Die präklinische Gabe von Sauerstoff Teil 2: Der Apoplektische Insult

Das Für und Wider um die generelle präklinische Gabe von Sauerstoff ist eine der interessantesten momentan stattfindenden Diskussionen. Um der Breite der Thematik einigermaßen gerecht zu werden, wurde der Artikel in zwei Abschnitte geteilt. Im ersten Teil wurde die Diskussion um die Sauerstoffgabe bei der präklinischen Behandlung des Myokardinfarkts behandelt, während sich dieser Teil mit der Sauerstoffgabe beim Apoplektischen Insult beschäftigt. 

Zu großer Unsicherheit beim Rettungsdienstpersonal führt derzeit auch die Frage nach der generellen Verabreichung von Sauerstoff beim Apoplektischen Insult.
In der rettungsdienstlichen Ausbildung wird gelehrt, allen Patienten mit Verdacht auf Schlaganfall Sauerstoff zu verabreichen. Hierbei wird angenommen, dass eine zusätzliche Gabe von Sauerstoff zu einer Verbesserung der Oxygenierung im Bereich der Penumbra führt und dadurch das Ischämieareal im Gehirn verkleinert wird. Dies soll zu einer Besserung der Symptome und zu einer Verbesserung der Prognose der Patienten führen.

Die aktuelle Leitlinie der deutschen Gesellschaft für Neurologie (DGN) von 2008 empfiehlt dagegen die Gabe von Sauerstoff bei ischämischen Schlaganfall nur noch bei schwerer neurologischer Symptomatik und in einer Dosierung von 2-4 L/min.[1]
Grundlage für diese Empfehlung war eine Studie von Ronning und Guldvog[2]. In dieser Studie wurde die Gabe von Sauerstoff bei nicht-hypoxischen Schlaganfallpatienten untersucht. Das Ergebniss war, dass Patienten die niedrig-dosierten Sauerstoff bekamen und leichte bis mittelschwere Symptome zeigten, ein schlechteres Outcome hatten, als Patienten die keinen Sauerstoff erhielten. Nur Patienten mit schweren Symptomen schienen von der Sauerstoffgabe zu profitieren.

Im Jahr 2011 wurde eine kleinere Studie publiziert, die unter ähnlichen Bedingungen zu einem anderen Ergebnis als die Studie von Ronning und Gulvog kam.[3] In dieser Studie profitierte die Gesamtzahl der Schlaganfallpatienten von einer niedrig dosierten Gabe von Sauerstoff. Diese Ergebnisse sind bisher aber noch nicht in die aktuellen Leitlinien mit eingeflossen. Beide Studien müssen auch kritisch hinterfragt werden.

Wieder andere Studien sprechen sich hingegen für die möglichst frühzeitige Gabe von Sauerstoff in sehr hohen Dosierungen über Sauerstoffmaske aus. Unter anderem mit der Vorstellung, damit auch das Zeitfenster für die Lysetherapie zu vergrößern und eine Blutumverteilung im Gehirn zu bewirken. Eine Studie, die diese Therapie untersuchte, wurde wegen einer Häufung von Todesfällen in der Sauerstoffgruppe allerdings vorzeitig abgebrochen.[4]

Zu dieser Thematik werden im Moment größer angelegte Studien durchgeführt. Deren Ergebnisse müssen abgewartet werden, um endgültige Aussagen über den Nutzen oder den Schaden der Sauerstofftherapie beim apoplektischen Insult treffen zu können und festzulegen, welche Applikationsform und Dosierungshöhe verwendet werden sollte.

Eine umfassendere Darstellung des Themas und der Studienlage, von Leitlinien verschiedener Gesellschaften und Ansätze für weitere Recherche in dieser Thematik finden sich im vollständigen Artikel.


Einleitung:

Der apoplektische Insult ist in Deutschland die häufigste Ursache von dauerhaften Behinderungen und für das Gesundheitssystem die teuerste Krankheit überhaupt.[1]

Die Thematik der präklinischen Gabe von Sauerstoff beim apoplektischen Insult ist dabei vermutlich noch komplexer als beim akuten Koronarsyndrom. Neben dem grundsätzlichen Problem des fraglichen Nutzens der Sauerstofftherapie für den Patienten beim Hirnarterieninfarkt, das in diesem Artikel näher beleuchtet werden soll, stellen sich für die Präklinik auch grundsätzliche Probleme:

Zum einen ist es präklinisch nicht feststellbar ist, ob es sich um einen hämorrhagischen Insult (Hirnblutung) oder einen Ischämischen Insult (Verschluss einer Hirnarterie) handelt. Es wäre möglich, dass beide Schlaganfallarten von einer differenzierten Sauerstofftherapie profitieren.
Auch eine Klassifizierung der Symptomschwere nach Skalen, wie man sie nach manchen Studien fordern könnte wäre präklinisch schwierig durchzuführen. Dies würde vermutlich nur einen unnötigen Zeitverlust bedeuten. Zudem wäre die Grenze schwierig zu ziehen. Das Zahlenmaterial, mithilfe dessen man Grenzen ziehen könnte, ist auch nicht ausreichend belastbar für derartige Empfehlungen.

Die vorhandenen Studienergebnisse aus Tierstudien und Experimenten geben ein sehr gemischtes Bild und können auch über die neurologischen Auswirkungen von apoplektischen Insulten nur unzureichend Antwort geben. Sprachvermögen, Motorik und Sensorik können im Tierexperiment kaum kontrolliert werden.
Die Anzahl der Studien am Menschen ist dagegen limitiert, und die Studienbedingungen sind schlecht vergleichbar.

Ebenso wie beim Myokardinfarkt wird bisher in der gängigen Ausbildungsliteratur die generelle Gabe von Sauerstoff propagiert. Die Empfehlungen schwanken dabei von niedrig dosierten Gabe über Sauerstoffbrillen[5] bis zu hochdosierten Gaben (10-15 Liter / Minute) über Sauerstoffmasken[6]

Darstellung des Themas und der verwendeten Literatur:

Zuerst werden unterschiedliche Aussagen von verschiedenen Fachgesellschaften aus unterschiedlichen Ländern zu dem Thema angeführt. Als erstes wird die aktuelle Leitline der Deutschen Gesellschaft für Neurologie (DGN) umfassender dargestellt.
Im Anschluss daran werden die am häufigsten zitierten Studien am Menschen vorgestellt, die die Gabe von Sauerstoff während der Akutphase des Schlaganfalls untersuchen und auf die sich akutelle Stellungnahmen und Guidelines berufen.
Um einen Ausschnitt aus der momentanen und schon seit Jahrzehnten stattfindenden Diskussion zu bieten, wird danach ein kleiner Einblick in die momentanen Ergebnisse aus Experimenten und Tierstudien gegeben.

Für die Betrachtung der aktuellen Empfehlungen wurden die Datenbanken der Fachgesellschaften DGN, DEGAM, ESO, NICE, AHA / ASA und NAEMSP nach aktuellen Richtlinien für die Akutversorgung / Präklinik durchsucht.

Für die Darstellung der aktuellen Studienlage wurde in den üblichen Suchmaschinen (Pubmed, Cochrane, Google Scholar und Sciencedirect) nach entsprechender Literatur zu diesem Thema gesucht.

Anmerkung zur Definition von “Hyperoxie” und zur hyperbaren Verabreichung von Sauerstoff:

Wenn im Folgenden von “Hyperoxie” die Rede ist, dann wird darunter die Übersättigung der Einatemluft mit Sauerstoff im Allgemeinen verstanden (FiO2 > 0,21).
Die in der Literatur auch oft angetroffenen Definitionen der Hyperoxie / Hyperoxämie von FiO2 = 1,0 oder pO2 > 100 mg / dl sind damit nicht gemeint. Teilweise werden in den zitierten Studien aber andere Grenzen verwendet.

In dem folgenden Artikel soll nur die normobare Sauerstofftherapie betrachtet werden, mit im deutschen Rettungsdienst verbreiteten Dosierungen und Verabreichungsformen. Explizit ausgeklammert wird die hyperbare Verabreichung von Sauerstoff.

Stellungnahmen der verschiedenen Fachgesellschaften:

Die Fachgesellschaften geben teilweise recht unterschiedliche Ergebnisse:

  • Die Deutsche Gesellschaft für Neurologie empfiehlt in Ihrer neuesten Leitline aus dem Jahr 2008[1] die Sauerstoffgabe nur bei ausgeprägten Symptomen und nur von 2-4 Litern Sauerstoff über eine Nasensonde. Es gibt keine Empfehlung für eine routinemäßige Gabe von Sauerstoff. Dabei beruft sich die DGN auf eine Studie von Ronnig und Guldvog [2], die später weiter erläutert wird. Dabei scheinen die Autoren der DGN aber eine falsche Fußnote gesetzt zu haben. Die von der DGN als Beleg für die Sauerstoffgabe angeführte Studie von den gleichen Autoren[7] beschäftigt sich mit einem anderen Themenbereich, weswegen ein Zitierfehler vermutet werden kann, da eine ein Jahr später verfasste Studie der gleichen Autoren das Thema explizit behandelt und auch in den meisten anderen Stellungnahmen aufgenommen wurde.
  • Die Leitlinie der Deutsche Gesellschaft für Allgemeinmedizin und Familienmedizin (DEGAM) aus dem Jahr 2007[8] empfiehlt die generelle Gabe von Sauerstoff und beruft sich dabei auf eine ältere Leitlinie aus dem Jahr 1994[9] und eine Empfehlung aus dem Jahr 1999[10].
  • Die Leitlinie der European Stroke Organisation (ESO) aus dem Jahr 2008, auf die sich die Leitlinie der DGN bezieht, empfiehlt eine Sauerstoffgabe nur bei einer arteriellen Sauerstoffsättigung unter 95 % und in einer Dosierung von 2-3 Litern über Nasensonde. (Klasse 4 Empfehlung) Berufen wird sich dabei auf die Studie von Ronning und Guldvog[2][11].
  • Das National Institute for Health and Clinical Excelellence (NICE) empfiehlt die Gabe von Sauerstoff nur bei einer arteriellen Sauerstoffsättigung von unter 95 %, aber nicht routinemäßig in einer Leitline vom Juli 2008.[12]
    Im Teil “Understanding the Guideline” gehen die Autoren näher auf die Gründe Ihrer Empfehlung ein:
    In Großbrittanien stellt die Sauerstoffgabe bei kritisch kranken Patienten den aktuellen Standard dar. Die Autoren stellen fest, dass es weitgehend anerkannt ist, dass im Bereich des Infarktgebiets und der Penumbra ein akuter Sauerstoffmangel herrscht.
    Da hypoxämische Patienten Sauerstoff erhalten sollen, wird die Frage gestellt, wie mit Patienten zu verfahren ist, die nicht hypoxisch sind. Dafür wurden 2 Studien betrachtet (Ronning und Guldvog [2] und  Chiu 2006 [13]). Die Studie von Chiu wurde aufgrund von Fehlern in der Vorgehensweise ausgeschlossen.[12] Die Studie von Ronning und Guldvogg wurde nach den Gesamtzahlen betrachtet. Die Unterscheidung in leichte, mittlere und schwere Verläufe wurde dabei ausser Acht gelassen.
    Es wurde festgestelt, dass in der Gesamtheit der Patienten keine Verbesserung des neurologischen Outcomes oder der Mortalitätsrate durch die Gabe von Sauerstoff festgestellt werden konnte.
    Daraus folgend konnte aufgrund der betrachteten Studienlage keine Emfpehlung im Bezug auf die Sauerstoffgabe bei nicht-hypoxischen Patienten gemacht werden.[12]
  • Die American Stroke Association (ASA)[14] empfiehlt eine Überwachung der Patienten mittels Pulsoxymetrie und eine Gabe erst bei SPO2 Werten unter 92 %. Hier bei werden die Studien von Ronning und Guldvogg[2] als Beleg gegen die generelle Gabe von Sauerstoff zitiert. Ebenso wird dabei ein Artikel über einen Behandlungsansatz des apoplektischen Insults auf der Intensivstation aufgeführt, der den Autoren dieses Artikels leider nicht vorlag.[15]
    Auf die Studie von Singhal von 2005 wird ebenfalls eingegangen. Hierbei wird ausgesagt, dass eine kleine Pilotstudie herausfand, dass die hochprozentige Gabe von Sauerstoff zu einer zeitlich begrenzten Verbesserung der neurologischen Symptomatik führen könnte[16]. Dies hatte allerdings keine Auswirkung auf die momentanen Empfehlungen.
  • Die National Association of EMS Physicians (NAEMSP) hat sich in ihrem Dokument zur präklinischen Behandlung von Schlaganfällen und zur Aufbau von Versorgungssystemen für das präklinische Managment von Schlaganfällen aus dem Jahr 2007 intensiv mit der Frage der präklinischen Sauerstoffgabe befasst.
    Die erste Annahme, auf die sie Ihre Ergebnisse stützen, ist das Ergebnis aus einer Studie aus dem Jahr 2006, dass Hypoxämie in der Akutphase der Schlaganfallbehandlung in 20 % der Fälle auftritt und mit einer signifikant höheren Todesrate verbunden ist. Hypoxämiephasen traten dabei besonders oft während des Transports auf.[17]
    Weiterhin wird sich auf Ergebnisse berufen, die zeigten, dass Patienten, bei denen Normwerte bei Sauerstoffsättigung, Glucosespiegel und Körpertemperatur angestrebt wurden, das beste Outcome hatten[18][19][20]
    Gestützt auf 2 Tierversuche, die zeigten, dass die Verabreichung von Sauerstoff in der Akutphase des Schlaganfalls Nutzen für den Patienten haben[21][22] und der allgemeinen Annahme, dass eine Hyperoxie die Sauerstoffversorgung im Gebiet der Penumbra verbessert und damit die Neuronen schont, wird empfohlen Sauerstoff generell zu verabreichen, aber niedrig zu dosieren.
    Die Studien von Ronning und Guldvog[2] und die Pilotstudie von Singhal aus dem Jahr 2005[16] werden angeführt, um zu zeigen, dass Sauerstoffgabe bei Humanversuchen bisher kein besseres neurologisches Outcome zeigen konnte. Weiterhin werden zwei Studien aufgeführt, die auf Schäden durch Hyperoxie schließen lassen.[23][24]

Häufig zitierte Studien:

Die von den Fachgesellschaften und im wissenschaftlichen Diskurs oft angeführten Humanstudien verdienen besondere Beachtung:

  • Ronning und Guldvog 1999: In der am häufigsten zitierten Studie zu diesem Thema wurden 550 Patienten mit neu aufgetretenem Schlaganfall, der nicht länger als 24 Stunden zurück lag zufällig in 2 Gruppen aufgeteilt.
    Die erste Gruppe erhielt über eine Nasensonde 3 Liter Sauerstoff pro Minute für einen Zeitraum von 24 Stunden nach Einweisung ins Krankenhaus. Die zweite Gruppe erhielt keinen zusätzlichen Sauerstoff.
    Hypoxische Patienten oder Patienten mit obstruktiven Atemwegserkrankungen wurden unabhängig davon, in welcher Gruppe sie waren, nach Einschätzung der behandelnden Ärzte mit (zusätzlichem) Sauerstoff versorgt. Die Ergebnisse der Studie waren, dass in der Interventionsgruppe die Mortalitätsrate nach einem Jahr in der Interventionsgruppe bei 86,8 %, in der Kontrollgruppe bei 71,2 % lag.
    Das neurologische Outcome, gemessen an der SSS (Scandinavian Stroke Score) und dem Barthel-Index waren in beiden Gruppen vergleichbar.
    Zwar ist dieses Ergebnis für sich betrachtet noch nicht statistisch signifikant genug um eine Gefährung durch Sauerstoffgabe zu beweisen, dennoch lässt es den Nutzen der Sauerstoffgabe beim Patienten fraglich erscheinen. Es wurden weiterhin zwei Untergruppen mit leichten und mittleren Schlaganfallsymptomatiken (Scandinavian Stroke Score <40 [Skala zur Einschätzung von Schlaganfällen reicht von 0 – 48]) und schweren Schlaganfallgeschehen ( SSS > 40) gebildet.
    Dabei fiel auf, dass bei Patienten mit leichten und mittleren Schlaganfällen die Mortalitätsrate in der Interventionsgruppe höher war, während bei schweren Symptomatiken die Mortalitätrate in der Kontrollgruppe höher war.
    Die beiden Untergruppen bestanden aber noch aus deutlich kleineren Gruppen. Hinzuzufügen ist, dass 33 Patienten aus der Interventionsgruppe Sauerstoff entweder gar nicht oder für weniger als 24 Stunden Sauerstoff erhielten, während 66 Patienten der Kontrollgruppe Sauerstoff erhielten, diesen meist aber für deutlich weniger als 24 Stunden. Größtenteils wurde dieser durch Rettungsdienstpersonal vor Eintreffen in der Klinik verabreicht.[2]
  • SOS Pilot Studie (2011):
    In einer Pilotstudie zu einer größer angelegten, momentan laufenden Studie, die den Nutzen der niedrig dosierten Gabe von Sauerstoff überprüft, kamen die Autoren bei einem ähnlichen Studienumfeld zu einem anderen Ergebnis[3]. Für den Zeitraum von einer Woche wurden die Daten von 289 Patienten ausgewertet, die einen apoplektischen Insult erlitten hatten.
    Die Patienten wurden zufällig in zwei Gruppen aufgeteilt, die Patienten der ersten erhielten 2 Liter Sauerstoff über Nasenbrille bei einer arteriellen Sauerstoffsättigung größer 93 % und 3 Liter Sauerstoff bei einer Sauerstoffsättigung unter 93 %.
    Die Kontrollgruppe erhielt, ausser wenn dies klinisch indiziert war, keinen Sauerstoff. In der Endbewertung der Patienten nach einer Woche wurde auf der NIH Stroke Scale (eine Skala zur Bewertung der Schwere eines Insults – höhere Werte zeigen schwerere Symptome) eine durchschnittliche Verbesserung von zwei Punkten in der Sauerstoffgruppe, verglichen mit der Kontrollgruppe (ein Punkt) beobachtet. 31 % der Teilnehmer in der Sauerstoffgruppe, aber nur 14 Prozent in der Kontrollgruppe zeigten eine Abnahme von ≥ 4 Punkten.Zu kritisieren an der Studie ist, dass Todesfälle zwar als schlechtmöglichstes Outcome in der Skala vermerkt, wurden. Diese Zahlen können aber nicht weiter differenziert betrachtet werden. Wie in der Studie von Ronnig und Guldvog wurde keine einfachblinde Studie durchgeführt, wie durch die Autoren angegeben[3]. Aufgrund der Auklärung der Patienten über die mögliche Gabe von Sauerstoff mittels Sauerstoffbrille oder -sonde wurde keine Verblindung erreicht. Eine Verblindung hätte man beispielsweise durch ein Placebo (z.B. Raumluft über Sauerstoffbrille) erreicht, wie sie in einer Studie über die Verwendung von Sauerstoff beim Herzinfarkt angewenet wurde.[25] Die größten Unterschiede in beiden Studien waren, das Ronning und Guldvog gezielt die Mortalitätsrate untersuchten, die in dieser Studie unerwähnt blieb und daraus ihr negatives Fazit bildeten. Zudem untersuchten Ronning und Guldvog einen längeren Zeitraum (1 Jahr) während diese Studie lediglich eine Woche umfasste.
    In der Ronning und Gulvog Studie wurden über 24 Stunden Sauerstoff in einer Dosierung von 2 Litern/min verabreicht, in dieser Studie 72 Stunden in einer Dosierung von 2-3 Litern/min, je nach Sättigung.
    NIHS Score und Scandinavian Stroke Score sind miteinander schwer zu vergleichen, deshalb ist unklar, inwieweit es unterschiede bei den Studienteilnehmern gab. Die Studie selbst gibt an, dass beide Populationen vergleichbar waren.
    Zuletzt muss man auch berücksichtigen, dass beide Studien unterschiedliche Fragestellungen untersuchten. Die Studie von Ronnig und Guldvog prüfte nach, ob zusätzlicher Sauerstoff sicher ist, also ob die Gabe Gefahren birgt, während diese Studie nachprüfte, ob die Patienten von der zusäzlichen Gabe von Sauerstoff profitieren.[3][2]
  • Pilotstudie von Singhal (2005):
    In einer weiteren Pilotstudie aus dem Jahr 2005 wurde der Nutzen der Gabe von hochdosiertem Sauerstoff über Maske bei Patienten mit Schlaganfallsymptomatik überprüft.[16]
    Insgesamt 16 Patienten wurden auf 2 Gruppen verteilt. Die Patienten in der Sauerstoffgruppe erhielten angefeuchteten Sauerstoff bei einer Flussrate von 45 Litern pro Minute [sic!] für 8 Stunden, innerhalb der ersten 12 Stunden nach Auftreten der Symptomatik. Die Patienten der Kontrollgruppe atmeten Raumluft bzw. erhielten 1-3 Liter Sauerstoff, wenn dieser Notwendig war um eine arterielle Sauerstoffsättigung über 95 % zu erreichen.Das Outcome 3 Monate später war in beiden Grupppen vergleichbar, wenige Minuten (10 -15) nach Einsetzen der Sauerstofftherapie, mit einem Maximum bei der Messung nach vier Stunden konnte allerdings eine Abnahme der Auffälligkeiten in den MRT Bildern (gemessen durch spontane Depolarisationen, die als gewebeschädigend angesehen werden) und einer Verbesserung er cerebralen Durchlutung sowie bei der Durchblutung der Ischämiegebiete in der Sauerstoffgruppe festgestellt werden. Nach 24 Stunden zeigten MRT Bilder in der Sauerstoffgruppe gehäuft asymptomatische petechienartige Blutungen und Reperfusionen im betroffenen Gewebe.
    Erklärt wird dies durch die Autoren unter anderem durch eine paradoxe vasokonstruktive Wirkung im Gehirn, die der bisher allgemeinen Auffassung von hochdosiertem Sauerstoff als Vasokonstriktor widerspricht. Der Blutaustausch durch Kollateralgefäße, die dadurch stattfinden sollen, könnten für eine Umverteilung von nicht-ischämischen zu ischämischen Teilen führen und dadurch eine Schutzwirkung für die Neuronen entfalten.
    Diese Pilotstudie hatte allerdings eine sehr kleine Teilnehmerzahl (insgesamt lediglich 16 Patienten, 9 in der Sauerstoffgruppe, 7 in der Kontrollgruppe). Auch eine Unterscheidung in leichte, mittlere und schwere Verläufe, bei denen die Studie von Ronnig und Guldvog eine unterschiedlichen Nutzen der Sauerstofftherapie für die Patienten vermuten lässt, fand nicht statt.[16]In der Nachfolgestudie[4] wurde eine Randomisierung und doppelte Verblindung der Schlaganfallpatienten durchgeführt, um die Wirkung von Sauerstoff gegen Raumluft weiter zu untersuchen. Leider wurde die Studie mit einer Teilnehmerzahl von ca. 46 Teilnehmern pro Studienarm frühzeitig abgebrochen, da es zu einer deutlich höheren Anzahl von Todesfällen in der Interventionsgruppe kam (17 zu 7). Ohne Abschluss kann diese Studie nicht genau bewertet werden, dennoch zeigt sich hier die Gabe von Sauerstoff als potentiell gefährlicher als die Gabe von Raumluft, auch wenn unabhängige Studienbewerter aussagen, dass die Häufung der Todesfälle nicht in Verbindung mit der Sauerstoffgabe stehen würde.
  • Chiu 2006:
    Positive Ergebnisse von hochdosierter Sauerstoffgabe zeigte eine andere Studie aus dem Jahr 2006, die ebenfalls die Verabreichung von Sauerstoff über Maske prüfte. Geprüft wurde die Gabe von Sauerstoff (FiO2: 0,4) über eine Venturi Maske. Verglichen wurde die Gruppe mit einer Gruppe, die niedrig dosierten Sauerstoff über eine Sauerstoffbrille erhielt. Die Patienten hatten einen erstmalig aufgetretenen Schlaganfall, wobei eine große Mittelhirnarterie verschlossen war, wodurch mehr als 1/3 des gesamten Hirnareals betroffen war. Die Patienten hatten schwere Symptome (National Institute of Health Skala von mindestens 12; Mindestens 4 auf der modifizierten Ranking Skala).[13]Die Patienten wurden in 2 Gruppen aufgeteilt, von denen 17 über eine Venturi Maske 40 % Sauerstoff bekamen und 29 Patienten 2 Liter Sauerstoff pro Minute über eine Nasenbrille bekamen. Es kam während des Krankenhausaufenthalts zu einem Todesfall (6 %) in der Gruppe, die Sauerstoff über die Venturi Maske bekamen und zu 7 (24 %) Todesfällen in der Gruppe die Sauerstoff über eine Nasenbrille bekamen. Darüber hinaus traten Fieber, Pneumonien und respiratorische Fehlfunktionen in der Gruppe, die Sauerstoff über Venturi Maske bekamen, seltener auf.
    Die geringere Mortalität führten die Autoren unter anderem auf das geringere Auftreten von Fieber, dass eine negative Auswirkung auf den Verlauf von Schlaganfällen zu haben scheint, zurück.Die Ergebnisse der Studie sind allerdings mit Vorsicht zu behandeln. Zum einen wird keine Aussage über das neurologische Outcome gemacht. Weiterhin ist die Anzahl an Patienten, die in die Studie aufgenommen wurden, mit 46 sehr gering. Eine Randomisierung der Patienten wird nicht berichtet. Weiterhin streuten der Beginn der Sauerstoffbehandlung genauso wie die Länge der Sauerstoffbehandlung sehr stark und eine Kontrolle mit einer Gruppe, die Raumluft erhielt fand auch nicht statt. Zudem ist die Schlaganfallbehandlung in einem chinesischen Krankenhaus vermutlich nicht mit europäischen Standards vergleichbar.Aufgrund von Fehlern in der Vorgehensweise die Studie in den Guidelines der National Collaborating Centre for Chronic Conditions von 2008 explizit ausgeschlossen.[12]

Experimente / Tierstudien:

Während früher das Konzept angeführt wurde, dass der zusätzliche Sauerstoff in das Gebiet der Penumbra diffundiert und dort kritisch sauerstoffunterversorgte Neuronen zumindest teilweise versorgt, werden heutzutage auch andere Theorien diskutiert.
Unbestritten ist, dass Hypoxie beim apoplektischen Insult eine häufig auftretende Begleiterscheinung ist und mit einem schlechten Otucome für den Patienten einhergeht[17][26][27]

In Frage gestellt wird aber die generelle Gabe von Sauerstoff. Dabei wird diskutiert, ob die geringe Erhöhung der Sauerstoffkonzentration in der Einatemluft überhaupt ausreichend ist um eine bessere Sättigung des Hämoglobins (unter Normalbedingungen 96 %) zu erreichen und ob die Diffusionsstrecke von Sauerstoff aus den Gefäßen nicht zu klein ist um in den ischämischen Gewebeschichten eine Verbesserung der Sauerstoffversorgung zu erreichen.[28]

Viele Zweifel an der Sauerstofftherapie beim apoplektischen Insult bestanden schon früher, wie durch die vermutete gewebeschädigende Wirkung von freien Sauerstoffradikalen im Ischämiegebiet[][29] und auch bei der Reperfusion des Gewebes[30], den vermuteten Zusammenbruch der Blut-Hirn-Schranke, Blutungen im Infarktgebiet und Fieber, die man durch Hyperoxie ausgelöst bei Schlaganfallpatienten vermutete.
Die meisten gelten aber heutztage als ausgeräumt[28][21][][31], die Freie-Sauerstoffradikal-Theorie dient in der Fachliteratur aber derzeit als wichtigster Erklärungsansatz für Zellschäden durch Hyperoxie[32][33]

Es wurde zwar beobachtet, dass bei gesunden Menschen die Verabreichung von Sauerstoff zu einer geringeren cerebralen Durchblutung führt[24] andere Studien zeigten aber, dass bei einem ischämischen Insult durch die Sauerstoffgabe gegenteilige Effekte auftreten können.[28][34] Die Durchblutung in diesem Fall in den betroffenen Arealen sogar verbessert wird.

Und es gibt weitere Hinweise, die die Gabe von Sauerstoff stützen könnten. So soll der Austausch von Blut mithilfe durch die Ausbildung von Kollateralgefäßen (Shunting), die durch eine Überkonzentration von Sauerstoff im Blut stattfinden, für eine Blutumverteilung von nicht-ischämischen zu ischämischen Schichten bewirken und dadurch für eine bessere Durchblutung der betroffenen Areale sorgen.[35][36][16] Anmerkung[37]

Tierexperimenten mit Ratten zeigten, dass sich bei hohen Sauerstoffgaben das Infarktgebiet deutlich verkleinerte und die cerebrale Durchblutung verbessert wurde. [28][21][22] Eine weitere Tierstudie fand keinen Unterschied im Outcome bei verschiedenen Sauerstoffdosierungen, wichtig war vor allem der zeitnahe Beginn der Sauerstofftherapie[35]. Eine neuere Studie stellte allerdings fest, dass höhere Dosierungen eine bessere Schutzwirkung für Neuronen entfalteten.[38]

Eine Frage, die sich darum stellt ist, inwieweit höhere Dosierungen von Sauerstoff einen höheren Nutzen als niedrig dosierter Sauerstoff haben. Ein Tierexperiment mit Ratten zeigte, dass ab einem arteriellen Sauerstoffpartialdruck von 200 mm hg keine weiteren Verbesserungen zu beobachten waren.[35] Dieser Wert ist mit der normobaren Gabe von Sauerstoff allerdings kaum zu erreichen.

Eine weitere Studie an Ratten aus dem Jahr 2002 stellte fest, dass dort ein Zeitfenster für dien Beginn der Sauerstofftherapie von 30 Minuten existiert[21] und ein möglichst früher Beginn mit einem besseren Outcome einhergeht[22]. Ein weiteres Experimtent an Ratten aus dem Jahr 2005 zeigte, dass die Sauerstoffgabe bei den Versuchstieren das Zeitfenster für eine Thrombolyse vergrößerte.[39]
Eine Studie aus dem Jahr 2008 legt nahe, dass die normobare Verabreichung von Sauerstoff schützende Eigenschaften für die Blut-Hirn-Schranke haben könnte und so zu einer längerfristigen Verbesserung beitragen könnte.[31]

Eine aktuelle Studie an Ratten aus dem Jahr 2010 untersuchte die zeitabhängige Wirkung von Sauerstoff und führte die verschiedenen Wirkungen von Sauerstoff auf den Zeitpunkt des Einsatzes der Therapie zurück. Vor der Thrombolyse schien Sauerstoff die Aggregation von Leukozyten im Infarktbereich deutlich zu verringern. Bei Ratten die hyperbarem Sauerstoff ausgesetzt waren, wurde das Gewebe nach der Thrombolyse von oxidativem Stress geschädigt, der aber bei normobarem Sauerstoff nicht beobachtet wurde.[40] Eine weitere Studie konnte vorher auch keine negativen Effekte durch die Kombination aus Thrombolyse und normobarer Sauerstoffgabe feststellen.[41]

Freie Sauerstoffradikale:

Als wichtigster Erklärungsansatz für Gewebeschäden durch Hyperoxie gilt heutzutage die Freie Sauerstoffradikaltheorie. Sauerstoff (O2) ist ein sehr reaktionsfreudiges Molekül. Im Normalzustand tritt zum Beispiel das Sauerstoffradikal O2- während der Energiegewinnung der Zelle auf und ist für den Zellstoffwechsel erforderlich. In Grenzen kann der Körper die Anzahl an Radikalen mit anderen Molekülen (Radikalfängern) kontrollieren.
Da ein Überangebot von Sauerstoff im Blut aber von den mit Sauerstoff schon zu 96% gesättigten Erythrozyten nicht mehr aufgenommen werden kann, wird ein großer Anteil des Sauerstoffs im Blutplasma physikalisch gelöst und der Sauerstoffpartialdruck steigt stark an. Dadurch kommen Sauerstoffradikale deutlich öfter vor und die normalen Kompensationsmechanismen der Zellen sind nicht mehr ausreichend, um die Anzahl an Sauerstoffradikalen zu kontrollieren.
Diese “Freien Radikale” können nun ihre negative Ladung an andere Moleküle weitergeben und damit eine Kettenreaktion auslösen, die massive Zellschäden anrichten kann, die bis zum Zelltod führen können.[32][33][][30][42]

Ein vermehrtes Auftreten von Sauerstoffradikalen beim apoplektischen Insult und Hyperoxie (FiO2 = 1) konnte in Experimenten aber nicht nachgewiesen werden.[21][43][44] Es wird sogar vermutet, dass die normobare Verabreichung von Sauerstoff die Anzahl der freien Sauerstoffradikale eher reduzieren würde.[31]

Fazit:

Festzuhalten bleibt, dass die bisherige Modellvorstellung, die von der Verabreichung von Sauerstoff existiert, die tatsächlichen Effekte, die in Versuchen und Studien beobachtet wurden, unzureichend erklärt. Auch andere Konzepte zur Wirkung von Sauerstoff, die in der aktuellen Studienlage dargestellt sind müssen zukünftig berücksichtigt werden.

Während die aktuelle Studienlage aus Tierversuchen dabei ein recht klares Bild für eine generelle hochdosierte Sauerstoffgabe bietet, bleiben durch die Ergebnisse von Ronning und Guldvog[2] Zweifel an der generellen Verabreichung von Sauerstoff. Auch die neuere Studie aus dem Jahr 2011[3] vermag diese nicht abschließend auszuräumen. Nicht ausser Acht gelassen werden darf, dass die Ergebnisse beider Studien schlicht und ergreifend auch Zufall sein können. Möglich ist auch, dass Unterschiede im Studiendesign zu unterschiedlichen Ergebnissen geführt haben. Schwierig zu bewerten ist auch die abgebrochene Studie aus dem Jahr 2011, bei er es zu einer Häufung der Todesfälle in der Sauerstoffgruppe kam.[4]

Die meisten Tierstudien, die die positiven Auswirkungen der Sauerstoffgabe demonstrieren, setzen recht früh, beziehungsweise sofort nach dem Verschluss ein und betrachten hohe Dosierungen von Sauerstoff.[21][22][35]. Doch diese Annahmen sind auf die Behandlung beim Menschen schlecht übertragbar. Es ist durchaus plausibel, dass ein Zeitfenster für die Einleitung der Sauerstofftherapie existiert, indem mit der Verabreichung von Sauerstoff begonnen werden muss um maximalen Nutzen zu erreichen. Hier wäre vor allem der Rettungsdienst gefragt, um die Sauerstofftherapie beim Patienten noch vor dem Eintreffen im Krankenhaus einzuleiten.

Belege, dass die Vorteile oder Komplikationen der Gabe von Sauerstoff nur ein Problem der behandelnden Kliniken sind und für eine generelle Gabe im Rettungsdienst oder einer Empfehlung dagegen keine Rolle spielen, finden sich nicht.

Interessant werden die Ergebnisse von Studien zu dieser Thematik die momentan durchgeführt werden, wie die Stroke Oxygen Study[45] , die knapp 6600 Patienten umfassen wird und eine weitere groß angelegte Studie, die den Nutzen der hochdosierten Gabe von Sauerstoff untersuchen wird. Ergebnisse der Pilotstudie zeigten bisher kleine aber statistisch signifikante neurologische Verbesserungen in der Sauerstoff-Gruppe, die allerdings auch durch Abweichungen in den Patientengruppen erklärt werden könnte[46].
Abschließende Antworten darauf, ob bestimmte Patienten tatsächlich durch Sauerstoff geschädigt werden und welche Faktoren dafür verantwortlich sind, in welcher Dosis Sauerstoff verabreicht werden sollte und wie Faktoren wie die zeitliche Verzögerung der Therapie das Outcome beeinflussen wären für den Rettungsdienst hochinteressant und könnten helfen, die bisher herrschende Unsicherheit reduzieren und letztlich auch das Outcome der Patienten verbessern.

Wie immer freuen wir uns über Anregungen und Kommentare und bitten zu beachten:

Obwohl wir die Informationen nach bestem Wissen versuchen zu überprüfen, sollten diese nicht als Handlungsempfehlung, sondern als Diskussionsbeitrag zu Rettungsdienstlichen Themen gesehen werden. Im schlimmsten Falle können Beiträge gesundheitsgefährdende Empfehlungen enthalten. Fragen Sie bei gesundheitlichen Beschwerden Ihren Arzt oder Apotheker. Nehmen Sie Medikamente nicht ohne Absprache mit einem Arzt oder Apotheker ein.

Grundlagen:

  • Robert F. Schmidt, Florian Lang; Physiologie Des Menschen, Kapitel 36: Der Sauerstoff im Gewebe: Substrat, Signal und Noxe; S 830 – 844; Springer Verlag 30. neu bearbeitete Auflage 2007

Fußnoten:

  1. 1. Werner Hacke u. a.: Akuttherapie des ischämischen Schlaganfalls. Leitlinie der Deutschen Gesellschaft für Neurologie (DGN) und der Deutschen Schlaganfallgesellschaft (DSG) in der Deutschen Gesellschaft für Neurologie, Stand Oktober 2008, Aktualisierung der Onlineversion im Mai 2009 (PDF Version)
  2. 2. Ronning OM, Guldvog B. Should stroke victims routinely receive supplemental oxygen? A quasi-randomized controlled trial. Stroke. 1999; 30:2033–2037.
  3. 3. Roffe C, Ali K, Warusevitane A, Sills S, Pountain S, et al. (2011) The SOS Pilot Study: A RCT of Routine Oxygen Supplementation Early after Acute Stroke— Effect on Recovery of Neurological Function at One Week. PLoS ONE 6(5): e19113. doi:10.1371/journal.pone.001911
  4. 4. Aneesh B. Singhal, MD. Normobaric Oxygen Therapy in Acute Ischemic Stroke Trial. National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS). 2012-11-26. URL:http://clinicaltrials.gov/ct2/show/study/NCT00414726?sect=X401235. Accessed: 2012-11-26. (Archived by WebCite® at http://www.webcitation.org/6CSgVAr8c)
  5. 5. Runggaldier, Luxem, Kühn; “Rettungsdienst Heute”, Urban & Fischer Verlag 2010; ISBN-10: 3-437-46193-1
  6. 6. K. Enke, A. Flemming, H.-P. Hündorf, P. Knacke, R. Lipp, P. Rupp (Hrsg.); “LPN 2 – Schwerpunkt Innere Medizin”, Stumpf + Kossendey 2009;
  7. 7. Ronning OM, Guldvog B. Stroke unit versus general medical wards, II: neurological deficits and activities of daily living. Stroke 1997;29: 586-590.
  8. 8. Hensler S, Hoidn S, Jork K. DEGAM-Leitlinie Nr. 8: Schlaganfall. Deutsche Gesellschaft für Allgemeinmedizin und Familienmedizin. 2007. 2012-11-26. URL:http://degam.de/leitlinien/8_schlaganfall.html. Aufgerufen: 2012-11-26. (Archived by WebCite® at http://www.webcitation.org/6CSfdBVNL)
  9. 9. Adams HP Jr, Brott TG, Crowell RM, Furlan AJ, Gomez CR, Grotta J, Helgason CM, Marler JR, Woolson RF, Zivin JA, et al. Guidelines for the management of patients with acute ischemic stroke Statements for healthcare professionals from a special writing group of the stroke council. Stroke 25: 1901-1914, 1994
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