Klinik
Die alveolo-arterielle Differenz: Oxygenierung jenseits des Sauerstoffwerts lesen
Warum ein normaler Sauerstoffwert dennoch ein Lungenproblem verbergen kann, wie die Alveolargasgleichung die Lunge von allem anderen trennt, und warum die erwartete Differenz mit dem Alter steigt.
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Alveolo-arterielle Differenz
Die Frage, die der Sauerstoffwert nicht beantwortet
Eine Blutgasanalyse liefert den Sauerstoffpartialdruck im arteriellen Blut (PaO₂). Ist er niedrig, ist der Patient hypoxämisch — doch diese eine Zahl sagt nicht, warum. Jemand, der bei völlig gesunden Lungen flach atmet, und jemand mit einer Lungenembolie können denselben niedrigen PaO₂ auf gänzlich verschiedenen Wegen erreichen.
Die alveolo-arterielle Differenz trennt beides. Sie vergleicht den Sauerstoff, der in den Alveolen sein sollte, mit dem, der tatsächlich ins Blut gelangt ist. Eine große Differenz weist auf die Lunge selbst; eine normale Differenz sagt, dass die Lunge Sauerstoff einwandfrei überträgt und das Problem davor liegt — bei der Menge Luft, die ankommt.
Wie die Berechnung funktioniert
Der alveoläre Sauerstoffpartialdruck wird nicht direkt gemessen, sondern hergeleitet. Die Alveolargasgleichung schätzt ihn aus der inspiratorischen Sauerstofffraktion, dem Barometerdruck, dem Wasserdampfdruck vollständig angefeuchteter Luft, dem gemessenen Kohlendioxid und dem respiratorischen Quotienten.
Was in die Gleichung eingeht
FiO₂
0,21 bei Raumluft
Der Anteil eingeatmeten Sauerstoffs. Steigt bei Sauerstoffgabe.
Barometerdruck
760 mmHg
Auf Meereshöhe. Fällt mit der Höhe, und mit ihm der alveoläre Sauerstoff.
Wasserdampf
47 mmHg
Die Luft erreicht die Alveolen vollständig angefeuchtet, und dieses Wasser verdrängt Sauerstoff.
PaCO₂
gemessen
Kohlendioxid belegt alveolären Raum: je mehr davon, desto weniger Platz bleibt für Sauerstoff.
Respiratorischer Quotient
0,8
Das übliche Verhältnis von produziertem CO₂ zu verbrauchtem O₂ bei Mischkost.
Die Differenz ist dann schlicht der alveoläre Wert minus der gemessene arterielle Wert. Alles hängt daran, dass diese Eingaben stimmen: eine als Raumluft eingetragene FiO₂, während der Patient Sauerstoff erhält, ergibt eine Differenz ohne jede Aussagekraft.
Warum der Normwert vom Alter abhängt
Es gibt keine einzelne normale Differenz. Bei Gesunden erweitert sie sich über die Jahrzehnte stetig, weil die Übereinstimmung von Ventilation und Perfusion ungleichmäßiger wird. Mellemgaard hat dies 1966 an normalen Probanden gemessen, und seither ist die Altersabhängigkeit Teil der Interpretation.
Der Erwartungswert steigt mit den Jahren
Eine gängige Schätzung am Krankenbett ist (Alter + 10) ÷ 4. Mit 20 sind das etwa 7,5 mmHg, mit 70 etwa 20. Einen 70-Jährigen am Schwellenwert eines jungen Erwachsenen zu messen erzeugt ein Lungenproblem, das nicht existiert.
Worauf eine große oder normale Differenz hinweist
Der Wert der Differenz liegt darin, dass sie die Ursachen niedrigen Sauerstoffs in zwei Gruppen teilt, die unterschiedliche Reaktionen erfordern.
- Normale Differenz bei niedrigem Sauerstoff → die Lunge überträgt Sauerstoff normal. Zu denken ist an Hypoventilation (Sedierung, Opioide, neuromuskuläre Schwäche) oder an niedrigen inspiratorischen Sauerstoff, etwa in der Höhe.
- Große Differenz bei niedrigem Sauerstoff → das Problem liegt in der Lunge oder im Kreislauf durch sie: Ventilations-Perfusions-Missverhältnis, Shunt oder Diffusionsstörung.
- Große Differenz bei normalem Sauerstoff → kann auftreten, wenn jemand durch verstärkte Atmung kompensiert. Der normale PaO₂ wird teuer erkauft, und das sollte auffallen.
Der PaO₂/FiO₂-Quotient und die ARDS-Grade
Die Differenz reagiert empfindlich auf die inspiratorische Sauerstofffraktion, was den Vergleich zwischen Patienten mit unterschiedlicher Sauerstoffgabe erschwert. Dafür wird der PaO₂/FiO₂-Quotient verwendet. Er ist die Grundlage der 2012 veröffentlichten Berliner Definition des akuten Atemnotsyndroms.
Berliner Schweregrade
Mild
200-300
PaO₂/FiO₂ in mmHg, bei PEEP oder CPAP von mindestens 5 cmH₂O.
Moderat
100-200
Gleiche Beatmungsvoraussetzung.
Schwer
≤ 100
Der schwerste Bereich.
Ein Quotient allein diagnostiziert kein ARDS
Die Berliner Definition verlangt außerdem einen akuten Beginn innerhalb einer Woche, beidseitige Verschattungen in der Bildgebung und ein Atemversagen, das sich nicht durch Herzinsuffizienz oder Volumenüberladung erklären lässt. Die Zahl ist eines von vier Kriterien, nicht das Ganze.
Wo die Zahl in die Irre führt
- In der Höhe ist der Barometerdruck niedriger, also auch der alveoläre Sauerstoff. Mit 760 mmHg in Bogotá oder Mexiko-Stadt zu rechnen bläht die Differenz auf.
- Unter Sauerstoffgabe erweitert sich die Differenz selbst bei gesunden Lungen — genau dafür gibt es den PaO₂/FiO₂-Quotienten.
- Eine venöse statt arterielle Probe macht die gesamte Berechnung ungültig.
- Der respiratorische Quotient von 0,8 setzt Mischkost und einen stabilen Zustand voraus; er ist eine Näherung, keine Konstante.
Für den klinischen Gebrauch, nicht zur Selbsteinschätzung
Diese Berechnung erfordert eine arterielle Blutgasanalyse und wird zusammen mit dem klinischen Bild interpretiert. Sie ist ein Werkzeug für medizinisches Fachpersonal, kein Mittel, die eigene Atmung zu Hause zu beurteilen.
Quellen
