung nicht, obwohl Eis- bzw. Kühlwesten in Bezug auf die leistungssteigernde Wirksamkeit pro Kühlung nur eiskaltem Wasser bzw. Eisbrei nachstanden [18].

Kühlwesten

Studien, die die Auswirkungen von Kühlwesten „mit kaltem Wasser durchströmt“ untersuchten, berichteten von „niedrigeren maximalen Kern- und Hauttemperaturen, wenn Westen getragen wurden, die kontinuierlich mit kaltem Wasser durchströmt wurden, im Vergleich zur Kontrollgruppe [13]“. Eine Studie, die sich mit der Wiederherstellung der Körpertemperatur in einer thermoneutralen Umgebung befasste, stellte fest, dass „das Eintauchen in Eiswasser der Behandlungsstandard für die schnelle Abkühlung stark hyperthermer Personen bleiben sollte“, da „die Abkühlungsrate für die Westegruppe nicht signifikant von der Abkühlungsrate für die Gruppe ohne Weste abwich [19]“.

Kalte intravenöse Kochsalzbehandlungen

Es hat sich gezeigt, dass die zusätzliche Verabreichung von kalter intravenöser Kochsalzlösung zur Eisbehandlung die Dauer von hitzebedingten Krankenhausaufenthalten verkürzt [10]. Eine Studie in Experimental Physiology zeigte jedoch, dass die Verabreichung einer intravenösen kalten Kochsalzlösung im Vergleich zu Eisbeutel- und Ventilatorbehandlungen nach einer durch körperliche Betätigung induzierten Hyperthermie zu einer signifikant höheren Herzfrequenz führte, was auf eine verringerte Vagusmodulation hindeutet, die möglicherweise einer weiteren Untersuchung bedarf [9].

Einnahme von kaltem Wasser und Eisbrei

Eine Studie aus Medicine and Science in Sports and Exercise ergab, dass das Trinken von kaltem Wasser die Ausdauerleistung steigert: „ Im Vergleich zu einem Getränk bei 37 Grad C reduzierte die Einnahme eines kalten Getränks vor und während der körperlichen Betätigung in der Hitze die physiologische Belastung (reduzierte Hitzestauung) während der körperlichen Betätigung, was zu einer verbesserten Ausdauerleistung (23 +/- 6%) führte [21].“

Ein Eisbrei ist ein Getränk, das neben Eispartikeln auch Flüssigkeit enthält. Da Eis eine größere Menge an Energie absorbiert als nur Wasser, absorbieren Eisbreie „mehr Wärmeenergie und bieten einen stärkeren Kühleffekt als kalte Flüssigkeiten allein [20]“. Derselbe Artikel weist darauf hin, dass die Vorteile der Einnahme von Eisbrei „durch das Fehlen einer gleichzeitigen Hautkühlung eingeschränkt sein können [20]“. Im Vergleich zu kaltem Wasser „senkte die Einnahme von Eisbrei die Rektaltemperatur vor dem Training und erhöhte die submaximale Ausdauerlaufzeit in der Hitze (+19 % ± 6 %) [13].“

Es wurden verschiedene Methoden und Verfahren untersucht, um Wärme vor, während und nach intensiver körperlicher Anstrengung abzuführen. Eine wirksame EHI-Minderungsstrategie berücksichtigt weiterhin die individuelle Wärmebelastung im Laufe der Zeit, Vorkühlungs-, Vorkühlungs- und Nachkühlungsstrategien sowie kreative Innovationen, die Modalitäten kombinieren.

Gezielte Rumpfkühlung

Das Eintauchen des Oberkörpers in kaltes Wasser hat sich als besonders wirksam bei der Senkung der Rektaltemperatur (T r ) erwiesen [17]. Forscher untersuchten, wie das Eintauchen des Oberkörpers in kaltes Wasser im Vergleich zum Eintauchen von Händen und Füßen die T c bei Joggern beeinflusste, die unter Hitzebelastung litten. Der Unterschied bei den Kühltechniken war nach 10 Minuten offensichtlich, was zu dem Schluss führte, „dass die Rektaltemperatur durch die Verwendung einer Technik des Eintauchens des Oberkörpers in kaltes Wasser schnell gesenkt werden kann [17].“

Per-Cooling: Eine Lücke in der Strategie zur Wärmeminderung

Unter Vorkühlung versteht man „jede Möglichkeit, die thermische Belastung während eines Leistungstests zu reduzieren [18]. “ In den aktuellen Strategien zur Hitzeminderung gibt es eine erhebliche Lücke in Bezug auf die Vorkühlung bei Hochrisikoereignissen. Die Metaanalysen einer Studie „kamen zu dem Schluss, dass die Kühlung mit einer Eisweste die effektivste [Vorkühlungs-]Methode zu sein schien, gefolgt von der Einnahme von kaltem Wasser und Kühlpackungen [18].“ Dieselbe Studie erkennt jedoch die traditionelle Einschränkung des Tragens einer Eisweste in Hochleistungsszenarien an [18].

Individueller Warfighter Overmatch und IcePlate

Das Design von IcePlate® weist eine Reihe wichtiger Merkmale auf, die diese Lücke schließen. IcePlate® ist ein gefrorener Eisblock, der auch als Trinkgefäß dient und in der Größe einer mittelgroßen SAPI-Platte identisch ist. Er kann direkt zwischen der Basisschicht und der IBA des Benutzers getragen werden und kühlt den Körper über einen Zeitraum von zwei Stunden mit einer Leistung von 70 Watt pro Platte. IcePlates® können auch zusammen getragen werden, wodurch die Wärmeableitung verdoppelt wird. Jede IcePlate® bietet 50 oz. Trinkwasser und hält während des gesamten Schmelzvorgangs eine Temperatur von 32°F (0°C) aufrecht [2]. Obwohl dies nicht in den Rahmen dieser Diskussion fällt, verteilt IcePlate®, das herkömmliche Trinkblasen ersetzt, die wassertragende Last idealer und verringert so die Rotationsbelastung des Körpers [3]. IcePlate® versucht nicht , bewährte Verfahren zur Nachkühlung zu ersetzen, einschließlich des Eintauchens in kaltes Wasser für stark hyperthermische Soldaten.

IcePlate® lässt sich nahtlos in vorhandene Ausrüstung integrieren und ist eine tragbare Mikroklima-Kühlstation, die der Soldat mit sich herumträgt und ihm ermöglicht, seine Umgebung zu verlassen und seine körperliche und geistige Leistungsfähigkeit zu steigern. IcePlate®, einzeln ausgegeben und in größerem Umfang eingesetzt, könnte EHI bei Hochrisikoereignissen effizient minimieren und so den langfristigen Einsatz invasiverer und kostspieligerer Eingriffe reduzieren.

Verweise

[1] „Update: Hitzekrankheit, aktive Komponente, US-Streitkräfte, 2016.“ MSMR . 2017; 24(3):9-13.

[2] Qore Performance, Inc. Qore Performance: Tabellentests. www.qoreperformance.com/pages/table-testing.

[3] Yazdani, Kelly. „Lasttrageeffizienz und Rotationskraft: IcePlate versus Trinkblasen.“ Qore Performance: Military Insights. 2. November 2018. www.qoreperformance.com/blogs/military-insights/load-carrying-efficiency-and-rotational-force-iceplate-versus-hydration-bladders

[4] David W. DeGroot FACSM, Robert W. Kenefick FACSM, Michael W. Sawkwa FACSM. „Extremitätenkühlung reduziert die Schwere von Hitzeverletzungen durch körperliche Anstrengung während des militärischen Trainings.“ US Army Public Health Command, US Army Research Unit of Environmental Medicine.

[5] Gordon G. Giesbrecht, Christopher Jamieson und Farrell Cahill. Kühlung hyperthermischer Feuerwehrleute durch Eintauchen der Unterarme und Hände in 10°C und 20°C warmes Wasser. Aviation, Space, and Environmental Medicine . Juni 2007; 78(6): 561-567.

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[7] Sinclair, WH, SJ Rudzki, AS Leicht, AL Fogarty, SK Winter und MJ Patterson. „Wirksamkeit von Feldbehandlungen zur Senkung der Körperkerntemperatur bei hyperthermischen Personen.“ Med. Sci. Sports Exerc. , 2009 Nov; 41(11): 1984-90.

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