B BRAUN 7 Die Infusionslösungen... 50

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1 7 Die Infusionslösungen Grundlegende Physiologie der Flüssigkeitsräume Die Flüssigkeitsräume Austauschprozesse zwischen den Flüssigkeitsräumen Zufuhr von Wasser, Natrium und Chlorid Vollelektrolytlösungen Halbelektrolytlösungen Anwässerungslösungen Glukose 5% Zufuhr Anderer Elektrolyte Partielle und Totale Parenterale Ernährung Volumenersatzmittel (PlasmasubStitute) Osmodiuretica Lösungen für Korrekturen des Säure-basen-haushalts Infusionslösungen und Filter Zusammenfassung Kontrollfragen

2 7 Lernziele Die verschiedenen Flüssigkeitsräume im Körper und ihre Wechselbeziehungen kennenlernen Den entscheidenden Einfluss der Natriumkonzentration für die Verteilung einer Infusionslösung auf die Flüssigkeitsräume verstehen Die wichtigsten Infusionslösungen und ihre Anwendungsgebiete nenn können Kenntnis der grundlegenden Infusionsfilter DIE INFUSIONSLÖSUNGEN Alle Substanzen, die von außen zugeführt werden und im Körper (also nicht auf seinen Oberflächen) einen Effekt haben sollen, müssen zunächst einmal in die Blutbahn gelangen. Die Verteilung von dort auf andere Flüssigkeitsräume oder die Aufnahme durch die Körperzellen hängt danach im wesentlichen davon ab, was der Körper mit der Substanz macht. So gelangt beispielsweise Sauerstoff über die Membranen des Lungengewebes in die Blutbahn und von dort in alle Körperzellen. Nährstoffe gelangen über die Membranen des Darms in das Blut und von dort in den meisten Fällen in die Zellen, wobei es aber auch Ausnahmen gibt. So werden z. B. die Elektrolytionen Natrium und Chlorid kaum von den Zellen aufgenommen und sie bleiben in der Flüssigkeit außerhalb der Zellen, dem sog. extrazellulären Raum. Medikamente, die im Körper wirken sollen, müssen ebenfalls zunächst in die Blutbahn gelangen. Auch hier kann der Weg in die Blutbahn über Membranen der Lunge oder des Darmes oder z. B. auch über die Mundschleimhaut führen. Nicht jeder Weg ist für jedes Medikament geeignet. Will man generalisieren, so kann man sagen, dass sowohl für die Nährstoffaufnahme als auch für die Medikamentenaufnahme in die Blutbahn im Regelfall der Darm als Weg genutzt wird. Es gibt aber durchaus auch Situationen, in denen der Darm nicht funktionsfähig ist, z. B. nach größeren Operationen am Darm, oder aber funktions- 50

3 fähig wäre, aber nicht genutzt werden kann, z. B. wegen Vorbereitung vor Operationen an Magen und Darm. Schließlich gibt es Substanzen, die nicht durch den Darm in die Blutbahn gelangen können, wo der Darm also prinzipiell als Zufuhrweg nicht in Frage kommt, z. B. das Insulin bei Diabetikern. In allen diesen Fällen muss man wässrige Lösungen oder Fettemulsionen der Substanzen herstellen und diese dann entweder unter die Haut (subkutan), in die Muskulatur (intramuskulär) oder in die Blutbahn (intravenös) verabreichen. Alle diese Zufuhrwege umgehen den Darm und heißen deshalb mit Oberbegriff parenteral (Griechisch: am Darm vorbei). Hinsichtlich der Präparationen unterscheidet man im Detail zwischen Injektionslösungen und emulsionen und Infusionslösungen und emulsionen. Das entscheidende Kriterium für die Einteilung ist die zuzuführende Menge. -Injektionslösungen und -emulsionen: < 100 ml -Infusionslösungen und emulsionen: > 100 ml Bei den Behältnissen von 100 ml, kann man eine Unterscheidung zwischen Injektions- und Infusionsbehältnis dadurch treffen, dass der Dorn des Infusionsbesteckes (siehe Kap. 9.1) für ein Injektionsbehältnis zu groß ist. Normalerweise werden Injektionen mittels Injektionsnadel und Spritze durchgeführt, meist in die Muskulatur, manchmal unter die Haut und manchmal in eine Vene. Die Zufuhr verläuft über eine relativ kurze Zeit (zwischen einigen Sekunden und mehreren Minuten). Für Infusionen ist der Zufuhrweg praktisch immer über eine Vene. Von akuten Situationen abgesehen dauert eine Infusion etliche Stunden. Patienten können auch über Tage und Wochen infundiert werden. Hier werden die leeren Behältnisse dann durch neue, volle ersetzt. Der Zweck einer Infusion ist also die Zufuhr von Substanzen und Flüssigkeit in großem Maßstab und in aller Regel über längeren Zeitraum. Dieses Kapitel beschäftigt sich mit den wichtigsten Typen von Infusionslösungen und emulsionen und mit ihren Anwendungsgebieten. Es beschreibt die physiologischen Grundlagen (physikalische und chemische Prozesse) in dem Umfang, der erforderlich ist um die Zusammensetzung der Infusionslösungen zu verstehen. Infusionslösungen sind großvolumige Zubereitungen von Substanzen in wässriger Lösung oder Emulsion und dienen der Zufuhr dieser Substanzen und des Wassers über Venen. 51

4 7.1 GRUNDLEGENDE PHYSIOLOGIE DER FLÜSSIGKEITSRÄUME DIE FLÜSSIGKEITSRÄUME Im Körper sind die Zellen durch Membranen voneinander abgegrenzt. Der Flüssigkeitsraum in den Zellen heißt intrazellulärer Raum. Für diesen Raum ist eine Elektrolytzusammensetzung typisch, die reich an Kalium, Magnesium und Phosphat ist, während Natrium, Calcium und Chlorid kaum vorhanden sind. Alle Zellen sind von einer Flüssigkeit umgeben. Der Raum, den diese Flüssigkeit einnimmt heißt interstitieller Raum. Der Kreislauf ist ein weiterer Flüssigkeitsraum, den man intravasalen Raum nennt und der an manchen Stellen über Membranen in Kontakt mit dem interstitiellen Raum steht. Hinsichtlich der Elektrolytzusammensetzung sind interstitieller Raum und intravasaler Raum fast identisch (s. Tab.6) Verglichen mit dem intrazellulären Raum haben die Flüssigkeiten in diesen zwei Räumen relativ viel Natrium, Calcium und Chlorid und relativ wenig Kalium, Magnesium und Phosphat. Interstitieller Raum und intravasaler Raum werden unter dem Oberbegriff extrazellulärer Raum zusammengefasst. Tabelle 6: Konzentrationen ausgewählter Elektrolyte in den verschiedenen Flüssigkeitsräumen Intrazellulärer Raum Extrazellulärer Raum Interstitieller Raum Intravasaler Raum Natrium 10 mmol/l 143 mmol/l 141 mmol/l Kalium 155 mmol/l 4 mmol/l 4 mmol/l Calcium < mmol/l 1.3 mmol/l 2.5 mmol/l Magnesium 15 mmol/l 0.7 mmol/l 1 mmol/l Chlorid 8 mmol/l 115 mmol/l 103 mmol/l Phosphat 65 mmol/l 1 mmol/l 1 mmol/l Natrium ist das dominierende Kation der extrazellulären Flüssigkeit. 52

5 7.1.2 AUSTAUSCHPROZESSE ZWISCHEN DEN FLÜSSIG- KEITSRÄUMEN Austauschprozesse zwischen den genannten Flüssigkeitsräumen finden ständig statt. Dabei sind immer Barrieren zu überwinden, weil Membranen nicht überall und auch nicht für alle Substanzen gleichermaßen durchlässig sind. Austauschprozesse müssen also durch die Membranen hindurch erfolgen und es gibt eine große Vielzahl von unterschiedlichen Möglichkeiten. Am einfachsten ist es, wenn die Substanz ungehindert durch Poren in der Membran passieren kann. Diese Poren haben einen Durchmesser, der viel größer als der der Substanz ist, die sie durchlassen sollen. So sind z. B. die Poren der Membranen die den intravasalen vom interstitiellen Raum abgrenzen so groß, dass Stoffe wie Elektrolyte, Aminosäuren und Glukose frei passieren können, während große Moleküle (sog. Makromoleküle), wie z. B. die Proteine des Plasmas kaum hindurch kommen. Da diese Plasmaproteine Wasser zurückhalten, können Austauschprozesse zwischen interstitiellem und intravasalem Raum für die genannten Stoffe ablaufen, ohne dass es dabei zu einer Verminderung des Flüssigkeit im intravasalen Raum kommt. Manchmal erfolgt der Austauschprozess über ganz spezielle Kanäle, die so ausgelegt sind, dass nur ganz bestimmte Substanzen, manchmal gar nur eine bestimmte Substanz, befördert werden können. Ein Transportmechanismus steht zur Verfügung, der gezielt die Substanz oder die Substanzen erkennt und durch die Membran, unter Aufwendung von Energie, durchschleust. Ein solcher Transport sorgt z. B. dafür, dass in den intrazellulären Raum gelangtes Natrium wieder herausgepumpt wird. Dabei wird Wasser passiv mitgeschleppt, und zwar gerade so viel, dass die Konzentration von Natrium im extrazellulären Raum normal bleibt. Für die Verteilung einer zugeführten Infusionslösung zwischen intrazellulärem und extrazellulärem Raum ist deshalb die Natriumkonzentration der entscheidende Parameter. Hat eine Lösung eine Natriumkonzentration, die der des extrazellulären Raumes entspricht, so kann die zugeführte Flüssigkeit nicht in den intrazellulären Raum gelangen und verteilt sich gleichmäßig zwischen intravasalem und interstitiellem Raum. Lösungen, die Wasser auch für die Zellen (also intrazellulär) zur Verfügung stellen sollen, müssen Natriumkonzentrationen haben, die deutlich unter der des extrazellulären Raums sind. 53

6 Die Natriumkonzentration einer Infusionslösung entscheidet darüber, wie sich die Flüssigkeit dieser Infusionslösung zwischen intra- und extrazellulärem Raum verteilt. Lösungen, deren Volumen im intravasalen Raum verbleiben sollen (s. u. Volumenersatzmittel), müssen nicht nur Natriumkonzentrationen wie im Plasma haben, sondern auch noch eine makromolekulare Substanz, die die Flüssigkeit im intravasalen Raum hält. Soll eine Infusionslösung in intravasalen Raum verbleiben, so muss sie eine Natriumkonzentration wie das Plasma haben und eine makromolekulare Substanz enthalten. 7.2 ZUFUHR VON WASSER, NATRIUM UND CHLORID VOLLELEKTROLYTLÖSUNGEN Speziell bei Operationen kann es zu großen Verlusten extrazellulärer Flüssigkeit kommen und zwar sowohl in der Form von interstitieller Flüssigkeit als auch in der Form von Blut. Interstitielle Flüssigkeitsverluste können durch Lösungen ausgeglichen werden, die mindestens hinsichtlich Natrium und Chlorid eine ähnliche Konzentration wie die extrazelluläre Flüssigkeit haben. Auch Blutverluste können mit solchen Lösungen ausgeglichen werden, sofern keine kritischen Werte für die Blutverluste eingetreten sind. Die in der Klinik für diesen Zweck verwendeten Lösungen heißen Vollelektrolytlösungen. Neben der richtigen Konzentration von Natrium und Chlorid haben sie häufig auch Kalium und Calcium in Konzentrationen, die denen der extrazellulären Flüssigkeit entsprechen. Da extrazelluläre Flüssigkeit auch Bikarbonat enthält, dieses aber bei der Infusionslösungsherstellung problematisch ist, wird auf dessen Zusatz in jedem Fall verzichtet. Manche Vollelektrolytlösungen enthalten dafür Acetat und Laktat, die der Körper leicht in Bikarbonat umwandeln kann. Vollelektrolytlösungen werden schnell und praktisch unverändert durch die Niere 54

7 ausgeschieden. Ein weiteres Anwendungsgebiet dieser Lösungen ist daher die Auflösung und parenterale Verabreichung von Medikamenten. Da diese Lösungen nach Zufuhr rasch durch die Nieren eliminiert werden, sind sie außerdem die am häufigsten verwendeten Lösungen, um Medikamente zuzuführen. Typische Beispiele für solche Lösungen sind in der Tabelle 7 zusammengestellt. Tabelle 7: Einige typische Vollelektrolytlösungen Elektrolytkonzentrationen in mmol/l Lösung Natrium Kalium Calcium Chlorid Laktat Ringerlösung Ringerlaktat Physiologische Kochsalzlösung Vollelektrolytlösungen haben eine Elektrolytzusammensetzung, die der des Plasmas ähnelt. Sie dienen der Substitution von Verlusten extrazellulärer Flüssigkeit bei chirurgischen Eingriffen und als Trägerlösung für Medikamente HALBELEKTROLYTLÖSUNGEN Enthält eine Infusionslösung nur ca. 50% der Natriumkonzentration des Plasmas, so spricht man von einer Halbelektrolytlösung. Ein Teil der zugeführten Flüssigkeit kann nun auch die Zellen mit Wasser versorgen. Solche Lösungen dienen hauptsächlich einer akzeptablen, keineswegs optimalen Versorgung des Patienten mit den wichtigsten Nährstoffen, nämlich Wasser und Natrium, wenn eine orale Aufnahme über kurze Zeiträume (wenige Tage) nicht möglich oder erlaubt ist. Häufig werden diese Lösungen durch Zusatz von Kalium ergänzt. Die Elektrolytzusammensetzung entspricht genau der Hälfte derjenigen, die für Vollelektrolytlösungen typisch ist und man nennt diese Lösungen auch halbstark (halbstarke Ringerlösung, halbstarke Ringerlaktatlösung und halbstarke physiologi- 55

8 sche Kochsalzlösung). Halbelektrolytlösungen dienen in erster Linie der Zufuhr von Wasser und Natrium. Sie können als vereinfachte Basislösungen fungieren, wenn man die erforderliche Kaliummenge zusetzt ANWÄSSERUNGSLÖSUNGEN Lösungen, die nur ca. ein Viertel der Natriumkonzentration von Vollelektrolytlösungen aufweisen, nennt man Viertel-Elektrolytlösungen oder auch Anwässerungslösungen, weil sie viel Wasser für die Zellen zur Verfügung stellen. Diese Lösungen enthalten weder Kalium noch Calcium und normalerweise auch nicht Acetat oder Laktat. Verwendet werden diese Lösungen bei Patienten mit Flüssigkeitsmangel und unbekannter Nierenfunktion. Hat der Patient eine intakte Niere, so kommt es im Gefolge der Infusion einer ausreichenden Menge einer solchen Lösungen zur Harnbildung. Bei gestörter Nierenfunktion tritt die Harnbildung nicht ein. Der Patient würde dann größere Mengen an Natrium nicht gut vertragen haben und auch Kalium und Calciumzufuhr sind bei diesen Patienten potentiell sehr problematisch. Anwässerungslösungen dienen der Zufuhr von Wasser bei unbekannter Nierenfunktion GLUKOSE 5% Reines Wasser kann die roten Blutkörperchen zum Platzen bringen. Will man also Wasser parenteral verabreichen, ohne gleichzeitig Natrium zu geben, so muss man eine Glukose 5% Lösung nehmen. Der Glukosezusatz verhindert die Nebenwirkung des reinen Wassers. Die Verabreichung von Wasser ohne Natrium ist eigentlich eine Ausnahmesituation, die nur bei Patienten Sinn macht, deren Niere nicht funktioniert. Hier würde die 56

9 Zufuhr von Natrium nicht durch eine Elimination im Harn kompensiert werden können und der Natriumwert im Blut würde ansteigen und Probleme bereiten. Glukose 5% wird daher häufig in Kombination mit anderen Lösungen verwendet. So kann man durch die Zufuhr von Glukose 5% und einer Vollelektrolytlösung zu gleichen Volumenteilen zu einer Infusion gelangen, die der einer Halbelektrolytlösung entspricht. Man kann Glukose 5% verwenden, um die parenterale Ernährung hinsichtlich der Gesamtwasserzufuhr abzugleichen. Glukose 5% wird oft auch als Trägerlösung für Medikamente verwendet. Die verwendeten Volumina entsprechen hier allerdings denen von Injektionen. Glukose 5% dient der Zufuhr von Wasser und als Trägerlösung für Medikamente bei Injektionen oder Infusionen. 7.3 ZUFUHR ANDERER ELEKTROLYTE Ohne Zufuhr von außen kommt es sehr bald zu Defiziten nicht nur an Wasser und Natrium, sondern auch an Kalium, Magnesium, Calcium und Phosphat. Wenn ein Patient über mehrere Tage keine Zufuhr von außen erhält, können kritische und sogar lebensbedrohliche Defizite innerhalb kurzer Zeit entstehen. Die Aufgabe der Elektrolytkonzentrate ist es den Therapeuten zu befähigen diese Elektrolyte in Mengen zu verabreichen, die den Tagesbedarf decken. Die Konzentrate werden anderen Lösungen in entsprechender Menge zugesetzt. Meistens sind dies Lösungen, die im Rahmen der parenteralen Ernährung verwendet werden. Typische Beispiele für Elektrolytkonzentrate sind Natriumchlorid 5,85% (1 molar), Kaliumchlorid 14,9% (2 molar), Kaliumphosphat nach USP (United States Pharmacopeia, des Arzneibuch der USA), Magnesiumsulfat 50% (2 molar) und Calcium Gluconat 10% (0,225 molar). Elektrolytkonzentrate dienen der Ergänzung von Infusionslösungen mit Elektrolyten, die zugeführt werden sollen. 57

10 7.4 PARTIELLE UND TOTALE PARENTERALE ERNÄHRUNG Die Überbrückung einer kurzfristigen Nahrungskarenz bei erwachsenen Patienten mit gutem Ernährungszustand und normaler Stoffwechselaktivität erfordert nur die bedarfsdeckende Zufuhr von Wasser und Elektrolyten und die Zufuhr von Glukose in der Größenordnung von g/tag. Diese Menge an Glukose ist zwar nicht bedarfsdeckend, sie reicht aber aus um den Eiweißabbau entscheidend einzuschränken (s. Kap. 5.1). Gegebenenfalls können zusätzlich auch Vitamine verabreicht werden. Man spricht hier von partieller parenteraler Ernährung. Typische Lösungen für die partielle parenterale Ernährung sind Sterofundin BG-5 und Normofundin (s. Tab. 8). Diese Lösungen werden auch als Basislösungen bezeichnet. 2,5-3 l decken den Basisbedarf. Weil Calcium und Phosphat zusammen zur Ausfällung von Calciumphosphat führen würden, können nicht beide in einer Lösung enthalten sein. Tabelle 8: Bestandteile typischer Basislösungen (Sterofundin BG-5 und Normofundin G-5) Sterofundin BG-5 Normofundin G-5 Natrium (mmol/l) 53,7 100,0 Kalium (mmol/l) 24,2 18,0 Calcium (mmol/l) 0,0 2,0 Magnesium (mmol/l) 2,5 3,0 Chlorid (mmol/l) 53,5 90,0 Phosphat (mmol/l) 7,3 0,0 Acetat (mmol/l) 0,0 38,0 Laktat (mmol/l) 25,0 0,0 Glukose (g/l) 50,0 50,0 58

11 Basislösungen dienen der Zufuhr von Wasser und Elektrolyten in bedarfsdeckender und der Zufuhr von Glukose in minimal nötiger Menge, wenn eine kurzfristige Nahrungskarenz überbrückt werden soll. Bei erwachsenen Patienten mit schlechtem Ernährungszustand und/oder stark erhöhtem Grundumsatz muss möglichst früh mit einer parenteralen Ernährung begonnen werden. Diese sollte dann alle Nährstoffe in bedarfsdeckenden Mengen enthalten. Man spricht hier von totaler parenteraler Ernährung TPE (total parenteral nutrition, TPN). Zur Anwendung kommen dabei Aminosäuren, z. B. Aminoplasmal, hochprozentige Glukoselösungen (> 20%), Fettemulsionen wie Lipofundin MCT, und Elektrolyte, Vitamine und Spurenelemente (Tracutil ) in Form von Konzentraten. Nach welchen Kriterien Regime für die parenterale Ernährung zusammengestellt werden, ist Gegenstand einer einwöchigen Schulung, daher kann hier nicht näher darauf eingegangen werden. 7.5 VOLUMENERSATZMITTEL (PLASMASUBSTITUTE) Ein größerer Mangel an Flüssigkeit im Blutkreislauf (sog. Plasmavolumen) wird schlecht toleriert und führt zu Schock und, unbehandelt, zu Organversagen und Tod. Ursachen für einen solchen Flüssigkeitsmangel im Kreislauf können Blutverluste aber auch die Erweiterung der Blutgefäße sein. Während in früheren Zeiten zum Ausgleich sehr schnell Vollblut gegeben wurde, ist man angesichts der Gefahren von Blut, vor allem wegen der Möglichkeit der Übertragung potentiell tödlicher Infektionen heute sehr viel vorsichtiger geworden. Bei Blutverlusten von 30-40% des Blutvolumens genügt es oft das intravasal verlorengegangene Volumen zu ersetzen. Die Lösungen, die dafür verwendet werden, sind ihrer Zusammensetzung nach Vollelektrolytlösungen mit einer makromolekularen Substanz. Man nennt diese Lösungen Volumenersatzmittel oder Plasmasubstitute. Typische Beispiele für solche Lösungen sind Gelafundin 4% (im Ausland Gelofusine ) und Hemohes 6% oder 10%. Volumenersatzlösungen werden häufig auch in Kombination mit Blutbestandteilen oder Blut verabreicht. 59

12 Volumenersatzmittel dienen dem Ausgleich des Plasmavolumens, wenn dieses in ein Defizit gerät. TREND Durch die nicht unerheblichen Risiken einer Fremdbluttransfusion gewinnt folgendes Verfahren einen immer größeren Stellenwert: Die Autologe-Transfusion (Eigenbluttransfusion). Dabei wird bei geplanten Eingriffen z. B. schon in einigem Zeitabstand vor dem Eingriff dem Patienten Eigenblut entnommen, das dann während oder nach der Operation retransfundiert wird. Bei nicht planbaren operativen Eingriffen o. ä. besteht die Möglichkeit, durch Rückgewinnung von Blut aus der Saugerflüssigkeit ebenfalls eine Retransfusion durchzuführen. Bei diesem Verfahren sind aber noch Grenzen gesetzt. 7.6 OSMODIURETICA In der Niere entsteht Harn dadurch, dass Plasmawasser (Blut ohne Zellen und Plasmaeiweißen) in den funktionellen Einheiten abfiltriert wird. Dieser Primärharn enthält alle im Plasmawasser gelösten Nährstoffe, daneben aber auch Abbauprodukte des Stoffwechsels, die der Körper eliminieren muss. An die Filtration des Plasmawassers schließt sich ein Prozess an, bei dem Wasser und Nährstoffe fast vollständig aus dem Primärharn zurück in das Blut gelangen. Übrig bleibt der eigentliche Harn oder Sekundärharn, der dann in die Harnblase gelangt. Befindet sich im Primärharn ein Stoff, der zwar filtriert, aber dann nicht ins Blut zurückgenommen werden kann, so schleppt dieser Stoff einen Teil des Wassers mit sich in den Sekundärharn und es kommt zu einer Steigerung der Harnmenge. Mannit ist so ein Stoff. Die durch Infusion von Mannitlösungen (z. B. Osmofundin 15%) gesteigerte Harnmenge schwemmt Wasser aus und hält die Niere in Gang. Anwendungsgebiete für Mannitlösungen sind: die Senkung von Augen- und Hirndruck (hier spielt die Entwässerung der Gewebe die entscheidende Rolle), die Verhütung einer akuten Niereninsuffizienz, wenn diese sich gerade entwickelt und ein kritisches Stadium nicht überschritten hat (hier spielt die entscheidende Rolle, dass die Niere in Gang gehalten wird). 60

13 Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die forcierte Diurese (erzwungene, gesteigerte Harnproduktion). Hier wird die Infusion von Mannit mit der einer Vollelektrolytlösungen kombiniert. Da Vollelektrolytlösungen schnell und fast unverändert als Harn wieder abgegeben werden, kann man die Harnmenge enorm steigern und z. B. wasserlösliche, nierengängige Gifte im Harn aus dem Körper auszuschwemmen. Mannitlösungen dienen der Ausschwemmung von Wasser und in Kombination mit Vollelektrolytlösungen der Elimination nierengängiger Gifte. 7.7 LÖSUNGEN FÜR KORREKTUREN DES SÄURE-BASEN-HAUSHALTS Der Körper produziert große Mengen an Kohlensäure. Mit der Nahrung werden sowohl Säuren als auch Basen zugeführt. Der Körper scheidet die Kohlensäure über die Lunge und die anderen Säuren und Basen über die Niere aus. Dadurch wird der ph-wert der extrazelluläre Flüssigkeit innerhalb sehr enger Grenzen ( ) gehalten. Verschiebungen des ph-wertes außerhalb dieser Grenzen sind akut lebensbedrohlich und müssen je nach ihrer Ursache behandelt werden. Liegt die Ursache im Bereich von Lunge und Atmung, so muss die Korrektur dort ansetzen, z. B. durch Beatmung. Liegt sie im Bereich des Stoffwechsels, so muss die zugrundeliegende Erkrankung behandelt werden. Die akute Verschiebung des ph-wertes muss in diesem Fall außerdem durch die Gabe einer Säure oder Base ausgeglichen werden. Bei einer metabolische Azidose (stoffwechselbedingte Erniedrigung des ph-werts, ph < 7.35) wird durch die Zufuhr der Base Natriumbikarbonat behandelt. Eine metabolische Alkalose (stoffwechselbedingte Erhöhung des ph-wertes, ph > 7.45) wird durch Zufuhr von Salzsäure ausgeglichen. Natriumbikarbonat dient der Behandlung einer metabolischen Azidose und Salzsäure der Behandlung einer metabolischen Alkalose. 61

14 7.8 INFUSIONSLÖSUNGEN UND FILTER Infusionslösungen oder deren Zubereitungen können aus verschiedenen Gründen Partikel oder Keime enthalten. Um nun in solcher Fällen eine Patientengefährdung weitestgehend zu reduzieren, werden Infusionsfilter eingesetzt. Man unterscheidet dabei zwei Grundtypen: Partikelfilter werden häufig aus einem Kunststoffgewebe wie ein Sieb hergestellt und haben üblicher Weise eine Porengröße von 5 µm (µm = Mikrometer = 1/1000 Millimeter). Dies entspricht dem Durchmesser der kleinsten Kapillaren der Blutbahn. Größere Partikel aus festen Bestandteilen wie z.b. Glas würden diese Kapillaren verschließen und somit eine Mikroembolie verursachen. Bei Filtration von Infusionslösungen mit 5 µm Partikelfiltern wird dies vermieden, jedoch können einige Bakterien diese Filter noch passieren Bakterienfilter Aufgrund der Kleinheit von Bakterien werden Bakterien mit einem Filter der Porenweite 0.2 µm abfiltriert. Damit können ihn keine Bakterien passieren, da diese stets größer sind. Allerdings könnten Bakterien einen solchen Filter im Laufe der Zeit durchwachsen. Daher werden heute üblicher Weise Membranfilter verwendet. Sie haben statt eines Maschensiebes eine poröse Membran, deren größte Öffnungen der Nominalweite entspricht. Die relativ dicke Membran kann von Bakterien nur sehr langsam durchwachsen werden Diese Membrane filtern auch wesentlich kleinere Partikel ab. Da hier keine messbare Porenweite mehr vorliegt, werden die Porengrößen solcher Filter validiert, d.h. mit geeichten Größen verglichen. Dazu versucht man Luft durch diese Poren zu drücken. Den Durchbruch von Luft nennt man Bubble point, durch Vergleich mit genormten Filtern kann so die größte Porenweite ermittelt werden. Da diese Drucke weit höher als übliche Infusionsdrucke sind, scheiden solche Filter zusätzlich Luft aus den Flüssigkeiten ab. Nicht mit Filtern zurück zu halten sind Viren, da sie nochmals kleiner sind und auch noch andere Zugangswege zum Körper benutzen. Zu berücksichtigen sind weiterhin noch die Flüssigkeiten, welche infundiert werden. Fette und fetthaltige Medikamente können nicht über bakteriendichte Filter gegeben werden, da Fett eigentlich kleine Tröpfchen in einer Trägerflüssigkeit ist. Diese Tröpfchen würden 0.2 µm Filter sofort verstopfen. Daher werden hier sog. Lipidfilter (Fettfilter) eingesetzt, welche eine Porenweite von 1.2µm verwenden. 62

15 Ein anderes Problem sind sogenannte Endotoxine. Dies sind Bruchstücke aus der Hülle einer bestimmten Klasse von Bakterien, welche beim Absterben dieser Bakterien entstehen. Diese Endotoxine können Reaktionen von z.b. Fieber bis hin zum Schock verursachen und müssen daher zurückgehalten werden. Aufgrund der unbestimmten Größe kann das nicht mechanisch geschehen, sondern durch geladene Filtermembranen, welche durch eine elektrische Ladung diese Endotoxine anziehen und somit festhalten. In Verbindung mit einer Porenweite von 0.2 µm sind solche geladenen Filter dann nicht nur bakteriendicht, sondern auch noch endotoxinretentiv (Endotoxin zurückhaltend) Aufgrund des völlig anderen Charakters von Blut werden für die Transfusion auch andere Filter eingesetzt als in der Infusionsmedizin. Übliche Porengröße für die Gabe von Vollblut sind 200 µm, also 0.2 Millimeter. Eine solche Porenweite ist gerade ausreichend, um größere Blutgerinnsel (Koagel) zu entfernen, welche Katheter oder Kanülen verstopfen und somit eine Unterbrechung der Transfusion verursachen würden. Eine Vermeidung von Mikroembolien können solche Filter nicht sicher stellen. Für eine bessere Effekivität werden auch Mikrofilter mit Porenweiten von 40, 20 oder sogar 10 µm verwendet. Diese Filter eleminieren wesentlich mehr und vor allem kleinere Koagel, aber auch einige der größeren Blutzellen. Da die Erythrozyten mit einem Durchmesser von ca. 7 µm die bei weitem wichtigste Komponente der Transfusion von Vollblut sind, ist mit 10 µm Porenweite die kleinste Filtergröße vorgegeben. Solch feine Poren verstopfen jedoch auch sehr schnell, d.h. die Kapazität eines Filters (Menge der filtrierten Blutes) und dessen Fließgeschwindigkeit in den Patienten (Flow) werden stark reduziert. Je nach Anwendungszweck, Menge des zu transfundierenden Blutes und Krankheitszustand des Patienten wird man sich also eines Blutfilters geeigneter Porenweite bedienen. Infusionsfilter sind für die Gabe von Blut wegen der zu kleinen Porenweite absolut ungeeignet. 63

16 7.9 ZUSAMMENFASSUNG Infusionen werden durchgeführt, wenn es um die intravenöse Zufuhr von Substanzen und Flüssigkeiten in großen Mengen, meist über längere Zeiträume, geht. Dabei gilt es grundlegende physiologische Zusammenhänge zu beachten, wie die Konzentration von Elektrolyten in den verschiedenen Flüssigkeitsräumen des Körpers oder der Austausch zwischen den Flüssigkeitsräumen. Vor allem Natrium spielt eine entscheidende Rolle für die Verteilung einer zugeführten Flüssigkeit zwischen intrazellulärem und extrazellulärem Raum. Einen großen Stellenwert innerhalb der Infusionstherapie nimmt die Zufuhr von Wasser, Natrium und Chlorid ein. Entspricht die Elektrolytzusammensetzung einer Lösung in etwa der des Plasmas, so spricht man von Vollelektrolytlösungen. Diese sind als Substitute beim Verlust extrazellulärer Flüssigkeit und als Trägerlösung für Medikamente indiziert. Halbelektrolylösungen enthalten demgegenüber nur ca. 50% der Natriumkonzentration des Plasmas. Sie dienen vor allem der Zufuhr von Wasser und Natrium. Geht es darum Wasser für die Zellen zur Verfügung zu stellen, z.b. bei Patienten mit Flüssigkeitsmangel und unbekannter Nierenfunktion, so verwendet man Anwässerungslösungen. Diese weisen ca. ein Viertel der Natriumkonzentration des Plasmas auf und enthalten weder Kalium noch Calcium. Will man Wasser parenteral verabreichen, ohne gleichzeitig Natrium zu geben, so ist eine Glukose 5% Lösung indiziert. Denn reines Wasser kann die roten Blutkörperchen zum Platzen bringen, was durch den Glukosezusatz verhindert wird. Glukose 5% dient also der Zufuhr von Wasser und wird außerdem bei Injektionen als Trägerlösung für Medikamente eingesetzt. Neben Wasser und Natrium muss auch die Verabreichung von Elektrolykonzentraten erfolgen, wenn über mehrere Tage keine Zufuhr von außen möglich ist. Kurzfristige Nahrungskarenzen können durch die bedarfsdeckende Zufuhr von Wasser, Elektrolyten und Glukose überbrückt werden. Bei dieser partiellen parenteralen Ernährung werden sog. Basislösungen eingesetzt. Liegt jedoch beim Patienten ein schlechter Ernährungszustand und/oder ein stark erhöhter Grundumsatz vor, ist eine totale parenterale Ernährung (TPE) erforderlich, bei der alle Nährstoffe in bedarfsdeckenden Mengen zugeführt werden. Eine weitere Gruppe von Infusionslösungen stellen Volumenersatzmittel dar, die dem Ausgleich des Plasmavolumens dienen, wenn dieses in ein Defizit gerät. Bei Blutverlusten von 30-40% des Blutvolumens werden Lösungen eingesetzt, die in ihrer Zusammensetzung Vollelektrolytlösungen mit einer makromolekularen Substanz entsprechen. Um die Risiken einer Fremdbluttransfusion zu entgehen wird auch immer 64

17 häufiger eine Autologe-Transfusion, also eine Transfusion mit Eigenblut vorgenommen. Wird die Ausschwemmung von Wasser gewünscht, kommen Mannitlösungen zum Einsatz, denn diese steigern die Harnmenge und halten die Niere in Gang. In Kombination mit Vollelektrolytlösungen kann somit auch die Eliminierung nierengängiger Gifte erreicht werden. Zur akuten Korrektur von ph-verschiebungen werden diese ursächlich behandelt und außerdem durch die Gabe einer Säure bzw. Base unterstützt. Bei einer metabolischen Azidose, also einer stoffwechselbedingten Erniedrigung des ph-wertes, ist die Zufuhr der Base Natriumbikarbonat indiziert. Eine metabolische Alkalose, also eine stoffwechselbedingten Erhöhung des ph-wertes, wird durch die Zufuhr von Salzsäure behandelt. Beim Einsatz von Infusionslösungen kommen verschiedene Filter zum Einsatz, die eine Patientengefährdung durch Partikel und Keime unterbinden sollen. Man unterscheidet hierbei zwei Grundtypen: Partikelfilter und Bakterienfilter. Des weiteren werden zum Filtern von Fetten Lipidfilter und zur Vermeidung des Eindringens von Endotoxinen elektrisch geladenefiltermembranen eingesetzt. Bei der Bluttransfusion sind Infusionsfilter wegen der zu kleinen Porenweite ungeeignet. Hier liegen Blutfilter verschiedener Porenweite vor, die je nach Anwendungszweck, Menge des zu transfundierenden Blutes und Krankheitszustand des Patienten zwischen 10 und 200 µm liegen KONTROLLFRAGEN Was bedeutet der Ausdruck parenteral? Welches Kriterium gilt für die Unterscheidung zwischen Injektionslösungen bzw. emulsionen und Infusionslösungen bzw. emulsionen? Definieren Sie Infusionslösungen! Intrazellulärer und extrazellulärer Raum unterscheiden sich in Bezug auf die Konzentration von Elektrolyten. Nennen Sie die wesentlichen Unterschiede! 65

18 Welches ist der entscheidende Parameter für die Verteilung einer Infusionslösung zwischen intrazellulärem und extrazellulärem Raum? Welche Substanzen müssen Infusionslösungen aufweisen um Wasser für die Zellen (also intrazellulär) zur Verfügung zu stellen? In welchen Fällen ist der Einsatz von Vollelektrolytlösungen indiziert? Welcher Flüssigkeit entspricht die Elektrolytzusammensetzung einer Vollelektrolytlösungen? Nennen Sie einige typische Vollelektrolytlösungen! Welche Funktion haben Halbelektrolytlösungen? Beschreiben Sie die Elektrolytkonzentration von Anwässerungslösungen! Nennen Sie die Indikationsbereiche für den Einsatz von Anwässerungslösungen! Welche Funktionen hat Glukose 5%? Welche Aufgabe haben Elektrolytkonzentrate? Beschreiben Sie die Indikation für die Infusion von Basislösungen! Nennen Sie einige typische Beispiele für Volumenersatzmittel! Welche Funktion erfüllen Volumenersatzmittel? Was versteht man unter Autologer Transfusion? Beschreiben Sie, welche Reaktion durch die Infusion von Mannitlösungen ausgelöst wird? Nennen Sie Anwendungsgebiete für Mannitlösungen! Durch welche Substanzen werden metabolische Azidose bzw. Alkalose behandelt? Welche Durchmesser haben die folgenden Filter: Partikelfilter, Bakterienfilter, Lipidfilter, Standard-Blutfilter und Mikrofilter? Was ist beim Einsatz von Blutfiltern zu beachten? 66

19 GLOSSAR: ERKLÄRUNG VON FACHAUSDRÜCKEN Albumin Alkalose Alkalität Aminosäuren Anitkörpertiter Atom Azidität Azidose Bicarbonat Bltuplasma Dextran Eiweißstoff im Blut, der das Wasser im Gewebesystem bindet Krankhafter Basenüberschuß im Blut, z. B. bei Verlust saurer Sekrete (Erbrechen) Basenüberschuß einer Lösung Eiweißbausteine Gehalt einer Lösung an Antikörpern (Substanz, die im Blut gebildet wird und den Körper gegen bestimmte Krankheiten schützt) Elementarbaustein Säuregehalt einer Lösung Krankhafte Übersäuerung des Blutes durch Stoffwechselprodukte Saures Salz der Kohlensäure. Im Blut vorkommender Stoff, der Wasserstoffionen (H+) bindet und dadurch eine Übersäuerung (Azidose)verhindert. Wird bei Störungen durch Infusion künstlich zugeführt (Puffersubstanz) Blut ohne Zellbestandteile Aus Glukosemolekülen aufgebauter hochmolekularer Zucker, der in Lösungen als Volumenersatzmittel Verwendung findet. Diffusion Allmähliche selbsttätige Vermischung von gasförmigen, flüssigen oder festen Stoffen, die untereinander in Berührung stehen, bis zur völligen Einheitlichkeit. Elektrolyt Stoff, der in einer Lösung den elektrischen Strom leitet, z. B. Säuren, Laugen, Salze. Gegensatz: Nichtelektrolyte, z. B. Zucker 67

20 Enteral Ester Extrazellulär Glykogen Glyzerin Homöostase Hyper Hypo Insuffizienz Interstitum Intrazellulär Inkompatibel Ionen Isoton Kalorie Katabolismus Kohlendioxid (CO 2 ) durch den Magen-Darm-Trakt Verbindung aus Alkoholen u. Säuren Außerhalb der Zelle Speicherungsform der Zucker im Körper (Leber, Muskel) dreiwertiger, sirupartiger Alkohol Durch den Regulationsmechanismus aufrechterhaltene Stabilität gewisser Körperfunktionen wie Stoffwechsel, Temperatur, Blutdruck u. a. gegenüber vielfältigen Einflüssen. erhöht erniedrigt ungenügende Leistung Zwischenzellgewebe innerhalb der Zelle unverträglich Atome oder Atomgruppen mit positiver (+ Kation) oder negativer (- Anion) elektrischer Ladung Lösung mit der gleichen Anzahl osmotisch wirksamer Teilchen wie eine Vergleichslösung, z. B. Blut (Blutisoton) Die Wärmemenge, die 1 l Wasser von 14,5 auf 15,5 C erwärmt. Abbaustoffwechsel Gas, das beim Stoffwechsel der Zellen entsteht und über die Lungen ausgeatmet wird. Führt bei Lungenversagen durch Anhäufung im Blut zur sogenannten Azidose. 68

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