Классификация ингаляционных анестетиков по физико химическим свойствам. Ингаляционная анестезия – преимущества и недостатки

Если обратиться к истории анестезиологии, то становится понятно, что эта специальность началась именно с применения ингаляционной анестезии - знаменитая операция У. Мортона, на которой тот продемонстрировал возможность проведения обезболивания посредством вдыхания паров этилового эфира. В дальнейшем были изучены свойства других ингаляционных агентов - появился хлороформ, а затем и галотан, открывший собой эру галогеносодержащих ингаляционных анестетиков. Примечательно, что все эти препараты в настоящее время оказались вытеснены более современными и практически не используются.

Ингаляционная анестезия представляет собой вид общего обезболивания, при котором достижение состояния наркоза достигается путем вдыхания ингаляционных агентов. Механизмы действия ингаляционных анестетиков даже на сегодняшний день изучены не полностью и активно изучаются. Разработан ряд эффективных и безопасных препаратов, позволяющих проводить этот вид анестезии.

В основе ингаляционной общей анестезии лежит концепция МАК - минимальной альвеолярной концентрации. МАК - это мера активности ингаляционного анестетика, которая определяется как его минимальная альвеолярная концентрация на этапе насыщения, которой достаточно для предотвращения реакции 50% больных на стандартный хирургический стимул (разрез кожи). Если графически изобразить логарифмическую зависимость МАК от жирорастворимости анестетиков, то получится прямая линия. Это говорит о том, что сила ингаляционного анестетика напрямую будет зависеть от его жирорастворимости. В состоянии насыщения парциальное давление анестетика в альвеоле (РА) находится в эквилибриуме с парциальным давлением в крови (Ра) и, соответственно, в мозге (Рb). Таким образом, РА может служить косвенным показателем его концентрации в мозге. Однако, для многих ингаляционных анестетиков в реальной клинической ситуации процесс достижения насыщения-эквилибриума может занять несколько часов. Коэффициент растворимости «кровь: газ» является очень важным показателем для каждого анестетика, так как отражает скорость выравнивания всех трех парциальных давлений и, соответственно, наступления анестезии. Чем менее ингаляционный анестетик растворим в крови, тем быстрее происходит выравнивание PA, Pa и Pb и, соответственно, тем быстрее наступает состояние анестезии и выход из нее. Однако, скорость наступления анестезии – это еще не сила самого ингаляционного анестетика, что хорошо демонстрирует пример с закисью азота – скорость наступления анестезии и выход из нее очень быстрые, но как анестетик закись азота очень слабая (ее МАК равна 105).

Если вести речь о конкретных препаратах, то в настоящее время наиболее часто применяемыми ингаляционными анестетиками являются галотан, изофлюран, севофлюран, десфлюран и закись азота, при этом галотан все больше вытесняется из повседневной практики в силу его гапатотоксичности. Разберем эти вещества подробнее.

Галотан - классический галогенсодержащий агент. Сильный анестетик с очень узким терапевтическим коридором (разница между рабочей и токсической концентрациями очень небольшая). Классический препарат при индукции в общую анестезию детей с обструкцией дыхательных путей, так как позволяет разбудить ребенка при нарастании обструкции и снижении минутной вентиляции, плюс ко всему, имеет достаточно приятный запах и не раздражает дыхательные пути. Галотан достаточно токсичен - это касается возможного возникновения послеоперационной дисфункции печени, особенно на фоне другой ее патологии.

Изофлюран - изомер энфлюрана, который имеет близкое к галотану давление насыщения паров. Обладает резким эфирным запахом, что делает его непригодным для ингаляционной индукции. Ввиду не совсем изученных эффектов на коронарный кровоток¸ не рекомендуется к применению у пациентов с ИБС, а также в кардиохирургии, хотя есть публикации, опровергающие последнее утверждение. Снижает метаболические потребности мозга и в дозе 2 МАК и более может использоваться с целью церебропротекции при нейрохирургических вмешательствах.

Севофлюран - относительно новый анестетик, который еще несколько лет назад был менее доступен ввиду высокой цены. Подходит для ингаляционной индукции, так как обладает достаточно приятным запахом и при правильном использовании вызывает практически мгновенное выключение сознания и-за относительно низкой растворимости в крови. Более кардиостабилен по сравнению с галотаном и изофлюраном. При глубокой анестезии вызывает миорелаксацию, достаточную для интубации трахеи у детей. При метаболизме севофлюрана образуется фторид, способный в определенных условиях проявлять нефротоксичность.

Десфлюран - похож по своей структуре на изофлюран, но имеет совершенно иные физические свойства. Уже при комнатной температуре в условиях высокогорья он кипит, что требует использования специального испарителя. Имеет низкую растворимость в крови (коэффициент «кровь: газ» даже ниже, чем у закиси азота), что обуславливает быстрое наступление анестезии и выход из нее. Данные свойства делают десфлюран предпочтительным для использования в бариатрической хирургии и у пациентов с нарушениями жирового обмена.

ЭФИР (диэтил эфир)

Очень дешевый негалогенизированный анестетик, производственный цикл простой, поэтому может производиться в любой стране. Мортон в 1846 году продемонстрировал эффекты эфира и с тех пор этот препарат считается «первым анестетиком».

Физические свойства: низкая точка кипения (35С), высокое ДНП при 20С (425 mm Hg), коэффициент кровь/газ 12 (высокий), МАК 1,92% (низкая мощность). Стоимость от $10/л. Пары эфира крайне летучие и негорючи. В смеси с кислородом взрывоопасен. Имеет сильный характерный запах.

Преимущества: стимулирует дыхание и сердечный выброс, поддерживает артериальное давление и вызывает бронходилятацию. Это объясняется симпатомиметическим эффектом, связанным с выбросом адреналина. Является хорошим анестетиком благодаря выраженному анальгетическому эффекту. Не расслабляет матку как галотан, но обеспечивает хорошее расслабление мышц брюшной стенки. Безопасный препарат.

Недостатки: горюч в жидком состоянии, медленное начало действия, медленное восстановление, резко выраженная секреция (требуется атропин). Раздражает бронхи, поэтому из-за кашля затруднена масочная индукция в наркоз. Послеоперационные тошнота и рвота (ПОТР) в Африке встречаются сравнительно редко в отличие от европейских стран, где рвота у больных отмечается очень часто.

Показания: любая общая анестезия, особенно хорошо при кесаревом сечении (не угнетается плод, матка хорошо сокращается). Малые дозы являются жизнеспасительными в особо тяжелых случаях. Эфирный накроз показан при отсутствии снабжения кислородом.

Противопоказания: для эфира нет абсолютных противопоказаний.

Необходимо по возможности обеспечить активное выведение паров из операционной для предотвращения контакта между тяжелыми негорючими парами эфира и электрокоагулятором или другими электрическими аппаратами, что может вызвать взрыв, и предотвращения контакта персонала операционной с выдыхаемым анестетиком.

Практические рекомендации: прежде, чем дать большую концентрацию анестетика, лучше больного заинтубировать. После введения атропина, тиопентала, суксаметония и интубации больного проводится искусственная вентиляция легких с 15-20% эфира, а затем по потребностям больного через 5 минут доза может быть уменьшена до 6-8%. Помните, что производительность испарителя может меняться. Пациенты с высоким риском, в частности, септические или шоковые могут требовать только 2%. Отключайте испаритель до конца операции, чтобы предотвратить длительный выход из анестезии. Со временем вы научитесь будить пациентов так, чтобы они сами уходили с операционного стола. Если вам предстоит анестезия у крепкого и молодого человека по поводу паховой грыжи, поберегите себя и сделайте лучше спинальную анестезию.

В большинстве случаев, где выгодна эфирная анестезия (лапаротомия, кесарево сечение), диатермия не требуется. Там же, где диатермия обязательна (педиатрическая хирургия), лучше использовать галотан.

Закись азота

Физические свойства : закись азота (N 2 O, "веселящий газ") - единствен­ное неорганическое соединение из применяющихся в клинический практике ингаляционных анестетиков. Закись азота бесцветна, фактически не имеет запаха, не воспламеняется и не взрывается, но поддерживает горение подобно кислороду.

Влияние на организм

А. Сердечно-сосудистая система. Закись азота стимулирует симпатическую нервную систему, что и объясняет ее влияние на кровообращение. Хотя in vitroанестетик вызывает депрессию миокарда, на практике артериальное давление, сердечный выброс и ЧСС не изменяются или немного увеличиваются вследствие повышения концентрации катехоламинов. Депрессия миокарда может иметь клиническое значение при ИБС и гиповолемии: возникающая артериальная гипотония повышает риск развития ишемии миокарда. Закись азота вызывает сужение легочной артерии, что увеличивает легочное сосудистое сопротивление (ЛСС) и приводит к повышению давления в правом предсердии. Несмотря на сужение сосудов кожи, общее периферическое сосудистое сопротивление (ОПСС) изменяется незначительно. Так как закись азота повышает концентрацию эндогенных катехоламинов, ее использование увеличивает риск возникновения аритмий.

Б. Система дыхания. Закись азота увеличивает частоту дыхания (т. е. вызывает тахипноэ) и снижает дыхательный объем в результате стимуляции ЦНС и, возможно, активации легочных рецепторов растяжения. Суммарный эффект - незначительное изменение минутного объема дыхания и РаСО 2 в покое. Гипоксический драйв, т. е. увеличение вентиляции в ответ на артериальную гипоксемию, опосредованное периферическими хеморецепторами в каротидных тельцах, значительно угнетается при использовании закиси азота даже в невысокой концентрации.

В. Центральная нервная система. Закись азота увеличивает мозговой кровоток, вызывая некоторое повышение внутричерепного давления. Закись азота также увеличивает потребление кислорода головным мозгом (CMRO 2). Закись азота в концентрации, меньшей 1 МАК, обеспечивает адекватное обезболивание в стоматологии и при выполнении малых хирургических вмешательств.

Г. Нервно-мышечная проводимость. В отличие от других ингаляционных анестетиков закись азота не вызывает заметной миорелаксации. Наоборот, в высокой концентрации (при использовании в гипербарических камерах) она вызывает ригидность скелетной мускулатуры.

Д. Почки. Закись азота уменьшает почечный кровоток вследствие повышения почечного сосудистого сопротивления. Это снижает скорость клубочковой фильтрации и диурез.

Е. Печень. Закись азота снижает кровоток в печени, но в меньшей степени, чем другие ингаляционные анестетики.

Ж. Желудочно-кишечный тракт. В некоторых работах доказано, что закись азота вызывает тошноту и рвоту в послеоперационном периоде в результате активации хеморецепторной триггерной зоны и рвотного центра в продолговатом мозге. В исследованиях других ученых, наоборот, не обнаружено никакой связи между закисью азота и рвотой.

Биотрансформация и токсичность

Во время пробуждения практически вся закись азота удаляется через легкие. Небольшое количество диффундирует через кожу. Менее 0,01 % поступившего в организм анестетика подвергается биотрансформации, которая происходит в ЖКТ и состоит в восстановлении вещества под действием анаэробных бактерий.

Необратимо окисляя атом кобальта в витамине В 12 , закись азота ингибирует активность В-зависимых ферментов. К этим ферментам относятся метионинсинтетаза, необходимая для образования миелина, и тимидилатсинтетаза, участвующая в синтезе ДНК. Длительная экспозиция к анестетическим концентрациям закиси азота вызывает депрессию костного мозга (мегалобластную анемию) и даже неврологический дефицит (периферическую нейропатию и фуникулярный миелоз).Во избежание тератогенного эффекта закись азота не применяют у беременных. Закись азота ослабляет иммунологическую резистентность организма к инфекциям, угнетая хемотаксис и подвижность полиморфно-ядерных лейкоцитов.

Противопоказания

Хотя закись азота считается слаборастворимой по сравнению с другими ингаляционными анестетиками, ее растворимость в крови в 35 раз выше, чем у азота. Таким образом, закись азота диффундиру­ет в воздухсодержащие полости быстрее, чем азот поступает в кровоток. Если стенки воздухсодержащей полости ригидны, то возрастает не объем, а внутриполостное давление. К состояниям, при которых опасно применять закись азота, относят воздушную эмболию, пневмоторакс, острую кишечную непроходимость, пневмоцефалию (после ушивания твердой мозговой оболочки по завершении нейрохирургической операции или после пневмоэнцефалографии), воздушные легочные кисты, внутриглазные пузырьки воздуха и пластические операции на барабанной перепонке. Закись азота может диффундировать в манжетку эндотрахеальной трубки, вызывая сдавление и ишемию слизистой оболочки трахеи. Так как закись азота повышает ЛСС, ее использование противопоказано при легочной гипертензии. Очевидно, что применение закиси азота ограничено при необходимости создания высокой фракционной концентрации кислорода во вдыхаемой смеси.

, севофлуран и десфлуран . Галотан - это прототипичный педиатрический ингаляционный анестетик; его использование уменьшилось после появления изофлурана и севофлурана. Энфлуран редко применяют у детей.

Ингаляционные анестетики могут индуцировать апноэ и гипоксию у недоношенных грудных детей и новорожденных, поэтому их не так часто применяют в этом случае. При общей анестезин всегда необходима эндотрахеальная интубация и контролируемая ИВЛ. Старшие дети во время коротких операций, если возможно, дышат спонтанно через маску или через введенную в гортань трубку без управляемой вентиляции. При снижении объем выдоха легких и усиленной работе дыхательных мышц всегда необходимо повышение напряжения кислорода во вдыхаемом воздухе.

Действие на сердечно-сосудистую систему. Ингаляционные анестетики снижают минутный объем сердца и вызывают расширение периферических сосудов, поэтому часто приводят к гипотензии, особенно у пациентов с гиповолемией . Гипотензивное действие более выражено у новорожденных, чем у старших детей и взрослых. Ингаляционные анестетики также частично подавляют реакцию барорецепторов и ЧСС . Одна МАК галотана снижает минутный объем сердца приблизительно на 25%. Фракция выброса снижается также примерно на 25%. При одной МАК галотана ЧСС часто увеличивается; однако повышение концентрации анестетика может вызвать брадикардию, и выраженная брадикардия во время анестезии указывает на передозировку анестетика. Галотан и родственные ингаляционные агенты увеличивают чувствительность сердца к катехоламинам , что может привести к аритмии. Кроме того, ингаляционные анестетики снижают вазомоторный ответ легких на гипоксию в легочной циркуляции, что вносит свой вклад в развитие гипоксемии во время анестезии.

Ингаляционные анестетики снижают снабжение кислородом. В периоперационном периоде катаболизм усиливается и потребность в кислород возрастает. Поэтому возможно резкое несоответствие между потребностью в кислороде и его обеспечением. Отражением этого дисбаланса может быть метаболический ацидоз . В связи с подавляющим действием на сердечно- сосудистую систему применение ингаляционных анестетиков у недошенных и новорожденных грудных детей ограничено, но они широко используются для индукции и поддержания наркоза у более старших детей.

Все ингаляционные анестетики вызывают расширение сосудов мозга, но галотан более активно, чем севофлуран или изофлуран. Поэтому у детей с повышенным ВЧД , нарушенной перфузией головного мозга или травмой головы , а также у новорожденных с риском внутрижелудочкового кровоизлияния галотан и другие ингаляционные агенты следует применять с крайней осторожностью. Хотя ингаляционные анестетики уменьшают потребление кислорода мозгом, они могут непропорционально снизить кровообращение и тем самым ухудшить снабжение мозга кислородом.

"Идеального" ингаляционного анестетика не существует, но определенные требования предъявляются к любому из ингаляционных анестети-ков. "Идеальный" препарат должен обладать рядом свойств, перечисленных ниже.
/. Низкая стоимость. Препарат должен быть дешев и легко производим.
Физические 2. Химическая стабильность. Препарат должен иметь длительный срок хранения и быть ста-
свойства бильным в широком диапазоне температур, он не должен реагировать с металлами, резиной или
пластмассами. Он должен сохранять определенные свойства при ультрафиолетовом облучении и не требовать добавок стабилизаторов.
Невоспламеняемость/невзрывоопасность. Пары не должны воспламеняться и поддерживать горение при клинически используемых концентрациях и смешивании с другими газами, например с кислородом.
Препарат должен испаряться при комнатной температуре и атмосферном давлении с определенной закономерностью.
Адсорбент не должен вступать в реакцию (с препаратом), сопровождающуюся выделением токсичных продуктов.
Безопасность для окружающей среды. Препарат не должен разрушать озон или вызывать другие изменения окружающей среды даже в минимальных концентрациях.
/. Приятен для вдыхания, не раздражает дыхательные пути и не вызывает усиления секреции.
Биологические свойства
Низкий коэффициент растворимости кровь/газ обеспечивает быструю индукцию анестезии и восстановление после нее.
Высокая сила воздействия позволяет использовать низкие концентрации в сочетании с высо-кими концентрациями кислорода.
Минимальное побочное действие на другие органы и системы, например ЦНС, печень, почки, дыхательную и сердечно-сосудистую системы.
Не подвергается биотрансформации и экс-кретируется в неизмененном виде; не реагирует с другими препаратами.
Нетоксичен даже при хроническом воздействии малыми дозами, что весьма важно для персонала операционной.
Ни один из существующих летучих анестетиков не отвечает всем этим требованиям. Галотан, энфлюран и изофлюран разрушают озон в атмосфере. Все они угнетают функцию миокарда и дыхания и подвергаются метаболизму и биотрансформации в большей или меньшей степени.
Галотан
Галотан относительно дешев, однако он химически нестабилен и разрушается под воздействием света. Он хранится в темных бутылках с добавлением 0,01 % тимола в качестве стабилизатора. Из трех галогенсодержащих препаратов га-лотан имеет самый высокий коэффициент рас-творимости газа в крови и, следовательно, самое замедленное начало действия; но несмотря на это, галотан чаще всего используется для ингаляционной индукции анестезии, так как он ока-зывает наименьшее раздражающее действие на дыхательные пути. Галотан метаболизируется на 20 % (см. "Влияние анестезии на печень"). Характеристики галотана: МАК - 0,75; коэффи-циент растворимости кровь/газ при температуре 37 "С - 2,5; точка кипения 50 "С; давление на-сыщения пара при 20 "С - 243 мм рт.ст.
Энфлюран
МАК энфлюрана в 2 раза больше, чем у галотана, поэтому его сила действия вдвое ниже. Он вызывает пароксизмальную эпилептиформную активность на ЭЭГ при концентрации более 3 %. Биотрансформации подвергается 2 % анестети-ка, при этом образуется нефротоксический метаболит и повышается концентрация фтора в сыворотке. Характеристики энфлюрана: МАК - 1,68; коэффициент растворимости кровь/газ при температуре 37 "С 1,9; точка кипения 56 "С; давление насыщения пара при 20 °С - 175 мм рт.ст. Изофлюран
Изофлюран является очень дорогостоящим средством. Он раздражает дыхательные пути и может вызвать кашель, усиление секреции, особенно у больных без премедикации. Из трех га- логенсодержащих анестетиков это наиболее сильный вазодилататор: в высоких концентрациях он может вызвать синдром коронарного обкрадывания у больных с сопутствующей коронарной патологией. Характеристики изофлюра-на: МАК - 1,15; коэффициент растворимости кровь/газ при температуре 37 "С - 1,4; точка кипения 49 "С; давление насыщения пара при температуре 20 "С - 250 мм рт.ст.
Приведенные достоинства и недостатки трех наиболее известных галогенсодержащих анестетиков способствовали дальнейшим исследованиям и поиску сходных соединений для клинического испытания их анестезиологического действия у человека. В последние годы были синтезированы два новых препарата этой группы, оценены их свойства и преимущества.
Севофлюран
Это метилизопропиловый эфир, галогенизиро-ванный ионами фтора. Он не воспламеняется в клинически используемых концентрациях. Похоже, что у него нет серьезного побочного влияния на ССС и дыхательную систему. Основным теоретическим преимуществом является очень низкий коэффициент растворимости кровь/газ (0,6), что позволяет использовать его для быстрой ингаляционной индукции, особенно у детей. Основным недостатком, который, возможно, ограничит его широкое применение, является нестабильность при контакте с натронной известью.
Десфлюран (1-163)
Это метилэтиловый галогенизированный эфир, 163-й по счету в серии синтезированных галогенсодержащих анестетиков. По своей структуре он сходен с изофлюраном, но не содержит ионов хлора. Опыты с животными показывают, что десфлюран биологически стабилен и нетоксичен. Предварительное применение препарата в клинической практике показало, что он приятен для вдыхания и не раздражает дыхательные пути. Десфлюран имеет исключительно низкий коэффициент растворимости кровь/газ и поэтому также может использоваться для быстрой ингаляционной индукции. Основные недостатки препарата - высокая стоимость и высокое давление насыщения пара, которое не позволяет использовать его с традиционными испарителями. Продолжаются исследования для преодоления этих проблем и дальнейшей оценки применения дес-флюрана в клинической практике.
Дополнительная литература
Heijke S., Smith G. Quest for the ideal inhalational anaesthetic agent.- British Journal of
Anaesthesia, 1990; 64: 3-5. JonesP.M., Cashman J.N., Mant T.G.K. Clinical impressions and cardiorespiratory effects of a new fluorinated inhalation anaesthetic, desflurane (1-163), in volunteers.- British Journal of Anaesthesia, 1990; 64: 11-15. Смежные темы
Внутривенные анестетики (с. 274). Влияние анестезии на печень (с. 298). Закись азота (с. 323).