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Pulsoxymetrie und Blutgasanalyse

Letzte Aktualisierung: 17.3.2025

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Pulsoxymetrie und Blutgasanalyse (BGA) sind diagnostische Basisverfahren mit einem großen Anwendungsspektrum. Beide geben Hinweise auf den aktuellen Zustand der Lungenfunktion (Ventilation und Gasaustausch) und sind somit bspw. bei akuter Dyspnoe indiziert. Die BGA liefert darüber hinaus weitere Informationen zur Homöostase des Körpers durch Analyse der Elektrolyte, des Säure-Basen-Haushaltes, des Blutzuckers sowie der Hämoglobin- und Lactatkonzentration.

Bei der Pulsoxymetrie handelt es sich um ein nicht-invasives Verfahren. Durch Anbringen eines Sensors (bspw. am Finger) wird die Haut durchleuchtet und spektralphotometrisch (also durch Messung der Absorption von Licht einer bestimmten Wellenlänge) die periphere kapilläre Sauerstoffsättigung bestimmt. Der ermittelte Wert (spO2) wird auch als partielle oder funktionelle Sauerstoffsättigung bezeichnet und entspricht in etwa der Sauerstoffsättigung im arteriellen Blut (saO2). Zudem wird die Pulsfrequenz gemessen.

Für die Blutgasanalyse ist je nach Indikation eine arterielle, venöse oder kapilläre Blutentnahme erforderlich; es handelt sich dementsprechend um ein invasives Verfahren. Art und Umfang der bestimmten Werte sind geräteabhängig. Generell kann zwischen direkt gemessenen und abgeleiteten (d.h. berechneten) Parametern unterschieden werden.

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Grundlagentoggle arrow icon

Gastransport im Blut

Sauerstofftransport

Bei Atmung von Raumluft (pO2 ≈ 150 mmHg) beträgt die arterielle Sauerstoffsättigung (saO2) normalerweise >95%!

Kohlenstoffdioxid-Transport

Der Transport der Gase im Blut erfolgt physikalisch gelöst, chemisch gebunden oder chemisch umgewandelt!

Sauerstoffbindungskurve

Die Kooperativität der Sauerstoffbindung erleichtert die Sauerstoffaufnahme in der Lunge und die Sauerstoffabgabe im Gewebe!

Bei einer gemessenen Sauerstoffsättigung ≥98% beträgt der Sauerstoffpartialdruck orientierend ≥100 mmHg!

Verschiebungen der Sauerstoffbindungskurve [2]

Verschiebungen der Sauerstoffbindungskurve [2]
Linksverschiebung der Sauerstoffbindungskurve Rechtsverschiebung der Sauerstoffbindungskurve
Interpretation
Ursachen

Sauerstoffbindungskurve von Myoglobin

CO2-Bindungskurve

  • Definition: Darstellung der Kohlenstoffdioxidkonzentration (cCO2) in Abhängigkeit vom Kohlenstoffdioxidpartialdruck im Blut (pCO2)
  • Form: Hyperbel-förmige Kurve
  • Physiologischer Hintergrund
    • Gehalt von Kohlenstoffdioxid im Blut unabhängig von einem spezifischen Transportprotein
    • Kein Sättigungsplateau vorhanden
    • Verlauf ansteigend, solange Bicarbonatkonzentration im Blut gesteigert werden kann
  • Haldane-Effekt: Beeinflussung der CO2-Aufnahme von Hämoglobin durch pO2

Säure-Basen-Haushalt

Wichtige Parameter des Säure-Basen-Haushaltes

  • pH-Wert des Blutes
    • Interpretation: Eingeschränkte Aussagekraft
    • Normwert: 7,35–7,45
  • Kohlenstoffdioxidpartialdruck im arteriellen Blut
    • Interpretation: Erlaubt Aussage über das respiratorische System
    • Normwert: 32–45 mmHg (4,3–6,0 kPa)
  • Basenabweichung (Base Excess, BE)
    • Definition: Unter Standardbedingungen (Temperatur = 37 °C, pCO2 = 40 mmHg) gemessene Menge an Basen, die einer Blutprobe theoretisch zugeführt oder entzogen werden müsste, um wieder einen pH-Wert von 7,4 zu erhalten
    • Interpretation: Erlaubt Aussage über das metabolische System
    • Normwert: -2 bis +3 mmol/L
  • Bicarbonat (HCO3): Messung von zwei verschiedenen Parametern möglich mittels Blutgasanalyse
    • Standardbicarbonat
      • Definition: Unter Standardbedingungen (Temperatur = 37 °C, pCO2 = 40 mmHg) gemessene Bicarbonatkonzentration
      • Interpretation: Erlaubt Aussage über das metabolische System
      • Normwert: 22–26 mmol/L
    • Aktuelles Bicarbonat
      • Definition: Unter den aktuell im Blut vorherrschenden Bedingungen gemessene Bicarbonatkonzentration
      • Interpretation: Eingeschränkte Aussagekraft
      • Normwert: 22–26 mmol/L
  • Siehe auch: Chemische Grundlagen zu Säuren und Basen
Störungen des Säure-Basen-Haushaltes
Respiratorische Azidose Respiratorische Alkalose Metabolische Azidose Metabolische Alkalose
pH-Wert
pCO2 Normwertig oder ↓ (Kompensation) Normwertig oder ↑ (Kompensation)
HCO3 Normwertig oder ↑ (Kompensation) Normwertig oder ↓ (Kompensation)
Beispielhafte Ursachen Hypoventilation Hyperventilation

Gewebehypoxie bzw. -minderperfusion , erhöhte Ketogenese , chronische Nierenerkrankung

Erbrechen (Magensaftverlust), Hyperaldosteronismus
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Pulsoxymetrietoggle arrow icon

  • Definition: Nicht-invasives diagnostisches Verfahren zur
  • Prinzip und physikalische Grundlagen
    • Transkutane Durchleuchtung von Körpergewebe mithilfe eines speziellen Spektralphotometers (Pulsoxymeter)
    • Messung der Absorption von Lichtwellen gemäß Lambert-Beer-Gesetz
    • Oxygeniertes Hämoglobin (HbO2) absorbiert Licht anders als desoxygeniertes Hämoglobin (Hb)
    • Messung des absorbierten/remittierten Lichts erlaubt Rückschluss auf den Anteil von HbO2 am Gesamthämoglobin des Blutes

Die Pulsoxymetrie dient v.a. zur kontinuierlichen Messung der partiellen Sauerstoffsättigung und des Pulses!

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Indikationtoggle arrow icon

  • Anästhesiologisches Basismonitoring
  • Intensivmedizinisches Basismonitoring
  • Akute Dyspnoe oder respiratorische Störungen [7], bspw. in der
  • Ersteinschätzung und Steuerung einer Akuttherapie in der Notaufnahme
  • Kontinuierliche Überwachung bei möglicher Atemdepression
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Ablauf/Durchführungtoggle arrow icon

  • Pulsoxymeter
    • Medizinisches Gerät in Form eines Clips oder Klebesensors
    • Zwei gegenüberliegende Teile: Lichtquelle und Lichtsensor
  • Praktische Durchführung
  • Beurteilung der Messwerte: Anzeige am Gerät selbst oder am Überwachungsmonitor

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Interpretation/Befundtoggle arrow icon

Mögliche Fehlerquellen bei der Pulsoxymetrie [1][4]
Beschreibung Effekt auf die gemessene spO2
Anämie Hb↓ und Hypoxämie
Sichelzellanämie
Methämoglobin Met-Hb↑ und Normoxie
Met-Hb↑↑ und Normoxie ↓, Messplateau bei ca. 85%
Met-Hb↑ und Hypoxämie
Carboxyhämoglobin Rauchen, CO-Intoxikation
Farbstoffe Methylenblau, Indocyaningrün
Nagellack (insb. blau, lila oder schwarz) [10]
Periphere Vasokonstriktion bzw. verminderte Perfusion Hypotonie, Hypothermie, Hypovolämie, Vasopressoren, nicht-invasive Blutdruckmessung (Druck der Blutdruckmanschette) ↓, intermittierende oder unmögliche Messung
Hautfarbe Dunkle Haut [11][12]
Veränderungen der Nägel Künstliche Fingernägel aus Acryl Geräteabhängiger Effekt [10][13]
Onychomykose
Weitere Einflussfaktoren Venöse Pulsation
Starke Bewegungen
Sepsis ↑ oder ↓
Suboptimale Platzierung des Sensors ↑ oder ↓

Bei kritischer Erkrankung spiegelt die pulsoxymetrisch gemessene spO2 nicht zuverlässig die tatsächlich vorhandene arterielle Sauerstoffsättigung (saO2) wider! [14]

Bei Kohlenstoffmonoxidvergiftung zeigen konventionelle Pulsoxymeter falsch-hohe Werte an, da CO-Hämoglobin nicht vom oxygenierten Hämoglobin unterschieden werden kann!

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Blutgasanalysetoggle arrow icon

  • Definition: Invasives diagnostisches Verfahren zur Beurteilung der Lungenfunktion (Ventilation und Gasaustausch), das i.d.R. zusätzliche Analysen erlaubt von
  • Prinzip: Zusammenschau von Laborparametern einer (arteriellen, kapillären oder venösen) Blutprobe
Ermittlung der Messparameter einer Blutgasanalyse [2][16]
Direkte Messparameter Abgeleitete (berechnete) Messparameter

Die Blutgasanalyse dient als Zusammenschau von Laborwerten v.a. zur Beurteilung der Lungenfunktion und des Säure-Basen-Haushaltes!

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Indikationtoggle arrow icon

Allgemeine Indikationen

Spezielle Indikationen

Indikationen der Blutgasanalyse je nach Entnahmeort des Blutes
Entnahmeort Typische Indikationen Kontraindikationen bzw. ungeeignete Situationen
Arterielle Blutgasanalyse
Kapilläre Blutgasanalyse
  • Sauerstofftherapie mit 100% O2 [15]
  • Ausgeprägte Adipositas [15]
  • Zustände mit schlechter Durchblutung der Ohrläppchen, bspw. höheres Lebensalter, Zyanose, Schock
Venöse Blutgasanalyse
  • Standarduntersuchung zur Ersteinschätzung in der Notaufnahme
  • Beurteilung der Oxygenierung [18]
Zentralvenöse Blutgasanalyse
  • Beurteilung der peripheren Gewebeoxygenierung bei kritischer Erkrankung
  • Ambulante oder notfallmäßige Indikationen

Eine venöse Blutgasanalyse ist ungeeignet zur Beurteilung der Oxygenierung!

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Ablauf/Durchführungtoggle arrow icon

Blutentnahme

Blutgasanalysegerät [16][19]

  • Medizinisches Gerät zur vollautomatischen Analyse von Blutproben
  • Point-of-Care-Messung
  • Standort: Auf der Intensivstation und im OP-Bereich
  • Ausdruck der Ergebnisse in Papierform

Maßnahmen zur Prävention von Messfehlern [2][17]

  • Vor der Blutentnahme
  • Während der Blutentnahme
    • Luftbeimengung in der Probe vermeiden
    • Dilution der Probe bei Blutentnahme aus einem liegenden Gefäßkatheter vermeiden
  • Unmittelbar nach der Blutentnahme
    • Luftbläschen aus dem Röhrchen sofort entfernen, falls vorhanden
    • Probe sorgfältig durchmischen: Für mind. 20 s nach der Blutentnahme sowie vor der Analyse im BGA-Gerät
  • Transport und Analyse der Probe
    • Probe korrekt beschriften und bei Raumtemperatur lagern
    • Umgehende Analyse innerhalb von 10–15 min im nächstgelegenen BGA-Gerät [15][20]
    • Blut im Spritzenkonus unmittelbar vor der Platzierung des Röhrchens im BGA-Gerät verwerfen
Mögliche Fehlerquellen in der Präanalytik der Blutgasanalyse [17][20][21]
Fehlerquelle Effekt
Vor der Blutentnahme
  • Hämolyse durch längere venöse Stauuung [22]
  • Fehlende oder falsche Beschriftung der Probe
  • Verwechslung oder fehlerhafte Interpretation möglich
  • Falsch-niedrige Werte für pCO2
  • Falsch-hohe Werte für pH
Während der Blutentnahme
  • Luftbeimengung
  • Falsch-hohe Werte für pO2 unter Raumluftbedingungen
  • Falsch-niedrige Werte für pO2 bei Sauerstoffinsufflation
  • Dilution
  • Falsch-niedrige Werte bspw. für Hb und Kalium [2]
  • Verfälschung der Blutgase [2]
  • Vermischung von arteriellem und venösem Blut durch Fehlpunktion
  • Verfälschung der Blutgase
Nach der Blutentnahme
  • Längere Liegedauer der Probe (>15 min bei Raumtemperatur)
  • Fehlendes oder zu spätes Schwenken der Probe
  • Thrombosierung/Gerinnung der Probe, keine Auswertung möglich
  • Hämolyse durch heftiges Schütteln der Probe [24]
  • Lagerung bei zu hoher oder zu niedriger Temperatur
  • Abfall bzw. Anstieg der Blutgase analog zur Temperaturveränderung

Eine Blutgasanalyse muss bei Raumtemperatur innerhalb von 15 min untersucht werden! [15]

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Orientierende Normwerte [2][15][25]

Orientierende Normwerte der Blutgasanalyse bei Erwachsenen (abhängig von der Blutentnahme)
Arterielle Blutgasanalyse / Kapilläre Blutgasanalyse [15] Venöse Blutgasanalyse
Sauerstoffpartialdruck
  • 65–100 mmHg (8,7–13,3 kPa)
  • 36–44 mmHg (4,8–5,9 kPa)
Kohlenstoffdioxidpartialdruck
  • 32–45 mmHg (4,3–6,0 kPa)
  • 37–50 mmHg (4,9–6,7 kPa)
Sauerstoffsättigung
  • 95–99% (0,95–0,99)
  • 70–80% (0,7–0,8)
Sauerstoffgehalt
  • 180–230 mL/L
  • 130–180 mL/L
Orientierende Normwerte der Blutgasanalyse bei Erwachsenen (unabhängig von der Blutentnahme)
pH-Wert
  • 7,35–7,45
Aktuelles Bicarbonat (HCO3)
  • 22–26 mmol/L
Standardbicarbonat (HCO3)
  • 22–26 mmol/L
Basenabweichung (BE)
  • -2 bis +3 mmol/L
Elektrolyte
Glucose (nüchtern)
  • <100 mg/dL (<5,6 mmol/L)
Lactat
  • 5–15 mg/dL (0,6–1,7 mmol/L)
Hämoglobin
  • : 12–15 g/dL (7,45–9,31 mmol/L)
  • : 13,6–17,2 g/dL (8,44–10,68 mmol/L)
Hämatokrit
  • : 0,33–0,43
  • : 0,39–0,49
Osmolalität
  • 280–300 mosmol/kgH2O

Die Werte einer kapillären Blutgasanalyse stimmen größtenteils mit denen einer arteriellen Blutgasanalyse überein, nur der kapilläre pO2 ist im Mittel um ca. 5 mmHg niedriger! [15]

Die Normwerte der Blutgasanalyse sind nicht einheitlich definiert und zudem häufig von patientenspezifischen Charakteristika wie bspw. Alter oder Geschlecht abhängig!

Besonderheiten der arteriellen Blutgasanalyse bei Kindern

Orientierende Normwerte der Blutgasanalyse bei Kindern
Neugeborene nach der Geburt [26] Ältere Neugeborene, Säuglinge, Klein- und Schulkinder [27]
0 min 10 min 60 min 24 h
Sauerstoffpartialdruck 16 mmHg (2,1 kPa) 50 mmHg (6,7 kPa) 63 mmHg (8,4 kPa) 73 mmHg (9,7 kPa) 80–108 mmHg (10,7–14,4 kPa)
Kohlenstoffdioxidpartialdruck 49 mmHg (6,5 kPa) 46 mmHg (6,1 kPa) 36 mmHg (4,8 kPa) 33 mmHg (4,4 kPa) 32–47 mmHg (4,3–6,3 kPa)
pH-Wert 7,24 7,21 7,33 7,37 7,35–7,45
Standardbicarbonat (HCO3) 19 mmol/L 17 mmol/L 19 mmol/L 20 mmol/L 22–28 mmol/L
Basenabweichung (BE) -7 mmol/L -10 mmol/L -7 mmol/L -5 mmol/L -3,5 bis +2,5 mmol/L

Besonderheiten der arteriellen Blutgasanalyse bei Schwangeren [16]

Orientierende Normwerte der Blutgasanalyse bei Schwangeren
Vor der Schwangerschaft Am Ende des 3. Trimesters
Sauerstoffpartialdruck 100 mmHg (13,3 kPa) 103 mmHg (13,7 kPa)
Kohlenstoffdioxidpartialdruck 40 mmHg (5,3 kPa) 30 mmHg (4 kPa)
pH-Wert 7,4 7,44
Standardbicarbonat (HCO3) 24 mmol/L 20 mmol/L

Praktisches Vorgehen bei der Interpretation einer Blutgasanalyse [17]

Schritt 1: Vermeidung von Fehlerquellen

  • Zuordnung der Probe
    • Patientenidentität korrekt?
    • Art der Probe: Arteriell, kapillär oder venös?
  • Plausibilität der gemessenen Werte
    • Messwerte vereinbar mit aktueller klinischer Präsentation?
    • Hinweise auf Dilution vorhanden?
    • Sauerstoffzufuhr prüfen: Raumluft, Sauerstoffinsufflation (Flow in L/min) oder maschinelle Beatmung (FiO2)

Schritt 2: Beurteilung des respiratorischen Systems

Schritt 3: Beurteilung des metabolischen Systems

Schritt 4: Beurteilung des Kompensationsstatus

Schritt 5: Beurteilung der Oxygenierung

  • Beurteilung des pO2 (Normwerte altersabhängig)
    • pO2 <65 mmHg (<8,7 kPa): Hypoxie
    • pO2 65–100 mmHg (8,7-13,3 kPa): Normoxie
  • Zusammenschau von pO2 und pCO2
    • pO2 altersabhängig reduziert, pCO2 normal: Hypoxämische respiratorische Insuffizienz
    • pO2 altersabhängig reduziert und pCO2 >45 mmHg (>6 kPa): Hyperkapnische respiratorische Insuffizienz
  • Optional: Berechnung des Standard-pO2 [28][29]
    • Definition: Auf Normoventilation (pCO2 = 40 mmHg) standardisierter pO2
    • Formel: Standard-pO2 = pO2 - 1,66 × (40 - pCO2)
    • Anwendung: Differenzierte Beurteilung des pO2 bei Hypo- bzw. Hyperventilation

Schritt 6: Beurteilung weiterer Parameter

Anionenlücke

Merkwort für Ursachen einer vergrößerten Anionenlücke „Kuss-Maul“: Ketonkörper, Urämie, Salicylsäure, Methanol, Äthylenglykol (bzw. Ethylenglykol), (Urämie), Lactat!

Osmolale Lücke [32]

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Blutgasanalyse

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