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Hypoxämie (Sauerstoffmangel im Blut) ist ein Zustand, bei dem der Sauerstoffpartialdruck im Blut unter 60 mmHg fällt. Unter welchen Bedingungen tritt eine Hypoxämie auf? Welche Veränderungen finden in einem hypoxischen Organismus statt? Können die Komplikationen lebensbedrohlich sein?
Hypoxämie (Sauerstoffmangel im Blut) tritt auf, wenn zu wenig Sauerstoff im Blut vorhanden ist. Eine der wichtigsten Bedingungen für die Aufrechterhaltung der Homöostase, d. H. Das innere Gleichgewicht des Körpers, ist die Aufrechterhaltung einer ordnungsgemäßen arteriellen Blutoxygenierung. Um dies zu gewährleisten, ist ein ausreichender Sauerstoffgehalt in der Luft, eine ordnungsgemäße Funktion der Atemwege und ein effizienter Sauerstofftransport von den Alveolen zum Blut erforderlich. Eine Störung im Verlauf eines dieser Stadien kann zu einer Hypoxämie führen.
Inhaltsverzeichnis
- Hypoxämie und Hypoxie
- Physiologie des Lungenkreislaufs
- Hypoxämie: Ursachen
- Hypoxämie und Stoffwechsel
- Hypoxämie: Symptome
- Hypoxämie: Behandlung
- Körperliches Training unter hypoxischen Bedingungen
Hypoxämie und Hypoxie
Hypoxie und Hypoxämie sind ähnlich, aber nicht dieselben Zustände. Hypoxämie ist ein engerer Begriff, der eine verringerte Sauerstoffversorgung des arteriellen Blutes bedeutet.
Hypoxie bedeutet andererseits Hypoxie des Gewebes oder des gesamten Organismus. Die Ursache für Hypoxie kann Hypoxämie sein - dann sprechen wir über hypoxische Hypoxie. Das nicht ausreichend sauerstoffhaltige Blut kann das Gewebe dann nicht mit dem benötigten Sauerstoff versorgen. Es ist jedoch zu beachten, dass Hypoxie und Hypoxämie nicht immer gleichzeitig existieren.
Hypoxie kann sich jedoch auch entwickeln, wenn der Blutsauerstoffgehalt normal ist. Dies kann auf eine Verringerung des zirkulierenden Blutvolumens oder auf eine Fehlfunktion des Kreislaufsystems zurückzuführen sein.
Ein Beispiel für solche Störungen ist der ischämische Schlaganfall. Das Blutgerinnsel blockiert das Lumen des Gefäßes, Blut erreicht (trotz ausreichender Sauerstoffversorgung) das Gehirn nicht, was zu seiner Hypoxie führt.
Hypoxie muss nicht immer eine Folge von Hypoxämie sein. Die Abnahme der Sauerstoffversorgung des Blutes löst Mechanismen aus, um eine Gewebehypoxie zu verhindern. Ein gutes Beispiel ist der kompensatorische Anstieg der Herzfrequenz (Tachykardie). Trotz der Tatsache, dass zu wenig Sauerstoff im Blut ist, versorgt ein schnellerer Herzschlag das Gewebe mit genug davon.
Die Definition von Hypoxämie in der Welt der medizinischen Veröffentlichungen ist manchmal nicht eindeutig. Die meisten Autoren betrachten die Abnahme des Sauerstoffpartialdrucks im Blut unter 60 mmHg als das wichtigste Kriterium.
Einige schließen in diese Definition auch eine Abnahme des Prozentsatzes der Hämoglobinsauerstoffsättigung ein, d. H. Eine Abnahme der Sättigung unter 90%. Andere betrachten diesen Parameter als Indikator für Gewebehypoxie.
Physiologie des Lungenkreislaufs
Bevor die Mechanismen hinter Hypoxämie erklärt werden, ist es wichtig zu verstehen, woher Sauerstoff kommt und wie er transportiert wird.
Der Lungenkreislauf (kleiner Blutkreislauf genannt) beginnt im rechten Ventrikel des Herzens. Seine Aufgabe ist es, nicht sauerstoffhaltiges Blut in den Lungenstamm zu pumpen, der sich in zwei Lungenarterien teilt. Diese Arterien verzweigen sich allmählich in Gefäße von immer kleinerem Kaliber. Die kleinsten von ihnen werden Kapillaren (Kapillaren) genannt und bilden ein dichtes Netzwerk, das sich um die Alveolen wickelt.
Die Kapillarwand bildet zusammen mit der angrenzenden Alveolarwand die sogenannte Alveolarkapillarsperre. Durch diese Barriere findet der Gasaustausch statt - Sauerstoff dringt aus dem Lumen der Blase in das Blut in der Kapillare ein, während Kohlendioxid in die entgegengesetzte Richtung fließt.
Das sauerstoffhaltige Blut wird dann zu den Lungenvenen transportiert, von wo es zum linken Vorhof des Herzens gelangt. Es ist zu beachten, dass im Lungenkreislauf sauerstofffreies Blut in den Arterien und sauerstoffhaltiges Blut in den Venen fließt (im Gegensatz zum großen Blutkreislauf).
Hypoxämie: Ursachen
Es gibt 3 Grundbedingungen, um einen ausreichenden Sauerstoffgehalt im arteriellen Blut sicherzustellen:
- genug Sauerstoff in der Luft, die wir atmen
- der richtige Luftstrom mit Sauerstoff durch die Atemwege zu den Alveolen
- konstanter Blutfluss zu den Lungengefäßen und die Möglichkeit des Eindringens von Sauerstoff aus der eingeatmeten Luft
Die Entwicklung einer Hypoxämie kann daher eine Folge einer Vielzahl von Situationen sein, wie z.
- Abnahme der Sauerstoffmenge in der Luft
In den meisten Fällen nimmt der Gehalt der eingeatmeten Luft in Höhen ab. Mit zunehmender Höhe nimmt die Luftdichte ab und der Sauerstoffpartialdruck ab. Aus diesem Grund kann ein Aufenthalt in der Höhe eine Hypoxämie und die Entwicklung einer Höhenkrankheit verursachen.
- Hypoventilation, d. h. Verringerung des Luftstroms zur Lunge
Ineffiziente Atmung oder eine zu niedrige Frequenz führen zu einem unzureichenden Zufluss von sauerstoffhaltiger Luft in die Alveolen.Eine Verlangsamung der Atmung kann das Ergebnis von Stoffwechselstörungen, Drogenkonsum und einer Überdosierung bestimmter Medikamente (z. B. Anästhetika oder Antiepileptika) sein.
Atemstörungen treten auch bei Erkrankungen auf, die die Arbeit der Atemmuskulatur stören - beispielsweise in der Gruppe der Motoneuronerkrankungen (einschließlich Amyotropher Lateralsklerose).
Das Atmungszentrum, das die inspiratorisch-exspiratorische Aktivität antreibt, befindet sich in der Medulla, die sich im Hirnstamm erstreckt. Schäden an diesen Strukturen (z. B. aufgrund von Ischämie oder Trauma) können das "Kontrollzentrum" des Atems zerstören und zu anschließender Hypoventilation und Hypoxämie führen.
Eine unzureichende Atmung tritt auch bei obstruktiver Schlafapnoe auf. Es ist eine Krankheit, bei der die Atmung aufhört, wenn Sie schlafen.
- Störung des Verhältnisses von Beatmung zu Lungenfluss
Eine wirksame Sauerstoffversorgung des Blutes ist nur bei kontinuierlichem Zufluss zu den Kapillaren möglich, die ordnungsgemäß belüftete Alveolen umgeben.
Wenn ein Teil der Lunge schlecht belüftet ist (z. B. aufgrund von Fremdkörperaspiration oder Entzündung wie bei COVID-19), ist er trotz normaler Durchblutung nicht mit Sauerstoff gesättigt.
Das Gegenteil ist auch möglich: Die Alveolen sind gut belüftet und enthalten die richtige Menge Sauerstoff, aber aus irgendeinem Grund erreicht das Blut die Kapillaren nicht.
Ein typisches Beispiel für eine Lungenzirkulationsstörung ist eine Lungenembolie, bei der der Fluss von sauerstofffreiem Blut zu den Lungengefäßen durch einen inhärenten Thrombus blockiert wird.
- Funktionsstörung der Alveolarkapillarbarriere
Die Alveolarkapillarsperre ermöglicht den Gasaustausch zwischen dem Lumen der Alveolen und den Kapillaren. Seine Verdickung kann es Sauerstoff erschweren, ins Blut zu gelangen. Ein Beispiel für einen Zustand, bei dem die Barrierefunktion beeinträchtigt ist, ist die idiopathische Lungenfibrose.
- rechts-links Leck
Physiologisch gesehen enthält die rechte Herzhälfte sauerstofffreies Blut, das nach Durchlaufen des Lungenkreislaufs als sauerstoffhaltiges Blut in die linke Hälfte gelangt. Es gibt Krankheiten, bei denen sauerstofffreies Blut in den linken Ventrikel gelangt, ohne dass die Lunge mit Sauerstoff versorgt wird. Wir nennen das ein Leck.
Die häufigsten Ursachen für einen Shunt von rechts nach links sind angeborene Defekte des Herzens und / oder großer Gefäße. Das Vorhandensein von Löchern im Septum, die die Herzhälften trennen, oder die Verbindungen zwischen dem Lungenstamm und der Aorta ermöglichen es, dass nicht sauerstoffhaltiges Blut direkt in die Arterien des großen Blutkreislaufs fließt.
Beispiele für angeborene Herzfehler, die von einem Shunt von rechts nach links begleitet werden, sind Öffnungen im interventrikulären oder interatrialen Septum und im Patent Ductus Arteriosus (Blut, das Blut direkt vom Lungenstamm zur Aorta in der Gebärmutter transportiert).
Hypoxämie und Stoffwechsel
Eine Unterbrechung der Sauerstoffversorgung der Zellen führt zu einer sofortigen Änderung ihrer Funktion. Sie begrenzen ihre Aktivität und wechseln zum sogenannten anaerober Stoffwechsel.
Eine anhaltende Hypoxie führt zur Entwicklung einer fortschreitenden metabolischen Azidose, die zu irreversiblen Schäden an Zellen und deren Tod führt. Die Folgen einer Hypoxämie können dramatisch sein, einschließlich Multiorganversagen und Tod.
Nervenzellen reagieren am empfindlichsten auf Hypoxie - sie verlieren ihre Funktion nach 1 Minute Hypoxie. Herzmuskelzellen überleben unter solchen Bedingungen etwa 4 Minuten und Skelettmuskeln - bis zu 2 Stunden.
Eine plötzliche Hypoxämie löst eine Reihe von Abhilfemaßnahmen aus, um ihre Auswirkungen zu minimieren. Die Herzfrequenz steigt und der Blutdruck steigt und die Atemfrequenz steigt.
Zusätzliche Atemmuskeln sind an der Arbeit beteiligt und ermöglichen tiefere Atemzüge. In den überlebenswichtigen Organen (Gehirn, Herz) erweitern sich die Blutgefäße, um sie mit möglichst viel Blut zu versorgen.
In der Lunge ist die Reaktion auf Hypoxie eine Reflex-Vasokonstriktion. Wenn ein Teil der Lunge nicht richtig beatmet wird, kann sich das Blut aufgrund der darin enthaltenen Vasokonstriktion in besser beatmete Bereiche bewegen.
Chronische Hypoxämie kann zu einem generalisierten Vasospasmus in der Lunge führen. Auf diese Weise entwickelt sich eine pulmonale Hypertonie, die den rechten Ventrikel übermäßig belastet. Die Überlastung und das Versagen der rechten Seite des Herzens aufgrund von Veränderungen in der Lunge wird als Lungenherz bezeichnet (cor pulmonale).
Ein weiterer Abwehrmechanismus bei chronischer Hypoxämie ist die Stimulierung der Erythropoietinproduktion durch die Niere. Erythropoetin (EPO) ist ein Hormon, das die Produktion roter Blutkörperchen im Knochenmark stimuliert. Durch Erhöhen ihrer Anzahl kann mehr Sauerstoff transportiert werden.
Hypoxämie: Symptome
Die Diagnose einer Hypoxämie aufgrund klinischer Symptome hängt von ihrer Schwere und möglichen Kompensation ab.
Akute Hypoxämie äußert sich normalerweise in Atemnot, schnellerem Atmen und erhöhter Anstrengung beim Einatmen. Die Herzfrequenz steigt häufig auf> 100 Schläge pro Minute.
Da die Nervenzellen am empfindlichsten gegenüber Hypoxie sind, können die ersten Symptome einer Hypoxie mit neurologischen Störungen verbunden sein.
Plötzliche Verwirrung, Orientierungslosigkeit oder Sprachstörungen schließen eine Hypoxämie immer aus.
Symptome einer chronischen Hypoxie im Körper können sein: sekundäre Hyperämie (erhöhte Anzahl roter Blutkörperchen), Zyanose und die sogenannte Finger stecken (an den Spitzen verdickt). Eine anhaltende Hypoxämie bei Kindern kann zu einer langsamen psychomotorischen Entwicklung führen.
Der Labortest zur Diagnose einer Hypoxämie ist die Messung von arteriellen Blutgasen. Es misst den Sauerstoffpartialdruck im Blut. Der gültige Bereich für diesen Parameter liegt zwischen 75 und 100 mmHg.
Ein Ergebnis von weniger als 60 mmHg weist auf eine Hypoxämie hin. Ein derart niedriger Sauerstoffpartialdruck entspricht üblicherweise auch einer Abnahme der arteriellen Blutsättigung unter 90%.
Hypoxämie: Behandlung
Die Behandlung von Hypoxämie hängt in erster Linie davon ab, um welche Form es sich handelt: akut oder chronisch. Die Diagnose einer Hypoxämie erfordert immer die Bestimmung der Stabilität des Zustands des Patienten.
Bei schwerer Dyspnoe, erhöhter Herzfrequenz, Blutdruckänderungen oder neurologischen Symptomen (Verwirrtheit, Demenz) ist eine sofortige Intervention erforderlich.
Akute Hypoxämie kann zu Gewebehypoxie und folglich zum Versagen mehrerer Organe und zum Tod führen.
Die Erhöhung des Sauerstoffgehalts im Blut wird durch Sauerstofftherapie erreicht. Basierend auf den Testergebnissen wählt der Arzt den für den Patienten geeigneten Sauerstofffluss aus, der über eine spezielle Maske oder die sogenannte Maske verabreicht wird Sauerstoff Schnurrbart.
Es gibt verschiedene Arten von Masken, mit denen Sie Sauerstoff in verschiedenen Konzentrationen verabreichen können. Die höchste Konzentration wird durch eine Maske mit einem Reservoirbeutel erreicht (bis zu 90% Sauerstoff im Atemgemisch).
In den schwersten Fällen kann es erforderlich sein, Atemunterstützungsvorrichtungen zu verwenden, indem beim Einatmen ein positiver Atemwegsdruck erzeugt wird. Das nennt man mechanische Lüftung.
Bei einigen Patienten ist eine nicht-invasive Beatmung möglich, bei der die Atmung durch eine an ein Beatmungsgerät angeschlossene Maske unterstützt wird. Die invasive Beatmung ist den Schwerkranken vorbehalten.
Der Patient unter Vollnarkose wird intubiert, seine eigene Atmung wird "ausgeschaltet" und die Beatmung wird von einem Beatmungsgerät übernommen.
Alle oben beschriebenen Methoden sind symptomatische Behandlungen. Die Verabreichung von Sauerstoff kann helfen, den Zustand des Patienten zu stabilisieren, aber das Finden der Ursachen für Hypoxie ist immer der Schlüssel. Die Sauerstofftherapie erfordert auch eine ständige Überwachung des Zustands des Patienten (regelmäßige Messungen der Sättigung, z. B. mit einem Pulsoximeter, Gasometrie).
Bei Krankheiten, die zu einer chronischen Hypoxämie führen (meistens Lungenerkrankungen, einschließlich COPD, Lungenfibrose, schweres Asthma), kann eine chronische Sauerstofftherapie erforderlich sein.
Derzeit sind Sauerstoffkonzentratoren in Polen beliebt und ermöglichen eine Sauerstofftherapie zu Hause. Der Patient sollte mindestens 15-17 Stunden am Tag durch einen Sauerstoffschnurrbart / eine Sauerstoffmaske atmen, die an einen Konzentrator angeschlossen ist.
Eine langfristige Sauerstofftherapie verlängert das Überleben und verbessert die Lebensqualität der Patienten.
Körperliches Training unter hypoxischen Bedingungen
Die natürliche Reaktion des Körpers auf den verringerten Sauerstoffgehalt in der Luft wird seit vielen Jahren im Hinblick auf seine mögliche Verwendung beim Training von Sportlern untersucht. Zu den Vorteilen des Trainings unter hypoxischen Bedingungen gehört eine Erhöhung der Anzahl der roten Blutkörperchen und der Hämoglobinmenge und damit eine Erhöhung der Möglichkeit des Sauerstofftransports durch das Blut.
Vorteilhafte Veränderungen finden auch auf der Ebene des Stoffwechsels von Muskelzellen und ihrer Reaktivität gegenüber Nervenreizen statt.
Es gab viele verschiedene Ideen, wie ein solches Training durchgeführt werden soll, sowie das angemessene Maß an Hypoxie.
Derzeit kann das Training unter Hochgebirgsbedingungen durch das Training in hypoxischen Kammern ersetzt werden, um die Senkung des Sauerstoffgehalts in der Luft in Höhenlagen zu simulieren.
Die Planung eines hypoxischen Trainings erfordert das Bewusstsein für das Risiko von Nebenwirkungen (z. B. verminderte körperliche Leistungsfähigkeit), eine kontinuierliche Überwachung der Gesundheit des Athleten sowie die Berücksichtigung seiner individuellen Empfindlichkeit für diese Art von Training.
Literaturverzeichnis:
- Samuel J., Franklin C. (2008) Hypoxämie und Hypoxie. In: Myers J.A., Millikan K.W., Saclarides T.J. (Hrsg.) Häufige chirurgische Erkrankungen. Springer, New York, NY
- Mechanismen der Hypoxämie Malay Sarkar, N Niranjan, und PK Banyal, Lung India. 2017 Jan-Feb; 34 (1): 47–60.
- "Hypoxämie" von Steve C. Haskins, https://www.sciencedirect.com
- Interna Szczeklik 2018, Piotr Gajewski, Andrzej Szczeklik, Verlag MP
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