Sauerstoffkonzentrator: der Unterschied zu aktiviertem Sauerstoff.

Zwei Stellschrauben, nicht eine

Trockene Luft besteht zu rund 20,95 Prozent aus Sauerstoff, zu 78 Prozent aus Stickstoff, der Rest ist Argon, Kohlendioxid und Spurengase. Dieser Anteil ist bemerkenswert konstant: über dem Meer, in der Stadt, im Wald, auf 3000 Metern. Was sich mit der Höhe ändert, ist nicht der Anteil, sondern der Druck — und damit die Zahl der Moleküle, die pro Atemzug ankommen.

Wer an dieser Ausgangslage mit einem Gerät etwas verändern will, hat genau zwei Möglichkeiten. Er kann die Menge verändern, also den Anteil oder den Druck des Sauerstoffs in der eingeatmeten Luft anheben. Oder er kann den Zustand der Moleküle verändern, ohne dass mehr davon da wären. Das sind grundverschiedene Ansatzpunkte, und die meisten Missverständnisse in diesem Feld entstehen daraus, dass beides in einen Topf geworfen wird.

Der Konzentrator: mehr Sauerstoff, sauber nachvollziehbar

Ein Sauerstoffkonzentrator gehört zur ersten Kategorie. Er stellt Sauerstoff nicht her — er sortiert ihn aus der Umgebungsluft heraus. Das Verfahren heißt Druckwechsel-Adsorption, im Englischen pressure swing adsorption. Ein Kompressor drückt Umgebungsluft durch einen Behälter mit Zeolith, einem porösen Mineral mit sehr gleichmäßigen Hohlräumen. Unter Druck lagert sich Stickstoff bevorzugt an dieses Material an, während Sauerstoff weitgehend hindurchgeht. Am Ausgang steht damit ein deutlich sauerstoffreicheres Gas.

Damit der Vorgang nicht nach einem Durchgang endet, arbeiten die Geräte mit mindestens zwei Behältern im Wechsel: Der eine trennt gerade unter Druck, der andere wird entspannt und gibt den gebundenen Stickstoff wieder ab. Chai, Kothare und Sircar beschrieben 2011 in Industrial & Engineering Chemistry Research, wie sich dieser Zyklus beschleunigen lässt, um bei gleicher Leistung mit kleineren Behältern auszukommen — die technische Grundlage dafür, dass es heute tragbare Geräte gibt.

Der Punkt daran ist nicht, dass viel besser wäre als wenig. Der Punkt ist, dass es sich um eine schlicht messbare, unstrittige Veränderung handelt. Was der Konzentrator tut, lässt sich mit einem Sensor prüfen, und das Ergebnis hängt nicht davon ab, wem man glaubt.

Die Aktivierung: gleiche Menge, anderer Zustand

Die zweite Kategorie arbeitet anders. Geräte, die mit „aktiviertem“ oder „energetisiertem“ Sauerstoff werben, reichern die Luft nach eigener Darstellung nicht an. Der Anteil bleibt bei knapp 21 Prozent. Verändert werden soll stattdessen der energetische Zustand eines Teils der Moleküle. Bezug genommen wird dabei in der Regel auf den Singulett-Sauerstoff — das ist kein Marketingwort, sondern ein seit Jahrzehnten gut untersuchter Gegenstand der physikalischen Chemie.

Sauerstoff ist im Normalzustand ungewöhnlich: Sein Grundzustand ist ein Triplett-Zustand, was ihn trotz seiner Reaktionsfreude relativ träge macht. Wird Energie zugeführt, kann er in einen angeregten Singulett-Zustand übergehen und ist dann erheblich reaktiver. Schweitzer und Schmidt haben 2003 in Chemical Reviews zusammengetragen, auf welchen Wegen dieser Zustand entsteht und wie er wieder zerfällt; Ogilby lieferte 2010 in Chemical Society Reviews eine breitere Einordnung.

Aus dieser Literatur stammt auch die Zahl, die man kennen sollte, wenn man über Anwendungen am Menschen nachdenkt. Der angeregte Zustand ist nicht stabil, sondern wird von seiner Umgebung abgeregt — und zwar besonders wirksam von Wasser. In Wasser beträgt die Lebensdauer des Singulett-Sauerstoffs rund 3,5 Mikrosekunden.

Damit ist nicht gesagt, dass in solchen Geräten nichts passiert. Gesagt ist: Was immer dort passiert, es endet in feuchter Umgebung innerhalb von Mikrosekunden. Wer eine Wirkung über Stunden oder Tage beschreibt, müsste erklären, welcher zweite, längerlebige Mechanismus dafür verantwortlich sein soll. Diese Erklärung ist uns in der zugänglichen Literatur nicht begegnet.

Wann Sauerstoffgabe belegt etwas bringt

Bleibt die Frage, was zusätzlicher Sauerstoff überhaupt ausrichtet. Dazu gibt es eine ungewöhnlich klare Studienlage — und sie ist zweigeteilt.

Bei ausgeprägtem Sauerstoffmangel im Blut ist der Nutzen seit über vierzig Jahren belegt. Die amerikanische Nocturnal-Oxygen-Therapy-Trial-Gruppe zeigte 1980 in den Annals of Internal Medicine, dass eine durchgehende Sauerstoffgabe bei schwerer chronischer Lungenerkrankung mit deutlich erniedrigten Blutgaswerten die Sterblichkeit gegenüber einer nur nächtlichen Gabe senkte. Die britische Medical-Research-Council-Arbeitsgruppe kam 1981 im Lancet unabhängig zu einem vergleichbaren Ergebnis.

Und dann die andere Hälfte, die seltener zitiert wird. Die Long-Term-Oxygen-Treatment-Trial-Gruppe untersuchte 2016 im New England Journal of Medicine genau die Gruppe, bei der die Werte nur mäßig erniedrigt waren. 738 Teilnehmende wurden randomisiert; die eine Hälfte erhielt langfristig zusätzlichen Sauerstoff, die andere nicht. Ergebnis: kein Unterschied bei Sterblichkeit, Krankenhausaufnahmen, Beschwerden oder Lebensqualität.

Das ist eine unbequeme, aber sehr nützliche Erkenntnis. Sauerstoff ist kein Mittel, das umso mehr nützt, je mehr man davon gibt. Er gleicht einen Mangel aus. Wo kein Mangel besteht, verändert zusätzlicher Sauerstoff in den untersuchten Endpunkten nichts. Beides — Diagnose des Mangels wie Verordnung — gehört in ärztliche Hände und ins Rezept, nicht ins Wellness-Regal.

Was daraus folgt — und was nicht

Drei Dinge geben die genannten Arbeiten her. Erstens: Ein Konzentrator verändert nachprüfbar die Sauerstoffmenge im Gas, auf rund 90 bis 96 Prozent. Zweitens: Singulett-Sauerstoff ist ein realer, gut beschriebener Zustand, dessen Lebensdauer in Wasser im Bereich weniger Mikrosekunden liegt. Drittens: Zusätzlicher Sauerstoff senkt die Sterblichkeit bei ausgeprägtem Mangel — und bewegte bei nur mäßigem Mangel in einer großen randomisierten Studie keinen der gemessenen Endpunkte.

Und jetzt das, was daraus ausdrücklich nicht folgt:

• Aus der Physik des Singulett-Sauerstoffs folgt keine Wirkung eines Geräts. Dass ein Zustand existiert und beschrieben ist, sagt nichts darüber, ob ein bestimmtes Gerät ihn erzeugt, in welcher Menge, und ob davon etwas im Körper ankommt. Diese drei Schritte sind einzeln zu belegen, und keiner folgt aus dem vorigen.
• Die Studien zur Sauerstoffgabe sind keine Studien zu Wellness-Geräten. Untersucht wurden verordnete Sauerstofftherapien bei kranken Menschen mit gemessenem Mangel, über Monate, unter ärztlicher Aufsicht. Von dort führt kein Weg zu einer Aussage über ein Gerät im Wohnzimmer eines gesunden Menschen.
• „Mehr messbar“ heißt nicht „besser“. Dass beim Konzentrator die Veränderung leichter nachweisbar ist als bei der Aktivierung, macht ihn nicht zum überlegenen Gerät für irgendeinen Zweck. Es macht nur seine Funktionsweise unstrittiger.
• Wir stellen die beiden Verfahren hier nicht gegeneinander. Sie beantworten verschiedene Fragen. Ein Vergleich wäre nur dann sinnvoll, wenn es für beide belastbare Daten zum selben Endpunkt gäbe — die gibt es nicht.
• Wer einen Verdacht auf Sauerstoffmangel hat, gehört zum Arzt und nicht in einen Gerätevergleich. Ein niedriger Wert am Fingerclip ist ein Anlass für eine Abklärung, kein Anlass für eine Anschaffung.

Was bleibt, ist eine nüchterne Landkarte: Das eine Verfahren verändert eine Menge und ist damit technisch eindeutig. Das andere beschreibt einen Zustand, dessen Physik gut untersucht ist, dessen Weg vom Gerät in den Körper aber offen bleibt. Diese Unterscheidung hilft mehr als jede Rangliste.

Ein Verfahren fällt in dieser Aufstellung aus dem Rahmen, weil es genau in die andere Richtung arbeitet: Beim Intervall-Höhentraining (IHHT) wird der Sauerstoffanteil der Atemluft zeitweise abgesenkt statt erhöht. Der Reiz liegt dort im Wechsel, nicht im Mehr.

Häufige Fragen

Quellen

• Chai SW, Kothare MV, Sircar S. Rapid Pressure Swing Adsorption for Reduction of Bed Size Factor of a Medical Oxygen Concentrator. Ind Eng Chem Res. 2011;50(14):8703–8710. doi:10.1021/ie2005093
• Schweitzer C, Schmidt R. Physical mechanisms of generation and deactivation of singlet oxygen. Chem Rev. 2003;103(5):1685–1757. doi:10.1021/cr010371d · PubMed 12744692
• Ogilby PR. Singlet oxygen: there is indeed something new under the sun. Chem Soc Rev. 2010;39(8):3181–3209. doi:10.1039/b926014p · PubMed 20571680
• Nocturnal Oxygen Therapy Trial Group. Continuous or nocturnal oxygen therapy in hypoxemic chronic obstructive lung disease: a clinical trial. Ann Intern Med. 1980;93(3):391–398. doi:10.7326/0003-4819-93-3-391 · PubMed 6776858
• Medical Research Council Working Party. Long term domiciliary oxygen therapy in chronic hypoxic cor pulmonale complicating chronic bronchitis and emphysema. Lancet. 1981;1(8222):681–686. PubMed 6110912
• Long-Term Oxygen Treatment Trial Research Group. A Randomized Trial of Long-Term Oxygen for COPD with Moderate Desaturation. N Engl J Med. 2016;375(17):1617–1627. doi:10.1056/NEJMoa1604344 · PubMed 27783918

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