Allgemeinanästhesie bedeutet Empfindungslosigkeit. Gemeint ist die Ausschaltung sämtlicher Wahrnehmungen sowie der Abwehr- und vegetativen Reflexe. Ein solcher Zustand ist entweder über eine Totale intravenöse Anästhesie (TIVA) oder den Einsatz von Inhalationsanästhetika zu erreichen. Letztere gelangen über die Atmung in den Organismus und werden mit dem Blutstrom im Körper verteilt.
Unter dem Begriff Inhalationsanästhetikum versteht man heute die gasförmigen Anästhetika Stickoxydul (Lachgas) und Xenon sowie die volatilen (dampfförmigen) Anästhetika Desfluran, Isofluran und Sevofluran. Der wichtigste Wirkort ist das Gehirn.
Um über die Atmung aufgenommen werden zu können, müssen Anästhetika als Gase bzw. Dämpfe von leicht verdampfbaren Flüssigkeiten vorliegen [1, 4]. Dieser Zustand ist bei Lachgas oder Xenon – beide werden heute kaum noch verwendet – bereits in Raumtemperatur gegeben. Sie sind gasförmig, weil ihr Siedepunkt deutlich unter der Raumtemperatur liegt.
Anders ist dies bei den volatilen Anästhetika – chemisch weiterentwickelte etherähnliche Substanzen (halogenierte Kohlenwasserstoffe). Für diese benötigt man spezielle Narkosemittelverdampfer, auch Vaporen genannt (Abb. 1–3).
Die volatilen Anästhetika Isofluran und Sevofluran weisen einen deutlich über Raumtemperatur liegenden Siedepunkt von etwa 50 Grad Celsius (° C) auf. Bei 20 ° C sind sie demnach noch flüssig. Ein Inhalationsanästhetikum ist flüssig, wenn sein Siedepunkt über der Raumtemperatur und gasförmig, wenn sein Siedepunkt unterhalb der Raumtemperatur liegt [7].
Dampfdruck
Der Begriff Dampfdruck beschreibt, in welchem Maß ein Inhalationsanästhetikum in einem geschlossenen, aber nur teilweise gefüllten Gefäß bei Raumtemperatur im gasförmigen Zustand vorliegt. Ein geringer Anteil der volatilen Anästhetika verdunstet (verdampft) nämlich schon bei Raumtemperatur. Das heißt: Moleküle des volatilen Anästhetikums treten aus der Flüssigkeit aus und bilden einen Dampf über der Flüssigkeit [1]. Wartet man ausreichend lange, erreicht der Dampfdruck einen für jedes volatile Anästhetikum charakteristischen (maximalen) Wert [1].
Da die Dampfdrücke bei den verschiedenen volatilen Anästhetika unterschiedlich sind, ist für jedes einzelne ein eigens konstruierter Narkosemittelverdampfer zu verwenden. Spezielle, nur für den jeweiligen Vapor passende Einfüllstutzen verhindern potenziell tödliche Verwechselungen (Abb. 4) [5].
Narkosemittelverdampfer
Die Funktionsprinzipien der Narkosemittelverdampfer sind unterschiedlich. Verbreitet sind die sog. Bypass-Verdampfer (Abb. 1–3). Bei ihnen wird ein Teil des Frischgases durch eine Verdampferkammer geleitet und dort mit dem volatilen Anästhetikum gesättigt [1].
Desfluran hingegen kann nicht mittels Bypass-Verdampfer verabreicht werden, weil sein Siedepunkt mit 22,8 ° C sehr niedrig ist. Desfluran-Vaporen werden elektrisch beheizt (40 ° C), man nennt sie Einspeiseverdampfer oder Desfluran-Verdampfer (D-Vapor). Das moderne Narkosegerät Zeus® Infinity® der Firma Dräger bietet das sog. DIVA™-Dosierungsmodul (direct injection of volatile agents) an [1]. Hierbei wird Isofluran, Desfluran oder Sevofluran frischgasunabhängig in das Atemsystem injiziert.
MAC-Wert
Die Abkürzung MAC streht für minimale alveoläre bzw. anästhetische Konzentration. Der MAC-Wert beschreibt, wie potent ein Inhalationsanästhetikum ist. Es gibt mehrere MAC-Definitionen, die gängigste bezieht sich auf die Konzentration eines Inhalationsanästhetikums, bei der 50 Prozent der Patienten auf einen definierten Schmerzreiz (Hautschnitt) mit keiner Schmerzreaktion (Wegziehen) der gereizten Extremität mehr reagieren [7, 8]. Sie wird als 1 MAC des Inhalationsanästhetikums bezeichnet und für jedes einzelne Inhalationsanästhetikum in % von 1 Atmosphäre angegeben (Tab. 1) [7]. Je niedriger der MAC-Wert eines Inhalationsanästhetikums, desto stärker seine anästhetische Wirkung [1, 7].
Allerdings bezieht sich der traditionelle Begriff der MAC auf eine Unterdrückung der Abwehrbewegung beim Hautschnitt im Rahmen einer Monoanästhesie mit dem jeweiligen Inhalationsanästhetikum. Monoanästhesien sind heute jedoch unüblich. Allenfalls werden sie bei nüchternen Kindern im Rahmen einer Narkoseeinleitung mit Sevofluran über die Gesichtsmaske durchgeführt. Zudem wird der MAC-Wert beispielsweise durch zusätzliche Verwendung von Lachgas (Tab. 1) oder Gabe eines Opioids (Fentanyl, Alfentanil, Sufentanil) erniedrigt. Außerdem beeinflussen mehrere weitere Faktoren den MAC-Wert (Tab. 2).
Erniedrigung des MAC-Werts | Erhöhung des MAC-Werts |
- Opioide - Sedativa, Hypnotika, Anästhetika - zunehmendes Alter - Hypothermie - Schwangerschaft - akute Alkoholintoxikation - Medikamente, die die Katecholaminkonzentration im ZNS erniedrigen (z. B. Clonidin) - Lidocain | - Hyperthermie - chronischer Alkoholabusus - Medikamente, die die Katecholaminkonzentration im ZNS erhöhen (z. B. trizyklische Antidepressiva, akute Kokain- oder Amphetamin-Einnahme) |
Aufnahme und Verteilung
Da Inhalationsanästhetika über die Lunge ins Blut gelangen und mit dem Blutstrom wiederum im Körper verteilt werden, ist es nachvollziehbar, dass neben den Eigenschaften der Inhalationsanästhetika auch Lunge und Kreislauf eine wichtige Rolle spielen. So hat die inspiratorische Konzentration des Anästhetikums Einfluss, denn je höher diese in der Lunge ist, umso größer ist das Partialdruckgefälle. Wichtig zu wissen: Dämpfe und Gase diffundieren stets vom Ort eines hohen Partialdrucks zum Ort eines niedrigeren Partialdrucks [1].
Sobald das Inhalationsanästhetikum aus der Lunge ins Blut übertritt, wird es im Körper verteilt und diffundiert dann wiederum aus dem Blut in die verschiedenen Gewebe ab. Dies führt zunächst dazu, dass das Anästhetikum zum Teil aus dem Blut „verschwindet“. Aus diesem Grund benötigt man zu Beginn der Narkose eine hohe Konzentration im Inspirationsgemisch. Im Laufe der Zeit werden die Gewebe immer mehr gesättigt, sodass weniger Anästhetikum aus dem Blut in die Gewebe diffundiert. Das zur Lunge zurückströmende Blut weist einen stetig steigenden Partialdruck des Inhalationsanästhetikums auf.
Dabei gilt, dass in gut durchbluteten Geweben wie dem Gehirn, Herz oder Lunge eine rasche Aufsättigung binnen etwa 15 Minuten erfolgt. Eine Aufsättigung schlechter durchbluteter Gewebe wie der Muskulatur oder insbesondere dem Fettgewebe dauert hingegen Stunden und wird daher während vieler Narkosen gar nicht erreicht. Wichtig zu wissen: Je länger die Narkose dauert, desto niedriger (innerhalb sinnvoller Grenzen) kann die inspiratorische Konzentration des Inhalationsanästhetikums sein, um eine bestimmte Narkosetiefe aufrechtzuerhalten [1].
Frischgasfluss und Lungenbelüftung
Je höher der Frischgasfluss am Narkosegerät eingestellt ist, umso mehr Inhalationsanästhetikum kann pro Zeiteinheit über die Lunge des Patienten in den Organismus gelangen.
Das bedeutet, dass man zu Beginn der Narkose und in Fällen, wo die Narkose rasch vertieft werden soll, einen Frischgasfluss von mindestens 3 l/min benötigt. Häufig wird im Verlauf der Narkose aus Gründen der Ersparnis mit Low-Flow (1 l/min Frischgas, Abb. 5) oder Minimal-Flow (0,5 l/min Frischgas) gearbeitet.
Ist eine plötzliche Narkosevertiefung gewünscht, muss der Frischgas-Flow rasch erhöht werden, plus ggf. Erhöhung der Konzentration am Vapor, oder die Narkosevertiefung erfolgt z. B. durch einen Propofol-Bolus intravenös. Gleiches gilt am Ende der Narkose: Ein hoher Frischgas-Flow trägt dazu bei, dass das Inhalationsanästhetikum schneller den Organismus verlässt (Abb. 6).
Auch die Lungenbelüftung spielt eine Rolle. Wird der Patient beispielsweise zu Narkosebeginn oder zur Narkosevertiefung über das normalerweise benötigte Maß hinaus ventiliert (Hyperventilation), so reichert sich das eingeatmete Inhalationsanästhetikum rascher in der funktionellen Residualkapazität (FRC) an. Die FRC ist das nach normaler Ausatmung noch in der Lunge befindliche Luftvolumen. Dies führt zu einem beschleunigten Partialdruckanstieg in der FRC und damit wiederum zu rascherem Übertritt des Inhalationsanästhetikums aus der Lunge ins Blut. Dies sollte nur kurzfristig angewendet werden, denn eine dauerhafte massive Hyperventilation führt zur Verengung der Gehirngefäße mit Verminderung des Blutflusses. Dies wiederum behindert die Aufnahme eines Inhalationsanästhetikums im Gehirn [1].
Kontraindikationen
Alle volatilen Anästhetika sind bei Patienten kontraindiziert, bei denen eine Neigung zur malignen Hyperthermie (MH) besteht [9]. Sie zählen wie Succinylcholin (Suxamethonium) zu den sogenannten MH-Triggersubstanzen.
Auch bei erhöhtem intrakraniellen Druck (ICP) sind volatile Anästhetika kontraindiziert. Für Isofluran und Desfluran zählt eine frühere „Hepatitis“ nach Gabe eines volatilen Inhalationsanästhetikums als Kontraindikation. Dies gilt auch für einige andere neuromuskuläre Erkrankungen. Eine sichere Narkoseführung ist durch konsequente Triggervermeidung möglich.
[1] Striebel H. Die Anästhesie. 4. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2019
[2] Eckle VS, Hucklenbruch C, Todorovic SM. Was wissen wir über Narkosemechanismen? Bewusstlosigkeit, Bewegungslosigkeit und Amnesie. Anaesthesist 2009; 58: 1144–1149
[3] Tonner PH. Wirkungsmechanismen von Anästhetika. How do anaesthetics act? Anästh Intensivmed 2006; 47: 265–282
[4] Roewer N, Thiel H. Taschenatlas Anästhesie. 6. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2017
[5] Callmann R. Narkose-Zwischenfall – Was geschah mit Jürgen Bartsch? Die Zeit 7.5.1976
[6] Thiel H, Roewer N. Anästhesiologische Pharmakotherapie. 3. Aufl. Stuttgart: Thieme; 2014
[7] Larsen R. Anästhesie und Intensivmedizin für die Fachpflege. 9. Aufl. Heidelberg: Springer; 2016
[8] Merkel G, Eger EI. A comparative study of halothane and halopropane anesthesia. Including method for determining equipotency. Anesthesiology 1963; 24: 346–357
[9] Dönitz S. Maligne Hyperthermie: Jederzeit mögliche Narkose- komplikation. PflegenIntensiv 2018; 15 (3)
