Harald Förster

Unterschiedliche Reaktion von Sevofluran mit einzelnen Komponenten von Atemkalk

ZusammenfassungIn einem einfachen geschlossenen System als Modell (Rückflußkühler) wurden die verschiedenen Komponenten von kommerziellem Atemkalk (Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Kalziumhydroxid, Bariumhydroxid) auf ihr Reaktionsverhalten mit Sevofluran an dessen Siedepunkt (59° C) untersucht. Die Analysen erfolgten mittels GC/MS. Identifiziert wurden neben Sevofluran Compound A, B, C, D. Freies Methanol wurde ebenso wie Formaldehyd oder Ameisensäure nicht gefunden. Daher wird angenommen, daß eine Methanolübertragung aus einem intermediären Formaldehydsemiacetal mit Hexafluorisopropanol erfolgt. Während Kalziumhydroxid und Bariumhydroxid kaum eine Reaktion mit Sevofluran zeigen, können mit Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid die entsprechenden Reaktionsprodukte in größerem Umfang festgestellt werden. Es wird daher gefolgert, daß die Alkalihydroxide des Atemkalks für dessen Reaktion mit halogenierten Inhalationsanästhetika verantwortlich sind. Daraus ist zu folgern, daß mittels eines neu zu konzipierenden Atemkalks die Zerfallsreaktionen von halogenierten Inhalationsanästhetika an trockenem Atemkalk verhindert werden könnten.AbstractThe various components of commercial soda lime (sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, barium hydroxide) were studied in terms of their reactivity with sevoflurane at its boiling point (59° C). A simple closed system, a reflux cooler, served as a model. Analyses were performed by GC/MS. Besides sevoflurane, we identified four compounds: A, B, C, and D. Free methanol, formaldehyde and formic acid could not be found. Presumably methanol is transferred from an intermediate formalin-semiacetal of the hexafluorisopropanol. Calcium hydroxide and barium hydroxide showed little reaction with sevoflurane, whereas larger amounts of reaction products were observed with sodium hydroxide and potassium hydroxide. The alkali hydroxides of sodalime are presumably responsible for its reaction with halogenated inhalation anaesthetics. We therefore conclude that decomposing reactions of halogenated inhalation anesthetics with dry soda lime could be prevented by using a newly developed soda lime.

Sevoflurane degradation by carbon dioxide absorbents may produce more than one nephrotoxic compound in rats.

PurposeDegradation of sevoflurane by carbon dioxide absorbents produces compound A, a vinyl ether. In rats, compound A can produce renal corticomedullary necrosis. We tested whether other compounds produced by sevoflurane degradation also could produce corticomedullary necrosis.MethodsTwo groups of rats were exposed for four hours to sevoflurane 2.5% delivered through a container filled with fresh Sodasorb® and heated to 30∘C or to 50∘C, respectively. Compound A was added to produce an average concentration of 120 ppm in both groups. A third (control) group received 2.5% sevoflurane that did not pass through absorbent, and no compound A was added.ResultsAs determined by gas chromatography, the higher temperature produced more volatile breakdown products, including compound A. Median necrosis of the corticomedullary junction in the 50∘C group [10% (quartiles 1.096-7.8%); n = 20] exceeded that in the 30∘C group [5% (6.5%-15%); n = 18;P < 0.02], and both exceeded the median necrosis in the control group [0% (0.096-0.2%);n = 10;P < 0.02], The respective mean ± SD values for these three studies were: 12.8 ± 16.7%, 5.3 ± 4.4%, and 0.3 ± 0.5%.ConclusionDegradation products of sevoflurane other than compound A can cause or augment the renal injury in rats produced by compound A.RésuméObjectifLa dégradation du sévoflurane par les absorbants de gaz carbonique produit un éther vinylique, le composé A. Chez les rats, ce composé provoque une nécrose corticomédullaire rénale. Nous avons vérifié si d’autres composés issus de la dégradation du sévoflurane peuvent aussi provoquer cette nécrose.MéthodeDeux groupes de rats ont été exposés pendant quatre heures à du sévoflurane à 2,5 % administré après avoir traversé un récipient rempli de Sodasorb® frais et chauffé respectivement à 30° C ou à 50°C. Du composé A a été ajouté pour produire une concentration moyenne de 120 ppm dans les deux groupes. Un troisième groupe (témoin) a reçu du sévoflurane à 2,5 %, qui ne traversait pas l’absorbant, et sans ajout de composé A.RésultatsLes résultats de la Chromatographie en phase gazeuse ont montré que sous la température la plus élevée, il y a eu plus de produits de dégradation volatils, y compris le composé A. Dans le groupe 50°C, la nécrose moyenne de la jonction corticomédullaire dépassait [10 % (quartiles 1,0 %-7,8 %); n = 20] celle du groupe 30°C [5 %(6,5%- 15%);n = 18; P < 0,02] et les deux étaient plus élevée que celle du groupe témoin [0 % (0,0%-0,2 %); n = 10; P < 0,02]. Les valeurs respectives de la moyenne ± l’écart type ont été de 12,8 ± 16,7%, 5,3 ± 4,4 % et de 0,3 ± 0,5 %.ConclusionLes produits de dégradation du sévoflurane, autres que le composé A, peuvent causer ou augmenter la lésion rénale produite par le composé A chez les rats.

Die Anwendung von Lithiumhydroxid als Kohlendioxidabsorbens verhindert das Entstehen von Compound A während Sevoflurananästhesie

ZusammenfassungFragestellung: In einer klinischen Studie wurde die Degradation von Sevofluran bei Verwendung von wasserfreiem Lithiumhydroxid zur Kohlendioxidabsorption im Vergleich zu feuchtem Drägersorb® 800 untersucht. Methodik: Bei jeweils 8 Patienten wurde die Konzentration von Compound A im Inspirationsgas und die Fluoridkonzentration im Serum der Patienten gemessen. Ergebnisse: Bei Einsatz von wasserfreiem Lithiumhydroxid zur Kohlendioxidabsorption blieb die Compound A Konzentration im Inspirationsgas im Bereich der Nachweisgrenze (um 1 ppm). Demgegenüber wurden bei Verwendung von feuchtem Drägersorb® 800 in Übereinstimmung mit der Literatur Werte um 20 ppm gemessen. Die Fluoridkonzentration im Serum stieg zu Beginn der Narkose auch bei Einsatz von Lithiumhydroxid an (15,0±4,8 μmol/l gegenüber 21,9±4,0 μmol/l nach 60 min). Schlußfolgerungen: In den Untersuchungen wurde nachgewiesen, daß bei Verwendung von Lithiumhydroxid Compound A nur in Spuren aus Sevofluran gebildet wird. Aus dem Anstieg der Fluoridkonzentration im Serum bei beiden Patientengruppen kann gefolgert werden, daß dieses vorwiegend aus dem Metabolismus des Sevofluran stammt. Die Kapazität des Lithiumhydroxid zur Kohlendioxidabsorption ist der des Drägersorb® 800 vergleichbar. Damit kann durch Verwendung von Lithiumhydroxid die Narkosesicherheit erhöht werden.SummaryAim of the study was the clinical investigation of sevoflurane degradation when using water-free lithiumhydroxide versus moist Drägersorb® 800 for carbon dioxide absorption. Methods: Concentrations of Compound A in the inspiratory gas mix and serum fluoride levels were measured in two groups of 8 patients each. Results: When water-free lithiumhydroxide was used for carbon dioxide absorption, concentration of Compound A in the inspiratory gas mix was ca. 1 ppm (near minimal level of detection) as compared to ca. 20 ppm for moist Drägersorb® 800. The concentration of fluoride increased during sevoflurane anesthesia (15,0±4,8 μmol/l with lithiumhydroxide versus 21,9±4,0 μmol/l with Drägersorb® 800 after 60 mins). Conclusions: When lithiumhydroxide is used, there is only minimal formation of compound A from sevoflurane degradation. Since serum fluoride levels increased in both patient groups, we conclude that this is caused mainly by metabolism of sevoflurane. Capacity of lithiumhydroxide for carbon dioxide absorption is similar to that of Drägersorb® 800. Therefore, the use of lithiumhydroxide increases patient safety.

Schwerer Zwischenfall nach i.v.-Applikation von 10 ml (0,6 g) 6%igem Dextran60 bei einem gesunden Probanden

ZusammenfassungNach probatorischer Applikation von 10 ml 6%igem Dextran60 (d. h. 0,6 g) wurde eine dextraninduzierte anaphylaktische/anaphylaktoide Reaktion (DIAR) vom Typ III bei einem Freiwilligen beobachtet. Anamnestisch waren keine – insbesondere keine allergischen – Vorerkrankungen bekannt. Kolloidale Volumenersatztherapeutika waren noch nie verabreicht worden. Im Gegensatz zu anderen DIAR-Kasuistiken mit anaphylaktischer Ursache wurde eine zeitliche Latenz nach intravenöser Gabe bis zum ersten Auftreten physiologischer Schocksymptome von ca. 5 min beobachtet. Eine bei positiver Antigen-Antikörper-Reaktion zu erwartende Sofortsymptomatik blieb aus. Als Beschwerdebild wurden Hauterwärmung, Parästhesien sowie Übelkeit angegeben. Die systolischen Blutdruckwerte fielen unter 90 mmHg; die Herzfrequenz stieg auf Werte über 90 bpm. Während dieser 8-minütigen Schockphase war der Proband nur bedingt ansprechbar. Therapie erfolgte durch Kopftieflage, Verabreichung von 2 mg Clemastin i.v., 100 mg Hydrokortison i.v. sowie einer Hydroxyethylstärke-Infusion (500 ml HAES-steril® “im Schuss”). Die Symptomatik war daraufhin binnen weniger Minuten rückläufig. Der Fall ist in seiner Kausalität bislang nicht eindeutig den antikörperbedingten DIAR zuzuordnen. Zur Prophylaxe der DIAR muss weiterhin die vorherige obligate i.v.-Applikation von 20 ml monovalentem 15% igem Haptendextran erfolgen. Die empfohlene rasche Infusion der ersten 100 ml einer Dextraninfusion ist keine ernsthafte Alternative. Ob eine rasche Infusion der ersten 100 ml der Dextranlösung den Zwischenfall zu verhindern imstande gewesen wäre, muss offen bleiben. Ein konsequentes klinisches Monitoring bei beabsichtigter Applikation selbst kleinerer Mengen von Dextran ist weiterhin auf jeden Fall dringend erforderlich, z. B. im Rahmen der Retransfusion nach Kryokonservierung mit Hilfe von Dextran oder bei zunehmender Anwendung von “Small volume resuscitation-Lösungen” mit Dextran (RescueFlow®, Biophausia AB, Uppsala, Schweden).AbstractWe describe the case of a 24-year-old healthy volunteer who underwent a dextran-induced anaphylactic/anaphylactoid reaction (DIAR) type III after administration of 10 ml 6% Dextran60 (0.6 g) during a preliminary examination. There were no specific incidents in the medical history or any infusions of any colloids. In contrary to other DIAR case reports of anaphylactic reactions, in this case we observed a latency period after intravenous application of Dextran60 to the first clinical symptoms of anaphylactic shock of about 5 min. The initial decrease of systolic blood pressure to less than 90 mmHg and consecutive increase in heart rate to higher than 90 bpm returned to normal after therapy with head-down position, iv injection of 2 mg Clemastin, 100 mg hydrocortisone and infusion of 500 ml hydroxyethyl starch after approximately 8 min. During this period responsiveness was unsatisfactorily although the volunteer complained about warming of the skin, paresthesia and nausea. Immediate shock symptoms that normally belong to antigen-antibody reactions were not observed. It is therefore still unclear whether this case was caused by antibody reactions. Nevertheless, to provide DIAR it is still absolute necessary to give 20 ml Promit® 15% in advance. It is not an acceptable alternative to infuse the first 100 ml of dextran as a bolus and it must remain a point of discussion as to whether the reactions described could have been due to a bolus administration of the first 100 ml Dextran. It is absolutely necessary to accurately monitor the first 10 min after an infusion even if only small volumes of dextran (i.e. 0.6 g) are infused. This is becoming more and more important due to the increasing use of “small volume resuscitation”, solutions containing dextran (RescueFlow®, Biophausia AB, Uppsala, Schweden) or cryoconservation with dextran.

Fasteninduzierte Ketoazidose bei einem 14 Monate alten Kleinkind

ZusammenfassungPräoperative Nüchternheit vor elektiven pädiatrischen Eingriffen wird routinemäßig als Aspirationsprophylaxe durchgeführt. Hypoglykämie, Durst und vermindertes Wohlbefinden sind mögliche unerwünschte Nebenwirkungen. Die metabolischen Veränderungen auf sinkende Blutzuckerspiegel bei fastenden Kindern umfassen die Glukoneogenese und die Produktion von Ketonkörpern zur Deckung des Energiebedarfs. Die Anhäufung von β-Hydroxybutyrat und Acetoacetat im Blut kann zur Azidose führen. Wir berichten von einer schweren intraoperativen Ketoazidose bei einem 14 Monate alten Kleinkind nach 36stündiger Nahrungskarenz.AbstractPreoperative starvation in order to prevent pulmonary aspiration is mandatory in elective pediatric surgery. Hypoglycemia, thirst and unwellness have been reported as undesired side effects. The metabolic response towards decreasing blood-glucose concentrations in fasting children includes gluconeogenesis and production of ketone bodys to meet the energetic demand. Accumulation of β-hydroxybutyrate und acetoacetate in blood can lead to ketoacidosis. We report a case of a severe intraoperative ketoacidosis in a fourteen months old child complicating 36 hours of starvation.

The use of lithium hydroxide for carbon dioxide absorption prevents formation of compound A during sevoflurane anesthesia

ZusammenfassungFragestellung: In einer klinischen Studie wurde die Degradation von Sevofluran bei Verwendung von wasserfreiem Lithiumhydroxid zur Kohlendioxidabsorption im Vergleich zu feuchtem Drägersorb® 800 untersucht. Methodik: Bei jeweils 8 Patienten wurde die Konzentration von Compound A im Inspirationsgas und die Fluoridkonzentration im Serum der Patienten gemessen. Ergebnisse: Bei Einsatz von wasserfreiem Lithiumhydroxid zur Kohlendioxidabsorption blieb die Compound A Konzentration im Inspirationsgas im Bereich der Nachweisgrenze (um 1 ppm). Demgegenüber wurden bei Verwendung von feuchtem Drägersorb® 800 in Übereinstimmung mit der Literatur Werte um 20 ppm gemessen. Die Fluoridkonzentration im Serum stieg zu Beginn der Narkose auch bei Einsatz von Lithiumhydroxid an (15,0±4,8 μmol/l gegenüber 21,9±4,0 μmol/l nach 60 min). Schlußfolgerungen: In den Untersuchungen wurde nachgewiesen, daß bei Verwendung von Lithiumhydroxid Compound A nur in Spuren aus Sevofluran gebildet wird. Aus dem Anstieg der Fluoridkonzentration im Serum bei beiden Patientengruppen kann gefolgert werden, daß dieses vorwiegend aus dem Metabolismus des Sevofluran stammt. Die Kapazität des Lithiumhydroxid zur Kohlendioxidabsorption ist der des Drägersorb® 800 vergleichbar. Damit kann durch Verwendung von Lithiumhydroxid die Narkosesicherheit erhöht werden.SummaryAim of the study was the clinical investigation of sevoflurane degradation when using water-free lithiumhydroxide versus moist Drägersorb® 800 for carbon dioxide absorption. Methods: Concentrations of Compound A in the inspiratory gas mix and serum fluoride levels were measured in two groups of 8 patients each. Results: When water-free lithiumhydroxide was used for carbon dioxide absorption, concentration of Compound A in the inspiratory gas mix was ca. 1 ppm (near minimal level of detection) as compared to ca. 20 ppm for moist Drägersorb® 800. The concentration of fluoride increased during sevoflurane anesthesia (15,0±4,8 μmol/l with lithiumhydroxide versus 21,9±4,0 μmol/l with Drägersorb® 800 after 60 mins). Conclusions: When lithiumhydroxide is used, there is only minimal formation of compound A from sevoflurane degradation. Since serum fluoride levels increased in both patient groups, we conclude that this is caused mainly by metabolism of sevoflurane. Capacity of lithiumhydroxide for carbon dioxide absorption is similar to that of Drägersorb® 800. Therefore, the use of lithiumhydroxide increases patient safety.

Stoffwechselwirkungen verschiedener Kohlenhydrate und deren Bedeutung für die Infusionstherapie

Die Kohlenhydrate sind in der parenteralen Ernahrung wichtige Kalorientrager. Dabei kommt der Glucose sicherlich weithin die groste Bedeutung zu. Es gibt jedoch neben dem Diabetes mellitus eine Reihe von Zustanden, bei denen Glucose nur in Kombination mit Insulin verwendet werden kann, will man teilweise extreme Hyperglykamien mit hyperosmolarem Koma vermeiden. Dies gilt fur den postoperativen Zustand ganz allgemein, fur schwere Verbrennungen und fur andere Stressituationen. Die Gefahr der Kombination von Glucose mit hochdosiertem Insulin ist die Hypoglykamie. Will man die nicht immer unbedenkliche Verwendung von Insulin bei nicht diabetischen Patienten umgehen, so kann man vorteilhaft die sogenannten Zuckeraustauschstoffe Fructose, Sorbit und Xylit verwenden (1, 2, 3, 4).

Ketoacidosis in a 14 month old child caused by fasting

ZusammenfassungPräoperative Nüchternheit vor elektiven pädiatrischen Eingriffen wird routinemäßig als Aspirationsprophylaxe durchgeführt. Hypoglykämie, Durst und vermindertes Wohlbefinden sind mögliche unerwünschte Nebenwirkungen. Die metabolischen Veränderungen auf sinkende Blutzuckerspiegel bei fastenden Kindern umfassen die Glukoneogenese und die Produktion von Ketonkörpern zur Deckung des Energiebedarfs. Die Anhäufung von β-Hydroxybutyrat und Acetoacetat im Blut kann zur Azidose führen. Wir berichten von einer schweren intraoperativen Ketoazidose bei einem 14 Monate alten Kleinkind nach 36stündiger Nahrungskarenz.AbstractPreoperative starvation in order to prevent pulmonary aspiration is mandatory in elective pediatric surgery. Hypoglycemia, thirst and unwellness have been reported as undesired side effects. The metabolic response towards decreasing blood-glucose concentrations in fasting children includes gluconeogenesis and production of ketone bodys to meet the energetic demand. Accumulation of β-hydroxybutyrate und acetoacetate in blood can lead to ketoacidosis. We report a case of a severe intraoperative ketoacidosis in a fourteen months old child complicating 36 hours of starvation.

Das Soda lime-Problem

ZusammenfassungDie moderne Anaesthesie mit Inhalationsanaesthetica und Anaesthesiegeräten ist ohne den Einsatz von Kohlendioxidabsorbern bzw. von Atemkalkpräparaten nicht mehr vorstellbar. Diese Kohlendioxidabsorber galten als jahrelang geprüfte reaktionsarme Hilfsmittel, es wird ihnen daher nur wenig Beachtung geschenkt. In vielen Fällen ist den Anwendern die genaue Zusammensetzung der von ihnen eingesetzten Präparate nicht einmal bekannt. Als Grundsubstanz der gebräuchlichen Kohlendioxidabsorbern dient dabei stets Kalziumhydroxid, welches zur Verbesserung der Reaktionsfähigkeit gegenüber Kohlendioxid noch Zusätze von Natriumhydroxid enthält [1, 3]. In einem amerikanischen Präparat (Baralyme) ist als Ergänzung Bariumhydroxid enthalten (Tabelle 1). Obwohl bereits vor der klinischen Einführung von Sevofluran in den angelsächsischen Lehrbüchern zu lesen war, daß Baralyme nicht für Sevoflurannarkosen verwendet werden sollte [4, 5] wurde die Ursache für die – verstärkte – Reaktion mit Sevofluran nicht in den Bestandteilen von Baralyme gesucht. Als die ersten Zwischenfälle mit akzidentell getrocknetem Atemkalk veröffentlicht wurden, wurden Forderungen laut nach Maßnahmen, die das Austrocknen des Atemkalkes verhindern sollten (zusätzliche Sicherheitskontrollen in Atemgeräten, Zusatz von Feuchtigkeitsindikatoren) [14, 71]. Der “Atemkalk” selbst und seine Bestandteile blieben bei der Diskussion um die Interaktionen des Kalkes mit Sevofluran und mit anderen halogenierten Inhalationsanaesthestika jedoch stets unberücksichtigt.In den meisten Untersuchungen mit Atemkalk war die unterschiedliche Zusammensetzung der geprüften Präparate so wenig wichtig, daß sie nicht einmal erwähnt wurde [30, 51]. Alle Unterschiede (geprüft wurde lediglich die Kohlendioxidabsorptionskapazität) wurden allein durch die verbesserte Mikrostrukturen des Kalkes erklärt. Der in Anaesthesielehrbücher übernommene “Stand der Technik” [4,5] bezieht sich bis heute ausschließlich auf Adriani [3]. Seine apodiktischen Aussagen über den Reaktionsablauf bei der Kohlendioxidbindung hatten und haben weitreichenden Einfluß.Im “Absorber” reagiert nach Adriani [3] zunächst Kohlendioxid mit Wasser zu Kohlensäure. Anschließend wird mit Alkalihydroxid (genauer mit Natriumhydroxid) Alkalikarbonat (genauer Natriumkarbonat) gebildet, welches mit Kalziumhydroxid anschließend stark verlangsamt zu Kalziumkarbonat umgelagert wird. Dadurch wird Natriumhydroxid für erneute Reaktionen mit Kohlendioxid wieder frei. Wasser und Alkalihydroxide (genauer Natriumhydroxid) sind als Reaktionsmilieu und auch als Reaktionsbeschleuniger für die Kohlendioxidfixierung unbedingt erforderlich. Ohne sie funktioniert das System nicht. Es ist damit die “internationale Lehrmeinung”, die in [14] korrekt wiedergegeben wird: “Die heute bei uns erhältlichen CO2-Absorber enthalten neben Kalziumhydroxid und Natriumhydroxid einen geringen Anteil Kaliumhydroxid als weiteren Aktivator sowie Wasser (eben unsere Variable). Wasser ist zum Ablauf der Neutralisierung von CO2 zu H2CO3 zwingend erforderlich” [14]. Diese internationale Lehrmeinung darf nicht in Frage gestellt werden, so lange nicht geklärt ist, was und in welchem Zusammenhang unter “soda lime” bzw. unter “Atemkalk” zu verstehen ist.

Rapid HPLC method for acetyl starch determination in blood

SummaryColloidal plasma substitutes of chemically modified starch are used in surgery and in emergency medicine. Acetyl starch (ACS) is a new plasma substitute based on an amylopectin acetic ester. Metabolic cleavage of the ACS ester substituents leads to improved degradation and elimination of infused polymer. To determine the metabolic fate of ACS a rapid LC-method for ACS quantitiation in blood samples was needed. For this purpose a size-exclusion chromatography (SEC) system with improved sensitivity is outlined using a refractive index detector. The limit of detection is 0.005 mg mL−1. From 0.10–5.00 mg mL−1 a linear relationship (correlation coefficient R=0,9999) between the RI signal and ACS concentration is obtained. Recoveries of ACS from blood plasma range 102.3–107.7% for ACS 200/0.5 (range 0.20–7.94 mg mL−1) and 103.0–111.4% for ACS 200/0.7 (range 0.19–9.33 mg mL−1). Only small differences between runs are obtained. In the inter assay test coeficients of variation of 1.8% and of 2.6% respectively are obtained for ACS 200/0.5 and ACS 200/0.7.