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Pulsoximeter und Pulsoximetrie

Inhalt:

Pulsoximeter MD 300I

1.      Kurzdefinition
2 .     Funktionsprinzip und Technik
2.1.   Funktionsprinzip
2.2.   Die SpO²-Formel
2.3.  Technischer Hintergrund
3.      Einsatzgebiete
3.1.   medizinischer Bereich
3.2.   Sportbereich
4.      Mögliche Fehlerquellen
5.      Geschichte

1 Kurzdefinition

Mit einem Pulsoximeter misst der Arzt die Sauerstoffsättigung des kapillaren Blutes, den so genannten SpO²-Wert. Zusätzlich zeigt dieses Gerät die Pulsfrequenz an. Das Verfahren dazu heißt Pulsoximetrie und wird bei modernen Pulsoximetern nicht-invasiv an der Fingerspitze durchgeführt.

2 Funktionsprinzip und Technik

2.1 Funktionsprinzip

An der Fingerspitze wird ein kleiner Clip festgeklemmt, der aus zwei Teilen besteht. Eine Lichtquelle und ein Rezeptor. Die Lichtquelle sendet infrarotes Licht aus, das den Finger durchdringt. Auf der anderen Seite nimmt der Rezeptor das Licht auf und ermittelt wie viel davon absorbiert wurde.

Durch dieses Verfahren kann man die Pulsoximetrie ohne Punktierung eines Blutgefäßes durchführen und verursacht keine Schmerzen beim Patienten während der Messung.

Es ist nicht zwingend nötig, die Pulsoximetrie an der Fingerspitze durchzuführen. Ebenso kann man den Clip an einer Zehe, am Ohrläppchen oder bei Frühchen und Säuglingen an der Ferse befestigen.

Die meisten Fingerpulsoximeter werden heute mit Batterien betrieben.

 2.2 Die SpO²-Formel

Das Pulsoximeter zeigt einen SpO²-Wert in Prozent an, der aussagt wie hoch der Anteil des mit Sauerstoff beladenen Hämoglobins am gesamten Blut ist. Ausgedrückt wird dieses Verhältnis durch den Quotienten:

 Sauerstoffsättigung im Blut mit der Spo2 Formel

HbO² ist die Konzentration des mit Sauerstoff beladenen Hämoglobins (oxygeniertes Hämoglobin)

Hb zeigt die Konzentration des Hämoglobins, dessen Transportplätze für Sauerstoff  nicht belegt sind (desoxygeniertes Hämoglobin)

Zur Unterscheidung des SpO²-Wertes von anderen Sauerstoffsättigungswerten, die mittels Blutgasanalyse von entnommenen Blutproben gewonnen werden, wird das "p" als Indikator für die pulsoximetrische Messung eingefügt.

2.3 Technischer Hintergrund

Die Lichtquelle des Pulsoximeters leuchtet in zwei genau festgelegten Bereichen. Der Sensor des Fingerpulsoximeters ist auf zwei Lichtwerte plus einen Referenzwert eingestellt. Das sichtbar rote Licht mit einer Wellenlänge von 660 nm für oxigeniertes Hämoglobin HbO², das infrarote Licht im Bereich von 940 nm für Desoxihämoglobin HbO. Als dritten Wert wird zur Referenz das Tageslicht genommen. Anhand der Absorption, also wie viel Licht am Sensor ankommt, misst das Gerät wie hoch die Sättigung der einzelnen Werte ist. Im Vergleich mit einer Referenztabelle errechnet das Gerät, wie hoch der prozentuale Anteil roten Blutkörperchen ist, die mit Sauerstoff gesättigt sind. Auf dem Display oder Monitor zeigt das Pulsoximeter dann einen Prozentwert. Dieser Wert liegt bei gesunden Personen im Bereich zwischen 96 und 100 Prozent. Ist der Wert unter 95% spricht man von Hypoxämie. Einige Geräte geben bei Bedarf einen Signalton von sich, sobald die Sättigung unter einen bestimmten Wert fällt.

3 Einsatzgebiete

3.1 medizinischer Bereich

Standardmäßig werden in der Anästhesie während der Narkose Pulsfrequenz und Sauerstoffsättigung überwacht. Notärzte und Sanitäter im Rettungsdienst müssen diese Parameter im Notfall ebenfalls kontrollieren können. Kritische Situationen in Intensivstationen und Frühchenstationen werden meist mit Pulsoximetern überwacht und protokolliert. Stationäre Pulsoximeter bieten die Möglichkeit, über einen längeren Zeitraum die Sauerstoffsättigung zu überwachen. Das wird z.B. bei Frühgeburten gemacht.

3.2 Sportbereich

Im Bereich des Ausdauersports wird auf einer gewissen Höhe trainiert, um die Sauerstoffsättigung bewusst unter die normalen Werte sinkt. Damit wird der Körper angeregt, sich anzupassen und die gewünschten Höhentrainingseffekte umzusetzen. Dieses Training wird immer mit Pulsoximetrie begleitet. So kann man einen zu starken Abfall der Sauerstoffsättigung rechtzeitig erkennen.

 Im Bereich des Bergsteigens und Tourengehen wird bei Touren über 6.000 ü. NN immer öfter ein Pulsoximeter mitgenommen. Hier wird bei drohenden Anzeichen einer Höhenkrankheit ein Abstieg eingeleitet.

Im militärischen Bereich, z.B. bei Gebirgsjägern, wird ebanfalls der Pulsoximeter eingesetzt, um frühe Anzeichen der Höhenkrankheit erkennen. Es gibt Vorgesetzten so eine Möglichkeit zu entscheiden, ob ein weiterer Aufstieg möglich ist oder weitere Akklimatisierungsphasen in Höhenlagern nötig sind.

Außerdem wird die Pulsoximetrie in der Sportfliegerei bei Flügen in großen Höhen eingesetzt. Hier wird durch Selbstkontrolle einer Hypoxie, also Sauerstoffunterversorgung, vorgrbeugt.

4. Mögliche Fehlerquellen

Mögliche Fehlerquellen bei der Messung der Sauerstoffsättigung können sein:

  • Eine geringe periphere Kapillardurchblutung bei Schock oder Unterkühlung, also zuwenig Blut im Finger oder Ohrläppchen.
  • Eine Kohlenstoffmonoxidvergiftung, bei der statt Sauerstoff Kohlenmonoxid an den Blutkörperchen gebunden ist. Das Hämoglobin erschein für das Pulsoximeter ebenfalls gesättigt.
  • Lackierte Fingernägel reflektieren das Licht und verzerren die Messung. Künstliche Fingernägel aus Acryl ebenfalls zu Messfehlern.
  • Ein Stau des Blutes im Finger kann ebenfalls zu Messfehlern führen

 5. Geschichtlicher Hintergrund

1935 wurde das Prinzip erstmals von K. Matthes am menschlichen Ohrläppchen beschrieben. Eine Entwicklung hin zur klinischen Nutzbarkeit der Technik wurde zunächst nicht betrieben, lediglich in der Fliegerei gab es vereinzelte Experimente. Im Jahr 1972 erdachte der japanische Ingenieur Takuo Aoyagi ein nutzbares Gerät. Etwa gleichzeitig entwickelte der Deutsche Christian-Peter Bernhardt unter der Bezeichnung Photoplethysmographie in einem Projekt zur Migräneforschung ein Gerät, das er 1978 an der Uni Hamburg veröffentlichte.