Narkosegerät, Kreissystem und Low-Flow: Aufbau, Gerätecheck und Sicherheit

Das Narkosegerät, genauer der Anästhesiearbeitsplatz, verbindet Gasversorgung, Dosierung von Sauerstoff, Luft und Lachgas, Verdampfer, Atemsystem, Beatmungsgerät, Gasmessung und Überwachung. Wer es sicher bedienen will, muss seinen Aufbau so gut kennen, dass er bei einer Störung in Sekunden auf einen einfachen Ersatz ausweichen kann. Die Anforderungen an die Geräte regelt die Norm DIN EN ISO 80601-2-13; im Detail unterscheiden sich die Geräte der Hersteller erheblich, weshalb die Einweisung in das jeweilige Gerät unverzichtbar ist.

Gasversorgung

Sauerstoff, Druckluft und Lachgas kommen in der Klinik aus einer zentralen Gasversorgung über gasartspezifische, nicht verwechselbare Wandanschlüsse. Am Gerät hängen zusätzlich Reserveflaschen, zumindest für Sauerstoff. Gasflaschen tragen nach DIN EN ISO 32 eine Farbkennzeichnung an der Schulter: Sauerstoff weiß, Lachgas blau, Druckluft weiß und schwarz. Die Farbe ersetzt nicht das Lesen des Etiketts. Fällt der Versorgungsdruck für Sauerstoff ab, gibt das Gerät einen Alarm, und eine Sicherheitsschaltung unterbricht die Lachgaszufuhr. Moderne Geräte begrenzen außerdem das Verhältnis von Lachgas zu Sauerstoff, sodass kein hypoxisches Frischgas eingestellt werden kann. Diese Schaltung schützt nicht vor einem falschen Gas in der Sauerstoffleitung und nicht vor einer Hypoxie durch hohen Verbrauch bei niedrigem Frischgasfluss; dagegen hilft nur die Messung der inspiratorischen Sauerstoffkonzentration.

Der Sauerstoff-Bypass, auch Flush genannt, liefert unter Umgehung von Mischer und Verdampfer einen sehr hohen Sauerstofffluss direkt ins Atemsystem. Er füllt rasch den Beutel, kann aber während der Beatmung zu hohen Drücken führen und verdünnt das Anästhetikum, mit dem Risiko einer zu flachen Narkose.

In Deutschland wird fast ausschließlich mit dem Kreissystem gearbeitet. Das ausgeatmete Gas wird von Kohlendioxid befreit und zusammen mit dem Frischgas wieder eingeatmet. Zwei Richtungsventile sorgen dafür, dass das Gas nur in einer Richtung kreist. So bleiben Wärme, Feuchtigkeit und Anästhetikum im System, und der Frischgasfluss kann weit unter dem Atemminutenvolumen liegen.

Bauteile und ihre Störungen

Das Inspirationsventil öffnet bei der Einatmung, das Exspirationsventil bei der Ausatmung. Klemmt eines offen, pendelt ausgeatmetes Gas zurück, und das Kapnogramm zeigt einen Anstieg der Grundlinie. Das Überdruckventil (APL-Ventil) begrenzt bei Hand- und Spontanatmung den Druck im System und lässt Überschussgas zur Narkosegasabsaugung entweichen. Das Beatmungsgerät treibt das Gas entweder mit einem Kolben oder einer Turbine an oder über einen Balg, der vom Treibgas zusammengedrückt wird. Der Totraum beginnt am Y-Stück: Filter, Winkelstück und Gasabsaugung liegen zwischen Y-Stück und Patient und vergrößern ihn, was bei kleinen Kindern und lungenprotektiver Beatmung mit kleinen Atemzugvolumina ins Gewicht fällt.

Jedes Atemsystem hat eine Compliance, also eine Dehnbarkeit der Schläuche, und eine Restundichtigkeit. Moderne Geräte messen beides im Selbsttest und kompensieren die Compliance bei der Volumenabgabe. Wird nach dem Test ein Schlauch getauscht oder ein Filter ergänzt, stimmen die gemessenen Werte nicht mehr, und der Test muss wiederholt werden.

Im Kreissystem wird Kohlendioxid chemisch gebunden. Atemkalk besteht überwiegend aus Calciumhydroxid mit Wasser. Kohlendioxid reagiert über Kohlensäure zu Calciumcarbonat; dabei entstehen Wasser und Wärme. Ältere Absorber enthielten starke Basen wie Natrium- oder Kaliumhydroxid als Beschleuniger. Mit diesen Basen und besonders in ausgetrocknetem Zustand zersetzen sich Inhalationsanästhetika: Sevofluran bildet Compound A, Desfluran und Isofluran bilden Kohlenmonoxid, und bei völlig trockenem Absorber mit Sevofluran sind Hitzeentwicklung und Brände beschrieben. Moderne Absorber ohne starke Basen vermeiden diese Reaktionen weitgehend.

Wann ist der Absorber verbraucht?

Ein Farbindikator zeigt die Erschöpfung an, ist aber unzuverlässig: Die Farbe kann sich in Ruhepausen zurückbilden. Maßgeblich ist die Kapnographie. Steigt das inspiratorische Kohlendioxid, kehrt das Kapnogramm also nicht mehr auf null zurück, wird zuerst der Frischgasfluss erhöht und dann der Absorber gewechselt. Absorber trocknen aus, wenn über längere Zeit, etwa über ein Wochenende, trockenes Frischgas durch das System strömt; deshalb wird der Frischgasfluss nach dem Betrieb abgestellt.

Verdampfer

Verdampfer überführen ein flüssiges Anästhetikum in eine genau dosierte Dampfkonzentration im Frischgas. Die meisten arbeiten nach dem Bypassprinzip: Ein Teil des Frischgases strömt durch die Verdampferkammer und sättigt sich mit Dampf, der Rest umgeht sie. Das Verhältnis bestimmt die Konzentration, eine Temperaturkompensation gleicht die Verdunstungskälte aus. Desfluran siedet bereits bei 22,8 °C und braucht deshalb einen beheizten Verdampfer unter Druck. Andere Systeme spritzen das flüssige Anästhetikum elektronisch gesteuert direkt ein. Füllsysteme sind stoffspezifisch codiert, damit kein falsches Anästhetikum eingefüllt wird, und eine Sperre verhindert, dass zwei Verdampfer gleichzeitig geöffnet sind. Die Farbe am Verdampfer kennzeichnet das Anästhetikum nach ISO 5360: Sevofluran gelb, Isofluran violett, Desfluran blau.

Die meisten gerätebedingten Zwischenfälle lassen sich durch eine systematische Prüfung vor der Anwendung verhindern. Moderne Geräte führen einen automatischen Selbsttest durch, der Dichtigkeit, Compliance, Ventile, Sensoren und Beatmungsfunktion prüft. Er ersetzt nicht die Kontrollen, die nur ein Mensch machen kann.

Gerätecheck vor dem ersten Patienten und vor jedem weiteren

1. Selbsttest vollständig und bestanden; Ergebnis dokumentiert.
2. Ein funktionsfähiger Handbeatmungsbeutel mit Maske liegt griffbereit, unabhängig vom Gerät.
3. Sauerstoffreserve am Gerät geöffnet geprüft, Flaschendruck ausreichend.
4. Absaugung funktionsfähig und am Arbeitsplatz.
5. Verdampfer gefüllt, fest eingerastet, geschlossen.
6. Absorber nicht verbraucht, richtig eingesetzt.
7. Gasmessung kalibriert, Probenleitung und Wasserfalle angeschlossen.
8. Alarmgrenzen sinnvoll eingestellt, Narkosegasabsaugung angeschlossen.
9. Vor jedem weiteren Patienten: Schlauchsystem und Filter gewechselt oder geprüft, Kurztest, Beutel-Test mit dem Handbeutel am Y-Stück.

Wenn das Gerät versagt

Für jeden Ausfall gilt dieselbe Rückfallebene: Beatmung mit dem Handbeutel und Raumluft oder Sauerstoff aus einer Flasche, Umstellung auf intravenöse Anästhesie, Hilfe holen und danach die Ursache suchen. Wer vor jedem Narkosebeginn den Handbeutel kontrolliert, verliert in der Krise keine Zeit.

Bei der Narkose mit niedrigem Frischgasfluss wird ein großer Teil des Atemgases zurückgeatmet. Nach der Einteilung von Baker spricht man bei 0,5 bis 1 l/min von Low-Flow, bei 0,25 bis 0,5 l/min von Minimal-Flow; der Grenzfall, bei dem nur der Verbrauch ersetzt wird, heißt Metabolic Flow. Niedriger Fluss senkt Verbrauch, Kosten und Emissionen erheblich, erhält Wärme und Feuchtigkeit der Atemgase und schont damit die Schleimhaut.

Voraussetzungen und Vorgehen

Voraussetzungen sind ein dichtes System, ein funktionsfähiger Absorber und die Messung von Sauerstoff, Kohlendioxid und Anästhetikum in In- und Exspiration. Weil die Patientin Sauerstoff verbraucht, liegt die inspiratorische Sauerstoffkonzentration bei niedrigem Fluss unter der des Frischgases; der Sauerstoffanteil im Frischgas wird deshalb höher gewählt und die inspiratorische Konzentration überwacht. Ebenso liegt die inspiratorische Anästhetikakonzentration deutlich unter der Einstellung am Verdampfer. Die Einstellung wird deshalb höher gewählt als die gewünschte endtidale Konzentration.

Wie schnell sich eine Änderung am Verdampfer auswirkt, bestimmt die Zeitkonstante: Systemvolumen geteilt durch Frischgasfluss. Bei 6 Litern Systemvolumen und 0,5 l/min beträgt sie 12 Minuten, bei 6 l/min nur 1 Minute. Wer bei niedrigem Fluss rasch vertiefen oder abflachen will, erhöht deshalb kurz den Fluss oder nutzt eine automatische endtidale Steuerung, die viele Geräte heute anbieten. Am Narkoseende wird der Verdampfer vorausschauend geschlossen; zum Auswaschen genügt dann ein kurzer hoher Fluss.

Im OP laufen viele elektrische Geräte gleichzeitig am Patienten. Die größten Risiken entstehen durch Hochfrequenzchirurgie, durch Ableitströme bei direktem Zugang zum Herzen und durch Brände.

Hochfrequenzchirurgie

Bei der monopolaren Technik fließt hochfrequenter Strom von der aktiven Elektrode durch den Körper zur großflächigen Neutralelektrode. Die Wärme entsteht dort, wo die Stromdichte hoch ist, also an der kleinen aktiven Elektrode. Liegt die Neutralelektrode nur teilweise auf, steigt an der verbleibenden Fläche die Stromdichte, und es entstehen Verbrennungen; das gilt auch für andere Kontaktstellen wie EKG-Elektroden oder Metallteile des OP-Tisches. Die Neutralelektrode wird deshalb vollflächig auf gut durchblutetes Gewebe nahe dem OP-Gebiet geklebt, fern von Implantaten. Bei der bipolaren Technik fließt der Strom nur zwischen den Branchen der Pinzette. Hochfrequenzstrom kann Herzschrittmacher und Defibrillatoren stören; das Vorgehen bei kardialen Implantaten folgt einer eigenen Planung.

Mikroschock

Liegt eine leitende Verbindung direkt am Herzen, etwa eine temporäre Schrittmachersonde oder ein flüssigkeitsgefüllter Katheter, können schon sehr kleine Ableitströme im Mikroampere-Bereich Kammerflimmern auslösen. Geräte, die in dieser Weise angeschlossen werden, müssen der strengsten Schutzklasse für kardiale Anwendung entsprechen, und freiliegende Sondenenden werden isoliert.

OP-Brand

Für einen Brand braucht es drei Dinge: eine Zündquelle wie die HF-Chirurgie oder einen Laser, einen Brennstoff wie Abdecktücher, alkoholische Desinfektion oder den Tubus und ein Oxidationsmittel wie Sauerstoff oder Lachgas. Besonders gefährdet sind Eingriffe an Kopf und Hals mit offener Sauerstoffgabe unter der Abdeckung. Die Anästhesie senkt dort die Sauerstoffkonzentration so weit wie möglich, verzichtet auf Lachgas und stimmt sich mit dem Operateur ab, bevor aktiviert wird (ASA 2013). Brennt es im Atemweg, werden gleichzeitig die Gaszufuhr unterbrochen, der Tubus entfernt und der Atemweg mit Kochsalzlösung gelöscht, danach wird mit Maske beatmet und der Atemweg bronchoskopisch beurteilt.

Narkosegase und Arbeitsschutz

Das Personal soll möglichst wenig Narkosegas einatmen. Dazu gehören eine funktionierende Narkosegasabsaugung, dicht sitzende Masken und Larynxmasken, das Schließen des Verdampfers bei Diskonnektion und das Befüllen von Verdampfern mit stoffspezifischen Füllsystemen. Die Technische Regel für Gefahrstoffe TRGS 525 beschreibt die Anforderungen für Einrichtungen der medizinischen Versorgung.

Merksätze

• Vor jeder Narkose: Handbeutel, Absaugung und Sauerstoffreserve prüfen.
• Inspiratorischer Sauerstoff wird immer gemessen, besonders bei niedrigem Fluss.
• Steigt das inspiratorische Kohlendioxid: Fluss hoch, dann Absorber oder Ventil prüfen.
• Nach Tausch von Schläuchen oder Filtern den Test wiederholen.
• Zeitkonstante gleich Systemvolumen durch Frischgasfluss: Wer schnell ändern will, erhöht kurz den Fluss.
• Geräte der Anlage 1 nur nach dokumentierter Einweisung anwenden.
• Kopf-Hals-Eingriffe mit HF-Chirurgie: Sauerstoff so niedrig wie möglich, kein Lachgas, abstimmen vor dem Aktivieren.

Aufgaben