Pulsoximetrie

Praktische Anwendungen der Pulsoximetrie
Dr. E. Hill,
Dr. Med. Stoneham,
Nuffield Abteilung für Anästhesie, Oxford Radcliffe NHS Hospitals Headington,
Oxford OX3 9DU

Einführung

Pulsoximetrie ist ein nützliches, unter verschiedenen Umständen ausführbares Verfahren der Patientenüberwachung. Wenn nur wenige Resourcen zur Verfügung stehen kann das Pulsoximeter eine angebrachte Lösung sein, da es Angaben liefert und die Bewertung verschiedener Vitalparameter gewährt.

Pulsoximeter sind heute allgemeine Bestandteile der perioperativen Überwachung, die dem Benutzer eingriffslose Indikationen über den cardiorespiratorischen Zustand eines Patienten gewähren. Nachdem Pulsoximeter in der Intensivstation, im Aufwachraum und in der Anästhesie erfolgreiche Anwendung fand, wurden sie auch in andere medizinische Bereiche eingeführt, wie z.B. der allgemeinen Aufsicht, ohne dass das Personal zu deren Benutzung(1) eine besondere Ausbildung benötigt. Das Pulsoximetrieverfahren weist Gefahren und Grenzen auf und möglicherweise geht die Sicherheit des Patienten mit unausgebildetem Personal einen Kompromiss ein. Dieser Artikel ist für den 'gelegentlichen' Benutzer der Pulsoximetrie bestimmt.

Pulsoximeter messen die arterielle Sauerstoffsättigung des Hämoglobins. Die angewandte Technologie(2) ist kompliziert, jedoch besteht sie auf zwei physikalischen Grundsätzen. Erstens: die Lichtabsorption des Hämoglobins ist je nach Sättigungsgrad des Hämoglobins bei unterschiedlichen Wellenlängen veränderlich. Zweitens: Das, durch das Gewebe gesandte Lichtsignal hat auf Grund des unterschiedlichen Volumens des arteriellen Blutes bei jedem Pulsschlag eine pulsierende Komponente. Diese kann vom Mikroprozessor von der nicht pulsierenden Komponente unterschieden werden, welche von der Lichtabsorption der Venen, Kapillaren und dem Gewebe stammt.

Die Funktion eines Pulsoximeters hängt von verschiedenen Variabeln, wie dem Umgebungslicht, Zittern, abnormalem Hämoglobin, Pulsfrequenz und -rhythmus, Verengung der Blutgefäße und der Herzfunktion ab. Ein Pulsoximeter gibt keine Hinweise über die Atmung eines Patienten, sondern nur über seine Oxygenierung, welche einen falschen Eindruck vermitteln kann, wenn zusätzlicher Sauerstoff gegeben wird. Zudem kann vom Eintreten eines möglichen hypoxischen Ereignisses, wie einer Atemstörung bis zur Feststellung der niederen Sauerstoffsättigung mittels des Pulsoximeters eine Verzögerung eintreten. Das Pulsoximeter ist jedoch eine nützliche, eingriffslose Überwachungsmethode des cardiorespiratorischen Systems eines Patienten, welche zweifellos die Sicherheit von Patienten schon in manchen Situationen erhöht hat.

Was misst ein Pulsoximeter?

Den Hämoglobin-Sauerstoffsättigungsgehalt in arteriellem Blut - welches eine Messung des Durchschnittsgehalts des, an jedes rote Blutkörperchen gebunden Sauerstoffs ist. Die prozentuale Sättigung wird in einer digitalen Anzeige, zusammen mit einem akustischen Signal wiedergegeben, das je nach Sättigungsgehalt in seiner Tonhöhe variiert.
Die Pulsfrequenz - die durchschnittliche Anzahl der Pulsschläge pro Minute während 5 bis 20 Sekunden.

Ein Pulsoximeter liefert keine Angaben über die anderen folgenden Variabeln: Blutsauerstoffgehalt
Die Menge des vom Blut aufgelösten Sauerstoffs
Die Atemfrequenz oder das Atemvolumen d.h. die Ventilation
Das Herzzeitvolumen oder den Blutdruck
Der systolische Blutdruck kann ermittelt werden, indem die Druckwiederholung während der Deflation einer proximalen, eingriffslosen Blutdruckmessung plethysmographisch verfolgt wird.

Das Prinzip moderner Pulsoximetrie

Der, im Blutstrom beförderte Sauerstoff ist hauptsächlich an Hämoglobin gebunden. Ein Hämoglobinmolekül kann bis zu vier Sauerstoffmoleküle transportieren und ist damit 100% mit Sauerstoff gesättigt. Die Durchschnittssättigung einer Ansammlung von Hämoglobinmolekülen in einem Bluttest wird als Blutsauerstoffsättigung bezeichnet. Zusätzlich wird eine sehr kleine Sauerstoffmenge im Blut aufgelöst, was bei extrem niederem Hämoglobinspiegel entscheidend sein kann. Das Letztere wird bei der Pulsoximetrie nicht gemessen.
Das Verhältnis zwischen dem arteriellen Sauerstoff-Partialdruck (PaO2) und der Sauerstoffsättigung wird in der Sauerstoff-Dissoziationskurve dargestellt (siehe Abb. 1). Bei niederem Sauerstoff-Partialdruck wo Sauerstoff zur Atmung benötigt wird, erleichtert die sigmoide Form dieser Kurve das Entladen des Sauerstoffs in das äußere Gewebe. Die Kurve kann sich je nach dem Zustand des Patienten, z.B kürzliche Bluttransfusion, Fieber etc. nach links oder rechts verschieben.

Ein Pulsoximeter besteht aus einem peripheren Messfühler und einer Mikroprozessor-Einheit, die eine Wellenform, die Sauerstoffsättigung und die Pulsfrequenz anzeigt. Die meisten Oximeter haben auch einen akustischen Pulston, dessen Tonhöhe der verhältnismäßigen Sauerstoffsättigung entspricht, was zweckmäßig ist, wenn die Oximeteranzeige nicht abgelesen werden kann. Das Testgerät wird an einem peripheren Körperteil befestigt, wie z.B. Ohrläppchen oder Nase. Im Testgerät befinden sich zwei Leuchtdioden (LEDs), eine im sichtbaren roten Spektrum (660nm) und die andere im infraroten Spektrum (940nm). Die Lichtstrahlen dringen durch das Gewebe zu einem Photosensor. Je nach der Hämoglobinkonzentration wird ein Teil des Lichts bei seinem Durchdringen vom Blut oder dem feinen Gewebe absorbiert. Die absorbierte Lichtmenge bei jeder Frequenz hängt vom Sättigungsgrad des Hämoglobins im Gewebe ab.

Der Mikroprozessor kann die Absorbierung des pulsierenden Anteil des Blutes ermitteln, d.h. den Unterschied zu arteriellem Blut und konstanter Absorbierung auf Grund nicht pulsierendem venösem oder kapillarem Blut und anderen Gewebefasern. Einige Fortschritte in der Mikroprozess-Technologie haben die Störeinflüsse bei Pulsoximeter-Funktionen reduziert. Das Zeitmultiplexverfahren bei dem die LEDs zyklieren: rot an, dann infrarot an, dann beide aus - mehrmals pro Sekunde - hilft Hintergrundgeräusche zu eliminieren. Die Quadratur Phasenumtastung ist ein weiterer Fortschritt, da die roten und infraroten Signale phasen- und nicht zeitgetrennt und später wieder vereint werden. Auf diese Weise kann ein, durch Bewegung oder elektromagnetische Beeinflussung entstandenes Artefakt eliminiert werden, da es bei der Wiedervereinigung nicht in derselben Phase wie die beiden LED-Signale auftreten wird.

Die Sättigungswerte sind Durchschnittswerten während 5 bis 20 Sekunden. Auch die Pulsfrequenz wird, je nach dem spezifischen Monitor, aus der Anzahl der LED-Zyklen zwischen aufeinander folgenden Pulssignalen und dem Durchschnittswert über eine variable Zeitspanne ermittelt.

Der Mikroprozessor berechnet aus der absorbierten Lichtmenge bei jeder Lichtfrequenz das Verhältnis zwischen den Beiden. Der Oximeterspeicher enthält eine Reihe von Sättigungswerten von Testuntersuchungen, bei denen freiwilligen Testpersonen eine stark hypoxische Gasmischung zur Atmung verabreicht wurde. Der Mikroprozessor vergleicht das Absorbierungsverhältnis bei beiden Lichtwellenlängen mit diesen gespeicherten Werten und gibt dann die Sauerstoffsättigung digital als Prozentsatz und in Form von akustisch variierenden Tonhöhen wieder. Da es nicht ethisch ist, menschliche Versuchspersonen unter 70% zu entsättigen, ist es selbstverständlich, dass durch Pulsoximetrie erzielte Sauerstoffsättigungswerte unter 70% unzuverlässig sind.

Die Reflexions-Pulsoximetrie benutzt reflektiertes anstelle übertragenem Licht auf einen einseitigen Monitor. Es kann deshalb mehr annähernd anatomisch benutzt werden, z.B. Stirn, Darm und ist schwer zu befestigen. Außer dass ein bestimmtes Reflexionsspektrum benutzt wird, ist es das selbe Prinzip wie bei der Übertragungsoximetrie.

Praktische Hinweise zur erfolgreichen Anwendung der Pulsoximetrie

Schließen Sie das Pulsoximeter an einer elektrischen Steckdose an, wenn vorhanden, um die Batterien aufzuladen. Schalten Sie das Pulsoximeter an und warten Sie, bis es die Kalibrierung und Prüftests durchlaufen hat. Wählen Sie die gewünschte Untersuchung und ziehen Sie die richtige Größeneinstellung und wohin sie gehen soll in Betracht. Der Finger sollte sauber sein (entfernen Sie Nagellack).
Bringen Sie das Testgerät am gewünschten Finger an, wobei Sie übermäßige Kraftanwendung vermeiden.
Geben Sie dem Pulsoximeter einige Sekunden zur Pulsermittlung und der Berechnung der Sauerstoffsättigung.
Suchen Sie eine angezeigte Wellenform. Ohne sie ist jede Ablesung bedeutungslos. Lesen Sie die angezeigte Sauerstoffsättigung und die Pulsfrequenz ab.

Seien Sie bei der Interpretation der Zahlen vorsichtig wo sich die Sättigung augenblicklich ändert - wo z.B. 99% plötzlich auf 85% fallen. Dies ist physiologisch nicht möglich.
Im Zweifelsfall verlassen Sie sich besser auf Ihre klinische Beurteilung als auf den, vom Gerät gelieferten Zahlenwert. Alarmsignale

Wenn der Niedere-Sauerstoff-Alarm ertönt, prüfen Sie nötigenfalls, ob der Patient bei Bewusstsein ist. Prüfen Sie den Atemweg und vergewissern Sie sich, dass der Patient genug Atem bekommt. Halten Sie das Kinn hoch oder unternehmen Sie nötigenfalls andere Beatmungsmanöver. Geben Sie Sauerstoff, wenn nötig. Rufen Sie um Hilfe.
Falls der Fehlende-Puls-Alarm ertönt, suchen Sie auf dem Pulsoximeter die angezeigte Wellenform. Spüren Sie einen zentralen Puls. Rufen Sie um Hilfe, falls kein Puls vorhanden ist und ergreifen Sie grundlegende und fortgeschrittene Lebenserhaltungsmaßnahmen. Falls der Puls vorhanden ist, versuchen Sie das Testgerät umzupositionieren oder an einem anderen Finger zu befestigen.
Auf den meisten Pulsoximetern kann die Alarmgrenze für Sauerstoffsättig und Pulsfrequenz je nach Bedarf geändert werden. Ändern Sie jedoch keinen Alarm, nur um den Sound zu stoppen, der Sie möglicherweise auf etwas Wichtiges hinweist!



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