Sicherheit: Insulinabgabe von Insulinpumpen im Flugzeug

Untersuchungen zur Fragestellung:

„Wird während eines Fluges mit einem Verkehrsflugzeug die Insulinabgabe von Insulinpumpen verändert?“

Seit etwas mehr einem Jahr, konkret seit dem EASD-Kongress im September 2024 in Madrid gab es zahlreiche Diskussionen darüber, ob Insulinpumpen während eines Fluges unerwünschte oder unkorrekte Insulindosen abgeben [1]. Ursache dafür war die Vorstellung von Ergebnissen einer Arbeitsgruppe der „European Union Aviation Safety Agency“ (EASA), also einer Organisation, die sich mit Sicherheitsaspekten während eines Passagierfluges beschäftigt. Das umfasst damit auch die Nutzung medizinischer Technologien im Flugzeug.

Technischer Hintergrund zu Druckverhältnissen im Flugzeug

Hintergrund ist, dass im Flugzeug der Kabinenunterdruck heruntergeregelt wird auf einen Wert, der einer Höhe von 8000 Ft, also 2.438 m über dem Meeresspiegel entspricht. Auf Meeresspiegelhöhe beträgt der äußere Luftdruck 760 Torr (gleich 1.013 mbar, gleich 760 mmHg, gleich 101,3 MPa, gleich 1 atm). Das ist der Druck, den das Gewicht der Erdatmosphäre auf die Erdoberfläche in Meeresspiegelhöhe ausübt. Mit wachsender Höhe ist die Masse der Atmosphäre auf den z.B. auf einem Berg stehenden Betrachter geringer, also auch der Druck auf diesen.

Ein Flugzeug, das sich in der Höhe befindet ist folglich einem geringeren äußeren Luftdruck ausgesetzt. Nach der barometrischen Höhenformel sind das in 6.000 m Höhe noch ca. 350 Torr (gleich 46,6 MPa) und in 10.000 m Höhe ca. 200 Torr (= 26,7 MPa). Damit erhöht sich also mit zunehmender Höhe der Druckunterschied zwischen dem Innenraum des Flugzeugs und der äußeren Welt. Desto größer dieser Unterschied ist, desto kräftiger muss das Material des Flugzeugrumpfes sein, desto schwerer wird das Flugzeug werden. Um das Verhältnis von gewünschter Flughöhe, Rumpfstärke und der Verträglichkeit der Passagiere zu optimieren, wird der Kabineninnendruck auf den Wert von 560 Torr (= 74,6 MPa) geregelt (Abb. 1).

Abb. 1: Druckverhältnisse in und außerhalb eines Verkehrsflugzeuges. Der Luftdruck in der Kabine wird heruntergeregelt, damit der Druckunterschied zur äußeren Umwelt nicht zu groß ist. Für die Fluggäste ist diese Druckregulierung unkritisch, auch wenn manche Menschen die Druckveränderungen bemerken, besonders bei Start und Landung kann es zu Missempfindungen in den Ohren kommen.

Auswirkungen des Luftdrucks im Flugzeug auf die Insulinabgabe

Nun herrscht im Reservoir der Insulinpumpe der Druck, bei dem sie befüllt wurde, also auf Meeresspiegelhöhe von 760 Torr (Bemerkung: nicht verwechseln mit dem Innendruck der Insulinpumpe; zwischen dieser und der Außenwelt wird technisch ein Druckausgleich realisiert). Legt man eine abgekoppelte Insulinpumpe während des Fluges ab, dann wird mehr Insulin herausfließen als eingestellt, aufgrund des Druckunterschieds zum herabgeregelten Kabineninnendruck.

Experiment in einer hypobarischer Druckkammer Die Arbeitsgruppe der EASA wollte das nun überprüfen, indem sie Insulinpumpen in eine hypobarischer Druckkammer und die Druckverhältnisse während eines normalen Verkehrsfluges nachahmte, nämlich 550 Torr (=73,3 MPa). Natürlich gaben die Pumpen mehr Insulin ab, als eingestellt. Das kommt zustande, weil der Drück außerhalb des Systems geringer war als darin (760 Torr = 101,3 MPa). Dieses Ergebnis wurde auf dem EASD präsentiert und sorgte für Beunruhigung [1].

Keine erhöhte Insulinabgabe durch Insulinpumpen im Flugzeug

Allerdings handelte es sich bei diesem Druckkammerexperiment um einen in-vitro-Versuch, der überhaupt nicht dem Anwendungsfall entspricht. Im Normalfall befindet sich das Infusionsset nämlich nicht an der Luft, sondern im Unterhautfettgewebe und dort herrscht ein Filtrationsdruck, der den Flüssigkeitsaustausch im Gewebe bestimmt. Dieser liegt ca. 10 mmHg = 10 Torr höher als der Luftdruck auf Meeresspiegelhöhe. Egal wie sich der äußere Luftdruck verringert, ein im Gewebe sitzendes Infusionsset spürt immer diesen Gegendruck. Es kann im Anwendungsfall also nicht zu einer erhöhten Insulinabgabe kommen, wenn der Kabineninnendruck im Flugzeug gesenkt wird.

Nun ist das System Insulinreservoir, Infusionssetanschluss, Infusionsset, Kanüle allerdings nicht so dicht, dass der Druck darin nach dem Start des Flugzeuges bei 760 Torr bleibt. Mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung passt sich dieses an den äußeren Luftdruck an. Dann ist der Druck aus dem System erst recht geringer, als im Gewebe, kann also erst recht keine zusätzliche Insulinabgabe bewirken.

Luftblasen im Reservoir können sich während des Flugs bilden

Allerdings tritt ein weiterer Effekt auf, nämlich ein Ausgasen“. Mit abnehmendem Luftdruck entstehen nach dem physikalischen Gesetz nach William Henry in Flüssigkeiten, also auch in Insulin Luftblasen. Diese wachsen mit abnehmendem Druck. Im schlimmsten Fall könnte ein geringer Insulinmangel auftreten. Relevant wäre dieser Effekt insbesondere, wenn die Luftblase im Reservoir größer würde als der Durchmesser der Ampulle. Auch sollte vermieden werden, dass die Luftblase in das Infusionsset befördert wird. Dazu sollte das Tragen der Pumpe mit der Ampullenöffnung nach oben vermieden werden. Besonders Menschen mit sehr geringem Insulinbedarf könnten bei austretenden Luftblasen ein Problem bekommen, weil damit eine kleine Insulinlücke entstehen würde.

Ergebnisse aus der realen Welt: Piloten mit Insulinpumpe

Den praktischen Anwendungsfall prüfte die EASA-Arbeitsgruppe anhand von Real-World-Daten [2]. In dieser kurz nach dem EASD vorgestellten Arbeit wurde neben den bereits diskutierten Druckkammerergebnissen in-vitro Ergebnisse von Piloten mit Diabetes vorgestellt, die eine Insulinpumpe für ihre Therapie nutzen und über ein ärztliches Attest zum Fliegen von Flugzeugen verfügen.

Für diese Nutzergruppe wurden die Ergebnisse von 4.656 gemessenen Glukosewerten während 2.345 Flugstunden bei 1.081 Flügen ausgewertet. Es lagen nur 33 Glukosemessergebnisse (0,7 %) außerhalb eines akzeptablen sicheren Wertebereichs von 90-270 mg/dl (5,0-15,0 mmol/l). Nach dem Flugstart wurde in keinem einzigen Fall ein kritischer Abfall der Glukosewerte beobachtet. Ebenso wenig wurden während des Fluges Glukosewerte im Bereich ≤72 mg/dl (4,0 mmol/l) beobachtet. Im Vergleich zu denjenigen Piloten, die eine intensivierte Insulintherapie (ICT) unter Verwendung von Spritzen oder Insulinpens durchführten, wiesen Piloten die eine Insulinpumpe verwendeten, mehr Werte im akzeptablen Glukosebereich auf, d.h. weniger Werte außerhalb des Glukosezielbereichs. Diese wiesen auch eine bessere glykämische Kontrolle während der Flüge auf.

Die Autoren werten dies als Beleg dafür, dass die Verwendung von Insulinpumpen angesichts ihrer klinischen Vorteile auch im Flugzeug befürwortet werden kann.

Studie mit Patienten in einer Druckkammer

Zur Sicherung der Erkenntnisse wurden weitere Untersuchungen in der hyperbaren Kammer vorgenommen. Dazu begaben sich insgesamt sechs Personen mit Typ-1-Diabetes, behandelt mit einem AID-System (Medtronic 780G/ SmartGuard/Guardian 4: n= 4; Omnipod DASH/ Android APS/ Dexcom G6: n=1; Ypsomed Pump/ CamAPS/Dexcom G6: n=1) in die Kammer [3]. Darin wurden Kabinendrücke von 550 mmHg und 750 mmHg simuliert. Die Insulinpumpen waren mit dem Körper des Patienten verbunden. Während der Lebensmittelabstinenz war der Glukosespiegel bei 72 mg/dl (4 mmol/l) stabil. Um einen strengen Fasten- und post-prandialen Glukosebereich über die verschiedenen Druckeinstellungen hinweg aufrechtzuerhalten, verabreichte das AID wie erwartet Insulin. Es wurden keine offensichtlichen Probleme bei der Insulinabgabe und den daraus resultierenden Glukosewerten festgestellt.

Weitere detaillierte Untersuchungen führte das EASA Diabetes Consortium in einer randomisierten kontrollierten Crossover-Studie durch [4]. Die Testgruppe befand sich in der Vakuumkammer bei 550 mmHg (Simulation der Bedingungen des kommerziellen Flugs) und die Kontrollgruppe bei 750 mmHg. In der Doppelisotopenstudie wurde der Einfluss des Umgebungsdrucks auf die Glukoseentsorgung, endogene Glukoseproduktion, das Aussehen von Kornglukose und die Insulinkonzentrationen bei den sechs männlichen Studienteilnehmern untersucht. Auch in diesen Experimenten wurde aufgrund der Druckunterschiede bei Verwendung der Insulinpumpen kein Einfluss auf den Glukosespiegel festgestellt. Die Autoren stellten auch hier fest, dass es keine Hinweise darauf gibt, dass die Insulinpumpentherapie ein Risikofaktor für Passagierflüge darstellt.

Zusammenfassung
Eine unerwünschte Insulinabgabe aus Insulinpumpen durch Druckänderungen im Flugzeug ist nicht zu erwarten, eine Luftblasenbildung dagegen schon. Insgesamt zeigen alle anwendungsrelevanten Untersuchungen, dass die Sicherheit von Insulinpumpen auf Passagierflügen gewährleistet ist [5].

Literatur:

[1] Fan K, Paterson M, Manoli A et al. for EASA Diabetes Consortium. Simulated commercial flights and the effects of atmospheric pressure changes on insulin pump delivery. Diabetologia 2024;67(Suppl 1):S400.
[2] Garden GL, Fan KS, Paterson M, Shojaee-Moradie F, Borg Inguanez M, Manoli A, Edwards V, Lee V, Frier BM, Hutchison EJ, Maher D, Mathieu C, Mitchell SJ, Heller SR, Roberts GA, Shaw KM, Koehler G, Mader JK, King BR, Russell-Jones DL; EASA Diabetes Consortium. Effects of atmospheric pressure change during flight on insulin pump delivery and glycaemic control of pilots with insulin-treated diabetes: an in vitro simulation and a retrospective observational real-world study. Diabetologia. 2025 Jan;68(1):52-68. doi: 10.1007/s00125-024-06295-1. Epub 2024 Nov 4. PMID: 39496965; PMCID: PMC11663189.
[3] Fan KS, Shojaee-Moradie F, Manoli A, Baumann PM, Koehler G, Edwards V, Lee V, Mathieu C, Mader JK, Russell-Jones D; EASA Diabetes Consortium. The Feasibility of an Experimental Hypobaric Simulation to Evaluate the Safety of Closed-Loop Insulin Delivery Systems in Flight-Related Atmospheric Pressure Changes. Diabetes Technol Ther. 2025 Feb;27(2):128-133.
[4] Fan KS, Shojaee-Moradie F, Jeivad F, Manoli A, Haidar A, Borg Inguanez M, Sammut F, Koehler G, Edwards V, Lee V, Falinska A, Bawlchhim Z, Mader JK, Umpleby AM, Russell-Jones D; European Union Aviation Safety Agency (EASA) Diabetes Consortium. A Dual Stable Isotope Study of the Effect of Altitude and Simulated Flight on Glucose Metabolism in Type 1 Diabetes: A Randomized Crossover Study. Diabetes. 2025;74(8):1367-1373. doi: 10.2337/db25-0004.
[5] Thomas A, Heinemann L. Do Insulin Pumps Dispense Unwanted or Incorrect Insulin Doses During a Flight? Journal of Diabetes Science and Technology. Paper accepted, Publication will be in 2026.

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Dieser Artikel wurde verfasst von Dr. Andreas Thomas