4.3. Sauerstoff (O₂)#
Sauerstoff ist ein lebenswichtiges, farb- und geruchsloses Gas, welches zu 21 % in der Luft vorkommt. Das chemische Symbol (genauer: Summenformel) lautet O₂ .
4.3.1. Sauerstoffgehalt des Blutes#
Sauerstoff wird im Blut an Hämoglobin gebunden und als Gas physikalisch gelöst transportiert. Der physikalisch gelöste Anteil ist dabei verschwindend gering. Der Sauerstoffgehalt \({\color{blue}\rm{CaO}_2}\) berechnet sich dabei folgendermaßen:
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Somit stellt sich die Frage: “Wenn der physkalisch gelöste Anteil verschwindend gering ist, wieso wird er gemessen?”
4.3.2. Die Sauerstoffbindungskurve#
Tatsächlich besteht ein Zusammenhang zwischen dem Sauerstoff-Partialdruck und der Sauerstoffsättigung (welche einen Faktor für die Menge des gebundenen Sauerstoffs darstellt): Die Sauerstoffbindungskurve. Sie verläuft S-förmig (sigmoidal) und flacht bei einem pO₂ von 90 mm Hg deutlich ab: Ab diesem Plateau bilden sich Veränderungen des pO₂ kaum mehr in der Sauerstoffsättigung (SO₂) ab. P50 ist der Wert, bei dem Hb zu 50 % gesättigt (normalerweise paO₂ von 27 mm Hg).
Die Lage der Kurve ist nicht fixiert: Diverse Einflussfaktoren, insbesonders der pH, haben Auswirkungen auf die Bindungsaffinität des Sauerstoffs an Hämoglobin. Es kommt zu einer Rechts- oder Linksverschiebung. Dieses Phänomen wird als Bohr-Effekt bezeichnet.
Dadurch ergibt sich, dass bei einer Alkalose O₂ zwar leichter ins Blut aufgenommen, aber im Gewebe schlechter wieder gelöst, d. h. abgegeben, wird. Umgekehrt ist die O₂-Aufnahme bei einer Azidose reduziert, das bereits aufgenommene O₂ wird aber bereitwillig an das Gewebe abgegeben.
Die Sauerstoffbindungskurve. Bemerke: Die Kurve verläuft S-förmig und flacht bei einem pO₂ von 90 mm Hg deutlich ab: Ab diesem Plateau bilden sich Veränderungen des pO₂ kaum mehr in der Sauerstoffsättigung (SO₂) ab.
Bohr-Effekt:Diverse Einflussfaktoren, insbesonders der pH, haben Auswirkungen auf die Bindungsaffinität des Sauerstoffs an Hämoglobin. Es kommt zu einer Rechts- oder Linksverschiebung.
Fig. 33 Sauerstoffbindungskurve [© Michał Komorniczak ℓ CC BY 3.0]#
Dictum
Der Sauerstoffpartialdruck hat über die Beziehung der Sauerstoffbindungskurve eine große Aussagekraft hinsichtlich des Sauerstoffgehalts \({\rm{CaO}_2}\) des Blutes.
4.3.3. Verabreichung von Sauerstoff#
Die Verabreichung von Sauerstoff ist eine wichtige und häufige Maßnahme. Sauerstoff kann sowohl einem selbst atmenden Patienten zusätzlich gegeben werde (Berieselung ), aber auch bei der Beatmung zugeführt werden.
Bemerkung
Unterscheide Berieselung (erhaltene Eigenatmung) und Beatmung!
O₂-Berieselungseinheit#
Die Berieselungseinheit besteht im Wesentlichen aus einem Druckminderer. Der Druckminderer hat ein Abgabeventil, welches den Druck drosselt und eine Abgabe an den Patienten ermöglicht. Je nach Bauart kann der Druckminderer über ein Regelventil, ein Flowmeter und ein Manometer verfügen. Mit dem Regelventil kann man die Durchfluss- bzw. Abgaberate einstellen, das Flowmeter (Durchflussanzeige) zeigt die aktuelle Durchflussrate in Liter pro Minute (L / min) an. Das Manometer zeigt den Druck in der Sauerstoffflasche an, wenn das Hauptventil geöffnet ist.
Fig. 34 Druckminderer mit integrierter Berieselungseinheit an einer Sauerstofflasche#
© Ch. Pallinger, ℓ MfG
O₂-Berieselung bei erhaltener Eigenatmung#
Die O₂-Berieselung kann nur bei vorhandener Spontanatmung durchgeführt werden! Zum Einsatz kommen Sauerstoffbrillen, Sauerstoffmasken und Sauerstoffmasken mit Reservoir [1].
Sauerstoffbrille
Sauerstoffmaske
Sauerstoffmaske mit Reservoir
Fig. 35 Bilderserie: Mittel zur Berieselung mit Sauerstoff [© Ch. Pallinger, ℓ MfG]#
Indikation |
Vorteile |
Nachteile |
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Sauerstoffbrille |
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Sauerstoffmaske |
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Sauerstoffmaske mit Reservoir |
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Beatmungsbeutel mit Reservoir |
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Durchführung: O₂-Berieselung#
Bei jedem Patienten, bei dem eine lebensbedrohliche Störung einer vitalen Funktion eingetreten ist oder einzutreten droht (“Notfallpatient”), soll, sofern keine Kontraindiktaionen vorliegen, soviel Sauerstoff verabreicht werden, sodass die Sauerstoffsättigung (SpO₂) im Bereich von 94—98 % erreicht wird.
Kontraindikationen und Gegenanzeigen prüfen:
COPD (relativ)
Hyperventilationssyndrom, Hyperventilationstetanie (relativ)
Chemotherapie mit Bleomycin in der Anamnese
Situationsgerechte Dosierung je nach zugrundeliegender Erkrankung. Grundsätzlich soll ein SpO₂ von 94—98 % erreicht werden. Steht keine Pulsoxymetrie zur Verfügung, ist als Richtwert von einer Dosis von 8 L / min auszugehen, welche dem klinischen Zustand des Patienten angepasst werden muss.
Auswahl des Hilfsmittels:
Sauerstoffbrille O₂-Flow bis~5 L / min,
Sauerstoffmaske O₂-Flow ab 5 L / min,
Sauerstoffmaske mit Reservoir O₂-Flow ab 5 L / min,
Patientenaufklärung
Sauerstoffgerät einschalten und Durchflußrate einstellen
Bei Verwendung einer Sauerstoffmaske mit Reservoir: Reservoir füllen
Sauerstoffbrille/-maske am Patienten positionieren
O₂-Zufuhr bei der Beatmung mittels Beatmungsbeutel#
In den allermeisten Situationen, bei denen eine Beatmung mittels Beatmungsbeutel notwendig ist, muss zusätzlich Sauerstoff zugeführt werden. Man schließt dazu einen O₂-Verbindungsschlauch an den Druckminderer und den Beatmungsbeutel an. Wenn vorhanden soll ein O₂-Reservoir verwendet werden, dadurch wird die Sauerstoffkonzentration auf fast 100 % erhöht.
O₂-Zufuhr zu Beatmungsgeräten#
Beatmungsgeräte werden mittels eines Druckschlauches an die O₂-Versorgung angeschlossen. Zu beachten ist, dass es hierbei unterschiedliche Steckersysteme geben kann. Eine praktische Unterweisung und Übung an den verwendeten Systemen ist absolut notwendig!
4.3.4. O₂-Druckflaschen#
Sauerstoff wird in farbcodierten Druckgasflaschen[2] gelagert. Flaschen mit Sauerstoffbefüllung werden an der Flaschenschulter mit einem weißem Farbring gekennzeichnet, bei medizinischem Sauerstoff ist zusätzlich auch der Flaschenkörper weiß, d. h. Gasflaschen mit medizinischem Sauerstoff sind vollständig weiß. Die verbindliche Kennzeichnung des Gasinhalts erfolgt auf einem Gefahrengutaufkleber.
Die Druckflaschen haben unterschiedliche Füllgrößen (Volumina), i. d. R. zwischen 0,5 und 10 L. Der Sauerstoff wird unter Druck gelagert, wodurch die Menge des zur Verfügung stehenden Sauerstoffs um ein Vielfaches gesteigert wird. Ein typischer Fülldruck beträgt ca. 200 bar, dabei befindet sich der Sauerstoff vollständig im gasförmigen Aggregatzustand.
Ausgänge
Jede Druckflasche verfügt über ein Hauptventil und ein Standardgewinde. An diesem Gewinde ist entweder ein weiterführender Druckschlauch oder der Druckminderer einer Berieselungseinheit angeschlossen.
Fig. 36 Eine Sauerstoffflasche mit Druckminderer/Berieselungseinheit#
© Ch. Pallinger ℓ MfG
Umgang mit Sauerstoff und Druckflaschen#
Warnung
Sauerstoff ist brandfördernd und zusammen mit Fett sogar selbstentzündlich! Neben der Brand- und Explosionsgefahr birgt der große Druck unter dem die Flaschen stehen weitere Gefahren: Sollte ein Ventil abbrechen, kann die Flasche eine enorme Kraft entwickeln und zu einer Rakete werden. Die Kraft einer mit 200 bar gefüllten Flasche reicht aus, um Mauern zu durchbrechen!
Gefahr
Lebensgefahr!
Achtung! Vorsicht beim Hantieren: Zerknall- und Explosionsgefahr!
Sauerstoff ist zusammen mit Fett selbstentzündlich!
Die Armaturen und Gewinde sind fettfrei zu halten!
Ventile dürfen nicht mit fettigen oder öligen Händen bedient werden!
Das Hantieren mit Feuer und offenem Licht ist in der Nähe von Sauerstoffflaschen verboten!
Die Druckflaschen sind immer zu sichern und vor Umfallen, etc. zu schützen!
Vor der Abmontage eines Druckminderers oder einer Druckleitung muss die Überdruckfreiheit geprüft und das Abgabeventil geöffnet werden!
Lebensgefahr!
Beenden der O₂-Gabe und Wechsel von Druckflaschen
Nach der Verwendung des Sauerstoffsystems wird das Hauptventil geschlossen und der Überdruck aus den Druckleitungen bzw. dem Druckminderer abgelassen. Erst danach wird das Abgabeventil ebenfalls verschlossen.
Gleiches gilt für den Wechsel einer Sauerstoffflasche: Es muss – zur eigenen Sicherheit – sichergestellt sein, dass im Entnahmeschenkel kein Überdruck herrscht. Vor dem Abmontieren des Druckminderers oder einer Druckleitung muss dies auf alle Fälle extra am Manometer kontrolliert werden! Das Abgabeventil muss beim Abmontieren geöffnet sein.
Lagerung
Sauerstoffflaschen werden in geeigneten Haltevorrichtungen gelagert. Sie sollen nicht in der Sonne oder im heißen Umfeld gelagert werden, da dadurch ein falsch hoher Druck angezeigt wird.
Wichtig
Die Sauerstoffflaschen sind pfleglich zu behandeln!
Berechnung der Füllmenge einer Sauerstoff-Druckgasflasche#
Da Sauerstoff auch unter dem üblichen Fülldruck einer Sauerstoff-Druckgasflasche in seiner gasförmigen Phase verbleibt, kann man, bei Kenntnis des Fülldrucks und der Flaschengröße, die Füllmenge einfach berechnen indem man die Füllgröße der Flasche mit dem Flaschendruck (in Bar) multipliziert:
Zur Berechnung, wie lange die vorhandene Sauerstoffmenge bei einer bestimmten Abgaberate ausreicht, dividiert man das gesamte verfügbare Volumen durch die Abgaberate:
Zu Bedenken ist dabei:
In manchen Flaschen muss konstruktionsbedingt ein Restdruck (z. B. 10 bar) verbleiben[3]
Die Abgaberate ist dabei abhängig von dem Gerät zur Verabreichnung von Sauerstoff bzw. dessen Einstellungen. Dies ist insbesonders bei Beatmungsgeräten zu beachten, die eventuell zusätzlich zur Patientendosis einen zusätzlichen Verlust (“Betriebsgas”) haben können.
Zusätzlicher Verlust kann durch Leckagen auftreten.
Generell muss immer eine ausreichende Zeitreserve eingeplant werden! Die Zeitreserve ist abhängig von den jeweiligen Umständen (geplanten Fahrtdauer, Verfügbarkeit von anderen Sauerstoffquellen (Wandanschlüsse), Verkehrslage, Witterungsverhältnisse, …) und muss großzügig kalkuliert werden.
Beispiel
- Gegeben ist
eine Flasche mit einer Füllgröße von 10 L, diese steht unter einem Druck von 150 bar:
- Berechnung
In der Flasche sind 1500 L Sauerstoff, der Patient benötigt 5 L / min O₂:
\[ 10 \times 150 = 1500 \]\[ \frac{1500}{5} = 300 \]- Bewertung
Der Inhalt würde theoretisch für 300 Minuten reichen. Der Restdruck sowie eine Zeitreserve sind dabei aber noch nicht berücksichtigt!
Beispiel
- Gegeben ist
O₂-Flasche mit Füllgröße von 10 L, Druck von 160 bar, Erforderlicher Restdruck: 10 bar
Patient: O₂-Bedarf von 5 L / min
Fahrtdauer laut Routenplaner: 4 h 58 min
- Berechnung
Nach Abzug des Restdruckes ergibt sich ein nutzbarer Druck von 150 bar und folglich eine nutzbare O₂-Menge von 1500 L. Der Patient könnte daher für 300 min mit Sauerstoff versorgt werden:
\[ \frac{(160 - 10) \times 10}{5} = 300 \notag \]- Bewertung
Die (geschätzte) Fahrtdauer von 4 h 58 min entspricht 298 min, es ergibt sich eine Zeitreserve von 2 min. Da die Zeitreserve von 2 min zu kurz ist, kann der Transport mit dieser Ausstattung nicht durchgeführt werden.