Pulsoxymetrie misst Sauerstoff im Blut

Was ist ein Pulsoxymeter? Welche Sauerstoffwerte brauchen wir?

Sauerstoffmangel kann tödlich enden. Meist entsteht er, wenn der Betroffene nicht genug atmen kann, entweder durch Erkrankungen oder durch die Wirkung von Medikamenten oder Drogen. Mit bloßem Auge könnten Ärzte den Mangel an Sauerstoff erst erkennen, wenn sich die Haut und die Schleimhäute blau färben (Zyanose). Eine ausreichende Sauerstoffversorgung ist für unsere Zellen lebensnotwendig. Vor allem das Gehirn reagiert schnell empfindlich auf eine Sauerstoffunterversorgung.

Früher lässt sich Sauerstoffmangel entdecken, wenn man mit technischen Hilfsmitten die sogenannte Sauerstoffsättigung des Blutes misst. Sie gibt an, wie viel Prozent des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin mit Sauerstoff beladen sind. Im Normalfall beträgt sie in etwa 93 bis 99 Prozent. Lange Zeit war diese Messung nur durch die Untersuchung von Blutproben aus einer Schlagader möglich. Seit den 80er Jahren kommt die Pulsoxymetrie als nicht invasives Verfahren in der klinischen Routine zum Einsatz.

Ein Pulsoxymeter ist also ein Messgerät, welches die Sauerstoffsättigung des Blutes misst und somit schnell einen Anhalt über die Sauerstoffversorgung des Menschen geben kann.

Weil die Pulsoxymetrie auch den Pulsschlag erfasst und anzeigt, hat der Arzt zusätzlich einen Anhaltspunkt über die Kreislauffunktion, also den Herzschlag und zumindest ansatzweise über den Blutdruck – denn ohne einen ausreichenden Blutdruck könnte das Gerät keine Messung durchführen.

Wann ist eine Pulsoxymetrie notwendig?

Notwendig ist eine Pulsoxymetrie immer dann, wenn ein Patient Medikamente bekommt, die seine Atmung und sein Bewusstsein beeinflussen können. Das ist bei jeder Narkose oder auch Sedierung üblich. Außerdem kann der Arzt mit der Puloxymetrie einfach erkennen, ob bei akuten Lungenerkrankungen wie einer Lungenentzündung oder einem Asthmaanfall ein Sauerstoffmangel besteht. Schon länger gibt es auch kleine, tragbare Geräte für den Rettungsdienst. Darüber hinaus hilft die Pulsoxymetrie im Schlaflabor zum Beispiel bei der Diagnostik eines obstruktiven Schlafapnoesyndromes.

Für eine Messung in niedrigen Sättigungsbereichen unter 70 Prozent gibt es spezielle Pulsoxymeter. Sie kommen zum Beispiel bei Kindern mit bestimmten Herzfehlern zum Einsatz. Inzwischen verwenden auch manche Bergsteiger Pulsoxymeter. Denn ein Abfall der Sauerstoffsättigung kann sie vor einer drohenden Höhenkrankheit warnen. Und auch Sportflieger setzen bei Flügen in große Höhen mitunter Pulsoxymeter ein.

Wie funktioniert die Pulsoxymetrie?

Die Pulsoxymetrie nutzt den Umstand, dass der Blutfarbstoff je nach Zustand verschiedene Färbungen zeigt: Gesättigtes, mit Sauerstoff beladenes Hämoglobin ist hellrot und absorbiert vor allem rotes Licht. Ungesättigtes Hämoglobin erscheint dunkelrot bis bläulich und nimmt vor allem Licht im infraroten Bereich auf.

Auf der einen Seite des Pulsoxymeters befindet sich eine Lichtquelle. Sie sendet rotes Licht der Wellenlänge 660 Nanometer und infrarotes Licht der Wellenlänge 940 Nanometer aus. Auf der anderen Seite des Pulsoxymeters sitzt ein Fotodetektor. Dieser Detektor misst, wie viel Licht auf der anderen Seite des Fingers oder Ohrläppchens ankommt. Aus diesen Messwerten bestimmt ein Computer, wie viel und welches Licht Blut und Gewebe am Ort der Messung aufgenommen haben.

In dem Finger oder dem Ohrläppchen zwischen Lichtquelle und Fotodetektor befinden sich verschiedene Gewebe sowie das Blut in den Venen und das Blut in den Arterien. Sie alle absorbieren Licht. Interessant ist aber nur die Menge des Lichtes, die das Blut in den Arterien aufnimmt. Die berechnet der Computer so: Das Gewebe und das venöse Blut sind immer da. Sie nehmen also immer einen konstanten Teil des Lichtes aus der Lichtquelle auf. Das nennt man die Hintergrundabsorption. Das Blut in den Arterien dagegen pumpt der Herzschlag pulsförmig durch das Gewebe. Zum Zeitpunkt des Pulsschlages ist mehr arterielles Blut vorhanden. Daher wird zu diesem Zeitpunkt mehr Licht aufgenommen. Das ist dann die Spitzenabsorption. Um den Anteil des Lichtes zu bestimmen, den das pulsierende arterielle Blut aufnimmt, zieht der Computer die Hintergrundabsorption von der Spitzenabsorption ab. Außerdem vergleicht er die Absorption bei 660 und 940 Nanometern. Aus diesen Messdaten errechnet er dann den Anteil an gesättigtem und ungesättigtem Hämoglobin im arteriellen Blut.

Welche Grenzen oder Risiken hat eine Pulsoxymetrie?

Die Pulsoxymetrie ist nicht invasiv (nicht in den Körper eindringend) und einfach zu bedienen. Sie kann ohne Risiko für den Patienten die Sauerstoffsättigung im Blut kontinuierlich (durchgehend) und in Echtzeit überwachen. Sie misst zuverlässig im Bereich zwischen 70 und 100 Prozent Sättigung.

Jedoch versagt die Pulsoxymetrie, wenn die Durchblutung am Ort der Messung eingeschränkt ist. Das kann manchmal schon bei kalten Händen der Fall sein, aber auch bei niedrigem Blutdruck oder gar einem Herz-Kreislaufstillstand. Bewegungen der Hand stören außerdem leicht die Signalübertragung.

Darüber hinaus können dunkel lackierte oder künstliche Fingernägel sowie Nagelpilz die Ergebnisse verfälschen. Auch bei einer Vergiftung mit Rauchgasen (Kohlenmonoxid, CO) misst die Pulsoxymetrie unter Umständen fehlerhaft: Hämoglobin, das Transportmolekül für Sauerstoff und Kohlendioxid (CO2) wird beim Einatmen von Rauchgasen oder Abgasen mit Kohlenmonoxid aufgesättigt, da Kohlenmonoxid sehr schnell an Hämoglobin bindet. Der "Hämoglobin-Kohlenmonoxid-Komplex" hat dieselben Farbeigenschaften wie mit Sauerstoff gesättigtes Hämoglobin, wodurch es zu einer Fehlmessung kommen kann. Es werden gute Sauerstoff-Sättigungswerte angezeigt, obwohl eine sehr schlechte Sauerstoff-Sättigung bestehen kann. Auch bestimmte Medikamente wie Methylenblau oder typische Veränderungen am Hämoglobin wie eine Methämoglobinämie können die Messergebnisse verfälschen. Besteht der Verdacht auf solche Störungen, kann der Arzt die Sauerstoffsättigung mit einer arteriellen Blutgasanalyse überprüfen, indem er Blut aus einer Schlagader entnimmt.

Die häufigsten Fehlermeldungen und Alarme während einer Pulsoxymetrie kommen durch technische Probleme zustande, wenn beispielsweise der Sensor verrutscht oder abgefallen ist. Daher überprüfen Ärzte oder Pflegekräfte bei jedem Alarm zunächst, ob das Gerät überhaupt richtig misst. Diese vergleichsweise große Zahl an "falschen Alarmen" kann anstrengend und zermürbend sein, vor allem für Patienten oder Besucher auf der Intensivstation. Insgesamt trägt dieses Überwachungsverfahren aber erheblich zur Sicherheit der Patienten bei und ist aus der heutigen Anästhesie und Intensivmedizin nicht mehr wegzudenken.

Beratende Expertin: Dr. med. Julia Sadgorski, Fachärztin für Anästhesiologie, Rotkreuzklinikum München