© Klaus Rüschhoff, Springer Medizin
Anaesthesist 2014 · 63:439–450 DOI 10.1007/s00101-014-2322-y Online publiziert: 9. Mai 2014 © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2014
Redaktion
H. Forst · Augsburg T. Fuchs-Buder · Nancy A. Heller · Dresden M. Weigand · Gießen
3 Punkte sammeln auf...
springermedizin.de/ eAkademie Teilnahmemöglichkeiten Diese Fortbildungseinheit steht Ihnen als e.CME und e.Tutorial in der Springer Medizin e.Akademie zur Verfügung. – e.CME: kostenfreie Teilnahme im Rahmen des jeweiligen Zeitschriftenabonnements – e.Tutorial: Teilnahme im Rahmen des e.Med-Abonnements
Zertifizierung Diese Fortbildungseinheit ist mit 3 CMEPunkten zertifiziert von der Landesärztekammer Hessen und der Nord rheinischen Akademie für Ärztliche Fort- und Weiterbildung und damit auch für andere Ärztekammern anerkennungsfähig.
Hinweis für Leser aus Österreich und der Schweiz Gemäß dem Diplom-FortbildungsProgramm (DFP) der Österreichischen Ärztekammer werden die in der e.Akademie erworbenen CME-Punkte hierfür 1:1 als fachspezifische Fortbildung anerkannt. Der Anaesthesist ist zudem durch die Schweizerische Gesellschaft für Anaesthesiologie und Reanimation mit 1 Credit pro Modul anerkannt.
Kontakt und weitere Informationen Springer-Verlag GmbH Springer Medizin Kundenservice Tel. 0800 77 80 777 E-Mail: [email protected]
CME Zertifizierte Fortbildung B. Hossfeld1, 2 · T. Holsträter1 · S. Holsträter1 · D. Rein1 · F. Josse1, 2 · L. Lampl1, 2 · M. Helm1, 2 1 Klinik für Anästhesiologie & Intensivmedizin – Sektion Notfallmedizin,
Bundeswehrkrankenhaus Ulm 2 Arbeitsgruppe „Taktische Medizin“, Wissenschaftlicher Arbeitskreis Notfallmedizin,
Deutsche Gesellschaft für Anästhesiologie und Intensivmedizin
Primärversorgung penetrierender Verletzungen Teil 1: Explosionstrauma Zusammenfassung
Explosionsverletzungen können unterschiedliche Ursachen haben. Die biomechanischen Auswirkungen und pathophysiologischen Veränderungen sind jedoch unabhängig davon, ob es sich um einen häuslichen oder industriellen Unfall oder gar um einen Terroranschlag handelt. Allerdings hat diese Unterscheidung relevanten Einfluss auf das einsatztaktische Vorgehen der beteiligten Rettungskräfte. Die Eigensicherung des Personals hat im Hinblick auf mögliche weitere Explosionen höchste Priorität. Einerseits sind Explosionsverletzungen im zivilen Umfeld äußerst selten und bedingen eine mangelnde Routine im rettungsdienstlichen Vorgehen, andererseits sind die schädigenden Auswirkungen auf den menschlichen Organismus so komplex, dass die Versorgung höchste Ansprüche an die notfallmedizinische Kompetenz des gesamten Rettungsteams stellt. Der vorliegende Beitrag erläutert die physikochemischen Grundlagen von Explosionen ebenso wie das einsatztaktische und notfallmedizinische Vorgehen für eine sichere sowie effektive Patientenversorgung in der präklinischen Situation.
Schlüsselwörter
Explosionsverletzungen · „Triage“ · Massenanfall von Verletzten · Einsatztaktik · Notfallmedizin
Der Anaesthesist 5 · 2014
| 439
CME
Lernziele Nach der Lektüre dieses Beitrags … F kennen Sie die physikochemischen Grundlagen der Explosionsverletzung. F sind Sie mit der Definition und Einteilung der Explosionsverletzung vertraut. F können Sie die Besonderheiten der Einsatztaktik bei Explosionsverletzungen erläutern. F sind Sie in der Lage, die Grundlagen der strukturierten präklinischen Diagnostik und Therapie bei Explosionsverletzungen zu erklären.
Einleitung Das TR®-DGU erfasst in etwa 0,3% der Fälle als Verletzungsursache „Explosion“ oder „Verpuffung“
Explosionsverletzungen stellen im deutschen Notarztdienst eine absolute Seltenheit dar. So erfasst das Traumaregister der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie (TR®-DGU) lediglich in etwa 0,3% der Fälle als Verletzungsursache die Stichwörter „Explosion“ oder „Verpuffung“. Die Mehrzahl der Fälle hat ihre Ursache im industriellen und häuslichen Bereich oder ist Folge eines Freizeitunfalls, beispielsweise durch den unsachgemäßen Umgang mit Feuerwerkskörpern. Anschläge mit terroristischem Hintergrund, wie zuletzt auf den Boston-Marathon [1, 2], sind in der westlichen Welt bisher selten gewesen, offenbaren jedoch stets, dass die Rettungskräfte zwar auf Situationen mit einem Massenanfall von Patienten, aber weder auf die Besonderheiten von Explosionsverletzungen noch auf das Management von terroristischen Anschlägen vorbereitet sind [3, 4, 5, 6]. Ziel dieses Beitrags ist es, die notwendigen physikochemischen Grundlagen von Explosionen und die Kenntnis über resultierende Gefahren zu vermitteln sowie eine Anleitung zum einsatztaktischen Management und zur notfallmedizinischen Versorgung von Explosionsverletzungen zu geben.
Grundlagen zu Explosionen Definition Bei der Explosion reagiert ein Stoffgemisch mit schlagartigem Volumenanstieg unter Freisetzung von Gas und Hitze
Die schädigende Wirkung von Splittern übersteigt die Wirkung der Druckwelle bis um das Hundert fache
Reagiert ein (komprimiertes) Stoffgemisch mit schlagartigem Volumenanstieg unter Freisetzung von großen Energiemengen in Form von Gas und Hitze, spricht man von einer Explosion [7]. Dieser schlagartige Volumenanstieg komprimiert die umgebende Materie und setzt sich als (konzen trische) Druckwelle fort, die exponentiell mit zunehmender Distanz zum Explosionsort an Energie verliert. Damit reduziert sich auch das Verletzungsrisiko mit zunehmendem Abstand von der Explosionsquelle. Durch die Explosion werden Splitter der ursprünglichen Ummantelung des Explosivgemisches, aber auch aus der Umgebung und aus von der Explosion zerstörten Materialien beschleunigt. Solche Splitter erreichen eine schädigende Wirkung in einem Radius, der die schädigende Wir-
Primary treatment of penetrating injuries. Part 1: blast trauma Abstract
Blast injuries may result from a variety of causes but the biomechanical impact and pathophysiological consequences do not differ between domestic or industrial accidents or even terrorist attacks. However, this differentiation relevantly affects the tactical procedures of the rescue teams. Focusing on further detonations, top priority is given to the personal safety of all rescue workers. The rareness of blast injuries in a civilian setting results in a lack of experience on the one hand but on the other hand the complexity of blast injuries to the human body places high demands on the knowledge and skills of the entire rescue team for competent treatment. The purpose of this article is to explain the physicochemical principles of explosions and to convey tactical and medical knowledge to emergency medical services.
Keywords
Blast injuries · Triage · Mass casualty incidents · Tactics · Emergency treatment
440 |
Der Anaesthesist 5 · 2014
Druck
CME
Plötzliche Überdruckphase
Langsame Unterdruckphase
Umgebungsdruck
Zeit
Abb. 1 9 Idealisierter Schockwellenverlauf bei „High-order-explosives“Sprengmitteln. (Aus [9])
Abstand von der Explosionsquelle
Verletzungsrisiko
1,0
0
Hitze Druckwelle Splitterwirkung
Abb. 2 9 Zusammenhang zwischen Verletzungsrisiko und Abstand von der Explosionsquelle
kung der Druckwelle bis um das Hundertfache übersteigt. Die als Hitze freigesetzte Energie verur sacht direkte Verbrennungen der Betroffenen und kann darüber hinaus brennbare Materialien in der Umgebung des Explosionsorts in Brand setzen.
Stärke Die Stärke der Explosion ist ebenfalls verantwortlich für das Ausmaß der Zerstörung und der Schädigung von Betroffenen. Entsprechend der Geschwindigkeit, mit der die Reaktion abläuft, unterscheidet man [8]: F „low order explosives“ (LE) und F „high order explosives“ (HE). Low order explosives. Sie beschreiben die Verpuffung und die Deflagration. Die Verpuffung bedeutet letztlich eine sehr schnelle Verbrennung mit deutlich wahrnehmbarem Knall. Die Deflagration umfasst eine Reaktion, die in ihrer Geschwindigkeit zwar deutlich unterhalb der Schallgrenze verläuft, jedoch ausreicht, um Personen oder gar Gebäude zu schädigen. Ein klassisches Beispiel für ein solches Gemisch ist Schwarzpulver.
Verpuffung bedeutet die sehr schnelle Verbrennung mit deutlich wahrnehmbarem Knall
High order explosives. Bei einer Detonation erfolgt die Ausbreitung mit Überschallgeschwindigkeit und entsprechend starker Zerstörungskraft. Als Referenzsubstanz gilt Trinitrotoluol mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von 6900 m/s – man spricht von einer Hochgeschwindigkeitsdruck welle. Dieser Überdruckwelle folgt eine Sogwelle (Unterdruck), die ebenfalls hohe Zerstörungskraft besitzt (. Abb. 1). Maßgeblich für die Schädigung von Gewebe sind sowohl die Druckunterschiede als auch die Geschwindigkeit, mit der diese Druckunterschiede auftreten. High order explosives können Druckunterschiede über 10.000.000 kPa verursachen. Dabei gehen bereits 1000 kPa mit einer 50%igen Letalität einher (. Tab. 1; [10]).
Maßgeblich für die Schädigung von Gewebe sind die Druckunterschiede und die Geschwindigkeit ihres Auftretens
Der Anaesthesist 5 · 2014
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CME Tab. 1 Pathophysiologische Wirkung der
Ort
Druckwelle. (Adaptiert nach [10])
Durch die Reflexion von Druckwellen (z. B. von harten Flächen wie Wänden und Decken) kann die schädigenErste Trommelfellschäde Wirkung einer Explosion verstärkt werden. So könden nen Personen bei Detonationen in geschlossenen Räu100 In 50% der Fälle Trommen in kürzester Zeit von Schockwellen aus verschiemelfellruptur denen Richtungen getroffen werden. Deshalb ist in ge500 „Blast lung“ schlossenen Räumen („confined space“) mit einer grö700 Erste Todesfälle ßeren Opferzahl bzw. mit schwerwiegenderen Verlet1000 In 50% der Fälle letaler zungen zu rechnen als im Freien („open space“, [11]). Ausgang Diesbezüglich konnten Golan et al. [12] in einer aktuel2000 In 100% der Fälle letaler len Publikation am Beispiel von 22 Attentaten auf OmAusgang nibusse zeigen, dass der Anteil an penetrierenden Ver letzungen bei Explosionen innerhalb von Omnibussen deutlich größer war als bei Explosionen außerhalb davon. Bei Explosionen innerhalb geschlossener Räume muss mit einer hohen Rate an primär Toten und in Abhängigkeit von Art und Menge des Explosivgemisches mit einem hohen Anteil Schwerstverletzter gerechnet werden (30% mit einem Wert >15 im Injury-Severity-Score, ISS; [13]). Druckänderung (kPa) 15
In geschlossenen Räumen ist mit einergrößeren Opferzahl bzw. mit schwerwiegenderen Verletzungen zu rechnen als im Freien
Wirkung
Verletzungsformen
Die Symptome können mit einer zeitlichen Latenz offensichtlich werden
Entsprechend den oben beschriebenen physikalischen Grundlagen verursachen Explosionen ther momechanische Kombinationstraumata. Der Begriff Explosionstrauma beschreibt nicht nur die unmittelbaren biomechanischen Auswirkungen auf den lebenden Körper, sondern auch pathophysiologische Veränderungen, deren Symptome erst mit einer zeitlichen Latenz offensichtlich werden. Das Verletzungsausmaß kann je nach Stärke der Explosion (abhängig von Art und Menge des Explosivgemisches), Abstand von der Explosionsquelle und je nach Wirkung von schützenden Elementen stark divergieren. Geringe Verletzungen ohne Vitalbedrohung sind ebenso möglich wie schwere Polytraumatisierungen. Die Bedeutung des Abstands von der Explosionsquelle für das Verletzungsausmaß ist in . Abb. 2 dargestellt.
Einteilung Meist sind 3 oder mehr Körperregio nen gleichzeitig beim Explosions trauma betroffen
Die direkte Wirkung der Druckwelle verursacht die primären stumpfen Verletzungen
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Der Anaesthesist 5 · 2014
Explosionstraumata zeichnen sich durch eine Kombinationen von stumpfen, penetrierenden und thermischen Verletzungen aus. Meist sind hierbei 3 oder mehr Körperregionen gleichzeitig betroffen [13]. Verschärft wird die Problematik durch die Tatsache, dass es häufig nicht die augenscheinlich erkennbaren Verletzungen sind, die den Patienten akut vital bedrohen. Für eine qualifizierte notfallmedizinische Versorgung sind deshalb Kenntnisse der biomechanischen Auswirkungen und pathophysiologischen Veränderungen unerlässlich. Entsprechend den Wirkungsmechanismen werden Explosionsverletzungen in folgende Stadien unterteilt (. Abb. 3; [14]): F primär, F sekundär, F tertiär, F quartär, F (quintär). Primäre Explosionsverletzung. Die direkte Wirkung der Druckwelle verursacht die primären stumpfen Verletzungen. Die auf den Körper wirkenden Druck- und Scherkräfte bedingen Kontusionen von Weichteilgewebe, Amputationen von Gliedmaßen und Verletzungen von luftgefüllten Hohlorganen, durch den immensen Druckanstieg und raschen Druckabfall können gerade luftgefüllte Organe wie Lungen, Darm und Ohr/Trommelfell perforieren [15].
CME
Abb. 3 9 Zeitlicher Verlauf von Explosionsverletzungen. (Aus [9])
Sekundäre Explosionsverletzung. Von der Druckwelle beschleunigtes Material (Splitter und Fragmente) verursacht beim Auftreffen auf den Körper z. T. multiple perforierende Verletzungen (. Abb. 4). Das Ausmaß der inneren Verletzungen übersteigt hierbei oft die auf der Haut sichtbaren Perforationen. Deshalb erfordern selbst kleinste Verletzungen der Körperoberfläche eine radiologische Diagnostik. Schutzwesten und -anzüge, wie sie von Polizei und Militär getragen werden, sollen v. a. vor diesen perforierenden Verletzungen schützen; sie bieten keinen Schutz vor den primären Explosionsverletzungen [16].
Eine radiologische Diagnostik erfordern selbst kleinste Verletzungen der Körperoberfläche
Tertiäre Explosionsverletzung. Durch einstürzende Gebäudeteile oder Auftreffen des von der Druckwelle erfassten und weggeschleuderten Körpers auf Hindernisse entstehen die sog. tertiären Explosionsverletzungen. Diese können sowohl stumpf als auch penetrierend sein. Quartäre Explosionsverletzung. Als quartäre Explosionsverletzungen bezeichnet man v. a. durch die durch die freigesetzte Hitze entstehenden Verbrennungen sowie Intoxikationen durch freigesetzte Rauchgase und Giftstoffe. Eine akute Dekompensation bestehender Erkrankungen [z. B. chronisch obstruktive Lungenerkrankung („chronic obstructive pulmonary disease“, COPD), Herzinsuffizienz etc.] fällt ebenfalls in diese Kategorie. Quintäre Explosionsverletzung. Einige Autoren benennen diese 5. Kategorie für Symptome, die in zeitlichem Zusammenhang mit einer Explosion stehen, jedoch nicht eindeutig den ersten 4 Kategorien zugeordnet werden können.
Einzelne Körperregionen Perforierende Verletzungen
Perforierende Verletzungen im Sinne eines sekundären Explosionstraumas können alle ungeschützten Körperregionen betreffen. Aufgrund von diffusen Blutungen, die in der Summe mitunter als relevant einzustufen sind, können diese multiplen perforierenden Wunden (. Abb. 5) v. a. unerfahrene Einsatzkräfte vom konsequenten Vorgehen nach dem ABCDE-Schema ablenken.
Perforierende Verletzungen können alle ungeschützten Körperregionen betreffen
Verletzungen im Bereich des Schädels
Verletzungen im Bereich des Schädels entstehen v. a. als Folge von sekundären und tertiären Explosionsverletzungen. Dabei stellt das Schädel-Hirn-Trauma nach Explosionen mit zwei Dritteln die Haupttodesursache der Opfer, die unmittelbar am Explosionsort versterben, dar.
Wirbelsäulentraumata
Wirbelsäulentraumata sind Folge von Dezeleration, Aufprall auf Hindernisse und Verschüttung (tertiäre Explosionsverletzungen). Besonders bei Patienten, deren Fahrzeug über eine Sprengfalle („improvised explosive devices“, IED) angesprengt wurde und die somit eine große Beschleunigung in axialer Richtung erfahren haben, ist gezielt nach Verletzungen der thorakolumbalen Wirbelsäule zu suchen. Selbstverständlich gelten auch bei explosionsbedingten Wirbelsäulenverletzungen die Grundsätze der achsengerechten Rettung ; unter Bedrohung allerdings kann eine Immobilisation der Wirbelsäule mit den rettungsdienstlich üblichen Mitteln zugunsten einer zügigen Rettung aus dem Gefahrenbereich oft erst verzögert erfolgen.
Bei Insassen eines über eine Sprengfalle angesprengten Fahrzeugs ist gezielt nach Verletzungen der thorakolumbalen Wirbelsäule zu suchen
Der Anaesthesist 5 · 2014
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CME
Abb. 4 8 Beispiel einer „sekundären Explosionsverletzung“: Multiple Weichteilverletzungen im Bereich des Gesichtsund Hirnschädels durch Splitter und Fragmente (a), ein nach intrakraniell eingedrungenes Metallfragment (Zustand nach operativer Entfernung, b)
Abb. 5 8 Multiple diffuse Blutungen (a) aufgrund eingedrungener Fremdkörper (Schraubenmuttern, b)
Abb. 6 9 Regenschirm(„Umbrella“)Mechanismus durch Antipersonenmine. (Aus [9])
Verletzungen des Rumpfes Verletzungen des Rumpfes und der inneren Organe sind durch Explosionsmechanismen denkbar
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Der Anaesthesist 5 · 2014
Verletzungen des Rumpfes und der inneren Organe sind durch alle 4 oben beschriebenen Mechanismen denkbar. Einsatzkräfte von Militär und Polizei sind in diesem Bereich häufig durch ballisti sche Schutzwesten geschützt. Aufgabe dieser Westen ist jedoch der Schutz vor perforierenden sekundären Explosionsverletzungen durch Splitter und Fragmente. Vor dem stumpfen primären Explosionstrauma schützen diese Westen nicht; vielmehr können sie die Wirkung der Druckwelle unter ungünstigen Umständen noch verstärken. Um die Bewegungsfreiheit der Träger nicht einzuschränken, ist im Bereich der Axilla und der Leiste die Schutzwirkung dieser Westen eingeschränkt. Deshalb können gerade die in diesem Bereich verlaufenden großen Gefäße von perforierenden Verletzungen betroffen sein. Solche Verletzungen erfordern unmittelbare Maßnahmen zum Stoppen der kritischen Blutung („critical“, ).
CME
Gehfähig ?
STaRT
Ja
("Simple triage and rapid treatment")
Nein
Atmung ?
Ja
AF
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Redaktion
H. Forst · Augsburg T. Fuchs-Buder · Nancy A. Heller · Dresden M. Weigand · Gießen
3 Punkte sammeln auf...
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Zertifizierung Diese Fortbildungseinheit ist mit 3 CMEPunkten zertifiziert von der Landesärztekammer Hessen und der Nord rheinischen Akademie für Ärztliche Fort- und Weiterbildung und damit auch für andere Ärztekammern anerkennungsfähig.
Hinweis für Leser aus Österreich und der Schweiz Gemäß dem Diplom-FortbildungsProgramm (DFP) der Österreichischen Ärztekammer werden die in der e.Akademie erworbenen CME-Punkte hierfür 1:1 als fachspezifische Fortbildung anerkannt. Der Anaesthesist ist zudem durch die Schweizerische Gesellschaft für Anaesthesiologie und Reanimation mit 1 Credit pro Modul anerkannt.
Kontakt und weitere Informationen Springer-Verlag GmbH Springer Medizin Kundenservice Tel. 0800 77 80 777 E-Mail: [email protected]
CME Zertifizierte Fortbildung B. Hossfeld1, 2 · T. Holsträter1 · S. Holsträter1 · D. Rein1 · F. Josse1, 2 · L. Lampl1, 2 · M. Helm1, 2 1 Klinik für Anästhesiologie & Intensivmedizin – Sektion Notfallmedizin,
Bundeswehrkrankenhaus Ulm 2 Arbeitsgruppe „Taktische Medizin“, Wissenschaftlicher Arbeitskreis Notfallmedizin,
Deutsche Gesellschaft für Anästhesiologie und Intensivmedizin
Primärversorgung penetrierender Verletzungen Teil 1: Explosionstrauma Zusammenfassung
Explosionsverletzungen können unterschiedliche Ursachen haben. Die biomechanischen Auswirkungen und pathophysiologischen Veränderungen sind jedoch unabhängig davon, ob es sich um einen häuslichen oder industriellen Unfall oder gar um einen Terroranschlag handelt. Allerdings hat diese Unterscheidung relevanten Einfluss auf das einsatztaktische Vorgehen der beteiligten Rettungskräfte. Die Eigensicherung des Personals hat im Hinblick auf mögliche weitere Explosionen höchste Priorität. Einerseits sind Explosionsverletzungen im zivilen Umfeld äußerst selten und bedingen eine mangelnde Routine im rettungsdienstlichen Vorgehen, andererseits sind die schädigenden Auswirkungen auf den menschlichen Organismus so komplex, dass die Versorgung höchste Ansprüche an die notfallmedizinische Kompetenz des gesamten Rettungsteams stellt. Der vorliegende Beitrag erläutert die physikochemischen Grundlagen von Explosionen ebenso wie das einsatztaktische und notfallmedizinische Vorgehen für eine sichere sowie effektive Patientenversorgung in der präklinischen Situation.
Schlüsselwörter
Explosionsverletzungen · „Triage“ · Massenanfall von Verletzten · Einsatztaktik · Notfallmedizin
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Lernziele Nach der Lektüre dieses Beitrags … F kennen Sie die physikochemischen Grundlagen der Explosionsverletzung. F sind Sie mit der Definition und Einteilung der Explosionsverletzung vertraut. F können Sie die Besonderheiten der Einsatztaktik bei Explosionsverletzungen erläutern. F sind Sie in der Lage, die Grundlagen der strukturierten präklinischen Diagnostik und Therapie bei Explosionsverletzungen zu erklären.
Einleitung Das TR®-DGU erfasst in etwa 0,3% der Fälle als Verletzungsursache „Explosion“ oder „Verpuffung“
Explosionsverletzungen stellen im deutschen Notarztdienst eine absolute Seltenheit dar. So erfasst das Traumaregister der Deutschen Gesellschaft für Unfallchirurgie (TR®-DGU) lediglich in etwa 0,3% der Fälle als Verletzungsursache die Stichwörter „Explosion“ oder „Verpuffung“. Die Mehrzahl der Fälle hat ihre Ursache im industriellen und häuslichen Bereich oder ist Folge eines Freizeitunfalls, beispielsweise durch den unsachgemäßen Umgang mit Feuerwerkskörpern. Anschläge mit terroristischem Hintergrund, wie zuletzt auf den Boston-Marathon [1, 2], sind in der westlichen Welt bisher selten gewesen, offenbaren jedoch stets, dass die Rettungskräfte zwar auf Situationen mit einem Massenanfall von Patienten, aber weder auf die Besonderheiten von Explosionsverletzungen noch auf das Management von terroristischen Anschlägen vorbereitet sind [3, 4, 5, 6]. Ziel dieses Beitrags ist es, die notwendigen physikochemischen Grundlagen von Explosionen und die Kenntnis über resultierende Gefahren zu vermitteln sowie eine Anleitung zum einsatztaktischen Management und zur notfallmedizinischen Versorgung von Explosionsverletzungen zu geben.
Grundlagen zu Explosionen Definition Bei der Explosion reagiert ein Stoffgemisch mit schlagartigem Volumenanstieg unter Freisetzung von Gas und Hitze
Die schädigende Wirkung von Splittern übersteigt die Wirkung der Druckwelle bis um das Hundert fache
Reagiert ein (komprimiertes) Stoffgemisch mit schlagartigem Volumenanstieg unter Freisetzung von großen Energiemengen in Form von Gas und Hitze, spricht man von einer Explosion [7]. Dieser schlagartige Volumenanstieg komprimiert die umgebende Materie und setzt sich als (konzen trische) Druckwelle fort, die exponentiell mit zunehmender Distanz zum Explosionsort an Energie verliert. Damit reduziert sich auch das Verletzungsrisiko mit zunehmendem Abstand von der Explosionsquelle. Durch die Explosion werden Splitter der ursprünglichen Ummantelung des Explosivgemisches, aber auch aus der Umgebung und aus von der Explosion zerstörten Materialien beschleunigt. Solche Splitter erreichen eine schädigende Wirkung in einem Radius, der die schädigende Wir-
Primary treatment of penetrating injuries. Part 1: blast trauma Abstract
Blast injuries may result from a variety of causes but the biomechanical impact and pathophysiological consequences do not differ between domestic or industrial accidents or even terrorist attacks. However, this differentiation relevantly affects the tactical procedures of the rescue teams. Focusing on further detonations, top priority is given to the personal safety of all rescue workers. The rareness of blast injuries in a civilian setting results in a lack of experience on the one hand but on the other hand the complexity of blast injuries to the human body places high demands on the knowledge and skills of the entire rescue team for competent treatment. The purpose of this article is to explain the physicochemical principles of explosions and to convey tactical and medical knowledge to emergency medical services.
Keywords
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CME
Plötzliche Überdruckphase
Langsame Unterdruckphase
Umgebungsdruck
Zeit
Abb. 1 9 Idealisierter Schockwellenverlauf bei „High-order-explosives“Sprengmitteln. (Aus [9])
Abstand von der Explosionsquelle
Verletzungsrisiko
1,0
0
Hitze Druckwelle Splitterwirkung
Abb. 2 9 Zusammenhang zwischen Verletzungsrisiko und Abstand von der Explosionsquelle
kung der Druckwelle bis um das Hundertfache übersteigt. Die als Hitze freigesetzte Energie verur sacht direkte Verbrennungen der Betroffenen und kann darüber hinaus brennbare Materialien in der Umgebung des Explosionsorts in Brand setzen.
Stärke Die Stärke der Explosion ist ebenfalls verantwortlich für das Ausmaß der Zerstörung und der Schädigung von Betroffenen. Entsprechend der Geschwindigkeit, mit der die Reaktion abläuft, unterscheidet man [8]: F „low order explosives“ (LE) und F „high order explosives“ (HE). Low order explosives. Sie beschreiben die Verpuffung und die Deflagration. Die Verpuffung bedeutet letztlich eine sehr schnelle Verbrennung mit deutlich wahrnehmbarem Knall. Die Deflagration umfasst eine Reaktion, die in ihrer Geschwindigkeit zwar deutlich unterhalb der Schallgrenze verläuft, jedoch ausreicht, um Personen oder gar Gebäude zu schädigen. Ein klassisches Beispiel für ein solches Gemisch ist Schwarzpulver.
Verpuffung bedeutet die sehr schnelle Verbrennung mit deutlich wahrnehmbarem Knall
High order explosives. Bei einer Detonation erfolgt die Ausbreitung mit Überschallgeschwindigkeit und entsprechend starker Zerstörungskraft. Als Referenzsubstanz gilt Trinitrotoluol mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von 6900 m/s – man spricht von einer Hochgeschwindigkeitsdruck welle. Dieser Überdruckwelle folgt eine Sogwelle (Unterdruck), die ebenfalls hohe Zerstörungskraft besitzt (. Abb. 1). Maßgeblich für die Schädigung von Gewebe sind sowohl die Druckunterschiede als auch die Geschwindigkeit, mit der diese Druckunterschiede auftreten. High order explosives können Druckunterschiede über 10.000.000 kPa verursachen. Dabei gehen bereits 1000 kPa mit einer 50%igen Letalität einher (. Tab. 1; [10]).
Maßgeblich für die Schädigung von Gewebe sind die Druckunterschiede und die Geschwindigkeit ihres Auftretens
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CME Tab. 1 Pathophysiologische Wirkung der
Ort
Druckwelle. (Adaptiert nach [10])
Durch die Reflexion von Druckwellen (z. B. von harten Flächen wie Wänden und Decken) kann die schädigenErste Trommelfellschäde Wirkung einer Explosion verstärkt werden. So könden nen Personen bei Detonationen in geschlossenen Räu100 In 50% der Fälle Trommen in kürzester Zeit von Schockwellen aus verschiemelfellruptur denen Richtungen getroffen werden. Deshalb ist in ge500 „Blast lung“ schlossenen Räumen („confined space“) mit einer grö700 Erste Todesfälle ßeren Opferzahl bzw. mit schwerwiegenderen Verlet1000 In 50% der Fälle letaler zungen zu rechnen als im Freien („open space“, [11]). Ausgang Diesbezüglich konnten Golan et al. [12] in einer aktuel2000 In 100% der Fälle letaler len Publikation am Beispiel von 22 Attentaten auf OmAusgang nibusse zeigen, dass der Anteil an penetrierenden Ver letzungen bei Explosionen innerhalb von Omnibussen deutlich größer war als bei Explosionen außerhalb davon. Bei Explosionen innerhalb geschlossener Räume muss mit einer hohen Rate an primär Toten und in Abhängigkeit von Art und Menge des Explosivgemisches mit einem hohen Anteil Schwerstverletzter gerechnet werden (30% mit einem Wert >15 im Injury-Severity-Score, ISS; [13]). Druckänderung (kPa) 15
In geschlossenen Räumen ist mit einergrößeren Opferzahl bzw. mit schwerwiegenderen Verletzungen zu rechnen als im Freien
Wirkung
Verletzungsformen
Die Symptome können mit einer zeitlichen Latenz offensichtlich werden
Entsprechend den oben beschriebenen physikalischen Grundlagen verursachen Explosionen ther momechanische Kombinationstraumata. Der Begriff Explosionstrauma beschreibt nicht nur die unmittelbaren biomechanischen Auswirkungen auf den lebenden Körper, sondern auch pathophysiologische Veränderungen, deren Symptome erst mit einer zeitlichen Latenz offensichtlich werden. Das Verletzungsausmaß kann je nach Stärke der Explosion (abhängig von Art und Menge des Explosivgemisches), Abstand von der Explosionsquelle und je nach Wirkung von schützenden Elementen stark divergieren. Geringe Verletzungen ohne Vitalbedrohung sind ebenso möglich wie schwere Polytraumatisierungen. Die Bedeutung des Abstands von der Explosionsquelle für das Verletzungsausmaß ist in . Abb. 2 dargestellt.
Einteilung Meist sind 3 oder mehr Körperregio nen gleichzeitig beim Explosions trauma betroffen
Die direkte Wirkung der Druckwelle verursacht die primären stumpfen Verletzungen
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Explosionstraumata zeichnen sich durch eine Kombinationen von stumpfen, penetrierenden und thermischen Verletzungen aus. Meist sind hierbei 3 oder mehr Körperregionen gleichzeitig betroffen [13]. Verschärft wird die Problematik durch die Tatsache, dass es häufig nicht die augenscheinlich erkennbaren Verletzungen sind, die den Patienten akut vital bedrohen. Für eine qualifizierte notfallmedizinische Versorgung sind deshalb Kenntnisse der biomechanischen Auswirkungen und pathophysiologischen Veränderungen unerlässlich. Entsprechend den Wirkungsmechanismen werden Explosionsverletzungen in folgende Stadien unterteilt (. Abb. 3; [14]): F primär, F sekundär, F tertiär, F quartär, F (quintär). Primäre Explosionsverletzung. Die direkte Wirkung der Druckwelle verursacht die primären stumpfen Verletzungen. Die auf den Körper wirkenden Druck- und Scherkräfte bedingen Kontusionen von Weichteilgewebe, Amputationen von Gliedmaßen und Verletzungen von luftgefüllten Hohlorganen, durch den immensen Druckanstieg und raschen Druckabfall können gerade luftgefüllte Organe wie Lungen, Darm und Ohr/Trommelfell perforieren [15].
CME
Abb. 3 9 Zeitlicher Verlauf von Explosionsverletzungen. (Aus [9])
Sekundäre Explosionsverletzung. Von der Druckwelle beschleunigtes Material (Splitter und Fragmente) verursacht beim Auftreffen auf den Körper z. T. multiple perforierende Verletzungen (. Abb. 4). Das Ausmaß der inneren Verletzungen übersteigt hierbei oft die auf der Haut sichtbaren Perforationen. Deshalb erfordern selbst kleinste Verletzungen der Körperoberfläche eine radiologische Diagnostik. Schutzwesten und -anzüge, wie sie von Polizei und Militär getragen werden, sollen v. a. vor diesen perforierenden Verletzungen schützen; sie bieten keinen Schutz vor den primären Explosionsverletzungen [16].
Eine radiologische Diagnostik erfordern selbst kleinste Verletzungen der Körperoberfläche
Tertiäre Explosionsverletzung. Durch einstürzende Gebäudeteile oder Auftreffen des von der Druckwelle erfassten und weggeschleuderten Körpers auf Hindernisse entstehen die sog. tertiären Explosionsverletzungen. Diese können sowohl stumpf als auch penetrierend sein. Quartäre Explosionsverletzung. Als quartäre Explosionsverletzungen bezeichnet man v. a. durch die durch die freigesetzte Hitze entstehenden Verbrennungen sowie Intoxikationen durch freigesetzte Rauchgase und Giftstoffe. Eine akute Dekompensation bestehender Erkrankungen [z. B. chronisch obstruktive Lungenerkrankung („chronic obstructive pulmonary disease“, COPD), Herzinsuffizienz etc.] fällt ebenfalls in diese Kategorie. Quintäre Explosionsverletzung. Einige Autoren benennen diese 5. Kategorie für Symptome, die in zeitlichem Zusammenhang mit einer Explosion stehen, jedoch nicht eindeutig den ersten 4 Kategorien zugeordnet werden können.
Einzelne Körperregionen Perforierende Verletzungen
Perforierende Verletzungen im Sinne eines sekundären Explosionstraumas können alle ungeschützten Körperregionen betreffen. Aufgrund von diffusen Blutungen, die in der Summe mitunter als relevant einzustufen sind, können diese multiplen perforierenden Wunden (. Abb. 5) v. a. unerfahrene Einsatzkräfte vom konsequenten Vorgehen nach dem ABCDE-Schema ablenken.
Perforierende Verletzungen können alle ungeschützten Körperregionen betreffen
Verletzungen im Bereich des Schädels
Verletzungen im Bereich des Schädels entstehen v. a. als Folge von sekundären und tertiären Explosionsverletzungen. Dabei stellt das Schädel-Hirn-Trauma nach Explosionen mit zwei Dritteln die Haupttodesursache der Opfer, die unmittelbar am Explosionsort versterben, dar.
Wirbelsäulentraumata
Wirbelsäulentraumata sind Folge von Dezeleration, Aufprall auf Hindernisse und Verschüttung (tertiäre Explosionsverletzungen). Besonders bei Patienten, deren Fahrzeug über eine Sprengfalle („improvised explosive devices“, IED) angesprengt wurde und die somit eine große Beschleunigung in axialer Richtung erfahren haben, ist gezielt nach Verletzungen der thorakolumbalen Wirbelsäule zu suchen. Selbstverständlich gelten auch bei explosionsbedingten Wirbelsäulenverletzungen die Grundsätze der achsengerechten Rettung ; unter Bedrohung allerdings kann eine Immobilisation der Wirbelsäule mit den rettungsdienstlich üblichen Mitteln zugunsten einer zügigen Rettung aus dem Gefahrenbereich oft erst verzögert erfolgen.
Bei Insassen eines über eine Sprengfalle angesprengten Fahrzeugs ist gezielt nach Verletzungen der thorakolumbalen Wirbelsäule zu suchen
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Abb. 4 8 Beispiel einer „sekundären Explosionsverletzung“: Multiple Weichteilverletzungen im Bereich des Gesichtsund Hirnschädels durch Splitter und Fragmente (a), ein nach intrakraniell eingedrungenes Metallfragment (Zustand nach operativer Entfernung, b)
Abb. 5 8 Multiple diffuse Blutungen (a) aufgrund eingedrungener Fremdkörper (Schraubenmuttern, b)
Abb. 6 9 Regenschirm(„Umbrella“)Mechanismus durch Antipersonenmine. (Aus [9])
Verletzungen des Rumpfes Verletzungen des Rumpfes und der inneren Organe sind durch Explosionsmechanismen denkbar
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Der Anaesthesist 5 · 2014
Verletzungen des Rumpfes und der inneren Organe sind durch alle 4 oben beschriebenen Mechanismen denkbar. Einsatzkräfte von Militär und Polizei sind in diesem Bereich häufig durch ballisti sche Schutzwesten geschützt. Aufgabe dieser Westen ist jedoch der Schutz vor perforierenden sekundären Explosionsverletzungen durch Splitter und Fragmente. Vor dem stumpfen primären Explosionstrauma schützen diese Westen nicht; vielmehr können sie die Wirkung der Druckwelle unter ungünstigen Umständen noch verstärken. Um die Bewegungsfreiheit der Träger nicht einzuschränken, ist im Bereich der Axilla und der Leiste die Schutzwirkung dieser Westen eingeschränkt. Deshalb können gerade die in diesem Bereich verlaufenden großen Gefäße von perforierenden Verletzungen betroffen sein. Solche Verletzungen erfordern unmittelbare Maßnahmen zum Stoppen der kritischen Blutung („critical“, ).
CME
Gehfähig ?
STaRT
Ja
("Simple triage and rapid treatment")
Nein
Atmung ?
Ja
AF
