Die hyperbare Oxygenation ( HBO ) ist ein medizinisches
Behandlungsverfahren, bei dem Patienten in einer Druckkammer unter erhöhtem
Umgebungsdruck eine Zeitlang reinen Sauerstoff atmen.
Die HBO beruht auf einfach nachvollziehbaren physikalischen und
physiologischen Gesetzmäßigkeiten und darf nicht verwechselt werden mit
naturwissenschaftlich nicht begründeten und schulmedizinisch umstrittenen
Behandlungsverfahren, wie z.B. Sauerstoff-Mehrschritt-Therapie (SMT),
Ozon-Therapie (Oxyontherapie), hämatogene Oxidations-Therapie (HOT/UVB),
Oxyvenierungstherapie oder Sauerstoffinfusionstherapie.
Die HBO entstammt der Tauchmedizin. Mitte des vorigen Jahrhunderts erlitten
französische Arbeiter, die bei Brückenbauten in Senkkästen so genannten
"Caissons" längere Zeit gearbeitet hatten, zum Teil schwere
Krankheitserscheinungen; und zwar gerade dann, wenn Sie den Caisson verlassen
hatten. 1878 erkannte der Franzose Paul Bert als Ursache die Stickstoffwirkung.
Den Durchbruch in der Behandlung dieser "Caisson-Krankheit" genannten
Erscheinungen schafften Behnke und Shaw 1937 mit der erstmaligen Anwendung von
Sauerstoff zur Therapie. Als Vater der modernen HBO gilt jedoch der
niederländische Chirurg I. Boerema (gesprochen : Burema), der 1957 zeigen
konnte, dass bei einem Druck von 2 ata und reiner O2-Atmung, Erythrozyten nicht
mehr erforderlich sind, um den O2 Transport in lebensnotwendigem Maß
sicherzustellen.
Die Methode findet seither weltweite Akzeptanz. Heute stehen
HBO-Einrichtungen in Europa ebenso, wie in China, in Asien, in den USA und sogar
ehemaligen Ostblock. In Europa gelten Schweden und die Schweiz als führend. In
Deutschland (West) nahm die HBO einen anderen Weg. Hier führten - mangels
geeigneter Regelungen - Heilpraktiker eine "Drucklufttherapie" durch. Dabei
wurden, mehr oder weniger wahllos, Patienten in einer Überdruckkammer (ohne
Schleuse) auf 30 Meter simulierte Wassertiefe gefahren. Am 11.2.76 in
Hannover war es dann soweit. Infolge eines vermeidbaren medizinischen
Zwischenfalls, eines zusätzlichen Bedienungsfehlers und verschiedener
technischer Unzulänglichkeiten, kam es zu einem Dekompressionsunfall bei dem von
20 Patienten 5 ums Leben kamen.
Der Schock saß tief. Von politischer Seite wurden die existierenden Kammern
in einer ersten Reaktion stillgelegt. Das betraf auch die an den Universitäten
bestehenden Einrichtungen. Die Unfallfolgen waren der entscheidende Anstoß zur
Einführung der Medizin-Geräte-Verordnung (Med-GV). Der Betrieb von
Druckkammeranlagen unterliegt seither der Klasse I der Med-GV. Auch für die
Industrie hatte dieser Unfall Folgen. Aufgrund des Gesetzes musste die gesamte
technische Konzeption höheren Sicherheitsanforderungen genügen als vorher. Die
beiden namhaften deutschen Hersteller bauen heute die wohl weltweit technisch
besten Kammern. Und auch die Wissenschaft zog aus diesem Unfall Ihre Lehren. Die
Ereignisse gaben den Anstoß zur Gründung der deutschen Gesellschaft für Tauch-
und Überdruckmedizin ( GTÜM ).
Tauchphysik, Tauchmedizin, HBO und auch Teile der Flugmedizin haben ihre gemeinsame physikalische Grundlage in den Gasgesetzen. An die drei wichtigsten sei hier erinnert :
Die Konzentration eines in einer Flüssigkeit gelösten Gases Ci ist bei konstanter Temperatur proportional dem Produkt aus herrschenden Partialdruck pi des Gases und dem Löslichkeitskoeffizienten a. [ Ci = pi x a ] Der Koeffizient a errechnet sich aus der Division, der bei Sättigung gelösten Menge eines Gases durch das Produkt aus Volumen der Flüssigkeit und dem Partialdruck des Gases.
Der Gesamtdruck eines Gasgemisches setzt sich zusammen aus den Teildrücken der Bestandteile, die je nach ihrem Volumenanteil dazu beitragen. [ Pges. = p1 + p2 + ... pn ]. Der Partialdruck eines Bestandteils wird durch Multiplikation seines Volumenanteils in Prozent mit dem Gesamtdruck ermittelt.
Dies ist wohl das bekannteste Gesetz. Es besagt, dass das Produkt aus Druck P
und Volumen V einer definierten Gasmenge eine Konstante ergibt. Das gilt nur bei
gleich bleibender Temperatur : [ P x V = konst. ]
Sauerstoff wird bekanntlich auf zwei Wegen im Organismus transportiert :
a) chemisch gebunden an Hämoglobin
b) physikalisch gelöst im Plasma
Unter normobaren Bedingungen transportieren 100 ml arterielles Blut 20 ml O2 an Hämoglobin gebunden und 0,3 ml O2 physikalisch gelöst im Serum. Hb ist regelmäßig mit O2 gesättigt (SO2 = 97%), eine Erhöhung des Partialdrucks führt kaum zu einem Mehr an HbO2. Die Atmung von reinem Sauerstoff erhöht allerdings den physikalisch gelösten Anteil von 0,3 ml auf etwa 2,1 ml pro 100 ml Blut.
Unter hyperbaren Bedingungen ändern sich die Verhältnisse gemäß den Gasgesetzen. Bei einem Umgebungsdruck von 2 bar lösen sich ca. 4,5 ml und bei 3 bar bereits 6,8 ml O2 im Serum pro 100 ml Blut. Das entspricht der arteriovenösen Sauerstoffdifferenz (5ml/100 ml Blut) unter Grundumsatzbedingungen (siehe Boerema - weiter oben ).
Betrachtet man die Partialdrücke, ergibt sich folgendes. Normobar beträgt der alveoläre Partialdruck für O2 140 mmHg, im arteriellen Blut noch 130 mmHg und in der arbeitenden Muskulatur noch 30 - 40 mmHg. Hyperbar lassen sich im arteriellen Blut 1200 mmHg O2 und mehr erreichen.
Die Zunahme des arteriellen Sauerstoffpartialdrucks bewirkt in der
Peripherie eine erhöhte Partialdruckdifferenz zu den Geweben. Diese ( enorme )
Differenz wirkt sich günstig auf die Gewebe aus, die so mit Sauerstoff
regelrecht überschwemmt werden. Nach der Fickschen Diffusionsgleichung ergibt
eine höhere Sauerstoffkonzentration einen höheren Sauerstofffluss pro Zeiteinheit
in Richtung der Gewebe mit niedrigem pO2. Dabei werden weite Diffusionsstrecken
und ein u.U. erhöhter Diffusionswiderstand (Membranprozess) besser überwunden. Es
werden so noch "die letzten Wiesen" mit Sauerstoff versorgt.
Sauerstoff im Überschuss hat in Abhängigkeit von der Höhe des Partialdrucks und der Expositionszeit unterschiedlich stark ausgeprägte physikalische, metabolische und klinische Effekte. Der Blutdruck bleibt unverändert. Das Schlagvolumen des Herzens vermindert sich und auch die Herzfrequenz nimmt ab. Das Ventilationsvolumen und die Atemfrequenz sinken bei steigender O2 Aufnahme. Stickstoff wird ausgewaschen. Es lassen sich eine periphere Vasokonstiktion und ein verminderter cerebraler Blutfluss messen. Allerdings gilt das nicht für hypoxische Gewebe, deren Perfusion sich verbessert. Die Bedeutung des Hämoglobins für den Sauerstofftransport verliert sich, damit ändert sich auch die Sauerstoffverteilung im Organismus. Die Aktivität von Enzymsystemen wird teils gebremst teils beschleunigt, die Angioneogenese angestoßen.
Sauerstoff hat einen antiödematösen Effekt. Das führt zu einer Druckentlastung der geschädigten Gewebe und zur Verbesserung der Perfusion. Er besitzt eine direkte bakteriostatische und bakterizide Wirkung auf einige Problemkeime. Besonders gut wirken hohe Sauerstoffkonzentrationen gegen Pseudomonas aeruginosa und gegen Clostridien. Die Angioneogenese wird unter hyperbarem Sauerstoff beschleunigt. Sauerstoff im Überdruck wirkt auf ulcerierte Bereiche granulationsfördernd.
Eine gestörte Mikrozirkulation behindert den Antransport von Nährstoffen
ebenso, wie den Abtransport der Zellmetabolite. Aufgrund des eingeschränkten O2
Angebotes erfolgt die Umstellung des Stoffwechsels auf Anaerobie mit vermehrtem
Substratabbau und Anfall von sauren Metaboliten. Diese wiederum ändern die
Reaktivität der Widerstandsgefäße derart, dass die präkapillaren Gefäße weit
gestellt bleiben, sich aber die postkapillaren Gefäße in Konstriktion befinden.
Die Folgen sind eine Praestase oder Stase mit massiven Verlusten von
Makromolekülen und Ionen ins Interstitium (Ödem). Außerdem können
Erythrocytenaggregationen die Strömung weiter behindern - ein Circulus vitiosus.
HBO, ggfs. in Verbindung mit rheologischen Maßnahmen, wirkt in Richtung einer
Normalisierung des geschädigten Zellstoffwechsels mit Restitution des
geschädigten Energiestoffwechsels und Wiederherstellung des
Elektrolytgleichgewichts.
Vom theoretischen Ansatz her ist HBO immer dann wirksam,
HBO ist nicht an eine medizinische Fachspezialität gebunden. Es ergeben sich zwangsläufig in vielen klinischen Fächern Anwendungsmöglichkeiten. Um zu einem rationalen Ansatz zu kommen, kann man die Indikationen in drei Gruppen einteilen:
Während die HBO in zahlreichen Ländern zu einem allgemein anerkannten Verfahren herangewachsen ist, wird sie in Deutschland häufig noch als Außenseitermethode angesehen. Dies findet nicht zuletzt seinen Niederschlag in den "Hinweisen zu den Beihilfevorschriften (BhV) " des Bundesministeriums des Innern worin die hyperbare Sauerstofftherapie als "wissenschaftlich nicht allgemein anerkannte Methode" von der Beihilfefähigkeit ausgeschlossen wird, aber immerhin mit folgenden Ausnahmen:
sind selten: z.B. unbehandelter Pneumothorax, kardiopulmonale Globalinsuffizienz mit Störungen der Atemregulation, COPD (chronic obstructive pulmonary desease). Laufende Chemotherapie mit Adriblasin und Cis-Platin.
Psychosen, unbehandelte Epilepsie, Klaustrophobien und Probleme den notwendigen Druckausgleich herzustellen sind relative Kontraindikationen.
Die behandlungstypischen Nebenwirkungen resultieren aus den Gasgesetzen, hier speziell aus dem Gesetz von Boyle und Mariotte, sind also ein Druck-Volumen-Problem.
Probleme mit dem Druckausgleich sind relativ häufig und betreffen vorwiegend das Mittelohr. Durch gefühlvolles Fahren der Druckkammer und durch Druckausgleichsmanöver (Valsalva, Flüssigkeit trinken, Gähnen ... ) sind diese Probleme beherrschbar. Gelegentlich bereiten die Stirnhöhlen oder die Oberkieferhöhlen Schwierigkeiten, besonders im Rahmen von Allgemeininfekten. Barotraumen der Zähne sind selten.
Das Risiko einen Lungenriss zu erleiden ( nur beim Auftauchen möglich ) ist extrem gering. Gefährdet können Patienten sein, deren Lunge Anomalien aufweist, wie extreme Emphysemblasen, die zudem schlecht belüftet sein müssen. Hier besteht die Möglichkeit eines air trapping.
Das ZNS ist bekanntermaßen sauerstoffempfindlich. Unter hohen Sauerstoffspannungen sind mit und ohne Aura epileptische Krämpfe möglich. Diese Nebenwirkung gehört aber beim heutigen Therapiestandart zu den extremen Seltenheiten. Man nennt diesen Sauerstoffeffekt auch nach seinem Entdecker Paul Bert Effekt.
Aus der Anästhesie und der Intensivmedizin weiß man um die Probleme, die bei normobar mit Sauerstoff beatmeten Patienten auftreten können. Sauerstoff kann bei genügend langer Einwirkung und in Abhängigkeit von individuellen Faktoren zerstörend auf das Surfactant wirken. Die oberflächenaktiven Substanzen wie Lezithin und Lipoproteine werden oxydiert und können u.U. nicht in genügender Zeit und Menge nachgebildet werden. Die Oberflächenspannung wird dadurch regional unterschiedlich soweit erhöht, dass der notwendige Öffnungsdruck (normal 6 cm Wassersäule) durch die Atemarbeit oder vom Beatmungssystem nicht erreicht wird. Das Resultat ist die Ausbildung einer Atelektase. Zur kalkulatorischen Abschätzung des Atelektaserisikos unter 100% O2 wurde die UPTD eingeführt: Unit Pulmonary Toxicity Dosage.
[ 1 UPTD = 1 bar O2 für 1 min. ]
Man rechnet mit 2 % Vitalkapazitätsreduktion bei 615 UPTD und mit 10 % Vital-kapazitätsreduktion bei 1425 UPTD.
Unter hyperbaren Bedingungen ( z.B. 10 m Wassertiefe entsprechend 2 bar) errechnen sich bei der gebräuchlichen Expositionszeit von 60 - 120 min. UPTD Werte von 120 - 240. Dies ist ein theoretisches ( tierexperimentelles ) Modell mit begrenzter Abwendungs-Möglichkeit auf humanmedizinische Einzelbelange, erlaubt aber doch eine grobe Abschätzung des Atelektaserisikos. In der heutigen Praxis der HBO sind Atelektasen beim Menschen nicht zu beobachten.
Die Durchführung der hyperbaren Sauerstofftherapie geschieht heutzutage in einer Mehrpersonenkammer ( 6 - 10 Plätze ), die über eine Vorkammer als Schleuse zugänglich ist. Vor- und Hauptkammer verfügen über mehrere Beobachtungsfenster und meist 2 oder mehr Videosysteme zur Überwachung der Kammerbesatzung. Ein Trolley ermöglicht auch die Behandlung von Liegendpatienten. Dauernder Sprechkontakt wird aufrecht erhalten, auch bei Stromausfall. Zum Betreiben der Kammer dienen 2 Kompressoren, die über einen Druckluftspeichervorrat von mehreren hunderttausend Litern gepuffert angeschlossen sind. Dabei reicht bereits ein Kompressor für den sicheren Betrieb aus ( Prinzip der Redundanz ). Die Kammer wird über einen geeigneten Fahrstand computergesteuert gefahren. Dabei ist jederzeit ein Eingreifen von Hand möglich.
Die Sauerstoffversorgung kann entweder über 50 l Speicherflaschen oder über Flüssigsauerstoffanlagen sichergestellt werden. Man rechnet mit einem Therapieverbrauch vom durchschnittlich 1.500 Liter O2 pro Patient und Behandlungstag und ca. 40.000 bar-Liter Druckluft.
Die Behandlung muss fraktioniert erfolgen. Normalerweise wird pro Tag eine Sitzung von 60 bis 120 Minuten erforderlich sein. In bestimmten Fällen kann auch eine zweimalige oder sogar dreimalige Behandlung pro Tag erforderlich werden (Tauchunfälle , CO Intoxikationen, Gasbrand). Die Anzahl der Behandlungstage kann sehr unterschiedlich sein, je nach Indikation. Der Feuerwehrmann mit Rauchgasvergiftung wird ein- oder zweimal zu behandeln sein, die therapieresistente Osteomyelitis kann viele Wochen HBO benötigen. Die Behandlungstiefe - der notwendige Überdruck also - ist abhängig von der Indikation und von individuellen Faktoren des Patienten.
Behandlungen können nur dann durchgeführt werden, wenn mindestens eine Indikation der Gruppe 3 vorliegt. Für die sichere Durchführung der Behandlung sind verschiedene Voruntersuchungen erforderlich.
Die HBO ist keinesfalls eine Art Revitalisierungsbehandlung für allerlei geriatrische Allgemeinprobleme. Die Behandlung ist im Gegenteil zumindest anfangs häufig belastend, schon allein aufgrund der Annregung vieler Stoffwechselvorgänge. Es kann gelegentlich nach einer Therapiesitzung Bettruhe erforderlich werden. Während der Therapiesituation sind Kontrollen in Form eines Monitorings zum Teil notwendig und sinnvoll. Dabei werden je nach Situation RR, EKG, pO2 und erforderlichenfalls weitere Parameter in bestimmten Abständen oder kontinuierlich überwacht. Sicht- und Sprechkontakt zu jederzeit sind selbstverständlich. Ein mittelbarer Zutritt zum Patienten ist über die Personenschleuse immer möglich. In bestimmten Abständen sind Kontrollen der Lungenfunktion und des visus erforderlich.
Aufgrund des erheblichen technischen Aufwandes (Gerät und Personal) sind die mit der Behandlung verbundenen Kosten nicht zu vernachlässigen. Um so sorgfältiger muss die Indikation gestellt und der outcome überwacht werden. Wie immer in der Medizin ist der Mitteleinsatz mit Hilfe betriebswirtschaftlicher Methoden gut zu kalkulieren. Hingegen ist der Gewinn an Lebensqualität kaum in Geldwert zu erfassen. Was es bedeutet, dass der Tinnitus gebessert ist, oder dass sich ein Bein auch nur 1 Jahr hat beschwerdearm erhalten lassen, kann eigentlich nur der Patient bewerten. Durchschnittlich 130 € betragen die Kosten für eine Behandlung zur Zeit (2008). Die Anzahl der erforderlichen Behandlungen richtet sich nach dem Krankheitsbild. Bei einer Rauchgasvergiftung kann ev. eine Behandlung genügen. 10-15 Sitzungen werden erforderlich, um beurteilen zu können, ob sich ein Innenohrprozess günstig beeinflussen lässt. Die fortgeschrittene periphere arterielle Perfusionsstörung mit Ulcus arteriosum wird 20 - 40 Sitzungen benötigen und eine therapieresistente Osteomyelitis oder ein Strahlenschaden benötigen u.U. 30 - 60 Therapiefahrten.
Privatpatienten und Personen, die berufsgenossenschaftlichen Schutz genießen, können damit rechnen, dass von Ihrer Versicherung alle als notwendig erachteten Behandlungen anerkennt und deren Kosten im Rahmen der vertraglichen Gegebenheiten erstattet werden. In der vertragsärztlichen Versorgung ist die HBO nicht als Regel-Leistung anerkannt. (Der Bundesausschuss Ärzte/Krankenkassen, jetzt Gemeinsamer Bundesausschuss nach §91 SGB V - GBA, hat am 30.06.2003 beschlossen, die HBO bei folgenden Indikationen als Standardtherapie anzuerkennen: Dekompressionskrankheit, Kohlenmonoxid-Intoxikation und arterielle Gasembolie, allerdings nur im Rahmen eines stationären Aufenthaltes.) Faktisch wird die Behandlung in diesen Fällen für die Mehrzahl der Betroffenen unerreichbar.
In wie weit sich die Krankenkassen an ambulanten Behandlungskosten beteiligen können, wird weiter kontrovers diskutiert.
Klassiker
Jain K.K., Textbook of hyperbaric medicine Hogrefe & Huber publishers, Toronto - Lewiston,NY - Bern - Göttingen - Stuttgart 1990
Hyperbaric Medicine Practice. (1993), Kindwall, E.P. (ed.) Best Publishing Company, Flagstaff.
Lamm H., Lamm K., (1987) The effects of hyperbaric oxygen on the inner ear. In: Kindwall E.P. (ed) Proceedings of the 8th international congress on hyperbaric medicine. Best, San Pedro, p. 35
Takahashi, M., Iwatsuki, N., Ono. K., et al., (1992), Hyperbaric oxygen therapy accelerates neurologic recovery. Crit Care Med; 20:1588-1594.
Feldmann,H. ; Tinnitus , Georg Thieme Verlag - Stuttgart - New-York 1992