Unter Low-Flow-Anästhesie versteht man im Allgemeinen eine Anästhesie mit einem Frischgasfluss (FGF) von 0,5 bis 1 l/min (Brattwall et al., 2012). Neuere Konzepte gehen jedoch noch einen Schritt weiter und beschreiben den Einsatz noch niedrigerer Flüsse als bisher üblich (Hendrickx et al., 2023).
Solche sehr niedrigen Flüsse können nur sicher angewendet werden, wenn die eingeatmeten und ausgeatmeten Gase kontinuierlich überwacht werden. Genau das ist in vielen Tierarztpraxen jedoch nicht ohne Weiteres möglich. Dieser Artikel dient daher als praktischer Leitfaden für den sicheren Einsatz niedriger Flussraten – mit kostengünstigen Beatmungssystemen und gängiger Monitoring-Ausstattung.
Die sicherste Anwendung sehr niedriger Flussraten setzt eine zuverlässige Überwachung der ein- und ausgeatmeten Gase voraus. Diese ist in vielen Tierarztpraxen jedoch nicht immer gegeben.
Vorteile der Low-Flow-Anästhesie in der Veterinärmedizin
Die Low-Flow-Anästhesie bietet drei wesentliche Vorteile:
1. Befeuchtung und Erwärmung der Atemgase:
Sauerstoff (O₂), Luft und Distickstoffoxid (N₂O) werden als Trägergase für die Anästhesie verwendet und liegen in Gasflaschen in der Regel kalt und trocken vor. Während der Anästhesie umgeht der Endotrachealtubus die natürlichen Mechanismen zur Erwärmung und Befeuchtung der Atemluft in Nase und Maulhöhle. Bei der Low-Flow-Anästhesie bleiben Temperatur und Feuchtigkeit in den Atemwegen besser erhalten, was die Funktion der Atemwegsschleimhaut unterstützt (Bilgi et al., 2011).
2. Kosteneinsparungen:
Durch den geringeren Frischgasfluss werden sowohl der Verbrauch als auch die Kosten für volatile Anästhetika sowie für Sauerstoff und Luft reduziert (Ryu et al., 2011; Doolke et al., 2001).
3. Umweltaspekte:
Volatile Anästhetika sind starke Treibhausgase und werden zu einem großen Teil ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben. Dadurch tragen sie erheblich zum CO₂-Fußabdruck von Kliniken bei (Hu et al., 2021). Der Einsatz von Low-Flow-Anästhesie kann den Verbrauch dieser Gase deutlich senken und damit die Umweltbelastung in der Tiermedizin reduzieren.
Anforderungen an die Ausrüstung für die Low-Flow-Anästhesie
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- Narkosegerät:
Bei einem Frischgasfluss unter 1 l/min können separate Durchflussmesser im Bereich von 0 bis 1 l/min die Genauigkeit verbessern. Die Durchflussmessung erfolgt dabei an der Oberkante der Schwimmer bzw. in der Mitte der Kugeln.
- Beatmungssystem:
Für die Low-Flow-Anästhesie sind Kreislaufsysteme (Rebreathing-Systeme) unerlässlich. Verschiedene Ausführungen stehen zur Verfügung und können bei Hunden ab etwa 7 kg eingesetzt werden. In den Leitlinien zur Anästhesie bei Katzen wird der Einsatz geeigneter Kreislaufsysteme bereits ab einem Körpergewicht von über 3 kg empfohlen (Robertson et al., 2018). Diese Systeme enthalten einen CO₂-Absorber – meist Natronkalk –, welcher die Rückatmung von Kohlendioxid verhindert.
- Dichtigkeit des Systems:
Die gesamte Anästhesieausrüstung – einschließlich Narkosegerät, Beatmungssystem, Kapnograph-Leitungen und Endotrachealtubus – muss vollständig dicht sein, damit kein Gas entweicht. Eine sorgfältige Leckprüfung vor jeder Anästhesie ist entscheidend, um Gasverluste zu vermeiden und die Patientensicherheit zu gewährleisten.
- Endotrachealtubus:
Es sollte ein Tubus in passender Größe platziert und die Manschette ausreichend aufgeblasen werden, um die Trachea sicher abzudichten. Digitale Cuff-Inflatorsysteme (z. B. AG Cuffill) ermöglichen eine direkte Messung des Manschettendrucks und gelten als sicherer als herkömmliche Methoden, da sie einen zu hohen Druck und damit eine mögliche Ischämie der Trachealschleimhaut vermeiden (Hung et al., 2020).
- Narkosegerät:
Überwachungsanforderungen bei Low-Flow-Anästhesie
Pulsoxymetrie:
Die Pulsoxymetrie dient der Überwachung einer ausreichenden Hämoglobin-Sauerstoffsättigung im arteriellen Blut. Dabei sollte eine Sauerstoffsättigung (SpO₂) von mindestens 95 % angestrebt werden.
Kapnographie:
Die Kapnographie überwacht die Konzentration von eingeatmetem und ausgeatmetem CO₂ und liefert wichtige Informationen über die Wirksamkeit der Ventilation. Hierfür entnehmen die Monitore dem Atemsystem kontinuierlich Gas mit einer Rate von etwa 50 bis 250 ml/min. Dieser Gasverlust sollte bei der Einstellung des Frischgasflusses berücksichtigt werden.
Gasmonitoring:
Idealerweise werden zusätzlich weitere inspirierte und exspirierte Gase überwacht, darunter die inspiratorische Sauerstoffkonzentration (FiO₂) sowie die Konzentrationen des eingeatmeten und ausgeatmeten Inhalationsanästhetikums. Ein Alarm bei niedriger FiO₂-Konzentration erhöht dabei die Sicherheit zusätzlich. Die Überwachung dieser Parameter ermöglicht eine präzisere Anpassung von Frischgasfluss und Verdampfereinstellung, insbesondere bei Flussraten unter 1 l/min.
Überlegungen zur Low-Flow-Anästhesie
Minimaler Frischgasfluss und Sicherheit
Obwohl der minimale Sauerstoffbedarf des Patienten bei etwa 2 bis 3 ml/kg/min liegt, werden in der Praxis in der Regel Flows von mindestens 0,5 bis 1 l/min empfohlen. Dieser Bereich ermöglicht eine bessere Kontrolle der Narkosetiefe und kompensiert gleichzeitig den Gasverlust durch Kapnographie (bis zu 250 ml/min) sowie mögliche kleine Undichtigkeiten im System.
Trägergase / Sicherheitsaspekte
Der Frischgasanteil sollte zu mindestens 50 % aus Sauerstoff bestehen. Zudem wird ein Frischgasfluss von mindestens 0,5 l/min empfohlen, um die Einatmung eines hypoxischen Gasgemisches zu vermeiden.
Distickstoffoxid (N₂O) wird aufgrund seiner Umweltbelastung in der Veterinäranästhesie weitgehend nicht mehr verwendet und vom Patienten nicht metabolisiert, während Sauerstoff (O₂) für den Stoffwechsel genutzt wird. Dadurch kann es bei niedrigen Frischgasflüssen zu einer allmählichen Abnahme der Sauerstoffkonzentration sowie der Konzentration volatiler Inhalationsanästhetika im Atemsystem kommen.
Der Frischgasanteil sollte daher zu mindestens 50 % aus Sauerstoff bestehen (FiO₂ > 45 %, sofern gemessen). Zudem wird ein Sauerstofffluss von mindestens 0,5 l/min empfohlen, um die Inhalation eines hypoxischen Gasgemisches zu vermeiden.
Minimale alveolengängige Konzentration
Die MAC ist die minimale alveoläre Konzentration eines Inhalationsanästhetikums, bei der 50 % der Patienten nicht auf einen chirurgischen Reiz reagieren. Die MAC variiert zwischen Hunden und Katzen (Tabelle 1) und kann durch Medikamente sowie regionale Anästhesieverfahren reduziert werden.
Sie entspricht der endtidalen Konzentration.
Bei Low-Flow kann die tatsächliche Konzentration deutlich von der Vaporizereinstellung abweichen.
| MACiso | MACsevo | |
|---|---|---|
| Hunde | 1.3 | 2.4 |
| Katzen | 1.7 | 3.1 |
Inspirierte Narkosemittelkonzentration
Bei Anästhesien mit höheren Frischgasflüssen liegt die inspirierte Konzentration des Inhalationsanästhetikums näher an der am Vaporizer eingestellten Konzentration. Grund dafür ist, dass ein größerer Anteil des Atemsystems sowie des Lungenvolumens durch frisch zugeführtes Gas ersetzt wird.
Bei niedrigen Frischgasflüssen gelangt hingegen ein deutlich geringeres Volumen an Frischgas und damit auch an Anästhetikum in das Atemsystem. Dadurch kann die inspirierte Konzentration deutlich von der Vaporizer Eeinstellung abweichen und ist in der Regel niedriger.
Dies ist insbesondere zu Beginn der Anästhesie sowie bei größeren Patienten relevant.
Eine Vier-Phasen-Technik für Low-Flow-Anästhesie
Für die Low-Flow-Anästhesie in der tierärztlichen Praxis lassen sich vier Phasen unterscheiden:
1) Denitrogenierung und Einspülen
Das Beatmungssystem und die Lunge des Patienten enthalten zunächst Raumluft mit etwa 21 % Sauerstoff. Nach der Narkoseeinleitung und dem Anschluss an das Atemsystem wird ein erhöhter Frischgasfluss zusammen mit einer höheren Vaporizer-Einstellung verwendet, um die Luft im System rasch durch Sauerstoff und Inhalationsanästhetikum zu ersetzen.
Die Überwachung der endtidalen Anästhetikumkonzentration kann bei der Einstellung des Vaporizers unterstützen. Ziel ist dabei ein Wert nahe der MAC..
| FGF: 2l/min (bis zu 4l/min bei größeren Hunden) Vaporizereinstellung: etwa das 1,5-fache des MAC für 5 bis 10 Minuten |
2) Erhaltungsphase
Sobald die Gase im Atemsystem weitgehend durch Sauerstoff und Anästhetikum ersetzt wurden, kann der Frischgasfluss auf etwa 1 l/min (oder auf 0,5 l/min bei entsprechender Gasüberwachung) reduziert werden. Da der Frischgasfluss niedriger ist als das Minutenvolumen des Patienten, werden die zugeführten Gase mit dem Gasgemisch im Atemsystem vermischt.
Die Vaporizer-Einstellung muss dabei in der Regel etwas höher gewählt werden als die gewünschte endtidale Konzentration des Anästhetikums.
| FGF: 1l/min Vaporizereinstellung: etwa das 1 bis 1,5-fache des MAC |
3) Auswaschphase
Zur Ausleitung wird der Vaporizer abgeschaltet und der Frischgasfluss auf etwa 2 l/min erhöht, um das Atemsystem mit Sauerstoff zu spülen.
4) Anpassung der Narkosetiefe
Eine Erhöhung oder Senkung des Frischgasflusses (auf 2 l/min oder mehr) in Kombination mit einer Anpassung der Inhalationsanästhetikum-Konzentration ermöglicht eine gezielte Steuerung der Narkosetiefe über wenige Minuten.
Zusätzlich kann der Inhalt des Reservoirbeutels manuell entleert werden, um den Austausch der Gase im System zu beschleunigen.
Bei Bedarf kann eine schnellere Vertiefung der Anästhesie auch durch die Gabe zusätzlicher Bolusgaben des Einleitungsmittels erreicht werden.
Die potenziellen Probleme der Low-Flow-Anästhesie
Hypoventilation
Kreislaufbeatmungssysteme enthalten Komponenten, die den Atemwiderstand erhöhen und dadurch eine Hypoventilation begünstigen können. Diese ist erkennbar an erhöhten endtidalen CO₂-Werten oder einer gesteigerten Atemarbeit, insbesondere bei kleineren Patienten.
Vor der Anwendung solcher Systeme bei kleinen Hunden und Katzen sollten stets die Herstellerangaben beachtet werden. Das Risiko einer Hypoventilation lässt sich durch eine Reduktion des Totraums sowie den Einsatz glatter, englumiger Schläuche minimieren.
Kreislaufbeatmungssysteme enthalten Komponenten, die den Atemwiderstand erhöhen und dadurch eine Hypoventilation verursachen können. Dies tritt insbesondere bei kleineren Patienten häufiger auf.
Leichte Ebene der Anästhesie
Die inspirierte Konzentration des Inhalationsanästhetikums muss bei niedrigen Frischgasflüssen höher gewählt werden als bei höheren Flussraten. Der Grund dafür ist, dass weniger Anästhetikum in das Atemsystem eingebracht wird und dieses zusätzlich durch bereits vorhandene Gase im System verdünnt wird.
Hypoxisches Gasgemisch
Der Frischgasanteil sollte zu mindestens 50 % aus Sauerstoff bestehen. Zudem wird ein Frischgasfluss von mindestens 0,5 l/min empfohlen, um das Risiko der Inspiration eines hypoxischen Gasgemisches zu minimieren.
Natronkalk
Natronkalk enthält einen Indikatorfarbstoff, der seine Farbe verändert, wenn das Granulat durch CO₂-Absorption erschöpft ist. Diese Farbveränderung kann sich im Verlauf teilweise wieder zurückbilden, weshalb das Absorptionsmittel rechtzeitig ersetzt werden sollte.
Verbindung A (Compound A)
Bei der Anwendung von Sevofluran unter Low-Flow-Bedingungen kann es zur Bildung von Compound A kommen. Dieser entsteht durch eine Reaktion mit CO₂-Absorbern, die Kalium- oder Natriumhydroxid enthalten. In Studien wurde Compound A bei Ratten als nephrotoxisch beschrieben, für Menschen gibt es jedoch keine Hinweise auf eine relevante Toxizität (Kennedy et al., 2019).
Produktinformationen empfehlen daher, langandauernde Low-Flow-Sevofluran-Anästhesien kritisch zu bewerten. Gleichzeitig wird in aktuellen Fachkommentaren jedoch diskutiert, dass keine klaren Gründe gegen den Einsatz von Low-Flow-Sevofluran sprechen (Kennedy et al., 2019).
