Sauerstofftherapie. Wieviel Sauerstoff benötigt der Intensivpatient und wie verabreichen wir ihn?

Inhaltsverzeichnis

1 Sauerstoff – die Grundlage des Lebens
1.1 Hinführung
1.2 Das Element Sauerstoff
1.3 Sauerstoff in der medizinischen Verwendung

2 Der Weg des Sauerstoffs
2.1 Die äußere Atmung und der pulmonale Gasaustausch
2.2 Die innere Atmung
2.3 Sauerstoffkaskade – der Oxygenierungsvorgang im Blut

3 Atmung und respiratorische Insuffizienz
3.1 Regulation der Atmung
3.2 Respiratorische Insuffizienz – Klassifizierung, Symptome
3.3 Pathophysiologie und Ursachen

4 Sauerstofftherapie
4.1 Monitoring der Sauerstofftherapie
4.2 Methoden der Sauerstofftherapie
4.2.1 Low-Flow-Systeme
4.2.2 High-flow-Systeme
4.3 Aktive Atemgaskonditionierung und Pflege unter Sauerstofftherapie
4.3.1 Aqua-Pack
4.3.2 Aktivbefeuchtung bei High-flow-Systeme

5 Fazit

6 Ausblick

7 Literaturverzeichnis

Verzeichnis der Abbildungen

Abbildung 1

Abbildung 2

Verzeichnis der Tabellen

Tabelle 1

Tabelle 2

1 Sauerstoff – die Grundlage des Lebens

„Sauerstoff bildet die Grundlage aller aeroben Stoffwechselvorgänge und somit des Lebens“ (Schwabbauer 2015, S. 28) und wird für das Verbrennen von Nährstoffen benötigt um Energie zu gewinnen. Dieser Vorgang verbraucht Sauerstoff und erzeugt Kohlendioxid. Sauerstoff steht in engem Zusammenhang zwischen Atmung, Stoffwechsel und des Herz-Kreislaufsystems. Die duale Rolle des Kreislaufs als Transportsystem sowohl für Sauerstoff und Kohlendioxid nennt sich dabei die respiratorische Funktion des Blutes. Wir möchten mit Hilfe unserer Hausarbeit die Umsetzung dieser respiratorischen Funktion beschreiben (vgl. Marino 2008, S. 17). Die Frage besteht nun, wohin geht der eingeatmete Sauerstoff, wie wird dieser transportiert und warum wird dieser für unseren Stoffwechsel benötigt (vgl. Müller 2015, S. 1). Desweiteren stellt sich die Frage in welcher Situation erhält die Patientin beziehungsweise der Patient die Sauerstofftherapie.

1.1 Hinführung

Wie das oben genannte Zitat aufzeigt, möchten wir uns dem Thema Sauerstoff widmen und der Titel unserer Hausarbeit nennt sich - Wieviel Sauerstoff braucht die Intensivpatientin beziehungsweise der Intensivpatient und wie verabreichen wir ihn? -. Wir haben Beide festgestellt, dass der Sauerstoff beziehungsweise die Sauerstofftherapie die Grundlage unserer täglichen Arbeit darstellt. Dies zeigt sich unter anderem an der täglich wiederholenden Messung einer Blutgasanalyse. Wir möchten uns dem Thema Sauerstoff in seiner ganzen Aufmerksamkeit widmen, wie sich dieser mittels verschiedener Methoden verabreichen lässt und der Frage nachgehen ob wir überhaupt ein einheitliches Schema haben wie viel eine Intensivpatientin beziehungsweise ein Intensivpatient Liter an Sauerstoff benötigt. Zur Vereinfachung werden wir in der weiteren Ausführung nur noch die Patientin beziehungsweise den Patient begrifflich wählen.

Zu Beginn der Hausarbeit, haben wir uns überlegt welche Themen angesprochen werden müssen und somit zum Inhalt der Arbeit werden.

Mit anschließender Literaturrecherche konnten wir ein Inhaltsverzeichnis anfertigen. Für die Literaturrecherche haben wir für den ersten groben Überblick das Internet benützt, vor allem die Suchmaschine Google Scholar. Ebenso wurde die eigene Fachliteratur zu Hause gesichtet, die Suchmaschine innerhalb des Robert-Bosch-Krankenhauses und die Suchmaske des Thieme Verlags genützt. Gesuchte Begriffe waren hierbei jeweils in der einzelnen Verwendung und ebenso in der Kombination Sauerstoffbedarf, Sauerstofftherapie, Intensivstation, Intensivpatient, Sauerstoff und der Mensch, Formeln zu Sauerstoffkonzentration, Sauerstoffdosierung, Leitlinien.

Wir möchten zum einen das Element Sauerstoff vorstellen und in Verbindung mit der Atmung und des Herzkreislaufsystems darstellen. Dabei bedarf es einerseits der respiratorischen Insuffizienz, welche die Gründe einer Sauerstofftherapie aufzeigt, und andererseits bedarf es auch der Erklärung des Weges des Sauerstoffs – von der Nase zu den Alveolen und wie dieser dort seinen Weg wieder herausfindet.

Zur Gleichstellung der Geschlechter verwenden wir eine gendergerechte Sprache. Medizinisches Fachwissen setzen wir voraus, so dass verschiedene Begriffe des Basiswissens nicht definiert werden.

1.2 Das Element Sauerstoff

Der Sauerstoff wird auch Oxygenium genannt. Alle Elemente sind in einer Tabelle, dem Periodensystem der Elemente, aufgeführt. Sie sind waagrecht nach Ordnungszahl, Zahl der Protonen, und senkrecht nach ähnlichen chemischen Verhalten, sogenannten Hauptgruppen und Nebengruppen, sortiert. Der Sauerstoff mit chemischen Symbol O hat Atomzahl 8 und dem Atomgewicht 15,9994 molare Masse. Zu den physikalische Eigenschaften lässt sich sagen, dass Sauerstoff ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas ist. Das Gas ist in Wasser wenig löslich - 9,1Milliliter in 1 Liter Wasser bei 0 Grad. Die Löslichkeit ist abhängig vom Druck und der Temperatur und steigt mit abnehmender Temperatur und zunehmender Druck. Zu den chemischen Eigenschaften lässt sich sagen, dass Sauerstoff mit den meisten Elementen des Periodensystems direkt reagiert. Es gibt einige Ausnahmen, insbesondere unter den Nichtmetallen und Edelmetallen. Reaktionen mit Sauerstoff sind fast immer Redox-Reaktionen, bei denen Sauerstoff in der Regel zwei Elektronen aufnimmt und so zum Oxid reduziert wird. Das Element zählt somit zu den Oxidationsmittel (vgl. Schäffler, Manche 2000, S. 11-28). Was wir als die Luft bezeichnen, besteht im Wesentlichen aus 78% Stickstoff, 21% Sauerstoff, 0,06% Wasserdampf und 0,04% Kohlenstoffdioxid (vgl. Oczenski 2012, S. 35). Auf Höhe des Meeresspiegels beträgt der Luftdruck 760mmHg. Diese Maßeinheit sind Millimeter Quecksilbersäule und werden in der weiteren Ausfertigung in dieser Abkürzung verwendet. Die treibende Kraft für den Atemgastransport im Bronchialsystem sind Druckgradienten. Der Sauerstoffdruck macht circa 150mmHg - 20,9% von 760mmHg - aus. Die eingeatmete Luft wird in den Luftwegen maximal angefeuchtet und dadurch entsteht ein zusätzlicher Wasserdampfdruck bei einer Körpertemperatur von 37°C von 47mmHg. Hinzu kommt der Kohlendioxidpartialdruck in den Alveolen von circa 40mmHg, dieser Wert ist bei der Berechnung des Sauerstoffpartialdrucks in den Alveolen von Bedeutung. Vereinfacht ist der Sauerstoffpartialdruck der Inspirationsluft in der Lunge unter Raumluft:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Und der Sauerstoffpartialdruck der Inspirationsluft in der Lunge bei Atmung mit 100 Prozent Sauerstoff ergibt folgende Formel:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Aus dieser physikalischen Erkenntnis lässt sich ableiten, dass der Sauerstoffpartialdruck in den Alveolen bei Atmung mit 100 Prozent Sauerstoff unter Atmosphärendruck maximal 713mmHg betragen kann. Mit dem Partialdruck des Sauerstoffs steht ein physikalisches Maß für die im Blut und im Gewebe vorhandene Sauerstoffkonzentration zur Verfügung. In fast allen Flüssigkeiten können Gase bis zu einem gewissen Grade aufgenommen oder physikalisch gelöst werden. Die Menge des gelösten Gases ist dabei vom jeweiligen Partialdruck abhängig. Der Gaspartialdruck ist somit einer der Faktoren, von dem die Konzentration eines gelösten Gases in der Flüssigkeit abhängt. Beispielsweise findet man für das arterielle Blut mit einem Sauerstoffpartialdruck von 95mmHg eine Sauerstoffkonzentration von 0,003 Milliliter Sauerstoff pro Milliliter Blut. Folgende Tabelle gibt eine Zusammenfassung über die Partialdrücke von Sauerstoff und Kohlendioxid in der Inspirations- und Exspirationsluft, Alveolarluft sowie im arteriellen und venösen Blut wieder:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1

(vgl. Oczenski 2012, S. 45)

Wir wollen das Thema an diesem Punkt nicht weiter vertiefen. Ziel wurde durch das Näherbringen der einzelnen Partialdrücke für das weitere Verständnis in der folgenden Ausführung erreicht.

1.3 Sauerstoff in der medizinischen Verwendung

Ein wichtiges Ziel in der Intensivpflege ist es, dass die Patientin und der Patient keinen oder einen drohenden Sauerstoffmangel im Blut, der sogenannten Hypoxämie = erniedrigter Sauerstoffgehalt im arteriellen Blut, (vgl. Striebel 2012, S. 373) und somit zur einer Unterversorgung des Gewebes mit nachfolgender Zellschädigung, Hypoxie = erniedrigter Sauerstoffpartialdruck im arteriellen Blut (vgl. Striebel 2012, S. 373), erleidet. Selten lässt sich im Klinikalltag eine Patientin oder ein Patient zeigen, welche / welcher keinen Sauerstoff erhält. Doch ist der übereifrige Gebrauch gerechtfertigt beziehungsweise werden toxische Effekte von Sauerstoff bedacht (vgl. Marino 2008, S. 309)? Bei länger bestehender schwerer Hypoxie oder Hypoxämie kommt es zu Bradykardie, Organinsuffizienz, Blutdruckabfall, Rhythmusstörungen und Schläfrigkeit (vgl. Striebel 2012, S. 373). Sauerstoff dient der Verbesserung der Oxygenierung bei respiratorischer Insuffizienz und ist in konzentrierter Form als Medikament anzusehen, welches ärztlicherseits verordnet werden muss. Die respiratorische Insuffizienz wird im dritten Kapitel dabei näher betrachtet.

Der Sauerstofftransport von den Lungen zum Gewebe wird anhand vier Parameter beschrieben:

- Sauerstoffkonzentration im Blut
- Sauerstofftransportkapazität im arteriellen Blut
- die Höhe der Sauerstoffaufnahme aus dem Kapillarblut in das Gewebe
- die Höhe des Sauerstoffanteils im Kapillarblut, das vom Gewebe aufgenommen wird

(vgl. Marino 2008, S. 17)

Diese Fragen werden im Kapitel 2 näher betrachtet.

2 Der Weg des Sauerstoffs

In diesem Kapitel möchten wir die Anatomie sowie die Physiologie der Atmung sowie den Sauerstofftransport im Blut näher betrachten.

2.1 Die äußere Atmung und der pulmonale Gasaustausch

Der Atemweg beginnt bei den beiden Nasenlöchern und endet in den Alveolen, in diesen Lungenbläschen findet der Gasaustausch statt (vgl. Larsen 2012, S. 655). Die Inspiration erfolgt aktiv durch Kontraktion der Inspirationsmuskeln Zwerchfell und Intercostalmuskeln. Der atmosphärische Druck ist dabei höher als der Alveolardruck, so dass es zu einem Lufteinstrom in die Alveolen kommt. Die Exspiration erfolgt passiv aufgrund des Druckausgleiches, Alveolardruck ist höher als der atmosphärische Druck. Der Anteil der Atmung, welcher nicht am Gasaustausch teilnimmt, nennt sich Totraum. Dazu gehören die Nase, der Rachen, die Trachea und die Bronchien. Die alveoläre Ventilation entspricht der tatsächlich am Gasaustausch teilnehmenden Luftmenge (vgl. Schäfer, Kirsch, Scheuermann, Wagner 2011, S. 5-9; vgl. Oczenski 2012, S.37).

Die Atemwege werden unterteilt in oberen und unteren Luftwegen. Zu den oberen Luftwegen, oberer Respirationstrakt genannt, gehören die Nase, die Nasennebenhöhlen und der Rachenraum auch Pharynx genannt. Und zu den unteren Luftwegen, unterer Respirationstrakt genannt, gehört der Larynx, die Trachea, die Bronchien sowie die Lunge. Der Rachen reicht vom hinteren Nasenraum bis zum Larynx. Er wird in den Nasopharynx, den Oropharynx und den Laryngopharynx untergliedert. Der Oropharynx dient als gemeinsamer Passageabschnitt für Luft und Nahrung. Der Larynx besteht aus mehreren knorpeligen Anteilen und geht direkt in die Luftröhre über. Zum anderen verschließt er mit Epiglottis die unteren Luftwege und reguliert so ihre Belüftung. Die Trachea ist ein 11cm langer, muskulöser Schlauch, dessen Öffnung durch 16-20 Knorpelspangen offen gehalten wird. Die Bronchien sind die weiteren Aufteilungen der Luftröhre, die in die Lunge ziehen. Bei dieser Aufzweigung werden ihre Kaliber immer geringer. Die kleinsten Bronchien gehen in die Alveolen über in denen der Gasaustausch stattfindet. Die Luftröhrenbifurkation teilt sich in die beiden Hauptbronchien, nach wenigen Zentimeter teilt sich jeder Hauptbronchus in Bronchien auf: der rechte in drei Hauptäste für die drei Lappen der Lunge und der linke in zwei Hauptäste für die zwei Lappen der linken Lunge. Diese fünf Hauptäste, sogenannte Lappenbronchien teilen sich weiter in Segmentbronchien auf. Die kleinsten Verzweigungen sind Bronchiolen mit einem Innendurchmesser von weniger als ein Millimeter. Diese verzweigen sich noch einmal und gehen in das eigentlich atmende Lungengewebe, die traubenförmig angeordneten Lungenbläschen, die sogenannten Alveolen über. In den Alveolen sind Blut und Luft nur durch eine permeable Blut-Luft-Schranke, alveolo-kapilläre Membran, voneinander getrennt. Damit die Alveolen trotz der ständig bei der Atmung auftretenden Druckschwankungen nicht kollabieren oder platzen, ist ihre Innenfläche von einem Surfactant überzogen. Zusammen mit den elastischen Fasern die die Alveolen netzartig umgeben, ist der Surfactant die wichtigste Einflussgröße für die Compliance der Lunge. Die Lunge wird zum von Blutgefäßen des Lungenkreislaufs durchzogen. Diese Blutgefäße dienen dem Gasaustausch. Die Eigenversorgung der Lunge mit Blut erfolgt durch die Bronchialarterie. Die Lungen sind vom Lungenfell überzogen, auf der Rippenseite liegt das Rippenfell. Zwischen diesen beiden Häuten ist ein flüssigkeitsgefüllter Spaltraum, der ein Gleiten der sich ausdehnenden und zusammenziehenden Lunge ermöglicht (vgl. Schäfer, Menche 2000, S. 273-288).

Die Atmung lässt sich in drei Teilfunktionen aufteilen. Dies wären Ventilation, Diffusion und Perfusion. Die Ventilation beschreibt den Vorgang der Inspiration und der Exspiration und somit den Transport der sauerstoffreichen Luft in die Lungen und den Abtransport des kohlendioxidreichen Gasgemisches aus den Alveolen. Das Gesetz nach Dalton sagt aus: Gesamtdruck eines Gasgemisches gleich der Summe seiner Partialdrücke, daher gibt es keine alveoläre Hypoventilation ohne Hyperkapnie. Durch Erhöhung der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration kann der arterielle Sauerstoffpartialdruck trotz Hyperkapnie normal sein (vgl. Oczenski 2012, S. 78-81).

Die Diffusion beschreibt den Übertritt von Sauerstoff aus den Alveolen in das Blut beziehungsweise Kohlendioxid aus dem Blut in die Alveole durch die alveolo-kapilläre Membran. Treibende Kraft hierfür sind die Partialdruckdifferenzen aufgrund eines Konzentrationsgefälles. Die Sauerstoffaufnahme ins Blut ist von dieser Membran abhängig und von der Kontaktzeit. Ein hohes Herzzeitvolumen oder unter körperlicher Belastung kann die Zeit verkürzt sein. Die Sauerstoffaufnahme ins Blut ist von der Diffusion abhängig. Hyperkapnie zeigt sich nicht aufgrund von Diffusionsstörungen da dieses zwanzig Mal besser diffundiert (vgl. Oczenski 2012, S. 81-85).

Die Sauerstoffaufnahme ist von der Perfusion der Lungenkapillaren verantwortlich. Ein primäres Leitsymptom der pulmonalen Perfusionsstörung ist die respiratorische Partialinsuffizienz welche sich aufgrund einer Hypoxämie und Hypokapnie zeigt. Ursache kann hierfür ein hypovolämischer oder kardiogener Schock sein und der damit einhergehenden Minderperfusion (vgl. Oczenski 2012, S. 85-86).

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