ASU Ausgabe: 06-2013

Reduzieren moderne Helikopterkonstruktionen die Lärmexposition bei Luftrettungseinsätzen?

S. van der Giet 1 ,

P. Jansing 2,3 ,

V. Schöffl 4,5,6 ,

T. Küpper 1,6

(eingegangen am 16. 01. 2013, angenommen am 07. 05. 2013)

Abstract deutsch

Reduzieren moderne Helikopterkonstruktionen die Lärmexposition bei Luftrettungseinsätzen?

Hintergrund: Während Helikopterrettungseinsätzen ist das medizinische Personal einem hohen Risiko ausgesetzt, Gehörschäden durch Lärmexposition zu erleiden. Zwei Faktoren müssen hierfür besonders berücksichtigt werden: Erstens die extreme Variabilität der Lärmexposition – es gibt Tage ohne und Tage mit extremer Belastung. Zweitens, die extremen Lärmpegel beim Arbeiten außerhalb des Fluggeräts (Windenoperationen o. Ä.). Es ist bisher unbekannt, ob sich ein nachweisbarer Vorteil bezüglich des Risikos von Hörschäden des Personals aus den moderneren, weniger lauten Konstruktionen der Helikopter und den daraus folgenden Konsequenzen für die Lärmreduktion ergibt.

Zielsetzung: Es wurde die Lärmexposition des Personals an verschiedenen Helikoptertypen während Rettungsoperationen in den Alpen und in anderen Regionen der Welt auf Basis von früheren und aktuellen Messungen und Helikoptertypen abgeschätzt. Dabei wurde besonderes Augenmerk auf die neueren Typen wie den Eurocopter EC 135 gelegt, um den Vorteil einer modernen Lärmschutzkonstruktion mit denen der älteren Modelle vergleichen und bewerten zu können.

Methode: Von den Rettungseinsätzen eines Jahres von vier Rettungsbasen in den Alpen (Landeck und Innsbruck in Österreich sowie Raron und Zermatt in der Schweiz mit n = 2731) wurden die Einsatzzeiten (Lärmexpositionsdauer) analysiert. Dazu wurden die Lärmpegel an definierten Punkten innerhalb und außerhalb der Fluggeräte in verschieden Typen gemessen. Der Studienaufbau orientiert sich hierbei an der Europäischen Richtlinie 2003/10/EG Amtsblatt und an Klasse 1 DIN IEC 651. Aus beiden Datensätzen wurde der äquivalente Dauerschallpegel Leq8h berechnet.

Zur besseren Vergleichbarkeit wurde angenommen, dass alle Rettungseinsätze mit einem bestimmten Helikoptertyp geflogen wurden. Anschließend wurden Modellrechnungen für diverse Helikoptertypen, wie beispielsweise Alouette IIIb, Alouette II „Lama”, Ecureuil AS350, Bell UH1D, Eurocopter EC135 und weitere, aufgestellt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen: Durch die modernere Bauweise hat sich die Situation für das Personal signifikant verbessert. Trotzdem ist es wesentlich, dass für persönlichen Lärmschutz, vor allem für so genannte Lärmpausen in der Freizeit, gesorgt wird. Des Weiteren sind Arbeitsmedizinische Untersuchungen (z. B. die G 20) weiterhin indiziert.

Schlüsselwörter: Lärm – Helikopter – alpine Rettungseinsätze – Arbeitsmedizin –Lärmschutz – Prävention

Abstract English

Do modern helicopter designs reduce the noise exposure during air rescue operations?

Background: During helicopter rescue operations, medical personnel are exposed to a high risk of suffering hearing damage due to noise exposure. Two factors must be taken into account in particular in this respect: Firstly, the extreme variability of noise exposure; There are days without and days with extreme exposure. Secondly, the extreme noise levels when working outside of the aircraft (winch operations or hot loading). So far there are no data available which prove the hypothesis whether modern helicopter constructions sigificantly reduce the noise exosure of the crew.

Objective: Based on previous and current measurements and helicopter types, an estimate was made of the noise exposure of personnel on various types of helicopter during rescue operations in the Alps and in other regions of the world. Special attention was devoted to the newer types such as the Eurocopter EC 135, in order to compare and evaluate the advantage of a modern noise-protection design with those of older models.

Method: The deployment times were analysed for the rescue operations of one year from four rescue bases in the Alps (Landeck and Innsbruck in Austria and Raron and Zermatt in Switzerland, with n = 2731). The noise levels were measured at defined points inside and outside the aircraft for different types. The arrangement of the study was based on the European Directive 2003/10/EC Notice and on Class 1 DIN/IEC 651. The equivalent long-term noise level Leq8h was calculated from both sets of data. To improve comparability, it was assumed that all rescue missions were flown with a particular type of helicopter. Model calculations were then carried out for different helicopter types, such as the Alouette IIIb, Alouette II “Lama”, Ecureuil AS350, Bell UH1D, Eurocopter EC135 and others.

Results and conclusions: The situation for the personnel has improved significantly due to the more modern design. Nevertheless, it is essential that noise protection is provided for personnel, especially for so-called noise breaks in leisure time. In addition, occupational health investigations (such as the g-20) are still indicated.

Keywords: noise – helicopter – Alpine rescue missions – occupational medicine – noise protection – prevention

ASU Arbeitsmed Sozialmed Umweltmed 2013; 48: 330–337

Einführung

Im Vergleich zu Industriearbeitern unterscheidet sich die Lärmexposition der Besatzung eines Rettungshubschraubers in zwei wesentlichen Punkten: die große Variabilität in der Exposition (Tage ohne Exposition, wenn wegen z. B. schlechten Wetters nicht geflogen wird, im Gegensatz zu Tagen mit sehr vielen oder sehr lagen Einsätzen) und zweitens sehr hohe bis extreme Lärmpegel bei Arbeiten außerhalb des Fluggeräts, bei denen Lärmschutz nur eingeschränkt zur Verfügung steht (Küpper et al. 2004). Der Helikopterlärm an sich beträgt nur etwa ein Zehntausendstel der gesamten Helikopterleistung, ist aber eine Lärmquelle erheblicher Energie, bezogen auf das Aufnahmevermögen des menschlichen Ohrs (Kloppel et al. 1993). Zu Arbeiten außerhalb des Helikopters kommt es vor allem durch einsatztaktische Ursachen, wie zum Beispiel das „hot-loading“, bei dem Material oder der Patient in den schwebenden Helikopter verladen wird, oder, und dies eigentlich öfter, dass mit der medizinischen Hilfe schon begonnen wird, bevor die Turbine komplett zum Stillstand gekommen ist. Eine weitere Quelle extremer Lärmexposition für das Personal sind Windeneinsätze, vorwiegend bei der Rückkehr vom Ort des Unfalls: Wenn kleinere Helikopter benutzt werden oder es die Bedingungen vor Ort nicht zulassen, können Patient und Retter nicht sofort innerhalb des Fluggeräts transportiert werden, sondern es muss zunächst ein vorübergehender Landeplatz gefunden werden, so dass sich beide für eine gewisse Zeit außerhalb des Helikopters befinden.

In einer früheren Studie wurden vor allem die ehemals recht häufig eingesetzten Helikopter Alouette II und III untersucht. Es konnte festgestellt werden, dass an nahezu jedem Tag mit auch nur einem einzigen kurzen Einsatz nahe der Basis Äquivalenzlärmpegel (Leq8h) von mehr als 85 dB(A) erreicht wurden, was bekanntermaßen zum Hörverlust führen kann (Küpper et al. 2004).

Bereits in der Vergangenheit gab es verschiedene Messungen bezüglich Helikopterlärm mit Fokus auf die Exposition des Personals. In diesem Beitrag werden nun moderne Helikoptertypen untersucht, um eventuelle Unterschiede festzustellen und den äquivalenten Lärmpegel der einzelnen Maschinen zu errechnen, so dass ein direkter Vergleich möglich wird. In dieser Studie wird auf die moderneren Helikoptertypen fokussiert, denen nachgesagt wird, dass sie die Lärmexposition herabsetzten. Zum Vergleich wurden Altmodelle eingeschlossen, um die Geschichte der Lärmexposition von Rettungs-Crews aufzuzeigen. Das Letztgenannte ist vor allem für Experten von Interesse, die bewerten sollen, ob Crew-Mitgliedern ihr Hörverlust als eine Berufserkrankung anzuerkennen ist. An dieser Stelle fassen wir die Ergebnisse der an anderer Stelle publizierten Gesamtstudie zusammen (Küpper et al. 2013).

Material und Methode

Lärmpegel wurden an definierten Punkten innerhalb und außerhalb des Fluggeräts gemessen (s. hierzu als Beispiel Messpunkte an dem EC 135 in   Abb. 1 ). Die angezeigten Positionen repräsentieren die Plätze der Crewmitglieder während eines Einsatzes. An jeder Position wurden drei unabhängige Messungen auf verschiedenen Flügen jeweils eine Minute lang aufgezeichnet. Diese Daten wurden als Lärmpegel (dB) gespeichert. Für die Berechnung der äquivalenten Lärmpegel (s. unten) wurde der Durchschnitt dieser Lärmpegel genutzt, wenn ihre Differenz unter fünf Prozent lag.

Das benutzte Mikrofon war ein Kondensatormikrofon (Typ 4135, Brüel und Kjaer). Dieser Typ zeigt eine außergewöhnliche Linearität im Bereich zwischen 20 und 2000 Hz, und das Signal ist zwischen 2 und 20 kHz als weitgehend linear zu beschreiben. Aus früheren Untersuchungen im Bezug auf Fliegerei und Militärlärm (Schüsse), ist bekannt, dass dieses Mikrofon zu den zuverlässigsten gehört, die für derartige Einsatzbereiche zur Verfügung stehen. Dies wiederum könnte eine Konsequenz aus der Konstruktion sein, die garantiert, dass es auch in der Nähe magnetischer Felder (z. B. in der Nähe eines großen Motors) eingesetzt werden kann. Das Signal wurde entsprechend der DIN IEC 651 digital im integrierenden Schallpegelmessgerät Norsonic 110 Sound and Vibration Analyzer ( Norsonic AS, Tranby, Norwegen) gespeichert. Das System wurde im „fast“-Modus verwendet und die Auswertung in dB(A) durchgeführt (DIN 1994). Das Messsystem wurde ebenfalls entsprechend der DIN IEC 651 mit einem Schallkalibrator Typ 4230 (Brüel und Kjaer, Seriennummer 1511608) auf 94 dB und 1000 Hz kalibriert. Damit stimmt die Messanordnung mit der Klasse 1 DIN IEC 651 (DIN 1994) überein.

Für die Außenmessungen wurde das Mikrofon mit einem Windschutz (Brüel und Kjaer) gegen den Abwind des Rotors geschützt, um Fehler in den Messungen auszuschließen. Die Datenaufnahme im Inneren des Fluggeräts erfolgte beim konstanten Geradeausflug. Gemäß der DIN ISO 5129, eine Norm, die speziell für die Lärmaufzeichnung innerhalb von Fluggeräten erstellt wurde, wurde das Mikrofon direkt (0,1 m) neben das Ohr der Person gehalten, die sich an der entsprechenden Position der in Abb. 1 markierten Punkte befand (DIN 2003).

Die äquivalenten Dauerschallpegel (Leq8h) wurden über die Gleichung berechnet, die in der DIN 45645-2 für einen 8-h-Zeitraum angegeben ist (DIN 1997). Unter Verzicht auf die Faktoren für Tonalität und Impulshaltigkeit, die spezifisch deutschen Anforderungen entsprechen (und später abgeschafft wurden), entspricht die Auswertung der Daten denen in anderen europäischen Staaten und dem Europäischen Standard (EU 2003). Die Formel soll für Lärmpegel genutzt werden, die während einer Arbeitsschicht nahezu konstant sind. Wenn es Phasen mit signifikant mehr oder weniger Lärmbelastung während einer Schicht gibt, wie es für das Flugpersonal bei der Einsatzplanung oder mehr oder weniger während des Fluges der Fall ist, sollte die Schicht in Abschnitte ähnlicher Lärmbelastung aufgeteilt werden.

Dieser Empfehlung nachkommend wurden die jeweiligen Schallpegel für folgende Abschnitte berechnet: Flugdauer (zum Unfallort, zum Krankenhaus und zurück) sowie Dauer der Windenoperation. Diese Daten wurden aus dem Flugreport des Piloten übernommen. Die Zeit zur Behandlung des Patienten und die Abschnitte in der Basis zwischen den Einsätzen wurden mit 60 dB(A) veranschlagt, was dem normalen Gesprächslärmpegel entspricht. Der äquivalente Dauerschallpegel wurde für jeden Tag und für jede Crew während der Zeit der Untersuchung für jeden Flug (Einsatzdauer), per Tag und per Basis wie oben beschrieben berechnet.

Um die Exposition des Personals zu berechnen, wurden die Daten von vier Basen über ein Jahr lang analysiert [insgesamt 2776: Schweiz – Zermatt (n = 622) und Raron (n = 457); Österreich – Landeck (n = 836) und Innsbruck (n = 811)]. Diese Daten waren dieselben, die in einer frühern Untersuchung genutzt wurden (Küpper et al. 2004), um die direkte Vergleichbarkeit mit den aktuellen Ergebnissen sicherstellen zu können. Das Design der Untersuchung und die Datenauswertung entsprechen den neuen Richtlinien der Europäischen Union (EU 2003).

In die aktuelle Studie wurden die folgenden gewöhnlich für Rettungseinsätze benutzen Helikopter eingeschlossen: Eurocopter EC 135 P2, BK 117 (Messerschmitt-Bölkow-Blohm/Eurocopter) und Bell UH-1D. Die gleichen Berechnungen wurden für die folgenden historischen Modelle durchgeführt: Mi-4, Bell 412, Sikorsky H-23 D (= UH12), Sikorsky H-34, and Sikorsky H-37. Die Grundlagendaten für diese Helikopter wurden der Literatur entnommen. Die Berechungen sollten zum besseren Verständnis der Geschichte der Lärmexposition während Rettungseinsätzen dienen und die Bearbeitung von gutachterlichen Fragen bei (vermuteter) beruflich bedingter Lärmschwerhörigkeit zu erleichtern. Viele der letztgenannten Typen sind mittlerweile außer Dienst gestellt, einige (z. B. Sikorsky H23 D) sind, vor allem in Entwicklungsländern und zu Trainingszwecken, immer noch im Einsatz. Für die Arbeitsmedizin sind diese historischen Daten vor allem zur Beurteilung von Mitarbeitern mit Lärmschwerhörigkeit von Bedeutung.

Die statistische Auswertung erfolgte mit dem Wilcoxon-Rangsummentest, um herauszufinden, ob sich Unterschiede in den Lärmpegeln an den verschiedenen Positionen ergaben. P < 0,5 wurde als signifikant definiert. Es wurden mindestens 10 unabhängige Messungen an jeder Position durchgeführt. Der Messfehler wurde den Empfehlungen entsprechend als Standardabweichung vom Mittelwert in Prozent berechnet (DIN 1994).

Ergebnisse

Mit einer Abweichung von 4 % waren die Ergebnisse reproduzierbar, obwohl die Situation und das Umfeld sehr ungewöhnlich waren. Ein Beispiel der täglichen Lärmexposition wird in   Abb. 2 gegeben. Es basiert auf mit 42,4 % der Tage ohne Lärmexposition in Raron (Schweiz) und 36,6 % in Zermatt (Schweiz) sowie 31,1 % in Landeck und 15,8 % in Innsbruck (beides Österreich; Küpper et al. 2004).

Beim EC 135 lagen die außen gemessen Lärmpegel zwischen 100,1 und 107,8 dB(A), mit der höchsten Exposition während des Auftankens. Wegen der Überschneidung der Bereiche mehrerer Messergebnisse an den verschiedenen Messpunkten (keine signifikanten Unterschiede) nahmen wir an, dass die Lärmexposition an diesen Punkten außerhalb des Helikopters vergleichbar ist. Da die Höchstwerte die Totalexposition eines Tages dominieren und das Personal diesen regelmäßig ausgesetzt ist (z. B. beim „Hot-Loading“ oder bei Windenoperationen) wurden 104 dB(A) verwendet, um die Exposition außerhalb des Fluggeräts zu berechnen. Die Ergebnisse innen reichen von 86,1 bis 94,8 dB(A) (Türöffnen während der Windenoperation: 98,4), somit wurden 94 dB(A) herangezogen, um die Exposition innerhalb des Fluggeräts zu bestimmen.

Die BK 177 zeigte Lärmpegel zwischen 92,3 und 94,4 dB(A) innen und zwischen 106,2 und 108,8 dB(A) außen. Auch hier zeigten sich die höchsten Messwerte bei der Position „Auftanken“ und es gab keine großen Abweichungen in den verschiedenen Messpunkten. Deshalb wurden 108 dB(A) als „Außenlevel“ und 95 dB(A) als „Innenlevel“ für die weiteren Berechnungen definiert.

Bei der Bell UH-1D wurden 94,0 bis 96,1 dB(A) innen und 102,9 bis 106,0 dB(A) außen gemessen. Für die Berechnungen wurden 95 dB(A) („innen“) und 105 dB(A) („außen“) genutzt, da es wiederum keine signifikanten Unterschiede für die Messpunkten gab. Die entsprechenden Ergebnisse für die Ecureuil waren 98,2 bis 101,7 dB(A) und 108,3 bis 112,0 dB(A). Hier wurde 101 dB(A) benutzt, um die Exposition innerhalb des Helikopters zu berechnen, und 111 dB(A) für außerhalb.

Im Inneren der Alouette II „Lama“ lagen die Lärmpegel zwischen 106 und 109 dB(A) und außen zwischen 116 und 120 dB(A). Um den Leq8h zu berechnen, wurden 108 dB(A) und 120 dB(A) definiert. Bei der Alouette III lagen sie zwischen 104,6 dB(A) und 106,5 dB(A) innen und bei 116 bis 120 dB(A) außen. Auch hier wurden die höchsten Pegel während des Auftankens gemessen. Für diesen Helikoptertyp wurde der Leq8h mit 106 dB(A) und 120 dB(A) kalkuliert.

Für die Helikoptertypen, die in Europa eher von historischem Interesse sind, oder für Gutachten über Lärmschwerhörigkeit als Berufserkrankung, wurden die Daten aus der Literatur verwendet, um den Leq8h zu ermitteln.

Der mittlere Leq8h für das Personal, das die EC 135 fliegt, wurde berechnet zu 85,5 dB(A) (Schweiz 85,4, Österreich 86,1; p < 0,001) mit einem Spektrum von 70 bis 74 dB(A) in 1,6 % der Einsatztage (ET), und 95 bis 99 dB(A) in 0,4 % der ET (   Abb.3 und   Tabelle 1 ). Es zeigten sich bei allen Helikoptertypen für die Einsatzbasen in Tirol signifikant höhere Leq8h wegen der längeren Anflüge zu den Unfallorten entlang der Nord-Süd-Täler dort (s. Abb. 3, Tabelle 1). Der Durchschnitts-Leq8h für BK 117 betrug 87,2 dB(A) (Wallis 86,8, Tirol 87,6; p < 0,05, s. Tabelle 1) 44,5 % der ET im Wallis und 63,3 % der ET in Tirol zeigten Leq8h-Werte von mehr als 80 dB(A). Verglichen mit der EC 135 war der Leq8h bei der BK 117 signifikant höher (p < 0,0001, s. Tabelle 1). Der Durchschnitts-Leq8h der Alouette II „Lama“ betrug 100,1 dB(A) und unterschied sich ebenso signifikant von der EC 135 und der BK 117 (p < 0,0001, s. Tabelle 1). Mit 98,4 dB(A) unterschied sich der Leq8h der Alouette III signifikant von allen oben genannten Typen (p < 0,0001, s. Tabelle 1). Die Ecureuil zeigte einen mittleren Leq8h von 92,8 dB(A), der sich hochsignifikant von allen anderen Typen unterscheidet mit Ausnahme des Sea King (p < 0,0001, s. Tabelle 1) sowie der Bell UH-1D mit 86,8 dB(A) (s. Tabelle 1). Sortiert nach Lärmexposition ist der leiseste der Standardrettungshelikopter die EC 135 und der lauteste der Typen, die immer noch im Einsatz sind, die Alouette II (   Abb. 4 ). Die Daten der anderen Helikoptertypen, berechnet mit den Lärmpegeln aus   Tabelle 2 , werden in Tabelle 1 dargestellt. Es konnten keine Daten für Bell 412, Agusta 109 und Dauphin gewonnen werden, die auf einigen Rettungsbasen in Europa stationiert sind.

Diskussion

Die Studie untersucht den Effekt der neueren lärmreduzierten Helikopterkonstruktionen auf die Lärmexposition und das sich daraus ergebende Risiko eines lärminduzierten Hörverlusts beim Personal der Crews alpiner Helikopterrettungsteams. Ein spezifisches Problem ergibt sich daraus, dass es immer noch keinen Helm gibt, der sowohl adäquaten Gehörschutz als auch eine Kommunikationsmöglichkeit mit dem Bodenteam an der Unfallstelle im Fall einer Windenoperation bietet und gleichzeitig die Anforderungen eines Flughelms und eines Bergsteigerhelms in sich vereint (DIN EN 12 492 (DIN 2000)). Da aber die alpinen Gefahren als wichtiger zu bewerten sind, nutzen die meisten Retter Helme bei Windenoperationen, die v. a. die Normen für Bergsteigerhelme erfüllen (Shimanski 1998a,b; Durrer 1993). Diese sorgen für einen guten Schutz gegen herabfallende Steine und Eis und erlauben eine perfekte Kommunikation, schützen aber nicht gegen Lärm. Der zusätzliche Gebrauch von Headsets unter solchen Helmen ist meist nur schwer zu bewerkstelligen, weil sie schlicht nicht darunter passen oder auch kleine Passformlücken einen signifikanten Anstieg der Lärmbelastung bedeuten. Helme mit integrierter Kommunikationseinrichtung stellen dagegen hinsichtlich der Normen für Fliegerhelme bzw. Bergsteigerhelme Kompromisse dar.

Mit den signifikant leiseren Helikopterkonstruktionen und der mittleren Dauer von etwa 3 min bei Windenoperationen könnten nun die Crewmitglieder zu dem Schluss kommen, dass ihr „leiser“ Helikopter ihr Gehör nicht schädigt. Als Konsequenz daraus könnten sie die Tatsache ignorieren, ihr Gehör trotzdem schützen zu müssen. Obwohl die neuesten Konstruktionen einen signifikant kleineren Lärmpegel aufweisen, ist die Kombination aus Lärmschutz, Kommunikation und Schutz gegen Umweltrisiken (z. B herabfallende Steine oder Eis) immer noch ein Problem.

Es gibt diverse Publikationen, die sich mit dem Thema des Fluglärms und Gehörschäden beschäftigen. Die meisten stellten die Anzahl der Flugstunden oder die Gesamtsumme der Flugjahre als unabhängiges Risiko dar (z. B. Edington u. Oelmann 1982; Peters u. Ford 1977, 1983; Ribak et al. 1985; Fitzpatrick 1988; Jones 1988; Wu et al. 1989; Matschke 1987). Andere wiederum konnten keinen Zusammenhang finden (Pasic u. Poulton 1985), untersuchten jedoch den Transport mit recht leisen Helikoptern zwischen Krankenhäusern, also fast nur im Geradeausflug und ohne jegliche Tätigkeit außerhalb des Fluggeräts bei laufender Turbine (z. B. „hot loading“). Allgemein ist ein Vergleich der Untersuchungen wegen der Vielzahl der untersuchten Faktoren schwierig (Owen 1995). Die Exposition im alpinen Luftrettungsdienst ist hauptsächlich abhängig vom genutzten Helikoptertyp, der Gesamtflugzeit (regionale Unterschiede, v. a. in den Distanzen, Anzahl der Einsätze pro Tag), die Summe der Windeneinsätze und des „hot-loadings“.

Im Gegensatz zum Flugzeug- oder Industrielärm gibt es einen wichtigen Unterschied in der Verteilung der Exposition. Während typischerweise Fluzeug- oder Industrielärm auf 70–90 dB(A) begrenzt ist und normalerweise nur für eine Schicht oder einen Flug andauert, ist der Lärm während einer alpinen Flugrettung auf einem wesentlich höheren Pegel mit bis zu 120 dB(A) – manchmal sogar mehr – und extrem saisonabhängig. Während es in den Monaten Mai oder November Tage oder sogar Wochen gibt, an denen gar nicht oder nur wenige Einsätze geflogen werden, wird die Besatzung diesen extremen Lärmpegeln in der Hochsaison 12 oder mehr Stunden ausgesetzt, da es zeitweise keine Pause zwischen den Einsätzen gibt.

Zunächst ergibt sich bei begrenzter Exposition ein vorübergehender Hörverlust. Wie die Daten zeigen, liegen auch die leisesten Einsatztage zwischen 80 und 85 dB(A) Leq8h. Eine solche Exposition braucht dann eine entsprechende Ruheperiode (wenigstens < 60 bis 65 dB(A), also Gesprächsäquivalenz), die aber durch den recht schnell darauf folgenden Alarm meist nicht möglich ist. Ein adäquater Schutz wäre durch gute Schichtplanung für das Personal möglich, dann aber müsste eben mehr als ein Team zur Verfügung stehen. Während es meist genug Piloten und Rettungshelfer für solche Schichtpläne gäbe, ist dies für Ärzte nicht möglich. Die beiden Rettungsbasen Zermatt und Raron in der Schweiz arbeiten mit nur einem Arzt, der die Basis von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang betreut und in der Nacht auf Abruf steht. Solche Personen sind natürlich einem hohen Risiko ausgesetzt, einen dauerhaften Hörschaden zu erleiden. Aus einsatztaktischen Gründen ist somit das höchste Risiko für eine Lärmschädigung für den Notarzt anzunehmen, der auch ohne Windeneinsatz oft das Fluggerät am Notfallort bereits verlässt, bevor die Turbinen zum Stillstand gekommen sind, um die Therapie so früh wie möglich zu beginnen.

Seit den frühen neunziger Jahren haben sich die im Dienst befindlichen Helikoptertypen oft geändert. In den USA und anderen Ländern war der Longranger der populärste Hubschrauber, in Europa hingegen war es zunächst die Alouette II und III, später die Ecureuil. Wie die Daten zeigen, war dies nicht nur durch die Vorteile beim Einsatz sowie die größere Reichweite und Geschwindigkeit bedingt, sondern auch durch die geringere Lärmexposition für das Personal. Es bleibt weiterhin schwierig, eine realistische Einschätzung des Gesamtlärmexposition vorzunehmen, wenn ein Arbeitnehmer, der auf verschiedenen Helikoptertypen zum Einsatz kam, die Anerkennung seiner Schwerhörigkeit als Berufskrankheit einfordert. Überführt man alle Helikoptertypen, die jemals bei Rettungseinsätzen in der Höhe geflogen wurden, in dasselbe Rechenmodell, so wird ein direkter Vergleich der Exposition möglich (s. Tabelle 1). Dies soll die Arbeit der Experten vereinfachen und eine genauere Entscheidung über den beruflichen Hörverlust des Rettungspersonals zulassen.

Wann immer die EC 135 zum Einsatz kommt, ist die Lärmbelastung noch geringer als im Vergleich. Dieser Typ Fluggerät war der leiseste, der untersucht wurde. Für den Lärmschutz ist es wichtig, dass Helikopterlärm aus mehreren Komponenten besteht, die alle zusammen die hohe Exposition des Personals ergeben: zunächst der vom Hauptrotor erzeugte tieffrequente Rotationslärm, dann eine stochastische Komponente, „vortex noise“ genannt, mit Frequenzen > 200 Hz und einem Spektrum, das sich eher als kontinuierlich präsentiert als das Rotorgeräusch, zum dritten einige konstante Spitzen in hohen Frequenzen von Turbine, Aggregaten und anderen Bauteilen des Motors (Heinig 1971; Laudien 1976; Laudien u. Huber 1977) und zuletzt impulshaltige Komponenten, die durch ein Vakuumphänomen verursacht werden, wenn die Rotorspitzen auf Überschallgeschwindigkeit sind oder durch den Wirbel des Hauptrotors, der vom Heckrotors durchschlagen wird. Die neueren Konstruktionen haben schon einige Lärmkomponenten reduziert. So wurde z. B. das Design der Rotorblattenden verändert. Den wichtigsten Effekt aber brachten die neuen Heckrotorkonstruktionen, die verhindern, dass die Wirbel des Hauptrotors zerschlagen werden (umkapselter Heckrotor) und die asymmetrische Rotorkonstruktion (   Abb.5 ). Letztere bewirkt eine enorme Lärmreduktion durch Phasenmodulation.

Wie in den anderen Untersuchungen, ist auch hier die Zeit zwischen den Flügen als leise angenommen worden, ohne ein Risiko des Gehörverlusts. Wie mehrere Autoren herausstellen, ist dies leider nicht realistisch [Konzerte, tragbare Wiedergabegeräte, u. Ä. (Babisch et al. 1988; Babisch u. Ising 1989; Esser 1992; Ising et al. 1988; Krahenbuhl et al. 1988; Matschke 1993)].

Ein weiterer, bisher wenig diskutierter Punkt ist der kombinierte Effekt von Lärm und Hypoxie. Typische alpine Rettungseinsätze finden in Höhen zwischen 2500 und 4600 m Höhe statt (Küpper 2006). In diesen Höhen ist der Sauerstoffpartialdruck um ein Drittel rediziert (Küpper et al. 2010; Ernsting u. King 1988; Ruff u. Strughold 1944; Muller 1967). Das Hören an sich ist ein aktiver, energieverbrauchender Prozess. Die Energie wird im Hörorgan, der Cochlea, über einen, relativ gesehen, langen Diffusionsweg sichergestellt. Unter Hypoxiebedingungen kann eben dies kritisch werden. Im Tierexperiment konnte gezeigt werden, dass es eine signifikante Reduktion der Cochleaperfusion bei einer Exposition mit 85 dB(A) für 6 Stunden gab (Attanasio et al. 2001). Andere Untersuchungen zeigten den gleichen Effekt erst bei höheren Pegeln (> 100 dB(A)), dann aber linear zu steigenden Lärmpegeln und fallendem perilymphatischem Sauerstoffpartialdruck (Lamm u. Arnold 1996). Beide Effekte hielten für eine Stunde nach Ende der Exposition an. Eine komplette Erholung gab es erst nach drei Stunden. Eine andere Studie am Tiermodell zeigte einen vorübergehenden Hörverlust nach einer isobaren Exposition mit 6 % Sauerstoff, was einer Höhe von ungefähr 10 500 m entspricht (Attias et al. 1990). Das Ergebnis, dass akklimatisierte Tiere einen signifikant geringeren Hörschaden zeigten, unterstützt die These eines kombinierten Effekts von Hypoxie und Lärm (Berendt et al. 1978). Menschen in isobarer Hyoxie mit einer arteriellen Sauerstoffsättigung von 74 % (was einer Höhe von etwa 4500–5500 m entspricht), zeigten signifikante vorübergehende Verschiebungen der Hörschwelle (Fowler u. Grant 2000). Auch wenn bislang nicht untersucht, so weisen diese Effekte jedoch darauf hin, dass die Hörschwellen, die für sicheres Arbeiten von Personen in lauter Umgebung möglicherweise gelten, nicht sicher sind für Personen, die unter Hypoxiebedingungen arbeiten. Dies gilt z. B. für die Crews vom alpinen Luftrettungsdienst. Ein weiter Punkt, der in diese Studie bisher nicht eingeschlossen wurde, ist die Kommunikation via Intercomsystem des Fluggerätes oder per Funk während des Einsatzes. Die Kommunikation bedingt einen weiteren Anstieg in der Lärmexposition um + 3–6 dB(A) (Glen u. Moorse 1977; Wolf et al. 1988; Owen 1995). Wie das Beispiel eines Beinaheunfalls aus einer früheren Veröffentlichung zeigt (Küpper et al. 2004) ist perfekte Kommunikation unabdingbar für die Sicherheit. Daher kann dieser Lärm nicht vermieden werden.

Obwohl unsere Daten zeigen, dass moderne Helikopterkonstruktionen einen signifikanten Abfall der Lärmexposition bewirken, haben die Crews von alpinen Luftrettungseinsätzen immer noch ein sehr hohes Risiko für dauerhaften Hörverlust. Die Ärzte bzw. Luftretter und die Windenleute sind am stärksten gefährdet. Dieses Risiko sollte durch das konsequente Tragen von Gehörschutz weiter minimiert werden. Wo Helme oder Headsets, die eine Lärmreduktion von mindestens 25 dB(A) gewährleisten, nicht genutzt werden können, sollten zumindest Ohrstöpsel getragen werden. Während ein Helikopter den Patienten anfliegt, sollte dieser (sofern er noch dazu in der Lage ist) und auch die Personen, die sich am Schauplatz des Einsatzes aufhalten (z. B. Ersthelfer), sich die Ohren zuhalten. Im Bezug auf die Gehörschädigung ist das sog. „hot loading“ die gefährlichste Situation. Das Manöver wird in ca. 2 % der Einsätze geflogen (Küpper 2006). Während dieses Manövers setzt der Helikopter nur eine Kufe auf den Boden und schwebt unter voller Motorlast, während der Patient, die Ausrüstung und die Crew an Bord gebracht werden. Die durchschnittliche Dauer beträgt ca. drei Minuten, was bedeutet, dass die empfohlenen Grenzwerte der Exposition in dieser Zeit 25fach überschritten werden. Solch ein Manöver sollte eigentlich nie geflogen werden, wenn nicht alle Beteiligen über adäquaten Gehörschutz verfügen. Außerdem sollten alle Personen, die an Helikopterrettungseinsätzen beteiligt sind, regelmäßig arbeitsmedizinisch untersucht werden, z. B. gemäß der deutschen G 20-Richtlinie (lärminduzierte Schwerhörigkeit, DGUV 2010).

Zusammenfassung

Fortgeschrittenes Rotordesign und Motorentechnik der modernen Helikopter tragen signifikant zur Reduktion der Lärmexposition des Personals bei. Obwohl es im alpinen Luftrettungsdienst immer noch ein technisches Problem ist, adäquaten Gehörschutz zu finden, und die Windenoperationen bzw. „hot loading“ in der Regel nur einige Minuten dauern, ist es nicht akzeptabel, von Gehörschutz Abstand zu nehmen. Mit nahezu allen Helikoptertypen, unter Verwendung des gleichen Modells zur Abschätzung der Lärmexposition des Personals, ist es möglich, einen direktern Vergleich zu ziehen und eine genauere Aussage über die Gesamtexposition einer Person zu ermitteln, die auf verschiedenen Helikoptertypen geflogen ist.

Danksagung: Herzlichen Dank an die Crew des ADAC Helikopters „Christoph Europa 1“ in Merzbrück, vor allem Carsten Zillgen (Pilot), Sven Mainz (Basisleiter) und allen anderen Teammitgliedern. Herr Oberfeldwebel Mark Birkelbach (NATO Airbase Nörvenich) unterstützte das Team bei der Untersuchung der Bell UH1-D. Lutz Richter bei der Datenkonvertierung vom Messequipment in die statistische Software. Außerdem möchten wir uns bei der Air Zermatt AG (Zermatt und Raron) und den Luftrettungsbasen in Innsbruck und Landeck (Prof. Dr. Flora) für ihre Unterstützung bedanken.

Literatur

Attanasio G, Buongiorno G, Piccoli F et al.: Laser Doppler measurement of cochlear blood flow changes during conditioning noise exposure. Acta Otolaryngol 2001; 121: 465–469.

Attias J, Sohmer H, Gold S, Haran I, Shahar A: Noise and hypoxia induced temporary threshold shifts in rats studied by ABR. Hear Res 1990; 45: 247–252.

Babisch W, Ising H, Dziombowski D: Einfluß von Diskothekenbesuchen und Musikgewohnheiten auf die Hörfähigkeit von Jugendlichen. Z Lärmbekämpf 1988; 35: 1–9.

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Für die Verfasser:

Prof. Dr. med. Thomas Küpper

Institut für Arbeits- und Sozialmedizin der RWTH Aachen

Pauwelsstraße 30 – 52074 Aachen

tkuepper@ukaachen.de

Literatur

Fussnoten

1 Institut für Arbeits- und Sozialmedizin der RWTH Aachen (Direktor: Prof. Dr. med. Thomas Kraus)

2 Landesinstitut für Gesundheit und Arbeit des Landes Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf

3 Institut für Arbeits- und Sozialmedizin der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (Direktor: Prof. Dr. med. Peter Angerer)

4 Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie (Chefarzt: Prof. Dr. med. Wolf Strecker), Klinikum Bamberg

5 Abteilung für Unfallchirurgie des Universitätsklinikums Erlangen (Leiter: Prof. Dr. med. F. F. Hennig), Friedrich-Alexander Universität, Erlangen-Nürnberg

6 Medizinische Kommission der Union Internationale des Associations d‘Alpinisme (UIAA), Bern/Schweiz

  • Abb. 1:  Position des Mikrofons am Eurocopter EC 135

  • Abb. 2:  Verteilung der täglichen Lärmexposition (a: alle Basen), Raron (b: Schweiz), Innsbruck (c: Österreich). (Daten aus Küpper et al. 2004)

  • Abb. 3:  Lärmexposition (Leq8h) für EC 135 (nur Tage mit Rettungseinsätzen; grün: Wallis/Schweiz, blau: Tirol/Österreich)

  • Tabelle 1:  Lämbelastung des Personals unter der Annahme, dass alle Einsätze mit dem gleichen Fluggerät geflogen wurden

  • Abb. 4:  Tägliche Lärmbelastung als äqivalente Lärmbelastung (Leq8h) für diverse Helikoptertypen (nur Tage mit Rettungseinsätzen)

  • Tabelle 2:  Lärmpegel weiterer Helikoptertypen

  • Abb. 5:  Asymmetrischer und gekapselter Fan-in-Fin-Rotor Fenestron ® Heckrotor der EC 135

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