Inhalationsanästhetika

Inhalationsanästhetika können zur Aufrechterhaltung einer Allgemeinanästhesie eingesetzt werden, seltener auch zur Narkoseeinleitung. Ihre Wirkung ist hauptsächlich hypnotisch. Unterschiede finden sich in den spezifischen Charakteristika wie bspw. Löslichkeit im Blut, An- und Abflutung im Organismus, Metabolisierung, Nebenwirkungen und Kontraindikationen. Eine Sonderrolle nimmt das Lachgas mit seiner zusätzlichen analgetischen Wirkung ein. Neben den medizinischen Aspekten ist zu beachten, dass Sevo-, Iso- und besonders Desfluran hochpotente Treibhausgase sind.

Einteilung

Volatile Anästhetika ^[1][2]

• Definition: Bei Raumtemperatur flüssige Inhalationsanästhetika
• Applikation: Überführung in gasförmigen Zustand mithilfe eines Verdampfers/Verneblers (= Vapor), anschließend Beimischung zur Inspirationsluft
• Wirkstoffe
  • Flurane (Haloether)
    • Desfluran, Sevofluran, Isofluran
    • Enfluran, Methoxyfluran (in Deutschland außer Handel)
  • Ha­lo­than (in Europa und den USA außer Handel)
  • Diethylether (in Europa und den USA außer Handel) ^[3]
  • Chloroform (in Deutschland außer Handel) ^[3]

Gasförmige Anästhetika ^[2]

• Definition: Bei Raumtemperatur gasförmige Inhalationsanästhetika (unter Druck verflüssigt abgefüllt)
• Applikation: Direkte Beimischung zur Inspirationsluft (ohne Verdampfer)
• Wirkstoffe: Lachgas (N₂O), Xenon

Charakteristika der Inhalationsanästhetika

Desfluran

• Vorteile
  • Sehr schnelles An- und Abfluten ^[3]
  • Von allen Fluranen die beste Steuerbarkeit, niedrigste kontextsensitive HWZ und geringste Metabolisierung
• Nachteile
  • Sympathikus-Stimulation
  • Stechender Geruch mit Irritation der Atemwege
  • Hochpotentes Treibhausgas ^[4]

Sevofluran

• Vorteile
  • Milder Geruch und keine Atemwegsirritation
  • Schnelles An- und Abfluten bei kurzer OP-Dauer
  • Inhalative Einleitung möglich (bspw. in der Kinderanästhesie)
• Nachteile
  • Bei längerer OP-Dauer: Speicherung im Fettgewebe ^[3]
  • Hochpotentes Treibhausgas ^[4]
  • Bildung von Compound A (potenziell nephrotoxischer Metabolit) durch Interaktion mit bestimmten Atemkalkprodukten möglich ^[3][5]

Isofluran

• Vorteil: Von allen Fluranen die beste muskelrelaxierende Wirkung ^[2][6][7]
• Nachteile
  • Unangenehmer Geruch
  • Hochpotentes Treibhausgas ^[4]

Lachgas

• Vorteile
  • Gute Analgesie
  • Schnelle An- und Abflutung
  • Nur geringer Einfluss auf renale, kardiovaskuläre, respiratorische und hepatische Funktionen
• Nachteile
  • Geringe hypnotische Wirkung
  • Risiko für Diffusionshypoxie bei der Narkoseausleitung
  • Hochpotentes Treibhausgas

Xenon ^[3][7][8]

• Vorteile
  • Sehr gut steuerbar
  • Keine Metabolisierung
  • Keine Atemwegsreizung
  • Keine kardiozirkulatorischen Nebenwirkungen
  • Fast ideales Inhalationsanästhetikum
• Nachteile
  • Vergleichsweise teuer
  • Hohes PONV-Risiko (Inzidenz bis zu 45%)
• Standarddosierung zur Aufrechterhaltung einer Allgemeinanästhesie bei Erwachsenen
  • 51–69 Vol.-% (inspiratorisch)
  • Beimischung von mind. 30% Sauerstoff erforderlich
• DANI/DALI: Vorsichtige Anwendung, wahrscheinlich keine Anpassung erforderlich (keine hinreichenden Daten verfügbar bei schweren Funktionsstörungen)
• Ältere Personen: Keine Anpassung erforderlich
• Wichtige Hinweise
  • Nicht anzuwenden bei (potenziell) erhöhtem intrakraniellen Druck, (potenziell) erhöhtem Sauerstoffbedarf und Personen <18 Jahren
  • Nicht empfohlen in Schwangerschaft und Stillzeit (unzureichende Datenlage)

Inhalationsanästhetika sind hochpotente Treibhausgase, wobei Desfluran den mit Abstand größten klimaschädlichen Effekt aller Inhalationsanästhetika aufweist! ^[9]

Die inhalative Narkoseeinleitung wird wegen der möglichen Atemwegsreizung (insb. bei Desfluran) nur selten durchgeführt. Am ehesten eignet sich hierfür Sevofluran!

Allgemeine Wirkungen

Alle Inhalationsanästhetika haben eine hypnotische Wirkung!

Wirkmechanismen und Rezeptoren ^[11][12]

Die genauen Wirkmechanismen werden derzeit noch erforscht, diskutiert werden u.a.

• Flurane
  • Hauptsächliche Wirkung über GABA_A-Rezeptoren↑ ^[13]
  • Weitere Verstärkung: Glycin-, Kainat- und 5-HT-3-Rezeptoren, Kalium-2P-Kanäle
  • Hemmung: Nicotinerge Cholinozeptoren, NMDA-Rezeptoren, AMPA-Rezeptoren, T-Typ-Calciumkanäle, HCN-Kanäle
• Lachgas ^[14]
  • Verstärkung der inhibitorischen GABA-Wirkung
  • Hemmung exzitatorischer Glutamatrezeptoren (NMDA-Rezeptor, AMPA-Rezeptor)
  • Freisetzung endogener Opioidpeptide im periaquäduktalen Grau
  • Selektive Blockade niederspannungsaktivierter T-Typ-Calciumkanäle
• Xenon ^[15]
  • Hemmung: NMDA-Rezeptor
  • Keine Wirkung an GABA_A-Rezeptoren

Die lipophilen Inhalationsanästhetika diffundieren durch die Blut-Hirn-Schranke und entfalten ihre Wirkung an zahlreichen ligandengesteuerten und spannungsabhängigen Ionenkanälen am ZNS!

Anästhetische Potenz der Inhalationsanästhetika

• Definition: Wirkstärke am Gehirn
• Einflussfaktoren
  • Art des Inhalationsanästhetikums bzw. dessen MAC-Wert
  • Erreichte Konzentration bzw. Partialdruck des Wirkstoffs im Gehirn (siehe auch: Inhalationsanästhetika - Pharmakokinetik)

MAC-Wert (MAC) ^[7]

• Definition: Minimale alveoläre Konzentration eines Inhalationsanästhetikums; im klinischen Gebrauch meist synonym verwendet zur MAC₅₀
• Bedeutung: Indirektes, altersabhängiges Maß für die Wirkungsstärke eines Inhalationsanästhetikums
• Spezifische MAC-Werte: Bezeichnen jeweils die alveoläre Konzentration eines Inhalationsanästhetikums, bei der
  • MAC_awake: 50% der Patient:innen auf Ansprache nicht mehr die Augen öffnen
  • MAC₅₀ und MAC₉₅: 50% bzw. 95% der Patient:innen auf den Hautschnitt nicht mehr mit Abwehrbewegungen reagieren
  • MAC BAR₅₀ und MAC BAR₉₅: 50% bzw. 95% der Patient:innen auf den Hautschnitt nicht mehr mit Blutdruckanstieg und Tachykardie reagieren
  • MAC EI₅₀ und MAC EI₉₅: 50% bzw. 95% der Patient:innen auf die endotracheale Intubation nicht mehr mit Abwehrbewegungen, Husten oder Pressen reagieren
• Mögliche Einflussfaktoren auf die MAC ^[7]
  • Reduktion der MAC
    • Hohes Lebensalter
    • Schwangerschaft
    • Hypothermie
    • Arterielle Hypotonie
    • Schwere Hypoxie
    • Anämie
    • Hyponatriämie
    • Wechselwirkung mit zentral wirksamen Medikamenten, bspw. Opioiden
  • Erhöhung der MAC
    • Junges Lebensalter
    • Chronischer Alkoholabusus
    • Erhöhte Körpertemperatur (Fieber)
    • Hypernatriämie
• Einheit des MAC-Wertes
  • Prozentual als Anteil der endexspiratorischen Atemluft (Vol.-%)
  • Angabe als Zahl ohne Einheit, bspw. 0,8 MAC
    • Bezeichnung der äquipotenten Konzentration des Anästhetikums
    • 1 MAC entspricht der MAC₅₀ des jeweiligen Inhalationsanästhetikums
    • Angabe gelegentlich auch mit Multiplikationszeichen zwischen Zahl und MAC

Je niedriger der MAC-Wert ist, desto höher ist die Potenz eines Inhalationsanästhetikums!

Über die Messung der Konzentration des Inhalationsanästhetikums in der Ausatemluft kann die Narkosetiefe sehr gut gesteuert werden!

Für alle Inhalationsanästhetika außer Lachgas gilt: Mit zunehmendem Alter nimmt der MAC-Wert ab!

Aufnahme und Verteilung

Anflutung

• Definition: Aufnahme des Inhalationsanästhetikums über mehrere Kompartimente bis zum Wirkort (Gehirn) durch Konzentrationsausgleich zwischen
  1. Inspirationsluft und Blut
  2. Blut und Gehirn
• Durchführung: Applikation des Inhalationsanästhetikums
  • Zufuhr einer festgelegten Konzentration aus dem Vapor
  • Aufbau einer suffizienten inspiratorischen Konzentration

Einflussfaktoren auf die Anflutung ^[6][7]

• Beschleunigende Faktoren
  • Geringe Blutlöslichkeit und hohe Fettlöslichkeit des Inhalationsanästhetikums
  • Hoher Partialdruck des Inhalationsanästhetikums in der Inspirationsluft
  • Hoher Frischgasfluss
  • Geringe funktionelle Residualkapazität
  • Hohe alveoläre Ventilation
  • Geringes Herzzeitvolumen bei gleichzeitig hoher Perfusion des Gehirns
  • Keine Ventilations-Perfusionsstörung
• Blut-Gas-Verteilungskoeffizient
  • Definition: Verhältnis der Konzentrationen, bei dem sich zwischen Inspirationsluft und Blut ein Gleichgewicht der Partialdrücke des Inhalationsanästhetikums einstellt
  • Interpretation: Je kleiner der Blut/Gas-Verteilungskoeffizient, desto besser die Steuerbarkeit
  • Substanzspezifische Werte: Siehe Charakteristika der Inhalationsanästhetika
• Gehirn-Blut-Verteilungskoeffizient
  • Definition: Verhältnis der Konzentrationen, bei dem sich zwischen Blut und Gehirn ein Gleichgewicht der Partialdrücke des Inhalationsanästhetikums einstellt
  • Interpretation: Je kleiner der Gehirn/Blut-Verteilungskoeffizient, desto besser die Steuerbarkeit
  • Substanzspezifische Werte: Siehe Charakteristika der Inhalationsanästhetika
• Öl-Gas-Verteilungskoeffizient
  • Definition: Verhältnis der Konzentrationen, bei dem sich zwischen Luft und fetthaltigen Strukturen ein Gleichgewicht der Partialdrücke des Inhalationsanästhetikums einstellt
  • Interpretation
    • Je größer der Öl/Gas-Verteilungskoeffizient, desto besser fettlöslich ist das Gas
    • Fettlöslichkeit verhält sich gemäß Meyer-Overton-Regel proportional zur anästhetischen Potenz der Inhalationsanästhetika ^[3][16]

Alle Inhalationsanästhetika eignen sich gut für die Aufrechterhaltung einer balancierten Anästhesie. Dabei gilt: Je kleiner der Blut/Gas-Verteilungskoeffizient und Gehirn/Blut-Verteilungskoeffizient, desto besser die Steuerbarkeit (rasche An- und Abflutung)! ^[17]

Alle Inhalationsanästhetika sind lipophil und können durch Diffusion ungehindert die Blut-Hirn-Schranke überwinden! ^[3]

Optimal zur schnellen Anflutung sind eine geringe Blutlöslichkeit sowie eine hohe Fettlöslichkeit!

Praktische Hinweise zur Dosierung

• Inspiratorische Konzentration (gemessen in Vol.-%), abhängig von
  • Einstellung am Vapor
  • Inspirationsflow, insb. bei Ein- und Ausleitung ^[19]
• Endexspiratorische Konzentration (gemessen in Vol.-%), entspricht
  • Alveolärer Konzentration
  • Maß für die Konzentration des Inhalationsanästhetikums im Gehirn (nach abgeschlossener Anflutung )
  • Basis für den MAC-Wert
  • Entscheidendem Parameter für die intraoperative Dosissteuerung
  • Isoliert betrachtet: Kein sicheres Maß für Narkosetiefe ^[17]

Insb. in der An- und Abflutungsphase ergeben sich deutliche Unterschiede in der eingestellten Konzentration am Vapor, der inspiratorischen Konzentration, der alveolären Konzentration und der Konzentration im Gehirn!

Im Vergleich zu intravenösen Anästhetika sind Inhalationsanästhetika durch Messung der Konzentration sehr gut steuerbar!

Abflutung

• Definition: Senkung der Wirkstoffkonzentration im Gehirn durch Konzentrationsausgleich zwischen
  1. Inspirationsluft und Blut
  2. Blut und Gehirn
• Durchführung: Beendigung der Applikation des Inhalationsanästhetikums
  • Reduktion der Zufuhr aus dem Vapor gegen OP-Ende
  • Beendigung der Zufuhr aus dem Vapor (bspw. bei Abschluss der Naht)
  • Ggf. Spülen des Beatmungssystems mit 100% O₂
  • Frische Inspirationsluft enthält kein Inhalationsanästhetikum mehr

Elimination

• Metabolisierung: Inhalationsanästhetika werden i.d.R. kaum metabolisiert
  • Desfluran: Ca. 0,02% (geringste Metabolisierung von allen Fluranen)
  • Sevofluran: Ca. 2–5% (vorwiegend hepatische Metabolisierung)
  • Isofluran: Ca. 0,2%
  • Lachgas und Xenon: 0%
• Elimination: Inhalationsanästhetika werden über die Lunge eliminiert (fast unverändert wieder abgeatmet)
• Kontextsensitive Halbwertszeit: Verlängerte Elimination durch Aufsättigung des Fettgewebes mit Inhalationsanästhetikum bei zunehmender Narkosedauer

Allgemeine Nebenwirkungen der Flurane ^[1][2]

• Erhöhtes Risiko für PONV (emetogen)
• Triggersubstanzen für maligne Hyperthermie
• Postoperatives Shivering
• Bei Anwendung zur Narkoseeinleitung: Exzitationen
• Bildung von CO durch Interaktion mit trockenem Atemkalk ^[3]
  • Risiko abhängig vom verwendeten Atemkalkprodukt ^[20]
• Hepatische Metabolisierung → Bildung von (potenziell) nephrotoxischem Fluorid bzw. (potenziell) hepatotoxischer Trifluoressigsäure (TFA) ^[3]
  • Sehr selten: Hepatitis oder Fälle von leichter bis schwerer postoperativer Leberfunktionsstörung bis hin zum akuten Leberversagen
• Dosisabhängig
  • Intrakranielle Druckerhöhung
  • Atemdepression
  • Arterielle Hypotonie durch periphere Vasodilatation ^[21]
  • Kreislaufdepression: Negativ inotrop ^[21]
  • Renale Durchblutung↓, reversible Abnahme der GFR und Urinproduktion ^[3]
  • Hepatische Durchblutung↓ ^[3]

Alle volatilen Inhalationsanästhetika sind Triggersubstanzen der malignen Hyperthermie, Lachgas und Xenon nicht! ^[22]

Die intraoperative Aufrechterhaltung des mittleren arteriellen Blutdrucks begünstigt den renalen und hepatischen Blutfluss und beugt so Funktionsstörungen vor. ^[3]

Nachteil aller Inhalationsanästhetika ist eine Raumluftbelastung bei undichtem Beatmungssystem. Gerade bei schwangerem Personal ist dies zu beachten, und stattdessen bevorzugt eine TIVA durchzuführen!

Spezielle Nebenwirkungen der Flurane ^[1][2][23]

• Nebenwirkungen von Desfluran
  • Stechender Geruch, dosisabhängige Atemwegsreizung: Gefahr des Bronchospasmus, insb. bei hyperreagiblem Bronchialsystem
  • Bei raschem Anstieg der Desflurankonzentration: Stimulation des Sympathikus ^[21]
    • Blutdruckanstieg, Tachykardie
    • Intraoperativ leichter Anstieg des Blutzuckerspiegels
  • QT-Verlängerung mit Torsade-de-Pointes-Tachykardie (Einzelfälle)
  • Postoperative Hyperkaliämie, Arrhythmien (selten)
• Nebenwirkungen von Sevofluran
  • Sympathikushemmung
  • Interaktion mit Atemkalk → Bildung von potenziell nephrotoxischem Compound A möglich
    • Risiko abhängig vom verwendeten Atemkalkprodukt ^[20]
    • Klinisch wahrscheinlich irrelevant ^[3][5]
  • In Einzelfällen Zusammenhang mit epileptischen Anfällen (fraglicher Trigger epileptischer Anfälle)
• Nebenwirkungen von Isofluran
  • Bei raschem Anstieg der Isoflurankonzentration: Stimulation des Sympathikus ^[21]
  • Intra- oder postoperative Hyperkaliämie, Arrhythmien (selten)
  • QT-Verlängerung mit Torsade-de-Pointes-Tachykardie (Einzelfälle)

Nebenwirkungen von Lachgas ^[2][24]

• Erhöhtes Risiko für PONV (emetogen)
• Konzentrationsabhängige Diffusion in luftgefüllte Räume (bspw. Mittelohr), dadurch ggf.
  • Erhöhter Cuffdruck bei Anwendung von LMA oder Endotrachealtubus
  • Volumenzunahme bei Pneumoperitoneum oder luftgefüllten Darmschlingen
• Risiko für Diffusionshypoxie bei der Narkoseausleitung
• Intrakranielle Druckerhöhung ^[3]
• Vitamin-B₁₂-Mangel ^[25]

Nebenwirkungen von Xenon ^[3]

• Erhöhtes Risiko für PONV (emetogen)
• Risiko für Diffusionshypoxie bei der Narkoseausleitung
• Erhöhte zerebrale Durchblutung, dadurch Erhöhung des intrakraniellen Drucks
• Erhöhter Atemwegswiderstand

Es werden die wichtigsten Nebenwirkungen genannt. Kein Anspruch auf Vollständigkeit.

• Wirkungsverstärkung von Inhalationsanästhetika durch Gabe von ^[1]
  • Opioiden ^[6]
  • Benzodiazepinen
  • Lachgas
• Wirkungsverstärkung von anderen Wirkstoffen durch Gabe von Inhalationsanästhetika
  • Muskelrelaxanzien ^[1][26]
  • Katecholamine ^[7]

Die Gabe von Benzodiazepinen oder Opioiden verringert den MAC-Wert von Inhalationsanästhetika um ca. 60%!

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Inhalationsanästhetika

Inhalationsanästhetika – Teil 1: Übersicht

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