Pulsoxymetrie
Medizinische Expertise: Dr. med. NonnenmacherQualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer. nat. Frank Meyer
Letzte Aktualisierung am: 4. September 2026Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.
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Bei der Pulsoxymetrie wird auf nicht-invasive, photometrische Weise die Sauerstoffsättigung des arteriellen Blutes ermittelt, indem ein Clip mit Rot- und Infrarotlichtquellen und einem Empfänger auf der Haut des Patienten befestigt wird.
Dieser Clip ermittelt die Lichtabsorption des Blutes anhand der Durchleuchtungsrate und macht sich bei der Umrechnung in Blutsauerstoffsättigung die Tatsache zunutze, dass Blut mit verschiedenem Sauerstoffgehalt verschiedene Helligkeit aufweist und Licht infolgedessen verschieden stark absorbiert. Die Messung ist für den Patienten schmerzfrei und nebenwirkungsarm, unterliegt aber oft Messfehlern, wie sie sich zum Beispiel aus schlecht befestigten Clips oder lackierten Fingernägeln ergeben können.
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Was ist die Pulsoxymetrie?
Die Pulsoxymetrie ermittelt die Sauerstoffsättigung des arteriellen Bluts in Zusammenhang mit dem Puls. Bei der Messmethode handelt es sich um ein nicht-invasives, photometrisches und perkutanes Verfahren, das unter Durchleuchtung der Haut den Grad der Lichtabsorption oder Lichtremission ermittelt. Der Sauerstoffgehalt des arteriellen Bluts bezieht sich auf die Beladung von Hämoglobin mit Sauerstoff.
Je nach Sauerstoffbeladung absorbiert das Hämoglobin Licht auf unterschiedliche Weise, sodass sich über die Qualitäten der Lichtabsorption ein Rückschluss über den Sauerstoffgehalt des Hämoglobins ziehen lässt. Die ermittelten Daten der Lichtabsorption werden bei der Pulsoxymetrie so in prozentualen Sauerstoffgehalt umgerechnet. Der Arzt vergleicht den so errechneten Sauerstoffgehalt schließlich mit den Referenzwerten und stellt auf Basis dieses Vergleichs unter Umständen eine Diagnose. Werte von 90 Prozent oder weniger müssen in der Regel ärztlich behandelt werden. Meist wird dann Sauerstoff verabreicht. Werte von 85 Prozent sind für den Mediziner hochgradig alarmierend.
Fachsprachlich wird der pulsoxymetrisch bestimmte Wert als SpO2 bezeichnet; das kleine "p" verweist darauf, dass die Sättigung über den Puls und durch die Haut hindurch geschätzt wird. Davon zu unterscheiden ist die SaO2, die aus einer Blutgasanalyse am abgenommenen arteriellen Blut stammt und als Bezugsgröße gilt. Unter stabilen Bedingungen liegen beide Werte nahe beieinander, sie können aber auseinanderlaufen. Die Pulsoxymetrie ersetzt die Blutgasanalyse deshalb nicht, sondern ergänzt sie um etwas, das diese nicht leisten kann: einen fortlaufenden Verlauf über Stunden. Die Blutgasanalyse bleibt dafür eine einzelne Momentaufnahme, erfasst dabei aber zusätzlich den Kohlendioxidgehalt und den Säure-Basen-Haushalt des Bluts.
Für die Deutung des Zahlenwerts ist wichtig, dass der Zusammenhang zwischen dem Sauerstoffdruck im Blut und der Beladung des Hämoglobins nicht gleichmäßig verläuft, sondern einer S-förmigen Kurve folgt, der Sauerstoffbindungskurve. Solange reichlich Sauerstoff angeboten wird, bewegt sich die Sättigung im oberen, flachen Teil dieser Kurve und ändert sich kaum, obwohl der Sauerstoffdruck bereits sinkt. Erst unterhalb eines bestimmten Punktes wird die Kurve steil, und die Sättigung fällt rasch ab. Praktisch bedeutet das zweierlei: Ein normaler Messwert schließt eine beginnende Verschlechterung nicht aus, und ein deutlich abgesunkener Wert zeigt keine beginnende, sondern eine bereits fortgeschrittene Störung an. Ein fallender Wert ist damit stets ein spätes und ernstes Zeichen.
Ebenso wichtig ist, was das Gerät nicht misst. Die Pulsoxymetrie sagt etwas über die Beladung des Hämoglobins mit Sauerstoff aus, nicht über die Atemarbeit und nicht über die Abatmung von Kohlendioxid. Wer zu flach atmet, dabei aber zusätzlichen Sauerstoff erhält, kann eine unauffällige Sättigung aufweisen, während sich Kohlendioxid im Blut ansammelt. Auch über die Menge des überhaupt vorhandenen Hämoglobins und damit über die tatsächlich transportierte Sauerstoffmenge gibt der Prozentwert keine Auskunft: Er beschreibt einen Anteil, keine Menge.
Das Messprinzip in seiner heutigen, pulsgesteuerten Form geht auf Arbeiten japanischer Ingenieure in den 1970er Jahren zurück; verbreitet in die klinische Überwachung gelangte es in den 1980er Jahren. Neben dem Sättigungswert zeigen die meisten Geräte deshalb bis heute eine Pulskurve an, das sogenannte Plethysmogramm. Es bildet die Volumenschwankung im durchleuchteten Gewebe während jedes Herzschlags ab und lässt erkennen, ob das Signal überhaupt verwertbar ist. Eine flache, unregelmäßige oder abreißende Kurve spricht für eine schlechte Durchblutung oder einen verrutschten Sensor und mahnt zur Vorsicht bei der Deutung der angezeigten Zahl.
Funktion, Wirkung & Ziele
Bei jeder Pulsoxymetrie wird ein Sättigungsaufnehmer in Form eines Clips oder Klebesensors an einer leicht zugänglichen Stelle des Körpers angebracht. Meist befestigt der Arzt den Clip am Finger, am Zeh oder am Ohrläppchen des Patienten. Auf der einen Seite trägt der Clip Lichtquellen im roten und infraroten Bereich. Auf der anderen Seite ist er mit einem Fotosensor ausgestattet, der die Rolle eines Empfängers übernimmt. Da sauerstoffgesättigtes Hämoglobin eine andere Helligkeit aufweist als sauerstoffloses, ergibt sich bei der Durchleuchtung eine unterschiedliche Absorptionsrate, die vom Fotosensor des Clips gemessen wird. Zeitgleich detektiert der Clip den Puls in den Kapillargefäßen, um nicht in Gewebe, sondern ausschließlich im arteriellen Bereich zu messen.
Neben der Lichtabsorption nach dem Beer-Lambert-Bouguer-Gesetz im 660 nm-Bereich misst der Sensor die Absorption auch im 940 nm-Bereich. Zu Zwecken der Tarierung wird außerdem einmal ohne die Strahlung der Messlichtquellen gemessen. Ein Überwachungsmonitor vergleicht die gemessenen Werte mit einer Referenztabelle und ermittelt so die prozentuale Sauerstoffsättigung des Bluts. Werte zwischen 97 und 100 Prozent gelten als gesund. Ein Spezialverfahren der Pulsoxymetrie ist die zerebrale Pulsoxymetrie, die statt auf der Haut durch den Schädel hindurch misst. Bei diesem Verfahren werden der Sender und der Empfänger auf der Stirn befestigt. Die Methode kann dem Arzt dabei helfen, einen Sauerstoffmangel im Gehirn zu detektieren, der unter Umständen lebensgefährliche Ausmaße annehmen kann.
Im Gehirn gilt eine Sättigung von 60 bis 70 Prozent als Norm, wobei ältere Menschen auch niedrigere Sättigungen ohne Krankheitswert aufweisen können. 50 Prozent gelten bei der zerebralen Pulsoxymetrie allerdings als absolute Untergrenze. Die Blutsauerstoffmessung in hirnnahen Regionen spielt insbesondere bei einer Operation an hirnversorgenden Gefäßen eine Rolle. Wenn der Blutsauerstoff bei einer solchen Operation bedenklich absinkt, muss der Arzt die OP zum Schutz des Patienten unter Umständen unterbrechen.
Für den Patienten erfordert die Untersuchung keine Vorbereitung und ist weder mit einem Einstich noch mit Strahlung verbunden. Vor dem Anlegen sollten Nagellack und Kunstnägel an dem Finger entfernt werden, an dem gemessen wird; kalte Hände werden angewärmt, weil die Durchblutung sonst zu schwach für ein sauberes Signal ist. Während der Messung liegt die Hand ruhig, und eine Blutdruckmanschette gehört nicht an denselben Arm, weil sie die Durchblutung während des Aufpumpens unterbricht. Eine einzelne Kontrolle dauert nur Sekunden. Bei einer Dauerüberwachung bleibt der Sensor am Körper, das Gerät zeigt den Verlauf an und meldet sich, sobald der Wert eine eingestellte Grenze unterschreitet.
Das Einsatzfeld reicht heute weit über die Intensivmedizin hinaus. Bei Narkose und Anästhesie gehört die fortlaufende Messung ebenso zum Standard wie im Aufwachraum und bei Eingriffen unter Beruhigungsmitteln, etwa einer Magen- oder Darmspiegelung. In der Notfallmedizin ist sie Teil der ersten Einschätzung neben Puls, Blutdruck und Atemfrequenz. Bei chronischen Lungenerkrankungen wie COPD oder schwerem Asthma hilft sie einzuschätzen, ob eine Sauerstofftherapie nötig ist und ob sie ausreichend wirkt. In der Rehabilitation wird sie unter Belastung eingesetzt, um zu sehen, wie der Körper auf Anstrengung reagiert. Und bei Verdacht auf eine Schlafapnoe zeichnet ein kleines Gerät die Sättigung über eine ganze Nacht auf; wiederkehrende Einbrüche im Schlaf sind ein Hinweis, dem eine schlafmedizinische Untersuchung folgen kann.
Einen eigenen Platz hat das Verfahren bei Neugeborenen. Weil sich schwere angeborene Herzfehler in den ersten Lebenstagen äußerlich oft nicht zeigen, eine Unterversorgung mit Sauerstoff aber messbar ist, gehört eine pulsoxymetrische Untersuchung in Deutschland zu den Vorsorgeuntersuchungen, die allen Neugeborenen angeboten werden. Gemessen wird dabei an einem Fuß, in der Regel am zweiten Lebenstag; eine zusätzliche Messung an der rechten Hand ist in Deutschland nicht vorgesehen, weil sich daraus kein zusätzlicher Nutzen belegen ließ. Auch bei Frühgeburten wird die Sättigung überwacht, weil unreife Lungen sowohl zu wenig als auch zu viel Sauerstoff schlecht vertragen.
Fingerclips sind inzwischen frei erhältlich, und auch manche Smartwatches und Fitnessarmbänder zeigen einen Sättigungswert an. Solche Geräte für den Endverbraucher sind jedoch nicht in jedem Fall geprüfte Medizinprodukte, und die Messung am Handgelenk ist grundsätzlich störanfälliger als die am Finger oder am Ohrläppchen. Wer zu Hause misst, sollte den Wert deshalb als groben Anhaltspunkt verstehen, auf den Verlauf achten statt auf einen einzelnen Zahlenwert und sich vor allem am eigenen Befinden orientieren. Eine ärztliche Einschätzung ersetzt die Selbstmessung nicht.
Als Teil der ärztlichen Untersuchung und der Überwachung im Krankenhaus verursacht die Pulsoxymetrie für den Patienten keine gesonderten Kosten; sie ist in der jeweiligen Behandlung enthalten. Bei einer dauerhaften Sauerstoffversorgung zu Hause oder bei der häuslichen Überwachung eines Kindes wird das benötigte Gerät ärztlich verordnet. Anders verhält es sich mit den frei verkäuflichen Fingerclips für den Hausgebrauch: Sie werden selbst bezahlt, und ihre Qualität schwankt erheblich. Ein Gerät mit CE-Kennzeichnung als Medizinprodukt und einer verständlichen Angabe zur Messgenauigkeit ist einem Gerät ohne solche Angaben vorzuziehen.
Risiken, Nebenwirkungen & Gefahren
Darüber hinaus zählen Intoxikationen zu den häufigsten Fehlerquellen einer Pulsoxymetrie. Bei einer Kohlenmonoxidvergiftung erkennt das Pulsoxymeter zum Beispiel, dass das Hämoglobin Ladung trägt. Damit können sich für den Sauerstoffgehalt Normwerte ergeben, obwohl das Hämoglobin anstelle von Sauerstoff in Wirklichkeit Kohlenmonoxid transportiert. Nur spezielle Mehrwellenlängen-Geräte (CO-Oximeter) können den CO-gesättigten Anteil des Hämoglobins überhaupt erfassen; ein gewöhnliches Pulsoxymeter zeigt auch bei einer schweren Kohlenmonoxidvergiftung normale Werte an. Eine Kohlenmonoxidvergiftung lässt sich mit der Pulsoxymetrie deshalb nicht ausschließen – bei Verdacht muss der CO-Hb-Wert im Blut bestimmt werden. Auch bei modernen Geräten können aber lackierte Fingernägel die Testergebnisse verfälschen, da Nagellacke Licht absorbieren.
Nur für purpurfarbene und rote Lacke gilt das in den meisten Fällen nicht, sodass sich bei lackierten Nägeln dieser Farbe keine schwerwiegenden Messfehler erwarten lassen. Bei Acrylnägeln ist wiederum immer mit falschen Werten zu rechnen. Eine weitere Fehlerquelle sind Infrarotwärmelampen, die meist fälschlich niedrige Werte verursachen. Bei Höhenflügen oder im Gebirge können unter Umständen auch Erschütterungen und Bewegungen die Messdaten verfälschen. Da außerdem rutschende oder schlecht befestigte Clips fälschliche Ergebnisse bringen können, sollte die Befestigung des Messfühlers mit höchster Gewissenhaftigkeit durchgeführt werden.
Zu den weiteren Störgrößen gehören Bewegungen und Muskelzittern, wie sie etwa beim Frieren oder nach einer Narkose auftreten, weil das Gerät die Bewegung mit dem Pulssignal verwechseln kann. Eine enggestellte Gefäßperipherie durch Kälte, Auskühlung oder kreislaufwirksame Medikamente schwächt das Signal ebenso wie ein sehr niedriger Blutdruck. Helles Umgebungslicht, Operationsleuchten und Wärmestrahler können in den Sensor einstreuen. Bei Herzrhythmusstörungen mit unregelmäßigem oder sehr schwachem Puls findet das Gerät den Herzschlag mitunter nicht zuverlässig. Auch in die Blutbahn gegebene Farbstoffe, wie sie bei manchen Untersuchungen verwendet werden, verändern die Lichtabsorption vorübergehend. Beschrieben ist außerdem, dass Pulsoxymeter bei dunkler Hautpigmentierung die Sättigung eher zu hoch anzeigen und eine Unterversorgung dadurch später auffällt; bei Zweifeln gibt die Blutgasanalyse den verlässlicheren Wert.
Eine besondere Aufmerksamkeit verdient die Kombination aus normalem Messwert und krankem Menschen. Bei einer ausgeprägten Anämie kann die Sättigung unauffällig sein, obwohl insgesamt zu wenig Sauerstoff transportiert wird, denn das wenige vorhandene Hämoglobin ist ja vollständig beladen. Wer zusätzlichen Sauerstoff erhält, kann trotz zunehmend flacher Atmung lange gute Werte zeigen. Und wie beim Kohlenmonoxid gilt auch sonst: Das Gerät misst eine Beladung, es beurteilt keinen Zustand. Der Messwert ergänzt die Untersuchung des Patienten, er ersetzt sie nicht.
Bei einer Überwachung über viele Stunden kommt ein rein mechanisches Problem hinzu. Der Sensor drückt auf Haut und Gewebe, und gerade bei schlechter Durchblutung, bei Frühgeborenen und bei sehr dünner Haut können Druckstellen entstehen. Die Messstelle wird deshalb regelmäßig gewechselt und kontrolliert. Hinzu kommt die Kehrseite der Alarmfunktion: Weil jede Bewegung und jeder verrutschte Clip einen Alarm auslösen kann, häufen sich Fehlalarme, und die Bereitschaft, auf sie zu reagieren, sinkt mit ihrer Zahl. Sinnvoll gesetzte Alarmgrenzen und die Kontrolle des Sensorsitzes vor jeder Bewertung eines Alarms gehören deshalb zum Verfahren dazu.
Für Anwender außerhalb des Krankenhauses ist die wichtigste Gefahr keine körperliche, sondern eine gedankliche: die falsche Beruhigung durch eine unauffällige Zahl. Bei Atemnot, bläulich verfärbten Lippen, Verwirrtheit, Schmerzen im Brustkorb oder rascher Verschlechterung ist ärztliche Hilfe unabhängig vom angezeigten Wert erforderlich; im Notfall gilt die Rufnummer 112. Umgekehrt ist ein einzelner niedriger Wert noch kein Beweis für eine Erkrankung, solange Sensorsitz, Durchblutung und Ruhe des Fingers nicht überprüft wurden. Die Pulsoxymetrie ist ein einfaches und für den Patienten schonendes Verfahren, aber sie liefert einen Hinweis und keine Diagnose.
Quellen
- Ziegenfuß, T.: Notfallmedizin.
ISBN: 9783662703977
- Rossaint, R., Werner, C., Zwißler, B. (Hrsg.): Die Anästhesiologie.
ISBN: 9783662722770
- Marx, G., Muhl, E., Zacharowski, K., Zeuzem, S. (Hrsg.): Die Intensivmedizin.
ISBN: 9783662686997
- Bösch, D., Criée, C.-P.: Lungenfunktionsprüfung.
ISBN: 9783662559734
- Bösch, D.: Pneumologie.
ISBN: 9783662714430