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Technische Details zur Bestimmung der Sauerstoffsättigung Sp02

Die Pulsoximetrie ist eine nicht-invasive Methode zur Überwachung der Sauerstoffsättigung (SpO2) einer Person. Obwohl das Lesen der peripheren Sauerstoffsättigung (SpO2) nicht immer identisch ist mit dem wünschenswerten Lesen der arteriellen Sauerstoffsättigung (SaO2) aus der arteriellen Blutgasanalyse, sind beide so gut korreliert, sodass die sichere, praktische, nicht-invasive und kostengünstige Pulsoximetriemethode für die Messung der Sauerstoffsättigung im klinischen Einsatz wertvoll ist. In seinem gebräuchlichsten (transmissiven) Anwendungsmodus wird eine Sensorvorrichtung auf einem dünnen Teil des Körpers des Patienten platziert, in der Regel auf einer Fingerkuppe oder einem Ohrläppchen, oder im Falle eines Säuglings auf einem Fuß. Die Vorrichtung leitet zwei Wellenlängen des Lichts durch den Körperteil zu einem Photodetektor. Es misst die wechselnde Absorption bei jeder der Wellenlängen und ermöglicht es ihm, die Absorptionen allein durch das pulsierende arterielle Blut zu bestimmen, mit Ausnahme von venösem Blut, Haut, Knochen, Muskeln, Fett und (in den meisten Fällen) Nagellack. Die Reflexionspulsoximetrie ist eine weniger verbreitete Alternative zur transmissiven Pulsoximetrie. Diese Methode erfordert keinen dünnen Körperabschnitt und ist daher gut für eine universelle Anwendung wie Füße, Stirn und Brust geeignet, hat aber auch einige Einschränkungen. Vasodilatation und Pooling von venösem Blut im Kopf aufgrund eines beeinträchtigten venösen Rückflusses zum Herzen können eine Kombination aus arteriellen und venösen Pulsationen im Stirnbereich verursachen und zu falschen SpO2-Ergebnissen führen. Solche Erkrankungen treten während der Anästhesie mit endotrachealer Intubation und mechanischer Beatmung oder bei Patienten in der Trendelenburg-Position auf. Ein Blut-Sauerstoff-Monitor zeigt den Prozentsatz des mit Sauerstoff beladenen Blutes an. Genauer gesagt, misst es, welcher Prozentsatz von Hämoglobin, dem Protein im Blut, das Sauerstoff transportiert, geladen ist. Akzeptable Normalbereiche für Patienten ohne Lungenpathologie liegen zwischen 95 und 99 Prozent. Für die Atemluft eines Patienten auf oder in der Nähe des Meeresspiegels kann eine Schätzung des arteriellen pO2 aus dem Blut-Sauerstoff-Monitor "Sättigung des peripheren Sauerstoffs" (SpO2) vorgenommen werden. Ein typisches Pulsoximeter verwendet einen elektronischen Prozessor und ein Paar kleiner Leuchtdioden (LEDs), die einer Fotodiode durch einen durchsichtigen Teil des Körpers des Patienten zugewandt sind, normalerweise eine Fingerkuppe oder ein Ohrläppchen. Eine LED ist rot, mit einer Wellenlänge von 660 nm, und die andere ist Infrarot mit einer Wellenlänge von 940 nm. Die Absorption von Licht bei diesen Wellenlängen unterscheidet sich deutlich zwischen sauerstoffbeladenem und sauerstoffarmem Blut. Oxygeniertes Hämoglobin absorbiert mehr Infrarotlicht und lässt mehr rotes Licht durch. Deoxygeniertes Hämoglobin lässt mehr Infrarotlicht durch und absorbiert mehr rotes Licht. Die LEDs durchlaufen ihren Zyklus von einem ein, dann das andere ein, dann beide aus etwa dreißig Mal pro Sekunde, wodurch die Fotodiode getrennt auf das rote und das infrarote Licht reagieren und sich auch an die Basislinie des Umgebungslichts anpassen kann. Die Menge des durchgelassenen (d.h. nicht absorbierten) Lichts wird gemessen, und für jede Wellenlänge werden separate normierte Signale erzeugt. Diese Signale schwanken mit der Zeit, da die Menge des vorhandenen arteriellen Blutes mit jedem Herzschlag zunimmt (buchstäblich Impulse). Durch Subtraktion des minimalen Durchlichts vom Durchlicht in jeder Wellenlänge werden die Effekte anderer Gewebe korrigiert und ein kontinuierliches Signal für pulsierendes arterielles Blut erzeugt. Das Verhältnis der Rotlichtmessung zur Infrarotlichtmessung wird dann vom Prozessor berechnet (was das Verhältnis von sauerstoffhaltigem Hämoglobin zu desoxygeniertem Hämoglobin darstellt), und dieses Verhältnis wird dann vom Prozessor über eine Nachschlagetabelle nach dem Bier-Lambert-Gesetz in SpO2 umgewandelt. Die Signaltrennung dient auch anderen Zwecken: Eine plethysmographische Wellenform ("Pleth-Welle"), die das pulsierende Signal darstellt, wird in der Regel zur visuellen Anzeige der Impulse sowie der Signalqualität angezeigt, und ein numerisches Verhältnis zwischen der pulsierenden und der Basisabsorption ("Perfusionsindex") kann zur Beurteilung der Perfusion verwendet werden.

Vorteile und Einschränkungen der Pulsoxymetrie

Vorteile Die Pulsoximetrie ist besonders geeignet für die nicht-invasive kontinuierliche Messung der Sauerstoffsättigung im Blut. Im Gegensatz dazu müssen die Blutgaswerte ansonsten in einem Labor an einer entnommenen Blutprobe bestimmt werden. Die Pulsoximetrie ist in jeder Umgebung nützlich, in der die Sauerstoffversorgung eines Patienten instabil ist, einschließlich Intensivmedizin, Betrieb, Erholung, Notfall- und Krankenhausstation, Piloten in drucklosen Flugzeugen, zur Beurteilung der Sauerstoffversorgung eines jeden Patienten und zur Bestimmung der Wirksamkeit oder des Bedarfs an zusätzlichem Sauerstoff. Obwohl ein Pulsoximeter zur Überwachung der Sauerstoffversorgung verwendet wird, kann er den Sauerstoffstoffwechsel oder die von einem Patienten verbrauchte Sauerstoffmenge nicht bestimmen. Zu diesem Zweck ist es notwendig, auch den Kohlendioxid-(CO2)-Gehalt zu messen. Es ist möglich, dass es auch zur Erkennung von Anomalien in der Beatmung eingesetzt werden kann. Der Einsatz eines Pulsoximeters zur Erkennung von Hypoventilation wird jedoch durch den Einsatz von zusätzlichem Sauerstoff beeinträchtigt, da nur bei Patienten, die Raumluft atmen, Anomalien in der Atemfunktion durch seinen Einsatz zuverlässig erkannt werden können. Daher kann die routinemäßige Verabreichung von zusätzlichem Sauerstoff ungerechtfertigt sein, wenn der Patient in der Lage ist, eine ausreichende Sauerstoffversorgung der Raumluft aufrechtzuerhalten, da dies dazu führen kann, dass eine Hypoventilation nicht erkannt wird. Aufgrund ihrer einfachen Handhabung und der Möglichkeit, kontinuierliche und sofortige Sauerstoffsättigungswerte zu liefern, sind Pulsoximeter in der Notfallmedizin von entscheidender Bedeutung und auch für Patienten mit Atem- oder Herzproblemen, insbesondere COPD, oder zur Diagnose einiger Schlafstörungen wie Apnoe und Hypopnoe sehr nützlich. Tragbare batteriebetriebene Pulsoximeter sind nützlich für Piloten, die in einem drucklosen Flugzeug über 3.000 m (10.000 Fuß) oder 3.800 m (12.500 Fuß) in den USA arbeiten, wo zusätzlicher Sauerstoff benötigt wird. Tragbare Pulsoximeter sind auch für Bergsteiger und Sportler geeignet, deren Sauerstoffgehalt in großen Höhen oder beim Sport sinken kann. Einige tragbare Pulsoximeter verwenden eine Software, die den Blutsauerstoff und den Puls eines Patienten misst und als Erinnerung dient, um den Sauerstoffgehalt im Blut zu überprüfen. Einschränkungen Die Pulsoximetrie misst ausschließlich die Hämoglobinsättigung, nicht die Beatmung und ist kein vollständiges Maß für die Atemwegszulänglichkeit. Es ist kein Ersatz für die in einem Labor geprüften Blutgase, da es keine Hinweise auf Basendefizite, Kohlendioxidwerte, Blut-pH-Wert oder Bikarbonat (HCO3-)-Konzentration gibt. Der Sauerstoffstoffwechsel kann durch die Überwachung des abgelaufenen CO2 leicht gemessen werden, aber die Sättigungswerte geben keine Auskunft über den Sauerstoffgehalt im Blut. Der größte Teil des Sauerstoffs im Blut wird durch Hämoglobin transportiert; bei schwerer Anämie enthält das Blut weniger Hämoglobin, das trotz Sättigung nicht so viel Sauerstoff transportieren kann. Fehlerhaft niedrige Messwerte können durch Hypoperfusion der Extremität, die zur Überwachung verwendet wird (oft aufgrund einer Erkältung eines Gliedes oder durch Vasokonstriktion infolge der Verwendung von Vasopressormitteln), falsche Sensoranwendung, stark verhornte Haut oder Bewegung (z.B. Zittern), insbesondere während der Hypoperfusion, verursacht werden. Um die Genauigkeit zu gewährleisten, sollte der Sensor eine konstante Impuls- und/oder Pulswellenform zurückgeben. Pulsoximetrie-Technologien unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, genaue Daten unter Bewegungsbedingungen und bei geringer Perfusion zu liefern. Die Pulsoximetrie ist auch kein vollständiges Maß für die Kreislaufsuffizienz. Bei unzureichendem Blutfluss oder unzureichendem Hämoglobin im Blut (Anämie) kann das Gewebe trotz hoher Sauerstoffsättigung im ankommenden Blut unter Hypoxie leiden. Da die Pulsoximetrie nur den Prozentsatz des gebundenen Hämoglobins misst, kommt es zu einem falsch hohen oder falsch niedrigen Messwert, wenn das Hämoglobin an etwas anderes als Sauerstoff bindet:

  • Hämoglobin hat eine höhere Affinität zu Kohlenmonoxid als zu Sauerstoff, und ein hoher Messwert kann auftreten, obwohl der Patient tatsächlich hypoxämisch ist. Im Falle einer Kohlenmonoxidvergiftung kann diese Ungenauigkeit die Erkennung von Hypoxie (niedriger zellulärer Sauerstoffgehalt) verzögern.
  • Eine Cyanidvergiftung führt zu einem hohen Messwert, da sie die Sauerstoffgewinnung aus arteriellem Blut reduziert. In diesem Fall ist die Messung nicht falsch, da der arterielle Blutsauerstoff bei einer frühen Zyanidvergiftung tatsächlich hoch ist.
  • Methämoglobinämie verursacht typischerweise Pulsoximetriemessungen
  • COPD (insbesondere chronische Bronchitis) kann zu falschen Messwerten führen.
  • Ein nicht-invasives Verfahren, das eine kontinuierliche Messung des Dyshämoglobins ermöglicht.

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