Interdisziplinäre Forschung zu klimatischen Belastungen von Soldatinnen und Soldaten im Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr

Karl Jochen Glitz, Ulrich Rohde, Alexander Sievert, Manuela Andrea Hoffmann

Wie in kaum einem anderen Beruf werden Soldatinnen und Soldaten hohe körperliche und mentale Leistungen abverlangt. Dazu tragen nicht nur der militärische Auftrag, sondern auch dessen Rahmenbedingungen (schwere körperliche Arbeit mit Lasten, isolierende Schutzbekleidung, lange Einsatzzeiten etc.) und insbesondere das Klima bei.

Dieses Forschungsfeld wird querschnittlich im Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr (InstPrävMedBw) durch die Abteilung A – Gesundheits- und Leistungsförderung – mit interdisziplinärer Expertise bearbeitet (Medizin, Sportwissenschaften, Biologie, Physik, Psychologie, Informatik). Aus umweltergonomischer Sicht bilden die fortwährenden Entwicklungen zur Hitzeprävention [Glitz et al. 2021], die internationalen Kooperationen bei der Erarbeitung von Präventionsempfehlungen [NATO 2013, WMM 2018] sowie die wissenschaftliche Vernetzung bei der Erstellung von medizinischen Leitlinien zum Arbeiten unter klimatischen Belastungen bedeutende Beispiele für die anwendungsorientierte Arbeit des InstPrävMedBw [Glitz et al. 2022].

Zur Beurteilung der klimatischen Belastung eines Menschen ist u. a. die Kenntnis seiner Bekleidungsisolation erforderlich. Für zivile Arbeits- und Schutzbekleidung können Kennwerte nach Regel- und Normenwerken abgeschätzt werden. Für militärische Bekleidung und Schutzausrüstung ist dies kaum möglich, da sich deren Isolationswirkung durch die beherrschende Schutzfunktion (z. B. ballistischer Körperschutz) wesentlich von gewerblichen Produkten unterscheidet. So waren diese Informationen für die aktuelle Einsatzbekleidung (Hitze- und Kältebereich) bisher nicht verfügbar. Daher führte Diplom-Physikerin Dr. Maria Richter (Fachbereich Umweltergonomie und Bekleidung) biophysikalische Messungen mit einem lebensgroßen thermophysiologischen Manikin in enger Zusammenarbeit mit der Wehrtechnischen Dienststelle für Schutz- und Sondertechnik (WTD 52) durch. Die erhobenen bekleidungsphysiologischen Daten tragen zur thermophysiologischen Bewertung von militärischen Arbeitsplätzen und zur Entwicklung von ergonomischen Präventionsmaßnahmen bei.

Abb. 1: Dummy zur Simulation des Wärme- und Feuchtigkeitseintrags durch den Menschen in den Innenraum geschützter Fahrzeuge bei Klimakammeruntersuchungen (Eigenentwicklung, InstPrävMedBw: S. Freitag, Z. Radošević und M. Richter).

Ein praktischer Anwendungsfall beruht auf Berichten von Einsatzrückkehrern über den Hitzestress in geschützten militärischen Fahrzeugen insbesondere in Kombination mit der aktuellen Kampfbekleidung und dem ballistischem Körperschutz. Das InstPrävMedBw untersuchte den Sachverhalt mit der Wehrtechnischen Dienststelle für landgebundene Fahrzeugsysteme, Pionier- und Truppentechnik (WTD 41) und dem Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw). Dazu entwickelte das Institut zunächst Dummies, die den bisher unberücksichtigten Wärme- und Feuchtigkeitseintrag durch den Menschen in einen Fahrzeuginnenraum bei Standardprüfverfahren in der Klimakammer simulieren (s. Abb. 1). Die anschließenden praxisnahen Arbeitsplatzanalysen bestätigten die Hitzebelastungen, die zu gesundheitlicher Gefährdung und Leistungseinbußen führen können [Richter et al. 2020].

Abb. 2: Soldatin mit ballistischem Körperschutz bei der Hitzeexposition in der Klimakammer des InstPrävMedBw während einer Machbarkeitsstudie zur Verringerung der Hitzebelastung durch eine Körperkühlweste (Marschphase auf dem Laufbandergometer).

Über die Einleitung technischer Sofortmaßnahmen durch das BAAINBw hinaus hat das Institut eine Überarbeitung des bestehenden Prüfverfahrens und eine Anpassung der Klimatisierungsgrenzwerte an die tatsächliche Hitzebelastung der Fahrzeugbesatzungen mit ihrer aktuellen Bekleidung und Schutzausrüstung empfohlen.

Grundsätzlich zeichnet sich jedoch wegen ihrer großen Masse keine wirkungsvolle Klimatisierung von eingeführten Einsatzfahrzeugen ab. Daher prüft InstPrävMedBw die Möglichkeit der direkten Körperkühlung durch Nutzung einer erfolgreichen eigenen Methode. Diese fördert die Schweißverdunstung als den wirkungsvollsten physiologischen Entwärmungsmechanismus des arbeitenden Menschen [Glitz et al. 2015]. Dazu hat das InstPrävMedBw gemeinsam mit dem Wehrwissenschaftlichen Institut für Werk- und Betriebsstoffe (WIWeB) eine Körperkühlweste als Demonstrator entwickelt. In einer Machbarkeitsstudie mit freiwilligen Probandinnen und Probanden untersucht das InstPrävMedBw in seiner Klimakammer (Abb. 2) die Verringerung der Hitzebelastung von Fahrzeugbesatzungen auf diesem Wege [Richter et al. 2023].

Im Sinne der Vorlaufforschung stärkt das Institut mit der Kälteprävention einen weiteren umweltergonomischen Schwerpunkt: Durch die veränderte weltpolitische Lage und der damit verbundenen Refokussierung auf die Landes- und Bündnisverteidigung gewinnt das Handlungsfeld „Kälte“ zunehmend an Bedeutung. Dazu tragen die potenziellen Einsatz- und Verteidigungsräume unter anderem an der Ostflanke der NATO mit ihren tiefen Wintertemperaturen bei. Bei einem Beitritt von Schweden und Finnland wird sich diese gemeinsam zu verteidigende Außengrenze wesentlich verlängern [Hoffmann 2023].

Als ein Element dieser Vorlaufforschung baut Oberstleutnant Diplom-Sportwissenschaftler Nils-Alexander Simon als Verbindungsstabsoffizier des Heeres zum InstPrävMedBw federführend das Expertennetzwerk „Kälte“ für die Bundeswehr auf. Durch dieses Gremium sollen unter der Federführung des Instituts strukturübergreifend Fachleute aus Truppe und Wissenschaft zusammengeführt und deren vielfältige Expertise für dieses erweiterte Forschungsfeld gebündelt werden.

Zukünftig werden sich die klimatischen Belastungen der Soldatinnen und Soldaten durch den Klimawandel erhöhen und weitere Forschung für den Erhalt von Gesundheit und Leistungsfähigkeit erfordern. Dabei hat die Bundeswehr durch weltweite Einsätze in unterschiedlichen Klimazonen eine Expertise aufgebaut, die es erleichtern wird, diese Herausforderungen mit interdisziplinären und innovativen Ansätzen zu bewältigen.

Literatur

  1. Glitz KJ, Seibel U, Gorges W, Witzki A, Piekarski C, Leyk D: Reducing heat stress under thermal insulation in protective clothing: microclimate cooling by a ‘physiological’ method. Ergonomics 2015; 58: 1461–1469. mehr lesen
  2. Glitz KJ, Sievert A, Rohde U, Piekarski C, Leyk D: Anstrengungsbedingte Überhitzung im zivilen und militärischen Bereich – eine unterschätzte Gefahr. WMM 2021; 65(11): 426–428. mehr lesen
  3. Glitz KJ, Bux K, Catrein B, Dietl P, Engelmann B, Gebhardt H et al.: AWMF-S2k-Leitlinie Arbeiten unter klimatischen Belastungen. 1. Auflage, Version 1 vom 10.06.2022 Online verfügbar unter: https://www.awmf.org/leitlinien/detail/ll/002–045.html. mehr lesen
  4. Hoffmann MA: Das Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr beim NATO HFM Symposium „Human Performance and Medical Treatment and Support During Cold Weather Operations. WMM 2023; 67(1–2): 46. mehr lesen
  5. North Atlantic Treaty Organizsation, Hrsg. TR-HFM-187: Management of heat and cold stress. Guidance to NATO medical personnel. Findings of Task Group HFM-187. Neuilly-Sur-Seine Cedex: NATO Science & Technology Organization 2013. mehr lesen
  6. Richter M, Glitz KJ, Freitag S, Leyk D: Ein kaum bekanntes und unterschätztes Risiko: Hitzebelastung in militärischen Einsatzfahrzeugen. WMM 2020; 64(8): 283–287. mehr lesen
  7. Richter M, Freitag S, Glitz KJ, Hoffmann MA: Gefährdung durch Hitzestress in geschützten Fahrzeugen: Herausforderungen und Lösungswege. Jahresbericht 2022 Wehrwissenschaftliche Forschung (2023 im Druck)
  8. Wehrmedizinische Monatsschrift (Hrsg.): Internationales Symposium „Gesundheit und Leistung bei Hitzestress“ – Koblenz, 17.-18. April 2018. Schwerpunktheft. Bonn: Beta Verlag 2018; 10. mehr lesen

 

Dr. Karl Jochen Glitz
Institut für Präventivmedizin der Bundeswehr
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