Pulsoximetrie - Prinzip

Funktionsprinzip

Pulsoximetrie ist die nicht invasive Aufnahme der prozentualen Sauerstoffsättigung des oxigenierbaren Hämoglobins (roter Blutfarbstoff, zu finden in den Erythrozyten (rote Blutkörperchen), wird im Rückenmark gebildet).
Es ist ein pulswellenabhängiges, photometrisches Verfahren. Der O2-Transport von der Lunge zu den Geweben gliedert sich in drei Teilprozesse:


Diffusionsweg des Sauerstoffs von den Alveolen in die Lungenkapillaren.

Treibende Kraft für die Diffusionsvorgänge der O2-Aufnahme und -Abgabe ist die Partialdruckdifferenz zwischen Alveole (Lungenbläschen) und Blut bzw. Blut und Gewebe.

Die lockere Verbindung von Hb und O2 wird als Oxyhämoglobin bezeichnet, welches überwiegend im arteriellen Blut vorliegt. Außerdem ist noch ein kleiner Teil an physikalisch gelöstem Sauerstoff vorhanden (etwa 1,5%).


Hb-Derivatephysiologischer Normalbereichpathologische Konzentrationen
Carboxyhämoglobin (COHb)
(Bindung von Kohlenmonoxid an Hämoglobin)		1,0% - 3,0%Raucher, typisch: ca. 4% - 10%
CO - Intoxikon: ca. 10% - 15%
Methämoglobin (MetHb)0,5% - 1,0%spezielle Pharmaka: 1% - 10%


Die quantitative Menge des transportierten O2 hängt neben dem Herzzeitvolumen noch vom roten Farbstoff (Hämoglobin) ab. Das Hämoglobin im Blut liegt in verschiedenen Fraktionen vor. Deshalb wurde definiert:

Sauerstoffsättigung = der Anteil des oxiginierten Hämoglobins im Verhältnis zum Gesamthämoglobin.

Es werden prinzipiell zwei Angaben der arteriellen Sauerstoffsättigung unterschieden:
→ Die arterielle Sauerstoffsättigung sO2

Rein physikalisch absorbieren die versch. Fraktionen des Hämoglobins Licht verschiedener Wellenlängen in unterschiedlichem Ausmaß. Je mehr definierte Wellenlängen das jeweilige Analyseinstrumet verwendet, desto mehr Hämoglobinfraktionen können unterschieden und gemessen werden (z.B. metallisches Hb, CoHb, ...).

Für gewöhnlich verwenden Pulsoximeter zwei Wellenlängen:

Dementsprechend kann damit Hb und HbO2 gemessen und ins Verhältnis zueinander gesetzt werden.

Die Sauerstoffbindungskurve

Häufig wird in der klinischen Praxis zur Beurteilung der Oxygenierung des Patienten auch der Sauerstoffpartialdruck des arteriellen Blutes (paO2) ausgewertet. Durch die Sauerstoffbindungskurve wird das Verhältnis zwischen Sauerstoffsättigung und Sauerstoffpartialdruck beschrieben:

Sauerstoffbindungskurven

Die O2-Sättigung ändert sich im oberen, flachen Kurvenbereich nur wenig, wenn sich der Sauerstoffpartialdruck ändert. Dadurch wird bis zu einem paO2-Wert von etwa 60 mmHg noch eine fast 90%-ige Sauerstoffsättigung erreicht.
Im unteren, steileren Bereich der Kurve ändert sich die O2-Sättigung sehr stark bei einer geringen Verschiebung des paO2-Wertes. Die Sauerstoffabgabe von Oxyhämoglobin wird damit an die sauerstoffverbrauchenden Zellen erleichtert.

Klinische Bedeutung des Meßwertes von Pulsoxymetern

Meßgröße Meßmethode Vorteile Nachteile
Sauerstoffgehalt des arteriellen Blutes (cO2) arterielle Blutgasanalyse (BGA) + Bestimmung der sO2 und der Hb-Konzentration:
O2 = (sO2 * cHB * 1,39) + (pO2 * 0.0028)		 Erfassung aller Komponenten, die die Sauerstoffversorgung des Blutes bestimmen: phyikalisch gelöster und chemisch gebundener Sauerstoff diskontinuierliches in vitro Verfahren, arterielle Punktion notwendig, Zeitverzögerung, bis der Meßwert vorliegt.
arterielle Sauerstoffsättigung (sO2) in vitro - CO - und Hämoxymeter, die mit 4-7 Wellenlängen arbeiten Berücksichtigung der Hb-Derivate COHb und MetHb diskontinuierliches in vitro Verfahren, arterielle Punktion notwendig, Zeitverzögerung
partielle, arterielle Sauerstoffsättigung (psO2) Pulsoxymeter, die mit 2 Wellenlängen arbeiten nichtinvasive, kontinuierliche Echtzeitmessung in vivo COHb und MetHb werden nicht erfaßt
arterieller Sauerstoffpartialdruck (paO2) arterielle Blutgasanalyse (BGA) Standardverfahren diskontinuierliches in vitro Verfahren, arterielle Punktion notwendig

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