Blasenmodell: VPM, RGBM und tiefe Stopps

Makroaufnahme winziger Gasblasen unterschiedlicher Größe in einem klaren Gel. — Illustration, mit Google Gemini erzeugt.

Ein Blasenmodell ist ein Dekompressionsmodell, das nicht nur das im Gewebe gelöste Inertgas berechnet, sondern auch das freie — also die Blasen selbst. Es nimmt an, dass im Körper schon vor dem Tauchgang mikroskopische Blasenkeime vorhanden sind, und richtet den Aufstieg danach aus, wie stark diese Keime wachsen. Daraus folgt ein anderes Aufstiegsprofil als aus den klassischen Modellen.

Der Unterschied zum Modell gelöster Gase

Die klassische Linie von Haldane über Bühlmann rechnet mit einer einzigen Größe: dem Inertgas, das in einem Gewebe gelöst ist. Solange dessen Druck einen zulässigen Wert nicht überschreitet — den M-Wert —, gilt der Aufstieg als zulässig. Was dabei nicht gerechnet wird, sind Blasen. Sie kommen in diesen Modellen nicht vor; sie sind das, was man vermeiden will, nicht das, was man berechnet.

Genau dort setzen Blasenmodelle an. Suunto beschreibt das für die eigene Umsetzung so: „Mit dem Suunto RGBM werden sowohl gelöste als auch freie Gase im Blut und in den Geweben von Tauchern vorausberechnet.“ Die klassischen Modelle, heißt es dort weiter, seien solche, „in denen kein freies Gas vorausberechnet wird“. Der Rechenweg über Kompartimente und Halbwertszeiten bleibt dabei erhalten — er bekommt nur eine zweite Ebene darüber.

Zwei Familien

Das Varying Permeability Model (VPM) stammt aus Arbeiten der University of Hawaii, mit denen Blasenbildung in Systemen von Gelatine bis zu Wassertieren beschrieben wurde. Nach der Darstellung von GUE haben David Yount und Don Hoffman dieses Modell Ende der achtziger Jahre auf die Berechnung von Dekompressionstabellen angewandt; die zugrunde liegende Arbeit ist dort auf 1986 datiert. Der Kern ist die Annahme, dass solche Keime auch im Gewebe eines Tauchers vorhanden sind. Ihre Durchlässigkeit ändert sich mit dem Druck — bei Tauchgängen tiefer als etwa 9 ATA, also rund 80 Meter, gelten sie als undurchlässig, und das Modell rechnet für solche Tauchgänge konservativer. Keime oberhalb einer kritischen Größe wachsen beim Aufstieg, und das Modell begrenzt nicht einen Druck, sondern das entstehende Gasvolumen. An die Stelle der Matrix aus M- oder a/b-Werten treten fünf Konstanten für den Einzeltauchgang, sieben für Wiederholungstauchgänge.

Das Reduced Gradient Bubble Model (RGBM) geht auf Bruce Wienke zurück. Es nimmt eine exponentielle Größenverteilung der Blasenkeime an — „an exponential distribution of sizes of bubble seeds is always present, with many more small seeds than large ones“ — und hält Blasen bei allen Drücken für gasdurchlässig; die Gel-Vorstellung des VPM lehnt es ausdrücklich ab. Die Kompartimentstruktur übernimmt es von Haldane, mit Halbwertszeiten von 1 bis 720 Minuten je nach Gemisch. Verwendet wird es unter anderem in Tauchcomputern von Suunto und Mares. Suunto selbst hat es nach eigener Darstellung Ende der neunziger Jahre eingeführt, und zwar in Verbindung mit dem bisherigen M-Wert-Modell.

Dass in einem Gerät „RGBM“ steht, heißt deshalb nicht, dass darin das vollständige Modell rechnet. Die englischsprachige Wikipedia beschreibt die Suunto-Umsetzung als Näherung: ein abgewandeltes Haldane-Modell mit neun Kompartimenten und der Annahme einer durch Blasen verringerten Entsättigung.

Was daraus folgt: tiefe Stopps

Wenn das Blasenwachstum die maßgebliche Größe ist, liegt es nahe, früher anzuhalten — bei höherem Umgebungsdruck, bevor die Blasen groß werden. CMAS beschreibt den Gedanken so: „The aim is to eliminate as many bubbles as possible at depth before continuing to ascend, in order to prevent the risk of desaturation accidents.“ In der Praxis bekannt wurde er durch Richard Pyle, der Mitte der neunziger Jahre auf halber Strecke zwischen Grund und erstem rechnerischen Stopp anhielt. Seit einem Workshop von 2008 gilt als tiefer Stopp jeder Stopp, der tiefer liegt als die vom Modell vorgesehenen. CMAS hält zugleich fest, dass streng wissenschaftlich nichts davon belegt war. Zur Sache selbst: Deep Stop.

Was die Messung ergab

Die bis heute aussagekräftigste Untersuchung dazu stammt vom Navy Experimental Diving Unit (Doolette, Gerth und Gault, Bericht TR 11-06 von 2011). Verglichen wurden zwei Aufstiegspläne für denselben Lufttauchgang bei gleicher Gesamtstoppzeit von 174 Minuten: ein Plan nach einem Modell gelöster Gase (Thalmann VVal-18) mit erstem Stopp auf 40 Fuß und ein Plan nach einem Blasenmodell (BVM(3)) mit erstem Stopp auf 70 Fuß.

Das Ergebnis fiel gegen die tiefen Stopps aus: 3 Dekompressionsunfälle auf 192 Tauchgänge beim flachen Plan gegenüber 11 auf 198 beim tiefen, mit p = 0,030 im einseitigen exakten Test nach Fisher; nach dem Ausschluss eines Falls im Nachgang p = 0,047. Die Autoren führen das darauf zurück, dass die langsamere Entsättigung oder die fortgesetzte Gasaufnahme den erwarteten Vorteil aufhebe. Untersucht wurde dabei ein bestimmtes Blasenmodell der amerikanischen Marine — nicht RGBM und nicht VPM.

CMAS zieht daraus eine Linie, die sich nach dem Inertgas richtet: tiefe Stopps „Not recommended for nitrogen dives (air, nitrox)“, aber „Recommended for helium dives“. Für Heliumtauchgänge verweist der Verband auf Arbeiten von Comex, nach denen kurze Stopps von etwa einer Minute auf halber Tiefe oder tiefer das Risiko senken; erzwungen werden sie dort über umgekehrte Gradientenfaktoren.

Was das für den Sporttaucher heißt

Zunächst dies: Welches Modell im eigenen Computer rechnet, steht auf dem Gerät, und es ist keine Nebensache. Zwei Computer mit demselben Profil können verschiedene Nullzeiten und verschiedene Stopps anzeigen, ohne dass einer davon defekt ist — sie rechnen Verschiedenes. Wer im Team taucht, gleicht das vorher ab, statt sich unter Wasser über die Anzeige zu wundern.

Und dann das Unbequeme: Der Streit zwischen den Modellfamilien ist nicht entschieden, aber er ist für Luft und Nitrox deutlich weniger offen, als die Verbreitung tiefer Stopps vermuten lässt. Als Tauchlehrer rate ich dazu, die Einstellungen des eigenen Geräts als das zu behandeln, was sie sind — eine Entscheidung über Sicherheitsmarge, nicht über die Richtigkeit eines Modells — und sie nicht aus Erzählungen am Steg zu verändern.

Häufige Fragen

Ist ein Blasenmodell sicherer als ein Modell gelöster Gase?

Für Lufttauchgänge spricht die Messlage dagegen. Die NEDU-Untersuchung von 2011 verglich bei gleicher Gesamtstoppzeit einen Plan nach einem Blasenmodell mit einem nach einem Modell gelöster Gase und fand beim tiefen Plan mehr Dekompressionsunfälle: 11 auf 198 Tauchgänge gegenüber 3 auf 192. CMAS rät tiefe Stopps für Luft und Nitrox deshalb ab und empfiehlt sie für Heliumtauchgänge. Das ist allerdings eine Aussage über Aufstiegsprofile mit tiefen Stopps, nicht über jede Umsetzung eines Blasenmodells in jedem Gerät.

Was ist der Unterschied zwischen VPM und RGBM?

Beide rechnen mit Blasenkeimen, nehmen aber Verschiedenes über sie an. Das VPM geht von Keimen aus, deren Durchlässigkeit sich mit dem Druck ändert und die bei Tauchgängen tiefer als etwa 9 ATA, also rund 80 Meter, als undurchlässig gelten; begrenzt wird das entstehende Gasvolumen, und an die Stelle der M-Wert-Matrix treten wenige Konstanten. Das RGBM nimmt eine exponentielle Größenverteilung der Keime an, hält Blasen bei allen Drücken für gasdurchlässig und lehnt die Gel-Vorstellung des VPM ausdrücklich ab; die Kompartimentstruktur übernimmt es von Haldane. Hinter den Namen stehen David Yount und Don Hoffman beim VPM und Bruce Wienke beim RGBM.

Rechnet mein Suunto-Computer wirklich ein Blasenmodell?

Teilweise. Suunto beschreibt sein RGBM als Ergänzung des bisherigen M-Wert-Modells, eingeführt Ende der neunziger Jahre, mit dem Anspruch, sowohl gelöstes als auch freies Gas vorauszuberechnen. Die englischsprachige Wikipedia ordnet diese Umsetzung als Näherung ein: ein abgewandeltes Haldane-Modell mit neun Kompartimenten und der Annahme, dass Blasen die Entsättigung verlangsamen. Der Name auf dem Gehäuse sagt also, welcher Gedanke eingeflossen ist, nicht, dass das vollständige Modell im Gerät rechnet.

Quellen

Doolette/Gerth/Gault, NEDU TR 11-06 (2011, PDF) — die beiden verglichenen Aufstiegspläne mit erstem Stopp auf 40 beziehungsweise 70 Fuß, gleiche Gesamtstoppzeit von 174 Minuten, 3 Fälle auf 192 gegenüber 11 auf 198 Tauchgängen, p = 0,030 beziehungsweise 0,047, Schlussfolgerung der Autoren.
CMAS Fact Sheet: Deep Stops — Zweck tiefer Stopps, Richard Pyle und die halbe Strecke, Begriffsfassung des Workshops von 2008, fehlende wissenschaftliche Bestätigung, Empfehlung gegen tiefe Stopps bei Luft und Nitrox und dafür bei Helium, Comex-Arbeiten und umgekehrte Gradientenfaktoren.
GUE: The Varying Permeability Model — Herkunft von der University of Hawaii, Yount und Hoffman und die Anwendung auf Tabellen, Blasenkeime im Gewebe, Druckabhängigkeit der Durchlässigkeit und die Grenze bei etwa 9 ATA, also rund 80 Meter, kritisches Volumen, fünf beziehungsweise sieben Konstanten statt M-Werten, tiefe Stopps als Folge.
Wikipedia (englisch): Reduced gradient bubble model — Bruce Wienke, exponentielle Größenverteilung der Blasenkeime, Durchlässigkeit bei allen Drücken, Abgrenzung zum VPM, Halbwertszeiten von 1 bis 720 Minuten, Hersteller, Einordnung der Suunto-Umsetzung als abgewandeltes Neun-Kompartimente-Modell. Wiki-Quelle.
Suunto: Suunto RGBM — Einführung Ende der neunziger Jahre in Verbindung mit dem M-Wert-Modell, Vorausberechnung gelöster und freier Gase, Abgrenzung zu Modellen ohne freies Gas. Herstellerquelle.

Zur Quellenlage: Die Messdaten stammen aus einem Bericht der amerikanischen Marine im Volltext, die Verbandsposition von CMAS. Die Beschreibung des VPM stützt sich auf eine Veröffentlichung eines Ausbildungsverbands, die des RGBM auf einen Wiki-Artikel und eine Herstellerseite; die Originalarbeiten von Yount/Hoffman und Wienke liegen diesem Eintrag nicht zugrunde. Die NEDU-Untersuchung betraf Lufttauchgänge und ein bestimmtes Blasenmodell der Marine; ein Übertrag auf RGBM oder VPM in Sporttauchcomputern steht in keiner der Fundstellen. Eine deutschsprachige Verbands- oder Lehrbuchfundstelle zum Begriff „Blasenmodell“ liegt ebenfalls nicht zugrunde.