Unserem Lehrer und Freund Prof. Dr. med. Jan Baum ( ) gewidmet.

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1 1 ANÄSTHESIE MIT NIEDRIGEM FRISCHGASFLUSS Priv. Doz. Dr. med. Christian Hönemann, Dr. Olaf Hagemann, Prof. Dr. med. Jan Baum + (Abteilung für Anästhesie und operative Intensivmedizin, St. Marienhospital Vechta, Kath. Kliniken Oldenburger Münsterland, Marienstraße 6-8, Vechta) Unserem Lehrer und Freund Prof. Dr. med. Jan Baum ( ) gewidmet. Um eine adäquate Versorgung der Pateinten während einer Inhalationsnarkose zu gewährleisten, ist die Durchführung einer Inhalationsnarkose mit niedrigem Frischgasfluß unerlässlich. Dafür gibt es folgende Gründe: 1. Medizinische Gründe Verbesserung der Patientenversorgung: Weil die Narkose mit niedrigem Frischgasfluß neben einer verbesserten Atemgasklimatisierung und einer dadurch bedingten erhöhten mukozilliären Clearance auch dem Wärmeerhalt dient und einem Flüssigkeitsverlust vorbeugt. 2. Ökologische Gründe Verringerung der Emission von Treibhausgasen: Aus der Verminderung ungenutzter Überschußgase resultiert eine signifikante Verminderung der Narkosegasemission, die bis zu 90 % betragen kann. Dies hat positive Auswirkungen: a. Die Arbeitsplatzkonzentrationen für Narkosegase im OP werden stark abgesenkt. Dies verringert die Belastung des Anästhesie und OP Personal. b. Die Verminderung der Narkosegasemission (Lachgas und Inhalationsanästhetika) verringert die Ozondestruktion, da Lachgas und Inhalationsanästhetika zu den Treibhausgasen gehören. 3. Ökonomische Gründe Durch die Verminderung des Narkosegasverbrauchs kommt es zu einer erheblichen Kostenreduktion. Bei konsequenter Durchführung von Niedrigflußnarkosen sind Einsparungen bis zu 75 % möglich. Es ist heute allgemein anerkannt, daß erst die Durchführung von Niedrigflußnarkosen, Rückatemsysteme adäquat nutzt und deren Vorteile wie oben geschildert realisiert. Die Akzeptanz dieser Verfahren hat mit der Einführung der neuen Inhalationsanästhetika und mit der Ausrüstung der Narkosegeräte mit Gasmonitoring erheblich zugenommen. Dennoch wird auch immer noch die Praxis der Narkoseführung mit hohem Frischgasfluß zwischen 2 bis 6 l/min beobachtet, bei der die Rückatmung praktisch vernachlässigt werden kann. RÜCKATEMSYSTEME Grundvoraussetzung zu Durchführung einer Narkose mit niedrigem Frischgasfluß ist die Verwendung eines Rückatemsystems. Die Rückatemsysteme unterteilen wir in Pendelsysteme und das klassische Kreissystem. Charakteristisch für diese Systeme ist ein Kohlendioxidabsorber. In diesem wird ausgeatmetes Kohlendioxid chemisch aus dem Atemkreissystem entfernt und gebunden.

2 2 CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O + Wärme (13,7 Kcal) Der kontinuierliche Gasverlust aus dem System, der auf den Verbrauch von Sauerstoff und Anreicherung der Narkosegase in den Geweben beruht, wird durch Einleitung von Frischgas in das Atemsystem ausgeglichen. Technischer Aufbau eines Narkosekreissystems (hier nach Gauss und Wieland 1925) Der Höhe des Frischgasfluß definiert, ob ein Rückatemsystem als offenes, halboffenes, halbgeschlossenes oder geschlossenes System verwendet wird. Wird Frischgas im Überfluß in ein Rückatemsystem eingeleitet, sodaß der Frischgasanteil oberhalb des Atemminutenvolumens des Patienten liegt, so spricht man von einem offenen Narkosesystem. Es wird nahezu keine Ausatemluft dem Patienten erneut zugeführt. Das ausgeatmete Narkosegas wird als Überschußgas aus dem System abgeleitet. Je höher der Frischgasfluß ist, desto geringer ist der Rückatem- und desto größer der Überschußgasanteil. Bei partieller Rückatmung wird ein Rückatemsystem halboffen genutzt. Dies entspricht einem eingestellten Frischgasfluß von 3-6 L/min. Wird durch weitere Reduktion des Frischgasflusses (1-3 L/min) der Rückatemanteil erhöht, so verwendet man das Kreissystem als halbgeschlossenes Narkosesystem. Wird hingegen das Frischgas auf das Gasvolumen vermindert, das vom Patienten wirklich aufgenommen wird, so muß dem Patienten die gesamte Ausatemluft nach CO2-Elimination in der folgenden Einatmungsphase erneut zugeleitet werden. Es strömt kein Überschußgas mehr aus dem System ab. Es wird nur das Gasvolumen als Frischgas in das System eingeleitet, das vom Patienten aufgenommen wird, so entspricht dies der geschlossenen Nutzung eines Rückatemsystems.

3 3 In Abhängigkeit vom Frischgasflow können Rückatemsysteme sowohl offen, halboffen, halbgeschlossen oder geschlossen genutzt werden. Der Rückatmungsanteil wird durch die Größe des Frischgasflows bestimmt. AUFNAHME VON SAUERSTOFF, LACHGAS UND INHALATIONSANÄSTHETIKA Während der Narkose wird vom Patienten Sauerstoff in einer Menge aufgenommen, die etwa dem Grundumsatz entspricht. Dabei ist der Sauerstoffverbrauch annähernd konstant. Die vereinfachte Brody-Formel erlaubt eine grobe Kalkulation des Sauerstoffverbrauchs: VO2 = 10 x KGkg 3/4 KGkg : Gewicht (kg) Die Aufnahme von Lachgas folgt einer Exponentialfunktionscharakteristik: In den ersten Minuten der Narkose ist sie hoch. Mit zunehmender Narkosedauer und Aufsättigung der Körpergewebskompartimente mit Lachgas nimmt die Lachgasaufnahme ab. Eine grobe Einschätzung der Lachgasaufnahme eines erwachsenen Patienten mittleren Körpergewichts ermöglicht die Severinghaus-Formel: VN2O = 1000 x t -1/2 t : Zeit nach Einleitung der Narkose (min) Die Aufnahme der volatilen Anästhetika nimmt im zeitlichen Ablauf einer Narkose mit zunehmender Gewebssättigung ab. Die Aufnahme der Inhalationsanästhetika läßt sich mit der Exponentialfunktion nach H. Lowe beschreiben: VAN = f x MAC x λ B/G x Q x t -1/2. f x MAC : angestrebte exsp. Narkosemittelkonz. als Funktion der minimalen alveolären Konzentration des gewählten Anästhetikums (z.b 0.8 * MAC) λ B/G : Blut-Gas-Löslichkeitskoeffizient Q : Herzminutenvolumen (dl/min) - Kalkulation möglich mit Variation der Brody-Formel: 2 x KGkg 3/4 Gasuptake (ml/min) berechnet nach den o.g. Formeln nach 30 Narkoseminuten für Sauerstoff(ml*), Lachgas(ml**) und Sevofluran (ml***). KLASSIFIZIERUNG DER NARKOSEVERFAHREN MIT NIEDRIGEM

4 4 FRISCHGASFLUß Obwohl der Frischgasfluß stufenlos auf jeden beliebigen Wert bis hin zu dem Gasvolumen reduziert werden kann, das vom Patienten wirklich aufgenommen wird, werden folgende Verfahren der Niedrigflußnarkose unterschieden: Bei der Low Flow Anästhesie, dem Niedrigflußnarkoseverfahren wird nach einer Initialphase von 10 Minuten Dauer, während der mit hohem Frischgasfluß von 4-6 L/min gearbeitet wird, der Frischgasfluß auf 1.0 L/min reduziert empfahl man nach einer 15 bis 20 Minuten dauernden Initialphase, in der wiederum mit hohem Frischgasflow 4-6 L/min gearbeitet wird, den Frischgasfluß gar auf 0.5 L/min zu reduzieren. Er nannte dieses Narkoseverfahren die Minimal Flow Anästhesie. Low- und Minimal Flow Anästhesie sind Varianten der Narkoseführung mit halbgeschlossenem Rückatemsystem: es wird mit geringem Überschußgasvolumen gearbeitet. Die Narkose mit geschlossenem System läßt sich nur in der Weise realisieren, daß der Frischgasfluß durch häufige Einstellungsveränderung an der Gasdosiereinrichtung fortlaufend der individuellen Gesamtgasaufnahme angepaßt wird. Wenn definitiv aber nur die Menge an Sauerstoff, Lachgas und Inhalationsanästhetikum in das System eingeleitet wird, die der Patient zum jeweiligen Zeitpunkt wirklich aufnimmt, wird eine quantitative Narkose mit geschlossenem System realisiert. Eine Inhalationsnarkose gilt per Definition dann als Niedrigflußnarkose, wenn der Anteil der rückgeatmeten Ausatemluft am Inspirationsvolumen (der Rückatmungsanteil) zumindest 50 % beträgt. Beim Einsatz moderner Narkosegeräte wird ein Rückatmungsanteil von 50 % bei Frischgasflows zwischen 1 bis 2 l/min ereicht. Sauerstoff / Sauerstoff-Luftgemisch oder Lachgas/Sauerstoffgemisch als Trägergas? Lachgas oder Distickstoffmonoxid (chemische Summenformel: N 2 O) ist ein Gas aus der Gruppe der Stickoxide. Es wird in der älteren Literatur auch als Stickoxydul beziehungsweise Stickoxidul bezeichnet. Seit seiner klinischen Einführung ist Lachgas am häufigsten von allen Anästhesiegasen weltweit eingesetzt worden. Pro Lachgas Heute wird Lachgas aufgrund seiner positiven und negativen Eigenschaften sehr kontrovers diskutiert. Während einige Autoren die Anwendung auch heute noch befürworten, praktizieren andere Autoren den vollständigen Verzicht des Gebrauchs. Für viele Anästhesisten ist Lachgas ein vertrauter Bestandteil des Trägergases in Anästhesierückatemsystemen.

5 5 Argumente für den Einsatz von Lachgas sind: - gute Steuerbarkeit, - nennenswerter analgetischer Effekt, - die sympathikomimetische Wirkung, die den kreislaufdepressiven Effekt der Inhalationsanästhetika kompensieren kann, und - der mit seinem Einsatz zu erzielende Einspareffekt an Anästhetika. - Die Maskeninhalationseinleitung wird durch den "second gas effect" beschleunigt, - Lachgas schützt vor intraoperativer Wachheit und - Lachgas unterdrückt spinale Abwehrreflexe. Kontra Lachgas Viele Argumente sprechen aber auch gegen den weiteren routinemäßigen Einsatz von Lachgas. Im Tierexperiment ist Lachgas im Vergleich zu Stickstoff: - embryotoxisch und teratogen, - Lachgas ist ökologisch nicht unbedenklich (trägt zum Treibhauseffekt bei), - sein Beitrag im Gesamtkonzept während einer Inhalationsanästhesie von eher geringer Bedeutung. - Bei Langzeitanwendung von Lachgas kann es zu megaloblastischen Veränderungen des Knochenmarkes kommen. Dies führt zu entsprechenden Veränderungen des peripheren Blutbildes, welches auf eine Vitamin-B12 Hemmung zurückzuführen ist. Dies kann nicht nur eine Hemmung der DNA-Synthese, sondern auch Demyelinisierungsprozesse an Nervenzellen bewirken. In den vergangenen Jahren wurde von schwerwiegenden neurologischen Störungen berichtet, die vor allem bei strengen Vegetariern und bereits nach vergleichsweise kurzer Anästhesie mit Lachgas aufgetreten sind. - Lachgas führt zu einer zerebralen Vasodilatation und so auch zu einer Erhöhung des intrakraniellen Druckes, besonders bei Patienten mit eingeschränkter zerebraler Compliance. - Lachgas diffundiert seinem Konzentrationsgefälle folgend in luftgefüllte Höhlen und Räume. Handelt es sich dabei um abgeschlossene Räume kann es so zu einer Druckerhöhung bzw. Ausdehnung dieser Räume führen. Hieraus ergeben sich als Kontraindikationen für die Anwendung von Lachgas: Ileus, Pneumothorax, Pneumomediastinum, Pneumoperikard, Eingriffe am Mittelohr, Luftembolie, sowie neurochirurgische und herzchirurgische Eingriffe, sowie Operationen am offenen Auge. - Weitere Argumente für einen Verzicht auf den Einsatz von Lachgas sind eher technischer Natur: In Krankenhäusern könnte auf eine zentrale Gasversorgung mit diesem Gas völlig verzichtet werden mit entsprechenden Einsparungen in der Logistik und der technischen Wartung, - die Gasdosiersysteme an den Anästhesiegeräten könnten erheblich vereinfacht werden, und - bei konsequentem Verzicht auf Lachgas können Anästhesien mit geschlossenem System auch mit konventionellen Anästhesiegeräten in der Klinikroutine realisiert werden. Ein starkes Argument gegen die Verwendung von Lachgas besteht in der Tatsache, dass es sich um ein hypoxisches Gas handelt, d. h. Sauerstoff muss von außen zugemischt werden. Kommt es zu Verwechselungen bei der Verwendung, entweder vom Anwender, dem Anästhesisten oder vom Medizintechniker, so hat dies dramatische Folgen für den Patienten und den Anwender. In den vergangenen Jahren waren in Europa mehrere Todesfälle zu bedauern, die durch einen Fehler bei dem Zusammenbau des Anästhesiegeräts bei einer routinemäßigen Wartung hervorgerufen wurden. Es wurden beim Zusammenbau der Lachgas- und Sauerstoffschlauch geräteintern (von außen nicht ersichtlich) verwechselt und an die falsche Gasdosier-Einrichtung angeschlossen. Somit wurde den Patienten nach Öffnen der Sauerstoff-Zufuhr Lachgas zugeführt. Dies führte zu einer Hypoxie der Patienten. Durch einen vollständigen Verzicht auf Lachgas wären diese

6 6 Zwischenfälle zu vermeiden gewesen. Hier muss eine Diskussion angestrebt werden, ob man bei der Verwendung medizinischer Gase hypoxische Zusammensetzungen zulassen möchte oder nicht. Zusammenfassung von Pro und Kontra Lachgas: Es hat sich gezeigt, dass der maximale additive anästhetische Effekt durch Lachgas eher unbedeutend ist. Der Verzicht auf Lachgas kann durch Erhöhung der Konzentration des verwendeten Inhalationsanästhetikums um nicht mehr als das 0,1- bis 0,15-fache des MAC- Wertes ersetzt werden. Alternativ hierzu können vermehrt Opioide (Sufentanil, Remifentanil, Alfentanil) mit ihrer guten Steuerbarkeit zum Einsatz kommen, um den fehlenden Effekt des Lachgases zu ersetzen. Weiterhin sind bei der Verwendung von Lachgas klar definierte Kontraindikationen zu beachten. Klassische «Lehrbuch»-Nebenwirkungen von Lachgas wie Diffusionshypoxie bei Anästhesie- Ausleitung, intraoperative erleichterte Diffusion in gasgefüllte Körperhöhlen, postoperative Übelkeit und Erbrechen, mögliche Einschränkung der Myokardkontraktilität, Zunahme der zerebralen Perfusion lassen sich entweder verhindern oder, falls sie doch auftreten, rasch und wirksam therapieren. Neben sehr wirkungsvollen Antiemetika erlauben neue Anästhetika bei bestimmten Risikoeingriffen in der Neurochirurgie (Complianceabnahme, Hirndrucksteigerung), in der Herzchirurgie (Myokarddepression, pulmonale Widerstandserhöhung) und auch in der Viszeralchirurgie (Ileus), auf Lachgas ganz zu verzichten. Unter dem zunehmenden Kostendruck nicht erst seit der Einführung der DRGs in Deutschland gilt es heute eine Kosten-Nutzen-Abwägung vorzunehmen. Vor diesem Hintergrund scheint der Einsatz von Lachgas zur Supplementierung sowohl einer Inhalationsanästhesie wie auch einer TIVA eher vernachlässigbar. In der eigenen klinischen Praxis an zwei unterschiedlichen Krankenhäusern erweist sich der konsequente Verzicht auf den Einsatz von Lachgas sowohl bei der Durchführung von mehr als Inhalationsanästhesien als auch bei der Durchführung der intravenösen Anästhesie bisher als völlig unproblematisch. Sauerstoff als Trägergas Hohe Sauerstoffkonzentrationen im Atemgas erhöhen nicht nur die Patientensicherheit, sie senken darüberhinaus die Auftretenshäufigkeit postoperativer Wundinfektionen und möglicherweise auch die Auftretenshäufigkeit von Übelkeit und Erbrechen. Die unter hohen Sauerstoffkonzentrationen zu beobachtende Zunahme der Bildung von Atelektasen scheint bezüglich der postoperativen Atmungsfunktion und des Gasaustausches im Vergleich zur Beatmung mit niedrigen Sauerstoffkonzentrationen keine wesentliche klinische Bedeutung zu haben. Mit Rekruitmentmanövern und der Einstellung eines positiv endexspiratorischen Druckes kann der Atelektasenbildung entgegengewirkt werden. Eine zeitlich auf 6 bis 8 Stunden begrenzte Beatmung mit hohen Sauerstoffkonzentrationen wird von zahlreichen Autoren für den gesunden Patienten als unproblematisch und nicht nachteilig angesehen. Zu beachten sind allerdings die Kontraindikationen für die Beatmung mit hohen Sauerstoffkonzentrationen: Bei Patienten mit starker bronchialer Sekretion kann es durch Verschluß der Bronchiolen mit Sekret und konsekutivem Ausschluß abhängiger Alveolarregionen von der Ventilation zu gravierender Ausbildung von Resorptionsatelektasen kommen. Eine verminderte Hyperoxietoleranz ist nach stattgehabter Säureaspiration, schweren entzündlichen Alterationen des Lungenparenchyms, bei prämaturen Neonaten und bei Patienten unter

7 7 Chemotherapie mit Bleomycin und Mitomycin anzunehmen. Auch laserchirurgische Eingriffe in Regionen, die unmittelbar dem Beatmungsgas ausgesetzt sind, verbieten wegen der Entzündungs- und Brandunfallgefahr den Einsatz hoher Sauerstoffkonzentrationen. Diese im klinischen Alltag der Regelversorgung eher selten vorkommenden Kontraindikationen erfordern den Einsatz von Narkosegeräten, die mit einer zweiten Gasdosiereinrichtung für Luft ausgerüstet sind. Fraglich bleibt, ob die in zahlreichen aktuellen Publikationen und Untersuchungen angesprochene inspiratorische Sauerstoffkonzentration von 80% wirklich eine klinische Schwelle der Balance zwischen positiven und negativen Effekten hoher Sauerstoffkonzentrationen ist. Sauerstoff und medizinische Luft als Trägergasgemisch Steht eine zentrale Gasversorgung für medizinische Luft zur Verfügung, und sind die am Arbeitsplatz verfügbaren Narkosegeräte mit einem für den Niedrigflussbereich ausgelegten Gasdosiersystem ausgerüstet, so kann der Anästhesist die Trägergaszusammensetzung so wählen, daß sich die von ihm präferierte inspiratorische Sauerstoffkonzentration im Atemsystem einstellt. Die Möglichkeiten wirtschaftlicher Narkoseführung bis hin zur Narkose mit geschlossenem System sind nicht beschränkt. Steht ein Narkosegerät zur Verfügung, dessen Gasdosiersystem für medizinische Luft eine Einstellung von Gasflüssen im Niedrigflussbereich nicht zuläßt, so muß der Anästhesist entscheiden, ob er auf die Möglichkeit der wirtschaftlichen Narkoseführung mittels Low Flow - oder Minimal Flow Anästhesie zu Gunsten einer niedrigen inspiratorischen Sauerstoffkonzentration verzichten will. Allerdings kann mit solchen Geräten dennoch die Technik der Narkose mit geschlossenem System realisiert werden, bei der nach der Hochflussphase ja nur noch Sauerstoff in geringsten Mengen dosiert wird. Steht aber eine Gasversorgung mit medizinischer Luft gar nicht zur Verfügung, oder ist das Narkosegerät nicht mit einem entsprechenden Gasdosiersystem ausgerüstet, so kann bei Verzicht auf den Einsatz von Lachgas nur die Beschränkung auf Sauerstoff als alleinigem Trägergas wie oben geschildert die Alternative sein. Dies ist für den begrenzten Zeitraum von sechs bis acht Stunden, in dem die weitaus überwiegende Zahl aller operativen Eingriffe durchzuführen sind. NIEDRIGFLUSSNARKOSE MIT EINEM SAUERSTOFF/LACHGAS TRÄGERGAS Die Einleitung einer Niedrigflußnarkose entspricht ebenfalls dem gewohnten Schema: Nach Präoxigenierung, Injektion eines Hypnotikums und gegebenenfalls Muskelrelaxation wird ein Tubus oder eine Kehlkopfmaske eingelegt. Der Patient wird an das Rückatemsystem angeschlossen. Nach Anschluß des Patienten an das Narkosesystem wird in einer Initialphase ein hoher Frischgasflow am Gerät eingestellt(4-6 L/min). Während dieser Initialphase soll eine suffiziente Denitrogenisierung erreicht, die Narkosegase in der gewünschten Zusammensetzung in das gesamte System eingewaschen, und die Narkose adäquat rasch vertieft werden. Die Dauer der Initialphase wird vom Maß der Flowreduktion und vom individuellen Gesamtgasuptake bestimmt (4 bis 5 l/min etwa 6 bis 8 Minuten). Nach dieser Zeit erreichen die Sauerstoff- und die Lachgaskonzentration Werte von etwa 30 % O2 und knapp 65 % N2O. Wird beim Gebrauch von Isofluran der Verdampfer auf 1.5 %, von Enfluran und Sevofluran auf 2.5 % und von Desfluran auf 4 bis 6 % eingestellt, so wird nach 6-8 Minuten eine exspiratorische Konzentration erreicht, die bei 0.8 MAC des jeweiligen Inhalationsanästhetikums liegt. Dieser Wert entspricht bei einer additiven Lachgaskonzentration von 50 bis 60 % etwa der AD95, der Narkosemittelkonzentration, bei der

8 8 95% der Patienten den Hautschnitt ohne Abwehrreaktion tolerieren. Nach 10 Minuten beträgt die Gesamtgasaufnahme eines erwachsenen Patienten etwa 600 ml/min, sodaß zu diesem Zeitpunkt der Flow auf 1.0 l/min vermindert werden und mit der Durchführung einer Low-Flow Anästhesie begonnen werden kann. Eine inspiratorische Sauerstoffkonzentration von 30 % kann nur dann aufrechterhalten werden, wenn zum Zeitpunkt der Flowreduktion die Sauerstoffkonzentration im Frischgas auf 50 % erhöht wird. Mit der Flowreduktion nimmt weiterhin auch die Narkosemittelmenge ab, die von dem in den Frischgasstrom eingeschalteten Verdampfer in das System abgegeben wird. Deshalb muß, soll die während der Initialphase erreichte Anästhetikakonzentration von 0.8 x MAC aufrecht erhalten werden, mit der Verminderung des Flows die Verdampfereinstellung auf folgende Werte erhöht werden: bei Gebrauch von Isofluran auf 2.0 %, von Enfluran und Sevofluran auf 3.0 %, während bei Einsatz von Desfluran die Verdampfereinstellung unverändert belassen werden kann. Vor Reduktion des Frischgasflows auf einen noch niedrigeren Wert - auf 0.5 l/min bei der Durchführung von Minimal Flow Narkosen - sollte die Dauer der Initialphase 15, bei sehr kräftigen Patienten sogar 20 Minuten betragen. Wird der Flow zu früh reduziert, so reicht gegebenenfalls das Frischgasvolumen nicht dazu aus, den Gasverlust über die Gesamtgasaufnahme und etwaige Leckagen zu ersetzen, was zu einer Verminderung des zirkulierenden Gasvolumens führt. Da im Vergleich zur Low Flow Narkose der Rückatemanteil noch weiter zunimmt, muß die Sauerstoffkonzentration des Frischgases sogar auf 60 %, zumindest aber auf 50 % gesteigert werden. Eine exspiratorische Anästhetikakonzentration von etwa 0.8 x MAC ist nur dann aufrecht zu erhalten, wenn bei Flowreduktion die Frischgaskonzentration von Isofluran auf 2.5 %, von Enfluran und Sevofluran auf 3.5 % gesteigert, und bei Einsatz von Desfluran um 1 % gegenüber dem Initialwert erhöht wird. Bei Durchführung von Niedrigflußnarkosen verändert sich die Zusammensetzung des Narkosegases im zeitlichen Ablauf der Narkose kontinuierlich, sodaß intermittierend Korrekturen der Frischgaszusammensetzung erforderlich sind. Ein weiteres spezifisches Charakteristikum der Niedrigflußnarkosen ist die große zeitliche Latenz, mit der Veränderungen der Anästhetikakonzentration im Frischgas zu entsprechenden Veränderungen der Narkomittelkonzentration im Atemsystem führen. Die Geschwindigkeit von Ein- und Auswaschprozessen kann mit der Zeitkonstante eines Systems beschrieben werden. Entsprechend der von Conway angegebenen Formel T = VS / (VF - VU) ist die Zeitkonstante T proportional zum Systemvolumen VS (Geräte-und Lungenvolumen), und - bei konstantem Uptake VU - umgekehrt proportional zur Narkosemittelmenge ist, die zu gleicher Zeit in das System eingespeist wird. Bei der Durchführung von Niedrigflußnarkosen führen Veränderungen der Frischgaszusammensetzung nur mit erheblicher zeitlicher Verzögerung zu entsprechenden Veränderungen der Gaszusammensetzung im Atemsystem. Die verlängerten Zeitkonstanten sind bei der Steuerung von Niedrigflußnarkosen zu berücksichtigen.

9 9 MONITORING ZUR SICHEREN DURCHFÜHRUNG VON NIEDRIGFLUßNARKOSEN MIT LACHGAS Unabdingbar ist die kontinuierliche Überwachung der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration. Die untere Alarmgrenze sollte auf einen Wert zwischen 28 und 30 % eingestellt werden. Auch die kontinuierliche Überwachung einer ausreichenden Gasfüllung des Atemsystems ist obligatorisch. Dies kann mittels Überwachung des Spitzendrucks oder des Atemminutenvolumens realisiert werden. Die Alarmgrenze des Diskonnektionsalarms ist auf einen Wert 5 mbar unter den Spitzendruck, die untere Grenze für die Überwachung des Beatmungsvolumens auf einen Wert 0.5 l/min unter den angestrebten AMV-Sollwert einzustellen. Die kontinuierliche Überwachung der Anästhetikakonzentration im Atemsystem ist heute entsprechend den geltenden technischen Normen und den Empfehlungen der Fachgesellschaft ebenfalls als obligatorisch anzusehen. Auch die kontinuierliche Überwachung der in- und exspiratorischen CO2-Konzentration ist heute bereits obligatorisch, und aus Sicherheitsgründen bei der Durchührung von Niedrigflußnarkosen zu fordern. NIEDRIGFLUSSNARKOSEN OHNE LACHGAS In der klinischen Praxis erweist sich die Durchführung von Inhalationsnarkosen ohne Lachgas als überaus unproblematisch und einfach: Der fehlende analgetische Effekt des Lachgases ist durch moderate Erhöhung der additiv gegebenen Opioiddosis, der fehlende hypnotische Effekt durch Steigerung der Konzentration der Inhalationsanästhetika um nur 0.2 bis 0.25% des MAC-Wertes des jeweiligen Narkosemittels zu kompensieren. So wird im Erwachsenenalter bei Einsatz von Isofluran eine exspiratorische Konzentration von 1.2%, bei Sevofluran von 2.2% und bei Einsatz von Desfluran von 5.0% angestrebt. Da nur noch Sauerstoff und das Inhalationsanästhetikum vom Patienten aufgenommen werden, nimmt der Gesamtgasuptake merklich ab. Eine Denitrogenisierung des Systems ist nicht mehr erforderlich. Die Initialphase der Niedrigflußnarkosen, während der mit einem hohen Frischgasfluß gearbeitet werden muß, kann deshalb deutlich kürzer gehalten werden. Ihre Dauer wird nur mehr durch die Einwaschcharakteristik des Inhalationsanästhetikums bestimmt. Durch den Fortfall der Lachgasaufnahme ist das Narkosesystem nach Verminderung des Frischgasflows - auch wenn mit einem Frischgasfluß von nur 0,5 l/min gearbeitet wird - deutlich besser gefüllt als bei den Niedrigflußnarkosen, die mit einem Sauertoff-Lachgas- Trägergasgemisch durchgeführt werden. Bei Einsatz von Narkosegeräten, die mit hochdichten Kompaktatemsytemen ausgerüstet sind, ist sogar die Durchführung von Nicht-quantitativen Nakosen mit geschlossenem System möglich, wobei der Frischgasfluß auf das Sauerstoffvolumen reduziert werden kann, das vom Patienten aufgenommen wird. Dies läßt sich

10 10 mit der o.g. Brody-Formel einschätzen und beträgt bei einem normgewichtigen erwachsenen Patienten etwa 250 ml/min. Bei so niedrigem Frischgasfluß wird aber die Grenze der Abgabeleistung der in den Frischgasstrom eingeschalteten konventionellen Verdampfer erreicht, die in der Regel auf einen Wert 3 x MAC des jeweiligen Anästhetikums begrenzt ist. So ist es kaum möglich, nach Flowreduktion auf 0.25 l/min eine exspiratorische Isoflurankonzentration von 1.2% aufrecht zu erhalten. Die neuen Inhalationsanästhetika geringer Löslichkeit, Sevofluran und Desfluran, sind für den Einsatz bei Frischgasflows in der Größenordnung des Sauerstoffverbrauches deutlich besser geeignet. INDIKATIONEN FÜR DIE DURCHFÜHRUNG VON NIEDRIGFLUßNARKOSEN Bei den verschiedenen Varianten der Niedrigflußnarkose handelt es sich nicht um eigenständige Narkoseverfahren, sondern nur um adäquate Techniken zur Nutzung von Rückatemsystemen. Wann immer eine Inhalationsnarkose indiziert ist, und ein Narkosegerät mit Rückatemsystem eingesetzt wird, sollte der Frischgasflow so vermindert werden, daß die unsinnige Emission von überschüssigen Narkosegasen den technischen Gegebenheiten entsprechend auf ein Minimum reduziert wird. Spezielle am operativen Eingriff oder an Vorerkrankungen des Patienten orientierte Indikationen für diese Verfahren können somit nicht formuliert werden. Kurzdauernde Maskennarkosen und Verfahren mit unzureichender Abdichtung der Atemwege, etwa Bronchoskopien mit starrem Bronchoskop, erfordern die Einstellung hoher Frischgasflows. Minimal Flow Anästhesie (Sauerstoff/Lachgasgemisch FiO 2 35%) Sauerstoff (L/min) Initialphase (8-10/min) Niedrigflussphase Lachgas (L/min) 3 0,2 Isofluranvapor Sevofluranvapor Desfluranvapor Ausleitungsphase 1,4 0,3 4,4 1,5 2,5 0 2,5 3,5 0 5,5 7,5 0 Minimal Flow (Sauerstoff-Luftgemisch als Trägergas (FiO 2 35%) Sauerstoff (L/min) Initialphase (4-6/min) Niedrigflussphase Ausleitungsphase 1 0,3 4,4 Luft (L/min) 3 0,2 0 Isofluranvapor 1,5 2,5 0

11 11 Sevofluranvapor Desfluranvapor 2,5 3,5 0 5,5 7,5 0 Minimal Flow mit Isofluran, Sevofluran und Desfluran (Sauerstoff als Trägergas 80%) Sauerstoff (L/min) Isofluranvapor Sevofluranvapor Desfluranvapor Initialphase (4-6/min) Niedrigflussphase Ausleitungsphase 1 0,35 4,4 2,5 3,5 0 3,5 4, Metabolic Flow mit Desfluran (Sauerstoff als Trägergas, FiO2 80%) Initialphase (4-6/min) Niedriglußphase Ausleitungsphase Sauerstoff 0,5 0,35 4,4 Desfluran KONTRAINDIKATIONEN FÜR DIE DURCHFÜHRUNG VON NIEDRIGFLUßNARKOSEN Als absolute Kontraindikationen für die Durchführung von Niedrigflußnarkosen gelten: unzureichenden technischen Voraussetzungen: mangelnde Dichtigkeit der Atemsysteme und Narkosebeatmungsgeräte Fehlfunktion des obligatorischen Monitorings akute Rauch- oder Gasvergiftungen Malignen Hyperthermie. Relative Kontraindikationen: Akkumulation von Fremdgasen, die mit dem Maß der Flowreduktion zunimmt. Alkohol und Aceton Kohlenmonoxid Wenn die Abatmung von Alkohol bei der Narkose eines betrunkenen Patienten nicht behindert werden soll, so sollte ein Frischgasfluß von zumindest 1 l/min eingestellt werden, wodurch wird ein ausreichender kontinuierlicher Auswascheffekt erzielt wird.

12 12 Bei einer Narkosen an einem ketoazidotisch entgleisten Diabetiker oder bei Narkosen an chronischen Alkoholikern kann es zu relevantem Anstieg der Acetonkonzentration im Blut kommen. Auch in diesen Fällen sollte mit einem Frischgasflow von zumindest 1.0 l/min gearbeitet werden, wodurch eine unerwünschte Akkumulation von Aceton im Atemsystem verhindert werden kann. Die Akkumulation von Kohlenmonoxid im Atemsystem ist in der Regel nicht von klinischer Bedeutung. Die Carboxihämoglobinkonzentration im Blut nimmt auch bei langdauernden Narkosen mit niedrigstem Frischgasfluß nur unbedeutend zu. Wann immer mit einer relevanten Akkumulation von Fremdgas und eventueller Gefährdung der Patienten gerechnet werden muß, sollte der Low Flow Anästhesie gegenüber den anderen Niedrigflußverfahren der Vorzug gegeben werden. Durch den vergleichsweise großen Überschußgasanteil wird ein ausreichender Auswascheffekt gewährleistet. WEITERFÜHRENDE LITERATUR Aldrete JA, Lowe HJ, Virtue RW eds. (1979) Low Flow and Closed System Anesthesia. Grune & Stratton, New York Lowe HJ, Ernst EA (1981) The Quantitative Practice of Anesthesia. Use of Closed Circuit. Williams & Wilkins, Baltimore Baum J (1998) Die Inhalationsnarkose mit niedrigem Frischgasfluß. 3. neubearbeitete und erweiterte Auflage. Georg Thieme, Stuttgart Baum J, Sievert B, Stanke HG, Brauer K, Sachs G (2000) Lachgasfreie Niedrigflussnarkosen. Anaesthesiol Reanimat 25: Baum J (2000) Low Flow Anästhesie. CD-ROM zur Ausbildung in den Verfahren der Niedrigflußnarkose. Pabst Science Publishers, Lengerich Baum J. Clinical applications of low flow and closed circuit anesthesia. ActaAnaesthesiol Belg 1990; 41: Baum J. [John Snow ( ): experimental studies on rebreathing of anesthetic gases in exhaled air]. Anasthesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther 1995; 30: Young CJ and Apfelbaum JL. Inhalational anesthetics: desflurane and sevoflurane J Clin Anesth 1995; 7: Strauss JM, Baum J, Sumpelmann R, Krohn S and Callies A. [Degradation of halothane, enflurane, and isoflurane by dry soda lime to give carbon monoxide] Anaesthesist 1996; 45: Baum JA. Low-flow anaesthesia: the sensible and judicious use of inhalation anaesthetics Acta Anaesthesiol Scand Suppl 1997; 111: Baum J, Sievert B, Stanke HG, Brauer K and Sachs G. [Nitrous oxide free low-flow anesthesia] Anaesthesiol Reanim 2000; 25: Honemann CW, Hahnenkamp K, Mollhoff T and Baum JA. Minimal-flow anaesthesia with controlled ventilation: comparison between laryngeal mask airway and endotracheal tube. Eur J Anaesthesiol 2001; 18:

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