Beatmung. Offenes Narkosesystem: Schimmelbusch-Maske. Oberflächenspannung. Surfactant

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1 Stundenplan Einführung, Geschichte, physiologische Grundlagen Sicherung der Atemwege, Inhalationsanästhesie Intubation, intravenöse Anästhesie, Sedierung Beatmung, Blutgasanalyse Voruntersuchungen, Aufklärung, Prämedikation Analgesie, Relaxation Volumenersatz, Therapie mit Blutkomponenten Lokal- und Regionalanästhesie, Lokalanästhetika Aufwachraum, postoperative Schmerztherapie Intra- und postoperatives Monitoring, Simulation Narkosekomplikationen, Zwischenfälle Narkoseführung bei Risikopatienten (Fallbeispiele) Abschlussklausur (LFI HS 1 & 2) Klinische Hospitation / METI im Sommersemester Offenes Narkosesystem: Schimmelbusch-Maske Beatmung AINS Supp. 1, (2004) Anschnitt einer Alveole mit Einmündung eines Bronchiolus (Pfeil) Oberflächenspannung B Bronchialepithel im terminalen Bronchus, gefolgt von Alveolarepithel Typ I und II; M Alveolarmakrophage, C Kapillare mit E Erythrozyten, EN Kapillarendothel, IS Interstitium, S Surfactant (aus Typ-II-Epithel) Surfactant 1

2 Atemmechanik bei Spontanatmung Druckumkehr bei Beatmung p [mbar] intrapulmonal 0-10 intrapleural Inspiration Exspiration t [sec] Druckverlauf bei Spontanatmung Gesichtsmaske Larynxmaske Intubation Dräger-Narkoseapparat Modell F (1948) für die Anwendung von Äther-Lachgas-Sauerstoff; erstmalige Verwendung der Gasflussmessung mit Rotametern AINS Supp. 1, (2004) Beatmungsgeräte Rotameter zur Einstellung des Frischgas-Gemisches 2

3 Halboffenes Narkosesystem: Frischgaszufuhr und Exspirationsluft durch Nichtrückatmungsventil (Ambu) streng getrennt Volumenmessung Zubehör Halbgeschlossenes Narkosesystem: regelbare Rückatmung mit CO 2 -Absorber weitere Begriffe: Kreissystem, Low-Flow-Anästhesie; geschlossenes System, Minimal-Flow-Anästhesie Druckmessung CO 2 -Absorber: CO 2 + Ca(OH) 2 CaCO 3 + H 2 O + Wärme Dräger-Kreissystem Compliance: Volumendehnbarkeit der Lunge, C= Δ V Δ p Pneumonie, Lungenödem, Lungenfibrose, ARDS, Aspiration, Zwerchfellhochstand, Pleuraerguss, Pneumothorax, Hämatothorax Resistance: Strömungswiderstände in den Atemwegen, R= Δ p V. Asthma, COPD, funktionelle Stenose der Atemwege (Tubus, Trachealkanüle) Spitzendruck Atemwegswiderstand C= Δ V Δ p 3

4 Beatmungssteuerung [cm H 2 O] Beatmungsmuster a) IPPV (intermittent positive pressure ventilation) volumenkontrolliert (Druckbegrenzung erforderlich!) druckkontrolliert (Volumen von Compliance und Resistance abhängig) b) CPPV und PEEP (continuous positive pressure ventilation, positive endexspiratory pressure, zur Vermeidung von Atelektasen) Günstige Wirkungen von PEEP Eröffnung atelektatischer Bezirke Verminderung des Alveolarkollapses Verbesserung der Atemgasverteilung Abnahme des intrapulmonalen Rechts- Links-Shunts Zunahme der funktionellen Residualkapazität (FRC) aufrecht P abd Rückenlage Narkoseeinleitung Muskelrelaxation Chirurgie (z.b. Laparoskopie) FRC P FRC P [cm H 2 O] I:E = 1:2 Beatmungsmuster c) Atemzeit-Verhältnis Nebenwirkungen der Beatmung Inspirationsverlängerung zur Verbesserung des Gasaustausches in geschädigten Alveolarbereichen normales I:E-Verhältnis I:E = 3:1 Steigerung des intrathorakalen Drucks Verminderung des venösen Rückstroms zum Herzen Steigerung des pulmonalen Gefäßwiderstandes Abfall des Herzzeitvolumens Verminderung der Nieren-, Leber- und Splanchnikus-Durchblutung Hirndruck-Steigerung durch Behinderung des venösen Rückstroms aus dem Gehirn Barotrauma der Lunge 4

5 Volatila } F io % Zielgrößen der Narkosebeatmung (Faustregeln) Monitoring Atmung - Beatmung z.b. Isofluran > AMV = AF * V T > 80 > Sättigung > 95 % p a O 2 > 80 mm Hg p a CO mm Hg p ET CO mm Hg F i O % Atemfrequenz 8-15 / min Tidalvolumen 8-10 ml/kg I:E-Verhältnis 1:2 PEEP 5-15 cm H 2 O visuell: Beweglichkeit von Zwerchfell, Thorax und Atembeutel auskultatorisch: präkordiales oder ösophageales Stethoskop apparativ: Volumeter, Beatmungsdruck, Oxymetrie, Kapnometrie, Blutgasanalyse, Apnoe-Alarm Kapnometrie: Absorptionsspektren Kapnometrie-Messprinzip ( Sidestream -Typ) IR- Lampe mit Monochromator, 4.3 μm Absorption (%) vom Patienten Messkammer Vakuum- Pumpe Probenfluss ca. 150 ml/min Wellenlänge ( μm) Wasserabscheider Detektor Referenzkammer mit CO 2 - Absorber Signal zum Monitor Kapnometrie - Kapnographie Kapnographie pco 2 (mm Hg) Anstieg alveolares Plateau ETCO 2 pco2 (Vol.%) Inspiration Exspiration Gasfluss (l/min) direkte Messung der ausgeatmeten CO 2 -Konzentration 5

6 Acid-Base Map Veränderungen des ETCO 2 [H + ] ph CO 2 - Produktion CO 2 - Elimination Anstieg Hyperthermie Maligne Hyperthermie Muskelaktivität Sepsis Hypoventilation Rückatmung Abfall Hypothermie Hypometabolismus Hyperventilation Hypoperfusion Embolie metabolische Azidose chronische respir. Alkalose gemischte Störungen akute respiratorische Alkalose Norm metabolische Alkalose akute respiratorische Azidose chronische respiratorische Azidose pco 2 Δ = 0,08 Blutgasanalyse BGA-Interpretation: Säure-Basen-Status 1) Was ist los? Azidose / Alkalose ph 2) Warum? respiratorisch / metabolisch pco 2, HCO 3 - BGA-Interpretation: Säure-Basen-Status Faustregeln (Normalwerte ph = 7.40, pco 2 = 40, HCO 3 - = 24) bei respiratorisch bedingten pco 2 -Abweichungen um 10 mm Hg ändert sich der ph - akut um 0.08 Einheiten - chronisch (Kompensation) um 0.03 Einheiten bei HCO 3- -Abweichungen um 10 mval/l ändert sich der ph um 0.15 Einheiten Rechenbeispiel mit BGA-Faustregeln 33-jährige Patientin, kurzatmig mit Giemen Raumluft BGA: po 2 68, pco 2 31, ph 7.44 respiratorischer ph = = respiratorische Alkalose mit metabolischer Kompensation Rechenbeispiel mit BGA-Faustregeln 18-jähriger Patient nach Motorradunfall Raumluft BGA: po 2 90, pco 2 33, ph 7.32 respiratorischer ph = = 7.46 metabolische Azidose mit respiratorischer Kompensation Und was ist mit dem po 2? 6

7 N 2 % O ,9 CO 2 0,03 H 2 O var. mm Hg pn po pco 2 0,2 ph 2 O var. 760 p bar mm Hg pn po pco 2 0,2 ph 2 O hoch p bar 760 Zillertal, Österreich, 2150 m Luftdruck (NN): 760 mm Hg Partialdruck James Bond Island, Thailand, 0 m mm Hg pn po pco 2 0,2 ph 2 O niedrig p bar 580 AaDO 2 = pao 2 pao 2 % mm Hg N 2 74,9 pn O 2 13,6 po CO 2 5,3 pco 2 40 H 2 O 6,2 ph 2 O 47 p bar 760 pao 2 pao 2 Alveolär-arterielle Sauerstoffdifferenz ( AaDO 2 ) AaDO 2 = pao 2 - pao 2 berechnet pao 2 = (p bar -ph 2 O) FiO 2 - gemessen p a CO 2 RQ ph 2 O = 47 mm Hg bei 37 und Vollsättigung O 2 -Aufnahme ca. 250 ml/min, CO 2 -Abgabe ca. 205 ml/min, d.h. für jedes Mol aufgenommenen O 2 gibt der Körper 205 / 250 = 0,8 Mol CO 2 ab (respiratorischer Quotient) Rechenbeispiel: AaDO 2 = pao 2 pao 2 Raumluft-BGA: pao 2 = 90, paco 2 = 40, ph = 7,4 p a CO 2 AaDO (p bar -ph 2 O) FiO 2-2 = - pao 2 RQ = (760-47) 0,21 - (40 / 0,8) - 90 = 713 0, = = 10 Normalwerte bis 10 mm Hg, Zuwachs um 2 pro 10 Jahre 7

8 Shunt physiologisch Ursachen für eine AaDO 2 -Erhöhung Störungen des Gasaustausches: - Pneumonie, Lungenödem pathologisch Störungen des Ventilations-Perfusions- Verhältnisses mit pulmonalem Shunt: - Asthma bronchiale - Atelektasen - Pneumothorax kardialer Rechts-Links-Shunt Rechenbeispiel mit BGA-Faustregeln 18-jähriger Patient nach Motorradunfall Shunt Raumluft BGA: po 2 90, pco 2 33, ph 7.32 respiratorischer ph = = 7.46 metabolische Azidose mit respiratorischer Kompensation AaDO 2 = / = = 20 pathologische AaDO 2 (Shunt) Aspiration, Pneumonie, intraalveoläres Ödem (oder Verdickung der Diffusionsstrecke: Fibrose, interstitielles Ödem, ARDS) Lungenembolie Asthma 8