Narkoserespiratoren und -systeme

6.2. Narkoserespiratoren und -systeme#

Relevante Norm: EN 740

6.2.1. Arten von Systemen#

Man unterscheidet zwischen offenen, halboffenen und geschlossenen Narkosesystemen, je nach Grad der Rückführung und Nutzung von Atemgasen.

Offene Systeme

keine Rückführung des ausgeatmeten Gases, es wird direkt an die Umgebung abgegeben, daher hoher Gasverbrauch, Wärme- und Feuchtigkeitsverlust

häufig ausserhalb des OPs, z.B. bei Intensiv-Beatmungsgeräten (Hauptaugenmerk auf Langzeitbeatmung, keine Narkosegase). Benötigen Vorwärmung und Befeuchtung durch Heat and Moisture Unit bei Langzeitanwendung.

Halboffenes System

ebenfalls keine Rückatmung, jedoch wird die Frischgaszufuhr über ein System kontrolliert, meist mit Hilfe von Ventilen und einem Reservoirbeutel.

Geschlossene Kreissysteme

(fast) vollständige Rückatmung des ausgeatmeten Gases (Recycling). Probleme:

  1. Kohlendioxid muss durch einen Absorber (Atemkalk) entfernt werden.

  2. Sauerstoff muss als Frischgas zugeführt werden

Sonst ermöglicht das geschlossene Kreissystem eine sehr ökonomische, kontrollierte und umweltschonende Anwendung durch das Recycling von volatilen Anästhetika und einen geringen Frischgasverbrauch. Ebenso wird Feuchtigkeit und Wärme im Kreissystem erhalten.

GE™ Aisys GE™ Aisys
Dräger™ Primus Dräger™ Primus

Fig. 15 Narkosemaschinen#

6.2.2. Funktionskomponenten#

  • Frischgasanschluss

  • Überschussventil

  • Richtungsventile

  • CO₂-Absorber

  • Reservoirbeutel

6.2.3. Narkosegasabsaugung#

Eine Narkosegasabsaugung (Anästhesiegasabsaugung; engl.: Scavenger system) entfernt überschüssiges Narkosegas aus dem Atemsystem und leitet dieses ab, ohne dass es in die Raumluft entweicht. Dies ist besonders bei der Verwendung von volatilen Anästhetika wichtig, um eine Belastung des Personals zu vermeiden. Sie wird entweder direkt an das Auslassventil des Anästhesiegeräts angeschlossen oder ist in moderne Geräte bereits integriert. Die abgeführten Gase werden durch eine zentrale Absauganlage in ein sicheres Entsorgungssystem geleitet oder über Filtersysteme gereinigt.

6.2.4. Frischgasentkoppelung#

  1. Während der Inspiration wird Frischgas in das Reservoir geleitet, während der Exspiration wird es in das System eingeleitet.

  2. Exspiratorisch: Über die Gaseinlassventile werden die Gase AIRS/O₂ bzw. N2O/O₂ in den Mischtank geleitet. Die Ventile werden zeitgesteuert nacheinander geöffnet und geschlossen. Flow und Druck der einströmenden Gase werden überwacht, sodass der Mischer unabhängig von Versorgungsdrücken ist. Der Gesamt-Frischgasflow wird mit Hilfe eines Proportionalventils (Flowdosierventil) gesteuert und nur in der Exspirationsphase in das Kreissystem geleitet.

6.2.5. Atemkalk#

… bindet CO₂ (chemische Bindung, kein Filter!), wärmt und befeuchtet Gas,

2 Typen mit unterschiedlichen Katalysatoren:

  • Soda-lime: NaOH

  • Baralyme: Ba(OH)₂

Atemkalk dient in Kreissystemen der Elimination von CO₂ durch Bindung des in der Ausatemluft enthaltenem Kohlenstoffdioxid. In der Medizin und beim Tauchen wird eine Mischung aus Calciumhydroxid Ca(OH)₂ und Natriumhydroxid NaOH verwendet, früher auch Kaliumhydroxid KOH und Bariumhydroxid Ba(OH)₂. Atemkalk zur chemischen Bindung von Kohlenstoffdioxid wurde 1924 von Ralf Waters eingeführt. 100 g Natriumhydroxid können bis zu 23 Liter Kohlenstoffdioxid binden. Durchschnittliche Absorber können 10—15 Liter pro 100 g absorbieren. Dem Atemkalk ist ein pH-Indikator beigemischt (Ethylviolett), der bei niedrigem pH-Wert seine Farbe von weiß nach violett ändert und damit (unzuverlässig) anzeigt, dass der Absorber verbraucht ist.

Reaktionsgleichungen: Atemkalk

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃

H₂CO₃ + 2 NaOH ⇌ Na₂CO₃ + 2 H₂O

Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ ⇌ CaC=3 + 2 NaOH

Wichtig

  • Wassergehalt (5%) muss erhalten bleiben

  • Ablaufdatum wegen Austrocknung beachten!

  • Keine Trocknung, Sterilisation oder Desinfektion

  • Problem bei Kindern: zu wenig CO₂-Abgabe, damit zu wenig Befeuchtung und Erwärmung des Gas → bei langer OP externe Geräte empfohlen!

  • Wiederbefüllbar vs. Einmalprodukt

  • Pillenkalk anstatt von Bruchkalk

Wann Atemkalk wechseln?

  • Beachte FiCO₂!

  • Wenn FiCO₂ > 3 mm Hg (bzw. in der Praxis > 5 mm Hg)

Tausch einer Atemkalk-Einheit Tausch einer Atemkalk-Einheit
Erschöpfter Atemkalk Erschöpfter Atemkalk
Frischer Atemkalk in Pillenform Frischer Atemkalk in Pillenform

Fig. 16 Atemkalk#

6.2.6. Gasversorgung#

Wandversorgung

Codierte Steckerkupplungen an der Versorgungsseite, Rückschlagventil, Farbcodierung

Flaschenversorgung

Druckminderer, Drucküberwachung mit Manometer

Anschlussschlauch

Farbcodiert

Geräteseitig

  • NIST-Anschluss: Dichtigkeit ist ohne Kraftanstrengung gewährleistet

  • DIN-Anschluss: Dichtigkeit ist nur mit Kraftanstrengung gewährleistet

Tab. 20 Farbcodes Gasversorgung#

Gas

Alte Kennfarbe

Neue Kennfarbe

Sauerstoff

Blau

Weiß

Lachgas

Gelb

Blau

Med. Luft

Grau

Schwarz/weiß

Vakuum

Weiß

Gelb

6.2.7. Gasdosierung#

  1. Pneumatisch mit Flowmeter: Sintermetallfilter (max. 0,1 mm) reduzieren den Gasdruck vom Versorgungsdruck (ca. 5 bar) auf. ca 1,5 bar vor den Regelventilen. Rotameter müssen im Betrieb rotieren, nur dann stimmt die Skalierung mit dem Durchfluss überein.

    • ORC-Funktion (Oxygen Ratio Controller): Der Fließdruck nach dem O₂-Regelventil regelt den Lachgasfluss derart, dass mindestens 25% O₂-Konzentration im Frischgas ins Kreissystem gelangen (Proportionalventil)

  2. Elektronisch

    • ORC-Funktion (Oxygen Ratio Controller) in Gasmischungen mit Lachgas

    • Einfache Einstellung des Frischgasflows bei Beibehaltung der voreingestellten O₂-Konzentration von 25% bis zu einem Frischgasflow von 1 L / min. Wird der Frischgasflow weiter reduziert ist ein Mindestfluss von 250 mL / min O₂ garantiert. Ab 250 mL / min beträgt die O₂-Konzentration 100%. Der minimale Frischgasflow beträgt 200 mL / min.

    • Manuelle O₂-Notdosierung, vorbereitet für inspiratorische O₂-Regelung, automatische Flowsteuerung

    • Gesamtfrischgasdurchfluss 0,2—18 L / min

    • Externer Frischgasausgang mit Druckmessung

      Vor dem Frischgasventil befindet sich sich ein Mischgasreservoir mit 0,5 L. Davor und nach dem Frischgasventil findet eine Flow- und Druckmessung statt.

Frischgasentkopplung

Frischgas wird während der Inspiration in Reservoir gespeichert und erst in der Exspirationsphase in das System eingeleitet → Frischgas besser ausgenutzt, wird nicht während Exspiration verworfen

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Fig. 17 Narkosemaschine mit pneumatischer Frischgasdosierung und Rotameter#

6.2.8. Sicherheitsfeatures#

Eine Narkosemaschine muss über folgende Sicherheitsfeatures verfügen:

  • Sauerstoffmangelsignal: Akustisches Mangelsignal gem. EN 470 bei Unterschreitung eines vom Hersteller angegebenen Mindestdrucks (i. d. R. 2,2 bar). Es muss mindestens 7 Sekunden dauern und mind. 2 dB über weißem Rauschen von 50 db liegen. Das Signal muss aus dem Sauerstoffversorgungsdruck abgeleitet werden.

  • Lachgassperre: Bei Ausfall von Sauerstoff muss die Zufuhr von Lachgas automatisch unterbunden werden.

6.2.9. Vapore#

Inhalationsanästhetika benötigen aufgrund ihrer verschiedenen physikalischen Eigenschaften spezielle Geräte zur Verdunstung/Verdampfung. Die jeweiligen Geräte sind substanzspezifisch.

Sicherheitsfeatures

  1. Narkosemittelflasche mit Index-Kragen

  2. Kodierter Fülladapter

  3. Vapor mit Sicherheitsfüllvorrichtung

  4. Maschine:

    • Messung der Konzentration

    • Gemischerkennung

    • Gemischmessung

    • MAC-Berechnung

    • Alarmierung

Verdunster#

Geeignet für: Halothane, Enflurane, Isoflurane, Sevoflurane; nicht für Desflurane.

Die Konzentrationseinstellung erfolgt durch Variation des Querschnitts in der Verdunstungsleitung.

\[ \mathsf{Sättigungskonzentration} = \frac{\mathsf{Dampfdruck}}{\mathsf{Luftdruck}} \]
Tab. 21 Sättigungskonzentrationen bei 20°C#

Halothane

32%

Enflurane

23%

Isoflurane

30%

Sevoflurane

21%

Desflurane

87%
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Fig. 18 Nachfüllen eines GE-Sevofluran-Vapors.#

Desflurane-Verdampfer#

100% Desflurane-Dampf wird dem Frischgas zudosiert.

DIVA™: Direct Injection of Volatile Anaesthetics#

  • Kontrolle der exspiratorischen Anästhesiemittel-Konzentration

  • Minimaler Verbrauch

  • Schnelles Ein- und Aufwachen

  • Verbrauchskalkulation

  • Anzeige des Füllstandes

  • Befüllung während Betrieb möglich

6.2.10. Vorgeschriebenes Monitoring gem. EN 740#

  • Atemwegsdruckmessung (Diskonnektionslarm, Stenosealarm)

  • Exspiratorische Volumenmessung

  • Inspiratorische O₂-Konzentrationsmessung (oberer und unterer Grenzwertalarm)

  • Kapnographie

  • Konzentrationsmessung volatiler Anästhetika (oberer und unterer Grenzwertalarm)

O₂-Notdosierung O₂-Notdosierung
Nebenstrommessung Nebenstrommessung
Wandanschlüsse Wandanschlüsse
Sevofluran-Vapor Sevofluran-Vapor

Fig. 19 Bestandteile einer Narkosemaschine#

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