Anästhesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther 2002; 37(1): 38-42
DOI: 10.1055/s-2002-20080
Mini-Symposium: Sauerstoff - Nutzen und Risiko
© Georg Thieme Verlag Stuttgart · New York

Hyperbare Sauerstofftherapie
(Möglichkeiten und Grenzen)

Hyperbar Oxygen Therapy - Options and LimitationsK.  Jaeger1 , B.  Jüttner1 , W.  Franko2
  • 1Zentrum für Anästhesiologie, Medizinische Hochschule Hannover (Geschäftsführender Leiter: Prof. Dr. Siegfried Piepenbrock)
  • 2Druckkammerzentrum Hannover GmbH, Institut für Hyperbare Sauerstofftherapie am Lister Krankenhaus (Ärztlicher Leiter: Dr. Wolfgang Franko)
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Publikationsverlauf

Publikationsdatum:
13. Februar 2002 (online)

Einleitung

Unter Hyperbarer Oxygenation (HBO) versteht man die Behandlung eines spontanatmenden oder beatmeten Patienten mit reinem Sauerstoff bei Umgebungsdrücken von mehr als 100 kPa in einer Überdruckkammer. Die auf physikalischen und physiologischen Prinzipien basierenden Wirkungsmechanismen der HBO sind hinreichend belegt. Grundlage der therapeutischen Indikationen ist die druckbedingte Volumenabnahme von im Körper eingeschlossenen Gasen, vor allem aber die deutliche Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks (pO2). Die wichtigsten Effekte des erhöhten Umgebungsdrucks lassen sich mit drei physikalischen Gesetzen beschreiben:

Gesetz von Boyle-Mariotte

Bei gleichbleibender Temperatur ist das Produkt aus Druck und Volumen einer definierten Gasmenge konstant (p × V = k). Bei Erhöhung des Drucks verringert sich demnach das Volumen umgekehrt proportional, entsprechend nimmt bei abnehmendem Druck das Gasvolumen zu. Dies trifft sowohl auf gasgefüllte Hohlräume als auch Gasblasen im Gewebe oder Gefäßsystem zu (Abb. [1]).

Gesetz von Dalton

Der Gesamtdruck eines Gasgemisches ist gleich der Summe der Teildrücke der einzelnen Gase im Gemisch (pges = p1 + p2 + p3 + . . .pn). Allgemein betrachtet lässt sich der Partialdruck eines Gases als Produkt aus dem Gesamtdruck des Gasgemisches und der Fraktion des Gases berechnen (px = pges × Fx). Folglich steigt unter hyperbaren Bedingungen der Sauerstoffpartialdruck in der Inspirationsluft schon bei Luftatmung.

Wird in 10 m Wassertiefe normale Luft geatmet, so herrscht dort ein Gesamtdruck von 200 kPa (d. h. 100 kPa an der Wasseroberfläche + weiteren 100 kPa durch die 10 m Wassertiefe); der Stickstoffpartialdruck beträgt 200 kPa × 0,78 = 156 kPa und der Sauerstoffpartialdruck 200 kPa × 0,21 = 42 kPa.

Gesetz von Henry

Die Menge eines jeden Gases, welches sich in Flüssigkeit löst, ist direkt abhängig vom Partialdruck des Gases, welches die Flüssigkeitsoberfläche berührt, sowie vom Löslichkeitskoeffizienten des betreffenden Gases in der betreffenden Flüssigkeit. Dies bedeutet, dass ein Mensch unter normalen Umgebungsbedingungen von jedem in der Atemluft vorhandenen Gas eine dem Gaspartialdruck entsprechende Menge im Blut sowie in den Körpergeweben gelöst enthält. Das Lösungsvermögen der Gase ist von der Temperatur sowie vom jeweiligen Löslichkeitskoeffizienten (k) abhängig (Cx = kx × px).

Begibt sich der Mensch in eine Wassertiefe, die einer Partialdruckverdoppelung entspricht, so verdoppelt sich auch die im Blut und den Geweben gelöste Gasmenge. Umgekehrt wird die entsprechende Gasmenge beim Aufsteigen aus der Tiefe und der damit einhergehenden Druckminderung wieder frei. Erfolgt dies zu schnell, so bilden sich dabei Gasblasen, vergleichbar den Gasblasen beim Öffnen einer Mineralwasserflasche.

Während der HBO nimmt die physikalisch gelöste Sauerstoffmenge linear zum Anstieg des alveolaren Sauerstoffpartialdrucks (pO2) zu. Wird bei Normaldruck Luft geatmet, können bei einem Hämoglobingehalt von 15 g/dl ungefähr 200 ml Sauerstoff pro Liter Blut an Hämoglobin gebunden werden. Die mittlere arteriovenöse Sauerstoffdifferenz (avDO2) liegt unter normalen Bedingungen bei 40 - 60 ml O2 pro Liter Blut. Die Sauerstoffmenge, die sich unter diesen Bedingungen physikalisch im Plasma löst, ist sehr gering.

Bei Atmung von reinem Sauerstoff unter einem Druck von 300 kPa wird ein arterieller pO2 von bis zu 2200 mmHg erreicht. Unter diesen Bedingungen befinden sich über 60 ml Sauerstoff pro Liter Blut in physikalischer Lösung. Dieser Effekt wird bei der HBO genutzt, um Gewebe, das unter normobaren Bedingungen unzureichend oxygeniert ist, ausreichend mit Sauerstoff zu versorgen.

Boerema et al. [1] konnten Ende der 50er Jahre tierexperimentell nachweisen, dass ein Leben ohne Erythrozyten in einer Druckkammer unter reiner Sauerstoffatmung möglich ist, da sich mit der HBO der Gesamtbedarf des Körpers mit dem im Plasma physikalisch gelösten Sauerstoff decken lässt („life without blood”).

Literatur

Korrespondenzadresse

Priv.-Doz. Dr. med. Karsten Jaeger

Zentrum Anästhesiologie, Medizinische Hochschule Hannover

Carl-Neuberg-Straße 1

30625 Hannover

eMail: jaeger.karsten@mh-hannover.de