Millimeter of Mercury
Symbol: mmHgWorldwide
Was ist ein/eine Millimeter of Mercury (mmHg)?
Formale Definition
Der Millimeter Quecksilber (Symbol: mmHg) ist eine Einheit des Drucks, definiert als der Druck, der an der Basis einer Quecksilbersäule genau 1 Millimeter hoch, bei einer Temperatur von 0°C, unter der standardmäßigen Erdbeschleunigung von 9.80665 m/s² ausgeübt wird. Ein mmHg entspricht ungefähr 133.322 387 415 Pascal. Der Standardluftdruck beträgt genau 760 mmHg.
Der mmHg ist eine manometrische Einheit — seine Definition basiert auf den physikalischen Eigenschaften einer spezifischen Substanz (Quecksilber) unter festgelegten Bedingungen. Die hohe Dichte von Quecksilber (13.595,1 kg/m³ bei 0°C) macht es praktisch für Barometer und Manometer, da selbst moderate Drücke messbare Säulenhöhen erzeugen. Wasser, das viel weniger dicht ist, würde Säulen benötigen, die ungefähr 13,6 Mal höher sind, um die gleichen Drücke zu messen.
Beziehung zum Torr
Der mmHg und das Torr werden oft synonym verwendet. Ein Torr ist genau als 1/760 einer Standardatmosphäre definiert, was ungefähr 133.322 368 421 Pa entspricht. Ein mmHg entspricht ungefähr 133.322 387 415 Pa. Der Unterschied — etwa 0,000015% — entsteht, weil das Torr algebraisch definiert ist, während der mmHg physikalisch definiert ist. Für alle medizinischen, meteorologischen und ingenieurtechnischen Zwecke gilt 1 mmHg = 1 Torr.
Etymology
Ursprung des Begriffs
Der Name "Millimeter Quecksilber" ist wörtlich beschreibend: er bezieht sich auf die Höhe einer Quecksilbersäule in Millimetern. Der lateinische Name für Quecksilber ist "hydrargyrum" (vom griechischen "hydrargyros" — Wasser-Silber), was Quecksilber sein chemisches Symbol Hg gibt. Die Abkürzung mmHg kombiniert die metrische Längeneinheit (mm) mit dem chemischen Symbol für Quecksilber (Hg).
Historische Entwicklung
Die Messungen der Quecksilbersäule stammen von Torricellis Barometer im Jahr 1643. Fast 300 Jahre lang wurde der atmosphärische Druck als die Höhe der Quecksilbersäule in einem Barometer angegeben — typischerweise etwa 760 mm auf Meereshöhe. Die medizinische Verwendung von mmHg begann 1896, als Scipione Riva-Rocci das Quecksilber-Sphygmomanometer zur Messung des Blutdrucks einführte. Der mmHg hat sich so fest in der Medizin etabliert, dass er bis heute trotz der Verfügbarkeit von SI-Alternativen bestehen bleibt.
Precise Definition
Physikalische Definition
Ein mmHg ist definiert als der Druck, der von einer Quecksilbersäule mit einer Höhe von 1 mm bei 0°C (273,15 K) unter standardmäßiger Erdbeschleunigung (g = 9,80665 m/s²) erzeugt wird. Mit der Formel P = ρgh: P = 13.595,1 kg/m³ × 9,80665 m/s² × 0,001 m = 133.322 387 415 Pa. Diese Definition hängt von der präzise gemessenen Dichte von Quecksilber bei 0°C ab.
NIST-Definition
Das US National Institute of Standards and Technology (NIST) definiert das konventionelle Millimeter Quecksilber als genau 133.322 387 415 Pa. Dieser Wert basiert auf der konventionellen Standarddichte von Quecksilber (13.595,1 kg/m³) und der konventionellen Standardgravitation (9.80665 m/s²). Die tatsächliche Dichte von Quecksilber variiert leicht mit Temperatur und isotopischer Zusammensetzung, aber der konventionelle Wert bietet einen festen Referenzwert.
Medizinischer Standard
In der medizinischen Praxis ist mmHg die Standard Einheit für Blutdruck, intrakraniellen Druck, intraokularen Druck und zentralen venösen Druck. Die Weltgesundheitsorganisation, die American Heart Association, die European Society of Cardiology und nahezu alle medizinischen Organisationen weltweit verwenden mmHg zur Berichterstattung über den Blutdruck. Diese Konvention ist so tief in der medizinischen Praxis verankert, dass ein Übergang zu SI-Einheiten (kPa) von der medizinischen Gemeinschaft abgelehnt wurde.
Geschichte
Torricellis Quecksilberbarometer
Im Jahr 1643 schuf Evangelista Torricelli das erste Quecksilberbarometer, indem er ein Glasrohr mit Quecksilber füllte, es in eine Schüssel mit Quecksilber umkehrte und beobachtete, dass die Säule auf etwa 760 mm fiel. Diese Messung gab direkt den atmosphärischen Druck in dem, was wir heute mmHg nennen, an. Torricellis Instrument wurde in den folgenden Jahrhunderten verfeinert, aber das grundlegende Prinzip — und die Maßeinheit — blieb unverändert.
Medizinische Übernahme
Im Jahr 1896 entwickelte der italienische Arzt Scipione Riva-Rocci das Quecksilber-Sphygmomanometer, das den Blutdruck maß, indem es den arteriellen Druck gegen eine Quecksilbersäule ausglich. Riva-Roccis Gerät maß nur den systolischen Druck. Im Jahr 1905 entdeckte der russische Arzt Nikolai Korotkoff die auskultatorische Methode zur Messung sowohl des systolischen als auch des diastolischen Drucks, indem er charakteristische Geräusche (Korotkoff-Geräusche) mit einem Stethoskop hörte, während die Manschette sich entleerte. Diese Technik, kombiniert mit dem Quecksilber-Sphygmomanometer, etablierte mmHg als die universelle Einheit für Blutdruck.
Meteorologische Verwendung
Quecksilberbarometer blieben vom 17. bis zum 20. Jahrhundert der Standard für Wetterbeobachtungsstationen. Aneroidbarometer (mechanisch, quecksilberfrei) wurden gegen Quecksilberinstrumente kalibriert und zeigten Werte in mmHg oder inHg an. Der Übergang zu Hektopascal (hPa) in der Meteorologie begann in den 1980er Jahren, aber einige Wetterdienste — insbesondere der US National Weather Service — berichten weiterhin über Druck in Zoll Quecksilber (inHg) für öffentliche Vorhersagen.
Der Ausstieg aus Quecksilber
Die Toxizität von Quecksilber hat zur schrittweisen Abschaffung von Quecksilberinstrumenten geführt. Die Richtlinie der Europäischen Union über die Beschränkung gefährlicher Stoffe (RoHS) und das Minamata-Abkommen von 2017 haben die Herstellung und den Verkauf von quecksilberhaltigen Geräten eingeschränkt. Die meisten Krankenhäuser verwenden jetzt aneroid oder digitale Sphygmomanometer, obwohl sie weiterhin Werte in mmHg anzeigen. Die Einheit überlebt, auch wenn die physische Quecksilbersäule aus der medizinischen Praxis verschwindet.
Aktuelle Verwendung
Blutdruckmessung
Die sichtbarste Verwendung von mmHg ist in der Blutdruckmessung. Normaler Blutdruck wird als unter 120/80 mmHg (systolisch/diastolisch) definiert. Hypertonie Stadium 1 liegt bei 130-139/80-89 mmHg. Hypertonie Stadium 2 liegt bei 140+/90+ mmHg. Hypertensive Krise ist über 180/120 mmHg. Diese Schwellenwerte, die von medizinischen Organisationen weltweit definiert werden, werden universell in mmHg angegeben.
Augenheilkunde
Der intraokulare Druck (IOP) wird in mmHg mittels Tonometrie gemessen. Normaler IOP liegt zwischen 10 und 21 mmHg. Erhöhter IOP ist ein bedeutender Risikofaktor für Glaukom, eine der Hauptursachen für Blindheit. IOP-Messungen leiten die Diagnose und Behandlung von Glaukom, wobei Zielwerte typischerweise unter 15-18 mmHg liegen, abhängig von der Schwere der Erkrankung.
Atemmedizin
Teildrücke der Blutgase werden in mmHg angegeben. Normaler arterieller Sauerstoffdruck (PaO₂) liegt bei 80-100 mmHg. Normaler arterieller CO₂-Druck (PaCO₂) liegt bei 35-45 mmHg. Diese Werte sind entscheidend für die Diagnose von Atemversagen, die Verwaltung von Beatmungseinstellungen und die Überwachung von Patienten auf Intensivstationen.
Vakuum und Labor
Laborsysteme für Vakuum verwenden manchmal mmHg, insbesondere in älteren Geräten und Protokollen. Rotationsverdampfer, Vakuumöfen und Filtersysteme können Manometer haben, die in mmHg kalibriert sind. Ein "Wasseraspirator"-Vakuum erreicht etwa 10-25 mmHg. Eine typische Labor-Rotationsvakuumpumpe erreicht 0,01-0,1 mmHg.
Everyday Use
Beim Arzt
Jeder Besuch beim Arzt beginnt mit einer Blutdruckmessung in mmHg. Die Krankenschwester oder medizinische Assistentin wickelt eine Manschette um Ihren Oberarm, bläst sie auf, um den Blutfluss vorübergehend zu stoppen, und lässt dann den Druck langsam ab, während sie auf Pulsgeräusche hört. Das Ergebnis — zum Beispiel 120/80 mmHg — zeigt dem Arzt Ihren systolischen Druck (wenn das Herz sich zusammenzieht) und den diastolischen Druck (wenn das Herz sich entspannt). Das Verständnis dieser Zahlen ist eine der praktischsten Gesundheitskompetenzen.
Augenuntersuchungen
Während einer routinemäßigen Augenuntersuchung kann Ihr Augenarzt den intraokularen Druck mit einem Tonometer messen. Der "Luftstoß"-Test (Nicht-Kontakt-Tonometrie) oder die Goldstandard-Goldmann-Applanations-Tonometrie liefert einen Wert in mmHg. Ergebnisse über 21 mmHg können eine weitere Untersuchung auf Glaukom nach sich ziehen.
Wetterberichte
In den Vereinigten Staaten wird der barometrische Druck in Wettervorhersagen in Zoll Quecksilber (inHg) angegeben — einem nahen Verwandten von mmHg. Der Standardluftdruck beträgt 29,92 inHg, was 760 mmHg entspricht. In vielen anderen Ländern hat sich das Wetter auf Hektopascal umgestellt, aber das Erbe der Quecksilbersäule bleibt in den USA sichtbar.
Verständnis der Höhenwirkungen
Der partielle Sauerstoffdruck, gemessen in mmHg, erklärt die Höhenkrankheit. Auf Meereshöhe beträgt der partielle Sauerstoffdruck etwa 159 mmHg (21% von 760 mmHg). In 3.000 Metern Höhe sinkt er auf etwa 110 mmHg. In 5.500 Metern (Everest Basislager) beträgt er etwa 80 mmHg. Auf dem Gipfel des Everest (8.849 m) fällt er auf etwa 53 mmHg — weniger als ein Drittel des Wertes auf Meereshöhe.
In Science & Industry
Physiologie und Medizin
In der Physiologie wird mmHg für nahezu alle Druckmessungen im Körper verwendet. Zentralvenöser Druck: 2-6 mmHg. Druck in der Pulmonalarterie: 15-30 mmHg (systolisch). Intrakranieller Druck: 7-15 mmHg. Druck der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit: 5-15 mmHg. Druck der Pfortader: 5-10 mmHg. Diese Werte werden von Medizinstudenten auswendig gelernt und täglich von Ärzten verwendet.
Blutgasanalyse
Die Analyse von arteriellen Blutgasen (ABG) berichtet partielle Drücke in mmHg. PaO₂ (Sauerstoff): 80-100 mmHg normal. PaCO₂ (Kohlendioxid): 35-45 mmHg normal. Der alveoläre Sauerstoffdruck wird mit der alveolären Gasgleichung berechnet: PAO₂ = FiO₂ × (PB - PH₂O) - PaCO₂/RQ, wobei PB der barometrische Druck in mmHg und PH₂O der Dampfdruck von Wasser (47 mmHg bei Körpertemperatur) ist.
Dampfdruck
Dampfdrucke von Flüssigkeiten werden oft in mmHg tabelliert. Der Dampfdruck von Wasserdampf bei 20°C beträgt 17,5 mmHg. Bei 37°C (Körpertemperatur) beträgt er 47 mmHg. Der Dampfdruck von Quecksilber bei 20°C beträgt 0,0012 mmHg. Der Dampfdruck von Ethanol bei 20°C beträgt 44 mmHg. Diese Werte sind entscheidend für die chemische Technik, Meteorologie und Arbeitsschutz.
Osmotischer Druck
Der osmotische Druck in biologischen Systemen wird manchmal in mmHg ausgedrückt. Der normale osmotische Druck von Blutplasma beträgt etwa 5.400 mmHg (ca. 720 kPa). Der kolloidosmotische Druck von Plasmaproteinen beträgt etwa 25-28 mmHg — ein kritischer Wert für das Verständnis des Flüssigkeitsaustauschs über Kapillarwände (Starling-Kräfte).
Interesting Facts
Mercury sphygmomanometers are being banned worldwide due to mercury toxicity, yet the unit mmHg continues to be used universally for blood pressure. Digital devices display mmHg values calculated from electronic pressure sensors — no mercury involved.
The first blood pressure measurement in a human was performed by Reverend Stephen Hales in 1733, who inserted a glass tube directly into the artery of a horse (and later a human). He observed the blood rising to a height of approximately 2.5 meters — about 1,900 mmHg.
At the summit of Mount Everest, atmospheric pressure is approximately 253 mmHg — one-third of sea-level pressure. The oxygen partial pressure is about 53 mmHg, which is comparable to the PaO₂ of a patient in severe respiratory failure at sea level.
Mercury's density (13,595 kg/m³) is about 13.6 times that of water. If barometers used water instead of mercury, they would need to be about 10.3 meters tall to measure atmospheric pressure — impractical for a tabletop instrument.
The Minamata Convention on Mercury (2017), signed by over 140 countries, phases out mercury-containing measuring devices including thermometers and sphygmomanometers by 2020. Medical devices were the last major consumer use of mercury.
Normal intraocular pressure (12-22 mmHg) is much lower than blood pressure (120/80 mmHg) because the eye is a delicate, fluid-filled structure. Even a modest increase to 25-30 mmHg can damage the optic nerve over time, causing glaucoma.
Conversion Table
| Unit | Value | |
|---|---|---|
| Pascal (Pa) | 133,322 | mmHg → Pa |
| Torr (Torr) | 1 | mmHg → Torr |
| Atmosphere (atm) | 0,001316 | mmHg → atm |
| Bar (bar) | 0,001333 | mmHg → bar |
| Kilopascal (kPa) | 0,133322 | mmHg → kPa |