Es ist heute allgemein bekannt und anerkannt, daß erst bei Durchführung von Niedrigflußnarkosen Rückatemsysteme adäquat genutzt, und deren Vorteile realisiert werden. 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 6 bis 4 l/min geübt, bei der die Rückatmung praktisch zu vernachläsigen ist.
 

RÜCKATEMSYSTEME

Zu den Rückatemsystemen gehören das Pendelsystem und das Kreissystem. Das apparative Charakteristikum beider Systeme ist der Kohlendioxidabsorber. Der kontinuierliche Gasverlust aus dem System, der auf Metabolismus und Anreicherung der Gase in den Geweben beruht, wird durch Einleitung von Frischgas in das Atemsystem ausgeglichen.

Wird Frischgas im Überfluß in ein Rückatemsystem eingeleitet, so wird nur ein Teil der Ausatemluft dem Patienten erneut zu-, der Rest aber als Überschußgas aber aus dem System abgeleitet (partielle Rückatmung). Je größer der Frischgasfluß ist, desto geringer ist der Rückatem- und desto größer der Überschußgasanteil. Bei partieller Rückatmung wird ein Rückatemsystem halbgeschlossen genutzt. Entspricht der Frischgasfluß aber dem Atemminutenvolumen oder ist er gar größer als dieses, so ist der Rückatemanteil vernachlässigbar gering, der Patient wird praktisch mit Frischgas beatmet, und die Ausatemluft fast vollständig als Überschußgas aus dem System abgeleitet. Ist bei hohem Frischgasflow der Rückatmungsanteil vernachlässigbar gering, so wird das Rückatemsystem halboffen genutzt. 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 Eintmungsphase erneut zugeleitet werden. Es strömt kein Überschußgas mehr aus dem System ab. Wird nur das Gasvolumen in das System eingeleitet, das vom Patienten aufgenommen wird, so entspricht dies der geschlossenen Nutzung eines Rückatemsystems.

In Abhängigkeit vom Frischgasflow können Rückatemsysteme sowohl halboffen, halbgeschlossen oder geschlossen genutzt werden. Der Rückatmungsanteil wird durch die Größe des Frischgasflows bestimmt.
 

Die Vorteile der Rückatmung wurden schon 1924 umfassend in Ralph Waters Arbeit "Clinical Scope and Utility of Carbon Dioxid Filtration in Inhalation Anesthesia" beschrieben:

Die Narkosegase sind feuchter und wärmer. Die bessere Klimatisierung der Atemgase gewährleistet entscheidend den Erhalt der funktionellen und anatomischen Integrität des Atemwegsepithels und verringert den Flüssigkeits- und Wärmeverlust.

Durch die Verminderung des Narkosegasverbrauchs kommt es zu einer erheblichen Kostenreduktion. Bei konsequenter Durchführung von Niedrigflußnarkosen sind, in Abhängigkeit von der Dauer, Art und Frequenz der Narkosen, Einsparungen zwischen 60 bis 75 % möglich.

Aus der Verminderung des Abstroms ungenutzter Überschußgase resultiert eine signifikante Verminderung der Narkosegasemission, die bei längerdauernden Narkosen etwa 70 bis 90 % betragen kann. So kann allein durch adäquate Nutzung der Rückatmung  die Arbeitsplatzkonzentration mit Lachgas auf die strengen amerikanischen Grenzwerte gesenkt werden. Die Verminderung der Narkosegasemission ist aber auch deshalb zu fordern, weil medizinisch genutztes Lachgas und die  Inhalationsanästhetika - wenn auch in einem vergleichsweise geringen Maß - zum Treibhauseffekt und zur Ozondestruktion beitragen.
 

Während der Narkose wird vom Patienten Sauerstoff in einer Menge aufgenommen, die etwa dem Grundumsatz entspricht. Dabei kann der Sauerstoffverbrauch als annähernd konstant angenommen werden. Die vereinfachte Brody-Formel erlaubt eine grobe Kalkulation des Sauerstoffverbrauchs:

KGkg : Gewicht (kg)

Die Aufnahme von Lachgas folgt - eine konstante Narkosegaskonzentration vorausgesetzt - einer Exponentialfunktionscharakteristik: In den ersten Minuten der Narkose ist sie vergleichsweise hoch. Mit zunehmender Narkosedauer und Aufsättigung der Körpergewebskompartimente mit Lachgas nimmt die alveolo-kapilläre N2O-Partialdruckdifferenz und damit die Lachgasaufnahme ab. Eine grobe Einschätzung der Lachgasaufnahme eines erwachsenen Patienten mittleren Körpergewichts ermöglicht die Severinghaus-Formel:

t : Zeit nach Einleitung der Narkose (min)

Auch die Aufnahme der volatilen Anästhetika nimmt im zeitlichen Ablauf einer Narkose mit zunehmender Gewebssättigung und Abnahme der alveolo-kapillären Partialdruckdifferenz ab. Die Aufnahme der Inhalationsanästhetika läßt sich mit der Exponentialfunktion, wie sie von H. Lowe angegeben wurde, beschreiben:

f x MAC :   angestrebte exsp. Narkosemittelkonz. als Funktion der minimalen alveolären  Konzentration des gewählten
                  Anästhetikums (z.B 0.8 * MAC)
l _B/G   :        Blut-Gas-Löslichkeitskoeffizient
Q       :      Herzminutenvolumen (dl/min) - Kalkulation möglich mit Variation der Brody-Formel: 2 x KGkg^3/4
 

Die Gesamtgasaufnahme eines Patienten folgt einer Expontential-funktionscharakteristik. Sie nimmt im zeitlichen Ablauf einer Narkose kontinuierlich ab  - bei einem erwachsenen Patienten innerhalb von zwei Stunden von initial 1.4 auf etwa 0.35 l/min.

Obwohl der Frischgasfluß stufenlos auf jeden beliebigen Wert bis hin zu dem Gasvolumen reduziert werden kann, das vom Patienten wirklich aufgenommen wird, lassen sich in Anlehnung an die in der Literatur gebräuchliche Terminologie folgende Verfahren der Niedrigflußnarkose unterscheiden:
 

Bei der Low Flow Anästhesie, dem Niedrigflußnarkoseverfahren, das 1952 von Foldes beschrieben wurde, wird nach einer Initialphase von 10 Minuten Dauer, während der mit hohem Frischgasfluß gearbeitet wird, der Frischgasfluß auf 1.0 L/min reduziert.
 

Virtue empfahl 1974, nach einer 15 bis 20 Minuten dauernden Initialphase, in der wiederum mit hohem Frischgasflow 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 Extremvarianten der Narkoseführung mit halbgeschlossenem Rückatemsystem: es wird mit - wenn auch 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 Narkose gilt 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.

Ein grundsätzlicher Hinweis muß den folgenden Ausführungen vorangestellt werden: Bei allen Angaben über die Dosierung von Inhalationsanästhetika handelt es sich um klinisch bewährte Orientierungswerte für Narkosen an erwachsenen Patienten mit mittlerem Körpergewicht. Selbstverständlich ist die Dosierung der volatilen Anästhetika aber im konkreten Einzelfall der individuellen Reaktionslage des Patienten und den operativen Erfordernissen anzupassen.
 

DIE INITIALPHASE

Die Prämedikation kann, unabhängig von der Wahl des Frischgasflows, dem gewohnten Regime entsprechen.

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. 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. Das hohe Überschußgasvolumen gewährleiset desweiteren während der initialen Phase mit hoher Gesamtgasaufnahme eine ausreichende Gasfüllung des Narkosesystems, wodurch Volumenimbalancen vermieden werden. Die Dauer der Initialphase wird vom Maß der Flowreduktion und vom individuellen Gesamtgasuptake bestimmt.

Bei einem Frischgasfluß zwischen 4 bis 5 l/min (Frischgaszusammensetzung: ~ 32% O2 ~ 68% N2O) ist die Denitrogenisierung in etwa 6 bis 8 Minuten abgeschlossen. Nach etwa 10 Minuten 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 10 bis 15 Minuten bei einem erwachsenen Patienten mittleren Körpergewichts eine exspiratorische Konzentration erreicht, die in der Größenordnung von 0.8 x MAC des jeweiligen Inhalationsanästhetikums liegt. Dieser Wert entspricht bei einer additiven Lachgaskonzentration von 50 bis 60 % etwa der AD95, der Narkosemittelkonzentration, bei der 95% der Patienten den Hautschnitt ohne Abwehrreaktion tolerieren.
 

DER WECHSEL VON HOHEM ZU NIEDRIGEM FRISCHGASFLUß

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.

Mit der Flowreduktion nimmt das Rückatmungsvolumen und damit der Anteil sauerstoffverarmter Ausatemluft im Narkosegas drastisch zu. Eine inspiratorische Sauerstoffkonzentration von 30 % kann nur dann aufrechterhalten werden, wenn zum Zeitpunkt der Flowreduktion die Sauerstoffkonzentration im Frischgas auf 50 %, zumindest aber auf 40 % gesteigert 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.
 

CHARAKTERISTIKA DER NIEDRIGFLUßNARKOSEN

Bei einer Narkose mit hohem Frischgasfluß wird nur ein geringer Teil der Ausatemluft wirklich zurückgeatmet, der größte Teil der Ausatemluft jedoch als Überschußgas aus dem Narkosesystem abgeleitet. Die Zusammensetzung der Gase im Narkosesystem entspricht im wesentlichen der des Frischgases und verändert sich bei unveränderter Frischgaszusammensetzung im zeitlichen Ablauf einer Narkose kaum.

Bei einer Niedrigflußnarkose hingegen wird die Zusammensetzung des Narkosegases wegen des hohen Rückatemanteils entscheidend von der Zusammensetzung der Ausatemluft bestimmt, also durch die jeweilige Aufnahme von Sauerstoff, Lachgas und Narkosemittel. Der Uptake dieser Gase aber verändert sich im zeitlichen Ablauf einer Narkose. Die Narkosegaszusammensetzung verändert sich deshalb im zeitlichen Ablauf einer Low- oder Minimal Flow Anästhesie kontinuierlich.

Bei konstanter Frischgaszusammensetzung nimmt die inspiratorische Sauerstoffkonzentration mit der Verminderung des Frischgasflows ab.

Je geringer der Flow ist, desto höher muß die Sauerstoffkonzentration im Frischgas sein, damit eine ausreichende inspiratorische Sauerstoff-konzentration gewährleistet ist.

Dabei hängt die Sauerstoffkonzentration, die sich im System einstellt, in hohem Grade vom individuellen Sauerstoffverbrauch ab. Bei kräftigen Patienten mit hohem Sauerstoffverbrauch liegt die im System gemessene Sauerstoffkonzentration im Mittel deutlich niedriger, als bei der Narkose von zarten Patienten mit geringer Muskelmasse.

Bei Durchführung von Niedrigflußnarkosen muß die Frischgaszusammen-setzung dem individuellen Sauerstoffverbrauch angepasst werden.

In den ersten 30 bis 45 Minuten nach Flowreduktion wird eine Zunahme der FIO2 beobachtet. Während dieser Zeit ist die Lachgasaufnahme noch vergleichsweise hoch. Da sie aber kontinuierlich abnimmt, akkumuliert Lachgas in der Folgezeit im System, und die inspiratorische Sauerstoffkonzentration nimmt langsam aber fortlaufend ab. Wenn die Sauerstoffkonzentration auf 30 % abgefallen ist, sollte der O2-Flow um 10 % des Gesamtfrischgasflows erhöht, und der N2O-Flow um denselben Betrag vermindert werden.

Bei Durchführung von Niedrigflußnarkosen verändert sich die Zusammen-setzung des Narkosegases im zeitlichen Ablauf der Narkose kontinuierlich, sodaß intermittierend Korrekturen der Frischgaszusammensetzung erforderlich sind.

Bei konstanter Verdampfereinstellung ist die mit dem Frischgasstrom in das Narkosesystem eingespeiste Menge an volatilen Anästhetika umso geringer, je niedriger der Frischgasflow ist. Die Differenz zwischen der Narkosemittelkonzentration im Frisch- und im Narkosegas nimmt umso mehr zu, je niedriger der Frischgasfluß ist.

Bei der Durchführung von Niedrigflußnarkosen muß die Frischgas-konzentration des Inhalationsanästhetikums - in Abhängigkeit von der Löslichkeit des Inhalationsanästhetikums - auf einen deutlich höheren als den angestrebten Sollwert der Konzentration im Narkosegas eingestellt werden. Die Konzentrationsdifferenz ist dabei umso größer, je niedriger der Frischgasfluß, und je höher die Löslichkeit des Anästhetikums ist.

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

ist die Zeitkonstante T proportional zum Systemvolumen V_S(Geräte-und Lungenvolumen), und - bei konstantem Uptake V_U - 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.
 

NIEDRIGFLUßNARKOSEN MIT SEVOFLURAN UND DESFLURAN

Sevofluran und Desfluran sind im Vergleich zu den konventionellen Inhalationsanästhetika durch geringe Blutlöslichkeit und anästhetische Potenz gekennzeichnet. Ein- und Auswaschvorgänge nehmen nur kurze Zeit in Anspruch, wodurch die Initialphase verkürzt wird. Desweiteren ist die Differenz zwischen der Frischgas- und der Narkosemittelkonzentration im Atemsystem geringer, als bei Einsatz der konventionellen Inhalationsanästhetika mit höherer Löslichkeit. Wegen der geringeren anästhetischen Potenz beider Anästhetika ist die Maximalabgabe der substanzspezifischen Verdampfer höher als üblich ausgelegt, sie beträgt für Sevofluran 8 %, für Desfluran sogar 18 %. Wird von der maximalen Abgabeleistung Gebrauch gemacht, so kann auch bei Beibehalt niedriger Frischgasflows die in das Atemsystem eingespeiste Narkosemittelmenge erheblich gesteigert werden. Da gleichzeitig aber der individuelle Uptake niedrig ist, sind bei Einsatz dieser Anästhetika - auch bei Niedrigflußnarkosen - die Zeitkonstanten vergleichweise kurz.

Wegen ihrer spezifischen pharmakologischen und pharmakodynamischen Eigenschaften sind Sevofluran und Desfluran besonders für die Durchführung von Niedrigflußnarkosen besonders geeignet.

Zum Anderen ist jedoch bei hohem Frischgasfluß die Effektivität von Inhalationsnarkosen mit diesen Anästhetika extrem gering ist, da einerseits wegen der geringen anästhetischen Potenz eine vergleichsweise hohe Narkosemittelkonzentration im gesamten Atemsystem und den Lungen etabliert und aufrechterhalten werden muß, andererseits aber wegen der niedrigen Löslichkeit nur besonders geringe Mengen des Inhalationsanästhetikums wirklich vom Patienten aufgenommen werden. Bei hohem Frischgasfluß ist das Verhältnis der Narkosemittelmenge, die wirklich vom Patienten aufgenommen wird (V_U), zur Narkosemittelmenge, die in das System eingespeist werden muß, um die hohe Anästhetikakonzentration im Atemsystem zu gewährleisten (V_D), besonders ungünstig. Die Effektivität des Anästhesieverfahrens, die sich nach Ernst mit dem dem Effektivitätsquotienten (K_Eff) beschreiben läßt,

ist extrem gering und liegt bei längerdauernden Desflurannarkosen mit hohem Frischgasfluß bei Werten unter 0.1, d.h. nicht einmal 10 % der Narkosemittelmenge, die in das Atemsystem eingeleitet werden müssen, werden  vom Patienten aufgenommen, mehr als 90% gehen mit dem Überschußgas verloren.

Der Einsatz von Sevofluran - und umsomehr von Desfluran - ist deshalb unter den Aspekten einer wirtschaftlichen Behandlungsführung aber auch der Minimierung der Umweltbelastung nur mit Niedrigflußverfahren zu rechtfertigen.
 

Wie alle Inhalationsanästhetika reagieren auch diese beiden, rein fluorsubstituierten Inhalationsanästhetika der neuen Generation mit dem Atemkalk: Sevofluran unter Bildung der Degradationsprodukte Compound A-E, Desfluran unter Bildung von Kohlenmonoxid. Desfluran reagiert allerdings nur mit völlig ausgetrockentem Atemkalk, schon bei einem Wassergehalt des bei uns gebräuchlichen Natriumkalkes von nur 4.8 % wird keinerlei Kohlenmonoxidbildung mehr beobachtet. Auch bei langdauernden Narkosen mit sehr niedrigem Frischgasfluß ist der Anstieg der Kohlenmonoxid-Hämoglobinkonzentration so gering, daß er klinisch völlig unbedeutend ist. Sevofluran hingegen reagiert auch schon mit normal feuchtem Atemkalk. Während von der Gruppe um Eger und Weiskopf eine Compound A - Belastung zwischen 150 - 200 ppmh bereits als nephrotoxisch angesehen wird, konnte Mazze in einer kürzlich präsentierten Untersuchung belegen, daß erste Anzeichen von Nephrotoxizität bei Primaten erst bei einer Compound A-Belastung von 8oo ppmh auftreten. Eine so hohe Belastung mit Compound A wird auch unter ungünstigen Verhältnissen und bei niedrigstem Frischgasflow nicht erreicht. Obwohl die hier nur in aller Kürze dargestellte wissenschaftliche Diskussion bislang nicht abgeschlossen ist läßt sich nach aktuellem Wissensstand feststellen, daß alle Varianten der Niedrigflußnarkose mit Sevofluran ohne Gefährdung der Patienten durchgeführt werden können.

Allerdings ist zumal beim Einsatz von Sevofluran und Desfluran streng darauf zu achten, daß der Atemkalk regelmäßig in kontrollierten Zeitabständen gewechselt wird und alle Maßnahmen ergriffen werden, ein akzidentelles Austrocknen des Atemkalkes sicher zu vermeiden.

Das Beatmungsvolumen

Bei Einsatz von Narkosegeräten mit kontinuierlicher Einleitung des Frischgases in das Narkosesystem (Ohmeda Modulus mit Ventilator 7800, Sulla 800 und 808 mit Ventilator Ventilog 1 od. 2, Siemens Ventilator 711) wird mit jedem Beatmungshub -neben dem vom Beatmungsbalg gelieferten Gasvolumen - das während der Inspiration in das System einströmende Frischgasvolumen dem Patienten zugeleitet. Dieses additive Inspirationsvolumen wird bei Flowreduktion vermindert, so daß das Beatmungsvolumen abnimmt. Das Maß der Verminderung des Atemminutenvolumens ist abhängig von der Wahl der Beatmungsparameter.

Bei Einsatz von Narkosebeatmungsgeräten mit Frischgasentkoppelung wird das Atemhubvolumen nicht vom Frischgasfluß beeinflußt. Dies kann entweder durch diskontinuierliche Einspeisung des Frischgases in das Atemsystem nur während der Exspirationsphase realisiert werden (AV1, Cicero und Cato (Dräger Medizintechnik), Heyer Dogma und Access, Megamed 700 und Mivolan, Sulla 909 V mit FGE-Ventil), wobei das Frischgas während der Inspirationsphase in einem Narkosegasreservoir, dem Handbeatmungsbeutel zwischengespeichert wird.

Alternative Konzepte zur Frischgasentkoppelung sind die elektronische Abstimmung der Inspirationszeit auf den Frischgasflow (Engström EAS 9010, EAS 9020 und Elsa, Datex ADU AS/3, neuere Ohmeda-Geräte mit dem Ventilator 7900), oder die diskontinuierliche inspiratorische Frischgasdosierung (Siemens Servo Anästhesiesystem).

An konventionellen Narkosegeräten ohne Gasreservoir, mit kontinuierlichem Zustrom des Frischgases in das Atemsystem und zwangsentfaltetem Beatmungsbalg (Dräger Sulla 800 und 808 V, wird während einer jeden Exspirationsphase überschüssiges Gas aus dem Atemsystem abgeleitet. Der Frischgasflow muß deshalb immer zumindest so groß sein, daß alle während eines jeden Beatmungszyklus auftretenden Gasverluste durch das zu gleicher Zeit in das System eingespeiste Frischgasvolumen ersetzt werden. Wird ein zu niedriger Flow eingestellt, so reicht die Gasfüllung des Systems nicht mehr aus, den Beatmungsbalg zu füllen, woraus eine Verminderung des Hubvolumens mit konsekutivem Abfall des Atemminutenvolumens, des Spitzen- und des Plateaudrucks resultiert. Durch die exspiratorische Zwangsentfaltung des Beatmungsbalgs entwickelt sich bei unzureichender Gasfüllung des Systems darüberhinaus während der Ausatemphase ein Unterdruck. Die Beatmung mit intermittierendem Überdruck und ZEEP geht in eine Wechseldruckbeatmung über.
 

Die Durchführung von Niedrigflußnarkosen wird durch das Vorhandensein eines Narkosegasreservoirs erheblich vereinfacht.

Das Reservoir kann der Handbeatmungsbeutel sein, der bei diskontinuierlichem, exspiratorischen Einstrom des Frischgases in das System diesem während der Inspiration als Speicher dient. Zur exspiratorischen Füllung des  Beatmungsbalgs steht dann nicht nur das ausgeatmete Gasvolumen und das exspiratorisch zuströmenden Frischgasvolumen, sondern darüberhinaus auch das Gasvolumen aus dem Reservoir zur Verfügung. Kurzfristige Volumenimbalancen werden durch Veränderung der Reservoirfüllung ausgeglichen. Ist der Frischgasflow zu niedrig, so nimmt das Beatmungsvolumen erst dann ab, wenn das Narkosegasreservoir ganz entleert ist.

Als Narkosegasreservoir kann desweiteren der Beatmungbalg von Ventilatoren mit stehendem oder hängendem „floating bellows“ dienen (Ohmeda-Narkosegeräte, Datex ADU AS/3, Siemens Servo Anästhesiesystem, Dräger Julian). Der Beatmungsbalg hoher Compliance hat bei diesen Geräten ein Volumen, das größer als das Atemhubvolumen ist. Das endinspiratorisch im Balg verbleibende Gas bildet das Narkosegasreservoir, Volumenimbalancen werden durch dieses Reservoir ausgeglichen. Auch die großvolumigen Atembeutel der klassischen "Bag-In-Bottle"-Ventilatoren (Engström EAS 9010, EAS 9020 und Elsa, Siemens Ventilator 711) dienen als Narkosegasreservoirs, wobei das endinspiratorisch im Beutel verbleibende Volumen das Gasreservoir bildet. Erst wenn die Füllung der als Reservoir dienenden „floating bellows“ oder Atembeutel unter das eingestellte Tidalvolumen abfällt, fällt das Atemminutenvolumen ab.

Unabdingbar ist die kontinuierliche Überwachung der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration. Die untere Alarmgrenze sollte auf einen Wert zwischen 28 und 30 % eingestellt werden. So kann frühzeitig erkannt werden, ob die Frischgas-Sauerstoffkonzentration erhöht werden muß. Anders als bei Narkosen mit hohem Frischgasfluß erlaubt die O₂-Konzentration im Frischgas keinen Rückschluß auf die Sauerstoffkonzentration im Atemsystem.
 

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. Ein etwaiger Gasvolumenmangel und die daraus resultierende unzureichende Gasfüllung des Systems wird frühzeitig durch diese Alarme gemeldet. Der Sicherheitsstandard wird bei neueren Geräten (Dräger Cato und Cicero, Engström Narkosegeräte) dadurch optimiert, daß bei zu niedrig eingestelltem Frischgasvolumen und daraus resultierender Gasvolumenmangel eine entsprechende Klartextmeldung am Alarmdisplay erscheint.
 

Die kontinuierliche Überwachung der Anästhetikakonzentration im Atemsystem ist heute entsprechend den geltenden technischen Normen und den Empfehlungen der Fachgesellschaft ebenfalls als obligatorisch anzusehen. Sie erleichtert die Steuerung von Niedrigflußnarkosen erheblich, da bei sehr niedrigen Frischgasflows eine Abschätzung der Anästhetikakonzentration im Atemsystem ausgehend von der Verdampfereinstellung dem mit diesen Verfahren nicht vertrauten Anästhesisten schwer fällt.

Auch die kontinuierliche Überwachung der in- und exspiratorischen CO2-Konzentration ist heute bereits obligatorisch, und aus Sicherheitsgründen bei der Durchührung von Niedrigflußnarkosen zu fordern. Die Belastung der Kohlendioxidabsorber ist bei Niedrigflußnarkosen verfahrensspezifisch größer als bei Narkosen mit hohem Frischgasfluß und nimmt, wenn routinemäßig mit einem Frischgasfluß von 0.5 l/min gearbeitet wird, etwa um den Faktor 4 zu. Zur Überwachung der Absorberfunktion sind solche CO2-Analysatoren, deren Nullpunkt durch Messung im Inspirationsgas kalibriert wird, nicht geeignet.

Alle weiteren patientenseitigen Überwachungsparameter, wie EKG, Körpertemperatur, Blutdruck oder Pulsoximetrie, haben - unbeschadet ihrer unzweifelhaft großen Bedeutung für die Patientensicherheit - keine spezifisch erhöhte Sicherheitsrelevanz 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.
 

KONTRAINDIKATIONEN FÜR DIE DURCHFÜHRUNG VON NIEDRIGFLUßNARKOSEN

Als absolute Kontraindikationen für die Durchführung von Niedrigflußnarkosen gelten: unzureichenden technischen Voraussetzungen, wie mangelnde Dichtigkeit der Atemsysteme und Narkosebeatmungsgeräte oder Fehlfunktion des obligatorischen Monitorings, akute Rauch- oder Gasvergiftungen und das Auftreten einer Malignen Hyperthermie.

Auch das Vorliegen einer obstruktiven Atemwegserkrankung kann eine Kontraindikation für die Durchführung einer Niedrigflußnarkose sein, wenn nur ein konventionelles Narkosebeatmungsgerät mit zwangsentfaltetem Beatmungsbalg ohne Gasreservoir zur Verfügung steht. Wird in diesem Fall ein niedriger Frischgasflow eingestellt, so nimmt der durch den langsamen Rückstrom der Ausatemluft bedingte initial-exspiratorische Unterdruck zu. Wann immer dieser länger als 1/3 der Exspirationsphase andauert, sollte der Frischgasfluß erhöht werden, um einen Übergang zur Wechseldruckbeatmung zu vermeiden.

Relative Kontraindikationen für die Durchführung von Minimal Flow Narkosen und Narkosen mit geschlossenem System ergeben sich aus einer möglichen Akkumulation von Fremdgasen, die mit dem Maß der Flowreduktion zunimmt. Dies betrifft vor allem Gase mit hoher Fett- und Wasserlöslichkeit, wie Alkohol und Aceton, oder für Gase mit hoher Gewebsaffinität, wie 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.

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. Nur bei besonders gefährdeten Patienten mit Anämie, Raucheranamnese und zusätzlich klinisch relevanten regionalen oder generalisierten Durchblutungsstörungen und gleichzeitigem Erfordernis zur Massentransfusion sollte zumindest ein Frischgasflow von 1 l/min am Gerät eingestellt werden.

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.

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
 

COMPUTERPROGRAMME ZUR SIMULATION VON NIEDRIGFLUßNARKOSEN

White DC, Lockwood L (1989) Narkup (Vers. 4.10). Dr. G.S. Lockwood, Hammersmith Hospital, DuCane Rd., London

Philip JA (1991) Gas Man. Med Man Simulations, P.O. Box 67- 160, Chestnut Hill, MA 02167, USA
 

INFORMATIONS- UND LEHRMATERIAL ZUM THEMA NIEDRIGFLUßNARKOSEN

Pharmacia & Upjohn (1998) Die Alternative: Low-Flow-Anästhesie mit Desfluran. Videofilm. Pharmacia & Upjohn GmbH, Am Wolfsmantel 56, 91058 Erlangen

Dräger Medizintechnik (1998) Low Flow Anaesthesia with Dräger Machines. Questions and Answers. By J. Baum. Drägerwerk Medizintechnik GmbH, Moislinger Allee 53-55, 23542 Lübeck

Adis International Inc. (1998) Low-flow Anaesthesia and the Role of Sevoflurane. A Contemporary Clinical Perspective. Guest Editorial by E. J. Frink and E. D. Kharasch. Abbott GmbH, Max-Planck-Ring 2, 65205 Wiesbaden

Ohmeda (1996) Low-Flow-Anästhesie. Diaserie. Ohmeda GmbH, Langemarckplatz 3, 91054 Erlangen

Baum J (2000) Low Flow Anästhesie. CD-ROM zur Ausbildung in den Verfahren der Niedrigflussnarkose. Pabst Science Publishers, Eichengrund 28, D-49525 Lengerich,
 

Zurück zur vorhergehenden Seite