Sauerstoff in der Akuttherapie beim Erwachsenen

Der 2015 veröffentlichte „Emergency Oxygen Audit Report“ [2] zeigte an einem britischen Kollektiv von 55.000 Patienten eine Verordnungsrate von 14 % zur Sauerstofftherapie. Hiervon gab es bei 42 % keine fixierte Anordnung. Studien zur Situation in Deutschland fehlen aktuell, allerdings kann von einem ähnlich liberalen und häufig unkritischen Vorgehen ausgegangen werden, vor allem im Hinblick auf die Tatsache, dass die bisher einzige Leitlinie zur Sauerstofftherapie die Anwendung von Sauerstoff in der Langzeittherapie behandelt. Diesem Umstand wurde nun 2021 mit der S3-Leitlinie „Sauerstoff in der Akuttherapie beim Erwachsenen“ Abhilfe geschaffen.

Der vorliegende Übersichtsartikel fasst die wichtigsten Eckpunkte besagter Leitlinie zusammen.

Da im klinischen Alltag die Sauerstoffsättigung der fast ubiquitär verfügbare Parameter ist, hat sich die vorliegende Leitlinie die Sauerstoffsättigung als Zielparameter gewählt.

Die Leitlinie nimmt Stellung zu Fragen bezüglich Ober- und Untergrenzen sowie Zielbereich der Sauerstoffsättigung (auch in Abhängigkeit von zu Grunde liegender Erkrankung und eventuell vorhandenen Komorbiditäten), der Art der Anwendung sowie Verordnung, Therapieüberwachung und auch der Beendigung einer bestehenden Sauerstofftherapie.

Ursachen der Hypoxämie

Definitionsgemäß liegt eine Hypoxämie bei einem p_aO₂ < 60 mm Hg und einer Sauerstoffsättigung < 90 % vor. Die Ursachen einer Hypoxämie können hierbei mannigfaltig sein (Tab. 1). Eine rasche Abklärung möglicher Differenzialdiagnosen sollte zeitgleich zur symptomatischen Behandlung erfolgen. Die Frage der Behandlungsbedürftigkeit sollte anhand der Ausprägung der klinischen Symptomatik bzw. Stabilität, der Schwere der Hypoxämie sowie der vorliegenden Komorbiditäten geklärt werden. Als Faustregel gilt: Je akuter, instabiler und anhaltender die Hypoxämie, desto aggressiver sollte therapiert werden. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass Sauerstoff zur Behandlung der Hypoxämie dient und nicht primär zur Behandlung der Atemnot. Bei Dyspnoe ohne Hypoxämie können Allgemeinmaßnahmen wie die Lagerungstherapie, Entspannungsmaßnahmen und ggf. Opioide genutzt werden.

Ursache	paCO2	Alveoloarterieller Partialdruckgradient	Ansprechen auf O2-Zufuhr	Beispiel
Ventilations-Perfusions-Störung	Variabel	Erhöht	Gut	Pneumonie, ARDS
Pulmonaler Shunt	Normal	Erhöht	Schlecht	Pulmonale arteriovenöse Malformation
Diffusionsstörung	Meist erniedrigt	Erhöht	Gut	Emphysem, diffuse parenchymatöse Lungenerkrankung
Hypoventilation	Erhöht	Normal	Mäßig	Neuromuskuläre Erkrankung
O2-arme Umgebung	Erniedrigt	Normal	Gut	Extreme Höhe

O₂ Sauerstoff, p_aCO₂ Kohlendioxidpartialdruck, ARDS akutes Atemnotsyndrom des Erwachsenen („acute respiratory distress syndrome“)

Merke.

Sauerstoff dient zur Behandlung der Hypoxämie und nicht zur Behandlung der Atemnot.

Hyperoxämie

Eine einheitliche Definition der Hyperoxämie existiert nicht, allerdings gibt es zahlreiche Argumente gegen den zu liberalen Einsatz von Sauerstoff und die damit einhergehende Hyperoxie und Hyperoxämie:

1. erhöhtes relatives Risiko der Sterblichkeit bei akuten Erkrankungen,

2. erhöhte Gesamtinzidenz schwerer unerwünschter Ereignisse bei Sepsis-Patienten,

3. direkte toxische Effekte auf das Lungengewebe,

4. erhöhter oxidativer Stress durch Bildung von freien Sauerstoffradikalen,

5. Vasokonstriktion (insbesondere Myokard und ZNS),

6. Gefahr der Resorptionsatelektasen.

Klinische Beurteilung

Zur Einschätzung von Patienten mit Atemnot sollte die klinische Untersuchung anhand des ABCDE-Schemas der Notfallmedizin erfolgen. Hierbei ist insbesondere ein Augenmerk auf Atem- und Pulsfrequenz, Blutdruck, Temperatur und Bewusstseinslage zu legen. Insbesondere Symptome wie Atemnot, Tachypnoe, Mundatmung oder paradoxe Atmung, Nasenflügeln (hier besonders Kinder) und Einsatz der Atemhilfsmuskulatur sollten den Verdacht einer Hypoxämie aufkommen lassen. Des Weiteren können Veränderungen des Bewusstseins auch schon in frühen Stadien der Hypoxämie auftreten. Eine Atemfrequenz > 30/min ist prognostisch ungünstig und mit einer erhöhten Sterblichkeit vergesellschaftet. Dies betont umso mehr die klinische Bedeutung der regelmäßigen Evaluation der Atemfrequenz; sinnvoll können hierzu Smartphone-basierte Timer sein.

Pulsoxymetrie

Die Pulsoxymetrie als nahezu ubiquitär verfügbares und bereits regelhaft zur Überwachung einer Sauerstofftherapie genutztes Messinstrument beruht auf dem unterschiedlichen Absorptionsverlauf von oxygeniertem und desoxygeniertem Hämoglobin. Als einfaches und nichtinvasives Verfahren bietet die Pulsoxymetrie eine akzeptable Korrelation zwischen S_pO₂ und S_aO₂ im Bereich zwischen 80 und 100 %; herstellerseitig gibt es keine Kalibrierung der Messysteme für eine S_pO₂ < 80 %. Falsch-hohe Werte ergeben sich bei CO-Intoxikationen, Methämoglobinämie und durch Pigmente (z. B. Nagellack, Tätowierungen). Geeignete Messorte sind Finger, Zehen, Ohrläppchen und (wenn patientenseitig tolerabel) das Nasenseptum. Da es im Rahmen der Messung häufig zu Artefakten (am häufigsten Bewegungsartefakte) kommt, ist eine Schulung des anwendenden Personals hinsichtlich Anwendung und Limitierungen der Messmethode sinnvoll.

Merke.

Trotz der Einfachheit in der Anwendung hat auch die Pulsoxymetrie Limitationen, die bekannt sein müssen!

Arterielle Blutgasanalyse

Routinemäßige arterielle Blutgasanalysen sind insbesondere bei stabilen Patienten ohne Komorbiditäten und mit einer F_IO₂ < 0,4 nicht sinnvoll, wohingegen die Therapieüberwachung bei kritisch kranken Patienten mittels arterieller BGA empfohlen wird (Tab. 2). Da hierzu repetitive Blutgasanalysen durchgeführt werden, sollte auch eine arterielle Kanülierung durchgeführt werden.

AG6	Empfehlung (92 %ige Zustimmung)
2	Blutgasanalysen zur Überwachung einer Sauerstofftherapie sollten unter stationären Bedingungen bei den folgenden Patientengruppen durchgeführt werden: kritisch kranken Patienten, z. B. im Schock oder mit metabolischen Störungen beatmeten Patienten Patienten mit schwerer Hypoxämie (über 6 l O2/min bzw. FIO2 über 0,4) Patienten mit Hyperkapnierisiko (z. B. COPD, schweres Asthma, Adipositas mit BMI > 40 kg/m2) Patienten ohne zuverlässiges Pulsoxymetrie-Signal Für stabile Patienten außerhalb der genannten Indikationen sollte keine routinemäßige Bestimmung der Blutgase erfolgen. Expertenmeinung	Expertenkonsens

AG6 Arbeitsgruppe 6 (Die Zusammensetzung der Arbeitsgruppe entnehmen Sie bitte der offiziellen Leitlinie)

Kapilläre Blutgasanalyse

Abseits einer Intensivstation stehen kapilläre Blutgasanalysen eine sinnvolle Alternative zur arteriellen BGA dar. Der Vorteil der geringen Invasivität muss allerdings gegen den Nachteil teils hoher Messungenauigkeiten abgewogen werden. In der Praxis sollte daher vor Durchführung einer kapillären BGA Folgendes gewährleistet sein:

1. 5 min konstanter Sauerstofffluss,

2. 10 min Hyperämisierung,

3. 15 min körperliche Ruhe.

Venöse Blutgasanalyse

Verschiedene Metaanalysen zeigen, dass eine venöse BGA kein sinnvolles Messinstrument zur Überwachung der Oxygenierung darstellt [3–5].

Sauerstoffquelle

In Deutschland werden nach DIN-ISO-Norm 10524-1-2019 [6] die Anforderungen an Druckminderer definiert. Im stationären Bereich sind häufig zentrale Anlagen mit reinem, druckverdichtetem Sauerstoff in Benutzung, wohingegen in der Akutmedizin Sauerstoff in Druckgasflaschen mit Druckbegrenzer und Rastung benutzt werden. Zur Berechnung des Sauerstoffvorrats wird das Flaschenvolumen (in Litern) mit dem Druck (in bar) multipliziert. Falls keine Druckluftquelle zur Verneblung von Medikamenten vorhanden ist, sollte Sauerstoff aufgrund des Risikos der Hyperoxämie (insbesondere bei Patienten mit COPD) nur kurzfristig angewendet werden.

Applikationssysteme

In der Akutmedizin sind Nasenbrillen und Venturi-Masken die bevorzugten Applikationssysteme für Sauerstoff. In der Venturi-Maske wird nach dem Bernoulli-Prinzip Sauerstoff durch eine sich verjüngende Düse geleitet und das hierbei entstehende Luft-Sauerstoff-Gemisch verwirbelt. Der daraus resultierende Unterdruck in der Maske lässt durch eine Öffnung definierter Größe Umgebungsluft in einem bestimmten Verhältnis einströmen und definiert so die maximal erreichbare F_IO₂.

Weitere Applikationssysteme (Abb. 1) sind die Sauerstoffmaske (auch als Reservoirmaske gebräuchlich) und die nasale High-Flow-Sauerstoffkanüle (HFNC). Bei Reservoirmasken sollte auf eine ausreichend hohe Sauerstoffflussrate (> 5 l/min) geachtet werden, da es sonst zur unzureichenden CO₂-Auswaschung kommen kann. Mit Reservoirmasken und HFNC ist die höchste F_IO₂ aller Applikationssysteme erreichbar.

Bei kurzfristiger Anwendung von Sauerstoff ist keine Befeuchtung notwendig, auch wenn dies regelhaft durchgeführt wird. Einzige Ausnahme stellen hier tracheotomierte Patienten dar, bei denen aufgrund der fehlenden Passage der oberen Atemwege ein Anwärmen und Befeuchten notwendig sind.

Merke.

Vor Nutzung eines Applikationssystems sollten die Vor- und Nachteile des benutzten Systems bekannt sein.

Dokumentation

Medizinischer Sauerstoff ist seit 2005 ein Arzneimittel. Daher ist außer in Notfallsituationen eine ärztliche Anordnung gefordert, die im Idealfall schriftlich mit Menge des Sauerstoffs und Applikationsart fixiert sein sollte.

Anwendung

Mit Erscheinen dieser Leitlinie werden dem klinischen Anwender klare Handlungspfade (Abb. 2 und 3) gezeigt, anhand derer über die Notwendigkeit und auch das Ende einer Sauerstofftherapie entschieden werden kann.

Überwachung

Eine regelmäßige Reevaluation des Patientenzustandes und der (noch) vorhandenen Indikation zur Sauerstofftherapie ist erforderlich. Hierbei sollten auch bei klinisch stabilen Patienten alle 6 h die Vitalparameter erhoben werden. Je kritischer ein Patient ist und/oder je höher die notwendige F_IO₂ zum Erreichen des Zielkorridors ist, desto kontinuierlicher sollte die Überwachung erfolgen. Nach Änderungen der Sauerstoffzufuhr sollte der Patient 5 min bettseitig überwacht werden. Im Falle von BGA-Kontrolle und daraufhin folgender Änderung der Sauerstofftherapie ist eine erneute Kontroll-BGA nach 30–60 min sinnvoll. Die Sauerstofftherapie kann beendet werden, wenn die Sauerstoffsättigung eines Patienten über mehrere Stunden im Zielbereich und die Flussrate bei 1‑2 l/min liegen. Gelingt die Entwöhnung vom Sauerstoff nicht, ist zeitnah die Indikation zum Beginn einer Langzeit-Sauerstofftherapie zu prüfen.

Merke.

Eine regelmäßige Überwachung und Reevaluation der Indikation zur Sauerstofftherapie muss durchgeführt und auch dokumentiert werden.

Besondere Patientengruppen

ACS

In Cochrane-Analysen [7, 8] zeigte sich kein Vorteil einer routinemäßigen Sauerstoffapplikation. Eine Sauerstofftherapie sollte erst bei einer S_pO₂ < 90 % begonnen werden, Zielbereich ist 94–98 % (insbesondere im kardiogenen Schock).

Neurologische Erkrankungen

Aufgrund der in einer Studie [9] nachgewiesenen erhöhten Sterblichkeit ist eine Hyperoxämie strikt zu vermeiden. Eine Sauerstofftherapie sollte daher bei Patienten mit Apoplex erst ab einer S_pO₂ < 93 % begonnen werden. Beim Schädel-Hirn-Trauma gibt die entsprechende Leitlinie eine schwache Empfehlung zur Vermeidung einer Hypoxämie, sodass hier die gleichen Grenzwerte benutzt werden können. Bei Cluster-Kopfschmerzen ist eine hochdosierte Sauerstoffgabe über Reservoirmaske mit mindestens 12 l Fluss/min über mindestens 15 min das Therapeutikum der Wahl.

Schwangerschaft

Für schwangere Patientinnen gibt es keine abweichenden Empfehlungen zu Ziel- und Grenzwerten nichtschwangerer Patientinnen.

CO-Intoxikation

Bei Patienten mit CO-Intoxikation ist der sofortige Beginn einer Sauerstofftherapie mit 100 %igem Sauerstoff, in schweren Fällen eine hyperbare Oxygenierung zu fordern. Dabei gilt es zu beachten, dass das Standard-Pulsoxymeter nicht zwischen oxygeniertem Hämoglobin und CO-Hämoglobin differenzieren können. Daher wird die Therapie anhand des gemessenen CO-Hämoglobins (z. B. per Blutgasanalyse) gesteuert und die Therapie fortgesetzt, bis ein CO-Hämoglobin < 3 % erreicht ist.

Reanimation und präklinische Medizin

Den besonderen Umständen der Reanimation geschuldet, kann im Rahmen des rechtfertigenden Notstandes die Sauerstofftherapie auch durch nichtärztliches Personal indiziert und begonnen werden. Hierbei ist eine F_IO₂ von 1,0 bei einem höchstmöglichen Sauerstofffluss (in der Regel 15 l/min) anzustreben.

Allgemein liegt in der präklinischen Situation der Zielbereich der S_pO₂ bei 92–96 %. Aufgrund des sehr heterogenen Patientenkollektivs sollten verschiedene Applikationssysteme vorgehalten werden sowie Pulsoxymeter und Sauerstoffquelle tragbar sein, um eine schnelle und zielgerichtete Überwachung und Therapie zu gewährleisten.

COVID-19

Im Kollektiv der COVID-19-Erkrankten treten gehäuft „silent hypoxemias“ auf, sodass eine engmaschige Überwachung gewährleistet sein muss. Eine Besonderheit stellt hier die Gefahr der Aerosolbildung dar, sodass eine Sauerstofftherapie auch primär via Reservoirmaske oder HFNC statt Nasenbrille durchgeführt werden sollte. Auf die Vermeidung einer Hyperoxämie sollte besonderes Augenmerk gelegt werden, so zeigen auch aktuelle Studien bei diesen Patienten eine erhöhte Sterblichkeit bei Hyperoxämie [10, 11].

Sedierung

Im Rahmen einer Sedierung ist als Mindeststandard die kontinuierliche Pulsoxymetrie gefordert, sodass eine auftretende Hypoxämie schnell detektiert werden und Sauerstoff als Teil eines multimodalen Therapiekonzepts genutzt werden kann. Die Mehrzahl der Hypoxämien unter Sedierung ist einer Hypoventilation geschuldet, sodass bei Risikopatienten (z. B. pulmonal oder kardial vorerkrankte Patienten) die Kapnographie bzw. die Messung der Atemexkursionen via Thoraximpedanz (z. B. über EKG ableitbar) erwogen werden sollte.

HFNC

Bei stationär behandelten Patienten, die unter 6 l/min Sauerstofffluss einen Zielbereich von > 92 % verfehlen, sowie als Therapieversuch bei fehlender unmittelbarer Indikation zur Intubation sollte frühzeitig die HFNC erwogen werden. Der ROX-Index (Quotient aus S_pO₂, F_IO₂ und Atemfrequenz) [12] kann hierbei als Hilfestellung zur Prädiktion eines HFNC-Versagens herangezogen werden. Der Vorteil der HFNC im Gegensatz zu anderen Sauerstoffapplikationssystemen besteht in der guten Tolerabilität bei gleichzeitiger Erzeugung eines geringen PEEP sowie Verringerung der Atemarbeit über Auswaschung des CO₂ und Verkleinerung des funktionellen Totraums. Bei Anwendung der HFNC sollte der Patient kontinuierlich überwacht werden.

Fazit für die Praxis

Sauerstoff ist ein Arzneimittel und muss bei entsprechender Indikation ärztlich verordnet werden. Indikation einer Sauerstofftherapie ist die Hypoxämie, wobei individuelle Zielbereiche der S_pO₂ für jeden Patienten definiert und möglichst schriftlich fixiert werden sollten. Des Weiteren sollte eine individuelle Entscheidung bezüglich Menge, Applikationssystem und Ausmaß sowie Invasivität der Überwachung getroffen werden. Die Therapiesteuerung erfolgt anschließend anhand der definierten Zielbereiche. Alle Anwender einer Sauerstofftherapie sollten im Sinne dieser Leitlinie regelmäßig geschult werden, um so die liberale und häufig unkritische Anwendung eines nichttrivialen Arzneimittels zu vermeiden.

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt

N. Hausknecht gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht und T. Volk gibt an, dass seine Universität Forschungsförderung der Firma Pall Corporation erhalten hat.

Für diesen Beitrag wurden von den Autoren keine Studien an Menschen oder Tieren durchgeführt. Für die aufgeführten Studien gelten die jeweils dort angegebenen ethischen Richtlinien.