Was macht ein Sauerstoffkonzentrator?

Was ist Sauerstoff?

Sauerstoff ist ein Gas, das Ihr Körper benötigt, um richtig zu funktionieren. Ihre Zellen benötigen Sauerstoff, um Energie zu produzieren. Ihre Lungen nehmen Sauerstoff aus der Atemluft auf. Sauerstoff gelangt von Ihren Lungen in Ihren Blutkreislauf und erreicht dann Ihre Organe und Körpergewebe.

 

 

Was ist Sauerstofftherapie?

Die Sauerstofftherapie ist eine Behandlungsmethode, die Ihnen zusätzlichen Sauerstoff zum Atmen zuführt. Sie wird auch als zusätzliche Sauerstoffzufuhr bezeichnet. Dazu gehören Behandlungen bei niedrigem Blutsauerstoffspiegel (Hypoxämie), Kohlenmonoxidvergiftung, Cluster-Kopfschmerzen und zur Aufrechterhaltung adäquater Sauerstoffwerte während der Verabreichung von Inhalationsanästhetika. Eine Langzeit-Sauerstofftherapie ist oft vorteilhaft für Patienten, die an chronischer Hypoxämie leiden – wie z.B. bei schwerer COPD – oder Mukoviszidose. Sauerstoff kann auf verschiedene Weisen verabreicht werden, unter anderem über Nasenkanülen, Gesichtsmasken und in Überdruckkammern.

 

Was ist hyperbare Sauerstofftherapie?

Die hyperbare Sauerstofftherapie (HBOT) ist eine spezielle Art der Sauerstofftherapie. Dabei wird Sauerstoff in einer Druckkammer oder -röhre geatmet. Dies ermöglicht es Ihren Lungen, bis zu dreimal mehr Sauerstoff aufzunehmen, als wenn Sie Sauerstoff bei normalem atmosphärischem Druck atmen würden. Dieser zusätzliche Sauerstoff gelangt über Ihren Blutkreislauf zu Ihren Organen und Körpergeweben. HBOT wird zur Behandlung bestimmter schwerer Wunden, Verbrennungen, Verletzungen und Infektionen eingesetzt. Sie behandelt auch Luft- oder Gasembolien (Blasen im Blutkreislauf), Dekompressionskrankheit bei Tauchern und Kohlenmonoxidvergiftungen.

 

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Wer benötigt eine Sauerstofftherapie?

Möglicherweise benötigen Sie eine Sauerstofftherapie, wenn Sie an einer Erkrankung leiden, die zu einem niedrigen Blutsauerstoffspiegel führt, wie zum Beispiel:

COPD (chronisch obstruktive Lungenerkrankung) | Lungenentzündung | COVID-19 | Schwere Asthmaexazerbationen | Schlafapnoe | Chronische Bronchitis | Dekompensierte Herzinsuffizienz | Mukoviszidose | Emphysem | Lungenkrebs | Lungenfibrose

Eine Sauerstofftherapie ist nur auf ärztliche Verschreibung erhältlich. Sie kann im Krankenhaus, in einer anderen medizinischen Einrichtung oder zu Hause durchgeführt werden. Manche Menschen benötigen sie nur für kurze Zeit, während andere eine Langzeit-Sauerstofftherapie benötigen.

Bestimmte Erkrankungen können dazu führen, dass der Blutsauerstoffspiegel zu niedrig sinkt. Ein niedriger Blutsauerstoffspiegel kann zu Kurzatmigkeit, Müdigkeit oder Verwirrtheit führen. Er kann auch zu Schäden im Körper führen. Eine Sauerstofftherapie kann Ihnen helfen, den zusätzlichen Sauerstoff zu erhalten, den Sie benötigen.

Eine Person mit einer einfachen Gesichtsmaske

Ein normaler Zellstoffwechsel erfordert Sauerstoff. Übermäßig hohe Konzentrationen können zu Sauerstofftoxizität führen, wie z.B. Lungenschäden, oder bei anfälligen Personen Atemversagen auslösen. Höhere Sauerstoffkonzentrationen erhöhen auch das Brandrisiko – insbesondere in Gegenwart von Rauch – und können, wenn sie nicht befeuchtet werden, zu Nasentrockenheit führen. Die empfohlene Zielsauerstoffsättigung im Blut hängt von der spezifischen zu behandelnden Erkrankung ab. In den meisten Fällen wird ein Sättigungsgrad von 94–96 % empfohlen; bei Patienten mit dem Risiko einer Kohlendioxidretention wird jedoch ein Zielbereich von 88–92 % bevorzugt, während bei Patienten mit Kohlenmonoxidvergiftung oder Herzstillstand der Sättigungsgrad so hoch wie möglich gehalten werden sollte. Die Umgebungsluft enthält typischerweise 21 % Sauerstoff (nach Volumen), wohingegen die Sauerstofftherapie diesen Anteil in unterschiedlichem Maße bis zu 100 % erhöhen kann.

Die medizinische Anwendung von Sauerstoff wurde um 1917 weit verbreitet. Sie ist in der Liste der unentbehrlichen Arzneimittel der Weltgesundheitsorganisation aufgeführt. In Brasilien belaufen sich die Kosten für eine häusliche Sauerstofftherapie auf etwa 150 US-Dollar pro Monat, während sie in den Vereinigten Staaten etwa 400 US-Dollar pro Monat betragen. Häuslicher Sauerstoff kann über Sauerstofftanks oder Sauerstoffkonzentratoren bereitgestellt werden. Sauerstoff gilt als eine der am häufigsten verwendeten medizinischen Behandlungen in Krankenhäusern in der gesamten entwickelten Welt.

 

 Nasenkanüle

Medizinische Anwendungen

Sauerstoff wird sowohl in chronischen als auch in akuten medizinischen Bereichen als Therapeutikum eingesetzt; er kann in Krankenhäusern, in präklinischen Umgebungen oder in ambulanten Einrichtungen verabreicht werden.

 

Chronische Erkrankungen

Zusätzlicher Sauerstoff wird häufig Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) verschrieben – einem Zustand, der chronische Bronchitis und Emphysem umfasst, welche häufige Langzeitfolgen des Rauchens sind. Diese Patienten benötigen möglicherweise zusätzliche Sauerstoffunterstützung, um die Atmung während akuter Exazerbationen oder den ganzen Tag und die ganze Nacht zu erleichtern. Für COPD-Patienten mit einem arteriellen Sauerstoffpartialdruck (PaO₂) von ≤ 55 mmHg (7,3 kPa) oder einer arteriellen Sauerstoffsättigung (SaO₂) von ≤ 88 % hat sich die Sauerstofftherapie als lebensverlängernd erwiesen.

In Fällen von Herzinsuffizienz im Endstadium, Atemversagen, fortgeschrittenem Krebs oder neurodegenerativen Erkrankungen benötigen Patienten mit Dyspnoe (Kurzatmigkeit) oft zusätzlichen Sauerstoff, selbst wenn ihre Blutsauerstoffwerte relativ normal bleiben. Eine Studie aus dem Jahr 2010 mit 239 Probanden zeigte keinen signifikanten Unterschied in der Reduktion der Dyspnoe zwischen der Verabreichung von Sauerstoff und der Verabreichung von Umgebungsluft.

 

Akute Erkrankungen

Sauerstoff wird in der Notfallmedizin weit verbreitet eingesetzt, sei es in Krankenhäusern, durch Rettungsdienste (EMS) oder durch Organisationen, die erweiterte Erste Hilfe leisten. Im präklinischen Bereich ist hochkonzentrierter Sauerstoff bei Reanimation, schwerem Trauma, Anaphylaxie, starken Blutungen, Schock, aktiven Krampfanfällen und Hypothermie indiziert.

Es kann auch für jede andere Person indiziert sein, die aufgrund einer Verletzung oder Krankheit an Hypoxämie (niedrigen Sauerstoffwerten) leidet; in solchen Fällen sollte der Sauerstofffluss jedoch anhand von Pulsoximetrie-Messungen titriert werden, um einen Ziel-Sauerstoffsättigungswert zu erreichen (typischerweise 94–96 % für die meisten Patienten oder 88–92 % für Patienten mit COPD). Dennoch hat sich gezeigt, dass eine übermäßige Verabreichung von Sauerstoff an akut kranke Patienten das Mortalitätsrisiko erhöht. Im Jahr 2018 empfahl das *British Medical Journal*, die Sauerstoffzufuhr einzustellen, wenn die Sättigung 96 % übersteigt, und die Sauerstofftherapie nicht einzuleiten, wenn die Sättigung bereits über 90–93 % liegt. Ausnahmen von dieser Richtlinie sind Fälle von Kohlenmonoxidvergiftung, Cluster-Kopfschmerzen, Sichelzellenkrise und Pneumothorax.

Für den persönlichen Gebrauch wird hochkonzentrierter Sauerstoff als häusliche Therapie eingesetzt, um Cluster-Kopfschmerzattacken aufgrund seiner vasokonstriktiven Eigenschaften abzubrechen.

Für Patienten, die eine Sauerstofftherapie wegen Hypoxämie nach einer akuten Erkrankung oder einem Krankenhausaufenthalt erhalten, sollten Rezepte für die fortgesetzte Sauerstofftherapie nicht routinemäßig ohne erneute ärztliche Beurteilung des klinischen Zustands des Patienten erneuert werden. Wenn der Patient sich von seiner Erkrankung erholt hat, wird erwartet, dass die damit verbundene Hypoxämie verschwindet; eine unnötige Fortsetzung der Sauerstofftherapie verschwendet Ressourcen und bietet keinen zusätzlichen therapeutischen Nutzen.

Sauerstoffleitungen und -regler mit Flowmetern, die für die Sauerstofftherapie verwendet und in Krankenwagen installiert sind.

 

Nebenwirkungen

Viele EMS-Protokolle besagen, dass Sauerstoff keinem Patienten vorenthalten werden sollte, während andere Protokolle spezifischer oder vorsichtiger sind. Unter bestimmten Umständen ist jedoch bekannt, dass die Sauerstofftherapie einen negativen Einfluss auf den klinischen Zustand eines Patienten hat.

Patienten mit Paraquat-Vergiftung sollten kein Sauerstoff verabreicht werden – es sei denn, sie leiden unter schwerer Atemnot oder Atemstillstand –, da die Sauerstoffzufuhr die Toxizität des Giftes erhöht. Paraquat-Vergiftungen sind selten; zwischen 1958 und 1978 wurden weltweit etwa 200 Todesfälle gemeldet. Eine Sauerstofftherapie wird auch nicht für Patienten empfohlen, die infolge einer Bleomycin-Behandlung eine Lungenfibrose oder andere Formen von Lungenschäden entwickelt haben.

Die Verabreichung hoher Sauerstoffkonzentrationen an Säuglinge kann durch Förderung des übermäßigen Wachstums neuer Blutgefäße in den Augen zur Blindheit führen. Dieser Zustand ist als Retinopathia praematurorum (ROP) bekannt.

Sauerstoff übt eine vasokonstriktorische Wirkung auf das Kreislaufsystem aus, wodurch die periphere Durchblutung reduziert wird; es wurde einst vermutet, dass dieser Effekt die Folgen eines Schlaganfalls verschärfen könnte. Wenn jedoch zusätzlicher Sauerstoff verabreicht wird, löst sich dieser zusätzliche Sauerstoff gemäß dem Henry-Gesetz im Blutplasma. Dies ermöglicht kompensatorische Veränderungen, da der im Plasma gelöste Sauerstoff kompromittierte (hypoxische) Neuronen unterstützt und dadurch Entzündungen und post-Schlaganfall-Hirnödeme reduziert. Seit 1990 wird die hyperbare Sauerstofftherapie weltweit zur Behandlung von Schlaganfällen eingesetzt. In seltenen Fällen können Patienten, die sich einer hyperbaren Sauerstofftherapie unterziehen, Anfälle erleiden. Dennoch führen solche Episoden aufgrund der oben genannten Effekte des Henry-Gesetzes – insbesondere der erhöhten Verfügbarkeit von gelöstem Sauerstoff für Neuronen – typischerweise nicht zu negativen Folgen. Diese Anfälle sind im Allgemeinen eine Folge von Sauerstofftoxizität; obwohl Hypoglykämie als auslösender Faktor wirken kann, kann dieses letztere Risiko durch sorgfältige Überwachung der Nahrungsaufnahme des Patienten vor der Sauerstofftherapie eliminiert oder gemindert werden.

 

Ein Pin-Index-Sauerstoffregler, der für tragbare Typ-D-Gasflaschen konzipiert und typischerweise in Notfallkoffern von Krankenwagen mitgeführt wird.

Seit vielen Jahren ist die Notfall-Sauerstoffgabe eine Standard-Notfallbehandlung für Tauchunfälle. Die Rekompression in einer hyperbaren Kammer—während der der Patient 100% Sauerstoff atmet—stellt die medizinische Standardreaktion sowohl im Krankenhaus als auch im militärischen Umfeld zur Behandlung der Dekompressionskrankheit dar. Erfolgt die Notfall-Sauerstoffgabe innerhalb von vier Stunden nach dem Auftauchen, verbessert sich die Erfolgsquote der anschließenden Rekompressionstherapie, und die Gesamtzahl der erforderlichen Rekompressionssitzungen wird reduziert. Einige Experten haben vorgeschlagen, dass die Sauerstoffgabe möglicherweise nicht die effektivste Maßnahme zur Behandlung der Dekompressionskrankheit ist und dass eine Helium-Sauerstoff-Mischung (Heliox) eine überlegene Alternative sein könnte.

Pin-Index-Ventil für medizinische Sauerstoffflaschen.

 

Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD)

Patienten, die an einer chronisch obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) leiden—wie zum Beispiel solche mit Emphysem—benötigen eine vorsichtige Behandlung, insbesondere jene, die bekanntermaßen Kohlendioxid zurückhalten (Ateminsuffizienz Typ II). Wird diesen Personen zusätzlicher Sauerstoff verabreicht, können sie eine weitere Anreicherung von Kohlendioxid und einen anschließenden Abfall des Blut-pH-Wertes (Hyperkapnie) erleiden, ein Zustand, der lebensbedrohlich sein kann. Dieses Phänomen ist primär das Ergebnis eines Ventilations-Perfusions-Mismatchs (siehe „Auswirkungen von Sauerstoff auf COPD"). Im schlimmsten Fall kann die Verabreichung hoher Sauerstoffkonzentrationen an Patienten mit schwerem Emphysem und erhöhten Blut-Kohlendioxidwerten den Atemantrieb so stark unterdrücken, dass es zu einer respiratorischen Insuffizienz kommt; tatsächlich wurden bei solchen Patienten erhöhte Sterblichkeitsraten im Vergleich zu Patienten beobachtet, die eine titrierte Sauerstofftherapie erhielten. Die Risiken, die mit dem Entzug von Notfall-Sauerstoff verbunden sind, überwiegen jedoch bei weitem die Risiken der Unterdrückung des Atemantriebs; folglich wurde die Notfall-Sauerstoffgabe nie als kontraindiziert angesehen. Der Übergang von der Erstversorgung zur definitiven Versorgung—wo die Sauerstoffgabe sorgfältig titriert werden kann—erfolgt typischerweise lange bevor eine signifikante Unterdrückung des Atemantriebs eintritt.

Eine Studie aus dem Jahr 2010 zeigte, dass eine titrierte Sauerstofftherapie (kontrollierte Sauerstoffverabreichung) für Patienten mit COPD weniger Risiken birgt; darüber hinaus können in bestimmten Fällen auch andere Patienten ohne COPD von einer solchen titrierten Behandlung stärker profitieren.

 

Brandgefahren

Quellen hochkonzentrierten Sauerstoffs beschleunigen die schnelle Verbrennung. Während Sauerstoff selbst nicht brennbar ist, intensiviert die Zuführung von konzentriertem Sauerstoff zu einem Feuer dessen Heftigkeit erheblich und kann die Verbrennung von Materialien—wie Metallen—erleichtern, die unter normalen atmosphärischen Bedingungen sonst relativ inert blieben. Ein Brand- oder Explosionsrisiko besteht immer dann, wenn konzentrierte Oxidationsmittel und brennbare Kraftstoffe in unmittelbarer Nähe zueinander gebracht werden; ein Zündereignis—wie Hitze oder ein Funke—ist jedoch erforderlich, um die Verbrennung auszulösen. Ein bekanntes Beispiel für ein versehentliches Feuer, das durch reinen Sauerstoff beschleunigt wurde, ereignete sich im Januar 1967 an Bord des Raumschiffs Apollo 1 während eines Bodentests; der Vorfall führte zum Tod von drei Astronauten. Im Jahr 1961 kam auch der sowjetische Kosmonaut Valentin Bondarenko bei einem ähnlichen Unfall ums Leben.

Brandgefahren erstrecken sich auch auf sauerstoffhaltige Verbindungen mit hohem Oxidationspotential—wie Peroxide, Chlorate, Nitrate, Perchlorate und Dichromate—da diese Substanzen als Sauerstoffquellen dienen können, um ein Feuer zu speisen.

Konzentriertes O₂ führt dazu, dass die Verbrennung sowohl schnell als auch heftig abläuft. Die zur Lagerung und zum Transport von gasförmigem und flüssigem Sauerstoff verwendeten Stahlrohre und -behälter können selbst als Brennstoffquellen dienen; folglich erfordert die Konstruktion und Herstellung von O₂ -Systemen eine spezielle Schulung, um sicherzustellen, dass potenzielle Zündquellen minimiert werden. In Hochdruckumgebungen können hohe Sauerstoffkonzentrationen Kohlenwasserstoffe—wie Öle und Fette—spontan entzünden, was zu Bränden oder Explosionen führen kann. Die durch schnelle Druckbeaufschlagung erzeugte Wärme dient als Zündquelle. Daher müssen Lagerbehälter, Regler, Rohrleitungen und alle anderen Geräte, die hochkonzentrierten Sauerstoff verwenden, vor Gebrauch einer „Sauerstoffreinigung" unterzogen werden, um das Fehlen potenzieller Brennstoffverunreinigungen sicherzustellen. Diese Vorsichtsmaßnahme gilt nicht nur für reinen Sauerstoff; jede Sauerstoffkonzentration, die die der normalen Umgebungsluft (ca. 21%) erheblich übersteigt, birgt ein potenzielles Risiko. Krankenhäuser in bestimmten Gerichtsbarkeiten—wie beispielsweise im Vereinigten Königreich—haben mittlerweile „rauchfreie" Richtlinien eingeführt; obwohl aus anderen Gründen eingeführt, unterstützen diese Richtlinien das Ziel, Zündquellen von medizinischen Sauerstoffleitungssystemen fernzuhalten. Dokumentierte Zündquellen für verschriebenen medizinischen Sauerstoff umfassen Kerzen, Aromatherapieprodukte, medizinische Geräte, Kochaktivitäten und—leider—Vandalismusakte. Das Rauchen von Pfeifen, Zigarren und Zigaretten ist ein besonderes Anliegen. Diese Richtlinien können jedoch das Risiko von Schäden, die mit tragbaren Sauerstoffversorgungssystemen verbunden sind, nicht vollständig eliminieren, insbesondere in Fällen, in denen die Patiententreue gering ist.

 

Sauerstoffsicherheit

Sauerstoff ist an sich ein sicheres Gas; er führt jedoch dazu, dass andere Materialien intensiver, heller und leichter brennen. Bei der Verwendung von Sauerstoff ist es unerlässlich, die folgenden Sicherheitsrichtlinien zu beachten:

Rauchen Sie niemals und erlauben Sie niemandem, in Ihrer Nähe eine Flamme zu entzünden. Halten Sie sich von offenen Flammen fern, wie sie beispielsweise von Streichhölzern, Feuerzeugen oder brennenden Tabakprodukten erzeugt werden. Halten Sie einen Abstand von mindestens 1,5 Metern zu jeder Wärmequelle ein; dazu gehören Gasherde, Kerzen, brennende Kamine und elektrische oder Gasheizungen. Verwenden Sie keine brennbaren Produkte wie Reinigungsflüssigkeiten, Farbverdünner oder Aerosolsprays. Bewahren Sie Sauerstoffbehälter aufrecht stehend auf; befestigen Sie sie an einem stationären Gegenstand, um ein Umkippen zu verhindern. Vermeiden Sie die Verwendung von Produkten, die Öle, Fette oder Erdölderivate enthalten. Dieses Verbot erstreckt sich auch auf Cremes und Salben auf Erdölbasis—wie Vaseline—wenn sie auf das Gesicht oder den oberen Brustbereich aufgetragen werden. Halten Sie einen Feuerlöscher griffbereit in der Nähe. Informieren Sie Ihre örtliche Feuerwehr, dass Sauerstoff in Ihrem Haus vorhanden ist. Wenn Sie einen Sauerstoffkonzentrator verwenden, benachrichtigen Sie Ihren Stromversorger, damit Sie im Falle eines Stromausfalls vorrangigen Service erhalten können.

 

Lagerung und Quellen

Sauerstoff kann durch verschiedene Methoden—einschließlich chemischer Reaktionen und fraktionierter Destillation—isoliert und dann entweder sofort verwendet oder für die spätere Nutzung gelagert werden. Die Haupttypen von Quellen für die Sauerstofftherapie sind folgende:

1.  **Flüssiglagerung:** Flüssiger Sauerstoff wird in gekühlten Tanks gelagert, bis er benötigt wird. Dann wird er zum „Sieden" gebracht (bei einer Temperatur von 90,188 K oder -182,96°C), wodurch der Sauerstoff in gasförmiger Form freigesetzt wird. Aufgrund des hohen Volumenbedarfs, der mit seiner Verwendung verbunden ist, wird diese Methode häufig in Krankenhäusern eingesetzt, kann aber auch in anderen Umgebungen genutzt werden.

2.  **Druckgasspeicherung:** Sauerstoff wird komprimiert und in Gasflaschen gelagert. Diese Flaschen bieten eine bequeme Lagerung und erfordern im Gegensatz zu Flüssigsauerstoffsystemen keine Kühlung. Große Sauerstoffflaschen können 6.500 Liter (230 Kubikfuß) fassen und bei einer Flussrate von 2 Litern pro Minute etwa zwei Tage lang halten. Kleinere, tragbare M6(B)-Flaschen fassen 164 oder 170 Liter (5,8 oder 6,0 Kubikfuß) und wiegen etwa 1,3 bis 1,6 Kilogramm (2,9 bis 3,5 lbs). Bei Verwendung mit einem Sparregler—der die Atemfrequenz einer Person erfasst und Sauerstoff in Pulsen abgibt—können diese Tanks 4 bis 6 Stunden halten. Personen, die durch den Mund atmen, können möglicherweise keinen Sparregler verwenden.

3. Sofortige Verwendung—Die Verwendung von elektrischen Sauerstoffkonzentratoren oder chemischen Reaktionsgeräten versorgt Patienten mit einer ausreichenden Sauerstoffzufuhr zur sofortigen Verwendung. Diese Geräte (insbesondere die elektrischen Versionen) werden häufig in der Heim-Sauerstofftherapie und der tragbaren persönlichen Sauerstofftherapie eingesetzt; ihr Hauptvorteil ist die Fähigkeit, eine kontinuierliche Versorgung ohne die Notwendigkeit der häufigen Lieferung sperriger Sauerstoffflaschen zu gewährleisten.

Sauerstoffflasche für zu Hause. Bei Gebrauch wird ein Schlauch an den Regler der Flasche angeschlossen und dann an eine Maske befestigt, die über Nase und Mund des Benutzers passt.

 

Lieferung

Zur Sauerstoffzufuhr werden verschiedene Geräte eingesetzt. In den meisten Fällen gelangt der Sauerstoff zunächst durch einen Druckregler, der dazu dient, den hohen Druck des aus der Flasche (oder einer anderen Quelle) strömenden Sauerstoffs auf einen niedrigeren, handhabbaren Druck zu reduzieren. Dieser niedrigere Druckstrom wird dann durch einen Durchflussmesser—der voreingestellt oder manuell ausgewählt werden kann—geregelt, um die Durchflussrate in Litern pro Minute (lpm) zu steuern. Typische Durchflussmesser für medizinischen Sauerstoff reichen von 0 bis 15 lpm, obwohl einige Geräte bis zu 25 lpm liefern können. Viele wandmontierte Durchflussmesser mit einem Thorpe-Rohr-Design können auf eine „Spülposition" eingestellt werden, eine Funktion, die in Notfallsituationen nützlich ist.

Sauerstoffkonzentrator für zu Hause für Patienten mit Emphysem

 

Niedrigdosierter Sauerstoff

Viele Personen benötigen nur eine geringfügige Erhöhung des Sauerstoffgehalts in der Atemluft und keinen reinen oder nahezu reinen Sauerstoff. Dies kann je nach Situation, der erforderlichen Durchflussrate und—in einigen Fällen—der persönlichen Präferenz des Einzelnen durch verschiedene Geräte erreicht werden.

Eine Nasenkanüle (NC) ist ein dünner Schlauch mit zwei kleinen Zinken, die in die Nasenlöcher des Benutzers ragen. Sie kann Sauerstoff nur bei niedrigen Durchflussraten—typischerweise 2 bis 6 Liter pro Minute (LPM)—komfortabel liefern und bietet eine Sauerstoffkonzentration von 24% bis 40%.

Es gibt auch verschiedene Maskenoptionen, wie die einfache Gesichtsmaske, die häufig bei Durchflussraten zwischen 5 und 8 LPM verwendet wird, um Sauerstoffkonzentrationen von 28% bis 50% zu liefern. Diese ist eng verwandt mit der kontrollierteren Luftmischmaske—auch bekannt als Venturi-Maske—die eine genau voreingestellte Sauerstoffkonzentration von bis zu 40% an die Atemwege abgeben kann.

In bestimmten Situationen kann eine Partial-Rebreather-Maske verwendet werden; dieses Gerät basiert auf dem Design der einfachen Gesichtsmaske, verfügt aber über einen Reservoirbeutel, der die abgegebene Sauerstoffkonzentration bei Durchflussraten von 5 bis 15 LPM auf 40% bis 70% erhöht.

Non-Rebreather-Masken beziehen Sauerstoff aus einem angeschlossenen Reservoirbeutel und verfügen über Einwegventile, die die ausgeatmete Luft aus der Maske leiten. Bei korrekter Anpassung und Verwendung bei Durchflussraten von 8 bis 10 LPM oder höher liefern sie Sauerstoffkonzentrationen, die nahezu 100% erreichen. Dieser Maskentyp ist für akute medizinische Notfälle geeignet.

Demand Oxygen Delivery Systems (DODS)—oder Sauerstoff-Beatmungsgeräte—liefern Sauerstoff nur, wenn der Patient einatmet, oder, im Falle eines nicht atmenden Patienten, wenn der Betreuer einen Knopf an der Maske drückt. Im Vergleich zu Masken mit kontinuierlichem Fluss führen diese Systeme zu einer erheblichen Sauerstoffeinsparung—eine Funktion, die besonders nützlich in Notfallsituationen ist, in denen die Sauerstoffvorräte begrenzt sind und es zu einer Verzögerung beim Transport des Patienten in eine höhere Versorgungsstufe kommt. Es ist besonders nützlich während der CPR, da Betreuer einfach durch Drücken eines Knopfes Atemzüge mit 100% Sauerstoff verabreichen können. Es ist darauf zu achten, eine Überblähung der Lungen des Patienten zu vermeiden; einige Systeme verfügen über Sicherheitsventile, um dies zu verhindern. Diese Systeme sind möglicherweise nicht für Personen geeignet, die komatös sind oder unter Atemnot leiden, da das Atmen durch sie erhebliche Anstrengung erfordert.

 

Sauerstoffzufuhr mit hohem Fluss

In Situationen, in denen ein Patient eine hohe Sauerstoffkonzentration (bis zu 100 %) benötigt, stehen verschiedene Geräte zur Verfügung. Das gängigste davon ist die Non-Rebreather-Maske (oder Reservoir-Maske), die einer Partial-Rebreather-Maske ähnelt, aber über eine Reihe von Einwegventilen verfügt, die verhindern, dass ausgeatmete Luft in den Reservoirbeutel zurückkehrt. Die Mindestflussrate für dieses Gerät sollte 10 L/min betragen. Dieses System liefert einen FiO2 (Anteil des inspirierten Sauerstoffs) von 60 % bis 80 %, abhängig von der Sauerstoffflussrate und dem Atemmuster des Patienten. Eine andere Art von Gerät ist die befeuchtete Hochfluss-Nasenkanüle; dieses System ist in der Lage, Flussraten über Nasensonden zu liefern, die den Spitzeninspirationsflussbedarf des Patienten übersteigen. Folglich kann es einen FiO2 von bis zu 100 % liefern, da es das Ansaugen von Umgebungsluft verhindert—selbst wenn der Patient mit offenem Mund atmet. Dies ermöglicht dem Patienten auch, während der Behandlung weiter zu sprechen, zu essen und zu trinken. Im Vergleich zur Sauerstoffzufuhr über eine Gesichtsmaske ist diese Methode mit einem höheren Gesamtkomfort für den Patienten sowie mit Verbesserungen der Oxygenierung und Atemfrequenz verbunden.

In Spezialanwendungen—wie der Luftfahrt—können eng anliegende Masken verwendet werden; diese Masken werden auch in der Anästhesie, bei der Behandlung von Kohlenmonoxidvergiftungen und in der hyperbaren Sauerstofftherapie eingesetzt.

 

Überdruckbeatmung

Personen, die nicht spontan atmen können, benötigen Überdruck, um Sauerstoff zum Gasaustausch in ihre Lungen zu leiten. Die dafür verwendeten Systeme variieren stark in Komplexität (und Kosten), von grundlegenden Pocket-Masken—die von Ersthelfern mit minimaler Ausbildung zur manuellen Beatmung verwendet werden können—bis hin zu komplexeren Geräten. Diese grundlegenden Hilfsmittel erleichtern die Zufuhr von zusätzlichem Sauerstoff über einen speziellen Anschluss an der Maske. Viele Notfalldienste, Ersthelfer und Krankenhäuser verwenden den Beatmungsbeutel (Bag-Valve-Mask, BVM)—einen komprimierbaren Beutel, der mit einer Gesichtsmaske (oder einem invasiven Atemwegshilfsmittel, wie einem Endotrachealtubus oder einer Larynxmaske) verbunden ist—der typischerweise über einen Reservoirbeutel verfügt und manuell von medizinischem Fachpersonal bedient wird, um Sauerstoff (oder Luft) in die Lungen zu leiten. Dies ist das einzige Verfahren, das an britischen Arbeitsplätzen zur Erstbehandlung einer Zyanidvergiftung angewendet wird.

Vernebelnde Versionen von BVM-Systemen (verschiedentlich als Beatmungsgeräte oder Sauerstoffbeutel bezeichnet) können Sauerstoff auch direkt über eine Gesichtsmaske oder ein Atemwegsgerät an einen Patienten abgeben. Diese Systeme sind analog zu den Anästhesiegeräten, die während der Vollnarkose verwendet werden und die Zufuhr variabler Sauerstoffvolumina neben anderen Gasen ermöglichen—einschließlich Luft, Lachgas und inhalativer Anästhetika.

 

Als Verabreichungsweg für Medikamente

Sauerstoff und andere komprimierte Gase werden in Verbindung mit Verneblern eingesetzt, um die Verabreichung von Medikamenten an die oberen und/oder unteren Atemwege zu erleichtern. Vernebler verwenden komprimiertes Gas, um flüssige Medikamente zu aerosolisieren und Tröpfchen spezifischer therapeutischer Größe zu erzeugen, die darauf ausgelegt sind, sich in den entsprechenden und gezielten Bereichen der Atemwege abzulagern. Medikamente, Kochsalzlösungen, steriles Wasser oder Mischungen davon werden typischerweise mit einer komprimierten Gasflussrate von 8–10 L/min zu einem therapeutischen Aerosol zur Inhalation vernebelt. Im klinischen Bereich sind Luft (eine Umgebungsmischung verschiedener Gase), molekularer Sauerstoff und Heliox die am häufigsten verwendeten Gase zum Vernebeln großer Volumina oder kontinuierlicher Ströme therapeutischer Aerosole.

 

Sauerstoffmasken mit Ausatemfiltern

Gefilterte Sauerstoffmasken sollen die Freisetzung potenziell infektiöser Partikel in der Ausatemluft in die Umgebung verhindern. Diese Masken zeichnen sich typischerweise durch eine eng anliegende Passform aus, um Leckagen zu minimieren, und verwenden eine Reihe von Einwegventilen, um die Aufnahme von Umgebungsluft zu regulieren. Die Filtration der Ausatemluft erfolgt entweder durch das Anbringen eines Filters am Ausatemport oder durch einen integrierten Filter, der direkt in die Maske eingebaut ist. Diese Masken fanden erstmals während der SARS-Krise 2003 in Toronto, Kanada, breite Anwendung im Gesundheitswesen. Da SARS als eine durch die Atemwege übertragene Krankheit identifiziert wurde, wurde deutlich, dass herkömmliche Sauerstofftherapiegeräte nicht dazu konzipiert waren, ausgeatmete Partikel einzuschließen; folglich wurde die gängige Praxis, vermutliche Patienten Standard-Chirurgenmasken tragen zu lassen, durch die gleichzeitige Verwendung von Standard-Sauerstofftherapiegeräten erschwert. Im Jahr 2003 wurde die HiOx80-Sauerstoffmaske zum Verkauf freigegeben. Die HiOx80 verfügt über ein geschlossenes Systemdesign, das das Anbringen eines Filters am Ausatemport ermöglicht. Seitdem sind im globalen Gesundheitswesen mehrere neue Designs entstanden, die darauf abzielen, potenziell infektiöse Partikel einzuschließen und zu filtern. Dazu gehören die ISO-O2-, Flo2Max- und O-Mask-Sauerstoffmasken. In vielen Gerichtsbarkeiten wird die Verwendung von Sauerstoffmasken, die ausgeatmete Partikel filtern können, allmählich zu einer empfohlenen Praxis für die Pandemievorsorge.

 

 

Während typische Sauerstoffmasken es dem Träger ermöglichen, Umgebungsluft zu atmen, minimieren oder eliminieren gefilterte Sauerstoffmasken—aufgrund ihres geschlossenen Systemdesigns—den Kontakt mit und die Inhalation von Raumluft. Folglich wird eine höhere Konzentration des zugeführten Sauerstoffs erreicht. Darüber hinaus wird, da alle ausgeatmeten Partikel in der Maske eingeschlossen sind, die Freisetzung von vernebelten Medikamenten in die umgebende Atmosphäre verhindert, wodurch das Risiko einer berufsbedingten Exposition für medizinisches Personal und andere Personen in der Nähe reduziert wird.

 

Flugreisen

In den Vereinigten Staaten beschränken die meisten Fluggesellschaften die Arten von medizinischen Geräten, die an Bord von Flugzeugen erlaubt sind; folglich unterliegen die Geräte, die Passagiere verwenden dürfen, Einschränkungen. Einige Fluggesellschaften bieten Passagieren Zugang zu Sauerstoffflaschen, typischerweise gegen eine Gebühr. Andere Fluggesellschaften erlauben Passagieren, ihre eigenen zugelassenen tragbaren Sauerstoffkonzentratoren (POCs) mitzubringen. Die Liste der zugelassenen Geräte variiert jedoch je nach Fluggesellschaft; daher müssen Passagiere spezifische Anforderungen bei jeder Fluggesellschaft überprüfen, mit der sie fliegen möchten. Im Allgemeinen ist es Passagieren nicht gestattet, ihre eigenen Sauerstoffflaschen an Bord mitzubringen. In allen Fällen müssen Passagiere die Fluggesellschaft im Voraus über ihre medizinische Ausrüstung informieren.

Mit Wirkung vom 13. Mai 2009 haben das Department of Transportation (DOT) und die Federal Aviation Administration (FAA) eine Regelung erlassen, die die Verwendung bestimmter Modelle tragbarer Sauerstoffkonzentratoren auf allen kommerziellen Flügen genehmigt. Die FAA-Vorschriften schreiben ferner vor, dass größere Flugzeuge "D-Größen"-Sauerstoffflaschen an Bord für Notfallsituationen mitführen müssen.