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Allgemeinmedizin 11. September 2008

Wenn Schall und Vibrationen krank machen

Schwingungen in Form von Schall oder Vibrationen beeinflussen auf unterschiedliche Weise sowohl biologische Systeme als auch den menschlichen Organismus. Die gesundheitsschädigende Wirkung beim Menschen ist breit gefächert, sie reicht von Hörschäden über eine negative Beeinflussung des Herz-Kreislaufsystems bis hin zur Schädigung des Stützapparates.

„Schall“ bezeichnet ein simples physikalisches Phänomen, nämlich die regelmäßige und rasche (20 bis 20.000 Hertz) Druckschwankung in einem diese Druckschwankung elastisch weiterleitenden Medium, in aller Regel der Luft. Als physikalisches Phänomen lässt sich Schall messen – es lassen sich die Frequenz in Hertz und die Amplitude in Millibar (mbar) angeben – und damit auch berechnen und prognostizieren. „Lärm“ hingegen ist kein physikalisches, sondern primär ein psychologisches Phänomen. Nach einer gängigen Definition ist Lärm „unerwünschter, belästigender oder gesundheitsgefährdender Schall“. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass wir hier nicht mehr mit physikalischen Messgrößen alleine auskommen.
Wie wird nun „Schall“ zum „Lärm“? Auf welche Weise kann Schall die Gesundheit gefährden? Nach einer didaktisch klaren Einteilung werden Schallwirkungen auf das Ohr (aurale Wirkungen) und andere (extraaurale Wirkungen) unterschieden. Unser Gehörorgan ist dazu gebaut, Schallwellen aufzunehmen und zu verarbeiten. Es fungiert quasi als Mikrophon, als physikalischer Schallsensor. Daher lassen sich Wirkungen auf dieses Organ noch am ehesten anhand einfacher physikalischer Messgrößen vorhersagen.

Wirkungen am Ohr

  • Vorübergehende Hörminderung (Temporary Threshold Shift, TTS): Jeder weiß, dass nach einer Diskonacht oder nach einer anderen Lärmbelastung die Ohren „wie verschlagen“ sind: Die Reizverarbeitung und -weiterleitung erfordert eine Stoffwechselleistung der Sinneszellen, die zu deren Ermüdung und somit zu einer vorübergehenden Hörschwellenverschiebung führt. Dieser Effekt unterliegt individuellen Unterschieden in der Ausprägung, ist aber weitgehend linear: je höher die aufgenommene Schallenergie, desto stärker die vorübergehende Abnahme der Hörleistung, und bei gleicher Dosis (z. B. doppelter Schalldruck über die halbe Einwirkdauer) kommt es zum gleichen Effekt. Auch die Erholungszeit verläuft angenähert linear, so dass sich der Bedarf an Ruhezeit nach einer Lärmbelastung relativ gut abschätzen lässt.
  • Bleibende Hörminderung (Permanent Threshold Shift, PTS): Wiederholte Ermüdung der Sinneszellen führt zu zellulären Schäden, die über die Zeit kumulieren und dadurch zu einer bleibenden Hörminderung beitragen. Dieser Vorgang ist nicht unähnlich der allgemeinen altersbedingten Funktionseinbuße des Hörorgans. Ab einer (beruflichen) Belastung von über 80 bis 85 Dezibel über acht Stunden pro Tag, 40 Stunden pro Woche tritt diese „normale“ Altersschwerhörigkeit jedoch statistisch nachweislich häufiger und früher auf. Trotz aller Maßnahmen beruflichen Hörschutzes ist die Lärmschwerhörigkeit die häufigste anerkannte Berufskrankheit mit über 800 Anerkennungen im Jahr 2007 in Österreich.
    Doch selbst eine so einfache Beziehung wie die zwischen Dosis der aufgenommenen Schallenergie und Hörverlust weist individuelle Unterschiede auf. Wir konnten selber an ausführlichen arbeitsmedizinischen Daten der VOEST zeigen, dass die akuten physiologischen Reaktionen auf kurz dauernde Schallreize bei der Einstellungsuntersuchung der Lehrlinge aussagekräftige Prognosen über die Jahrzehnte später auftretende Hörverschlechterung erlauben. Viel mehr noch als bei den auralen Wirkungen zeigen sich jedoch individuelle Unterschiede in der Empfindlichkeit bei den komplexeren (extraauralen) Effekten.
    Dies ist mit ein Grund, warum für „Umweltlärm“ abseits des überwachten Arbeitsplatzes niedrigere Pegel gefordert werden. Die in vielen nationalen und internationalen Regelungen festgeschriebene Grenze von 65 Dezibel (dB) am Tag lässt sich aber zwanglos auch aus dem Arbeitnehmerschutz ableiten: Die Erholung des Hörvermögens nach einer Schallbelastung von über 85 dB erfolgt bei Pegeln über 65 dB verzögert; erst darunter ist eine ungestörte und vollständige Erholung möglich.
  • Tinnitus, Akutes Schalltrauma (Impulslärm): Zur Vollständigkeit seien noch zwei weitere aurale Phänomene erwähnt. Tinnitus, das oftmals äußerst quälende fälschliche Wahrnehmen eines Tones bzw. Geräusches, hat viele Ursachen, die sowohl im Sinnesorgan als auch in der zentralen Reizverarbeitung liegen können. Eine der Ursachen ist aber eine akute (Diskothekbesuch, Knalltrauma) oder chronische Schädigung der Sinneszellen durch Lärm.
  • Last but not least sei erwähnt, dass auch kurzfristige Schalleinwirkungen zu bleibenden Hörverlusten führen können, wenn die Schallenergie stark genug ist, um zu mechanischen Schäden an den Sinneszellen oder anatomischen Strukturen des Ohres zu führen. Besonders impulshaltige Schallspitzen, gegen die sich das Gehör nicht reflektorisch durch Dämpfung (z. B. Stapediusreflex) schützen kann, sind hier (jenseits von 120 dB) besonders gefährlich.

    Extraaurale Lärmwirkungen

    Schallreize werden wahrgenommen und können zu bewussten oder unbewussten Reaktionen führen. Kurzfristig sind Orientierungs- und Schreckreaktionen zu beobachten, die weitgehend reproduzierbar und dosisabhängig ablaufen. Zum Beispiel lässt sich ein recht strenger Zusammenhang zwischen Schallpegel und Fingerpulsamplitude demonstrieren. Allerdings hängt bereits dieser Zusammenhang auch stark von situativen Umständen ab: So laufen verschiedene vegetative Reaktionen im Schlaf bei gleichem Schallpegel oft heftiger ab. Gerade die Störung des Schlafes bzw. die Beeinträchtigung der Schlafqualität werden daher als bedeutende extraaurale Lärmwirkungen gesehen.
    Während die Maskierung anderer akustischer Signale und somit die Beeinträchtigung der Sprachverständlichkeit noch genuin aurale Wirkungen sind, zählen die recht komplexen Sekundärfolgen – wie soziale Komplikationen wegen Missverständnissen oder die erst jüngst ausführlicher untersuchten Verzögerungen im Lernerfolg je nach Lärmexposition des Schulgebäudes – zu den extraauralen Wirkungen.
    Für zahlreiche psychologische Wirkungen, die vielfach mit Belästigung umschrieben werden können, spielen jedoch auch persönliche Einstellungen zur Lärmquelle, Erwartungshaltungen und etwa auch die Möglichkeit der Beeinflussbarkeit und Vorhersehbarkeit der Belastung eine wesentliche Rolle. Langfristig resultieren sogar handfeste gesundheitliche Effekte aus diesen Belästigungen. Während einzelne akute Schallereignisse reflektorisch Adrenalinausschüttung und kurzfristige Blutdrucksteigerung bewirken, kann chronische Lärmeinwirkung je nach individuellen Moderatorvariablen zu chronischen Stressreaktionen führen und so vor allem mittels der hormonellen Schiene über die Nebennierenrinde zu Blutdruckerhöhung bis hin zu manifestem Hypertonus führen. Zunehmend weisen epidemiologische Studien daher auf den Beitrag von Umweltlärm, zumeist Straßenlärm, auf das Herz-Kreislaufrisiko hin.

    Vibrationen

    Was haben Schall und Vibrationen gemeinsam? Bei beiden handelt es sich um Schwingungen, wobei Schall in der Regel durch die Luft weitergeleitet wird, Vibrationen in festen Körpern. Doch auch Schall kann in Festkörpern weitergeleitet werden (Körperschall), wobei die Leitfähigkeit von Körpern bei niedrigeren Frequenzen besser ist. Daher ist vor allem die Grenze zwischen tieffrequentem und Infraschall einerseits und Vibrationen andererseits fließend: Wir selber „spüren“ die satten Bässe der Soundanlage eher durch die Vibration der Bauchdecke als mit dem Trommelfell.
    Vibrationen haben selbstverständlich nicht nur unmittelbare gesundheitliche Auswirkungen. Wenn sie, wie bei einem Erdbeben, stark genug werden, können sie über Materialschäden bis hin zum Einsturz von Bauwerken zu traumatischen Schäden führen.
    Bei geringeren Amplituden, die von intakten Staudämmen, Brücken und Häusern in aller Regel toleriert werden, können dennoch biologische Systeme reagieren. In der Arbeitswelt unterscheidet man Ganz- von Teilkörperschwingungen. Bei Ersteren ist der ganze Körper Schwingungen ausgesetzt, beispielsweise bei Benutzung eines Fahrzeuges. Bekannt sind die Erschütterungen, denen man beispielsweise auf einem Traktorsitz ausgesetzt ist, und die durch die monotone Beanspruchung des Stützapparates zu Schäden führen können. Ein anderes Beispiel ist das Schlingern eines Schiffes bei hohem Seegang, wobei die Seekrankheit ein komplexes Geschehen ist, wo psychische Faktoren (Angst) sowie direkte Wirkungen der Schwingungen mit Irritation des Gleichgewichtsorgans und Resonanzschwingungen der Bauchorgane zusammenwirken.
    Jedoch auch Schwingungen, die nur einen Körperteil, etwa den Arm beim Führen einer Maschine betreffen, sind medizinisch relevant: Die Irritation der Mechanorezeptoren führt zu vasovegetativen Reaktionen mit Konstriktion der Blutgefäße und nachfolgendem Raynaud-Syndrom.
    Abschließend soll erwähnt werden, dass wie beim Lärm auch bei den Vibrationen ein Umweltaspekt zu berücksichtigen ist:
    Der fließende Übergang von tieffrequentem Lärm zu Vibrationen macht verständlich, dass auch hier Belästigungsphänomene zu beobachten sind. Da die Grenze der Hörbarkeit bei tiefen Frequenzen individuell sehr unterschiedlich ist, sind genaue Grenzwerte allerdings nicht anzugeben: Selbst wo der Gutachter „rein gar nichts“ wahrnimmt, kann der Betroffene dennoch quälend belästigt sein. Dies ist umso gravierender, als diese tieffrequenten Schwingungen kaum durch Festkörper abgeschirmt werden können und daher ungedämpft in die Privatsphäre des eigenen Heimes eindringen können. Dabei kommen vielfältige Quellen derartiger Vibrationen in Frage. Beispielsweise sind dies Maschinen, insbesondere mit drehenden Komponenten wie Motoren, Pumpen oder Rührwerke, Kühlaggregate und Transformatoren, aber auch die Beschallungsanlagen, zum Beispiel von Diskotheken mit deren tieffrequenten Anteilen. Fahrzeuge (insbesondere schienengebundene, aber auch schwere Straßenfahrzeuge und Baumaschinen) können in benachbarten Häusern ebenfalls Vibrationen auslösen. Mehr noch als beim Lärm erfordert die Beurteilung der Belästigung durch Vibrationen daher ein gutes psychologisches Einfühlungsvermögen und ärztliches Fingerspitzengefühl.

    Dr. Hanns Moshammer ist an der Medizinischen Universität Wien im Institut für Umwelthygiene tätig

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