Kinderanästhesie. Dr. K. Rupp Dr. J. Holzki Dr. T. Fischer Dr. C. Keller

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1 Kinderanästhesie Dr. K. Rupp Dr. J. Holzki Dr. T. Fischer Dr. C. Keller

2 2 Verfasser der Fibel Dr. K. Rupp Dräger Medizintechnik GmbH Moislinger Allee D Lübeck Mit freundlicher Unterstützung von Dr. J. Holzki Kinderklinik Köln Amsterdamstraße 59 D Köln Dr. T. Fischer Deutsches Herzzentrum Berlin Augustenbürgerplatz 1 D Berlin Dr. C. Keller Klinik für Anästhesie und Allgemeine Intensivmedizin Leopold-Franzens-Universität Innsbruck Anichstraße 35 A 6020 Innsbruck Alle Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung, behält sich die Dräger Medizintechnik GmbH vor. Ohne schriftliche Genehmigung durch die Dräger Medizintechnik GmbH darf kein Teil des Werkes in irgendeiner Form mit mechanischen, elektronischen oder fotografischen Mitteln reproduziert oder gespeichert werden. Katrin.rupp@draeger.com ISBN

3 Kinderanästhesie 3

4 4 Wichtiger Hinweis Die Erkenntnisse in der Medizin unterliegen laufendem Wandel durch Forschung und klinische Erfahrungen. Herausgeber und Autoren dieser Fibel haben große Sorgfalt darauf verwendet, daß die in diesem Werk gemachten therapeutischen Angaben (insbesondere hinsichtlich Indikation, Dosierung und unerwünschter Wirkung) und der empfohlenen Ventilationsparameter dem derzeitigen Wissensstand entsprechen. Jedoch kann vom Verlag keine Gewähr hierfür übernommen werden. Jeder Benutzer ist angehalten, eine sorgfältige Prüfung der Beipackzettel und Dosierung der verwendeten Präparate durchzuführen und die Einstellung der Ventilationsparameter in eigener Verantwortung zu treffen. Die Herausgeber Oktober 1999

5 5 Inhalt 1. Einleitung 8 2. Anatomische und physiologische Besonderheiten Atmung Anatomische Grundlagen des 13 Respirationstraktes Atmungskontrolle Atemmechanik Lungenvolumina Surfactant Sauerstoffbedarf Extrapulmonale Sauerstofftoxizität Herz-Kreislauf-System Der fetale Kreislauf Das Herz Blutvolumen/Blutdruck Hämoglobingehalt Temperaturregulation Wasser- und Elektrolythaushalt Anästhetika Inhalationsanästhetika Interaktion mit Atemkalk Intravenöse Anästhetika Muskelrelaxanzien Narkosezubehör Masken Tuben Larynxmasken 58

6 6 5. Beatmung in der Kinderanästhesie Mechanische Beatmungsformen Beatmungsmodus IPPV Beatmungsmodus SIMV Beatmungsmodus PCV Ventilationsparameter Atemsysteme Flowgesteuerte Nichtrück- 79 atemsysteme Ventilgesteuerte Nichtrück- 86 atemsysteme Teilrückatemsysteme Vollständige Rückatemsysteme Ventilationscharakteristika Manuelle und mechanische Ventilation 90 von Neonaten und Säuglingen Anforderungen an einen Kinderrespirator Frischgasentkopplung Compliancekompensation Totraumvolumen Narkosegeräte Cato/Cicero EM Julian PhysioFlex Monitoring Stethoskop Pulsoxymeter Körpertemperaturmessung Blutdruckmessung (NiBP/iBP) EKG Kapnographie Manometrie Volumetrie Messung der Inhalationsanästhetika- 127 konzentration

7 Messung der inspiratorischen 128 Sauerstoffkonzentration Sauerstoff-Uptake Anästhetika-Uptake Low-flow-Anästhesie Ein- und Auswaschprozesse von 137 Inhalationsanästhetika 5.8 Atemgasklimatisierung Literatur Anwendungsbeispiele Narkosebeatmung im frühen Kindesalter 161 Dr. J. Holzki 7.2 PCV in der Kinderkardioanästhesie 176 Dr. T. Fischer 7.3 Die Anwendung der Larynxmaske 185 in der Kinderanästhesie Dr. C. Keller 8. Abkürzungen Stichworte 196

8 8 1. Einleitung Kinder bereiten dem Anästhesisten viele Fragezeichen

9 Einleitung 9 Beatmung von Kindern in der Anästhesie Die Anforderungen an einen Anästhesiearbeitsplatz aus Sicht der Kinderanästhesie sind sehr vielfältig und berücksichtigen die physiologischen Besonderheiten der verschiedenen Altersgruppen vom Frühgeborenen bis zum Schulkind. Kinder entsprechen nicht einfach kleinen Erwachsenen. Sie unterscheiden sich zu diesen in anatomischer, physiologischer, psychologischer und biochemischer Hinsicht. Bei Früh- und Neugeborenen sind diese Unterschiede zum Erwachsenenalter besonders ausgeprägt und beginnen sich erst etwa ab dem 10. Lebensjahr anzugleichen. Neugeborene Säugling Kleinkind Schulkindalter Lebenstag bis Ende 1. Lebensjahr Lebensjahr Lebensjahr Abb. 1: Altersgruppen Bei vielen Anästhesisten, die nicht täglich Säuglinge oder Kleinkinder narkotisieren und versorgen, besteht eine gewisse Unsicherheit gegenüber dieser Patientengruppe. In einer systematischen Befragung einer großen Anzahl von Anästhesisten wurden Fragen zum Thema Kinderanästhesie allgemeiner und spezieller Art z.b. zur Anwendung mit Dräger-Geräten gesammelt. In der vorliegenden Kinderanästhesie-Fibel wird einerseits versucht, Antworten auf die am häufigsten genannten Fragen zu geben, anderseits in Kurzform das Grundwissen zur Kinderanästhesie zu vertiefen.

10 10 Einleitung Die Fibel soll kein Lehrbuch ersetzen, sondern versteht sich als praxisbezogene Ergänzung zu den bekannten Lehrbüchern. Konkrete Anwendungsbeipiele zu den Themen Narkosebeatmung im frühen Kindesalter, druckkontrollierte Beatmung (PCV) und die Anwendung der Larynxmaske in der Kinderanästhesie vervollständigen die Fibel. Im einzelnen werden folgende Fragenkomplexe zum Thema Narkosegeräte, Zubehör, physiologische Besonderheiten und Anästhetika behandelt, die blau kursiv am Rande des Textes wiederzufinden sind Kann mit den neuen Narkosegeräten druckkontrolliert (PCV) beatmet werden? (S. 64) Welchen Vorteil hat die druckkontrollierte gegenüber der volumenkontrollierten Beatmung? (S. 64) Welche Einstellungen der Ventilationsparameter wählt man für welche Altersgruppe aus? (S. 73) Ist es sinnvoll, bei jeder Beatmung des Neugeborenen grundsätzlich einen PEEP anzuwenden? (S. 75) Welche Probleme treten bei der Anwendung von Nichtrückatemsystemen auf? (S. 79) Welche Merkmale kennzeichnen einen leistungsfähigen Kinderrespirator? (S. 92) Welchen Einfluß hat das Totraumvolumen auf die Ventilation? (S. 98) Wie klein ist das minimale Tidalvolumen, das vom Narkosegerät appliziert werden kann? (S. 99) Welche Vorteile weist ein geschlossenes System für die Beatmung in der Kinderanästhesie auf? (S. 104) Welches Monitoring wird in der Kinderanästhesie eingesetzt, und welche Besonderheiten ergeben sich für diese Altersgruppe? (S. 108)

11 Einleitung 11 Inwieweit hat die absaugende Gasmessung bei der Kapnographie im Nebenstromsystem Einfluß auf die volumen- /bzw. druckkontrollierte Beatmung? (S. 123) Sind Niedrigflußnarkosen in der Kinderanästhesie einsetzbar? (S. 132) Wie schnell reagiert das System auf Konzentrationsänderungen (Geschwindigkeit von Ein- und Auswaschprozessen)? (S. 137) Warum ist eine Atemgasklimatisierung bei Kindern notwendig? (S. 143) Und welche Arten sind in welcher Altersgruppe einsetzbar? (S. 144) Welche Sauerstoffkonzentration ist für Neonaten gefährlich? (S. 26) Wie hoch sind für Kinder die MAC-Werte der Inhalationsanästhetika? (S. 39) Welche Interaktionen von Inhalationsanästhetika mit Atemkalk treten auf? (S. 46) Und wie sind diese vermeidbar? (S. 49) In welchen Fällen wird eher eine intravenöse Narkose als eine Inhalationsnarkose bei Kindern angewandt? (S. 50) Wann wird bei einem Kind die Intubation gegenüber der Maskennarkose bevorzugt? (S. 54) Welche Vor- und Nachteile bestehen bei der Anwendung der Larynxmaske? (S. 59)

12 12 2. Anatomische und physiologische Besonderheiten Die kleinen Patienten stellen keine Miniaturausgabe eines Erwachsenen dar

13 Anatomische und physiologische Besonderheiten Atmung Anatomische Grundlagen des Respirationstraktes Für den Anästhesisten sind Kenntnisse über die Unterschiede der Atemwege von Kindern und Erwachsenen unabdingbar für die sichere Durchführung einer Narkose Nasengänge, Oropharynx und Trachea sind bei Kindern relativ eng (s. Abb. 2). Die Atmung kann durch Irritationen der Schleimhäute durch Ödembildung in diesem Bereich behindert werden. Die Trachea ist kurz sie mißt nur ca. 4 cm vom Kehlkopf bis zur Carina und besitzt einen kleinen Durchmesser von 6 mm. Die Zunge ist relativ groß und neigt in Narkose leicht zum Zurückfallen. Neonaten, Säuglinge und Kleinkinder haben einen sehr weichen Thorax im Vergleich zur Lunge. Der Thorax ist relativ kurz. Die Rippen sind horizontal und nicht schräg gestellt wie beim Erwachsenen. Die Interkostalmuskulatur ist nur gering entwickelt. Die Speichelsekretion ist stärker ausgeprägt als beim Erwachsenen. Der Kehlkopf liegt weiter ventral und in Höhe des 3. bis 4. Halswirbels, damit etwa einen Wirbelkörper höher als beim Erwachsenen. Bis zum Alter von 8 10 Jahren ist die engste Stelle ein sehr empfindlicher Schleimhautwall in Höhe des Ringknorpels und nicht die Stimmritze wie beim Erwachsenen. Die Epiglottis ist relativ groß und u-förmig. Große Tonsillen und Adenoide im Kindesalter können die Intubation erschweren.

14 14 Anatomische und physiologische Besonderheiten Säuglinge sind bis zum 5. Lebensmonat Nasenatmer. Eine Einführung einer Magensonde über die Nase kann zu massiven Atembehinderungen führen. Abb. 2: Sagittalschnitt beim Neugeborenen und beim Erwachsenen Erwachsener Säugling Nasenhöhle Mundhöhle Oberer Luftdurchgang Epiglottis Luftröhre Unterer Luftdurchgang

15 Anatomische und physiologische Besonderheiten Atmungskontrolle Die wesentliche Steuerung der Atmung erfolgt bei Frühund Neugeborenen wie beim Erwachsenen über p a CO 2, p a O 2 und ph-veränderungen (s. Abb. 3). Jedoch ist die hypoxische Atemregulation im Neugeborenenalter noch nicht vollständig ausgereift; direkt nach der Geburt ist der Sauerstoffrezeptor funktionell unreif. P a CO 2 und p a O 2 liegen beim Neugeborenen und Säuglingen bis zum Ende des ersten Lebensjahres niedriger als beim Erwachsenen. Beim Frühgeborenen treten häufig entweder in regelmäßigen (periodische Atmung) oder ganz unregelmäßigen Abständen Atemstillstände (Apnoen) auf. Unter einer periodischen Atmung versteht man eine Episode mit 3 oder mehr respiratorischen Pausen von mindestens 3 Sekunden Dauer. Dazwischen liegen Perioden von normaler Atmung von weniger als 20 Sekunden. Die Apnoephasen können zentral (ohne Atemanstrengung), oder seltener obstruktiv (kein Flow aber Atemanstrengung) bedingt sein. Daneben treten auch noch Mischformen auf. Normalerweise sind diese Unregelmäßigkeiten in der Atmung jedoch nicht gefährlich. Jedoch können Atemstillstände von mehr als 30 Sekunden Dauer zu einem Abfall des O 2 -Partialdruckes im Blut führen und Bradykardien hervorrufen. Auf eine Hypoxie reagiert der Säugling mit biphasischen Reaktionen. Zunächst kommt es für 30 Sekunden zu einer Zunahme des Atemminutenvolumens und dann erfolgt eine Hypoventilation oder eine Apnoe. Beim gleichzeitigen Vorliegen einer Hypothermie oder auch Hypoglykämie erfolgt sofort eine Hypoventilation. Erst 2 4 Wochen nach Geburtstermin ist eine adäquate Reaktion auf O 2 -Mangel zu beobachten.

16 16 Anatomische und physiologische Besonderheiten Weiterhin wird die Atemregulation des Früh- und Neugeborenen durch die Lungencompliance beeinflußt. Diese löst über die Mechanorezeptoren Reflexe auf die Atmung aus. Beim bekanntesten Reflex handelt es sich um den inspirationshemmenden Hering-Breuer-Reflex, der besonders beim Frühgeborenen (in der Schwangerschaftswoche) mit geringer Lungencompliance stark ausgeprägt ist und im pädiatrischen Alter abnimmt. Die Beatmung mit hohen Atemzugvolumina, die eine Lungenüberblähung verursacht, führt zur reflektorischen Hemmung der inspiratorischen Neuronen des Atemzentrums und somit zum Abbruch der Inspiration und Verlängerung der Exspirationszeit. Es wird angenommen, daß dieser Reflex zum Schutz vor respiratorischer Ermüdung aufgrund von ineffektiver Muskelarbeit und gegen Volutrauma dient [Davis, 1987; Mortola, 1998]. Abb. 3: Atemregulation des Kindes Haupt-IIR = Hering Breuer Reflex IIR EPR PaCO 2 PaO 2 ph Chemorezeptoren Mechanorezeptoren Atemmuster Atemmuskulatur Lungen Compliance IIR = Inspiration Inhibiting Reflex EPR = Exspiration Prolonging Reflex

17 Anatomische und physiologische Besonderheiten Atemmechanik Die Compliance (Dehnbarkeit) der Lunge beim Neugeborenen ist sehr gering und unterscheidet sich nicht wesentlich von der Gesamtcompliance (Compliance der Lunge und des Thorax). Der Neugeborenenthorax ist wesentlich weicher als beim Erwachsenen und hat einer Überblähung wenig Widerstand entgegen zu setzen. Mit zunehmendem Alter nimmt die Gesamtcompliance zu (s. Tab. 1). Neugeborene Säuglinge Kleinkinder Schulkinder Tab. 1: Beziehung zwischen Compliance und Alter Alter Tag bis 1 Jahr 2 5 Jahre 6 14 Jahre Gewicht 2,5 5 kg 5 10 kg kg > 20 kg Compliance (ml/mbar) Die Atemarbeit von Neugeborenen und Säuglingen wird fast ausschließlich mit dem Zwerchfell durchgeführt. Behinderungen der Zwerchfellbeweglichkeit, z.b. infolge intraabdominellen Druckes, führen zu einer unzureichenden Spontanatmung.

18 18 Anatomische und physiologische Besonderheiten Die Compliance der Lunge kann durch viele Ursachen vermindert werden, wie z.b. Parenchymveränderungen (Broncho)-Pneumonie Lungenödem ARDS Fibrosen Surfactant-Funktionsstörungen alveoläres Lungenödem Atelektasen Aspiration RDS/ARDS Volumenverminderung Pneumothorax Zwerchfellhochstand [Oczenski, 1997]

19 Anatomische und physiologische Besonderheiten Lungenvolumina Unter Berücksichtigung der Körpergröße entsprechen die Lungenvolumina der Kinder denen von Erwachsenen. Beim reifen Säugling beträgt die totale Lungenkapazität ca. 160 ml, die funktionelle Residualkapazität 80 ml und das Atemzugvolumen ca. 16 ml. Ein Drittel des Atemzugvolumens entspricht dem Totraum. Das Verhältnis Totraum/ Atemzugvolumen bleibt bei spontan atmenden Kindern konstant, kann sich bei kontrollierter Beatmung jedoch vergrößern. Um den Gesamttotraum gering zu halten, ist gerade bei der Beatmung eines Säuglings mit einem Totraum von nur 5 ml darauf zu achten, daß Narkosegeräte und Zubehör mit kleinstmöglichen Gerätetoträumen verwendet werden (s : Totraumvolumen). Abb. 4: Statische Lungenvolumina [Lotz, 1984] inspirat. Reservevolumen funktionelle Residualkapazität exspirat. Reservevolumen Totalkapazität Inspirationskapazität Vitalkapazität Atemzugvolumen Residualvolumen

20 20 Anatomische und physiologische Besonderheiten Folgende statische Lungenvolumina werden unterschieden Totalkapazität (TK): umfaßt das gesamte Luftvolumen nach der maximalen Inspiration in der Lunge. (TK = FRC + IK) Vitalkapazität (VK): das Volumen, das nach einer maximalen Inspiration maximal ausgeatmet werden kann. (VK = ERV + IK) Residualkapazität (RV): das Volumen, das nach einer maximalen Exspiration in der Lunge verbleibt. Funktionelle Residualkapazität (FRC): das Volumen, das nach einen normalen Exspiration in der Lunge verbleibt. (FRC = RV + ERV) Exspiratorisches Reservevolumen (ERV): das Volumen, das nach einen normalen Exspiration noch zusätzlich ausgeatmet werden kann. Atemzugvolumen (Vt): das Volumen, das normal einund ausgeatmet wird. Inspiratorische Kapazität (IK): das Volumen, das maximal eingeatmet werden kann. (IK = Vt + IRV) Inspiratorisches Reservevolumen (IRV): das Volumen, das nach einer normalen Inspiration noch zusätzlich eingeatmet werden kann. Neben den obengenannten Lungenvolumina (s. Tab. 2) ist das Verschlußvolumen (closing volume) zu beachten. Während in einer völlig gefüllten Lunge alle Atemwege offen sind, kann es mit abnehmendem Exspirationsvolumen zu einem Verschluß von peripheren Atemwegen kommen. Das closing volume ist bei Säuglingen und Kleinkindern relativ größer als bei Erwachsenen. Es kann die funktionelle Residualkapazität übertreffen und bei normaler Ventilation das Atemzugvolumen beeinträchtigen.

21 Anatomische und physiologische Besonderheiten 21 Der Aufbau eines physiologischen intrinsischen PEEP im Kehlkopfbereich, der dem Verschluß von peripheren Atemwegen entgegenwirkt, entfällt durch die Intubation. In den meisten Narkosen sollte der autogene PEEP durch einen leichten extrinsischen PEEP von etwa 3 mbar oder Anwendung des ALICE-Systems (automatic lung inflation control effect) ausgeglichen werden (s. S. 104). Die alveoläre Ventilation (Belüftung der Alveolen für den pulmonalen Gasaustausch mit dem Blut) ist mit ml/kg/min doppelt so hoch wie beim Erwachsenen. Dies wird vor allem durch die erhöhte Atemfrequenz erreicht, nicht durch erhöhtes Atemzugvolumen (Vt). Das Verhältnis von alveolärer Ventilation zur funktionellen Residualkapazität beträgt beim Säugling 5 : 1, beim Erwachsenen 1,5 : 1. Infolgedessen ist beim Säugling die funktionelle Residualkapazität ein nur wenig wirksamer Puffer gegenüber Schwankungen der Atemgas- und Anästhetikakonzentration, so daß Änderungen der Anästhetikakonzentration sich sehr schnell in arteriellen Blutgaswerten wiederspiegeln. Eine Abnahme der funktionellen Residualkapazität z.b. durch Narkose kann zu einem Verschluß der kleinen Atemwege, zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Atemluft und zu Hypoxämien führen.

22 22 Anatomische und physiologische Besonderheiten Tab. 2: Durchschnittliche Atemfrequenz-, Atemzugvolumen-, Resistancewerte in Abhängigkeit vom Alter Neu- Säuglinge Kleinkinder Schulkinder geborene Alter 1 28.Tag bis 1 Jahr 2 5 Jahre 6 14 Jahre Gewicht 2,5 5 kg 5 10 kg kg > 20 kg Atemfrequenz (min -1 ) Atemzugvolumen (ml kg KG -1 ) Resistance (mbar l -1 s) Neugeborene verfügen über einen hohen Atemwiderstand. Dafür verantwortlich sind das kleine Lumen der Nasenwege, der winzige Durchmesser der kleinen Bronchien und das geringe Lungenvolumen. Intraoperativ können ausgeprägte Veränderungen des Beatmungswiderstandes auftreten. Zum Beispiel bewirken bronchodilatatorische Effekte der volatilen Anästhetika eine Verminderung des Atemwegwiderstandes, während bereits geringe Schwellungen oder Sekretansammlungen in den Atemwegen und Obstruktionen im Tubusbereich den Strömungsgesamtwiderstand erhöhen können.

23 Anatomische und physiologische Besonderheiten Surfactant Surfactant ist eine oberflächenaktive Substanz an der alveolären Grenzschicht, die von den Alveolärzellen vom Typ 2 produziert und in der Inspiration ausgeschüttet wird. Es handelt sich hierbei um vorwiegend aus Lezithin bestehenden Lipoproteinen. Die Alveolen werden hierdurch stabilisiert und vor einem Kollaps in der Exspirationsphase geschützt. Außerdem wird die Gefahr der Minderventilation und Atelektasenbildung vermindert. Da der Hauptanteil des Surfactants um die 35. und 36. Schwangerschaftswoche gebildet wird, erkranken Frühgeborene mit unvollständiger Surfactantausbildung am Atemnotsyndrom (RDS). Während Hypo- und Hyperoxie, Azidose und Hyperthermie die Surfactant-Bildung beeinträchtigen können, scheinen Inhalationsanästhetika wenig Einfluß auf die Surfactant-Produktion zu haben. Bei Neugeborenen, die mit einem Surfactantmangel geboren werden, ist mit erheblichen Störungen des pulmonalen Gasaustausches zu rechnen. Diese Kinder sind in der Regel beatmungspflichtig. Bei der Behandlung der Frühgeborenen mit Surfactant wird zunächst in den ersten 6 12 Stunden nach Gabe die funktionale Residualkapazität (FRC) aufgebaut, erst danach vergrößert sich die dynamische Compliance der Lunge. Wichtig ist die parallele Kontrolle des Tidalvolumens und die Reduktion des Druckes bei der Surfactantgabe, um eine potentielle Pneumothoraxbildung zu unterbinden. Ein schon vorhandenes Surfactantsystem kann durch 100 % O 2, Aspirationspneumonien oder eine aggressive Beatmung, z.b. durch Applikation eines zu hohen Tidalvolumens, wieder zerstört werden.

24 24 Anatomische und physiologische Besonderheiten Sauerstoffbedarf Der Sauerstoffbedarf des Neugeborenen und Frühgeborenen ist mit 7 ml/kg KG x min etwa doppelt so hoch als der des Erwachsenen (s. Tab. 3). Die Höhe des Sauerstoffverbrauchs ist dabei abhängig vom Krankheitszustand, dem Wachstum des Kindes und vom Kältestress. Zum Beispiel bedingt eine postoperative Unterkühlung einen Anstieg auf ml/kg KG x min, während in Narkose der Sauerstoffbedarf mit sinkender Körpertemperatur abfällt. Tab. 3: Abhängigkeit des Sauerstoffverbrauchs und der funktionellen Residualkapazität vom Körpergewicht Sauerstoffverbrauch Funktionelle Residualkapazität 5 kg 9 ml/kg KG x min 10 ml/kg 10 kg 7 ml/kg KG x min 15 ml/kg 20 kg 6 ml/kg KG x min 30 ml/kg Erwachsene 3,5 ml/kg KG x min Durch den höheren Sauerstoffverbrauch, einer doppelt so hohen alveolären Ventilation und der geringeren funktionalen Residualkapazität, die sich nach der Narkoseeinleitung nochmals reduziert (60 % vs 30 %) sind Neugeborene bzw. Säuglinge erheblich mehr als Erwachsene gefährdet, in hypoxische Zustände zu geraten. Der kleine Sauerstoffvorratsspeicher wird schneller entleert, und es kommt beim Säugling innerhalb von Sekunden nach einer Apnoe zur Hypoxie. Dagegen beträgt beim Erwachsenen die Toleranzzeit 2 3 Minuten (s. Abb. 5) [Frei, 1994].

25 Anatomische und physiologische Besonderheiten 25 Säugling 25/min 2 ml 4 ml Erwachsener 12/min 2 ml Totraum 4 ml alveolär Abb. 5: Vergleich zwischen Säuglingen und Erwachsenen (normiert auf kg KG); bedingt durch den kleineren O 2 - Speicher und den doppelt so großen Sauerstoffverbrauch kommt es bei Säuglingen innerhalb von Sek. nach einer Apnoe zur Hypoxie 100 ml/min 48 ml/min alveoläre Ventilaion (- 60 %) 12 ml Reserve für 18 s 7 ml/min (- 30 %) 32 ml FRC (FO 2 = 30 %) Reserve für 165 s 3,5 ml/min O 2 -Verbrauch Auf Sauerstoffmangel reagieren Frühgeborene < 1500 g dann nicht wie Erwachsene mit einer Tachykardie, sondern mit einem Herzfrequenzabfall (Bradykardie). Die Therapie besteht nicht aus der Gabe von Medikamenten, wie z.b. Atropin, sondern aus einer ausreichenden Ventilation und erhöhter Sauerstoffzufuhr [Jöhr, 1998].

26 26 Anatomische und physiologische Besonderheiten Welche Sauerstoffkonzentration ist für Neonaten gefährlich? Extrapulmonale Sauerstofftoxizität Neonaten sind gefährdet, durch ihre Unreife und durch den Kontakt mit zu hohen Sauerstoffpartialdrücken zu erblinden (Retinopathia praematurorum). Das Risiko steigt mit dem Grad der Unreife, der Dauer der O 2 -Applikation und der Höhe der Partialdrücke. Eine akute Gefährdung besteht bei Neonaten, die nicht älter als 44 Schwangerschaftswochen sind und die mehr als 3 Stunden einem p a O 2 über 80 mmhg, oder mehr als 2 Stunden einem p a O 2 über 150 mmhg ausgesetzt sind [Shann, 1988]. Für diese Altersgruppe sollte bei der Pulsoxymetrie eine Sauerstoffsättigung von % angestrebt werden, um einen p a O 2 - Wert von > 70 mmhg zu vermeiden (s. Sauerstoffdissoziationskurve beim Neonaten S. 110). Das Risiko einer Schädigung der Retina durch zu hohe Sauerstoffpartialdrücke ist altersabhängig und im Säuglingsalter praktisch nicht mehr vorhanden.

27 Anatomische und physiologische Besonderheiten Herz-Kreislauf-System Der fetale Kreislauf Vor der Geburt ist die Lunge des Fetus nicht belüftet und nur gering durchblutet. Das sauerstoffreiche Blut wird von der mütterlichen Plazenta über die Vena cava inferior zum rechten Vorhof geleitet. Durch das Foramen ovale fließt der Hauptteil diese Blutes ohne Durchmischung direkt in den linken Vorhof und gelangt über die Aorta ascendens und Arteria carotis schließlich zum Gehirn. Gleichzeitig wird das vom rechten Ventrikel ausgeworfene Blut über den Ductus arteriosus Botalli in die Aorta gepumpt. Es besteht somit ein hoher pulmonaler Gefäßwiderstand mit einem Rechts-links-Shunt über den Duktus arteriosus Botalli und das Foramen ovale (s. Abb. 6). Wegen der Expansion der Lungen und des erhöhten p a O 2 - Werts in den Alveolen vermindert sich der Lungengefäßwiderstand kurz nach der Geburt. Es kommt zum funktionellem Verschluß von Duktus Botalli und des Foramen ovale. Erst nach ca Wochen liegt ein permanenter Verschluß vor. Vor diesem Zeitpunkt kann durch eine Azidose und/oder Hypoxie beim Neugeborenen der Duktus wieder geöffnet werden.

28 28 Anatomische und physiologische Besonderheiten Vena Cava Superior Foramen Ovale Rechter Vorhof Aorta Ductus Arteriosus Pulmonale Arterie Linker Vorhof Vena Cava Superior Foramen Ovale (funktionell geschlossen) Pulmonale Vene Rechter Vorhof Ductus Arteriosus Aorta (funktionell geschlossen) Pulmonale Arterie Linker Vorhof Pulmonale Vene Vena Cava Inferior Rechter Ventrikel Linker Ventrikel Vena Cava Inferior Linker Rechter Ventrikel Ventrikel Abb. 6: Kreislauf des Fetus und des Neugeborenen

29 Anatomische und physiologische Besonderheiten Das Herz Das Herz des Neugeborenen besitzt weniger kontraktile Elemente als das eines Erwachsenen. Aufgrund des gesteigerten Metabolismus ist das Herzminutenvolumen relativ hoch und beträgt bei Säuglingen 200 ml/kg/min (beim Erwachsenen 70 ml/kg KG/min). Eine Erhöhung des Herzminutenvolumens kann nur durch eine Steigerung der Herzfrequenz erreicht werden. Eine wesentliche Vergrößerung des Schlagvolumens ist nicht möglich. Die normale Herzfrequenz eines Neugeborenen liegt in Ruhe bei ca. 120 Schlägen/min, aber die Variationsbreite ist sehr groß (s. Tab. 4). Herzrhythmusstörungen sind bei Säuglingen nicht selten zu beobachten. Ventrikuläre Extrasystolen treten während der Narkoseeinleitung speziell bei unzureichender Narkosetiefe recht häufig auf, können jedoch durch eine Vertiefung der Narkose behoben werden. Eine Hypoxämie oder Hyperkapnie müssen jedoch ausgeschlossen sein. Herzfrequenz Alter Mittelwert Unterer Oberer Grenzwert Grenzwert Tab. 4: Herzfrequenz in Abhängigkeit vom Kindesalter [Kretz, 1998] Neugeborene Monate Jahre Jahre Jahre Jahre Jahre

30 30 Anatomische und physiologische Besonderheiten Blutvolumen/Blutdruck Der Blutdruck eines Kindes ist niedriger als beim Erwachsenen und steigt mit zunehmendem Alter (s. Tab. 5). Bei Frühgeborenen geht man von der Faustformel aus: mittlerer arterieller Druck (MAP): 1 mmhg pro Schwangerschaftswoche. Der Blutdruck sinkt während der Narkose und sollte bei Säuglingen 50 mmhg, bei Frühgeborenen 30 mmhg nicht unterschreiten. Tab. 5: Durchschnittliche systolische und diastolische Blutdruckwerte in Abhängigkeit vom Alter [Versmold, 1981] Alter Systolisch Diastolisch (mmhg) (mmhg) Neugeborene Wochen bis 4 Jahre Jahre Jahre Jahre Jahre Das Blutvolumen ist bei Kindern bezogen auf das Körpergewicht größer als bei Erwachsenen und nimmt mit dem Alter ab (s. Tab. 6). Die Gesamtblutmenge ist jedoch sehr gering, bereits kleinste Blutverluste führen zu Volumenmangel und Anämie. Tab. 6: Durchschnittliche Blutvolumenwerte in Abhängigkeit vom Alter [Jöhr, 1998] Früh- Neu- Säuglinge Erwachsene geborene geborene und Kleinkinder Blutvolumen (ml/kg)

31 Anatomische und physiologische Besonderheiten Hämoglobingehalt Das Hämoglobin des Säuglings setzt sich zusammen aus aus fetalem (HbF) und adultem Hämoglobin (HbA) und variiert sehr stark in den ersten 6 Monaten (s. Abb. 7). HbF weist eine im Vergleich zu HbA höhere O 2 -Affinität auf, was beim neugeborenen Kind die O 2 -Abgabe an das Gewebe erschwert. Dieses wird durch einen erhöhten Hämoglobingehalt von etwa 200 g/l Blut bei Geburt kompensiert. Dieser Wert sinkt zunächst individuell stark in den ersten 3 Monaten bis zu Werten von 100 g/l Blut durch den Ersatz des fetalen durch das adulte Hämoglobin ab und steigt dann wieder an (s. Tab. 7). Bei Frühgeborenen erfolgt der Abfall des Hämoglobingehaltes noch rascher und erreicht dabei tiefere Werte. Anteil in % 100 Alter Hämoglobin (g/l) 1 7 Tage Wochen Monate Jahr Jahre Tab. 7: Altersabhängigkeit der Hämoglobinwerte Abb. 7: Gehalt des Blutes an fetalem und adultem Hämoglobin (SSW: Schwangerschaftswoche) 80 fetales Hämoglobin adultes Hämoglobin SSW 6 SSW Geburt 3 Monate 6 Monate

32 32 Anatomische und physiologische Besonderheiten 2.3 Temperaturregulation Die Aufrechterhaltung der Körpertemperatur gehört zur zentralen Aufgabe des Anästhesisten in der Narkose. Besonders Säuglinge und Kleinkinder neigen intraoperativ als auch postoperativ zur Unterkühlung. Durch die relativ große Körperoberfläche in Bezug zur Körpergröße bei Kindern und der geringeren Hautdicke mit wenig subkutanem Fett erfolgt die Wärmeabgabe und -aufnahme rascher als beim Erwachsenen. Neugeborene und Säuglinge sind noch nicht in der Lage, Wärme durch Muskelzittern zu erzeugen. Postoperatives Muskelzittern tritt erst im Alter von 6 Jahren auf. Bis zu diesem Zeitpunkt wird die Wärmeproduktion über die Erhöhung des Stoffwechsels gewährleistet, wobei verstärkt das sogenannte Braune Fett abgebaut wird. Intraoperativ setzen thermoregulatorische Antworten auf eine Auskühlung erst bei erheblichen Temperaturabweichungen (< 35,5 C) ein und es kommt zu einer Wärmeumverteilung vom Körperkern zur Peripherie. Die geringe Konstanz der Kerntemperatur des Frühgeborenen bei Änderung der Umgebungstemperatur ist in Abb. 8 mit der des Erwachsenen verglichen. Inhalationsanästhetika wie Halothan oder Isofluran (s. Kapitel 3) führen durch periphere Vasodilation zu weiteren Wärmeverlusten. Eine Hypothermie während der Narkose kann zu einer Verzögerung der Aufwachzeit beim Kind führen. Atmung, Herzfrequenz, Blutdruck und Herzzeitvolumen können herabgesetzt werden und nichtdepolarisierende Muskelrelaxanzien eine verlängerte Wirkdauer aufweisen. Der Sauerstoffbedarf sinkt mit stark sinkender Körpertemperatur, und der Metabolismus nimmt um 6 7 % pro Grad Celsius ab.

33 Anatomische und physiologische Besonderheiten 33 Kerntemperatur C Kerntemperaturänderung des Erwachsenen Abb. 8: Kerntemperaturänderung des Frühgeborenen- und Erwachsenenkörpers Hypothermie Normothermischer Regulationsbereich Kerntemperaturänderung des Frühgeborenen Kerntemperatur C Hypothermie Thermoneutrale Zone Hyperthermie C Umgebungstemperatur Hyperthermie C Umgebungstemperatur

34 34 Anatomische und physiologische Besonderheiten Weitere Folgen der Hypothermie können Hypoxie, Azidose und Hypoglykämie sein. Deshalb ist es wichtig, daß Maßnahmen zum Erhalt der Eigenwärme und Schutz vor Auskühlung getroffen werden. Diese sind vielseitig (s. Tab. 8) und von der Dauer des Eingriffes und dem Alter des Kindes abhängig. Tab. 8: Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur Transport von Neugeborenen im Inkubator Wärmematte bzw. Warmtouch benutzen Aufwärmen des Operationssaals auf C Aufdeckphasen möglichst kurz halten Wärmestrahler während der Vorbereitungsphase benutzen Mütze aufziehen Extremitäten einpacken (z.b. in Watte) Kontinuierliche Kontrolle der Temperatur Anwärmen und Anfeuchten der Beatmungsgase (s. S. 142)

35 Anatomische und physiologische Besonderheiten Wasser- und Elektrolythaushalt Kleine Kinder haben einen großen Wasserbestand. Bei Frühgeborenen kann der Wasserbestand bis 90 % des Körpergewichts ausmachen. Davon beträgt das Extrazellulärvolumen bis zu 60 %. Bei Kindern über 1,5 Jahren nähert sich der Wasserbestand dem des Erwachsenen von ca. 60 % des Körpergewichtes an. Davon beträgt der Anteil am Extrazellulärvolumen nur 20 %. Das intrazelluläre Wasser nimmt parallel zur zunehmenden Muskelmasse mit dem Alter zu (s. Abb. 9). Wasser Abb. 9: Abhängigkeit der Körperzusammensetzung vom Alter (ECV: Extrazellulärvolumen, ICV: Intrazellulärvolumen) ECV ICV 28. SSW Termin 1 Jahr Fett % des Körpergewichts

36 36 Anatomische und physiologische Besonderheiten Kleinkinder, die entsprechend höhere Flüssigkeitsmengen benötigen, neigen bei Flüssigkeitsverlusten zur Dehydrierung. Ein erhöhter Grundumsatz und das Unvermögen der Niere den Urin zu konzentrieren, sind weitere Ursachen bei Säuglingen und Neugeborenen für den relativ erhöhten Flüssigkeitsbedarf (s. Tab. 9). Die Ausscheidungsfunktion der Niere ist dabei bei Säuglingen bis 1,5 Jahren einschließlich der Regulierung des Natriumhaushaltes stark eingeschränkt. Tab. 9: Basisbedarf an Wasser Gewicht Flüssigkeitsbedarf Erwachsener 70 kg 1,5 ml/kg KG/h Schulkind 50 kg 2,0 ml/kg KG/h 20 kg 3,5 ml/kg KG/h Kleinkind 13 kg 4,0 mg/kg KG/h Säugling 10 kg 5,0 ml/kg KG/h

37 37 3. Anästhetika Die geeignete Wahl von Anästhetika wird auf die kleinen Patienten abgestimmt

38 38 Anästhetika 3.1 Inhalationsanästhetika Im Kindesalter stellt die inhalative Narkoseeinleitung für viele Anästhesisten die ideale Form der Anästhesieeinleitung dar. Bei der Gabe von Inhalationsanästhetika und allen anderen Pharmaka muß aber berücksichtigt werden, daß die Dosierung von Erwachsenen nicht 1:1 auf Neugeborene bzw. Kleinkinder übertragbar ist. Gründe hierfür sind in der unterschiedlichen Art der Aufnahme, Verteilung und Metabolisierung der Anästhetika bei Kindern zu sehen. Die Aufnahme der Inhalationsanästhetika erfolgt beim Neugeborenen oder Kleinkind schneller als beim Erwachsenen aufgrund der hohen alveolären Ventilation und des kleineren Blut/Gas-Verteilungskoeffizienten von Inhalationsanästhetika bei Kindern (geringere Löslichkeit im Blut). Zum Beispiel ist der Blut/Gas-Verteilungskoeffizient von Halothan, Enfluran, Isofluran bei Neugeborenen 18 % niedriger als bei einem jungen Erwachsenen (20 40 Jahre) und bei Kleinkindern immerhin noch 12 % niedriger. Der hohe Anteil vom Extrazellulärraum und die veränderte Membranpermeabilität (unreifere Blut-Hirnschranke) beeinflussen die Anästhetikaverteilung. Die Metabolisierungsrate der Anästhetika über die Leber ist teilweise verlängert, da einige Stoffwechselwege beim Neugeborenen nur unzureichend ausgebildet sind.

39 Anästhetika 39 Dosierung von Inhalationsanästhetika Der MAC (Minimal Alveolar Concentration)-Wert, d.h. die minimale alveoläre Konzentration des Inhalationsanästhetikums, bei der 50 % der Patienten auf einen chirugischen Stimulus reagieren, ist altersabhängig [Quasha, 1991] (s. Tab. 10). Während kleine Kinder höhere Konzentrationen von Inhalationsanästhetika als Erwachsene benötigen, haben Neugeborene einen geringeren Anästhetikabedarf, um dieselbe Narkosetiefe zu erreichen (s. Abb. 10). Als Ursache hierfür werden die Unreife des Gehirns, der residuelle Progesteronspiegel der Mutter sowie der hohe Endorphinspiegel diskutiert. Wie hoch sind für Kinder die MAC-Werte der Inhalationsanästhetika? Halothan Isofluran Sevofluran Enfluran Desfluran MAC (%) Neugeborene 0,87 1,6 3,3 9,2 1 6 Monate 1,2 1,87 3,1 9,4 0,5 1 Jahr 0,97 1,8 2,7 9, Jahre 0,89 1,6 2,55 1,7 8,0-8,7 Erwachsene 0,77 1,15 1,71 1,6 6,0 Tab. 10: Abhängigkeit der MAC-Werte der Inhalationsanästhetika vom Alter [Gregory, 1994; Inomata, 1994]

40 40 Anästhetika Durch die Zugabe von Lachgas (70 %) zu einer Inhalationsnarkose bei Kindern werden die MAC-Werte von Sevofluran um %, von Halothan um 60 %, von Isofluran um 40 % und von Desfluran um 25 % reduziert. Bei Erwachsenen werden die MAC-Werte von Sevofluran und Desfluran halbiert. Abb. 10: Abhängigkeit der MAC-Werte vom Alter [Le Dez, 1987] (NG: Neugeborene, SSW: Schwangerschaftswoche) Monate MAC (% Isofluran) NG SSW < 32 SSW Postkonzeptionelles Alter in Jahren

41 Anästhetika 41 Lachgas Lachgas, ein eher geruchloses Gas mit einer guten analgetischen Eigenschaft, wird zur Supplementierung einer Allgemeinanästhesie eingesetzt. Es besitzt eine geringe anästhetische Potenz (MAC 105 %) und durch seine geringe Löslichkeit im Blut eine sehr schnelle An- und Abflutreaktion. Lachgas, das kaum eine Wirkung auf Kreislauf und Atmung ausübt, sollte nicht bei Neugeborenen und bei Kindern mit pulmonalen Infekten eingesetzt werden, da es hier eine sog. Diffusionshypoxie auslösen kann. Außerdem kann es bei erhöhtem intrakraniellem Druck oder ausgeprägtem Ileus kontraindiziert sein [Loop]. Halothan Neben Lachgas ist Halothan zur Zeit weltweit das noch am häufigsten in der Kinderanästhesie angewandte Inhalationsnarkotikum. Als Gründe für die gute Eignung bei Kindern werden die angenehme Maskeneinleitung aufgrund des als angenehm und nicht stechend empfundenen Geruches, die Potenz und der Preis angeführt. Halothan besitzt jedoch auch schwerwiegende Nebenwirkungen wie z.b. die Sensibilisierung des Myokards gegenüber zirkulierenden Katecholaminen, die zum vermehrten Auftreten von intraoperativen Herzrhythmusstörungen führen können. Weiterhin können beim Einsatz von Halothan beim Erwachsenen Leberschädigungen auftreten. Die Inzidenz bei Kindern ist jedoch auch bei wiederholten Narkosen erheblich niedriger und gilt dort als vertretbares Risiko [Conzen, 1998]. Weitere Eigenschaften sind im Vergleich mit den anderen vier Inhalationsanästhetika in Tab. 11 beschrieben.

42 42 Anästhetika Isofluran Die Anwendung von Isofluran im Kindesalter ist umstritten. Isofluran, das die Atemwege reizt, führt besonders bei nicht prämedizierten Kindern oft in der Einleitungsphase zum Laryngospasmus. Somit wird das Gas weniger zur Narkoseeinleitung als zur Narkoseaufrechterhaltung bei Kindern benutzt. Durch die geringe Metabolisierungsrate von 0,2 % wird das Gas bevorzugt bei Kindern mit schweren Leberschäden eingesetzt. Sevofluran Seit 1995 steht dem Anästhesisten neben Halothan ein weiteres Inhalationsnarkotikum für den Einsatz in der Kinderanästhesie zur Verfügung. Das ebenfalls angenehm riechende Gas Sevofluran bewirkt keine Atemwegsirritationen und übt nur eine geringe Wirkung auf das kardiozirkulatorische System aus. Durch den niedrigen Blut/Gas-Verteilungskoeffizienten ist die Einschlafphase und Aufwachphase kürzer als bei Halothan, und die Kinder zeigen postoperativ weniger Übelkeit oder Erbrechen. Die verkürzten Aufwachzeiten, die mit einer früheren Wahrnehmung verbunden sind, können Unruhezustände hervorrufen [Holzki, 1999]. Enfluran Enfluran hat wegen seines möglichen epileptogenen Effektes, stärkerer Atemdepression, hoher Fluoridkonzentrationen und des ätherartigen Geruchs keine weite Verbreitung in der Kinderanästhesie gefunden. Das Gas ist potenter als Sevofluran und weniger potent als Halothan.

43 Anästhetika 43 Desfluran Das wenig potente Inhalationsanästhetikum Desfluran (MAC 8 9 %) weist wie Sevofluran einen niedrigen Blut/ Gas-Verteilungskoeffizienten auf und erlaubt somit eine schnellere und genauere Anpassung an die Narkosetiefe durch ein schnelles An- und Abfluten. Jedoch ist Desfluran im Gegensatz zu Sevofluran für Maskeneinleitungen in der Kinderanästhesie durch den ätherartigen Geruch nicht gut geeignet. Desfluran wird deshalb bevorzugt für die Aufrechterhaltung einer Allgemeinanästhesie bei Kindern eingesetzt und ist dort durch den niedrigsten Fettgewebe/ Blut-Verteilungskoeffizient aller fünf Gase besonders für langandauernde Anästhesien qualifiziert. Als Nebenwirkungen können Irritationen der Atemwege, Apnoen und Laryngospasmen auftreten [Mielke, 1998]. Xenon Beim geruch- und farblosen Edelgas Xenon könnte es sich um das nahezu ideale Inhalationsanästhetikum der Zukunft handeln. Die Eigenschaften dieses inerten Gases werden als hervorragend bezeichnet. Aufgrund der niedrigen Löslichkeit (Blutgas-Verteilungskoeffizient: 0,14) sind Ein- und Ausleitungsphase sehr kurz. Es besitzt in der Mischung von 30 Vol.-% O 2 und 70 Vol.-% Xenon eine hervorragende analgetische Wirkung, und seine Anwendung hat auf die Hämodynamik und die Compliance der Lunge keine Auswirkung. Weiterhin kann Xenon als umweltverträglich angesehen werden. Da das Gas nur in begrenzter Menge zur Verfügung steht, und somit sein Einsatz extrem kostspielig ist, muß versucht werden dieses Gas über spezifische Recyclinganlagen wiederzugewinnen oder es sparsamst einzusetzen (z.b. in einem geschlossenen Rückatemsystem). Eine Zulassung und eine validierte Aussage über die Anwendung des Gases in der Kinderanästhesie gibt es zur Zeit noch nicht.

44 44 Anästhetika Halothan Isofluran Sevofluran Enfluran Desfluran Blut-Gas-Verteilungskoeffizient Neugeborene 2,1 1,2 0,7 1,8 Kinder (3 7 Jahre) 2,4 1,3 Erwachsene 2,7 1,5 0,6 1,9 0,4 Irritation bei selten kommt vor selten kommt vor rel. häufig Maskeneinleitung Atemdepression ja ja ja ja ja Myokarddepression ja ja ja ja ja Herzzeitvolumen fällt stark bleibt gleich fällt fällt fällt Tachykardie nein ja nein nein ja ventrikuläre ja selten selten selten selten Arrhythmien Hirnduchblutung erhöht < 1 wenig erhöht wenig erhöht erhöht < 1 MAC < 1 MAC MAC Metabolisierungsrate 20 % < 1 % 3,3 % 2,4 % 0,02 % Freisetzung von Fluorid nein unbedeutend ja ja nein Tab. 11: Eigenschaften der Inhalationsanästhetika [Frei, 1998]

45 Anästhetika Interaktion mit Atemkalk Die Rückatmung von Patientenluft in Teilrückatemsystemen bzw. geschlossenen Narkosekreissystemen setzt eine sichere CO 2 -Elimination zwingend voraus. Hierfür wird in das Kreissystem ein mit Atemkalk gefüllter Absorber-Behälter eingeschaltet. Der Atemkalk der in Deutschland verwendet wird, z.b. Drägersorb 800 Plus, besteht aus % Kalziumhydroxid, 1 4 % Natriumhydroxid sowie % Wasser (Natriumkalk). Der nahezu auschließlich in den USA eingesetzte Bariumkalk setzt sich aus 65 % Kalziumhydroxid, 1 4 % Kaliumhydroxid und etwa 35 % Bariumhydroxid, das ca. 15 % Kristallwasser gebunden hat, zusammen. Beide Atemkalke enthalten einen Farbindikator, der dem Anästhesisten die Erschöpfung des Absorbers anzeigt. Die Neutralisationsreaktion startet mit der Bildung von Kohlensäure aus dem Kohlendioxyd der Expirationsluft und dem Wasser. Anschließend wird mit Natriumhydroxid Natriumcarbonat gebildet, welches mit Kalziumhydroxid zu Kalziumkarbonat umgelagert wird. Dadurch wird Natriumhydroxid für erneute Reaktionen mit Kohlendioxid wieder frei [Förster, 1999]. Da die Absorption von Kohlendioxid nur erfolgen kann, wenn der Atemkalk in hydrierter Form vorliegt, wird z.b. Drägersorb 800 bzw. 800 Plus mit einem Feuchtegehalt von % geliefert. Ab einem Wassergehalt unter 4 % erfolgt keine CO 2 -Elimination mehr.

46 46 Anästhetika Welche Interaktionen von Inhalationsanästhetika mit Atemkalk treten auf? Bei einer Austrocknung des Atemkalks kommt es generell, unabhängig von der Kalkart und dem angewandten Inhalationsanästhetikum, jedoch abhängig vom Grad der Austrocknung zu unerwünschten Reaktionen. Dabei treten eine verminderte CO 2 -Absorption, die Bildung von CO, die Absorption und Zersetzung von Inhalationsanästhetika, eine erhöhte Wärmeentwicklung im Absorber und damit eine erhöhte Atemgastemperatur auf. Diese Reaktionen können zur Gefährdung des Kindes in Form von CO-Vergiftung, nicht ausreichender Narkosetiefe und Verbrennung in den Atemwegen führen. Auch bei der Verwendung von feuchtem Atemkalk können Abbauprodukte entstehen. Das bekannteste Abbauprodukt von Sevofluran ist die sog. Compound A (s. Abb. 10). Hierbei handelt es sich um einen nephrotoxischen Vinyläther, dessen gebildete Konzentration von der Art des verwendeten Absorberkalkes, der Temperatur und Feuchtigkeit, der Höhe des Frischgasflusses und der Zusammensetzung und Konzentration des Gases abhängt. Einige Faktoren, die die Bildung von Compound A während der Anästhesie begünstigen, sind eine stärkere Interaktion von Bariumkalk als von Natronkalk eine stärkere Bildung in low-flow und minimal-flow Narkosen eine erhöhte Temperatur (CO 2 -Produktion) ein reduzierter Wassergehalt im CO 2 -Absorber

47 Anästhetika 47 Compound A wird als nephrotoxisch bei Ratten beschrieben. Bis heute liegen jedoch keine Berichte über Compound A-induzierte Nierenschäden beim Menschen vor. Die Ursache für die Unterschiede in der Nephrotoxizität zwischen Mensch und Ratte scheint in einer für die Ratte erhöhten Enzymaktivität der ß-Lyase bei der Verstoffwechselung von Compound A zu liegen [Bito, 1998]. F 3 C Proton CH OCH 2 F F 3 C Sevofluran Kohlendioxyd-Absorber Ca(OH) 2 NaOH KOH Ba (OH) 2 F 3 C CH OCH 2 F F 3 C Sevofluran F 2 C C OCH 2 F F 3 C Compound A ppm bei < 2 l/min Abb. 11: Abbauprodukt Compound A von Sevofluran Im Vergleich zum Erwachsenen ist allerdings beim Kind die Konzentrationen der Neben- und Abbauprodukte von Inhalationsanästhetika geringer, da Kinder absolut weniger CO 2 abgeben als Erwachsene.

48 48 Anästhetika Wie sind die Interaktionen von Inhalationsanästhetika mit Atemkalk vermeidbar? Hinweise zur Verwendung von Atemkalk Die Firma Dräger Medizintechnik GmbH und die DGAI empfehlen zur Vermeidung der Austrocknung des Atemkalkes folgende Maßnahmen [Verbandsmitteilungen, 1999] Routinemäßiger Wechsel des Atemkalkes nach Verbrauchszustand (Indikator oder CO 2 -Messung) Nach jeder Narkose sorgsam die Feinnadelventile verschließen. Bei Narkosegeräten, die über einen längeren Zeitraum nicht gebraucht werden, sollte der Absorber nach Abschluß der Gerätewartung unbefüllt bleiben. Zur Trocknung der Atemsysteme und Narkosebeatmungsgeräte muß der gefüllte Absorber aus dem System entfernt werden und mit passenden luftundurchlässigen Kappen verschlossen werden. Von einer Befeuchtung des Atemkalkes durch Aufgießen oder Absprühen von Wasser muß dringend abgeraten werden. Durch die Änderung der chemischen Zusammensetzung des seit Anfang 1999 auf dem Markt erhältlichen Atemkalkes Drägersorb 800 Plus konnte das Entstehen von unerwünschten Nebenprodukten wie Compound A und CO weiter deutlich reduziert werden.

49 Anästhetika Intravenöse Anästhetika An zahlreichen Kliniken wird die intravenöse Narkoseeinleitung bzw. Aufrechterhaltung der Anästhesie mittels kontinuierlicher i.v.-verabreichung von Anästhetika bevorzugt. Die Ursache hierfür liegt zum einem in der nicht vorhandenen Kontamination und Exposition des Personals im Operationssaal durch den Einsatz von volatilen Anästhetika bei Masken- oder Intubationsnarkosen mit nichtgeblockten Tuben. Zum anderen werden für die i.v.-narkoseeinleitung mit schnell wirkenden Hypnotika Vorteile der höheren Sicherheit und der kürzeren Einschlafphase mit niedrigerer Inzidenz von Exzitation und Laryngospasmus diskutiert. Zu den am häufigsten benutzten Hypnotika zur intravenösen Anästhesie zählt das Propofol (Disoprivan ). Bei der Anwendung von Propofol muß jedoch berücksichtigt werden, daß die Dosis von Kindern stark von der Erwachsener durch den in Relation zum Körpergewicht kleineren Fettund Muskelanteil und niedrigeren Plasmaeiweißspiegel abweicht. Zur Anästhesieinduktion bei Kleinkindern wird eine Dosis von ca. 3 5 mg/kg und zur Narkoseaufrechterhaltung von 5 15 mg/kg/h infundiert. Als Nebenwirkungen von Propofol werden ein Injektionsschmerz, Blutdruckabfälle und Bradykardien beschrieben. Die Bradykardieraten unter Propofol bei Kindern treten gegenüber Erwachsenen um etwa % häufiger auf. Diese Nebenwirkungen sind wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß Kleinkinder und Säuglinge ihr Herzzeitvolumen in erster Linie über die Herzfrequenz regeln, und die Barorezeptorfunktion noch schwach ausgeprägt ist.

50 50 Anästhetika Das seit 1989 in Deutschland zugelassene Hypnotikum Propofol ist zur Zeit nur bei Patienten oberhalb des 3. Lebensjahres zugelassen, obwohl es bisher weder pharmakodynamische und pharmakokinetische Gründe gegen eine Zulassung unter 3 Jahren gibt, wie anhand umfangreicher Studien belegt werden kann [Reinhold, 1998]. Außer Propofol können für die intravenöse Narkosesteuerung bei Kindern noch verschiedene Hypnotika gewählt werden, die mit kurzwirksamen Analgetika und Sedativa kombiniert werden (s. Tab. 12). In welchen Fällen wird eher eine intravenöse Narkose als eine Inhalationsnarkose bei Kindern angewandt? Tab. 12: Kombinationsmöglichkeiten in der TIVA [Kraus, 1998] Bei folgenden Eingriffen bzw. Kriterien sollte die intravenöse Einleitung gegenüber der Inhalationsanästhesie bevorzugt werden bei nicht nüchternen Kindern bei Kindern, die ein erhöhtes Aspirationsrisiko aufweisen bei Verdacht auf maligne Hyperthermie, da Propofol keine Triggersubstanz darstellt bei bronchoskopischen Eingriffen bei Wiederholungsnarkosen bei neurochirugischen Eingriffen mit erhöhtem intrakraniellen Druck Analgetika Sedativa Hypnotika Fentanyl DHBP Trapanal Alfentanyl Midazolam Methohexital Sulfentanil Flunitrazepam Propofol Ketamin Diazepam Etomidate

51 Anästhetika Muskelrelaxanzien Die Pharmokokinetik und -dynamik der Muskelrelaxanzien bei Kindern unterscheidet sich erheblich von derjenigen bei Erwachsenen Das größere Verteilungsvolumen führt bei gleicher Dosierung der Muskelrelaxanzien zu tieferen Plasmaspiegeln. Die motorischen Endplatten sowie die kontraktilen Elemente der Muskelzellen sind unterschiedlich ausgereift, und die Acetylcholinfreisetzung ist eingeschränkt. Die Wirkzeiten der Muskelrelaxanzien sind bei Kindern außerordentlich großen Streubreiten unterlegen. Die Elimination erfolgt durch die unreifere Niere und Leber langsamer. Bei Säuglingen unter 2 Monaten kann auch ohne Muskelrelaxans eine Ermüdung der Muskelkraft beobachtet werden [Diefenbach, 1998]. Succinylcholin Succinylcholin wird zur endotrachealen Intubation eingesetzt. Bezogen auf das Körpergewicht benötigen Kinder vom kurzwirksamen depolarisierenden Relaxans eine erhöhte Dosis, um den gleichen Relaxationsgrad wie beim Erwachsenen zu erreichen. Säuglinge erhalten 2 mg/kg KG und ältere Kinder 1,5 mg/kg KG intravenös. Die Gabe von Succinylcholin kann bei Kindern zu lebensbedrohlichen Komplikationen wie Bradykardien, Asystolien, Muskelsteife und Muskelfaserzerstörung mit Myoglobinurie sowie maligner Hypothermie führen.

52 52 Anästhetika Nichtdepolarisierende Muskelrelaxanzien Nichtdepolarisierende Muskelrelaxanzien werden bei Kindern für die intraoperative Muskelerschlaffung und zunehmend auch für die endotracheale Intubation eingesetzt. Jedoch weisen Kinder eine erhöhte Sensibilität gegenüber den nichtdepolarisierenden Muskelrelaxanzien auf, und die Gefahr einer Überdosierung ist gegeben. Tab. 13: Muskelrelaxanzien [Altemeyer, 1996] Dosierung Repetitions- Wirkdauer Nebenzur Intubation dosis (min) wirkungen (mg/kg KG) (mg/kg KG) Pancuronium 0,08 0,1 0, Tachykardie (Pavulon ) Vecuronium 0,1 0, (Norcuron ) Atracurium 0,3 0,5 0, gelegentlich (Tracrium ) anaphylaktoide Reaktion Alcuronium 0,2 0,3 0,05 0, Blutdruck- (Alloferin ) abfall Rocuronium 0,6 0, (Esmeron ) Mivacurium 0,25 0, (Mivacron )