Narkosesysteme
Offen, halboffen, halbgeschlossen, geschlossen. Hä? Und was ist eigentlich ein Kreisteil?
In diesem Blogartikel versuchen wir ein bisschen Ordnung in diese Begriffe zu bringen. Als ich in der Anästhesie anfing, hatte ich keine Ahnung, wie so ein Narkosegerät überhaupt funktioniert. Als ich dann irgendwann gefragt wurde ”Was für ein Gerät haben wir denn hier?”, war ”Eins von GE!” auf jeden Fall nicht die richtige Antwort.
Prinzipiell unterscheidet man in Rückatmungs- und Nichtrückatmungssysteme, wobei in unseren Breitengraden wohl nur noch Erstere zu finden sein dürften. Zu den Nichtrückatmungssystemen gehören die offenen, sowie die halboffenen Narkosesysteme, während halbgeschlossene und geschlossene Narkosesysteme den Rückatmungssystemen zuzuordnen sind.
Offenes Narkosesystem
Gut, ehrlicherweise etwas für die Medizingeschichte, aber die ersten Narkosen wurden mit offenen Narkosesystemen durchgeführt. Das prominenteste Beispiel ist hier wohl die sogenannte Schimmelbuschmaske1 (benannt nach Curt Schimmelbusch). Diese ist ein Drahtgeflecht, welches über Mund und Nase angebracht wurde. Darauf wurde dann eine Gaze gelegt, auf die das Narkotikum aufgeträufelt wurde. So atmete der Patient den Äther, aber eben auch alle anderen Anwesenden. Narkose für alle.
Halboffenes Narkosesystem
Auch dieses System wird man bei uns vermutlich nur noch in Ausstellungen finden.
Es gibt einen Inspirations- und einen Exspirationsschenkel. Während durch den Inspirationsschenkel kontinuierlich Frischgas fließt, so wird der Exspirationsschenkel einfach an die Umwelt (oder Absaugung) ausgeleitet.
Das klingt aus vielen Gründen nicht so elegant: Erneut haben wir eine direkte Belastung der Umwelt (Gase, Erreger), aber auch einfach einen hohen ”Verbrauch” an Frischgas (Luft, O2, Narkosegase).
Halbgeschlossenes Narkosesystem
Das halbgeschlossene Narkosesystem (Ursprünglich im Jahre 1923 von Ralph Milton Waters entwickelt2), dürfte das heutzutage am meisten genutzte System sein. Hierbei wird, wie beim halboffenen System, konstant eine definierte Menge Frischgas hinzugefügt. Allerdings gibt es einen “Kurzschluss“ zwischen Exspirations- und Inspirationsschenkel, sodass ein Teil der Ausatemluft nach “Aufreinigung“ zurückgeatmet wird. Das hat einige Vorteile: Die Luft bleibt wärmer, feuchter und es spart Gase. Der Nachteil: Da ist ja CO2 in der Leitung. Um das herauszufiltern wird ein sogenannter Kalkabsorber genutzt. In der Regel werden hier durch Calciumhydroxid und Natriumhydroxid das CO2 gebunden. Ein zusätzlich beigefügter pH-Indikator lässt das Granulat lila verfärben, wenn es mit CO2 gesättigt ist (pH-Abhängiger Farbumschlag). Allerdings sollte dies nicht der einzige Parameter zur Entscheidung sein, wann der Kalk gewechselt wird. Moderne Geräte zeigen uns aber ohnehin auch die Inspiratorischen CO2-Werte an, sodass diese dafür genutzt werden können.
Hierbei wird also erstmal nicht alles Ausgeatmete an die Umwelt abgegeben, sondern je nach Art der Narkoseführung ein großer Teil des Exspirationsgemisches weiter genutzt. Mit modernen Geräten sind heutzutage Minimal-Flow-Narkosen mit 0,5l/min, oder sogar sogenannte “Metabolic-Flow-Narkosen“ mit 0,35l/min Frischgasfluss möglich1.
Geschlossenes Narkosesystem
Der grundsätzliche Aufbau ähnelt dem des halbgeschlossenen Systems. Nur, dass hier die gesamte Exspirationsluft wieder dem Inspirationsschenkel zugeführt wird. Man spricht hier auch von sog. „Quantitativer Anästhesie“1. Der Vorteil liegt auf der Hand: Im “steady-state“ haben diese Geräte nur noch exakt den Verbrauch an Frischgas, der durch Metabolisierung verloren geht. Insbesondere bei der Nutzung teurer Gase (Xenon lässt grüßen!) sind diese Systeme also unverzichtbar, allerdings wegen des hohen Preises auch wenig verbreitet.
Kreisteil und Ventile
Und was genau ist jetzt dieses “Kreisteil“? Im Prinzip beschreibt das Kreißteil nur einen Teil der Rückatemsysteme (die Atemluft “kreist“). Doch wie ist das eigentlich möglich? Insbesondere wo doch häufig nur ein Schlauch aus dem Narkosegerät kommt?
Sieht man sich den Beatmungsschlauch, der an den HME-Filter konnektiert ist, mal genauer an, sieht man schnell: Eigentlich sind es zwei Schläuche. Im Inneren ist einfach ein weiterer Schlauch verbaut. Damit die Luft jetzt nicht wahllos in alle Richtungen strömt, brauchen wir also Ventile, die den Fluss leiten.
Am Ende des Beatmungsschlauches sitzt ein einfaches, wie aber geniales Ventil. Das sogenannte Domventil ist nichts anderes als ein kleines Plättchen. Strömt nun aus dem Inspirationsschenkel Luft gegen das Plättchen “hebt es ab“ und die Luft kann passieren. Beginnt die Exspiration strömt die Luft von der anderen Seite dagegen und drückt damit das Plättchen fest an, der einzig freie Weg ist nun der Exspirationsschenkel.
Die oben beschriebenen Systeme sind ja schön und gut, beschreiben aber nur einen Teil der genutzten Narkosesysteme. In der Regel besitzen unsere Geräte ja zum Beispiel noch einen integrierten Beatmungsbeutel. Dieser kann durch Umschaltung eines weiteren Ventils in Betrieb genommen werden. Bei den meisten neueren Maschinen funktioniert das elektronisch über den Bildschirm, einige haben aber auch noch richtige “Hebel“. Einmal aktiviert läuft unser Frischgas jetzt in den Beutel und wir können manuell beatmen. Bei der Beatmung mit Maske während der Einleitung kann man hier schön die Dichtigkeit ableiten: Braucht man deutlich mehr Frischgas als das Atemminutenvolumen hergibt, so sollte man die Position der Maske auf zu hohe Leckage überprüfen. Unmittelbar zum Beatmungsbeutel zugehörig ist das sogenannte APL-Ventil. APL steht hier für “air-pressure-limiting“. Der Name ist Programm: Sobald ein gewisser Druck erreicht ist (bspw. 15mbar) öffnet das Ventil und lässt Luft entweichen. Sehr praktisch um während der Einleitung nicht den gesamten Magen mit Luft zu befüllen. Atmet der Patient spontan am Gerät, so wirkt das Ventil wie ein klassisches PEEP-Ventil. Also wichtig: Immer den Druck wieder raus nehmen, wenn man ihn nicht bewusst drin haben möchte. Sonst kann es unschöne Atemversuche während der Aufwachphase geben.
Sonstige Bauteile
Natürlich besteht ein modernes Narkosegerät noch aus viel mehr Bestandteilen. Eine CO2 Messung, die Wasserfalle, Moderne Flow-Sensoren ein Balg oder Turbine zur maschinellen Beatmung, all das macht uns den Alltag heute einfacher. Aber würde den Rahmen des Artikels sprengen 😉
- 1.Striebel HW DEAA, ed. Die Anästhesie. Published online 2019. doi:10.1055/b-006-163370
- 2.Gerabek WE, Haage BD, Keil G, Wegner W, eds. Enzyklopädie Medizingeschichte. De Gruyter; 2007. doi:10.1515/9783110976946
