Sauerstoffspannung

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 5. Februar 2017
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Bei der Atmung wird O2 ins Blut aufgenommen und CO über das Blut abgegeben. Die Sauerstoffspannung oder auch der Sauerstoffpartialdruck ist dabei der Anteil von Sauerstoff im Blutgasgemisch. Der Arzt bestimmt zur klinischen Diagnostik in der Regel alle Blutgase und sammelt so zum Beispiel Hinweise auf eine respiratorische Insuffizienz.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Sauerstoffspannung?

Die menschlichen Lungen sind primär für die Atmung verantwortlich. In den Alveolen der Lunge findet Gasaustausch statt. CO wird abgegeben. Sauerstoff wird aus der Atemluft aufgenommen und über das Blut als Transportmedium in alle Regionen und Gewebe des Körpers überführt.

Die Sauerstoffversorgung der Organe und Gewebe ist lebenswichtig. Bei ausgefallener Sauerstoffversorgung nehmen die Körpergewebe in kürzester Zeit Schaden. Zellen können ihre Stoffwechselvorgänge sauerstofflos nicht aufrechterhalten. Aus diesem Grund sterben sie nach einer gewissen Zeit ab, wenn das Blut keinen Sauerstoff mehr führt. Neben dem Sauerstofftransport in gelöster Form ist das Blut auch für den Transport von gebundenem Sauerstoff verantwortlich. O2 bindet dazu an das Hämoglobin des Bluts.

Unter der Sauerstoffspannung versteht der Mediziner den Sauerstoffpartialdruck im Blut. Dieser Wert ist als pO2 bekannt und bildet zusammen mit dem Kohlendioxidpartialdruck die Blutgaswerte. Der pO2 ist dementsprechend der Anteil des Sauerstoffs am Gesamtdruck des Blutgasgemischs. Gemäß des Dalton-Gesetzes addieren sich die Partialdrücke einzelner Gase im Blut zum Gesamtdruck.

Funktion & Aufgabe

Der Sauerstoff gehört als Atemgas zu den wichtigsten Blutgasen. Neben Sauerstoff transportiert das Blut auch Kohlendioxid als Abfallprodukt der Atmung. Neben Sauerstoff und Kohlendioxid zählen der Basenüberschuss, der pH-Wert und das Bicarbonat zu den Blutgaswerten. Jeder dieser Parameter spielt eine Rolle für die Atmung. Der pH-Wert beeinflusst zum Beispiel die Bindungsaffinität von Hämoglobin zu Sauerstoff, die zum Transport unabkömmlich ist. Der Sauerstoffgehalt und die Sauerstoffsättigung des Bluts sind ebenso wichtige Parameter.

In normaler Atemluft beträgt der Sauerstoffanteil etwa 21 Prozent. Auf Meereshöhe herrscht ein Gesamtluftdruck von rund 101 kPa. Daraus ergibt sich ein Sauerstoffpartialdruck um die 21 kPa. Im arteriellen Blut liegt der Sauerstoffpartialdruck niedriger und kann altersphysiologisch zwischen 9,5 und 13,3 kPa betragen. Der Partialdruck korreliert nach der Formel c=α mal P mit der jeweiligen Konzentration des Gases. α entspricht dabei dem Bunsen'schen Löslichkeitskoeffizienten, c ist die Konzentration und P entspricht dem Partialdruck.

Je niedriger der Partialdruck, desto niedriger ist der Anteil des Sauerstoffs im Blut. Die stoffspezifische Konstante α beeinflusst die Löslichkeit. Für Kohlenstoffdioxid ist diese Konstante weit höher als für Sauerstoff. Der Sauerstoffpartialdruck ist demnach für die Löslichkeit und für den Transport von O2 im Blut bedeutend.

Unter der Sauerstoffspannung versteht der Mediziner den Sauerstoffpartialdruck im Blut. Dieser Wert ist als pO2 bekannt und bildet zusammen mit dem Kohlendioxidpartialdruck die Blutgaswerte.

Wenn die Partialdruckwerte für Sauerstoff zu tief sinken, ist die Sauerstoffversorgung der Körpergewebe beeinträchtigt. Wenn der Körper außerdem nicht genug Kohlendioxid abatmen kann, wird das Kohlendioxid angestaut und das Blut wird sauer (pH-Wert). Je saurer das Blut, desto weniger Bindungsaffinität besteht zwischen Sauerstoff und Hämoglobin. Das Kohlendioxid ist zu Hämoglobin weitaus bindungsaffiner als Sauerstoff. Wenn es im Blut in erhöhter Konzentration vorliegt, kann es Sauerstoff daher vom Hämoglobin verdrängen. Andererseits macht vermehrtes Abatmen von CO das Blut basisch.

Die Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks, des Kohlenstoffpartialdrucks und des pH-Werts gibt daher entscheidende Hinweise auf die Lungengesundheit. Die Blutgaswerte sind miteinander eng vernetzt. Ein veränderter Partialdruck für eins der Gase verändert so immer auch den Wert für das andere Gas.

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Krankheiten & Beschwerden

Blutgasuntersuchungen finden fast nur im klinischen Rahmen und intensivmedizinischen Bereich statt. In der Regel ist die Bestimmung nur für schwer kranke Patienten notwendig, so zum Beispiel zur Überwachung von Patienten an einem Beatmungsgerät. Wegen des engen Zusammenhangs zwischen den einzelnen Blutgaswerten betrachtet der Arzt die Parameter in der klinischen Diagnostik meist gemeinsam und bestimmt so zum Beispiel die Schwere von Atmungs- oder Stoffwechselstörungen.

Eine typische Erkrankung mit veränderten Blutgaswerten ist die respiratorische Insuffizienz. Als solche wird eine Störung des pulmonalen Gasaustauschs bezeichnet. Die respiratorische Partialinsuffizienz oder pulmonale Insuffizienz entspricht einer isoliert arteriellen Hypoxämie. Im arteriellen Blut herrscht also Sauerstoffmangel, der eine Minderversorgung der Körpergewebe zur Folge hat. Diese Erscheinung lässt den Sauerstoffpartialdruck unter den Grenzwert von 70 mmHg fallen. Das Kohlendioxid ist entweder normalwertig oder ebenfalls verringert.

Bei einer respiratorischen Globalinsuffizienz tritt neben einer Hypoxämie eine sogenannte Hyperkapnie ein. Der Kohlendioxidpartialdruck erhöht sich pathologisch auf über 45 mmHg und lässt den Sauerstoffpartialdruck mehr oder weniger stark abfallen. Die wichtigsten Symptome einer respiratorischen Insuffizienz sind neben Dyspnoe und Zyanose vor allem innerer Unruhe, Verwirrtheit und Herzrasen. Abhängig von der Ursache können diese Beschwerden mit weiteren Symptomen vergesellschaftet sein.

Der Sauerstoffpartialdruck spielt neben der respiratorischen Insuffizienz auch für Tachypnoe eine Rolle. Dabei handelt es sich um eine gesteigerte Atemfrequenz, wie sie bei erhöhtem Sauerstoffbedarf auftritt. Die Atemtiefe ist entweder vermindert, konstant oder übersteigert. Tachypnoe ist für viele Erkrankungen symptomatisch, da das Phänomen beispielsweise im Rahmen von Fieberreaktionen auftritt. Spezifischer ist die Tachypnoe für Herz- und Lungenerkrankungen. Der Organismus versucht dabei eine Kompensierung des verminderten Sauerstoffangebots zu erreichen, indem vermehrte Atemarbeit geleistet wird. In aller Regel zeigt sich die Tachypnoe durch pathologisch veränderte Blutgaswerte. Die Erscheinung kann theoretisch jedoch auch bei physiologischen Blutgasen auftreten, so zum Beispiel als Hyperventilationssyndrom bei psychischer Erregung.

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