Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Untersuchungen zur Sauerstoffsättigungskurve des Breitmaulnashorns (Ceratotherium simum) sowie Evaluierung von Pulsoximetriesensoren für Unpaarhufer (Breitmaulnashorn und Pferd)

In the first part a new sensor design for pulse oximetry was developed and evaluated in an experimental study in horses. A commercially available sensor for transmission pulse oximetry (Nonin 2000SL) was integrated into the new sensor design for reflectance pulse oximetry. Three prototypes were constructed and used in a desaturation study (100 – 70% SaO2) at the buccal mucosa in thirteen horses. The reference methods were blood gas analysis (SaO2) and invasive pulse frequency measurements. Bias and precision were examined by calculation of the root mean square deviation. The agreement between the two methods was analysed by Bland-Altman analysis. The quality of the pulse frequency measurements determined the quality of the SpO2 measurements. A good pulse signal strength resulted in a SpO2 accuracy which was comparable to that of the original sensor. (Nonin 2000SL: Arms = 3%; N1: Arms = 3,60%; N2b: Arms = 3,46%). Bland-Altman plots showed limits of agreements which are typical of pulse oximeters. In principle, the modified sensor design is suitable for the use in horses. In the second part the absorbance characteristics of oxy- and desoxyhaemoglobin were examined and the oxygen dissociation curve of the white rhinoceros was described. Haemoglobin of four adult white rhinoceroses was isolated and the oxygen dissociation curves were determined at pH 7.2 and pH 7.4 at 37°C. The absorbance spectra were measured under physiological standard conditions. The oxygen dissociation curve showed a marked left shift (p50 of 2,75 ± 0,07 and 2,00 ± 0,04 kPa at pH 7,2 and 7,4). The spectra showed only marginal deviations from human spectra, which can be explained by traces of methaemoglobin in vitro. Our data allow for the development of a species specific algorithm for the calculation of SaO2 in the white rhinoceros. The underestimation of the arterial oxygen saturation by pulse oximeters cannot be explained by our unsuspicious absorbance curves.

Im ersten Teil wurde ein neues Sensordesign zur Pulsoximetrie entwickelt und im Rahmen einer experimentellen Studie am Pferd evaluiert. Ein kommerziell erhältlicher Sensor zur Transmissionspulsoximetrie (Nonin 2000SL) wurde in das neue Sensordesign zur Reflexionspulsoximetrie integriert. Drei Prototypen (N1, N2a, N2b) wurden konstruiert und in einer Entsättigungsstudie (100 – 70% SaO2) an der bukkalen Schleimhaut bei dreizehn Pferden genutzt. Als Referenzmethoden dienten Blutgasanalysen (SaO2) sowie invasive Pulsfrequenzmessungen. Bias und Precision wurden mittels Kalkulation der mittleren quadratischen Abweichung und die Übereinstimmung der beiden Methoden wurde mittels Bland-Altman Analyse untersucht. Die Qualität der Pulsfrequenzmessung war ausschlaggebend für die Qualität der SpO2-Messungen. Eine gute Pulssignalstärke resultierte in einer SpO2-Messgenauigkeit, welche mit der des Originalsensors vergleichbar war (Nonin 2000SL: Arms = 3%; N1: Arms = 3,60%; N2b: Arms = 3,46%). Bland-Altman Plots zeigten für Pulsoximeter typische Übereinstimmungsgrenzen. Das modifizierte Sensordesign ist grundsätzlich zur Anwendung am Pferd geeignet. Im zweiten Teil wurden die Absorptionscharakteristika von Oxy- und Desoxyhämoglobin untersucht und die Sauerstoffsättigungskurve des Breitmaulnashorns beschrieben. Hämoglobin von vier adulten Breitmaulnashörnern wurde isoliert und die Sauerstoffsättigungskurven bei pH 7,2 und pH 7,4 bei 37°C bestimmt. Die Absorptionsspektren wurden unter physiologischen Normalbedingungen gemessen. Die Sauerstoffsättigungskurve zeigte eine deutliche Linksverschiebung (p50 von 2,75 ± 0,07 und 2,00 ± 0,04 kPa bei pH 7,2 und 7,4). Die Spektren zeigten nur marginale Abweichungen von humanen Spektren, welche durch Spuren von Methämoglobin in vitro zu erklären sind. Unsere Daten ermöglichen die Entwicklung eines spezies-spezifischen Algorithmus zur Berechnung von SaO2 beim Breitmaulnashorn. Die Unterschätzung der arteriellen Sauerstoffsättigung durch Pulsoximeter ist durch die gemessenen unauffälligen Absorptionskurven nicht erklärbar.

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