Sauerstofftherapie und Atmungsberechnungen: Übungsaufgaben mit Schritt-für-Schritt-Lösungen
Auch genannt: Sauerstofftherapie
Kostenlose Übungsaufgaben zu Sauerstofftherapie und Atmungsberechnungen mit Skizzen, Tipps und vollständigen Musterlösungen. Jedes Mal neue Werte, in drei Stufen: FiO₂, Flascheninhalt und Atemminutenvolumen, Flaschendauer, P/F-Quotient und Sauerstoffgehalt, Sauerstoffangebot, Beatmungsziele und ARDS-Schweregrad.
Kostenlose ÜbungsaufgabeLeicht
Übungsaufgabe (erfundene Werte, keine klinische Empfehlung). Das Manometer an einer Sauerstoffflasche der Größe E zeigt 2050 psi. Ihr Flaschenfaktor beträgt 0,28 L/psi. Wie viele Liter V können genutzt werden, bis der sichere Restdruck von 200 psi erreicht ist?
Sauerstoff wird wie ein Arzneimittel verordnet: ein Gerät, ein Fluss oder eine Konzentration und eine Ziel-Sättigung. Pflegefachpersonen prüfen, ob eine tragbare Flasche für einen Transport reicht, schätzen den vom Patienten eingeatmeten Sauerstoff ab und verfolgen, wie gut die Lunge arbeitet.
Dieses Thema umfasst:
Zufuhr: FiO₂ bei Nasenbrille, Flascheninhalt und -dauer.
Ventilation: Atemminutenvolumen und alveoläre Ventilation sowie lungenprotektive Atemzugvolumina.
Oxygenierung: der P/F-Quotient mit den Berlin-Graden des ARDS, Sauerstoffgehalt und Sauerstoffangebot sowie der ROX-Index.
2FiO₂ und Flaschendauer
Raumluft enthält 21 % Sauerstoff. Eine Nasenbrille fügt bei Flüssen von 1 bis 6 L/min grob 4 % pro L/min hinzu, also FiO₂ ≈ 21 % + 4 % × Fluss. Der tatsächliche Wert hängt davon ab, wie der Patient atmet. In Formeln ist die FiO₂ ein Bruchteil: 40 % = 0,40.
Das nutzbare Gas einer Flasche ist der Druck über einer sicheren Reserve mal ihr Flaschenfaktor (Liter pro psi): D 0,16, E 0,28, H 3,14. Der übliche sichere Restdruck beträgt 200 psi.
Das Atemminutenvolumen eines ruhenden Erwachsenen beträgt etwa 5–8 L/min. Die in den Atemwegen verbleibende Luft, der Totraum von etwa 150 mL, erreicht die Alveolen nie, sodass schnelles flaches Atmen einen größeren Anteil jedes Atemzugs verschwendet.
Die lungenprotektive Beatmung stellt etwa 6 mL pro kg Idealgewicht (PBW) ein, das nur von Geschlecht und Körpergröße abhängt:
Selbsttest Ein Patient atmet 20-mal pro Minute mit einem Atemzugvolumen von 350 mL und einem Totraum von 150 mL. Wie hoch ist die alveoläre Ventilation?
4 L/min
4000 L/min
6,85 L/min
7 L/min
Antwort: 4 L/min. (350 − 150) × 20 = 4000 mL/min = 4 L/min. 7 L/min ist das Atemminutenvolumen, das den Totraum einschließt.
4P/F-Quotient und ARDS
Der P/F-Quotient ist der PaO₂ in mmHg geteilt durch die FiO₂ als Bruchteil. Bei PaO₂ in kPa wird zuerst mit 7,5 multipliziert.
Die Berlin-Definition stuft ein ARDS nur ein, wenn der PEEP oder CPAP mindestens 5 cmH₂O beträgt und die übrigen Kriterien erfüllt sind (Beginn innerhalb einer Woche, beidseitige Verdichtungen, nicht vollständig durch Herzinsuffizienz erklärt):
leicht: 200 < P/F ≤ 300 mmHg;
mittelschwer: 100 < P/F ≤ 200 mmHg;
schwer: P/F ≤ 100 mmHg.
Selbsttest PaO₂ 78 mmHg bei FiO₂ 0,6 mit einem PEEP von 10 cmH₂O. Welcher Berlin-Grad passt?
Leicht
Mittelschwer
Nicht im ARDS-Bereich
Schwer
Antwort: Mittelschwer. 78/0,6 = 130 mmHg, das liegt über 100 und bis 200: mittelschwer.
5Sauerstoffgehalt und -angebot
CaO₂ = 1,34 × Hb × SaO₂ + 0,003 × PaO₂
Hb wird in g/dL angegeben (g/L durch 10 teilen), SaO₂ ist ein Bruchteil und PaO₂ in mmHg. Die Antwort liegt in mL Sauerstoff pro dL Blut, normalerweise etwa 18–20. Fast alles davon ist an Hämoglobin gebunden.
DO₂ = CaO₂ × Herzzeitvolumen × 10
Der Faktor 10 macht aus dL Liter und ergibt mL/min; etwa 1000 mL/min sind in Ruhe normal. Ein niedriges Hämoglobin senkt das Angebot ebenso stark wie eine niedrige Sättigung.
Der ROX-Index, (SpO₂/FiO₂)/Atemfrequenz, dient der Verlaufskontrolle von Patienten unter High-Flow-Sauerstoff über die Nase; in Studien waren Werte von 4,88 oder mehr mit Erfolg verbunden.
6Häufige Fehler
Den sicheren Restdruck zu vergessen oder eine Flaschenzeit aufzurunden.
Den Faktor einer anderen Flaschengröße zu verwenden.
FiO₂ als Prozentwert oder SaO₂ als 97 statt 0,97 einzusetzen.
Das tatsächliche Körpergewicht für ein lungenprotektives Atemzugvolumen zu verwenden.
Ein ARDS einzustufen, ohne zu prüfen, ob der PEEP mindestens 5 cmH₂O beträgt.
Das × 10 beim Sauerstoffangebot zu vergessen.
7So sehen Prüfungsaufgaben aus
Leicht: FiO₂, Flascheninhalt und Atemminutenvolumen. Schätze die FiO₂ einer Nasenbrille oder den Fluss für einen Zielwert, die nutzbaren Liter in einer Flasche und das Atemminutenvolumen.
Mittel: Flaschendauer, P/F-Quotient und Sauerstoffgehalt. Bestimme, wie lange eine Flasche hält, stufe das ARDS nach dem P/F-Quotienten ein und berechne CaO₂ und die alveoläre Ventilation.
Schwer: Sauerstoffangebot, Beatmungsziele und ARDS-Schweregrad. Berechne DO₂, den höchsten Fluss für einen Transport, ein Atemzugvolumen aus dem Idealgewicht, den ROX-Index und stufe das ARDS mit kPa-Werten oder einem niedrigen PEEP ein.
Übungsaufgabe (erfundene Werte, keine klinische Empfehlung). Ein Patient erhält Sauerstoff über eine Nasenbrille mit 2 L/min. Schätze mit FiO₂ ≈ 21 % + 4 % pro L/min den eingeatmeten Sauerstoffanteil FiO₂ in Prozent.
2 L/min
Gesucht: FiO₂(%)
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Raumluft enthält bereits 21 % Sauerstoff.
Jeder L/min fügt etwa 4 % hinzu.
4·2 = 8%.
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FiO₂ schätzen: Raumluft enthält 21 % Sauerstoff. Eine Nasenbrille fügt bei Flüssen von 1 bis 6 L/min grob 4 % für jeden L/min hinzu, also FiO₂ ≈ 21 % + 4 % × Fluss (etwa 25–45 %). Der tatsächliche Wert hängt vom Atemmuster ab. Für Berechnungen wird die FiO₂ als Bruchteil verwendet: 40 % = 0,40.
Schätzung
FiO₂ ≈ 21 + 4·2 = 29 %
= 0,29 als Bruchteil
Antwort
FiO₂ = 29 %
Beispiel 2Mittel
Übungsaufgabe (erfundene Werte, keine klinische Empfehlung). Ein Patient atmet 22-mal pro Minute mit einem Atemzugvolumen von 390 mL. Der anatomische Totraum beträgt 160 mL. Bestimme die alveoläre Ventilation V̇A in L/min.
VT 390 mL22/minVD 160 mL
Gesucht: V̇A(L/min)
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Nur die Luft jenseits des Totraums erreicht die Alveolen.
390 − 160 = 230 mL pro Atemzug.
Multipliziere mit der Frequenz und rechne in L/min um.
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Ventilation: Atemminutenvolumen V̇E = Atemzugvolumen × Atemfrequenz (normal beim Erwachsenen etwa 5–8 L/min). Alveoläre Ventilation V̇A = (Atemzugvolumen − Totraum) × Frequenz, weil die Luft in den Atemwegen (beim Erwachsenen etwa 150 mL) nicht am Gasaustausch teilnimmt. Die lungenprotektive Beatmung verwendet etwa 6 mL pro kg Idealgewicht (PBW): Männer 50 + 0,91 × (Körpergröße in cm − 152,4) kg, Frauen 45,5 + 0,91 × (Körpergröße in cm − 152,4) kg (mit Zoll: 2,3 pro Zoll über 60 in).
Alveolärer Anteil eines Atemzugs
390 − 160 = 230 mL
Alveoläre Ventilation
V̇A = 230·22 = 5060 mL/min = 5,06 L/min
Antwort
V̇A = 5,06 L/min
Beispiel 3Schwer
Übungsaufgabe (erfundene Werte, keine klinische Empfehlung). Eine Flasche mit einem Wasservolumen von 2 L ist auf 99 bar gefüllt und läuft mit 5 L/min. Das Gasvolumen entspricht etwa dem Wasservolumen × dem Druck. In dieser Übung wird die Flasche bei 20 bar gewechselt. Nach wie vielen Minuten t muss sie gewechselt werden? Runde auf ganze Minuten ab.
2 L99 bar5 L/min20 bar
Gesucht: t(min)
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Nutzbarer Druck = 99 − 20 = 79 bar.
Nutzbares Gas = 2 L × 79 bar = 158 L.
Teile durch den Fluss und runde ab.
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Flaschendauer: nutzbare Liter = (Manometerdruck − sicherer Restdruck) × Flaschenfaktor, wobei der sichere Restdruck meist 200 psi beträgt. Flaschenfaktoren in L/psi: D 0,16, E 0,28, H (und K) 3,14. Dauer (min) = nutzbare Liter/Fluss (L/min). Runde eine Dauer ab, nie auf, damit die Flasche rechtzeitig gewechselt wird. In Systemen mit bar ist das Gasvolumen das Wasservolumen (L) × der Druck (bar).
Nutzbares Gas
2·(99 − 20) = 158 L
Duration
158/5 = 31,6 min → t = 31 min
Antwort
t = 31 min
Fragen und Antworten
Sauerstofftherapie und Atmungsberechnungen: Worum geht es?
Sauerstoff wird wie ein Arzneimittel verordnet: ein Gerät, ein Fluss oder eine Konzentration und eine Ziel-Sättigung. Pflegefachpersonen prüfen, ob eine tragbare Flasche für einen Transport reicht, schätzen den vom Patienten eingeatmeten Sauerstoff ab und verfolgen, wie gut die Lunge arbeitet.
Dieses Thema umfasst:
Sauerstofftherapie und Atmungsberechnungen: Wie löst man die Aufgaben Schritt für Schritt?
Bringe jeden Wert in die Einheiten der Formel: FiO₂ und SaO₂ als Bruchteile, PaO₂ in mmHg, Hb in g/dL.
Ziehe bei einer Flasche den sicheren Restdruck ab, multipliziere mit dem Flaschenfaktor und teile durch den Fluss.
Runde Flaschenzeiten und Flüsse ab, nie auf.
Prüfe beim P/F-Quotienten zuerst den PEEP, teile dann PaO₂ durch FiO₂ und vergleiche mit 300, 200 und 100 mmHg.
Ziehe bei der Ventilation für die alveoläre Ventilation den Totraum ab und verwende für Atemzugvolumina das Idealgewicht.
Sauerstofftherapie und Atmungsberechnungen: Welche Fehler passieren am häufigsten?
Den sicheren Restdruck von 200 psi zu vergessen.
Den Faktor der falschen Flaschengröße zu verwenden.
FiO₂ oder SaO₂ als Prozentwert zu verwenden.
Das tatsächliche Gewicht statt des Idealgewichts zu verwenden.
Das × 10 zu vergessen, wenn man CaO₂ in das Sauerstoffangebot umrechnet.
Ein ARDS einzustufen, wenn der PEEP unter 5 cmH₂O liegt.
Sauerstofftherapie und Atmungsberechnungen: Was wird geübt?
Leicht: FiO₂, Flascheninhalt und Atemminutenvolumen
Mittel: Flaschendauer, P/F-Quotient und Sauerstoffgehalt
Schwer: Sauerstoffangebot, Beatmungsziele und ARDS-Schweregrad
Jede Aufgabe hat neue Werte, so lernst du den Lösungsweg statt einer Antwort. Du hängst fest? Öffne zuerst einen kleinen Tipp und die vollständige Erklärung erst, wenn du sie brauchst.
So funktioniert das Üben
Jede Aufgabe hat neue Werte, so lernst du den Lösungsweg statt einer Antwort.
Du hängst fest? Öffne zuerst einen kleinen Tipp und die vollständige Erklärung erst, wenn du sie brauchst.
Dein Fortschritt, deine Fehler und gespeicherten Aufgaben bleiben erhalten, damit du vor der Prüfung wiederholen kannst.