9789147100545 by Smakprov Media AB

Anestesi

Anestesi utkommer nu i en helt omarbetad tredje upplaga. Strukturen har gjorts om från grunden, och innehållet har breddats och fördjupats för att spegla 2000-talets genomgripande kliniska och vetenskapliga utveckling inom skandinavisk anestesiologi och intensivvård.

bild av klinisk handläggning, såväl i samband med medicinska tillstånd utlösta av akut sjukdom, olycksfall eller svår smärta, som inför, under och efter olika typer av kirurgiska rutiningrepp inom öppen eller sluten vård. Tillsammans med boken Intensivvård speglar Anestesi den dynamiska medicinska specialiteten och det samlade akademiska ämnesområdet. Boken belyser fysikaliska, fysiologiska, farmakologiska, medicintekniska, psyko-

Anestesi

Ett sjuttiotal svenska och internationella experter medverkar som kapitelförfattare och ger tillsammans en uppdaterad, vetenskapligt och empiriskt väl underbyggd,

under redaktion av Sten GE Lindahl Ola Winsö Jonas Åkeson Tredje upplagan

logiska, etiska, omvårdnadsmässiga, organisatoriska och medikolegala aspekter på modern anestesiologisk handläggning i en krävande klinisk vardag. Konsekvent strukturerade textavsnitt i genomtänkt samspel med klargörande illustrationer, faktarutor och fallbeskrivningar speglar relevanta delar av specialiteten och ämnesområdet med patienten i centrum. Anestesi vänder sig i första hand till studerande på läkarprogrammet samt till blivande specialistläkare och specialistsjuksköterskor i anestesiologi och intensivvård men kan även vara av värde för teknisk personal och sjukvårdspersonal inom akut-, operations- eller intensivvårdsverksamhet.

Sten GE Lindahl har varit överläkare i anestesiologi och intensivvård samt forskningsdirektör vid Karolinska universitetssjukhuset i Stockholm och är professor emeritus i anestesiologi och intensivvård vid Karolinska Institutet samt ordförande i det Vetenskapliga rådet för Universitetssjukhuset i Oslo. Ola Winsö är överläkare i anestesiologi och intensivvård vid Norrlands universitetssjukhus i Umeå och professor i anestesiologi och intensivvård vid Umeå universitet. Jonas Åkeson är överläkare i anestesiologi och intensivvård vid Skånes universitetssjukhus i Malmö, professor i anestesiologi och intensivvård samt ledamot av medicinska fakultetens pedagogiska akademi, vid Lunds universitet.

Best.nr 47-10054-5 Tryck.nr 47-10054-5

Anestesi_omslag.indd 1

2016-02-22 13:49

ISBN 978-91-47-10054-5 © 2016 Författarna och Liber AB Förläggare: Bengt Fundin och Kristina Iritz Hedberg Projektledare: Annika Sandström Förlagsredaktörer: Gabriella Bernhoff och Annika Sandström Formgivning: Nette Lövgren Ombrytning: ord & form, Gudbrand Klæstad AB, Karlstad Produktionsledare: Jürgen Borchert Illustrationer: Jonny Hallberg: 12, 31, 35, 39, 41, 42, 45, 51, 53, 60, 81, 82, 83, 86, 88, 89, 92, 97, 98, 99, 103, 110, 111, 113, 114, 116, 117, 119, 128, 134, 145, 149, 158, 199, 221, 225, 234, 251, 262, 263, 264, 268, 271, 278, 279, 283, 285, 288, 331, 365, 409, 498, 514, 593 Lindström Design: 13, 29, 30, 31, 34, 38, 40, 47, 54, 58, 61, 65, 66, 67, 68, 78, 102, 121, 122, 127, 129, 130, 131, 132, 134, 150, 228, 246, 288, 299, 304, 305, 306, 307, 308, 309, 312, 313, 317, 318, 321, 323, 324, 335, 360, 362, 366, 367, 370, 381, 387, 390, 410, 411, 412, 413, 416, 417, 418, 425, 426, 427, 436, 437, 438, 462, 463, 472, 515, 516, 521, 555, 574, 580, 604, 620, 626 Foton: Om inget annat står angivet är det författarnas egna bidrag Översättning av kapitel 32: Ordverket. Inger Bolinder-Palmér och Kristina Olsson Tredje upplagan 1 Repro: Repro 8 AB, Stockholm Tryck: People Printing, Kina 2016

Kopieringsförbud Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen. Kopiering, utöver lärares och elevers begränsade rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt BONUS-avtal, är förbjuden. BONUS-avtal tecknas mellan upphovsrättsorganisationer och huvudman för utbildningsanordnare, t.ex. kommuner och universitet. Intrång i upphovsmannens rättigheter enligt upphovsrättslagen kan medföra straff (böter eller fängelse), skadestånd och beslag/förstöring av olovligt framställt material. Såväl analog som digital kopiering regleras i BONUS-avtalet. Läs mer på www.bonuscopyright.se. Liber AB, 113 98 Stockholm tfn 08-690 90 00 www.liber.se Kundservice tfn 08-690 93 30, fax 08-690 93 01 kundservice.liber@liber.se

Anestesi_160205.indb 2

2016-02-22 15:42

Anestesi Under redaktion av Sten GE Lindahl, Ola Winsรถ och Jonas ร keson

Liber

Anestesi_160205.indb 3

2016-02-22 15:42

Anestesi_160205.indb 4

2016-02-22 15:42

Författare

Christian Bergek, specialistläkare

Dan Gryth, med. dr/överläkare

ANESTESI OCH OPERATION, LINKÖPINGS UNIVERSITETSSJUKHUS

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET SOLNA

Jonas Berner, med. dr/sektionschef/överläkare

Anil Gupta, docent/överläkare

BARNANESTESI, OPERATION OCH INTENSIVVÅRD, ASTRID LINDGRENS

KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET SOLNA

BARNSJUKHUS

Katarina Hallén, överläkare

Birgitta Birgisdottir, överläkare

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, SAHLGRENSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, AKADEMISKA SJUKHUSET

Michael Haney, professor/överläkare

Terje Blomstrand, överläkare

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, NORRLANDS UNIVERSITETSSJUKHUS, UMEÅ

OPERATION OCH INTENSIVVÅRD, VÄRNAMO SJUKHUS

UNIVERSITET

Lars-Åke Brodin, professor em.

Anette Hein, överläkare

KTH SKOLAN FÖR TEKNIK OCH HÄLSA, HUDDINGE

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, DANDERYDS SJUKHUS

Ingemar Cederholm, med. dr/överläkare

Göran Hedenstierna, professor em.

THORAXANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, LINKÖPINGS UNIVERSITETSSJUKHUS

INSTITUTIONEN FÖR MEDICINSKA VETENSKAPER, SEKTIONEN FÖR KLINISK

Michelle Chew, professor/överläkare

FYSIOLOGI, UPPSALA UNIVERSITET

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, LINKÖPINGS UNIVERSITETSSJUKHUS

Hans Hjelmqvist, professor/överläkare

Christina Eintrei, professor/överläkare

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, UNIVERSITETSSJUKHUSET ÖREBRO

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, LINKÖPINGS UNIVERSITETSSJUKHUS

Martin Holmer, överläkare

Mats Enlund, docent/lektor/överläkare

OPERATION OCH INTENSIVVÅRD, LÄNSSJUKHUSET RYHOV

CENTRUM FÖR KLINISK FORSKNING, UPPSALA UNIVERSITET

Maria Häggström, överläkare

Elisabeth Ericsson, docent/prefekt/ anestesisjuksköterska

OPERATION OCH INTENSIVVÅRD, LÄNSSJUKHUSET RYHOV

INSTITUTIONEN FÖR HÄLSOVETENSKAP OCH MEDICIN, ÖREBRO UNIVERSITET

INTENSIV OCH PERIOPERATIV VÅRD, SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS LUND,

Lars I. Eriksson, professor/överläkare

Gunilla Islander, docent/överläkare LUNDS UNIVERSITET

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET

Malin Jonsson Fagerlund, docent/överläkare

SOLNA, KAROLINSKA INSTITUTET

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET

Björn-Erik Erlandsson, professor/prodekan KTH SKOLAN FÖR TEKNIK OCH HÄLSA, HUDDINGE

Anneli Fagerberg, med. dr/överläkare ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, SAHLGRENSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET

Bertil B. Fredholm, senior professor i farmakologi FYSIOLOGI OCH FARMAKOLOGI, KAROLINSKA INSTITUTET

Lars Gillberg, överläkare/enhetschef ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, CENTRALSJUKHUSET KRISTIANSTAD

Torsten E. Gordh, professor/överläkare INSTITUTIONEN FÖR KIRURGISKA VETENSKAPER, ANESTESIOLOGI/ SMÄRTFORSKNING, UPPSALA UNIVERSITET

Anestesi_160205.indb 5

SOLNA, KAROLINSKA INSTITUTET

Sigridur Kalman, professor/enhetschef INSTITUTIONEN FÖR KLINISK VETENSKAP, KAROLINSKA INSTITUTET

Ove Karlsson, med. dr/vårdenhetsöverläkare ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, SAHLGRENSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET

Nina Kjellqvist, bitr. överläkare ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET HUDDINGE

Poul C. Kongstad, verksamhetschef/överläkare NEUROKIRURGI, ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, AMBULANSSJUKVÅRDEN I SKÅNE

2016-02-22 15:42

Susanne Ledin Eriksson, PhD/DEAA/överläkare

Eva Selldén, med. dr/överläkare

ANESTESIKLINIKEN, GÄVLE SJUKHUS

ANESTESI, OPERATION OCH INTENSIVVÅRD, KAROLINSKA

Katarina Levin, bitr. överläkare

UNIVERSITETSSJUKHUSET SOLNA

ANESTESI, INTENSIVVÅRD OCH PERIOPERATIV VÅRD, SKÅNES

Folke Sjöberg, professor/överläkare

UNIVERSITETSSJUKHUS LUND

BRÄNNSKADECENTRUM, UNIVERSITETSSJUKHUSET I LINKÖPING,

Sten Lindahl, professor em.

PROREKTOR, LINKÖPINGS UNIVERSITET

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, KAROLINSKA INSTITUTET

Karl-Fredrik Sjölund, överläkare

Sophie Lindgren, universitetslektor/överläkare

SMÄRTCENTRUM, ANOPIVA-KLINIKEN, KAROLINSKA UNIVERSITETSJUKHUSET

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, SAHLGRENSKA AKADEMIN, GÖTEBORGS

SOLNA

UNIVERSITET

Pierre Sundin, överläkare

Dag Lundberg, professor em.

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET SOLNA

ANESTESIOLOGI OCH INTENSIVVÅRD, LUNDS UNIVERSITET

Owain Thomas, MA/DESA/specialistläkare

Per Nellgård, med. dr/överläkare

BARNANESTESI OCH BARNINTENSIVVÅRD, SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS

OPERATION OCH INTENSIVVÅRD, SAHLGRENSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET

Krister Nilsson, docent ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, DROTTNING SILVIAS BARN- OCH UNGDOMSSJUKHUS, SAHLGRENSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET

Björn Nilsson, specialistläkare ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET SOLNA

Ulrica Nilsson, professor/anestesisjuksköterska INSTITUTIONEN FÖR HÄLSOVETENSKAP OCH MEDICIN, ÖREBRO UNIVERSITET

Helena Odenstedt Hergès, med. dr/överläkare INTENSIVVÅRD, ANOPIVA, SAHLGRENSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET

Andreas Pikwer, med. dr/specialistläkare ANESTESI, MÄLARSJUKHUSET

Michael Rådström, överläkare/verksamhetschef ANESTESI, OPERATION OCH INTENSIVVÅRD, NU-SJUKVÅRDEN

LUND

Lilian Tengborn, docent/överläkare KLINISK KOAGULATIONSFORSKNING, SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS LUND, LUNDS UNIVERSITET

Johan Ullman, docent/överläkare ANESTESI, OPERATION OCH INTENSIVVÅRDSKLINIKEN, KAROLINSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET SOLNA

Mats Wallin, med. dr/civ.ing MEDICINSK DIREKTÖR, ANESTESI, MAQUET CRITICAL CARE AB

Louise Walter Sturesson, PhD/överläkare INTENSIV OCH PERIOPERATIV VÅRD, SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS LUND

Michael Wanecek, med. dr/överläkare ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, CAPIO S:T GÖRANS SJUKHUS

Mary Ellen Warner, Professor/Consultant DEPARTMENT OF ANESTHESIOLOGY, MAYO CLINIC, ROCHESTER, MINNESOTA,

Kerstin Sandström, med. dr/överläkare

USA

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, DROTTNING SILVIAS BARNSJUKHUS

Anne Westerlind, docent/överläkare

Rolf Sandin, adjungerad professor/chefläkare

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, SAHLGRENSKA UNIVERSITETSSJUKHUSET

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, KAROLINSKA

Ola Winsö, professor/överläkare

INSTITUTET, SJUKHUSADMINISTRATIONEN, LÄNSSJUKHUSET KALMAR

ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, NORRLANDS UNIVERSITETSSJUKHUS, UMEÅ

Ulf Schött, docent/överläkare

UNIVERSITET

INTENSIVVÅRD OCH PERIOPERATIV VÅRD, SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS

Henrik Zetterström, docent

LUND, LUNDS UNIVERSITET

Helene Seeman-Lodding, med. dr/överläkare ANESTESI OCH INTENSIVVÅRD, SAHLGRENSKA AKADEMIN, GÖTEBORGS UNIVERSITET

Anestesi_160205.indb 6

ANESTESIOLOGI OCH INTENSIVVÅRD, UPPSALA UNIVERSITET

Jonas Åkeson, professor/överläkare ANESTESIOLOGI OCH INTENSIVVÅRD, SKÅNES UNIVERSITETSSJUKHUS MALMÖ, LUNDS UNIVERSITET

2016-02-22 15:42

Innehåll

Förord 9 1

Inledning

Anestesins historia Fysiologi

17 27

Farmakologi

CHRISTIAN BERGEK

Fysik och medicinsk teknik

109

Anestesiapparater och andningssystem Övervakning

139

FAGERLUND

Apparatunderhåll och gasförsörjning

164

Medicinsk säkerhet

168

Psykologiska och etiska aspekter

174

Sjukdomstillstånd och perioperativa överväganden 179

385

Kärlaccess

407

Hemostas

434

Anafylaxi

460

Malign hypertermi

471

Obstetrisk analgesi och anestesi

477

BIRGITTA BIRGISDOTTIR, ANETTE HEIN, MARIA HÄGGSTRÖM,

OLA WINSÖ, LARS GILLBERG OCH SIGRIDUR KALMAN

OVE KARLSSON, NINA KJELLQVIST, SUSANNE LEDIN-ERIKSSON,

Trauma och perioperativa överväganden 224

KATARINA LEVIN OCH MICHAEL RÅDSTRÖM

Att välja anestesiform Generell anestesi

Neonatal hjärt–lungräddning

494

TERJE BLOMSTRAND

249

HENRIK ZETTERSTRÖM

Hjärt–lungräddning

GUNILLA ISLANDER

FOLKE SJÖBERG OCH JONAS ÅKESON

359

LARS GILLBERG

DAG LUNDBERG

Luftvägshantering

ULF SCHÖTT OCH LILIAN TENGBORN

LARS-ÅKE BRODIN OCH BJÖRN ERIK ERLANDSSON

Barnanestesi

504

KRISTER NILSSON OCH KERSTIN SANDSTRÖM

CHRISTINA EINTREI, MATS ENLUND, ANIL GUPTA OCH

Anestesi vid öron- näsa- hals- och plastikkirurgi 530

JONAS ÅKESON

KATARINA HALLÉN, FOLKE SJÖBERG OCH JOHAN ULLMAN

259

innehåll

Anestesi_160205.indb 7

355

SOPHIE LINDGREN OCH ANDREAS PIKWER

STEN LINDAHL

Dokumentation, logistik och planering

BJÖRN NILSSON, PIERRE SUNDIN, JONAS BERNER OCH DAN GRYTH

MICHAEL HANEY, LARS I. ERIKSSON OCH MALIN JONSSON

Långtidseffekter av anestesi och kirurgi 349

PER NELLGÅRD

126

OWAIN THOMAS OCH LOUISE WALTHER STURESSON

338

MARTIN HOLMER OCH HELENE SEEMAN-LODDING

MATS WALLIN

Postoperativ vård

LARS I. ERIKSSON OCH ROLF SANDIN

BERTIL B. FREDHOLM, CHRISTINA EINTREI, LARS I. ERIKSSON OCH

326

ANNELI FAGERBERG OCH HELENA ODENSTEDT HERGES

GÖRAN HEDENSTIERNA OCH JONAS ÅKESON

Perioperativ homeostas

MICHELLE CHEW OCH HANS HJELMQVIST

STEN LINDAHL

298

STEN LINDAHL OCH OLA WINSÖ

JONAS ÅKESON

Lokal och regional anestesi

2016-02-22 15:42

Neuroanestesi

554

EVA SELLDÉN OCH MICHAEL WANACEK

Toraxanestesi

POUL C. KONGSTAD

568

INGEMAR CEDERHOLM OCH ANNE WESTERLIND

Anestesi och sedering i öppen vård MARY ELLEN WARNER

Smärta

599

Prehospital akutsjukvård – ambulanssjukvård 615

593

Akademiska aspekter på anestesiologi och intensivvård 638 STEN LINDAHL OCH JONAS ÅKESON

646

TORSTEN E. GORDH OCH KARL-FREDRIK SJÖLUND

innehåll

Anestesi_160205.indb 8

2016-02-22 15:42

Förord till tredje upplagan

Alltsedan första upplagan sammanställdes av denna svenska lärobok i anestesiologi har den haft som en av sina mest angelägna uppgifter att vara en källa till aktuell kunskap och förmedla klinisk erfarenhet, och samtidigt kunna fungera som en praktiskt användbar handbok. De båda tidigare upplagorna, från 2000 och 2005, har varit uppskattade av såväl anestesiologer som anestesisjuksköterskor. När denna från grunden omarbetade tredje upplaga för några år sedan planerades, var det därför viktigt och naturligt för oss att ta fram en lärobok som speglar den dynamiska utvecklingen av specialiteten och samtidigt upplevs vara väl förankrad inom hela ämnesområdet. En av de tidigare redaktörerna, Matts Halldin, avböjde fortsatt medverkan i denna upplaga. Han var väl informerad om den fortsatta utvecklingen av läroboken och delade våra planer för den nya upplagan. Det skulle emellertid inte bli honom förunnat att få se boken i färdigt skick. Matts Halldin gick bort den 21 december 2014. Hans pionjärinsatser för svensk anestesiologi har varit ovärderliga. Genom sitt genuina intresse för klinisk utbildning har han välförtjänt kunnat tillskrivas en central betydelse för framväxt och bred förankring av den moderna anestesiologin och intensivvården i vårt land. I dag har den medicinska, farmakologiska och tekniska utvecklingen lett till att anestesiologi och intensivvård blivit ett väl etablerat och synnerligen uppskattat medicinskt ämnesområde, som allt mer kommit att fokusera på perioperativ medicin med patienten i centrum inför, under och efter olika typer av akuta eller planerade ingrepp och interventioner. Vidare har riktade utbildningssatsningar från grund- till postgraduatenivå resulterat i väl planerade och struktu-

rerade pedagogiska program, huvudsakligen organiserade i nära samverkan med den svenska specialitetsföreningen (SFAI), och under senare år även i ett alltmer fördjupat utbildningssamarbete inom den skandinaviska specialitetsföreningen (SSAI). Alltsedan starten för svensk anestesiologi år 1940 under ledning av nestorn Torsten Gordh Sr (1907–2011), den första anestesiologen i Norden, är det inte bara praktisk sjukvård och utbildning, utan också vetenskaplig aktivitet för produktion och implementering av nya kliniska kunskaper och färdigheter, som hela tiden prioriterats mycket högt. Det är nu elva år sedan den senaste upplagan av denna lärobok lämnade tryckeriet. För en dynamisk specialitet som vår är detta en lång tid. Vi är mycket tacksamma för helt nyskrivna bidrag och för att många tidigare författare hjälpt oss att revidera sina kapitel, men vi har samtidigt stor förståelse för att andra avböjt fortsatt författarskap. Även om denna nya upplaga, liksom de tidigare, bärs upp av enskilda, och grupper av, författare har även företrädare för specialitetsföreningens olika delföreningar konsulterats under arbetets gång. Vi vill också speciellt tacka Ulrica Nilsson och Elisabeth Ericsson, som båda granskat vissa kapitel från anestesisjuksköterskans perspektiv. Det är redaktörernas förhoppning att denna nya inriktning av den omarbetade tredje upplagan inte bara ska förankra läroboken i anestesiologins frontlinje, utan också vara i linje med intentionerna för vår nationella specialitetsförening. Stockholm januari 2016 Sten Lindahl Ola Winsö Jonas Åkeson förord till tredje upplagan

Anestesi_160205.indb 9

2016-02-22 15:42

Anestesi_160205.indb 10

2016-02-22 15:42

J ON A S Å K E SON

N 1

Inledning Utveckling

Värdegrund

Arbetsformer och organisation

Framtidsperspektiv

Vår specialitetsförening, Svensk förening för anestesi och intensivvård (SFAI), är med sina drygt 1 600 medlemmar (2014) en av landets största. Under efterkrigstidens första skälvande år såg föreningen dagens ljus som Narkosläkarklubben tack vare förtjänstfulla initiativ av en handfull unga, entusiastiska pionjärer. Den fortsatta utvecklingen i vår del av världen är värd all beundran.

Utveckling I takt med den explosionsartade medicinska, kirurgiska och tekniska utvecklingen inom perioperativ medicin blev Svensk anestesiologisk förening (SAF), några år efter namnbytet från Svenska narkosläkarklubben, snart ett erkänt och respekterat begrepp i den svenska sjukvården. Den ursprungliga logotypen (bild 1:1) – med föreningens versaler (SAF/SFAI) omgivna av en livboj och devisen ”sopiens suscitans” (säker sömn) – lanserades under en tidsepok vid mitten av 1900-talet, då sövning och väckning fortfarande var anestesiologens huvuduppgifter och det gällde att snabbt reducera, och på sikt minimera, de stora medicinska risker som dittills varit förknippade med att bli opererad av läkare som samtidigt ansvarade för både kirurgin och narkosen. Och oavsett om de första anestesiologerna valde en livboj som gemensam symbol (bild 1:1) eller (som i USA) ljuset från ett fyrtorn på en klippa (bild 1:2), bildar dessa tidiga metaforer tydliga sinnebilder för trygghet och tillit. Just patientsäkerhet kom tidigt att bli en ledstjärna för den moderna anestesiologins entusiastiska pionjärer. I dag anses det närmast självklart att man som patient i Sverige ska kunna genomgå ett 1 • inledning

Anestesi_160205.indb 11

2016-02-22 15:42

Bild 1:1 Logotyp för Svensk anestesiologisk förening. Trygghet och tillit symboliseras av en livboj.

Bild 1:2 Logotyp för the American Society of Anesthesiologists. Trygghet och tillit symboliseras här av ljuset från ett fyrtorn.

större kirurgiskt ingrepp med minimala risker för invaliditet och död även om man är till åren kommen och kanske långt ifrån frisk. Men allt detta har blivit möjligt, ja rentav naturligt, tack vare den imponerande medicinska och tekniska utvecklingen, där svenska (och skandinaviska) anestesiologer efter hand breddat och fördjupat sin medicinska kompetens och utsträckt ansvaret för patientsäkerheten till att omfatta hela den perioperativa vårdkedjan – från omsorgsfull preoperativ planering, via anestesi och operation, till postoperativ vård och avancerad intensivvård, inte sällan med övergripande ansvar även för fortsatt avancerad smärtbehandling. Och vid anestesiologernas sida står förstås på motsvarande sätt allt bättre utbildad anestesi-, operations- och intensivvårdspersonal av olika yrkeskategorier. Utan detta naturliga lagarbete och stöd skulle modern anestesi-, operations-, intensivvårds- och smärtverksamhet inte vara möjlig. Anestesiologer bidrog kraftfullt även till att utveckla och implementera intensivvård i Sverige. Den första svenska intensivvårdsavdelningen öppnades i Borås redan 1952, och namnbytet 1989 från SAF till SFAI blev ett välförtjänt kvitto på svenska anestesiologers allt bredare aktiva intresse för specialitetens kliniska och vetenskapliga utveckling, hela tiden med patienternas bästa för ögonen. Specialitetsföreningens fortlöpande engagemang för perioperativ vård och intensivvård har resulterat såväl i berömvärda och uppmärksammade utbildningssatsningar på grund-, specialist-

Bild 1:3 Logotyp för Svensk förening för anestesi och intensivvård. Specialitetens båda huvudgrenar symboliseras av ormarna, och algologin av vallmobladen.

och postgraduatenivå som i nationellt övergripande system för bland annat organisation, arbetsmiljö, kompetens, bemanning, kliniskt arbete, dokumentation, registrering, uppföljning och kvalitetsrevision. I vissa avseenden skulle med rätta våra och våra företrädares insatser i dessa sammanhang närmast kunna betraktas som nationellt banbrytande. Mot bakgrund av den historiska utvecklingen och viktiga kommande utmaningar presenterade SFAI 2009 sin värdegrund (se nedan) i en logotyp med starkare karaktär av traditionellt sigill (bild 1:3). Två ormar (anestesiologin och intensivvården) slingrar sig runt var sin Asklepiosstav och förenas över korslagda vallmoblad (algologin). Ormar, stavar, blad, föreningens versaler och årtalet för Narkosläkarklubbens tillblivelse omges av föreningens latinska beteckning SOCIETAS SVETICA ANAESTHESIOLOGIAE CVRAEQVE INTENSIVAE. Svensk forskning har till stora delar legat bakom utvecklingen av många av de medicintekniska hjälpmedel och läkemedel som i dag närmast får betraktas som oundgängliga förutsättningar för modern avancerad perioperativ vård och intensivvård. I sammanhanget kan nämnas elektrokardiografin, perifera och centrala venkatetrar, den självexpanderande andningsblåsan, trakealtuben, respiratorn, principer och utrustning för hemodialys och ekokardiografi, kolloidalt dextran, intravenösa näringslösningar, lokalanestetika, röntgenkontrastmedel och koagulationsfaktorpreparat.

inledning • 1

Anestesi_160205.indb 12

2016-02-22 15:42

Värdegrund Efter millennieskiftet började SFAI med medlemmarnas hjälp identifiera en gemensam nationell värdegrund – en unik kärna av preklinisk kunskap, klinisk förståelse och praktisk erfarenhet som alltmer skulle komma att genomsyra svensk anestesiologi och intensivvård, och som i dag professionellt förenar svenska anestesiologer och deras blivande kollegor. I nationella måldokument för grundutbildning och allmäntjänstgöring har utbildningsansvariga företrädare vid de olika medicinska fakulteterna slagit fast att kvalificerat anestesi- och intensivvårdsarbete, med svårt sjuka eller skadade patienter som sviktar i sina vitala funktioner, kännetecknas av (och faktiskt förutsätter) god förmåga

att kliniskt tillämpa och integrera djup förståelse för respirations, cirkulations- och centrala nervsystemets funktioner. Därutöver krävs såväl förståelse för och förmåga till interprofessionellt lagarbete som ett väl utvecklat etiskt förhållningssätt. Modern operationssjukvård och intensivvård bygger på prestigelöst lagarbete, där anestesiologer, övriga läkare, specialistsjuksköterskor och specialistundersköterskor arbetar gränslöst i nära samarbete. Värdegrunden återges ibland som ett isberg med specialitetens båda naturligt integrerade kliniska huvudgrenar (anestesi och intensivvård) som två synliga, delvis sammanfogade, toppar (bild 1:4).

Arbetsformer och organisation

Bild 1:4 Nationell värdegrund för svensk anestesi och intensivvård. Den nödvändiga fysiologiska/farmakologiska, interprofessionella och etiska gemensamma förankringen representeras av isbergets stora undervattenskropp.

SPECIFIK KOMPETENS ETIK

CNS-FUNKTION FUNKTION TION N

AND DNING

C CIRKUL ULATION LA

LAG GARBETE RBETE

Mycket tack vare den imponerande utveckling som skisserats ovan, med svenska anestesiologer i ett antal nyckelroller, har svensk anestesi och intensivvård numera etablerat sig som en modern, dynamisk och attraktiv medicinsk specialitet. Svenska anestesiologer har i dag grundlig och omfattande erfarenhet av att dygnet runt arbeta gränslöst såväl mellan olycksplats, ambulans och akutmottagning som mellan sjukhusets intensivvårds-, operations- och postoperativa enheter. En sammanhållen organisation för anestesi och intensivvård säkerställer dygnet runt kvalificerad kompetens och kontinuitet för optimal akutmedicinsk och perioperativ klinisk handläggning av akut sjuka och skadade patienter.

Framtidsperspektiv Alla länder i Europa utom Tyskland har i dag (2015) brist på anestesiologer. I Sverige är ungefär var tjugonde specialistkompetent läkare anestesiolog. Vid en nyligen (2014) genomförd nationell kartläggning uppgav dock nästan var tionde svensk läkarstudent i slutet av sin grundutbildning att anestesi och intensivvård är den medicinska specialitet hon eller han i första hand skulle välja. Arbetsmarknaden för morgondagens svenska anestesiologer ser alltså minst sagt gynnsam ut, och återväxten tycks för tillfället vara tryggad. 1 • inledning

Anestesi_160205.indb 13

2016-02-22 15:42

Detta är sannolikt till stor del en frukt av det hängivna arbete som beskrivs ovan och som ständigt pågår. Även om specialitetens fascinerande spännvidd och utmaningar nu tjusar och engagerar allt fler svenska läkarstudenter och yngre läkare, kan betydelsen av alla entusiaster och empatiska kliniska förebilder inte nog understrykas. En av de största framtida utmaningarna för svensk anestesi och intensivvård blir förmodligen att fortsatt kunna möta upp läkarstudenters och yngre läkares ökande intresse för, och förväntningar på, specialiteten. Lyckas vi med detta, gör vi det möjligt för allt fler unga entusiaster att föra det stolta historiska arvet vidare, och skapar samtidigt viktiga förutsättningar för att fortsatt säkerställa klinisk perioperativ vård och intensivvård av högsta medicinska kvalitet vid svenska sjukhus.

Men samtidigt måste vi kunna stödja nya kollegor som kan och vill hjälpa till med förbättring och vidareutveckling av svensk anestesi och intensivvård, liksom naturligtvis med att inspirera och forma morgondagens kollegor och medarbetare. Det kan i sammanhanget nämnas att nationella akademiska företrädare tillsammans med övriga undervisnings- och forskningsintresserade svenska anestesiologer nyligen organiserat sig nationellt i en delförening (SFAI-UF) med fokus på just undervisnings- och forskningsfrågor. Att morgondagens anestesiologer kan beredas möjligheter att, efter intresse och individuella förutsättningar, inom ramen för sin tjänst ägna sig åt inte enbart kliniskt arbete utan även utbildning och undervisning, forskning och utveckling samt organisation och ledarskap blir sannolikt oerhört centrala framtida utmaningar för svensk anestesiologi och intensivvård.

inledning • 1

Anestesi_160205.indb 14

2016-02-22 15:42

ST E N L I N DA HL

Anestesins historia

Gasers kemi och anestesiologins begynnelse

Den fortsatta utvecklingen

Inhalationsnarkos 17 Lokalanestesi 18 Intravenös narkos 18 Intubation och intubationsteknik 19 Muskelrelaxantia 19

Utvecklingen i Sverige

Tiden före 1905 19 Från sekelskiftet till 1915 20 Tiden 1915–1930 20 Tidigt banbrytande inom artificiell ventilation 21 Den nya tiden börjar (1930) 21

Några milstolpar inom svensk anestesiologi

Akademisk anestesiologi

Utbildning 25 Forskning 26

Homo sapiens, den förståndiga människan, har i alla tider försökt bekämpa smärta. Växtdekokter och alkoholhaltiga drycker användes tidigt i mänsklighetens historia som medel mot smärta. Sydamerikas indianer kände till cocabladens lokalanestetiska effekt långt före européernas ankomst. Hypnos och fysikaliska metoder som tryck mot nervstam och nedkylning av kroppsdel har också använts länge. Napoleons generalläkare Dominique Larrey har gått till historien inte bara för sina flygande ambulanser, ambulances volantes (tvåhjuliga kärror som drogs av två hästar), utan också för lokal nedkylning av extremiteten före amputationen. Inom klosterlivet kom man att intressera sig för medicinska problem. Botaniken intog en central position. Inhemska läkeörter odlades och utländska hämtades in. Från klostren kom kunskap ut till allmogen och berikade den folkliga läkekonsten. Men, det var först i början av 1800-talet som tysken Sertürner isolerade morfin ur opium, en av medicinhistoriens största upptäckter. Florence Nightingales arbete som sjuksköterska under Krimkriget på 1850-talet blev starten för professionell omvårdnad. Hon var en skicklig administratör, organisatör och ledare. Hennes organisation av vården under Krimkriget ledde bland annat till inköp av nya operationsbord för att soldaterna skulle kunna opereras på ett funktionellt sätt. Det rådde brist på bedövningsmedel och Florence försökte stötta soldaterna så att de kunde genomlida kirurgiska ingrepp trots minimal smärtlindring. Dietyleter (”eter”) har en speciell plats inom den anestesiologiska historiken. Eter finns omnämnt i litteraturen redan på 700-talet e.Kr. genom den arabiske filosofen Jabir ibn Hayyan. Alkemister på 1200-talet kände också till eter, 2 • anestesins historia

Anestesi_160205.indb 15

2016-02-22 15:42

men det var först på 1500-talet som narkoseffekten blev känd genom Paracelsus. Han framställde eter som kycklingar fick andas in. De somnade för att sedan vakna oskadda. Trots att framstående vetenskapsmän i flera länder kände till detta skulle det dröja tre århundraden, innan kunskapen om eter omsattes i medicinsk användning!

Gasers kemi och anestesiologins begynnelse Det var först under senare delen av 1700-talet som kemin gjorde sin entré som vetenskap. Upptäckten av olika grundämnen och gaser blev incitamentet till kemisk forskning och fysiologiska experiment, ofta nog så drastiska. Sannolikt kände kineserna redan på 700-talet till att luft hade två beståndsdelar. Leonardo da Vinci lär omkring år 1500 ha visat att luft underhöll andning och förbränning. 1674 redogjorde den engelske andningsfysiologen John Mayow för undersökningar av luftens sammansättning. Han fann att den innehöll en del som förbrukades av andning och eld. ”Only one part of air was necessary for life. That part was removed by respiration and fire, Nitro Ariel Spirits” (spiritus nitroaerus). Den svenske apotekaren Carl Wilhelm Scheele i Uppsala blev dock år 1773 otvivelaktigt den förste som upptäckte syre. Oberoende av honom gjorde den engelske prästen och forskaren Joseph Priestley i Leeds 1774 en liknande upptäckt av oxygen. Som generös forskare skrev Scheele i september 1774 ett brev med utförlig beskrivning av sin upptäckt till den klassiska kemins grundare, fransmannen A-L Lavoisier. Denne besvarade emellertid aldrig brevet men använde själv Scheeles ”metod” och tillskrev sig upptäckten av ”oxigine” (syraalstrare). Den svenska beteckningen ”syre” infördes 1795 av A G Ekberg och Pehr von Afzelius. Först på 1890-talet återfanns brevet till Lavoisier och sanningen kom i dagen. Joseph Priestley upptäckte 1774 också lustgas (kväveoxidul), som i England kom att resultera i frolics, fester, där man förlustade sig med inhalation. Upptäckten av gaser öppnade fältet för att pröva och använda dem. En som använde detta var kemisten Humphry Davy. I boken Nitrous

oxide. Researches chemical and philosophical – chiefly concerning nitrous oxide or dephlogisticated nitrous air, and its respiration, som publicerades år 1800, redovisar Davy några forskningsrön: ”As nitrous oxide in its extensive operation appears capable of destroying physical pain, it may probably be used with advantage during surgical operations.” Ett anestesiologiskt pionjärdokument! Davy införde också begreppet ”laughing gas” (lustgas). Men det var Horace Wells från Hartford i Connecticut, USA, som den 10 december 1844 blev den förste att kliniskt uppmärksamma lustgasens analgeserande effekt. Det skedde av en slump just vid ett frolic. Wells iakttog att en av männen under tumultet (”ruset”) skadat sitt ena ben utan att ange smärta. Han konfirmerade upptäckten genom att följande dag själv framgångsrikt inhalera lustgas under en tandextraktion. Äran av att tillskrivas rollen som den förste som givit kirurgisk narkos delas av tre amerikaner, även om fler varit involverade. Orsakerna är, för det första, att alla inte varit helt medvetna om det stora som de sett ske, och för det andra att kravet på dokumentation ännu inte vunnit genomslagskraft. Leyman (1881) berättar i sin lärobok att William E Clarke Rochester, New York, i januari 1842 gav eterinhalation till en ung kvinna vid en tandextraktion utan att hon då upplevde smärta. Någon annan dokumentation finns inte. Den 30 mars 1842 gav Crawford Williamson Long i Jefferson, Georgia, eterinhalation till sin patient James Venable, när två ”knölar” på halsen opererades bort. Inte förrän sju år senare presenterade han sin artikel ”An account of the first use of sulphuric ether by inhalation as an anaesthetic in surgical operations”. Då var det för sent! Till hans ära har en staty rests i Statuary Hall i Washington DC med inskriptionen: ”Discoverer of the use of sulphuric ether as an anesthetic in surgery on March 30th, 1842, at Jefferson, Jackson County, Georgia.” Ovannämnde Horace Wells delade sin tandläkarpraktik i Hartford med William Thomas Green Morton och gav honom lektioner i användning av lustgas och eter. Morton lämnade emellertid Wells och for till Boston, där han fortsatte att intressera sig för eterinhalation. Han lärde sig att inandning av eter kunde leda till medvetslöshet. Efter en del framgångsrika experiment på djur och människor – även på sig själv

anestesins historia • 2

Anestesi_160205.indb 16

2016-02-22 15:42

– inbjöds han att ge en allmän förevisning i Bullfinch amfiteater på Massachusetts General Hospital i Boston. Fredagen den 16 oktober 1846 har blivit anestesiologins officiella ”födelsedag”. Då gav Morton eternarkos till Edward Gilbert Abbott när operatören John Collins Warren, kirurgiprofessor vid Harvard, avlägsnade en kärlmissbildning till vänster på patientens hals. Morton använde en glaskolv, i vilken fanns en svamp med färgad eter, av honom kallat ”letheon”. Glaskolven hade två öppningar; i den ena fanns en slang med munstycke genom vilket patienten andades och i motsatt ände en öppning genom vilken luft strömmade in i kolven vid inandningen. Systemet kan betraktas som en förgasare av draw-over-typ. Två meningar har blivit klassiska i beskrivningen av denna världshistoriska medicinska händelse: Efter några minuters nedsövning av patienten yttrade Morton till operatören: ”Sir, your patient is ready!” Efter den lyckligt genomförda operationen och narkosen, vände sig operatören till det församlade auditoriet med orden: ”Gentlemen, this is no humbug!” En annan närvarande kirurg, Henry J Bigelow, lär ha yttrat: ”I have seen something today which will go round the world.” Hans far förmedlade i ett brev till Dr Bott i London den första medicinska rapporten om eternarkosen till Europa. Boston Daily Journal meddelade nyheten redan den 17 oktober. Hätska stridigheter följde om äran av att vara den som upptäckt narkosen. Men Bostons invånare reste ett minnesmärke över Morton med följande inskription: ”Inventor and revealer of anesthetic inhalation. By whom pain in surgery was averted and annulled; Before whom in all time, surgery was agony. Since whom Science has control of Pain.”

Den fortsatta utvecklingen Världens förste egentlige anestesiolog var engelsmannen John Snow. Han introducerade eternarkosen i England i december 1846. Snow var också en erkänt god infektionsläkare under koleraepidemin i London. I moderna uppslagsverk betecknas han som den moderna epidemiologins grundare medan hans centrala ställning inom anestesiologisk historia är mindre markerad. Hans farmakologiska och praktisk-kliniska förtrogen-

het med eter, kloroform och andra inhalationsmedel var stor. Hans ställningstaganden kom i princip att ha en betydande påverkan så länge inhalationsnarkoserna dominerade, dvs. långt in på 1900-talet. Snow dog av stroke redan år 1858, blott 45 år gammal. Han gjorde ett flertal olika inhalationsmasker som påminde om vår tids och införde andningssystem med ventiler. Han var mycket observant och insåg vikten av att patienten inte bara var smärtfri utan också orörlig under operationen. Han skapade förståelse för betydelsen av narkosmedlets koncentration och iakttog på så sätt narkosens olika stadier. Snow var en god författare. Därom vittnar On the inhalation of the vapour of ether in surgical operations (1847) och On chloroform and other anaesthetics (1858). Mest känd blev Snow genom att kallas till drottning Victoria vid nedkomsten av hennes båda sistfödda barn. Vid det första av dessa båda tillfällen gav han Hennes Majestät kloroform på en näsduk, som han höll framför hennes mun och näsa, den klassiska chloroforme à la reine. Den belåtna drottningen skrev därom i sin dagbok ”Dr Snow gave that blessed chloroform. And the effect was soothing, quieting, and delightful beyond measure.” John Snows roll övertogs delvis av Joseph Thomas Clover, som utvecklade narkosgivningen och framför allt den viktiga kontrollen och övervakningen under densamma. Han införde kontinuerlig pulskontroll och bestämd koncentration av kloroform (4,3 %) i luft. Han rekommenderade uppehåll i kloroformgivningen om pulsen ändrade karaktär. Det var också Clover som först införde framskjutning av underkäken för att nå fri luftväg. Sannolikt var han också den förste som gjorde en koniotomi med en kanyl för att skapa andningsväg. Sir Frederick Hewitt inrättade den första anestesiavdelningen i London år 1884 och skrev den första verkliga läroboken i anestesi, Anaesthetics and their administration (1893). Han införde också bruket av en oral konstgjord luftväg, en föregångare till svalgtuben, och blev den förste anestesiolog som adlades.

Inhalationsnarkos Den amerikanske anestesiologen Arthur E Guedel utvecklade under början av 1900-talet 2 • anestesins historia

Anestesi_160205.indb 17

2016-02-22 15:42

Snows iakttagelser om narkosdjup och införde sitt bekanta klassiska schema för inhalationsnarkos publicerat i boken Inhalation anesthesia. Schemat har senare bearbetats av många anestesiologer. Eter behöll sin ledande ställning i drygt 100 år. Kloroform däremot fick genom sin toxicitet begränsad användning men kvarstod som narkosmedel vid förlossningar ännu på 1950-talet. Flertalet försök att finna ett ersättningsmedel för eter var länge begränsat framgångsrika. Österrikaren A von Freund upptäckte 1882 cyklopropan. År 1928 förde farmakologen Lucas vid Toronto University fram cyklopropan som kliniskt utvärderades av Ralph Waters vid Wisconsin University (1933). Cyklopropan var liksom eter explosivt och fick en begränsad framgång. Den kirurgiska teknikens krav inriktade forskningen på icke-explosiva föreningar. Man fann lösningen i halogenerade kolväten. Engelsmannen Charles Suckling vid ICI i Manchester kunde år 1954 presentera halotan, resultatet och vidareutvecklingen av en idé av James Ferguson från 1939 och med en trolig anknytning redan till Snow (1848). Samarbetet fortsatte med farmakologen James Raventos, och år 1956 kunde anestesiologen Michael Johnstone vid the Royal Infirmary i Manchester, England, kliniskt presentera det nya narkosmedlet Fluothane. Detta icke-explosiva narkosmedel slog snabbt ut eter. Forskningen kring inhalationsmedel fortsatte. Enfluran och dess enantiomer isofluran togs fram i början av 1960-talet av Ross Terrell. Den utomordentligt viktiga men svåra uppgiften att rena isofluran löstes av Louise Speers. Isofluran har sedan testats kanske mer ingående än något annat narkosmedel och har fram till 2000-talet dominerat inhalationsnarkosen.

Lokalanestesi Kokain var det första effektiva lokalbedövningsmedlet. Redan i det gamla Peru och Bolivia tuggade lokalbefolkningen blad av cocabusken och smorde in sår med saliven. Namnet ”kokain” gavs av tysken Albert Niemann, som upptäckte den aktiva alkaloidsubstansen år 1860. Eter- och kloroformnarkos visade sig mindre lämpligt eller till och med ödesdigert inom ögonkirurgin. Carl Koller, ögonkirurg i Wien, sökte efter ett lokalbedövningsmedel för ögonkirurgi.

Av en tillfällighet fick han ett kokainprov av psykiatern Sigmund Freud. Koller ”smakade” på pulvret och fann en bedövande effekt på tungan. Av provkristallerna gjorde han en lösning, som han använde för att bedöva hornhinnan på en groda, som blev bedövad. Slumpens skördar gav oss alltså det första lokalbedövningsmedlet! Samtidigt beskrev William Halstedt och Richard Hall nervblockader med kokainlösning. Kollers upptäckt av kokain som lokalbedövningsmedel väckte kemisternas intresse. Efter 13 års forskande kunde tysken Alfred Einhorn och hans medarbetare i början av 1900-talet presentera novokain (Procain), som är en esterförening. Det blev det vanligaste och bästa lokalbedövningsmedlet fram till mitten av 1940-talet, när Nils Löfgren och Bengt Lundqvist presenterade amidföreningen lidokain (Xylocain). En lång rad läkare har gjort förtjänstfulla insatser i utvecklingen av lokalbedövningens klinik. Här ska endast tre nämnas – Carl Ludwig Schleich, tidig tysk pionjär, Heinrich Braun, som skrev den första läroboken i lokalanestesi och som kallats lokalanestesins fader, samt John Bonica, 1900-talets store gigant med sin nu klassiska bok Management of pain. Neurologen Leonard Corning tillskrivs att (1885) ha utfört den första centrala blockaden. Heinrich Quincke från Kiel i Tyskland beskrev i slutet av 1800-talet att lumbalpunktion säkrast utförs nedanför ryggmärgen. Den tyske kirurgen August Bier använde sig av Quinckes teknik när han sprutade en kokainlösning intratekalt på sin assistent. Anestesin lyckades perfekt men åtföljdes av en svår huvudvärk. Bier ansåg att den berodde på stor likvorförlust efter punktionen med den grova kanylen – en postspinal huvudvärksteori, som alltjämt äger giltighet. Framgången ledde till att kirurger runt om i Europa började använda spinalanestesi anlagd med finkalibriga kanyler. I vårt land införde Nils Antoni, professor i neurologi vid Karolinska institutet, i mitten av 1900-talet Antoni-kanylen för cisternpunktion. Torsten Gordh lanserade den framgångsrikt för anestesiologiskt bruk vid spinalanestesi.

Intravenös narkos Fransmannen Charles-Gabriel Pravaz (1852) tillskrivs konstruktionen av den första injektions-

anestesins historia • 2

Anestesi_160205.indb 18

2016-02-22 15:42

sprutan. Skotten Alexander Wood (1853) tog fram en kanyl genom vilken han gav morfin direkt i det smärtande området. År 1872 gav fransmannen Pierre Cyprien Oré med kloralhydrat den första intravenösa narkosen till människa – med mycket långdraget förlopp! Det var långt senare genom Fischers och Merings upptäckt av barbituraterna som forskningen fick en framgångsrik utveckling. Med de ultrakortverkande barbituraterna fick den intravenösa narkosen sitt slutliga genombrott. År 1932 syntetiserade och introducerade tysken Weese natriumhexabarbiturat (Evipan). Samma år syntetiserade Tabern och Volwiler vid Abbott Company tiopental (Pentothal), kliniskt introducerat av John S Lundy vid Mayo-kliniken år 1934. Det har alltjämt stor användning. Först under 1970-talet kom ännu ett intravenöst narkosmedel, propofol, framtaget av ICI med Iain Glen som ledare. Det introducerades kliniskt år 1986 i England och följande år i Sverige.

Intubation och intubationsteknik Den första kliniska orala intubationen gjordes (sannolikt) på Glasgow Royal Infirmary den 5 juli 1878 av kirurgen William MacEwan. Den amerikanske kirurgen Joseph O’Dwyer utvecklade tubkonstruktionen under 1880-talet och möjliggjorde sådan tätning av tuben att den kunde brukas vid konstgjord andning. Efter hans död vid sekelskiftet kom Franz Kuhn med betydande utvecklingsarbete och skrev Die perorale Intubation. Efter bedövning av svalget med kokain förde man via ledare ner en flexibel metalltub i trakea. Intubation blev dock en anestesiologisk tillgång först genom laryngoskopets tillkomst. År 1895 konstruerade tysken Alfred Kirstein det första autoskopet för direktinsyn över larynx. Den brittiske anestesiologen Sir Ivan Magill gav laryngoskopet en för anestesiologen användbar utformning. Han tog sig också an tubproblematiken och skapade Magill-tuberna, de röda gummituberna för flergångsbruk. De kom att finnas på marknaden i fyra decennier, tills engångstuber av plast infördes. Laryngoskopet (främst bladet) utvecklades och på 1940-talet introducerade Robert Miller det raka bladet med ”den böjda tippen”, och Robert Macintosh vid Oxford Uni-

versity utvecklade tillsammans med sin tekniker Richard Salt det böjda laryngoskopbladet.

Muskelrelaxantia Chefsanestesiologen vid Montreal Homeopathic Hospital, Harold Griffith, och hans elev och kollega Enid Johnson gav den 23 januari 1942 den första narkosen med kurare, indianernas pilgift, som muskelrelaxantium. Ännu en ny era inom anestesiologin öppnades. Forskningen ledde snabbt vidare till nya, syntetiska muskelrelaxantia, däribland succinylkolin, där Sverige (Celocurin, Vitrum) och svenskar tidigt gjorde värdefulla insatser (Otto von Dardel och Stephen Thesleff).

Utvecklingen i Sverige Tiden före 1905 Den anestesiologiska verksamheten i Sverige har i många avseenden motsvarat förhållandena i andra västeuropeiska länder. Trots dåliga kommunikationer kom utländska rön och metoder snabbt till kännedom i vårt land. Upptäckten av eternarkosen nådde Europa sjövägen. Redan efter drygt tre månader, den 2 februari 1847, kunde ordföranden i Svenska Läkaresällskapet informera på det ordinarie tisdagsmötet därom i dåvarande lokalen vid Jakobsgatan: ”Herr Berg föredrog ett meddelande från Friherre Berzelius, nemligen en fransk tidskriftsartikel, rörande tvenne amerikanska dentisters Jachson och Morton upptäckt att genom inandning af ætherångor försätta patienten för några minuter uti ett känslolöst tillstånd, hvarunder kirurgiska operationer skola kunna förrättas, utan att pat. deraf lider plågor. Hr Ekströmer skulle anmodas att härmed anställa försök på K. lazarettet.” Redan vid nästa sammankomst, den 9 februari, kunde militärläkaren Gustaf Palmgren i Sällskapet ”förevisa en af honom uppfunnen apparat för inandning af ætherångor samt meddela, att han framgångsrikt givit en patient eternarkos vid en tandextraktion”. Den 6 april redogjorde doktorerna Svalin och Lundgren i Svenska Läkaresällskapet för de första kliniska erfarenheterna av eternarkos utförda vid Kongl. Serafimerlasarettet. Den 14 december 1847 meddelade M Retzius i 2 • anestesins historia

Anestesi_160205.indb 19

2016-02-22 15:42

Sällskapet Simpsons upptäckt av kloroform som narkosmedel, och han genomförde själv i januari 1848 den första kloroformnarkosen i Sverige. Det första narkosdödsfallet i vårt land inträffade under en kloroformnarkos på Serafimerlasarettet den 22 maj 1850, då en 30-årig man avled i hjärtstillestånd under narkos och operation för hydrocele. ”… återstår endast att söka orsaken uti någon hos pat. befintlig egendomlighet (idiosyncrasi)”, enligt CG Santesson, professor i kirurgi. Man övergav tidigt eternarkos i vårt land till förmån för kloroform. Först under senare delen av 1800-talet återupptog professorn i kirurgi KG Lennander och hans lärjungar vid Akademiska sjukhuset i Uppsala mera allmänt eter. Eter på öppen mask, dvs. eter droppad över en tygklädd ståltrådsmask som lagts över patientens mun och näsa blev nu den vanliga narkosmetoden. I slutet av 1800-talet upptäckte tandläkaren Hjalmar Carlsson kloretylens narkosgivande effekt. Då han för lokal nedkylning av slemhinnan sprejade kloretyl över en abscess i munhålan som skulle incideras blev patienten omtöcknad. Upptäckten rönte internationellt erkännande. Hans ansökan till Göteborgs stads Sundhetskollegium om att få använda medlet för narkos avslogs emellertid. Långt senare fick det en given plats för inledning till eternarkos. Det fick också användning som lokalt nedkylningsmedel genom sprejning på huden inför incisioner, ”anestesia dolorosa”. Einar Key, sedermera professor i kirurgi och överläkare vid Maria sjukhus i Stockholm, har givit en intressant tidsbild från slutet av 1800-talet: ”Då jag i mars 1897 började mina tjänstgöringar vid kirurgiska kliniken i Uppsala hade man där till största delen övergivit kloroformnarkosen och ersatt den med eternarkos. Eter gavs då i en tätt slutande vaxdukstratt, invändigt klädd med flerdubbelt lager flanell. I botten på struten lades litet bomull. Vid början av narkosen slogs omkring 20–30 ccm eter i struten. Då och då slogs en ny kvantitet eter på 5–10 ccm i densamma. För att patienten skulle få luft och för att förhindra asfyxi hölls ena randen av struten från ansiktet genom ett instucket finger. Kloroform, som droppades på en öppen mask kom till användning blott då det ansågs föreligga fara för komplikationer från lungorna.”

Från sekelskiftet till 1915 Under denna period kom spinalanestesi och lokalanestesi allt mer i bruk. Professor KG Lennander i Uppsala var mycket intresserad av lokalanestesi och använde redan vid sekelskiftet i ganska stor utsträckning lokalanestesi enligt Schleich. Några citat ur publikationer från och om denna tid ger en bild av den tidens anestesigivning. ”Då jag första gången vikarierade som överläkare på Maria sjukhus sommaren 1906 och då jag kom dit som underläkare 1909 gav den ene av vaktmästarna eternarkos, vilket han för övrigt gjorde mycket omsorgsfullt och med stor färdighet. Kloroformnarkos gavs då i regel ännu här” (Einar Key). ”För att göra det för kirurgen möjligt att åtminstone i någon mån motsvara de ständigt växande krafven hos vetenskapen och på hennes bud också samhället i huldhet skänkt oss en mängd yttre hjelpmedel, hvarom forna tiders kirurger ej hade en aning … står numera kring kirurgbordet en liten grupp, kirurgens studium hängifne unge läkare samt åtminstone en vetenskapligt skolad sjuksköterska. Men hur är det med narkotisörens roll? Är den alltid efter konstens nuvarande fordringar på ett tillfredsställande sätt fyld eller står kanske ännu idag här och där ’drängen’ kvar vid kloroformmasken. Det är ej förf:s afsigt att härmed säga en plumphet mot de unga läkarealumnerna utan blott att drastiskt framhålla det otillbörliga i att narkosen utan nödig ledning och tillsyn anförtros åt dem som ofta äro fullkomligt utan öfning deri” (John Berg, professor i kirurgi).

Tiden 1915–1930 Anestesiologin börjar under denna period så sakta att formas. Följande citat kommer från Gustaf Petrén, professor i kirurgi i Uppsala: ”För att kunna väl fylla dessa sina uppgifter kräfves af narkotisören ej blott pålitlighet, samvetsnoggrannhet och lugn utan äfven en stor narkoserfarenhet … Säkerligen är det tryggare att blifva söfd af en narkoserfaren sjuksköterska än t.ex. av en kirurgprofessor.” (Petrén, Lärobok i kirurgi 1920).

Sjuksköterskan spelade sålunda redan tidigt en betydelsefull roll i narkosgivningen.

anestesins historia • 2

Anestesi_160205.indb 20

2016-02-22 15:42

Vid St. Mary’s Hospital, Rochester, NY, USA arbetade sjuksköterskan Alice Magaw (1860– 1928) som beskrivs som ”The mother of anesthesia”. I en tid när anestesin var mer fruktad än operationen i sig arbetade Magaw utifrån sina kunskaper inom anestesiologi i kombination med kunskaper i omvårdnad och kunde på så sätt höja patientsäkerheten samt sänka patientens oro. Hundra år innan termen “evidensbaserad vård” myntades publicerade Magaw artiklar i medicinska tidskrifter om sin erfarenhet av att utföra anestesi med eter och kloroform. Hon genomförde 14 000 anestesier utan några anestesirelaterade dödsfall. I Sverige var det länge oklart vem som skulle ge anestesi till patienterna. Narkotisören, som det kallades i början av 1900-talet, var oftast en icke sjukvårdsutbildad manlig person, till exempel en vaktmästare. Erfarenhet och kunskap av att utföra en anestesi överfördes och utvecklades genom ett mästar- och lärlingssystem.

Tidigt banbrytande om artificiell ventilation Den anestesiologiska forskningen började inrikta sig på anestesiologiskt-fysiologiska frågor. Den gjorde det med utomordentlig styrka och genialitet i Uppsalakirurgen KH Giertz arbete ”Studier öfver tryck-differensandning enligt Sauerbruch och öfver konstgjord andning (rytmisk luftinblåsning) vid thorakala operationer” (1916). ”Det är nödvändigt erinra sig detta, att kolsyrebortförseln vid andningen kanske är den viktigaste faktorn, det är åtminstone kolsyreretentionen, som ger de farliga symtomen och ett tillräckligt bortforslande af kolsyra från alveolerna synes med den byggnad, som lungan har, ej vara möjligt enbart med diffusion genom bronchioli. Härtill behöfves mekanisk hjälp – utdrivning af alveolarluften genom alveolernas förminskning och ny lufts införande genom förnyad utspänning … Den i fysiologiska experiment använda konstgjorda andningen med rytmisk luftinblåsning är äfven användbar vid experimentella operationer … Intubationen måste göras lufttätt. Intuberingen är visserligen ett extra ingrepp, som man undgår vid maskapparater, men i stället kommer man vid en lufttät tub ifrån akuta luftinblåsningar i ventrikeln, liksom från faran för aspiration af maginnehåll.”

KH Giertz arbete är ett av de viktigaste i svensk anestesiologis historia, än mer berömvärt eftersom det stred mot den kirurgiska världsauktoriteten Ferdinand Sauerbruchs uppfattning!

Den nya tiden börjar (1930) Genom införandet av prokain kom lokalbedövning och spinalanestesi att bli allt vanligare också vid större operationer. Alltjämt sköttes narkoserna i vårt land vanligen av sjuksköterska på operatörens ansvar. Kirurgerna själva lade lokalbedövning och spinalanestesier. Det första formella utbildningsprogrammet till anestesisjuksköterska etablerades år 1909 vid St. Vincents Hospital, Portland, OR, USA av sjuksköterskan Agnes McGee. Under första världskriget ökade efterfrågan på sjuksköterskor med anestesikompetens vilket innebar att flera utbildningar startades. På 1940-talet gavs möjlighet att utbilda sig till operationssjuksköterska och ur dessa rekryterades de första anestesisjuksköterskorna i Sverige. Sjuksköterskorna alternerade genom att arbeta ömsom som operationssjuksköterska och ömsom som anestesisjuksköterska. Under denna period föddes den moderna svenska anestesiologin. Den första Evipannarkosen i Sverige gavs på Varbergs lasarett den 8 mars 1933 av Anders Westerborn. Han insåg tidigt de stora fördelarna och möjligheterna som den intravenösa narkosen erbjöd men också dess faror. ”… Så ofarligt, som det av de första publikationerna att döma ansågs vara, är det på långt när ej. Det är t.o.m. enligt min uppfattning ett mycket farligt narkosmedel, som måste handhas med största försiktighet. Ett slentrianmässigt följande av på förhand uppgjorda doseringstabeller leder lätt till överdosering, då den individuella evipankänsligheten är så olika.”

De allt snabbare kommunikationerna mellan länder och världsdelar liksom den ökande vetenskapliga litteraturen möjliggjorde att svenska läkare kom i allt närmare kontakt med utlandet. Det gällde från anestesiologisk synpunkt främst England och USA. Philip Sandblom, legendarisk barn- och hjärtkirurg och sedermera rector magnificus vid Lunds universitet, skrev år 1939:

2 • anestesins historia

Anestesi_160205.indb 21

2016-02-22 15:42

Professorn i kirurgi vid Kungl. Serafimerlasarettet, Gustav Söderlund, var av samma mening. På detta sjukhus fick yngste kirurgunderläkaren under 6 månader förtroendet att vara ”droppare”, dvs. sköta eternarkoser, främst vid professorns operationer. Det var Söderlund som upptäckte Torsten Gordhs gryende talang och som 1938 stödde hans resa till Ralph Waters vid Madison, University of Wisconsin, anestesins Mecka. Waters var en av de allra första och största pionjärerna inom världsanestesiologin. Söderlund begärde under tiden (1939) hos ecklesiastikdepartementet en narkosläkartjänst för det nybyggda Karolinska sjukhuset, men fick avslag med motiveringen att ”det gått bra förut”! Han uppvaktade då personligen statssekreterare Rosén, som lät sig omvändas och skrev om det berörda partiet av Nådiga luntan! I april 1940 återvände Torsten Gordh från USA med ”den sista Amerikabåten, M/S Drottningholm, före 2:a världs-

kriget” och arbetade vid kirurgiska kliniken på Karolinska sjukhuset som anestesiolog (eller narkosläkare, som man sa på den tiden). Den första narkosläkartjänsten på det europeiska fastlandet inrättades 1940 vid Karolinska sjukhuset och besattes av Torsten Gordh. Därmed började en intensiv utbildningsfas i narkosgivning med Karolinska sjukhuset som naturligt centrum. År 1943 tillkom en narkosläkartjänst vid Sabbatsbergs sjukhus; år 1945 vid Lunds lasarett, Malmö allmänna sjukhus år 1947 och Helsingborgs lasarett samt Sahlgrenska sjukhuset år 1949. Tabell 2:1 redovisar den fortsatta kronologiska etableringen av självständiga läkartjänster för anestesiologi inom vårt land. År 1945 disputerade Torsten Gordh som första svenska anestesiolog på en avhandling med titeln ”Postural circulatory and respiratory changes during ether and intravenous anesthesia. An experimental analysis of significance of postural changes during anesthesia with special regard to the value of the head-down posture in resuscitation”. Med denna historiska avhandling införde Gordh också sitt kliniskt utomordentligt viktiga ”S” som i ”sänkt huvudända”. Den 11 april 1946 gav Torsten Gordh den första narkosen i vårt land med kurare som muskelrelaxans. Tidigt myntade han uttrycket ”fri luftväg”, som kommit att bli något av ett slagord inom anestesiologin liksom hans vägledande S-märkning av all anestesigivning.

Bild 2:1 Torsten Gordh, svensk anestesiologis maestro, till höger och Eric “Nilla” Nilsson, sedermera professor i Lund, som flankerar Ralph Waters, amerikansk pionjär och svensk anestesiologis mentor. Bilden är från 1950.

Bild 2:2 Den sista eternarkosen. Torsten Gordh demonstrerar eter på öppen mask 1974.

”Liksom alla svenska kirurger, som under senare åren besökt anglosachsiska kliniker, kunde även jag konstatera den höga ståndpunkt deras anestesiteknik nått, utan tvivel tack vare, att anestesin där är en medicinsk specialitet, som på de flesta kliniker handhas av en narkosöverläkare med en stab av biträdande läkare … Alla dessa omständigheter bidraga till att underlätta genomförandet av större kirurgiska uppgifter och minska riskerna, varför en narkosläkare numera måste anses som oundgänglig vid moderna sjukhus.”

anestesins historia • 2

Anestesi_160205.indb 22

2016-02-22 15:42

Tabell 2:1 De första självständiga tjänsterna i anestesiologi. Parentes anger år för första inrättade tjänsten. Övriga för första innehavaren. 11. Karolinska sjukhuset

Torsten Gordh

(1940)

1946

12. Lunds lasarett

Eric Nilsson

(1945)

1949

13. Sahlgrenska sjukhuset

Karl-Gustav Dhunér

14. Sabbatsbergs sjukhus

Olle Friberg

(1943)

1951

15. Malmö allm. sjukhus (MAS)

Olle Lundskog

(1947)

1951

16. Västerås lasarett

Curt Lindström

(1950)

1951

17. Borås lasarett

Åke Bauer

18. Sahlgrenska sjukhuset

Kjell Stenberg

19. Barnsjukhuset, Göteborg

Göran Haglund

(1950)

1951

10. S:t Görans sjukhus

Otto von Dardel

(1951)

1952

11. Helsingborgs lasarett

Svante Lindell

(1947)

1953

12. Centralsjukhuset Linköping

Heino Meritz

1953

13. Kristianstads lasarett

Hanna Nordström

1954

14. Kungliga Serafimerlazarettet

Bendt Eyrich

15. Kalmar lasarett

Elisabeth Krantz

1956

16. Danderyds sjukhus

Per Erik ”Perka” Wiklund

1955

17. Norrköpings lasarett

Alexander Erwin

1955

18. Ängelholms sjukhus

Elisabeth Berg

1955

19. Regionsjukhuset Örebro

Bertil Löfström

1956

20. Centrallasarettet Karlstad

Gerd Grumstedt

1956

21. Falu lasarett

Stig Dahl

1956

1949

1951 1951

(1950)

1955

22. Umeå lasarett

Ann-Marie Thorn-Ahlqvist

23. Akademiska sjukhuset, Uppsala

Martin H:son Holmdahl

24. Gävle lasarett

Erik Vinnars

1957

25. Uddevalla lasarett

Olof Oljelund

1957

26. Toraxkliniken Karolinska sjukhuset

Olof Norlander

1957

27. Halmstads lasarett

Bendt Eyrich

1957

28. Södertälje lasarett

Ulla Aleman

1957

29. Eskilstuna lasarett

Gunnar Aagesen

1958

30. Södersjukhuset

Matts Halldin

1958

31. Östersund lasarett

Börje Renström

1958

32. Kronpr. Lovisas barnsjukhus

Hans Feychting

1958

År 1946 konstituerades Svenska narkosläkarklubben med Torsten Gordh som ordförande. Klubbens höstmöte den 21 november 1947 blev omedvetet historiskt. Kemisten Nils Löfgren presenterade då för första gången det av honom nyupptäckta lidokain (Xylocain), och Torsten Gordh redogjorde för de kliniska erfarenheterna. Narkosläkarklubben blev embryo till Svensk

1956 (1954)

1957

anestesiologisk förening (SAF), etablerad år 1950. Som en förening ”i tiden” bytte den år 1989 namn till Svensk förening för anestesi och intensivvård (SFAI). Anestesiologi blev under 1950- och 1960-talen en ytterst efterfrågad specialitet som förutsättning för kirurgins fortsatta utveckling. Varje större sjukhus fick sin anestesiolog. Företagsamma pion2 • anestesins historia

Anestesi_160205.indb 23

2016-02-22 15:42

En viktig utveckling av svensk anestesi har varit mognaden in i ett förnämligt lagarbete, där interaktionen med framför allt specialistutbildade anestesisjuksköterskor varit en av de viktigare förutsättningarna.

Några milstolpar inom svensk anestesiologi

Bild 2:3 Nils Löfgrens akademiska avhandling, Xylocaine. A new synthetic drug. En annan gigant inom svensk medicinsk kemi, Eric Jorpes, var opponent. Betyg: Berömlig. (Foto: Astra AB.)

järer trädde fram, flera utbildade i USA, England eller vid Karolinska sjukhuset. Varje sjukhus som fick en egen anestesiolog fostrade i sin tur nya anestesiologer. Operationssjuksköterskorna, som tidigare på operatörens order och ansvar givit narkos, ställdes nu under anestesiologens ledarskap. Sjuksköterskeskolorna anordnade också utbildningar i anestesiologi. På förslag av medicinalstyrelsen infördes år 1954, vid Statens institut för högre utbildning av sjuksköterskor (SIHUS) i Göteborg och Stockholm, en fem månaders praktisk och teoretisk specialutbildning till anestesisjuksköterska. Utbildningen pågick fram till år 1966, då den förändrades till att bli en anestesisjuksköterskeutbildning inom ramen för den då treåriga sjuksköterskeutbildningen. År 1977 fick sjuksköterskeutbildningen högskolestatus och bedrevs inte längre inom ramen för sjuksköterskeutbildningen utan som en egen fristående vidareutbildning. Med efterfrågan på anestesiologiskt utbildad personal kom också kravet på teknisk och farmakologisk utveckling. En ny medicinteknisk industri skapades där de svenska insatserna genom åren varit betydande. Särskilda medicintekniska avdelningar inrättades som serviceorgan vid de större sjukhusen och som kontaktorgan gentemot teknisk industri.

Anestesiologins utveckling kännetecknades under de tidiga åren av uppfinningar och upptäckter för att olika tekniker och läkemedel skulle kunna användas så säkert som möjligt. Beskrivningarna ovan illustrerar med all önskvärd tydlighet detta. En av anledningarna till att svensk anestesiologi och intensivvård tidigt fick en internationellt ledande roll är säkert de banbrytande upptäckter som Sverige bidragit med. Redan har professor Giertz stora, grundläggande insatser för den rytmiska ventilationstekniken vid respiratorbehandling nämnts. Nedan listas några andra svenska bidrag som fått stora globala genomslag och som betytt mycket för anestesiologins etablering och tidiga utveckling. • • • • • • •

Lidokainet (bild 2:3) AGA-Stilles narkosapparat (bild 2:4) AGA:s respirator Spiropulsatorn (bild 2:5) Engström-respiratorn Siemens Servo-ventilator Dextranet Seldingerkatetern och Seldingertekniken (bild 22:5).

Akademisk anestesiologi Redan år 1956 framlades i petitaäskandet till statsmakterna ett krav på inrättande av en professur i anestesiologi vid Karolinska institutet, men detta förverkligades först år 1964. Torsten Gordh blev den självklare förste innehavaren. Dörren öppnades därmed till den akademiska världen och till egen forskning inom specialiteten. Martin H:son Holmdahl steg fram i Uppsala redan i början av 1950-talet som lovande fysiolog. Han fascinerades av kirurgin men blev vår förste anestesiolog med modern utbildning. Med sin av-

anestesins historia • 2

Anestesi_160205.indb 24

2016-02-22 15:42

Bild 2:4 AGA-Stilles narkosapparat

Bild 2:5 AGA-narkosapparat MDNC-20 med Spiropulsator, som drevs med hjälp av en dammsugare.

handling ”Pulmonary uptake of oxygen, acidbase metabolism, and circulation during prolonged apnoea” lade han en viktig grund för inriktningen av den fortsatta kliniska forskningen inom specialiteten, anknytningen till det akademiska och det internationella samarbetet. Han blev år 1957 den förste anestesiöverläkaren vid Akademiska sjukhuset och år 1965 den förste professorn i anestesiologi vid Uppsala universitet. Han krönte sin framgångsrika karriär som rector magnificus vid samma universitet åren 1978– 1989. År 1967 inrättades en professur vid Lunds universitet med Eric Nilsson som förste innehavare. Hans avhandling på 1950-talet om behandling av barbituratintoxikationer blev klassisk och normgivande i nordisk intensivvård. 1970 blev Bertil Löfström den förste innehavaren av professuren vid Linköpings universitet. 1983 inrättades professurer vid universitetet i Umeå och vid

Lunds universitet med placering vid Allmänna sjukhuset i Malmö. Det är värt att påpeka att professuren vid Göteborgs universitet tillkom 1984, sist av alla, trots den framträdande roll Sahlgrenska sjukhuset tidigt spelade för utvecklingen av svensk anestesiologi. Samtliga universitet har numera professurer i ämnet.

Utbildning I snabb takt inrättades anestesiläkartjänster vid de större sjukhusen. Redan i slutet av 1950-talet var ett 60-tal tjänster inrättade och besatta. Universitetssjukhusen och de större sjukhusen var de främsta utbildningsplatserna. I varje inrättad överläkartjänst fanns dock en presumtiv lärare och handledare för såväl blivande anestesiologer som randutbildande kollegor inom de kirurgiska specialiteterna och givetvis för blivande anestesisjuksköterskor. 2 • anestesins historia

Anestesi_160205.indb 25

2016-02-22 15:42

Högskolereformen öppnade möjligheter till forskarutbildning och vidareutbildningarna bytte beteckning till påbyggnadsutbildningar. Sedan 2001 har sjuksköterskornas reglerade specialistutbildningar skyddade yrkestitlar. För anestesisjuksköterskor är yrkestiteln: legitimerad sjuksköterska, specialistsjuksköterska med inriktning mot anestesisjukvård. Med stor omsorg har Svensk anestesiologisk förening värnat om kvaliteten i sina medlemmars specialistutbildning som har utvecklats och fördjupats allt mer. Härtill bidrar i allra högsta grad det ansvar som Svensk förening för anestesi och intensivvård (SFAI) axlat. Genom utveckling av ett synnerligen omfattande nätverk av kursverksamheten inom specialitetens delsektioner, där flertalet av de stora sjukhusen medverkar, har fortbildningen nått stor omfattning och hög kvalitet. Samarbetet i fortbildningen med den medicinsktekniska industrin och läkemedelsindustrin har varit gediget. Huvudmannens förståelse för detta samarbete i den vidareutbildning som ständigt vidgas är god.

Forskning Forskningsverksamheten inom anestesispecialiteten startade tidigt. Det var alltså redan 1945 som Torsten Gordh försvarade sin doktorsavhandling vid Karolinska institutet. I ökande grad har anestesiologiska avhandlingar publicerats. Svensk anestesiologi etablerade således redan tidigt en avancerad vetenskaplig aktivitet. Den nya kunskap som producerats inom svensk anestesiologi och intensivvård har uppskattats mycket högt internationellt och tidigt placerat svensk anestesiologi och intensivvård i en internationell vetenskaplig tätposition. Sylvia Larsson disputerade 1993 inom ämnesområdet anestesiologi i Lund. Hon var den första anestesisjuksköterskan i Sverige som disputerat med en avhandling inom den perioperativa kontexten. Avhandlingens titel var ”Postoperativt

illamående och kräkningar. Aspekter på omfattning, orsakssamband och möjligheter till behandling”. Nästa disputation i följd var anestesisjuksköterskan Iréne von Post, som år 1999 lade fram sin avhandling ”Professionell naturlig vård ur anestesi- och operationssjuksköterskors perspektiv”. Efter dessa pionjärinsatser av anestesisjuksköterskor inom området anestesiologi har det, mellan åren 1993 och 2013, producerats en kontinuerlig ström av svenska avhandlingar skrivna av anestesisjuksköterskor med fokus på perioperativ vård och omvårdnad. Anestesiologi är ett brett forskningsfält. Ett betydande antal akademiska avhandlingar, skrifter och artiklar vittnar om forskningens omfattning, vitalitet och kvalitet. Glädjande är det forskningsintresse som vuxit fram också vid flera mindre sjukhus i nära samarbete med universitetsklinikerna. Litteratur Ask-Upmark, E. (1976). Medicine told by stamps. Stockholm: AWE/Gebers. Barash, P., Cullen, B., Stoelting, R. (1996). Clinical anesthesia. New York: Lippincott-Raven. Calverley, RK. S:t René: The Patron saint of anaesthetists and Patron of Canada. Canad. Anaesth. Soc. J. vol, 27, no. 1, January, 1980. Collins, VJ. (1966). Principles of anesthesiology. Philadelphia: Lea & Febiger. Crawford Williamson Long (1849). An account of the first use of sulphuric ether by inhalation as an anaesthetic in surgical operations. South Med Surg J 5:705. Flynn, M. (1998). Anaesthesia nursing – an international perspective. Nursing Review 16; 46–49. Karolinska sjukhuset (1990). 1940–1990. En minnesbok. Stockholm: Karolinska sjukhuset. Lindqvist, L. och Sundling, S. (1993). Xylocain – en uppfinning – ett drama – en industri. Stockholm: Astra. Nagelhout, J. & Plaus, K. (2013). Nurse anesthesia. St. Louis, MO: Elsevier/Saunders. Nilsson, U. (2012). Disputerade anestesisjuksköterskor i Sverige. Ventilen 4 (47), 70–72.

anestesins historia • 2

Anestesi_160205.indb 26

2016-02-22 15:42

G ÖRA N HE DE N ST I E RN A OCH J ON A S Å K E SON

Fysiologi Respirationssystemet

Ventilationsförmåga 27 Skadligt rum (dead space) 28 Andningsmekanik 30 Luftvägsavstängning 31 Luftvägsmotstånd 34 Gasutbyte 36 Kvantifiering av skadligt rum och shuntning 39 Andningsreglering 41

Cirkulationssystemet

Hjärtat 43 Reglering av hjärtverksamhet 44 Systemkretsloppet 46 Lungkretsloppet 49

Nervsystemet

Centrala nervsystemet 52 Perifera nervsystemet 59 Smärttransmission 62

Njurarna Funktion 62 Blodflöde 63 Glomerulär filtration 63 Tubulär återabsorption 64 Humoral reglering 65 Urinproduktion 67 Diuretika 67 Klinisk funktionsbedömning 68

Som redan inledningsvis fastslagits (u kap. 1, s. 13) är hög kompetens inom respirations-, cirkulations- och CNS-fysiologi en förutsättning för medicinsk säker anestesiologisk verksamhet. I detta kapitel diskuteras framför allt respirations- och cirkulationsfysiologi med tonvikt på respirationsfysiologi, som i allmänhet mer dramatiskt påverkas inom akut och elektiv anestesiologisk verksamhet. Kapitlet belyser även för en anestesiolog relevanta delar av nervsystemets och njurarnas fysiologi. Specifika fysiologiska förhållanden presenteras i sina sammanhang i flera av boken kapitel.

Respirationssystemet Ventilationsförmåga 62

MINUTVENTILATION

En vuxen människas minutventilation (VE) är under vila cirka 6–8 l/min. med en andningsfrekvens (RR) på 12–20 min.-1 och en tidalvolym (VT) på cirka 0,5 l. Den maximala ventilationsförmågan (MVV) under en tidsperiod av 15–20 sek. är närmare 20 gånger större – cirka 100 l/min. för kvinnor och 150 l/min. för män (tabell 3:1). Ventilationsförmågan ökar genom att andningsfrekvensen stiger till cirka 40–50 min-1 och tidalvolymen till cirka 2,5–4 l. Vid tyngsta möjliga fysiska arbete ökar dock inte ventilationen så mycket, utan man brukar mera stadigvarande kunna utnyttja upp till två tredjedelar av MVV. Samtidigt kan det vara värt att notera att hjärtats förmåga att pumpa blod inte ökar mer än fyra till fem gånger under maximalt arbete – från cirka 5 l/min. i vila till 20–25 l/min. (tabell 3:1).

3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 27

2016-02-22 15:42

Tabell 3:1 Ventilation och cirkulation i vila samt under maximalt arbete. Siffror inom parentes anger värden under maximal voluntär ventilation. Vila

Arbete

Minutventilation (l/min.)

7,0

100 (150)

Tidalvolym (l)

0,5

2,5 (3,7)

Andningsfrekvens (l/min.)

Hjärtminutvolym (l/min.)

Slagvolym (ml)

150

Hjärtfrekvens (/min.)

170

ALVEOLÄR VENTILATION

Den del av minutventilationen (V˙E) som når perfunderade alveoler och möjliggör gasutbyte kallas alveolär ventilation (V˙A) och kan beräknas enligt formeln V˙A = RR (VT – VD), eller enligt formeln V˙A = k V˙ECO2 / PACO2, där V˙ECO2 är utandat flöde av koldioxid (ml/ min.), PACO2 är alveolärt partialtryck för koldioxid (kPa) och k är en konstant (6,47). Som det framgår av den senare formeln, ligger V˙A i vila normalt på 4,0–5,5 l/min. För att i vila kunna bibehålla V˙A på denna nivå vid förhöjt VD/VT måste alltså V˙E öka lika mycket som kvoten. Är VD/VT 0,5 i stället för 0,3, skulle V˙E behöva stiga från exempelvis 8,0 till 11,2 l/min. Är VD/VT i stället 0,8, måste V˙E mer än tredubblas till 28 l/ min! Detta förklarar varför många patienter med omfattande lungembolisering eller svår obstruktiv lungsjukdom upplever uttalad dyspné – utöver symtom på hypoxemi och (vid obstruktivitet) ökat andningsmotstånd.

Skadligt rum (dead space) Syftet med ventilationen är att tillföra oxygen till alveolerna och lungkapillärblodet samt att vädra ut koldioxid, vilket brukar kallas för lungornas gasutbyte. Eftersom lungan är uppbyggd som ett återandningssystem med luftvägar och alveoler, kommer inte hela VE att bidra till gasutbytet.

Den sista tredjedelen av VT, som stannar i luftvägarna utan att nå alveolerna, kallas skadligt rum eller dead space (VD). Man brukar relatera VD till VT som en kvot (VD/VT). Kvoten, som normalt är ≤ 0,3, stiger under generell anestesi ofta till 0,4–0,5 på trakealtub (se nedan) och till 0,7–0,8 på mask. Detta kan vara värt att komma ihåg när man låter en patient spontanandas med en mask pressad mot ansiktet. Även vid lungembolisering och svår obstruktiv lungsjukdom (se nedan) kan kvoten vara 0,8 eller högre (bild 3:1). FUNKTION

Fiskar har ett andningssystem utan återandning, där vatten kontinuerligt passerar in via munnen, strömmar vidare förbi gälarna för gasutbyte och slutligen lämnar kroppen via gälfickorna. Varför människan har ett andningssystem som tvingar fram en större ventilation än gasutbytet i sig skulle behöva kanske kan ses som en filosofisk fråga. Om VD minskas har det visat sig att allvarliga komplikationer kan tillstöta. Många patienter som under polioepidemierna i början av 1950-talet genomgick trakeotomi – för att genom just sänkt VD minska andningsarbetet och underlätta spontanandning – drabbades av svårartade bronkioliter och pneumoniter, främst till följd av intorkade slemhinnor i luftvägar och alveoler. I själva verket fyller VD viktiga funktioner genom att befukta, värma och filtrera inandningsgaserna. Nasofarynx tillskrivs en nyckelroll i sammanhanget (u kap. 29, s. 531). Det möjliga svaret på den filosofiska frågan ovan kan alltså vara, att utan VD skulle alveolarstrukturerna behöva vara betydligt mer robusta för att fortlöpande möjliggöra effektiv diffusion av syre och koldioxid över alveolar- och kapillärmembranen. MASKVENTILATION

Man bör även komma ihåg att V˙D/V˙T-kvoter upp till 0,7–0,8 kan uppstå under spontanandning på mask till följd av såväl högt tekniskt dead space som små tidalvolymer, i synnerhet under generell anestesi.

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 28

2016-02-22 15:42

Normalt

Lungembolism

Obstruktiv lungsjukdom

Skadligt rum

Alveolärt skadligt rum

VD/V T . VA (vila) . VE

0,3

0,4–0,9

5 L/min

7,1 L/min

. Ventilation (VA) av skadligt rum

8,3–5 L/min

Alveolär ventilation

Bild 3:1 Olika former av dead space och effekter på ventilationsbehovet. Se även text.

ENDOTRAKEAL INTUBATION

Nödvändiga anslutningar för ventilation av en intuberad patient (Y-stycke, kopplingsslang, befuktare) adderar dock ett tekniskt dead space av ungefär samma storleksordning (50–75 ml) som det förbikopplade anatomiska (se ovan).

detta är sällan problematiskt under artificiell ventilation. Därutöver försämras blodflödet till framför allt ventralt belägna delar av lungorna under övertrycksventilation i liggande ställning. Ventilation av otillräckligt eller inte alls genomblödda (perfunderade) alveoler orsakar ett alveolärt dead space. Tillkomsten av tekniskt och alveolärt betingat dead space hos en intuberad och övertrycksventilerad patient innebär alltså – trots primärt halverat anatomiskt dead space (se ovan) och lägre metabolism under generell anestesi – att ventilationen behöver vara ungefär lika stor som under spontanandning utan trakealtub i vaket tillstånd.

ÖVERTRYCKSVENTILATION

POSITIVT SLUTEXSPIRATORISKT TRYCK

Dessutom ökar alveolärt dead space, eftersom övertrycksventilation pressar ner blodflödet från de övre lungdelarna. Multipel inertgaseliminationsteknik har påvisat tillkomst av nya lungregioner med låg perfusion i förhållande till venti˙ ). Den översta zonen i lunglationen (hög V˙A/Q orna (zon I) är genomblödd, om än i liten utsträckning, i s.k. corner vessels belägna i hörnen av interalveolarsepta. För gasutbytet spelar detta blodflöde liten roll. Denna zon fungerar därför som ett alveolärt skadligt rum med högre ventilationskrav för att upprätthålla normokapni, men

Även positivt slutexspiratoriskt tryck (PEEP) ökar volymen av det skadliga rummet, dead space, främst genom tillkomst eller ökning av zon I apikalt i lungorna. En liten ökning av anatomiskt dead space torde även ske parallellt med den generella ökningen av lungvolymen.

Luftvägarnas samlade volym, anatomiskt dead space, är normalt 75–150 ml eller cirka 2 ml/kg kroppsvikt (bild 3:1). Vid endotrakeal intubation halveras denna volym genom att huvuddelen av naso-, oro- och hypofarynx förbikopplas. Under spontanandning kan förbikopplingen emellertid få betydelse för koldioxideliminationen. ANSLUTNINGAR FÖR VENTILATION

LUNGEMBOLISM

Alveolärt dead space ökar även om blodflödet till en del av lungan upphör eller kraftigt minskar av andra skäl än alveolärt övertryck (se ovan). Vid i synnerhet recidiverande lungembolisering ökar 3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 29

2016-02-22 15:42

alveolärt dead space till följd av minskad, eller helt upphävd, regional perfusion av ventilerade lungavsnitt.

– 1,0 kPa

KRONISKT OBSTRUKTIV LUNGSJUKDOM

Även vid akut eller kroniskt obstruktiv lungsjukdom kan hyperinflation med kraftigt uttänjda lungavsnitt i kombination med hypoxisk vasokonstriktion (se nedan) försämra den regionala perfusionen av ventilerade lungavsnitt och därmed öka alveolärt dead space.

– 0,25 kPa

100

Andningsmekanik

Total lungkapacitet (%)

TRYCKVOLYMFÖRHÅLLANDEN

Under spontanandning sugs andningsgaser in i lungorna genom att bröstkorgen vidgas och diafragma dras kaudalt. Lungorna hålls utspända av det transpulmonella trycket (Ptp), som definieras som tryckskillnaden mellan munhåla och pleura. Pleuratrycket är högre (mindre negativt) runt lägre (basala i sittande/stående, dorsala i ryggläge), och lägre (mer negativt) runt högre (apikala i sittande/stående, ventrala i ryggläge), belägna lungdelar. Apikalt eller (i ryggläge) ventralt belägna lungdelar med högre Ptp expanderas därmed normalt mer än basalt eller (i ryggläge) dorsalt belägna. INFLYTANDE AV GRAVITATIONEN

Alveolerna är alltså olika mycket uppblåsta, mer expanderade upptill och mindre expanderande nedtill i gravitationsriktningen. Detta påverkar hur andningsgaserna fördelas i lungan. Man andas nämligen inte lika mycket med olika lungdelar, vare sig man är lungfrisk eller inte. Detta beror på att lungan är en elastisk vävnad, och som alla sådana blir den lättare att tänja ut ytterligare från en lägre lungvolym (Bild 3:2). Vid en lägre lungvolym orsakar en viss ökning av Ptp en större volymökning än vid en från början högre lungvolym. Eftersom nedre lungdelar befinner sig på lägre nivåer av lungornas tryckvolymkurva än övre lungdelar (bild 3:2), kommer de förra att vidgas mer under en inandning. Detta förklarar varför man normalt andas mer med basala lungavsnitt än apikala när man står eller sitter. Av samma skäl andas man mer med dorsala lungavsnitt när man ligger på rygg och mer med den undre lungan än den övre när man ligger på sidan.

–1

Transpulmonellt tryck (kPa)

Bild 3:2 Lungornas tryck–volymkurva. Notera att pleuratrycket är mer ”negativt” runt övre lungdelar och att dessa därför befinner sig högre upp, på en flackare del av tryck–volymkurvan. Pilarna anger storleken på ventilationen i nedre och övre lungdelar för en ungefärlig sänkning av pleuratrycket med 0,4 kPa, motsvarande en ordinär inandning.

COMPLIANCE

Tryck-volymkurvans utseende kan påverkas av olika lungsjukdomar och -skador. Normalt ökar lungvolymen med cirka 2 liter vid 1 kPa ökning av Ptp om inandningen startar från funktionell residualkapacitet (FRC). Volymökningen av en given tryckökning, lungornas eftergivlighet eller compliance, anges därför normalt till cirka 2 l/kPa. Vid restriktiva lungsjukdomar (fibroser, pneumokonioser, granulomatoser, kollagenoser) är lungvävnaden stelare och mindre eftergivlig än normalt. Därmed är compliance lägre. Vid akut lungsvikt, såsom vid acute respiratory distress syndrome, är compliance kraftigt sänkt. Vid lungemfysem är alveolarväggar destruerade och elastisk vävnad har lösts upp. Detta ökar

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 30

2016-02-22 15:42

lungornas eftergivlighet och gör compliance högre än normalt. IRV

Luftvägsavstängning I samband med forcerad exspiration, exempelvis vid svår obstruktiv lungsjukdom, kan distala delar av nedre luftvägarna komprimeras och falla samman, s.k. luftvägsavstängning (airway closure), genom att pleuratrycket och trycket i lungvävnaden överstiger atmosfärtrycket (och luftvägstrycket). Detta sker i nedre lungdelar, eftersom pleuratrycket där är mer positivt än högre upp i pleurarummet (bild 3:3). Luftvägsavstängning förekommer normalt och ökar med stigande ålder i takt med att lungornas (liksom hudens) elasticitet minskar när vi blir äldre. Hos yngre inträffar luftvägsavstängning enbart vid maximal utandning nära residualvolymen (RV), men hos äldre förekommer det även ovanför FRC, dvs. under normal andning (bild 3:4, 3:5). Även hos barn ökar benägenheten för luftvägsavstängning med sjunkande ålder från ett minimum runt 20 års ålder. En 4-åring kan ha Bild 3:3 Luftvägsavstängning i nedre lungdelar. Vid djup utandning kan trycket utanför luftvägen (i stort detsamma som pleuratrycket) bli ”positivt”, dvs. högre än atmosfärtrycket. Samtidigt är trycket inne i luftvägen nära ”noll”, dvs. detsamma som atmosfärens. Luftvägen kan då klämmas ihop.

Tryck i pleura och luftvägar

VC TLC

ERV FRC

Bild 3:4 Spirometriska lungvolymer. Figurens förkortningar avser inspiratorisk reservvolym (IRV), tidalvolym (VT), exspiratorisk reservvolym (ERV), reservvolym (RV), inspiratorisk kapacitet (IC), funktionell residualkapacitet (FRC), vitalkapacitet (VC) och total lungkapacitet (TLC).

Bild 3:5 Inverkan av ålder, kroppsläge och anestesi på funktionell residualkapacitet (FRC) samt relationen mellan FRC och den lungvolym vid vilken luftvägarna börjar falla samman under utandning, closing capacity (CC). FRC ökar långsamt och CC raskt med stigande ålder. FRC är lägre i liggande än i sittande eller stående, och sjunker ytterligare under generell anestesi. Detta gör att luftvägsavstängning inträffar inom, eller rentav ovan, ett normalt andetag i sittande eller stående från 65–70-årsåldern, och i liggande redan från 45–50-årsåldern. Under generell anestesi i ryggläge kan luftvägsavstängning förekomma redan före 40-årsåldern. Lungvolym (L)

– 0,65 kPa

0 kPa

FRC 4 3 + anestesi

+ 0,1 kPa

2 1 0 0

80 Ålder (år)

3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 31

2016-02-22 15:42

lika mycket luftvägsavstängning som en 40-åring. Barns högre benägenhet för luftvägsavstängning torde bero på att deras lungor inte är färdigutvecklade och att de har proportionellt trängre luftvägar än vuxna. INVERKAN AV KROPPSLÄGE

Man bör även ha klart för sig olika kroppslägens inverkan på andningsmedelläget. När man lägger sig ner sjunker FRC med 0,5–1,0 l, medan den lungvolym vid vilken luftvägsavstängning inträffar, closing capacity, är oförändrad. Detta gör att luftvägsavstängning lättare inträffar ovanför andningsmedelläget, dvs. under ett normalt andetag, i liggande än i sittande eller stående. Vid sänkt huvudända (Trendelenburgläge) faller FRC ytterligare, och luftvägsavstängning kan då bli ännu mer framträdande. Under ett normalt andetag kan luftvägsavstängning från cirka 50 års ålder förväntas i liggande och från cirka 70 års ålder även i sittande och stående (bild 3:5). INVERKAN AV OXYGENKONCENTRATION

Ventilationen minskar inom områden med luftvägsavstängning, och om denna är kontinuerlig under hela andetaget sker ingen ventilation alls. Kvarstår luftvägsavstängningen under en längre tid kommer andningsgaserna i det avstängda området att gradvis sugas upp, varvid lungdelen faller samman och en atelektas uppkommer. Vid ren oxygentillförsel kan atelektaser bildas redan inom tio minuter. Luftvägsavstängning är sålunda en viktig orsak till försämrad ventilation i nedre lungdelar och till atelektasbildning. INVERKAN AV GENERELL ANESTESI

Under generell anestesi är andningsmedelläget sänkt med cirka 0,5 liter jämfört med i vaket tillstånd. Ryggläge sänker i sig FRC med cirka 0,7–0,8 liter jämfört med i stående eller sittande, och vissa kirurgiska kroppslägen kan orsaka ytterligare sänkning med 0,1–0,2 l. Den sövda patienten har därför ett andningsmedelläge som ligger nära lungornas residualvolym. Luftvägsavstängning inträffar lättare vid små lungvolymer, och även om inte alla studier är helt entydiga talar flertalet för att luftvägarna under generell anestesi faller samman under delar av eller hela andningscykeln (bild 3:5, 3:6). Luftvägsavstängning är den huvudsakliga mekanismen bakom regio-

Bild 3:6 Datortomografibilder med snittet lagt genom nedre delen av bröstkorgen hos en patient omedelbart före nedsövning samt under generell anestesi med övertrycksventilation. Notera de väl luftade lungorna i vaket tillstånd och tillkomsten av förtätningar (atelektaser) i dekliva lungdelar under generell anestesi. Den stora ljusa ytan i mitten av höger lungfält representerar diafragma med underliggande lever, som skjutits upp i kranial riktning under narkosen.

˙ ) under generell nal hypoventilation (låg V˙A/Q anestesi (se nedan). De lägre lungvolymerna under generell anestesi medför också att alveolardimensionerna är mindre och att alveolerna därmed lättare faller samman och blir atelektatiska vid nedsatt eller upphävd ventilation. Datortomografiverifierade atelektaser uppträder hos cirka 90 % inom 5–10 minuter efter nedsövning (bild 3:6). De uppträder huvudsakligen deklivt eller dorsalt i lungorna utmed kotpelaren och är svåra att urskilja på vanlig slätröntgen. Atelektaser utvecklas i alla åldersgrupper – från nyfödda till åldringar – och utan ålderskorrelation. Förekomst av atelektaser är däremot positivt korrelerad till kroppsmasseindex (BMI). Vid

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 32

2016-02-22 15:42

avancerad kronisk bronkit förefaller risken för atelekaser under relativt kortvarig generell anestesi vara lägre. Det beror sannolikt på att luftvägsavstängning lättare inträffar samtidigt som lungornas compliance är högre och FRC därmed inte sjunker i samma utsträckning. Postoperativ sekretstagnation och bronkospasm kan ändå resultera i fler och större atelektaser hos dessa patienter. Under själva nedsövningsproceduren har spontanandning via utandningsmotstånd (CPAP) rapporterats förebygga uppkomst av atelektaser. I samband med generell anestesi uppkommer atelektaser under såväl spontanandning som kontrollerad ventilation på tub eller mask. I princip har exponering för samtliga moderna anestesiläkemedel utom ketamin visats öka risken för uppkomst av atelektaser. Den gemensamma mekanismen anses vara minskad tonus i andningsmuskulaturen (även under spontanandning) och sänkt FRC. Ketamin skiljer sig härvidlag från övriga hypnotiskt eller analgetiskt verkande anestesiläkemedel genom att varken nämnvärt sänka muskeltonus eller FRC. Vid tillförsel av muskelrelaxantia under generell anestesi uppkommer dock atelektaser även med ketamin. Bortfall av tonus i andningsmuskulaturen har alltså avgörande betydelse för uppkomst av atelektaser. För detta talar också att frenikusstimulering av diafragma minskar atelektasutvecklingen under farmakologisk muskelrelaxation. Vid övertrycksventilation under såväl generell anestesi som intensivvård används PEEP rutinmässigt för att förebygga kollaps och konsolidering av lungparenkym. Nivåer på 5–8 cm H2O (0,5–0,8 kPa) används oftast för att peroperativt försöka förebygga uppkomst av atelektaser i klinisk anestesiologisk praxis, men högre nivåer kan behövas vid uttalad atelektasbenägenhet. Någon bestående effekt finns sannolikt inte, och när man upphör med PEEP återkommer atelektaser oftast redan inom någon minut. Under övertrycksventilation brukar man även rekommendera intermittent lungrekrytering för att reversera atelektaser. För att effektivt öppna sammanfallet lungparenkym har en vitalkapacitetsmanöver med luftvägstryck på cirka 40 cm H2O (4 kPa) under minst 10 sekunder rekommenderats. Under fortsatt ventilation med FiO2 0,40

direkt efter en vitalkapacitetsmanöver återkommer bara omkring en fjärdedel av atelektaserna inom 40 minuter. Ventilerar man i stället med FiO2 1,00 efter rekryteringen, återkommer däremot i princip alla atelektaser redan inom 5–10 minuter. Uppenbarligen är risken för uppkomst av atelektaser beroende av den gasblandning som används för ventilation. Efter exponering för enbart 30 % oxygen (i stället för enligt klinisk praxis 100 % oxygen under 3–4 minuters preoxygenering) i samband med nedsövning har atelektasutvecklingen rapporterats vara lägre under åtminstone den följande timmen. Då effektiv preoxygenering samtidigt upp till fyrdubblar tiden till kritisk hypoxemi under apné vid problem i samband med efterföljande luftvägshantering, kan preoperativ tillförsel av gasblandning med FiO2 0,30 inte betraktas som en medicinskt säker klinisk rutin. Redan efter preoxygenering med något lägre FiO2 än normal klinisk praxis (0,80 i stället för 1,00) uppkommer dock mindre atelektaser. Samtidigt minskar tidsmarginalen till kritisk hypoxemi relativt marginellt. Huruvida preoxygenering rutinmässigt ska genomföras med FiO2 1,00 eller 0,80 diskuteras livligt. Under alla omständigheter bör man dock som anestesiolog – oavsett om preoxygenering just genomförts med FiO2 1,00 eller 0,80 – så snart fri luftväg säkerställts överväga en vitalkapacitetsmanöver samt eftersträva att snabbt etablera FiO2 på underhållsnivå för att därmed förebygga onödig perioperativ atelektasutveckling utan att samtidigt påverka patientsäkerheten. Tillförsel av 100 % oxygen inför väckning och extubation innebär förmodligen större risker för atelektasutveckling än inför nedsövning och intubation. Huvudskälet är att man efter en extubation inte har samma möjligheter att följa upp och påverka ventilationen som efter en intubation (se ovan) med patienten ansluten till andningssystemet. Man skulle därför kunna anföra att man inför väckning och extubation – utan reella möjligheter att därefter effektivt rekrytera och övertrycksventilera lungorna med exakt titrerade oxygenfraktioner – som anestesiolog borde vara mer angelägen än inför nedsövning att hålla FiO2 ≤ 0,80. Uppkomst av utbredda atelektaser riskerar att försämra patientens syresättning under spontanandning på postoperativ avdelning och 3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 33

2016-02-22 15:42

vårdavdelning, i synnerhet vid samtidiga toraxeller buksmärtor. Föga överraskande är postoperativ lungfunktion kvantifierad som forcerad vitalkapacitet (FVC) – den maximalt forcerat utandade volymen efter maximal inandning – sämre ju större atelektaserna är. I sammanhanget kan framhållas att även en enkel vitalkapacitetsmanöver – en uppmaning till patienten att ta ett maximalt djupt andetag och hålla andan under tio sekunder – kan ha en förbluffande god effekt på syresättningen postoperativt. Det bör tilläggas att nytillkomna atelektaser kan kvarstå några dygn efter ett kirurgiskt ingrepp under generell anestesi, i synnerhet vid postoperativ smärtproblematik, och därmed i efterförloppet även predisponera för i första hand nedre luftvägsinfektioner. Incidensen av postoperativa lungkomplikationer anges till 1–3 % vid elektiv bukkirurgi och till 10 % eller mer vid akuta ingrepp i buken. Sannolikt orsakas en del av dessa komplikationer av peroperativt nedsatt lungfunktion.

Luftvägsmotstånd Andas man långsamt fördelas andningsluften i enlighet med resonemanget ovan. Om man däremot andas hastigare, med högre luftflöden, påverkas gasdistributionen även av motståndet (resistansen) i luftvägarna. Omkring 30 % av andningsarbetet i vila (cirka 0,5 kJ/l/min.) bedöms gå åt för att övervinna luftvägsmotståndet. Huvuddelen av detta motstånd kan hänföras till de proximala, och mindre än en tiondel till de mest distala, delarna av luftvägarna (bild 3:7). Resten av andningsarbetet går åt till att övervinna det elastiska motståndet i lungor och bröstkorgsvägg under den energikrävande inandningsfasen. I vila tar andningsarbetet 1–3 % av kroppens totala syreförbrukning (cirka 200 ml/min) i anspråk, men kan kortvarigt upp till femtiodubblas i samband med kraftig fysisk ansträngning. Luftvägsträdet övergår i allt fler och allt tunnare grenar i distal riktning. Vid varje förgrening fördubblas i princip antalet grenar. Ner till femte generationens förgreningar hålls luftvägarna

total tvärsnittsarea (cm²) 2

trakea

Bild 3:7 Schematisk illustration av övre och nedre luftvägarna ner till tjugotredje generationernas förgreningar. Gasutbytet sker i distalt belägna respiratoriska bronkioler (generation 17–19) och i primära lobuli (generation 20–23), som utgörs av alveolargångar och alveolarsäckar med alveoler. Mer proximalt belägna delar (generation 0–16) deltar inte i gasutbytet utan leder enbart det respiratoriska gasflödet till och från de områden där gasutbytet äger rum. För övriga detaljer hänvisas till texten.

huvudbronker

lobära bronker

segmentbronker

konduktion

gasutbyte

bronkioler

120

terminala bronkioler

180

respiratoriska bronkioler

300

alveolargångar alveolarsäckar med alveoler

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 34

2016-02-22 15:42

utspända med broskringar, och distalt om denna nivå är de membranösa. Mer proximalt belägna delar (generation 0–16) deltar inte i gasutbytet utan ansvarar för konduktion av det respiratoriska gasflödet till och från de områden i lungorna där gasutbyte äger rum. Gasutbytet i lungorna sker i distala respiratoriska bronkioler (generation 17–19) och primära lobuli (generation 20–23), som utgörs av alveolargångar och alveolarsäckar med alveoler (bild 3:7). Ju längre ut i luftvägsträdet man kommer, desto större blir den sammanlagda tvärsnittsarean och desto lägre blir flödesmotståndet. Den totala tvärsnittsarean i övre luftvägarna är i princip oförändrad mellan trakea (generation 0) och segmentbronker (generation 3–4) för att sedan öka närmast exponentiellt i takt med att luftvägsträdet förgrenas. På nivån för terminala bronkioler (generation 16) är den totala tvärsnittsarean närmare 100 gånger större än mellan trakea och segmentbronker. Lungornas omkring 300 miljoner alveoler beräknas representera en sammanlagd diffusionsyta på 80–100 m2, vilket är nästan en halv miljon gånger mer än den trakeala tvärsnittsytan. Flödesmotståndet långt ute i luftvägsträdet är alltså normalt bara en bråkdel av i bronkerna och trakea (bild 3:7). Vid ett gasflöde på 1 l/min. kan tryckskillnaden vara upp till 2 kPa mellan trakea och alveolerna. De distala luftvägarnas dimensioner i lungorna varierar under andningscykeln. I spontanandning vidgas luftvägarna något av det negativa inspiratoriska pleuratrycket och komprimeras i motsvarande grad under utandningsfasen. Att på detta sätt med hjälp av det intratorakala trycket komprimera de distala luftvägarna i lungorna gör det möjligt att alstra de höga exspiratoriska luftflöden som är en förutsättning för effektiv hostfunktion. Luftvägsmotståndet varierar även mellan olika lungdelar, främst beroende på hur väl expanderade de är. Inom dekliva delar av lungorna är såväl alveoler som luftvägar mindre väl expanderade. Andningsmotståndet är därför större inom dekliva lungdelar, vilket spelar obetydlig roll under lugn andning men får större betydelse när luftflödet ökar, t.ex. under tungt fysiskt arbete. Med stigande ventilationsbehov ökar ventilationen mer i övre lungdelar än i nedre. Genom att på detta sätt utnyttja lungans alveoler mer opti-

malt för ventilation skapas bättre förutsättningar för effektivt gasutbyte med lungkapillärerna i samband med fysisk ansträngning. Luftvägsmotståndet kan även påverkas av olika sjukliga processer. Bronkospasm, sekretion och slemhinnesvullnad kan öka luftvägsmotståndet vid svår obstruktiv lungsjukdom. Eftersom förträngningar då ofta är ojämnt fördelade i luftvägsträdet, påverkas även distributionen av andningsluften. De redan fysiologiskt trängre luftvägarna inom dekliva lungavsnitt bidrar dock till att ventilationen försämras mest inom just dessa delar av lungorna. Principiellt medför lägre compliance att lungorna under inandningsfasen fylls snabbare men mindre. I allmänhet kompenseras lägre VT med takypné för att förebygga alveolär hypoventilation. Ökad resistans i övre luftvägarna, som vid högt luftvägshinder, gör att lungorna fylls långsammare än normalt – inte sällan i ännu lägre grad än vid sänkt compliance (bild 3:8). Patienten kompenserar för detta dels genom förlängd inandningstid och förkortad utandningstid (sänkt I/Eförhållande), dels genom att påbörja inandningen i lägre andningsmedelläge (närmare FRC) med aktivt komprimerad bröstkorg efter forcerad

Bild 3:8 Schematisk illustration av fyllnad av lungorna under inandning vid sänkt compliance (ökad stelhet i lungor/bröstkorgsvägg), vid högt luftvägshinder (ökad resistans proximalt i luftvägarna) samt vid normal compliance och luftvägsresistans (streckad kurva). Kurvorna visar volymökning över tid under inandningsfasen. För övrigt hänvisas till texten ovan.

Normalt

Låg compliance

Högt luftvägshinder

3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 35

2016-02-22 15:42

exspiration, varvid andningsarbetet minskar genom att bröstkorgens återfjädring underlättar inandning. Samma principiella resonemang gäller även för hur regional compliance och luftvägsresistans påverkar ventilationsfördelningen inom lungorna (se ovan).

lismen. Samtidigt eliminerar lungorna koldioxid som bildats vid den aeroba glykolysen. Normal arteriell syresättning och koldioxidelimination förutsätter adekvat alveolär ventilation, optimal ventilationsperfusionsfördelning, minimal shuntning och väl fungerande alveolokapillär diffusion av oxygen (faktaruta 3:1).

INVERKAN AV GENERELL ANESTESI

ALVEOLÄR VENTILATION

Under generell anestesi är lungornas compliance 30–35 % lägre (cirka 1,2 l/kPa) än i vaket tillstånd (cirka 1,8 l/kPa). Orsaken är inte helt klarlagd. Sänkt FRC (se ovan) kan eventuellt bidra genom att ändra balansen mellan bröstkorgsväggens utåtsträvande kraft och lungans återfjädringskraft. Luftvägsavstängning och uppkomst av atelektaser minskar mängden parenkym tillgängligt för ventilation, vilket torde reducera lungvävnadens compliance. Även förändrade egenskaper hos det ytspänningsnedsättande ämnet i alveolerna (surfaktant) kan bidra. Lungmotståndet, dvs. summan av luftvägs- och vävnadsmotstånd, är också förhöjt under generell anestesi. Inte heller här är mekanismerna helt klarlagda. Ånyo kan ett lägre FRC spela roll, eftersom luftvägarna blir trängre när lungvolymen minskar. Möjligen bidrar även förändringar i vävnadsmotståndet. Under generell anestesi följer men i de flesta fall andningsmekaniken via tryckregistrering strax utanför trakealtuben. Resultaten avspeglar därmed indirekt förhållanden i lungor och bröstkorgsvägg. En stelare bröstkorg under generell anestesi skulle därmed åtminstone delvis kunna förklara en sänkt total respiratorisk compliance (bild 3:8). Under generell anestesi eller avancerad intensivvård motsvaras dock det samlade andningsmotståndet oftast dessutom av resistansen i trakealtuben (eller trakealkanylen), som normalt står för huvuddelen av flödesmotståndet. Detta sammanhänger naturligtvis med att tvärsnittsarean i en trakealtub bara är omkring en fjärdedel av den i trakea och bronkerna (bild 3:7), samtidigt som tuben är ungefär dubbelt så lång som trakea.

Hypoventilation kan uppstå till följd av ökat andningsarbete, rubbad central andningsreglering, nedsatt neuromuskulär funktion eller övre luftvägshinder. Tillståndet brukar definieras som nedsatt V˙A med förhöjt PaCO2, men vid påverkan av andningscentrum, nedsatt neuromuskulär funktion eller övre luftvägshinder är även V˙E sänkt. Patienter med svår kroniskt obstruktiv lungsjukdom och kraftigt förhöjt PaCO2 kan kliniskt uppfattas som hypoventilerande, men deras V˙E är i själva verket ofta normal eller till och med högre än normalt, och den grava alveolära och arteriella hyperkapnin beror i stället på stort alveolärt dead space med hög VD/VT-kvot och på V˙A/ ˙ -rubbningar. Q Hypoventilation är den vanligaste kliniska orsaken till koldioxidretention. Den kan i allmänhet kompenseras genom ökning av ventilationen med hjälp av respirator eller annat externt andningsstöd. Ett behandlingsalternativ vid kronisk hypoventilation, t.ex. vid svår kroniskt obstruktiv lungsjukdom eller neuromuskulär dysfunktion, är att minska VD genom trakeotomi. Hal-

Gasutbyte I lungorna syresätts blodet innan det pumpas vidare till kroppens olika organsystem och vävnader för att där underhålla den aeroba metabo-

fak taruta 3 : 1

Förutsättningar för arteriell normoxi och normokapni I. Adekvat alveolär ventilation (otillräcklig betecknas hypoventilation) för att eliminera koldioxid

˙), II. Jämn ventilationsperfusionsfördelning (V˙A/Q dvs. optimal regional överensstämmelse (minimal mismatch) mellan V˙A och Q ˙ III. Minimal shuntning (lungornas kapillärcirkulation passerar i största möjliga utsträckning enbart ventilerade alveoler) IV. Goda förutsättningar för alveolokapillär diffusion av oxygen (koldioxid diffunderar cirka 20 gånger lättare åt motsatt håll).

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 36

2016-02-22 15:42

veringen av VD (till cirka 50–75 ml) kan räcka för att möjliggöra tillräcklig alveolär ventilation och koldioxidelimination under spontanandning. Vid hypoventilation kan man förbättra blodets syresättning genom att öka oxygenfraktionen i andningsgaserna (FiO2), men detta förbättrar inte eliminationen av koldioxid. Oxygentillförsel vid hypoventilation kan i stället minska V˙A ytterligare hos patienter med grav kroniskt obstruktiv lungsjukdom, eftersom andningscentrum hos dessa patienter inte längre reagerar på arteriell hyperkapnemi utan i princip enbart stimuleras av hypoxemi detekterad via karotiskropparna. Vid oxygenbehandling av patienter med kronisk obstruktiv lungsjukdom är det därför viktigt att under noggrann övervakning titrera ut det flöde av oxygen som optimerar patientens transkutana syremättnad. Ett optimalt oxygenflöde till patienter med kroniskt obstruktiv lungsjukdom brukar ligga i storleksordningen 0,5–1,5 l/min. på näsgrimma. Målet med denna behandling är inte att normalisera PaO2 utan att höja det till 8–9 kPa från tidigare mycket låga nivåer. Under fysiskt arbete brukar PaO2 och PaCO2 vara i stort sett oförändrade jämfört med i vila. Hos extremt vältränade individer kan dock PaO2 falla något i samband med kraftig fysisk ansträngning till följd av funktionell diffusionsinskränkning (se nedan). Efter maximal kraftansträngning kan PaCO2 normalt stiga något strax innan ett arbetsprov avbryts på grund av utmattning. Vid obstruktiv lungsjukdom betraktas progredierande hyperkapnemi under pågående arbetsprov som prognostiskt ogynnsamt. VENTILATIONS-PERFUSIONSFÖRDELNING

Syresättningen av artärblodet och eliminationen av koldioxid bestäms till stora delar av lungornas ˙ ). ventilations-perfusionsfördelning (V˙A/Q Varken ventilationen eller lungblodflödet är jämnt fördelade inom lungorna. De påverkas av gravitationen, som medför att både ventilation och blodflöde blir större i nedre än i övre delar av lungorna. Är ventilation och perfusion sinsemellan likvärdigt regionalt fördelade inom lungorna, föreligger en homogen ventilationsperfusions˙ runt 1,0. Detta resulterar i fördelning med V˙A/Q optimal syresättning och koldioxidelimination förut-

satt att inga andra rubbningar föreligger samtidigt (faktaruta 3:1). Är däremot ventilation och perfusion sinsemellan mer ojämnt fördelade inom lungorna försämras syresättningen och, i lägre utsträckning, koldioxideliminationen med risk för hypoxemi och hyperkapnemi. Inte ens hos en helt lungfrisk människa är V˙A/ ˙ Q 1,0. Inom högre belägna lungavsnitt (apikalt i sittande eller stående) är ventilationen större än blodflödet, och såväl alveolära som ändkapillära partialtryck för oxygen är högre, och för koldioxid lägre än inom lägre belägna lungområden (bild 3:9). När kapillära avflöden från olika områden av lungorna via lungvenerna blandas i vänster förmak och kammare och når systemkretsloppet, avspeglar arteriella blodgasanalyser ett viktat medelvärde av olika regionala partialtryck för oxygen och koldioxid. ˙ på Som framgår av bild 3:9 varierar V˙A/Q olika regionala nivåer normalt inom ett relativt snävt intervall, motsvarande cirka 0,5–5,0. Är variationen större, dvs. matchningen sämre, före˙ -rubbning. ligger definitionsmässigt en V˙A/Q ˙ ˙ Mildare VA/Q -rubbningar ger bara obetydlig nedsättning av syresättningen, medan svårare störningar kan orsaka mycket kraftig hypoxemi (4–6 kPa). Vid bronkialastma föreligger ofta en hyperkinetisk cirkulation med ökad hjärtminutvolym sekundärt till sympatikusaktivering och tillförsel av adrenerga läkemedel. En ökad hjärtminutvolym vid oförändrad metabolism och oxygenförbrukning leder till minskad oxygenextraktion från systemkretsloppets kapillärer och ökat oxygeninnehåll i blandat centralvenöst blod. Detta underlättar syresättningen av det venösa blodet under lungpassagen. Astmatiker kan därför ha ˙ -rubbning. Ökad normalt PaO2 trots svårare V˙A/Q oxygentillförsel förbättrar syresättningen av artärblodet, och under ventilation med FiO2 1,0 kan ˙ -rubbPaO2 normaliseras även vid svåra V˙A/Q ningar, förutsatt att inga atelektaser föreligger. Även koldioxideliminationen försämras vid ˙ -rubbningar, till skillnad från vad som V˙A/Q ibland hävdas. Hyperkapnemi är dock ovanligt vid renodlad V˙A/Q-rubbning, eftersom koldioxidretention och hypoxemi båda stimulerar ventilationen. Klarar patienten att öka sin venti-

3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 37

2016-02-22 15:42

Wests zoner

Bild 3:9 Distribution av ventilation och blodflöde till övre och nedre lungdelar. Både ventilation och perfusion är ojämnt fördelade i vertikal- (gravitations-) planet. Wests zoner (se s. 49) är angivna. För detaljer hänvisas till texten.

. . VA/Q > 1

. Ventilation (VA ) II . . VA/Q = 1 . Blodflöde (Q)

III

. . VA/Q < 1 IV Flöde

lation kan PaCO2 därmed ofta återställas till närmast normala nivåer. SHUNTNING

Det samlade flödet av syrefattigt blod som direkt når systemcirkulationen från lungkretsloppet utan att dessförinnan ha varit i kontakt med ventilerad lungvävnad kallas intrapulmonell shuntning. Shuntning av syrefattigt blod till systemcirkulationen kan även ske utanför lungorna, och då framför allt i eller strax utanför hjärtat. Normalt föreligger viss intrapulmonell och intrakardiell shuntning, motsvarande 2–3 % av hjärtminutvolymen, sekundärt till tömning av bronkialvener i lungvener och av myokardvener i vänster förmak (se nedan). Pulmonell shuntning kan orsakas av atelektaser, pneumoni, alveolärt ödem, normalt förekommande inmynning av bronkialvener i lungvener samt eventuella förbindelser mellan lungartärer och lungvener (von Hayeks kärl), vilka kan öppnas av tryckstegring i lungkretsloppet vid exempelvis lungembolisering. Omfattningen av denna shuntning beror på grundtillståndets svårighetsgrad. Shuntar på 10–15 % är inte ovanliga, och i extremfall kan de nå 75–80 % av hjärtminutvolymen. I samband med generell anestesi ökar risken för shuntning till följd av atelektasbildning. Denna shuntning motsvarar normalt 5–10 %, och undantagsvis > 20 %, av hjärtminutvolymen.

Koronara vener som dränerar hjärtmuskelns nutritiva blodflöde (vv. Thebesii) tömmer sig fysiologiskt i vänster förmak. Vid många hjärtfel finns förutsättningar för intrakardiell shuntning. Oftast föreligger asymtomatisk vänster–högershuntning från vänster hjärthalva (aortabågen) till höger hjärthalva (lungartären). Dock kan den pulmonella hypertension som utan kirurgisk korrektion förr eller senare utvecklas vid många hjärtfel utlösa en höger–vänstershuntning med livshotande hypoxemi till följd av inflöde av syrefattigt blod från höger hjärthalva (lungartären) till vänster hjärthalva (aorta). Vid komplicerade medfödda hjärtfel, som Fallots tetrad, kan höger–vänstershuntning med uttalad hypoxemi och central cyanos föreligga redan från födelsen. Även vissa esofagusvener tömmer sig i lungvener, och vid utveckling av portal hypertension (i samband med t.ex. levercirros) kan detta shuntflöde försämra syresättningen av artärblodet genom tillblandningen av syrefattigt blod. Med oxygentillskott till inandningsgaserna kan inverkan av lätt till måttlig shuntning på syresättningen helt motverkas, men mer omfattande shuntning (> 10 %) kan inte helt kompenseras av högt FiO2. Vid extremt hög shuntning (> 30 %) förbättras inte PaO2 nämnvärt av högt FiO2. Patienter med behandlingsrefraktär hypoxemi, som alltså inte nämnvärt förbättras av hög oxygentillförsel, ska därför misstänkas ha extremt hög

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 38

2016-02-22 15:42

shuntning i lungorna och/eller (möjligen) hjärtat. Beräkning av shunt (venös tillblandning) med standardteknik tas upp i avsnittet En- och flerrumslungmodeller.

PaO2 (kPa) 13 Normalfall

vila arbete

DIFFUSION

Oxygen diffunderar över från alveoler till lungkapillärer, medan koldioxid diffunderar i motsatt riktning. Båda processerna är passiva. Enligt Ficks lag är diffusionshastigheten direkt proportionell mot partialtrycksgradienten mellan alveoler och kapillärer (PA–Pc), alveolernas totala diffusionsyta (totalt 50–100 m2) samt en diffusionskonstant, beräknad från gasens löslighetskoefficient genom kvadratroten ur dess molekylvikt. Samtidigt är diffusionshastigheten omvänt proportionell mot det diffusionsavstånd (l) som motsvarar den sammanlagda tjockleken av alveolarepitel, interstitiell vävnad och kapillärendotel (0,1–0,2 μm). Därtill har kapillärblodets hemoglobinkoncentration avgörande betydelse för oxygenupptaget. Varje erytrocyt bedöms ha ungefär tre fjärdedels sekund på sig att hinna mätta sitt hemoglobin med oxygen under sin alveolarpassage i vila (bild 3:10). Eftersom koldioxid (trots nästan 40 % högre molekylvikt) är betydligt mer lättlösligt än oxygen i vävnad och vatten, diffunderar gasen ungefär 20 gånger snabbare över kapillär- och alveolarmembranen. Därmed begränsas i praktiken aldrig koldioxidelimination från blodbanan av diffusionshinder. Fortsättningsvis diskuteras därför enbart diffusion av oxygen. Vid lungsjukdom kan diffusionsförmågan minska av flera skäl. Låg lungvolym, hypovolemi och anemi minskar den totala syretransporterande förmågan och begränsar därmed samtidigt även den fysiska arbetsförmågan. Detta behöver dock inte medföra hypoxemi, eftersom tillgänglig blodvolym kan syresättas normalt. Däremot kan hypoxemi uppkomma vid ökat diffusionsavstånd sekundärt till fibrotisering. Typisk för lungfibros är att hypoxemi uppkommer eller accentueras, ibland dramatiskt, vid fysisk ansträngning (bild 3:10). I vila hinner PO2 ekvilibrera mellan alveoler och kapillärer genom att blodflödet förbi kapillärerna är långsammare, vilket erbjuder erytrocyterna längre tid för ekvilibrering. Trots den försämrade diffusionsförmågan hinner PaO2 normaliseras.

vila

Diffusionsinskränkning arbete

5 lungkapillär

Bild 3:10 Syretryck (PO2) i en lungkapillär i vila respektive under tungt arbete. Exemplet visar en lungfrisk individ och en patient som har lungfibros med diffusionsinskränkning. Det syrefattiga blodet strömmar in i kapillären från vänster. Under passagen stiger kapillärt PO2 och uppnår normalt jämvikt med alveolärt PO2. Att en längre sträcka av kapillären behövs under arbete beror på den högre hastighet med vilken blodet rör sig genom kapillären på grund av högre hjärtminutvolym. Tidsåtgången för ekvilibrering är i stort densamma (venöst PO2 är något lägre under arbete). Vid lungfibros hinner arteriellt PO2 komma i jämvikt med alveolärt i vila men inte under arbete.

Under fysisk ansträngning med ökad hjärtminutvolym, och därmed kortare passagetid för erytrocyterna genom lungkapillärerna, räcker inte längre tiden till för ekvilibrering, utan då uppstår en partialtrycksgradient mellan alveoler och ändkapillärt blod (bild 3:10). Vid lungfibros kan PaO2 falla från normala nivåer i vila till 4–5 kPa under fysisk ansträngning. Ingen annan lungsjukdom orsakar lika dramatiska fall i PaO2 under arbete. Däremot kan kardiell höger–vänstershuntning (se ovan) ge upphov till lika grav hypoxemi.

Kvantifiering av skadligt rum och shuntning ARTERIELLA ANALYSER

För grundläggande bedömning av störningar i lungornas gasutbyte kan man nöja sig med att följa transkutan oxygenmättnad (SpO2) samt arteriellt PO2 och PCO2. Denna enkelrumsmodell ger en övergripande uppfattning om lungornas gasutbyteskapacitet utan möjligheter till mer detaljerad funktionsdiagnostik.

3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 39

2016-02-22 15:42

ARTERIELLA, ENDTIDALA OCH BLANDAT CENTRALVENÖSA ANALYSER

INERTGASELIMINATION

För att funktionellt kunna särskilja olika lungområden från varandra krävs mer avancerade tekniker. Multipel inertgaselimination erbjuder sådana möjligheter men är en komplicerad teknik, som lämpar sig bäst för vetenskapliga studier. I korthet bygger tekniken på att inerta gaser (svavelhexafluorid, etan, cyklopropan, enfluran, eter, aceton) infunderas intravenöst i mycket låga koncentrationer. Under blodets alveolarpassage genom lungorna vädras en del av gaserna ut, medan resten stannar kvar i blodet. Mindre vattenlösliga gaser (svavelhexafluorid, etan) vädras ut mer, medan mer vattenlösliga (eter, aceton) vädras ut mindre och därmed i större utsträckning stannar kvar i blodet. De andelar av gasen som vädras ut (elimineras) respektive stannar kvar ˙ . Från uppmätt (retineras) bestäms även av V˙A/Q elimination och retention av tillförda inertgaser ˙ -kurva, som visar hur myckkonstrueras en V˙A/Q et av blodflöde och ventilation som går till rum ˙ (bild 3:12–13). med olika V˙A/Q

Ventilation och blodflöde fördelas till miljontals ˙ från 0 (shuntning) till oändalveoler med V˙A/Q ligheten (skadligt rum). Förenklat kan dessa lungfunktioner beskrivas med hjälp av en trippelrumsmodell (bild 3:11) med skadligt rum (ventilerat men inte perfunderat), idealiskt rum (ventilerat och perfunderat) och shuntrum (perfunderat men inte ventilerat). Modellen gör det möjligt att enligt Ficks princip kvantifiera skadligt rum, alveolär ventilation och venös tillblandning med utgångspunkt från PO2 och PCO2 i utandningsgaser och artärblod respektive PO2 i blandat centralvenöst blod (PcvO2). Trippelrumsmodellens shuntrum inbegriper ˙ . Alla dessa repreäven alveoler med lågt V˙A/Q senterar inte shuntning i egentlig mening men bidrar ändå till försämrad syresättning genom tillblandning av sämre syresatt blod. I dessa sammanhang bör därför begreppet venös tillblandning användas i stället för shuntning. Modellens skadliga rum omfattar alveoler med ˙ . På liknande sätt representerar inte högt V˙A/Q alla dessa nödvändigtvis skadligt rum i faktisk bemärkelse. VT

”Idealt” rum Slem, spasm

Shuntrum

V= 0

Skadligt rum

¥S ¥T

¥T ¥C Cc

C¢

Emboli

Berggrens shuntformel (venös tillblandning) ¥ C = ¥ T – ¥S ¥S = ¥T

C¢

Bohrs skadligt rum-formel .

VT · FE = V A · FA + VD · FI . V A = VT – VD VD FA – FE FA – FE = = VT FA – FI FA

om FI = 0

Bild 3:11 Trippelrumsmodell av lungorna med skadligt rum, shuntrum och idealiskt rum. Skadligt rum beräknas enligt Bohrs formel, där FE, FA och FI är koncentrationsfraktioner av koldioxid i blandad utandningsluft, alveolarluft respektive inandningsluft. Graden av venös tillblandning beräknas enligt Berggrens formel, där Cc, Ca och Ccv betecknar oxygeninnehåll i ändkapillärt lungblod som kommit i kontakt med ventilerade alveoler (Cc), arteriellt blod (Ca) respektive blandat venöst blod (Ccv).

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 40

2016-02-22 15:42

Pa = P¢

PE P¢

+ ¶A/¥

Ventilation ( ) och blodﬂöde ( ) l/min aceton

1,0

0,6

eter

0,5

enﬂuran

0,4 0,5

0,3

cyklopropan

0,2 etan

0,1

SF6 0 0,001

0,01

0,1

100

1000

QS/Q T = 2,1%

0 0,001

0,01

0,1

100 ¶A/¥

Bild 3:12 Multipel inertgaseliminationsteknik. Gaser med olika blod/gasfördelningskoefficienter infunderas intravenöst. Under jämvikt tas prover från artär och lungartär (alternativt bestäms hjärtminutvolym) samt från utandningsluft, och gaskoncentrationer bestäms för beräkning av retention och exkretion (övre delfigur). Retentions- och exkretionsfördelning för gaserna visas som streckade (faktiskt uppmätta) och heldragna (ideala) kurvor (nedre delfigur vänster) tillsammans med motsvarande beräknade ventilationsflödeskurva (nedre delfigur höger). Öppna cirklar visar ventilation och fyllda cirklar perfusion till en lungmodell med 50 rum med olika ventilationsperfusionskvoter från 0 (shunt) till ∞ (skadligt rum).

SCINTILLATIONSDETEKTION

Även med isotopteknik och scintillationsdetektion kan man studera regionala ventilations-perfu˙ för sionsfördelningar i lungan och beräkna V˙A/Q olika lungavsnitt. Till skillnad från med inertgasteknik (se ovan) får man på köpet en spatial upplösning som samtidigt gör det möjligt att se var i lungorna regionala störningar finns. Eftersom normala och onormala lungområden kan vara belägna nära varandra, upptäcks dock inte alltid diffusa parenkymförändringar. I detta avseende anses därför isotoptekniker ofta vara mindre känsliga än inertgastekniker (se ovan).

Andningsreglering Ventilationens storlek regleras via andningscentrum i förlängda märgen. Andningscentrum påverkas av impulser från mekanoreceptorer i lungor och andningsmuskulatur, från centrala och perifera kemoreceptorer via blodets oxygen- och koldioxidhalter samt pH i cerebrospinalvätska (CSF) och interstitialvätska (ISF) samt från andra områden i CNS. MEKANORECEPTORER

Genom tilltagande aktivering av sträckreceptorer, belägna huvudsakligen i glatt muskulatur distalt i bronkträdet, genereras under inspirationsfasen vagala impulser, som via Hering–Breuerreflexen 3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 41

2016-02-22 15:42

normalt

l/min 1,2

ventilation (VA)

1,0

Bild 3:13 Exempel på ventilations-perfusionskurvor utan lungsjukdom samt vid astma, kroniskt obstruktiv lungsjukdom och svår lungsvikt (ARDS). Notera frånvaron av shunt vid obstruktiv lungsjukdom.

astma

l/min 1,2

0,8

ventilation (VA)

blodﬂöde (Q)

0,6

0,4

0,2

blodﬂöde (Q) QS/QT = 0,6 %

0 0

0,01

0,1

100

0,01

0,1

VA/Q

l/min 1,2

kronisk obstruktiv lungsjukdom

ARDS

l/min 1,2

1,0

0,8

0,6

ventilation (VA)

0,6

blodﬂöde (Q)

ventilation (VA)

0,4

100 VA/Q

QS/QT = 35 % 0,4

blodﬂöde (Q) 0,2

0,2

QS/QT = 0,4 %

0 0

0,01

0,1

100

0,01 0,1

VA/Q

avbryter inandningen, ökar utandningstiden och sänker andningsfrekvensen. Under utandningsfasen tenderar reflexen att i stället avbryta initierad inandning. På liknande sätt fungerar muskelspolar i andningsmuskulaturen som mekanoreceptorer, och deras signalering hjälper andningscentrum att finreglera andningsdjup och andningsfrekvens. PERIFERA KEMORECEPTORER

I karotiskropparna, i anslutning till karotisbifurkationerna, och (hos människa i mindre utsträckning) utmed aortabågen finns perifera kemoreceptorer. Karotiskropparnas glomusceller, belägna i omedelbar anslutning till nervändslut och kapillärer, reagerar snabbt på hypoxemi (i synnerhet < 6,5 kPa), acidemi och hyperkapnemi. Dessa receptorer adapteras inte till kronisk arteriell hypox-

100 VA/Q

emi i lika hög utsträckning som centrala kemoreceptorer (se nedan) adapteras till lågt pH i cerebrospinalvätska (CSF) och interstitialvätska (ISF). De slås inte heller ut lika lätt av andningsdeprimerande läkemedel. CENTRALA KEMORECEPTORER

I CNS passerar väte- och bikarbonatjoner, till skillnad från koldioxid, i princip inte över blod– hjärnbarriären från kapillärsystemet. Ventralt i förlängda märgen finns känsliga centrala kemoreceptorer, som känner av pH-förändringar i CSF och hjärnans ISF. Dessa pH-förändringar avspeglar i allmänhet PaCO2 och därmed indirekt även ventilationen. Att centrala kemoreceptorer reagerar långsammare än perifera på koldioxidretention sammanhänger med att snabba förändringar i de cerebrala kapillärernas koldioxidnivåer inte

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 42

2016-02-22 15:42

omedelbart leder till motsvarande pH-förändringar i CSF och hjärnans ISF. Däremot blir ofta det hyperkapniska andningssvaret kraftigare. Många patienter med kroniskt obstruktiv lungsjukdom och koldioxidretention uppvisar dock tilltagande central toleransutveckling för acidos i CSF och hjärnans ISF. Dessa patienter blir därmed alltmer beroende av perifert medierad hypoxisk andningsstimulering (se nedan) för sin överlevnad. Till skillnad från perifera kemoreceptorer reagerar nämligen centrala kemoreceptorer inte på förändringar i PaO2. ANDRA OMRÅDEN I HJÄRNAN

Andningscentrum påverkas även av impulser från centra i hjärnstammen (för reglering av kärltonus) och hypotalamus (för reglering av kroppstemperatur). Andningsstimulering skapar förutsättningar för ökad värmeavgivning via luftvägarna. Man kan också voluntärt påverka andningsmönstret, dvs. även hjärnbarken kan utöva inflytande på andningscentrum. Detta blir ofta uppenbart vid uttalad oro, rädsla eller ångest. KOLDIOXIDMEDIERAD ANDNINGSREGLERING

Arteriella koldioxidnivåer har normalt större betydelse för andningsregleringen än oxygennivåer, men det hyperkapniska andningssvaret förstärks (medierat via perifera kemoreceptorer) under samtidig hypoxemi. För koldioxidmedierad andningsreglering är centrala kemoreceptorer viktigare – även om de alltså reagerar långsammare – än perifera. Fysiologiskt uppträder hyperkapnisk andningsstimulering redan vid PaCO2-nivåer > 6 kPa men förstärks påtagligt > 8 kPa. Medvetslöshet, s.k. kolsyrenarkos, inträder vid > 12–16 kPa. Samtidigt övergår den hyperkapniska andningsstimuleringen gradvis i en andningsdepression, inte sällan under samtidig atelektasutveckling med tilltagande hypoxemi. Förmågan till spontanandning minskar under generell anestesi. Känsligheten för hyperkapni minskar dosberoende under exponering för inhalationsanestetika eller hypnotika. Även andningsmuskulaturen påverkas. Interkostalmusklerna uppvisar lägre känslighet för koldikoxid under inhalationsanestesi, medan diafragmafunktionen är bättre bevarad.

OXYGENMEDIERAD ANDNINGSREGLERING

Den oxygenmedierade andningsregleringen involverar alltså enbart perifera kemoreceptorer (se ovan). Hypoxisk andningsstimulering börjar redan vid PaO2-nivåer < 10 kPa och blir markant < 7 kPa. I praktiken aktiveras andningscentrum via hypoxisk stimulering hos många patienter med kroniskt obstruktiv lungsjukdom (se ovan) samt fysiologiskt under vistelse på hög höjd. Ett perifert medierat hypoxiskt svar kan förstärka den centralt och perifert medierade hyperkapniska andningsstimuleringen (se nedan) vid kronisk koldioxidretention. Att även den hypoxiska andningsstimuleringen försvagas under generell anestesi noterades redan 1945 av Torsten Gordh, Sveriges första anestesiolog (u kap. 2). De bakomliggande mekanismerna beskrevs dock först under 1970-talet.

Cirkulationssystemet Hjärtat Höger förmak tar emot venöst blod från övre och nedre hålvenerna, medan vänster förmak tar emot arteriellt blod från de fyra lungvenerna. Merparten av blodet från förmaken rinner passivt in i kamrarna, och bara cirka 20 % pumpas in aktivt. En patient med förmaksflimmer, dvs. utan koordinerade förmakskontraktioner, klarar sig därför i allmänhet väl cirkulatoriskt. Via trikuspidalis- och mitralisklaffarna når blodet höger respektive vänster kammare, som pumpar det vidare via pulmonalisklaffen till lungpulsådern och via aortaklaffen till aorta. HJÄRTMINUTVOLYM

Hos vuxna är kamrarna under diastole (hjärtats relaxationsfas), omedelbart före systole (kontraktionsfasen), normalt fyllda med vardera cirka 130 ml blod och pumpar under systole ut vardera cirka 70 ml, vilket betecknas hjärtats slagvolym. Med en hjärtfrekvens på cirka 70 min-1 uppnås en hjärtminutvolym på cirka 5 l/min. i vila. Hjärtminutvolymen är anpassad till det metabola behovet och följer oxygenförbrukningen. I vila extraheras normalt 40–45 ml oxygen från kapillärerna i kroppens olika vävnader per liter blod som pumpas runt. Under maximalt fysiskt 3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 43

2016-02-22 15:42

arbete kan hjärtfrekvensen öka till 170 min-1 eller mer, och slagvolymen mer än fördubblas, vilket femdubblar hjärtminutvolymen till cirka 25 l/ min. Fysisk träning kan öka den maximala hjärtminutvolymen med cirka 40 % (till cirka 35 l/min.), vilket ska jämföras med den begränsade ökning av ventilationsförmågan som kan uppnås genom träning. Samtidigt extraheras mer oxygen ur blodet under passagen genom de arbetande musklerna. Oxygenextraktionen kan öka till 150–160 ml per liter cirkulerande blod. Extremt vältränade individer kan alltså ha upp till tjugo gånger högre oxygenförbrukning under arbete (4–5 l/ min) än i vila (cirka 0,25 l/min). EJEKTIONSFRAKTION

Förhållandet mellan den volym blod som pumpas ut vid ett hjärtslag (systolisk volym) och den som dessförinnan finns i kammaren (diastolisk volym) kallas ejektionsfraktion och är normalt > 0,5 i vila. Lägre värden talar för hjärtsvikt. Ejektionsfraktionen kan bestämmas med hjälp av ekokardiografi (UKG) eller isotopteknik baserad på detektion av radioaktivt märkta erytrocyter. Båda teknikerna gör det möjligt att i realtid följa kamrarnas pumparbete, men UKG-diagnostik kan numera enkelt göras direkt på platsen där patienten vårdas.

Bild 3:14 Med modern högkänslig utrustning för transkutan pulsoximetri kan latent eller manifest hypovolemi ofta påvisas som andningssynkrona amplitudvariationer i den kapillära saturationskurvan (SpO2), i synnerhet (som här) under övertrycksventilation.

cykeln. Kraftigare (> 10 %) andningskorrelerad blodtrycksvariation, i synnerhet under övertrycksventilation, talar för latent (eller manifest) hypovolemi och kan med en modern pulsoximeter påvisas som andningssynkrona amplitudvariationer i den transkutant registrerade kapillära saturationskurvan (bild 3:14).

FYLLNADSGRAD OCH SLAGVOLYM

Höger och vänster kammare arbetar inte helt synkront, eftersom tryckförändringar i bröstkorgen under andningscykeln påverkar det venösa återflödet från systemkretsloppet och därmed kamrarnas diastoliska fyllnadsgrad. Sett över ett antal andningscykler är förstås de totala blodvolymer som hjärtkamrarna pumpar ut i lung- respektive systemcirkulationen lika stora. I spontanandning är fyllnadsgrad och slagvolym större för höger kammare under inandning och för vänster kammare under utandning. Under manuell eller mekanisk övertrycksventilation blir slagvolymsvariationen mellan kamrarna den omvända – större för vänster kammare under inandning och för höger kammare under utandning – eftersom intratorakala trycket då är högre under inandning än under utandning. Under normovolemiska förhållanden varierar systemblodtrycket relativt lite under andnings-

Reglering av hjärtverksamheten Hjärtats frekvens och slagvolym regleras autonomt (av hjärtat självt), neurogent (via sympatiska och parasympatiska nervsystemet) samt humoralt (via hormoner och tillförda läkemedel). AUTONOM REGLERING

Utan inflytande från neurogena och endokrina system skulle hjärtat hos vuxna slå med ungefär 100 slag per min., vilket motsvarar sinusknutans spontana impulsaktivitet. Hjärtats egen reglering av kontraktionskraften styrs via uttänjning av muskelfibrer i myokardiet. Med ökad uttänjning ökar kraftutvecklingen (upp till en viss gräns, varefter den åter minskar), vilket redan 1918 beskrevs av fysiologerna Otto Frank och Ernest Starling. På så sätt kan ett ökat inflöde av blod till förmak och kammare

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 44

2016-02-22 15:42

lättare pumpas undan efter dilatation av hjärtrummen. Mekanismen ökar kontraktionskraften hos ett sviktande hjärta som dilaterats till följd av exempelvis myokarddysfunktion eller hypertension. Att upptäcka kammardilatation med UKG har blivit en klinisk huvudmetod för tidig diagnostik av hjärtsvikt. Till dilatationen adderas med tiden även sekundär hypertrofi av kammarmuskulaturen. NEUROGEN REGLERING

Det autonoma nervsystemet är speciellt viktigt för regleringen av hjärtfrekvens. Sympatisk neurogen (via noradrenalin) och humoral (i första hand via adrenalin) stimulering av hjärtat leder, liksom minskad parasympatisk aktivitet, till ökad hjärtfrekvens (positiv kronotrop effekt). Denna effekt, medierad via stimulering av β1-receptorer i myokardiet, ökar depolarisationshastigheten i sinusknutan, så att membranpotentialen snabbare når den tröskelnivå (cirka –40 mV) som krävs för att utlösa aktionspotentialer och aktivera förmaks- och kammarkontraktioner (bild 3:15). Ökad neurogent medierad parasympatisk aktivitet via vagal stimulering (liksom minskad sympatisk aktivitet) sänker på motsvarande sätt (genom att i stället försena membranpotentialen) hjärtfrekvensen (negativ kronotrop effekt). Efter-

Bild 3:15 Inverkan av sympatisk och parasympatisk aktivitet på sinusknutans alstring av aktionspotentialer. Hög sympatisk (och/eller låg parasympatisk) aktivitet påskyndar, medan hög parasympatisk (och/eller låg sympatisk) aktivitet försenar, membranpotentialens spontana depolarisationshastighet i sinusknutan, vilket ökar respektive minskar hjärtfrekvensen. Membranpotential (mV) 0

–40 –60

tröskelvärde för att utlösa en aktionspotential normal viloaktivitet (relativ dominans av parasympatisk aktivitet) ökad sympatisk (minskad parasympatisk) aktivitet ökad parasympatisk (minskad sympatisk) aktivitet

som sinusknutan normalt står under kontinuerligt lätt till måttligt vagalt inflytande, ligger hjärtats vilofrekvens i allmänhet långt under 100. Vid neurogent och/eller humoralt medierad sympatikusstimulering ökar samtidigt även myokardiets kontraktionskraft (positiv inotrop effekt), vilket framför allt ökar slagvolymen (se ovan). Positivt kronotropa och inotropa effekter medieras via adrenerga β1-receptorer i myokardiet. Arteriella distributionskärl och prekapillära resistanskärl samt venösa kapacitanskärl konstringeras eller dilateras genom aktivering av adrenerga α1- respektive β2-receptorer. Neurogen sympatikusstimulering beskrivs därför ibland som adrenerg neurotransmission. Parasympatisk stimulering av hjärtat sker via den tionde kranialnerven, vagusnerven, vars signalsubstans, acetylkolin, sänker hjärtfrekvensen genom direkt inverkan på sinusknutan och atrioventrikulärknutan. Via kontinuerlig frisättning av acetylkolin utövar vagus normalt en bromsande effekt på hjärtats vilofrekvens. Ökar frisättningen av acetylkolin sjunker hjärtfrekvensen, som hos vältränade idrottare. Om i stället hjärtats acetylkolinreceptorer blockeras med en specifik antagonist (t.ex. atropin), stiger hjärtfrekvensen. HUMORAL REGLERING

Den humorala regleringen av hjärtverksamheten är sannolikt obetydlig i vila men har, tillsammans med den neurogena, större betydelse vid fysisk och/eller psykisk stress. Humoral reglering utövas av binjuremärgens katekolaminerga hormoner adrenalin och noradrenalin, vilka båda insöndras via neurogen sympatikusstimulering av binjurarna. Noradrenalin utövar samma α1-medierade kärleffekter humoralt som neurogent. I första hand konstringeras prekapillära resistanskärl och venösa kapacitanskärl. Adrenalin (som däremot enbart verkar humoralt) påverkar α1-, β1- och β2-receptorer, men de principiella effekterna är beroende av dos- och plasmakoncentration. Arteriovenös β2-medierad vasodilatation vid lägre plasmakoncentrationer av adrenalin övergår allt mer till övervägande α1-medierad vasokonstriktion när plasmakoncentrationen ökar, men regionala effekter kan över tid skilja sig åt mellan olika vävnader och organsystem. Den prekapillära vasodilatationen är inled3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 45

2016-02-22 15:42

ningsvis mest uttalad inom skelettmuskulatur, vilket via ökad vävnadsgenomblödning befrämjar och underlättar kamp- och flyktbeteende tidigt i ett stressförlopp. Samtidigt frisätts via β2-receptorstimulering energirika substrat för främst skelettmuskulaturen, vilket ytterligare understödjer reaktioner som ökar individens möjligheter att överleva. Den efterföljande α1-medierade vasokonstriktionen är till en början mest uttalad gastrointestinalt, vilket befrämjar fortsatt prioriterad muskelgenomblödning. Vid tilltagande hypovolemi, exempelvis under pågående blödning, tvingas dock kroppen prioritera genomblödningen av de för individens överlevnad viktigaste (mest vitala) organsystemen. Den muskulära vasodilatationen övergår då i en α1-medierad vasokonstriktion av distributions- och prekapillära resistanskärl, som dels styr över muskelblodflödet till hjärta, lungor och hjärna, dels genom reducerat transkapillärt hydrostatiskt tryck skapar förutsättningar för osmotisk återabsorption av interstitialvätska till muskelkapillärerna. Via α1-receptorstimulering konstringeras även venösa kapacitanskärl, vilket ökar återflödet av blod till högerhjärtat. Utöver humorala (vid lägre plasmakoncentrationer) β2-medierade vasodilaterande och (vid högre plasmakoncentrationer) α1-medierade vasokonstringerande effekter (se ovan) har adrenalin plasmakoncentrationsberoende β1-medierade positivt inotropa och kronotropa effekter (se ovan). Dessa kardiovaskulära effekter av adrenalin syftar till att öka individens möjligheter att överleva. Tidigt i förloppet ökar hjärtminutvolymen och muskelgenomblödningen, vilket befrämjar kamp- och flyktreaktioner (se ovan). Senare i förloppet prioriteras genomblödning och syresättning av vitala organsystem, samtidigt som vasokonstriktion av distributions- och prekapillära resistanskärl i gastrointestinalkanalen och skelettmuskulaturen – utöver att öka resorptionen av interstitialvätska till kapillärsystemet (se ovan) – kan reducera omfattningen av pågående blödningar i stora delar av kroppen. Till förbättrad perfusion av vitala organsystem bidrar även den α1-medierade vasokonstriktionen av venösa kapacitanskärl (se ovan). Via β2-receptorstimulering leder det humorala sympatikussvaret även till bronkdilatation, som

syftar till att reducera luftvägsmotståndet distalt och därmed underlätta andningsarbete och syresättning av artärblodet (se ovan). FARMAKOLOGISK REGLERING

Flertalet anestesiläkemedel har negativt inotropa, och ofta även negativt kronotropa, effekter. Detta gäller även för ketamin, vars direkta effekter dock motverkas genom sympatikoadrenergt medierad katekolaminfrisättning av i första hand noradrenalin. Verkningsmekanismer för och kliniska effekter av anestesiläkemedel såväl som kardiovaskulärt aktiva adrenerga läkemedel beskrivs mer i detalj på annat håll (u kap. 4, s. 70, u kap.12, s. 224, u kap. 14, s. 259). Noradrenalin har, tillfört som intravenös injektion eller infusion, övervägande α1-receptormedierade vaskulära effekter (se ovan) och ges ofta parallellt med dobutamin (tabell 12:5). Adrenalin, givet subkutant/intravenöst (i lägre doser) eller intravenöst (i högre doser), har β1-medierade kardiella och starkt dosberoende β2- respektive α1-medierade vaskulära effekter. Dobutamin, tillfört som intravenös infusion, har relativt renodlade β1-medierade kardiella och svagare β2-medierade vaskulära effekter. Läkemedlet kombineras ofta med noradrenalin för att perioperativt kunna reglera kronotropi/inotropi och systemvaskulär resistans relativt oberoende av varandra (tabell 12:5). Selektiva betablockerare, som metoprolol, atenolol eller sotalol (som även är α1-blockerande), är alla adrenerga antagonister med fokus på hjärtat. Via kardiella β1-receptorer har de negativt kronotropa och inotropa effekter. Därmed reduceras hjärtats oxygenförbrukning, vilket kan minska risken för myokardischemi hos patienter med akut ischemisk hjärtsjukdom. Samtidigt ökar dock risken för accentuering av suboptimalt behandlad (eller obehandlad) hjärtsvikt.

Systemkretsloppet Med systemkretsloppet avses blodcirkulationen till kroppens olika organ – från vänster kammare till artärsystemet via aorta, distributionskärl och prekapillära arterioli, och vidare via kapillärsystemet till vensystemet med venoler och venösa kapacitanskärl till höger förmak. Vänster kammare är pumpen i detta kretslopp, som rym-

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 46

2016-02-22 15:42

mer drygt fyra femtedelar av den totala blodvolymen. Artärsystemet rymmer cirka 10 %, kapillärerna cirka 5 % och vensystemet 60–65 % av den totala blodvolymen. Resten (cirka 20 %) återfinns i lungkretsloppet (se nedan). Att systemkretsloppet normalt innehåller fyra gånger mer blod än lungkretsloppet, trots att de är seriekopplade och drivs av samma pump, är möjligt eftersom den cirkulerande blodvolymen (cirka 40 %) fördelas lika mellan kretsloppen, medan resten (cirka 60 %) – i det närmaste hela blodvolymen på vensidan i systemkretsloppet – normalt inte deltar där eller i lungkretsloppet. ARTERIELL CIRKULATION

Det är viktigt att komma ihåg att tryckvågen fortplantas betydligt snabbare än blodet självt pumpas genom artärträdet. Vid invasiv tryckmonitorering via a. radialis föreligger normalt cirka 0,18 sekunders fördröjning mellan en R-våg på EKG och motsvarande systoliska tryckstegring på monitorn. Aortabågen utvidgas något när hjärtats slagvolym på normalt cirka 70 ml pumpas ut. Denna elastiska expansion dämpar pulsvågen och reducerar därmed samtidigt det systoliska tryckets (SAP) maximala nivå. När aortabågen i slutet av systole börjar återta sin form sedan pulsvågen passerat, ger den elastiska återfjädringen upphov till en andra, mindre tryckvåg som först stänger aortaklaffarna. Stängningen av aortaklaffarna skapar en snabbt övergående, lätt sänkning av trycket i aortabågen, dicrotic notch, som inte framstår lika tydligt avgränsad i tid längre distalt på artärsidan (se nedan). Fortsatt återfjädring av aortabågen under diastole underlättar perfusionen av myokardiet via koronarartärernas inflöden omedelbart ovanför klaffplanet. Samtidigt ger återfjädringen upphov till en antegrad diastolisk tryckvåg som fortplantas till de prekapillära arteriolerna och därmed bidrar till förbättrad arteriell perfusion, i synnerhet distalt i artärträdet (bild 3:16). Elasticiteten i kärlväggen bidrar förmodligen till att aorta under en människas normala livstid klarar av att ta emot mer än tre miljarder pulsvågor – utan att spricka. Ju längre ut i kärlträdet det utpumpade blodet når, desto senare under diastole infaller den diastoliska pulsvågen, vilket samtidigt bidrar till förbättrad organperfusion under diastole.

aorta

a. radialis

a. femoralis

a. dorsalis pedis

Bild 3:16 Schematisk illustration av artärtryckkurvans utseende vid invasiv registrering på olika nivåer i systemcirkulationen. I samband med att aortaklaffen stängs i slutet av systole faller trycket mycket kortvarigt, vilket kallas dicrotic notch och markeras med svarta pilar i kurvorna. Elastisk återfjädring i aortabågen ger upphov till en diastolisk tryckvåg omedelbart efter dicrotic notch. Ju längre distalt i kärlträdet man kommer, desto senare i förloppet infaller den diastoliska pulsvågen och desto mer markant är den. Genom distal systolisk amplitudförstärkning blir den systoliska tryckökningen snabbare (lutningen av tryckkurvans första fas brantare) samtidigt som pulsvågens totala duration minskar med ökande avstånd. För detaljer hänvisas till texten.

Storleken av det maximala systoliska trycket på olika nivåer i systemcirkulationen bestäms emellertid inte enbart av vänster kammares ejektionstryck och aortabågens dämpning utan också av interferens med reflekterade tryckvågor från mer distalt belägna kärlavsnitt. Genom distal systolisk amplitudförstärkning – ett fysikaliskt interferensfenomen som beror på att tryckvågen från vänster kammare reflekteras när kärlträdets totala resistans fysiologiskt ökar mera distalt – blir dels den systoliska tryckökningen snabbare (och lutningen av tryckkurvans initiala fas därmed brantare), dels den systoliska trycknivån högre, med ökande avstånd från aortabågen. Redan i radialartärerna kan SAP vara mer än 20 mm Hg högre än i aorta. Vid grav arterioskleros, med oelastisk aortabåge och förträngda stela artärer distalt, sker ingen nämnvärd dämpning av pulsvågen i aorta. Samtidigt blir den distala systoliska interferensen uttalad till följd av det höga kärlmotståndet längre distalt. 3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 47

2016-02-22 15:42

Resultatet blir ofta extremt höga systoliska trycknivåer. Fysiologiskt råder dock i princip samma medelartärtryck på alla nivåer av systemcirkulationen proximalt om arteriolerna. Medelartärtrycket, som upprätthåller genomblödningen av kroppens olika organ och vävnader, kan normalt approximeras som diastoliskt tryck plus en tredjedel av pulsamplituden (skillnaden mellan systoliskt och diastoliskt tryck). Även glatta muskelceller i arteriella distributionskärl, belägna mellan aorta och prekapillära resistanskärl, gör det möjligt att (via β2-medierad vasodilatation och/eller α1-medierad vasokonstriktion) omfördela blodflödet mellan olika organ och vävnader (se ovan). Under kliniska förhållanden modifieras de effekter som anestesiläkemedel kan förväntas utöva på systemcirkulationen av en serie individuella faktorer, såsom ålder, kön, kroppsstorlek, kroppskonstitution och allmäntillstånd mot bakgrund av eventuella habituella sjukdomstillstånd (u kap. 11, s. 179) såväl som eventuell akut kroppsskada (u kap. 12, s. 224). Dessutom spelar planerad och faktiskt inriktning och omfattning av det kirurgiska ingreppet, erforderligt anestesidjup, monitoreringsmöjligheter samt val av anestesi- och ventilationstekniker stor roll, liksom förstås anestesiologens kliniska erfarenhet, kompetens och uppbackning. Flertalet gas- och vätskeformiga hypnotiskt verkande anestesiläkemedel sänker systemblodtrycket via i första hand negativt inotropa och vasodilaterande effekter (u kap. 14, s. 259). Opioider och bensodiazepiner har mindre negativ inverkan på hjärtats kontraktilitet, medan ketamin via sympatikusaktivering i stället kan höja hjärtminutvolym och blodtryck och därmed i allmänhet föredras i samband med akut nedsövning vid grav cirkulationspåverkan. Kärlvidgande effekter av i första hand halogenerade inhalationsanestetika kan möjligen delvis motverkas genom tillförsel av lustgas, som har lätt kärlsammandragande effekter men används allt mindre i klinisk anestesiologisk praxis. Ovanstående kardiovaskulärt hämmande effekter av flertalet anestesiläkemedel kan, i synnerhet i samband med akuta ingrepp på svårt allmänpåverkade patienter, förstärkas ytterligare genom den hämning av sympatiska nervsystemet

(u kap. 12, s. 224) som dessa läkemedel samtidigt orsakar. Alveolär hypoventilation ökar hjärtminutvolymen samtidigt som syreupptagningen i perifera vävnader förbättras genom högerförskjutning av hemoglobinets dissociationskurva (i sammanhanget utlöst av hyperkapnemi och acidemi). Därför eftersträvas i allmänhet kontrollerad ventilation motsvarande övre normalområdet för PaCO2 peroperativt. Under övertrycksventilation (via mask, larynxmask eller trakealtub/-kanyl) försvåras det venösa återflödet till höger förmak från övre och nedre kroppshalvan, vilket sänker hjärtminutvolymen. KAPILLÄRCIRKULATION

Den regionala kapillära genomblödningen regleras av prekapillära resistanskärl, som utgörs av arterioler med väl utvecklad förmåga till myogen vasokonstriktion och -dilatation. Det huvudsakliga tryckfallet i systemcirkulationen sker här, där medeltrycket normalt faller från cirka 90 mm Hg till cirka 20 mm Hg. Samtidigt dämpas pulsationerna så att kapillärflödet i systemcirkulationen i princip är kontinuerligt, medan det i lungcirkulationen (se nedan) förblir pulsatilt. I vävnadernas kapillärsystem, som innehåller ungefär 5 % av blodvolymen, utbyts oxygen, koldioxid, näringsämnen och slaggprodukter mellan plasmavolymen och vävnadernas interstitial- och intracellulärvolymer. Balansen mellan transkapillära hydrostatiska och onkotiska tryckgradienter möjliggör även nettoupptag eller nettoavgivande av vatten till respektive från kapillärvolymen (se ovan). I dessa sammanhang har även tonus i de postkapillära venolerna betydelse (se nedan). VENÖS CIRKULATION

Kapillärblodet flyter slutligen samman i postkapillära venoler som också har en myogent välreglerad tonus. Genom konstriktion eller dilatation av dessa venoler kan den framförliggande kapillärbäddens genomblödning, fyllnadsgrad och hydrostatiska tryckgradienter finregleras i samspel med tonus i arteriolerna prekapillärt (se ovan). Venolerna tömmer sig sedan i större vener som så småningom leder blodet tillbaka till hjärtat. De stora venerna är inte i första hand transportkärl utan utgör kroppens reservoar av blod; de kallas därför även venösa kapacitanskärl. Av

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 48

2016-02-22 15:42

kroppens totala blodvolym återfinns 60–65 % på vensidan. Vid blödning dras venbädden ihop under neurogent och humoralt sympatikusinflytande (u kap. 12, s. 224) för att öka det venösa återflödet till hjärtat och därmed försöka upprätthålla den cirkulerande blodvolymen i systemkretsloppet och lungkretsloppet (se nedan).

Lungkretsloppet Med lungkretsloppet avses blodflödet genom lungorna, dvs. från höger kammare via lungartärer, -kapillärer och -vener till vänster förmak. Höger kammare är pumpen i detta kretslopp. Över de alveolokapillära membranen avger det venösa blodet koldioxid och tar samtidigt upp oxygen. Detta gasutbyte, som syresätter hemoglobinet i artärblodet, möjliggör genom systemcirkulationen aerob metabolism i såväl lungorna själva (via bronkialcirkulationen) som i kroppens övriga organsystem och vävnader. I jämförelse med systemkretsloppet är lungkretsloppet ett pulsatilt lågtryckssystem. I vila ligger artärtrycket på omkring 20/8 mm Hg med cirka 12 mm Hg i medeltryck. Trycken ändras obetydligt med åldern men kan under fysisk ansträngning nå 30–35/10–15 respektive 20 mm Hg. Resistansen inom ett kärlavsnitt avspeglar tryckgradient och blodflöde i analogi med hur resistansen (R) i en elektrisk strömkrets (enligt Ohms lag, U = R × I) påverkar kretsens spänning (U) och strömstyrka (I). Lungkärlsmotståndet beräknas således från lungcirkulationens tryckgradient (differensen mellan medellungartärtryck och medeltryck i vänster förmak) dividerad med hjärtminutvolymen (blodflödet genom lungorna). I vila ligger medeltrycket i vänster förmak normalt under 15, och typiskt runt 7–8, mm Hg. Lungkärlsmotståndet är alltså normalt 1(–2) mm Hg/l/min. Att trycken i lungkretsloppet normalt bara är 10–20 % av trycken i systemkretsloppet förklaras huvudsakligen av att den sammanlagda tvärsnittsytan i lungkretsloppets kapillärcirkulation är större än i motsvarande delar av systemkretsloppet. Lungkretsloppet är även kortare än systemkretsloppet. Tryckfallet över arteriolerna i lungcirkulationen är mindre än i systemcirkulationen, vilket förstås bidrar till att kapillärflödet är pulsatilt till skillnad från i systemkretsloppet. Medeltryck-

et i lungkapillärerna, cirka 10 mm Hg, är ungefär hälften av trycket i systemkapillärerna. Lägre hydrostatiska tryckgradienter möjliggör mer tunnväggiga alveolokapillära membran utan plasmaläckage och ödem. Dessa tunnväggiga (0,1–0,2 μm) membran underlättar samtidigt diffusionen av oxygen och koldioxid, och normalt föreligger ingen alveolokapillär gradient för någondera av gaserna. I samband med inandning av syrefattig gas (med sänkt partialtryck på grund av låg oxygenkoncentration och/eller lågt lufttryck) kan pulmonell hypertension, ökat lungartärtryck, uppkomma till följd av reflektorisk kärlsammandragning, hypoxisk pulmonell vasokonstriktion (se nedan). Pulmonell hypertension kan även uppstå i samband med lungembolisering, förtjockade kärlväggar vid lungfibros eller kollagenoser, och pulmonell hyperkinetisk cirkulation med mediahypertrofi vid kardiell vänster–högershuntning. REGIONALT LUNGBLODFLÖDE

Lungblodflödet är inte jämnt fördelat inom lungorna, inte ens hos lungfriska, utan ökar i gravitationens riktning. I stående genomblöds lungbaserna mer än lungspetsarna. I ryggläge är blodflödet genom dorsala delar större än genom ventrala. I sidoläge genomblöds den undre lungan mer än den övre. West och medarbetare har utarbetat en modell för att försöka förklara lungornas blodflödesfördelning i gravitationsriktningen. Man brukar tala om Wests fyra zoner (I–IV), vilka bestäms av relationer mellan tryck i lungartärer, lungvener och alveoler (bild 3:9). Inom zon I, som under sittande och stående är belägen högst upp i lungorna, överskrider alveolartrycket såväl artär- som ventrycken. Lungkapillärerna kläms därmed ihop, vilket gör att inget drivtryck för kapillärt blodflöde finns. Denna zon torde inte föreligga i normalfallet men kan uppkomma i samband med lågt lungartärtryck (vid ortostatisk hypotension) eller högt alveolartryck (under extrem övertrycksventilation). En bit längre ner i lungorna, i zon II, kommer artärtrycket, som ökar i gravitationsriktningen på grund av tilltagande hydrostatiskt tryck, att överskrida alveolartrycket, som i sin tur fortfarande är högre än ventrycket. Här blir drivtrycket för 3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 49

2016-02-22 15:42

det kapillära blodflödet artär- minus alveolartryck. Man brukar ibland jämföra med ett vattenfall eller en sluss. Blodflödet utmed zonen ökar i gravitationens riktning, eftersom artärtrycket gradvis stiger, medan alveolartrycket i princip inte ändras. Ytterligare en bit ner, i zon III, kommer både artär- och ventrycken att överstiga alveolartrycket. Här är drivtrycket för blodflödet artär- minus ventryck på samma sätt som i systemkretsloppet. Även här ökar blodflödet utmed zonen i gravitationens riktning trots att drivtrycket förblir oförändrat (det hydrostatiska trycket stiger ju parallellt på artär- och vensidan). Anledningen till flödesökningen, som dock är mindre uttalad än inom zon II, är att det stigande hydrostatiska trycket vidgar lungkapillärerna och därmed minskar flödesmotståndet (se ovan). Längst ner i lungorna, i zon IV, börjar blodflödet åter minska. Orsaken till denna flödesminskning är inte helt klarlagd men skulle kunna vara gradvis ökande interstitiellt tryck, som ökar det kapillära flödesmotståndet genom att komprimera extraalveolära kapillärer. Normalt torde merparten av lungorna befinna sig inom zon III under sittande och stående, möjligen med apikala delar inom zon II. Vid förhöjda lungkärlstryck i samband med olika lungsjukdomar eller hypoxisk vasokonstriktion torde i princip hela lungan befinna sig inom zon III. Vid hypotension eller under extrem övertrycksventilation (se ovan) kan en zon I föreligga ventralt i ryggläge. Under fysiskt arbete med ökad hjärtminutvolym och ökade lungkärlstryck utjämnas blodflödesfördelningen i vertikalled med relativt sett högre genomblödning av lungspetsarna. Flödesfördelningen under arbete följer alltså ventilationsfördelningen och möjliggör därmed effektivare utnyttjande av hela lungan för gasutbyte. Sedan gravitationsberoende skillnader i lungans blodflödesfördelning klarlades redan under 1960-talet har även icke-gravitationsbetingade skillnader i blodflödesfördelning beskrivits. Dessa skillnader är möjligen mer uttalade än de gravitationsberoende. Att gå så långt som att påstå att gravitationen inte har något inflytande på blodflödesfördelningen, vilket gjorts i vissa av senare års originalarbeten, torde dock vara att överdriva. Egentligen är det inte så konstigt om kompen-

sationsmekanismer under hundratusentals år skulle ha utvecklats för att motverka gravitationens inflytande på lungornas blodflödesfördelning. Orsakerna till icke-gravitationsbetingade skillnader i lungornas regionala blodflödesfördelning är inte helt klarlagda men skulle kunna ha samband med skillnader i kärlmorfologi och variationer i regionalt kärltonus. Lungornas syresättning av artärblodet försämras som regel under generell anestesi. Trots inspiratoriska oxygenfraktioner på 0,3–0,4 har lätt till måttlig hypoxemi rapporterats utvecklas hos varannan, och svårare hypoxemi (< 7,0 kPa) hos var femte, patient som opereras i buken under generell anestesi. Vid hypoxiska nivåer < 6 kPa ökar riskerna för kardiell och/eller cerebral påverkan, och vid nivåer < 4 kPa för kardiell och/eller cerebral skada. Med multipel inertgaseliminationsteknik (se ovan) har man under generell anestesi påvisat ventilations–perfusionsstörningar med ren shuntning, korrelerad till omfattning av atelektaser, och ˙ ), korrelerad till relativ hypoventilation (låg V˙A/Q grad av luftvägsavstängning. Den venösa tillblandningen motsvarar normalt 5–10 % (undantagsvis 20–25 %) av lungblodflödet under anestesi men varierar avsevärt mellan individer. Bild 3:17 är exempel på ventilations–perfu˙ -kurvor sionsfördelningar och motsvarande V˙A/Q under generell anestesi med övertrycksventilation med och utan PEEP. Med PEEP reduceras atelektaserna. Däremot påverkas inte graden av venös tillblandning nämnvärt, eftersom den intratorakala tryckstegringen minskar det venösa återflödet och därmed hjärtats fyllnadsgrad. Dessutom omfördelas lungornas regionala blodflöde mot dekliva delar, där atelektaser fortfarande kan finnas kvar, vilket via försämrad ventilations– perfusionsanpassning i stället kan öka graden av venös tillblandning. Effektiva vitalkapacitetsmanövrer (se ovan) som eliminerar atelektaserna kan dock även, helt eller delvis, eliminera den venösa tillblandningen. Att förekomsten av låg ˙ i lungorna ökar efter vitalkapacitetsV˙A/Q manövrer tyder på att rekryterad lungvävnad har nedsatt ventilation. Otillräcklig regional ventilation kan även ha bidragit till att just dessa lungavsnitt blivit atelektatiska.

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 50

2016-02-22 15:42

HYPOXISK PULMONELL VASOKONSTRIKTION

Att lungkärl drar sig samman under hypoxiska förhållanden kallas hypoxisk pulmonell vasokonstriktion och påvisades 1946 av von Euler och Liljestrand. Denna reaktion i lungkretsloppet är motsatt den som ses i systemkretsloppet, där prekapillära kärl vidgas under hypoxemi. Reaktionen reducerar kompensatoriskt blodflödet inom hypoxiska lungavsnitt och gör det möjligt att bibehålla den arteriella syresättningen på en mer normal nivå. Under längre tids global hypoxi, som vid vistelse på hög höjd, utvecklas pulmonell hypertension, i svårare fall med lungödem och högerkammarsvikt (höghöjdssjuka). Vid akut hypoxi utvecklas hypoxisk pulmonell vasokonstriktion redan inom några minuter med maximalt svar inom cirka 15 minuter. Möjligen utvecklas även ett långsammare svar under tim-

mar till dygn. Efter en kortvarig period av hypoxi upphör den hypoxiska vasokonstriktionen ofta inom minuter, men den kan kvarstå under månader efter långvarig hypoxi, möjligen delvis till följd av remodellering av morfologiskt förändrade lungkärl. Hypoxisk pulmonell vasokonstriktion är mer effektiv ju mindre det hypoxiska lungavsnittet är. När en hel lunga görs hypoxisk halveras i princip dess blodflöde (från cirka 50 % till cirka 30 %). Under selektiv övertrycksventilation av en lunga är den hypoxiska vasokonstriktionen viktig för att minska blodflödet genom den lunga som inte ventileras. Lungornas förmåga till hypoxisk vasokonstriktion minskar dock vid pulmonell hypertension och under generell anestesi.

Bild 3:17 Ventilations-perfusionsfördelningar i vertikalplanet (gravitationsriktningen) före nedsövning och under generell anestesi med övertrycksventilation utan respektive med positivt slutexspiratoriskt tryck. För detaljer hänvisas till texten. vaken

anestesi + ZEEP

överst

anestesi + PEEP

överst

¥ ¥

¥ nederst

nederst

l/min

0,8

0,6

0,4

0,4 QS/QT = 6%

0,2

QS/QT = 2% 0

0,01 0,1

ventilation (VA)

100 VA/Q

0,01 0,1

100 VA/Q

0,01 0,1

100 VA/Q

blodﬂöde (Q)

3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 51

2016-02-22 15:42

Nervsystemet Flertalet fysiologiska funktioner i kroppens olika organ och vävnader styrs och regleras noggrant och kontinuerligt via nervsystemet, som genom nervimpulser möjliggör snabb spridning av information till och från olika organ och vävnader, och via det endokrina systemet, som ansvarar för långsammare hormonell reglering av viktiga fysiologiska processer. Normal neuronal funktion i centrala nervsystemet (CNS) och perifera nervsystemet (PNS) förutsätter i princip normala nivåer av fritt joniserat kalcium i plasma. Kalciumnivåerna i plasma regleras genom insöndring av parathormon (PTH) och kalcitonin (se nedan). Plasmakoncentrationen av joniserat kalcium är densamma i cerebrospinalvätska (CSF) och interstitialvätska (ISF). Den proteinbundna kalciumfraktionen i plasma påverkar inte kalciumnivåerna i hjärnans ISF, som (liksom CSF) i princip saknar proteiner. ISF står kontinuerligt i direkt kontakt med nervcellerna i CNS och PNS (se nedan). Vid extracellulär hyperkalcemi försvåras det intracellulära inflödet av natriumjoner, sannolikt genom att kalciumjoner påverkar konfigurationen av nervcellernas membranbundna natriumkanaler, vilket minskar natriuminflöde och excitabilitet. Extracellulär hypokalcemi ökar i stället risken för neuronal hyperexcitabilitet genom att natriumkanaler öppnas med massivt natriuminflöde. Som anestesiolog bör man känna till dessa principiella mekanismer bakom neurologiska symtom och fynd vid kalciumrubbningar. Redan vid marginellt sänkta nivåer av joniserat kalcium bör man vara speciellt uppmärksam på epileptiform aktivitet, muskelkramper/-ryckningar och parestesier som tecken på engagemang av cerebrala, motoriska respektive sensoriska neuron – i synnerhet om dessa symtom förekommer samtidigt. På motsvarande sätt bör påtaglig trötthet och muskelsvaghet – som tecken på cerebral respektive motorisk neuronal påverkan – betraktas som kliniska varningssignaler vid marginellt förhöjda kalciumnivåer.

Centrala nervsystemet Grundläggande funktioner hos CNS – som omfattar hjärnan (storhjärnan, lillhjärnan och

hjärnstammen) och ryggmärgen – är att bearbeta och tolka sinnesintryck, inte minst smärta och sensibilitet, att koordinera kroppens rörelser samt att upprätthålla och reglera mentala, intellektuella och vitala funktioner. Nervsystemet utgörs morfologiskt av grå och vit substans. Båda typerna förekommer i CNS (grå substans främst i barken, i subkortikala kärnstrukturer och centralt i ryggmärgen; vit substans för övrigt), medan PNS, med undantag för i ganglier (med talrika synapser), i princip enbart utgörs av vit substans. Den grå substansen innehåller huvudsakligen nervcellkroppar, medan vit substans främst representerar ledningsbanor med högt innehåll av myelin (som ger den vita nyansen). HJÄRNA

Den mänskliga hjärnan skiljer sig från övriga däggdjurs främst genom den omfattande hjärnbarken i storhjärnan, som representerar cirka 90 % av hjärnans totala vikt (1,3–1,4 kg). Barken i storhjärnan utgörs makroanatomiskt av frontal-, parietal-, temporal- och occipitallober, vilka grovt räknat svarar för tanke-, tal- och motoriska funktioner, känsel- och smärtupplevelser, hörsel- och balansfunktioner respektive synfunktion. Den 2–4 mm tjocka hjärnbarken är kraftigt veckad och upptar en sammanlagd yta på nästan en fjärdedels kvadratmeter. Här, i den kortikala grå substansen, finns i princip två typer av nervceller – excitatoriska pyramidceller och inhibitoriska stjärnceller. Subkortikalt återfinnns grå substans även i de basala ganglierna. För övrigt utgörs storhjärnan huvudsakligen av vit substans (se ovan). Mer än två tredjedelar av de kortikala neuronen i hjärnan utgörs av pyramidceller. Med långa utlöpare (axoner) står dessa via excitatoriska glutaminerga synapser i kontakt med nervceller inom andra delar av hjärnan, såväl ipsilateralt via associationsbanor som kontralateralt via kommissurbanor (bild 3:18). På detta sätt möjliggör pyramidceller neurofysiologiskt funktionella enheter inom och mellan olika områden av hjärnan. Via efferenta projektionsbanor (bild 3:18) står pyramidceller även i direkt kontakt med ett betydligt större antal celler i andra delar av CNS och PNS. Postsynaptisk excitation av nya pyramidceller förutsätter nämligen afferent konvergens

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 52

2016-02-22 15:42

med synkroniserad aktivering via ett stort antal synapser. Tydligast blir detta i den vita substansen omedelbart innanför bakre delen av frontalloben, där uppskattningsvis en miljon pyramidcellsaxoner från vardera hjärnhalvan konvergerar genom den vita substansen mot capsula interna. Dessa kortikospinala pyramidala efferenter från frontala motorkortex descenderar subkortikalt via capsula interna, diencefalon (med talamus och hypotalamus), mesencefalon, pons och förlängda märgen mot ryggmärgen. På vägen dit avgår grenar till bland annat talamus, corpus striatum och motoriska hjärnstamskärnor (se nedan). Efter pyramidbanekorsningen i förlängda märgen fortsätter 5–10 % av de motoriska fibrerna ventromedialt ipsilateralt i ryggmärgen som den extrapyramidala ventrala kortikospinala banan, vilken under sidoinflytande från lillhjärnan och ryggmärgen själv främst synkroniserar muskelaktivitet för att optimera koordination och balans. Huvuddelen (90–95 %) av pyramidbanan korsar dock över på låg hjärnstamsnivå och bildar dorsolateralt kontralateralt i ryggmärgen den laterala kortikospinala banan, som främst viljemässigt kontrollerar skelettmuskulatur distalt i extremiteterna, inte minst avseende finmotorik. Pyramidbanans nervtrådar ansluter i ryggmärgens grå substans till interneuron i spinala reflexbågar och i bakhornen (möjliggör därmed motorisk kontroll via sensorisk feedback), samt till motoriska neuron i framhornen. De allra flesta fibrer i pyramidbanesystemet (> 95 %) är tunna (< 5 μm) och

Bild 3:18 Principiell skiss över hur olika cerebrokortikala neuron står i förbindelse med varandra.

stjärnceller pyramidceller associationsbanor

kommissurbanor

projektionsbanor

tunt myeliniserade. Därmed är de också långsamt ledande. Resten (cirka 30 %) av hjärnbarkens neuron utgörs av stjärnceller (astrocyter). Dessa fungerar som kortikala interneuron och förbinder, med kortare utskott (dendriter) via inhibitoriska GABA-erga synapser, pyramidceller och stjärnceller med varandra. De båda hemisfärerna i lillhjärnan är sinsemellan förbundna via vermis. Lillhjärnan kommunicerar via hjärnstammen med storhjärnan, talamus och ryggmärgen. Detta underlättar, via inverkan på det extrapyramidala motoriska systemet (se ovan), bland annat muskelkoordination och balans. Omedelbart under storhjärnan börjar hjärnstammen, som utgörs av mellanhjärnan, pons och förlängda märgen. Hjärnstammen har tre huvudsakliga funktioner. Här koordineras och regleras (via det retikulära aktiverande systemet) sensoriska och motoriska funktioner mellan storhjärnan, lillhjärnan och ryggmärgen. I hjärnstammen finns också kärnorna till nio motoriska och/eller parasympatiska kranialnerver (III–VII, IX–XII). Via specifika centra i förlängda märgen upprätthålls även bland annat respiratorisk, kardiovaskulär och gastrointestinal homeostas. I övre delen av hjärnstammen, omedelbart under storhjärnan, ligger mellanhjärnan. Här, genom de ventrala delarna av hjärnans pedunklar, fortsätter de sensoriska och motoriska bansystemen i capsula interna till och från frontoparietala kortex (se ovan). I de röda kärnorna inom dorsala delar av pedunklarna finns relästationer. Via synapser i dessa kan lillhjärnan och ryggmärgen modifiera och reglera impulstrafiken i de extrapyramidala bansystemen (se nedan). I mellanhjärnan finns även två kranialnervskärnor (III–IV). Genom mellanhjärnan flyter också den cerebrala akvedukten mellan tredje och fjärde ventrikeln, via vilken CSF cirkulerar mellan intraoch extrakraniella delar av CNS. I mellersta delen av hjärnstammen, pons, finns fyra kranialnervskärnor (V–VIII) samt ett antal pontina kärnor. I förlängda märgen återfinns de nedre fyra kranialnervskärnorna (IX–XII), sensoriska kärnor (gracilis, cuneatus) samt centra för andnings-, hjärt- och kärlreglering. Genom hela hjärnstammen passerar också pyramidbanan, som styr motoriken i övre och nedre delarna av krop3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 53

2016-02-22 15:42

pen (se nedan), på sin fortsatta väg genom ryggmärgen. Från ryggmärgen nås hjärnstammen av sensoriska banor för beröring från ipsilaterala kroppshalvan. Här korsar dessa synaptiskt över kontralateralt. Hjärnstammen tar också emot sensoriska banor för smärta från kontralaterala kroppshalvan. Dessa har korsat över redan på spinal nivå. Hjärnstammens sensoriska banor för såväl beröring som smärta från kontralaterala kroppshalvan (se nedan) bildar i talamus synapser med postsynaptiska neuron, som når sensoriska kortex framtill i parietalloberna. Från motorkortex baktill i frontalloberna når via hypotalamus ipsilaterala motoriska banor hjärnstammen. Dessa korsar i hjärnstammen över kontralateralt utan (pyramidala) eller med (extrapyramidala) synapser för att sedan via synapser i ryggmärgens framhorn innervera skelettmuskulatur (se nedan). Det pyramidala systemets direkta förbindelser mellan hjärnbarken och ryggmärgens framhornsceller möjliggör mer exakt styrning av enstaka muskler för i första hand optimal viljemässig finmotorik. Det extrapyramidala systemets mer indirekta väg via synapser i hjärnstammen gör det möjligt för främst lillhjärnan, men även ryggmärgen själv, att påverka och modifiera motoriska signaler från storhjärnan på vägen mot framhornscellerna i ryggmärgen. Därmed kan rörelser hela tiden finjusteras, samordnas och korrigeras för att uppnå och upprätthålla optimal balans, kroppskontroll och koordination. RYGGMÄRG

Den lillfingertunna ryggmärgen, som utgör en direkt fortsättning av förlängda märgen, sträcker sig från foramen magnum på hög cervikal till hög lumbal nivå och är totalt 40–50 cm lång. På L1-nivå (hos yngre barn först på L2-nivå) övergår ryggmärgen sedan i cauda equina, som utgörs av nervfibrer som längre kaudalt lämnar kotpelaren i form av lägre lumbala, sakrala och koxygeala spinalnerver. Av människans totalt 31 par spinalnerver (se nedan) utgår åtta från cervikal, tolv från torakal, fem från lumbal, fem från sakral och ett från koxygeal nivå. Ryggmärgen och cauda equina ligger inneslutna i durasäcken och omspolas därmed, liksom hjärnan, kontinuerligt av CSF (se nedan).

Ryggmärgen består av grå och vit substans (se ovan). Den grå substansen ligger centralt i ryggmärgen och har i tvärsnitt formen av en fjäril. Sensoriska spinalnerver i dorsala nervrötter ansluter via perifera dorsalrotsganglier (där nervcellkropparna är belägna) till den grå substansens bakre horn och bildar ipsilaterala synapser där (Rexeds laminae I–VI) samt i delar av den grå substansens främre horn (Rexeds lamina X). Postsynaptiskt lämnar sedan motoriska α- och γ-motorneuron (tabell 3:3) ryggmärgen via ventrala nervrötter för att försörja skelettmuskulatur inom sina specifika myotom. Spinala reflexer utlöses via dessa banor, och impulstrafiken står normalt under central inhibitorisk kontroll via descenderande bansystem. Genom ryggmärgen går ascenderande sensoriska signaler via tractus spinothalamicus anterior och tractus spinothalamicus lateralis, vilka är belägna på var sin sida om ventralroten (bild 3:19). Av descenderande motoriska signaler följer extrapyramidala fibrer tractus corticospinalis anterior och pyramidala fibrer tractus corticospinalis lateralis genom ryggmärgen (bild 3:19). CEREBROSPINALVÄTSKA

Hjärnan och ryggmärgen står i kontinuerlig kontakt med CSF, som flödar genom ventrikelsystemet för att via fjärde venrikeln nå subaraknoBild 3:19 Schematisk skiss över ett tvärsnitt av ryggmärgen med ascenderande (rött) och descenderande (blått) bansystem. Tractus corticospinalis lateralis Dorsalkolumner Dorsalhorn

Dorsal nervrot Sensoriskt dorsalrotsganglion

Spinalnerv

Ventral nervrot Tractus spinothalamicus lateralis Ventralhorn

Tractus spinothalamicus anterior Tractus corticospinalis anterior

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 54

2016-02-22 15:42

idalrummet. Förutom att CSF gör det möjligt för olika mediatorer och näringsämnen att nå cellerna i CNS, skyddar den hjärnan mot traumatisk vävnadsskada vid yttre mekanisk påfrestning. Den fungerar också som volymbuffert i samband med fokalt expansiva cerebrala lesioner och möjliggör därmed viss fortsatt expansion av parenkymet utan att det intrakraniella trycket samtidigt nämnvärt stiger. Genom energikrävande aktiv sekretion, under inflytande av karbanhydras, bildas 500–600 ml/ dygn (cirka 0,4 ml/min.) av CSF i plexus choroideus i sidoventriklarna och tredje ventrikeln. Genom passiv reabsorption återförs CSF till vensystemet via araknoidalvilli, som från subaraknoidalrummet buktar in i sagittalsinus mellan hemisfärerna. Den totala volymen av CSF är cirka 150 ml, och sammansättningen skiljer sig från den i plasma främst genom att proteiner i princip helt saknas (tabell 3:2). Elektrolyt- och glukosnivåerna överensstämmer rimligt väl. Att de lägre kaliumnivåerna inte, som i plasma, fluktuerar över tid som resultat av varierande muskelaktivitet, är viktigt för att upprätthålla nervcellernas vilopotential och elektriska aktivitet. De låga kalciumnivåerna motsvarar nivåerna av fritt joniserat kalcium i plasma, då ju förutsättningar saknas för proteinbindning i CSF. Hjärnans ISF har i princip samma sammansättning som CSF. BLOD–HJÄRNBARRIÄR

Blod–hjärnbarriären fungerar som ett semipermeabelt membran mellan plasmavolymen i kapillärblodet och hjärnparenkymets ISF. BarriärfunkTabell 3:2 Sammansättning av cerebrospinalvätska (CSF) och plasma. Hjärnans interstitialvätska har i princip samma sammansättning som CSF.

tionen upprätthålls genom tight junctions mellan kapillärernas endotelceller och har avgörande betydelse för hjärnans näringstillförsel, neuromodulering och osmotiska vätskereglering. Genom sympatikuspåverkan kan barriärfunktionen fortlöpande anpassas till förändringar i framför allt syresättning eller systemblodtryck. Det kontinuerliga utbytet mellan hjärnans ISF och CSF bidrar till deras likartade elektrolyt-, glukos- och proteinkoncentrationer (tabell 3:2). Blod–hjärnbarriären medför dock att vissa läkemedel passerar sämre, eller inte alls, över från blodbanan till hjärnan. Lättast penetrerar uttalat fettlösliga substanser över i hjärnans ISF. Att specifika delar av hjärnan befinner sig utanför blod–hjärnbarriären gör det möjligt för neurohormoner att direkt insöndras till blodbanan och för biokemiska förändringar i plasmavolymen att direkt påverka kemoreceptorer i omedelbar anslutning till hjärnans nervceller. Exempel på detta är den direkta insöndringen till blodbanan av oxytocin eller antidiuretiskt hormon från neurohypofysen respektive kemoreceptorstimuleringen av area postrema (kräkcentrum) via biokemiska förändringar i blodet vid t.ex. akuta förgiftningstillstånd. METABOLISM OCH SYREFÖRBRUKNING

Normalt täcks omkring 90 % av hjärnans energibehov genom aerob glykolys. Eftersom glukosförrådet i de cerebrala kärlen bara räcker under några minuter, är hjärnan helt beroende av att glukos fortlöpande tillförs via blodflödet. Fullgod hjärnfunktion, som bland annat förutsätter upprätthållande av jongradienter samt syntes, transport och återupptag av neurotransmittorer, är i hög grad beroende av energikrävande biokemiska processer. Grovt räknat går cirka 60 % av energiförbrukningen åt till neuronala elektrofysiologiska funktioner och resten till cellulär homeostas.

Cerebrospinalvätska

Plasma

Natrium (mM)

144–152

136–148

BLODFLÖDESREGLERING

Kalium (mM)

2,0–3,0

3,8–5,0

Kalcium (mM)

1,1–1,3

2,2–2,6

Klorid (mM)

123–128

95–105

Bikarbonat (mM)

24–32

Glukos (mM)

2,5–4,5

3,0–5,0

Proteiner (g/l)

0,2–0,3

60–80

Hjärnan står för cirka 20 % av kroppens syreförbrukning och tar emot cirka 20 % av hjärtminutvolymen, trots att den bara motsvarar cirka 2 % av kroppsvikten. Under basala förhållanden är hjärnan därför bättre genomblödd i förhållande till sitt syrebehov än andra organsystem och vävnader. Syrebehovet 3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 55

2016-02-22 15:42

kan därmed tillgodoses vid lägre grader av oxygenextraktion, och normalt ligger den regionala venösa oxygenmättnaden på 60–75 %. Ändå är hjärnans genomblödning högprioriterad vid svår cirkulatorisk chock (u kap. 12, s. 224). Hjärnans blodflöde (CBF) regleras via lokalt myogena, metabola och neurogena mekanismer. Hjärnans autoregulation syftar till att – genom lokalt myogena förändringar (inom loppet av sekunder) av resistansen i prekapillära arterioler – upprätthålla CBF på väsentligen samma nivå, cirka 50 ml/100g/min., trots varierande cerebralt perfusionstryck (CPP). Normalt följer CPP medelartärtrycket (MAP), men vid ökat intrakraniellt tryck (ICP) minskar CPP (enligt formeln CPP = MAP – ICP). Under intrakraniell normotension är CBF i princip oförändrat vid MAP på nivåer mellan cirka 50 och cirka 150 mm Hg. I samband med svår sjukdom eller kroppsskada bör man som anestesiolog vara väl medveten om riskerna för såväl cerebral som, i synnerhet, renal (se nedan) hypoperfusion vid MAP < 50 mm Hg. Hos patienter med systemisk hypertension är hjärnans autoregulationskurva högerförskjuten. Därmed föreligger maximal prekapillär vasokonstriktion först vid nivåer av MAP på 160–180 mm Hg och maximal prekapillär vasodilatation redan vid nivåer på 60–80 mm Hg. Detta bör man som anestesiolog också vara medveten om när man avgör vilka lägsta nivåer av MAP enskilda svårt sjuka eller skadade patienter kan förväntas tolerera i samband med akut omhändertagande, transport, omfattande kirurgiska ingrepp och intensivvård. Vid hypertension kan hjärnans genomblödning bli otillräcklig redan vid måttligt sänkta blodtrycksnivåer. Cerebrala arterioler reagerar även på lokala metabola förändringar, så att det regionala blodflödet hela tiden anpassas efter hjärnans aktuella behov av oxygen och glukos (se ovan). Trots att denna koppling betraktas som den viktigaste för att reglera CBF, är de exakta bakomliggande mekanismerna ofullständigt kartlagda. Lokala koncentrationer av kaliumjoner, vätejoner och laktat har sannolikt betydelse, men eftersom blodflödet i princip justeras utan tidsfördröjning har de lokala förändringarna i prekapillär vasomotortonus föreslagits kunna medieras via acetylkolin, 5-hydroxitryptamin eller kvävemonoxid.

Därutöver påverkas CBF sigmoidalt av blodets koldioxidnivåer via förändringar av pH i CSF och hjärnans ISF. Reaktionerna är momentana, då koldioxid enkelt diffunderar mellan plasma, CSF och ISF och påverkar vätejonkoncentrationerna där, eftersom vätejoner inte passerar blod–hjärnbarriären (se ovan). Acidos i CSF motverkas dock inom 4–8 timmar genom buffring med bikarbonatjoner. Liksom för de metabola (se ovan) och hypoxiska (se nedan) svaren har kvävemonoxid föreslagits kunna mediera det hyperkapniska svaret. Relationen mellan CBF och PaCO2 är approximativt linjär (cirka 10 ml × 100g-1 × min.-1ŸkPa-1) inom intervallet 3,3–10,0 kPa, medan kurvan planar ut för något högre eller lägre nivåer av PaCO2. Detta innebär att ett normalt CBF vid PaCO2 cirka 5,5–6,0 kPa faller under 40 ml × 100g-1 × min-1 redan inom nedre delen av det fysiologiska intervallet (4,6-5,0 kPa). Vid PaCO2 > 10,6 kPa föreligger i allmänhet maximal prekapillär vasodilatation, och CBF, som då ungefär fördubblats (till cirka 100 ml × 100g-1 × min-1), ökar inte vid ytterligare koldioxidretention. På motsvarande sätt föreligger maximal prekapillär vasokonstriktion vid nivåer < 3,0 kPa, varvid CBF reducerats till cirka 20 ml × 100g-1 × min-1. Därefter faller inte CBF vid ytterligare hypokapnemi (se nedan). Även prekapillär cerebral hypoxisk vasodilatation uppträder med ökande CBF vid progredierande arteriell hypoxemi. Mycket talar i dag för att CBF börjar stiga redan vid SpO2 < 90 %, vilket normalt motsvarar PaO2 < 7,0–7,5 kPa. Vid nivåer < 3,0 kPa har CBF i allmänhet fördubblats. Det är inte klarlagt i vilken omfattning neurogen reglering via kemoreceptorsvar respektive vaskulär reglering via lokala nivåer av laktat, kalium eller adenosin påverkar det samlade svaret. Liksom för de metabola och hyperkapniska svaren (se ovan) har kvävemonoxid föreslagits kunna ha betydelse för det hypoxiska svaret. Även arteriell hyperoxemi reducerar CBF, och CBF faller cirka 10 % under exponering för 100 % oxygen. Traditionellt har neurogena mekanismer förmodats ha underordnad betydelse för hjärnans blodflödesreglering. Hjärnans afferenta cirkulation står emellertid under kontinuerlig autonom kontroll. Detta sker i första hand via vasokonstringerande sympatiska fibrer från övre delen av de

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 56

2016-02-22 15:42

sympatiska gränssträngarna (övre cervikala ganglier och ganglium stellatum) vid sidan om halskotpelaren (se nedan), och delvis även via vasodilaterande parasympatiska fibrer från cervikala ganglier (se nedan) och motsvarande strukturer i karotisbifurkationerna. Det autonoma svaret samordnas och modifieras centralt (se nedan). Förmodligen är dessa mekanismer även involverade i den snabba metabola regleringen av CBF (se ovan), medan flödesförändringarna sannolikt i första hand upprätthålls genom lokala biokemiska mekanismer. Utöver dessa mekanismer påverkar även blodets viskositet regleringen av CBF. Vid nivåer av erytrocytvolymfraktion (EVF) < 35 % börjar CBF stiga för att med avseende på syretransporterande förmåga nå ett optimum vid EVF cirka 30 %. Om CBF skulle sjunka till lägre nivåer (< 20 ml × 100 g-1 × min-1), exempelvis i samband med grav cirkulatorisk chock, minskar hjärnans elektrokortikala aktivitet (se nedan) så kraftigt, att medvetslöshet inträder tidigt. Vid ytterligare halvering av CBF (< 10 ml × 100g-1 × min-1) kan inte längre cellulära jongradienter upprätthållas, vilket leder till massivt inflöde av natrium- och kalciumjoner i cellerna. Resultatet kan bli regionala eller globala ischemiska skador med neuronal svullnad och celldöd. INTRAKRANIELLT TRYCK

Den intrakraniella volymen utgörs till cirka 83 % av hjärnparenkym, 11 % av CSF och 6 % av blod. Kraniet som innesluter allt detta är helt oeftergivligt. Därmed förutsätter ett normalt ICP i hjärnans sidoventriklar (10–15 mm Hg hos vuxna) att den sammanlagda intrakraniella volymen förblir oförändrad. Eftersom samtliga komponenter i hjärnan är vätskor eller vävnader och därmed inte kan komprimeras, är den enda möjligheten för intrakraniell expansion (av hjärnparenkymet) utan att ICP samtidigt ökar att i första hand CSF och i andra hand blod lämnar kraniet. Detta sker för CSF via fjärde ventrikeln till spinalkanalen (se ovan), och för blod från sinusoider och piala vener till vensystemet extrakraniellt. Den senare mekanismen utnyttjas i dag kliniskt för att farmakologiskt förebygga ICP-stegring eller sänka ett förhöjt ICP hos svårt skallskadade patienter.

ELEKTROKORTIKAL AKTIVITET

Koordination, främst via hjärnstammen och talamus, av synaptisk impulstransmission inom hjärnbarken ger upphov till rytmiskt återkommande elektriska spänningsfält i parallellt orienterade neuron. Den elektrokortikala aktiviteten kan från skallens utsida fångas upp via skalpelektroder och registreras som ett elektroencefalogram (EEG). De första EEG-registreringarna genomfördes av Berger redan under 1920-talet, inledningsvis främst för att diagnostisera förändrad elektrokortikal aktivitet i samband med organisk CNS-sjukdom och epilepsi. I dag registreras EEG elektroniskt via ett tjugotal skalpelektroder. Vid bipolär registrering är elektroderna parvis sammankopplade longitudinellt eller transversellt enligt samma princip som för extremitetsavledningarna i ett EKG. Vid unipolär registrering är varje enskild elektrod sammankopplad mot en gemensam referens (ofta ett stort antal sammankopplade elektroder) i analogi med hur prekordialavledningarna i EKG avleds. Upp till puberteten utvecklas den elektrokortikala aktiviteten, men EEG förändras därefter inte nämnvärt under resten av livet. Genom frekvensanalys av EEG i vila brukar den cerebrokortikala aktiviteten traditionellt delas in i fem på varandra överlagrade grundrytmer med sinsemellan olika bandbredd (bild 3:20). Normalt dominerar alfarytm med 8–12 Hz frekvens och cirka 50 μV amplitud under vila med slutna ögon. Vid cerebrokortikal aktivering ersätts denna vilorytm av snabbare (> 12 Hz) beta- och/eller gammarytm med lägre amplitud. Vid cerebrokortikal hämning domineras bilden i stället av långsammare (< 8 Hz) theta- och/eller deltarytm med högre amplitud. Betarytm och (i synnerhet) gammarytm uppträder i samband med intellektuell aktivering. Thetarytm föreligger i samband med trötthet och under drömsömn, medan deltarytm ses under djup sömn, sedering och generell anestesi samt efter globalt eller regionalt cerebrala ischemiska lesioner. Många EEG-förändringar är emellertid ospecifika och därmed av ringa kliniskt värde för specifik differentiering mellan exempelvis inflammatorisk, metabol eller posthypoxisk global cerebral påverkan eller skada. Därför måste EEG-fynd 3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 57

2016-02-22 15:42

Bild 3:20 Traditionella grundrytmer i människans elektroencefalogram. Med stigande frekvens minskar amplituden, och med sjunkande frekvens ökar den. Förändringarna i frekvens och amplitud motsvarar dock inte ordningsföljden mellan bokstäverna i det grekiska alfabetet, eftersom grundrytmen i vila (det mellersta av de fem frekvensbanden) betecknas alfarytm.

JDPPD Ȗ

32-120 Hz

EHWD ȕ

12-32 Hz

DOID Į

8-12 Hz

WKHWD ș

4-8 Hz

GHOWD į

<4 Hz

1 sekund

alltid tolkas och värderas i ett kliniskt sammanhang för att kunna vara till ledning, men kan då underlätta individuell prognostisk bedömning efter exempelvis hjärtstillestånd eller grav asfyxi. Även totalt utsläckt (isoelektrisk) cerebrokortikal aktivitet – inte sällan till följd av metabol, toxisk, farmakologisk och/eller hypoterm påverkan – är dock förenlig med bibehållen hjärnstamsfunktion, och EEG spelar ingen avgörande roll för diagnostik av total hjärninfarkt. Vid traumatisk, ischemisk/ vaskulär eller inflammatorisk primär skada på vakenhetscentrum (formatio reticularis) i hjärnstammen föreligger ofta intermittent cerebrokortikal påverkan med episodiskt långsamt EEG. Även nyligen genomgången misstänkt regional cerebrokortikal påverkan – traumatisk, ischemisk/ vaskulär eller inflammatorisk – kan inte sällan snabbt fångas upp som regional EEG-påverkan (se ovan) inom det misstänkta området och därmed ge fortsatt klinisk vägledning. Under intensivvård används i dag rutinmässigt elektronisk långtidsregistrering av EEG, cerebral function monitoring, i samband med misstänkt eller säkerställd epileptiform cerebrokortikal aktivitet, i synnerhet status epilepticus.

Strax före millennieskiftet började man utveckla och marknadsföra utrustning för monitorering av anestesidjup i syfte att i första hand förebygga varseblivning under narkos, s.k. awareness. I princip bygger dessa tekniker antingen på registrering, frekvensanalys och bearbetning av elektrokortikal och elektromyografisk aktivitet, i allmänhet med algoritmer utan öppen källkod, eller på registrering av cerebrokortikala reaktionspotentialer, auditory evoked potentials (AEP), efter repetitiv ljudstimulering via hörselgången. Senare års omfattande metaanalyser har dock visat att peroperativ monitorering med dessa tekniker möjligen minskar risken för varseblivning något under intravenös anestesi (där simulerade plasmakoncentrationer inte kan verifieras på indivinivå), men däremot inte under inhalationsanestesi (där endtidala koncentrationer däremot rutinmässigt kan verifieras på individnivå). Mycket talar för att varseblivning utan nämnvärd samtidig nociceptiv stimulering kan undvikas vid ålderskorrigerad exponering för > 0,6 MAC (endtidalt) av ett modernt inhalationsanestetikum. För kontinuerlig peroperativ spinal monitorering av ryggmärgsfunktion i samband med vissa typer

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 58

2016-02-22 15:42

av ryggkirurgi används somatosensoriska hjärnreaktionspotentialer (SEP). Man initierar då genom elektrisk stimulering av hudelektroder impulser via en perifer sensorisk nerv till ryggmärgens bakhorn på, eller strax nedanför nivån för det kirurgiska ingreppet och registrerar samtidigt det elektrokortikala svaret i den kontralaterala somatosensoriska parietala hjärnbarken. Ibland kompletterar man med samtidig motorisk neurografi, varvid man elektriskt eller magnetiskt stimulerar den somatomotoriska hjärnbarken och registrerar det kontralaterala perifera motoriska svaret distalt om nivån för det ryggmärgsnära kirurgiska ingreppet.

Perifera nervsystemet Det somatosensoriska och det autonoma nervsystemet utgör tillsammans det perifera nervsystemet, PNS, som representeras av samtliga nervrötter, ganglier, nerver och sinnesceller utanför CNS. Till och från CNS går all information via 12 par kranialnerver och 31 par spinalnerver. Båda dessa typer av nerver kan leda afferent (sensorisk) information till CNS och/eller efferent (motorisk) information från CNS. Med undantag för kranialnerv I och II (se nedan) utgörs nerverna i PNS av A-, B- och C-fibrer (tabell 3:3), där smärtupplevelser för-

medlas via A-delta- (Aδ-) och C-dorsalrotsfibrer (ukap. 33, s. 599). I alla kranialnerver och spinala nerver som utgår från CNS är neurotransmittorn acetylkolin. Även postganglionära parasympatiska nerver är kolinerga, medan postganglionära sympatiska nerver, med enstaka undantag (se nedan), i stället använder noradrenalin som transmittorsubstans. Den somatosensoriska delen av PNS förmedlar sinnesintryck till CNS från sinnesceller via afferenta sensoriska nerver och rörelseimpulser från CNS genom kolinerg kemotransmission till skelettmuskulaturen via efferenta motoriska nerver. Den autonoma delen av PNS representeras av sympatiska och parasympatiska nerver med tillhörande ganglier. SOMATOSENSORISKA NERVSYSTEMET

Från hjärnan utgår 12 par kranialnerver med sensoriska, motoriska och/eller parasympatiska funktioner (bild 3:21). De båda första kranialnerverna (I–II) är rent sensoriska och utgör egentligen tunna förlängningar av hjärnan själv. Nervus olfactorius (I) förmedlar lukt och utgår från storhjärnans undersida till övre näshålan, medan nervus opticus (II), synnerven, går mellan talamus och näthinnan. De övriga tio kranialnerverna (III–XII) är däremot äkta nerver. Med undantag för nervus

Tabell 3:3 Fysiologisk karakteristik av nerver i perifera nervsystemet hos människan. Fibertyp

Nervfunktioner

Myelinisering

Nervdiameter (mm)

Ledningshastíghet (m/s)

A-alfa- (Aα-)

proprioception motorik

12–20

70–120

A-beta- (Aβ-)

beröring tryck

5–12

30–70

A-gamma- (Aγ-)

motorik

3–6

15–30

A-delta- (Aδ-)

smärta tryck temperatur

2–5

12–30

C- (C-dorsalrots-)

smärta temperatur mekanoreception spinalt reflexsvar

–

0,4–1,2

0,5–2,0

B-

preganglionärt (sympatiska och parasympatiska systemet)

3–15

C-

postganglionärt (sympatiska systemet)

–

0,3–1,3

0,7–2,3

3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 59

2016-02-22 15:42

vestibulocochlearis (VIII), som liksom lukt- och synnerverna är rent sensorisk, utgår dessa från specifika kranialnervskärnor i hjärnstammen (se ovan), eftersom de har motoriska och/eller parasympatiska funktioner. Principiellt sett är de annars organiserade som spinalnerverna, dvs. med neuronala cellkroppar till sina sensoriska fibrer förlagda till ganglier utanför CNS (V, VII–X), och med cellkroppar till de motoriska (III–VII, IX, XI–XII) och/eller parasympatiska (III, VII, IX–X) fibrerna (i sina hjärnstamskärnor) i CNS (bild 3:21). Normal neuromuskulär funktion förutsätter i princip normala nivåer av fritt joniserat kalcium i plasman och hjärnans ISF. Extracellulär hypokalcemi ökar risken för hyperexcitabilitet (tetani) genom att öka det intracellulära inflödet av natriumjoner i nervcellerna via cellmembranens natriumkanaler, medan natriuminflödet i stället försvåras vid hyperkalcemi, vilket minskar den neuronala excitabiliteten. Den neuromuskulära transmittorsubstansen acetylkolin lagras presynaptiskt i axonala vesikler såväl distalt (för omedelbar frisättning) som proximalt (för kraftigare eller mer långvarig frisättning). Via cykliskt adenosinmonofosfat (cAMP) och fosfodiesteras kan vid behov mer proximalt belägna vesikler mobiliseras distalt. Vid depolarisation av nervterminalens cellmembran öppnas spänningsberoende kalciumkanaler, kalciumjoner flödar intracellulärt och vesiklerna frisätter acetylkolin i synapsklyftan. Acetylkolinreceptorer förekommer i den motoriska ändplattans nerv- och muskelcellmembran. Presynaptiska receptorer (i nervcellmemN.I. Olfactorius

lukt

N.II. Opticus

syn

N.III. Oculomotorius

blickriktning

N.IV. Trochlearis

blickriktning

N.V. Trigeminus

ansikte • kornea • skalp • dura

mios

N.VI. Abducens

blickriktning

N.VII. Facialis

främre tunga

N.VIII. Vestibulocochlearis

hörsel • balans

N.IX. Glossopharyngeus N.X. Vagus

ansiktsrörelse

bakre tunga • svalg • smak

tuggning

submandibularis

sväljning

luftvägar • hörselgång • bukviscera myokard • bronker • magtarmkanal

N.XI. Accessorius

huvudvridning • skulderlyftning

N.XII. Hypoglossus

tungrörelser

branet) blockeras enbart av icke-depolariserande, och postsynaptiska (i muskelcellmembranet) även av depolariserande, muskelrelaxantia (u kap. 4, s. 70). Receptorerna består av fem subenheter, tubulärt arrangerade runt en central jonkanal som är stängd i vila (bild 3:22). Två cysteininnehållande subenheter har var sitt extracellulärt bindningsställe för acetylkolin. I muskelcellmembranet måste frisatt acetylkolin postsynaptiskt binda till båda bindningsställena för att kanalen ska öppnas för natrium-, kaliumoch kalciumjoner. Samtidig aktivering av ett stort antal receptorer (vid högre acetylkolinkoncentration i synapsen) leder till att cellmembranet och det sarkoplasmatiska retiklet i muskelcellen depolariseras, vilket via kalciumfrisättning medierar muskelkontraktion. Frisatt acetylkolin i synapsklyftan aktiverar även presynaptiska receptorer och säkerställer därmed, genom positiv återkoppling, fortsatt axonal frisättning av acetylkolin under repetitiv stimulering. Vid receptorblockad (u kap. 4, s. 70) med icke-depolariserande muskelrelaxantia uppstår muskulär uttröttbarhet till följd av otillräcklig acetylkolinfrisättning vid repetitiv stimulering. Depolariserande muskelrelaxantia, som enbart blockerar postsynaptiskt, orsakar däremot ingen sådan uttröttning. Därför kan train-of-four(TOF) och post-tetanic-count- (PTC) stimulering användas för att bedöma graden av muskelrelaxation av icke-depolariserande (men inte depolariserande) relaxantia. Under inverkan av enzymet acetylkolinesteras och koenzym A bryts fritt acetylkolin snabbt ner

parotis

Bild 3:21 Schematisk skiss över kranialnerverna och deras viktigaste sensoriska, motoriska och parasympatiska funktioner. Sensoriska funktioner visas i rött, motoriska i blått och parasympatiska i grönt.

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 60

2016-02-22 15:42

İ Į

Bild 3:22 Principiell skiss över acetylkolinreceptorns läge i muskelmembranet. Notera jonkanalens utseende i tvärsnitt och de fem subenheternas relativa positioner.

10 nm

till acetat och kolin, som sedan återupptas av nervterminalen för syntes av nytt acetylkolin. AUTONOMA NERVSYSTEMET

Autonoma nervsystemet, som utgörs av det sympatiska och det parasympatiska, ansvarar, via reflexbågar och central modulering, för reglering av ett stort antal kroppsfunktioner. Det sympatiska nervsystemets neurotransmittorer är acetylkolin preganglionärt och noradrenalin postganglionärt (med undantag för spottkörtlar). I det parasympatiska nervsystemet är acetylkolin neurotransmittor både pre- och postganglionärt. Dessa reflexbågar representeras av efferenta kolinerga preganglionära neuron från kranialnervskärnor i hjärnstammen eller från sakralryggmärgen, vilka i perifera autonoma ganglier bildar synapser med somatiskt och visceralt afferenta adrenerga postganglionära neuron. Undantag är binjuremärgen, där aktivering av preganglionära kolinerga efferenter framkallar direkt insöndring av katekolaminer, framför allt adrenalin, till blodbanan. För central modulering ansvarar det limbiska systemet, som utgörs av delar av frontal- och temporalloberna med angränsande subkortikala strukturer, främst hippokampus, unkus, amygdala och hypotalamus. I limbiska systemet bearbetas främst känslo- och minnesfunktioner. Därmed kan autonoma, emotionella och intellektuella funktioner modifieras och samordnas som svar på olika yttre stimuli, vilket bland annat befrämjar kamp- och flyktreaktioner vid manifest eller hotande kroppsskada. De flesta sinnesceller som ingår i de autonoma reflexbågarna skickar dock ingen information till hjärnbarken. Män-

niskan har därmed normalt sett små möjligheter att voluntärt interferera med sympatiska och parasympatiska nervfunktioner. Preganglionära efferenta sympatiska neuron utgår från ryggmärgens ventralhorn inom torakala och högt belägna lumbala segment (Th1–L2). Axonerna följer motsvarande spinalnerver till sympatiska ganglier inom de båda paravertebralt belägna sympatiska gränssträngarna – pärlband av vardera 21–22 inbördes förbundna ganglier från cervikal till sakral nivå. Preganglionära axoner på Th1–L2-nivå kan via kolinerga synapser på samma, högre och lägre nivåer samtidigt ansluta postganglionärt till ett större antal adrenerga neuron i de sympatiska gränssträngarna mellan cervikal och lumbosakral nivå. Höga torakala segment i ryggmärgen innerverar preganglionärt myokardiet (Th1–Th4) och bronkerna (Th2–Th4). Sympatiska preganglionära efferenter följer även splanknikusnerven till kolinerga synapser i något av tre abdominella prevertebrala ganglier, belägna framför kotpelaren. Det övre av dessa, plexus coeliacus, ligger framför aorta och kotpelaren strax nedanför diafragma och försörjs preganglionärt från lägre belägna torakala segment (Th5–Th11). Härifrån avgår postganglionära adrenerga efferenter till övre mag–tarmkanalen och levern. Från de andra båda ganglierna (preganglionärt innerverade från Th10 respektive Th11–L2) avgår sympatiska adrenerga efferenter till nedre mag–tarmkanalen. Detta neurofysiologiska arrangemang gör det i princip möjligt för sympatisk preganglionär impulstrafik varifrån som helst i torakal- och övre lumbalryggen att påverka såväl de paravertebra3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 61

2016-02-22 15:42

la sympatiska gränssträngarna som prevertebrala ganglier. Dessutom etablerar preganglionära kolinerga neuron från ett stort antal torakala segment (Th5– Th11) direkt kontakt med endokrina körtelceller i binjuremärgen, vilket möjliggör neurogen reglering av humorala sympatikussvar. Dessa inresekretoriska celler är ombildade postganglionära sympatiska nervceller utan axoner. Vid preganglionär kolinerg stimulering frisätts katekolaminer till blodbanan. Detta illustrerar den väl utvecklade interaktionen mellan neurogent och endokrint medierad sympatikusaktivitet. Preganglionärt står impulstrafiken även under inflytande av bland annat substans P, enkefalin, somatostatin, 5-hydroxitryptamin och kvävemonoxid. Beträffande fysiologiska effekter av ökad sympatikusaktivitet hänvisas till andra delar av detta kapitel samt till kap. 12, s. 224. Det parasympatiska nervsystemet har en mindre utbredning i kroppen än det sympatiska. Systemets preganglionära neuron utgår från fyra kranialnervskärnor i hjärnstammen (okulomotorius, facialis, hypoglossus och vagus) och från sakrala rötter på tre nivåer (S2–S4). De kraniella preganglionära axonerna följer respektive kranialnerver (III, VII, IX, X) till parasympatiska ganglier. Tre av dem ansluter synaptiskt till tre parasympatiska kraniella ganglier, där ciliare (III) påverkar pupillstorleken, medan sfenopalatinum (VII) och otikum (XI) båda påverkar salivsekretionen. Vagala preganglionära afferenter står i förbindelse med ett antal parasympatiska viscerala ganglier, belägna nära respektive målorgan i bröst- och bukhålan (X), där de postsynaptiskt ansluter till organens kolinerga nervförsörjning. Dessa postganglionära parasympatiska neuron ingår, tillsammans med sensoriska och motoriska nervceller, i ett delvis självreglerande visceralt nätverk i tarmväggen, det enteriska nervsystemet. Detta reglerar via Meissners submukösa och Auerbachs myenteriska nervplexa mag–tarmkanalens peristaltik respektive sekretoriska funktioner. De sakrala preganglionära axonerna passerar via bäcken- och bukhålan till parasympatiska viscerala ganglier. Postganglionärt försörjer dessa bland annat urinblåsan (S2) och ändtarmen (S3). Beträffande fysiologiska effekter av parasympatikusaktivering hänvisas till andra delar av

detta kapitel samt till kap. 12, s. 224. Eftersom det saknas parasympatiska förbindelser mellan de isolerade kraniella och viscerala ganglierna, kan det parasympatiska nervsystemet – till skillnad från det sympatiska – relativt selektivt påverka enstaka organsystem. Det är dock viktigt att inför diagnostiska eller terapeutiska interventioner som anestesiolog vara medveten om hur den parasympatiska innervationen är distribuerad. Lokalisationen av parasympatiska ganglier (se ovan) predisponerar för perioperativa vagala reaktioner och illamående i samband med interventioner som omfattar ögon, öron, näs- och munhåla, svalg, hals, bröstkörtlar, urogenital- eller perianalsfär.

Smärttransmission Smärtfysiologi beskrivs i kapitel 33, s. 599.

Njurarna Funktion Njurarnas främsta uppgift är att upprätthålla människans livsviktiga inre homeostas genom kontinuerlig utsöndring av toxiska ämnen (metaboliter och exogent tillförda) i urinen och fortlöpande reglering av kroppens vätske-, elektrolyt- och syra– basbalans. Dessutom är njurarnas funktion central för kroppens blodtrycksreglering (via renin-angiotensin-aldosteronsystemet), erytropoes (via syntes av erytropoietin) samt kalcium- och magnesiumomsättning. Reservkapaciteten hos njurarna är hög. En människa klarar sig väl med bara en väl fungerande njure – både som njurdonator och som njurtransplanterad. Årligen insjuknar över 100 personer per miljon invånare i Sverige i dialys- eller transplantationskrävande svår njursvikt, oftast sekundärt till glomerulonefrit, diabetes eller cystnjurar. Kliniska tecken på njursvikt uppträder sällan så länge som minst 20 % av normal funktion återstår, och aktiv njurunderstödjande behandling krävs i allmänhet först när kapaciteten understiger 10 %. Utan sådan behandling kan en människa som helt saknar njurfunktion överleva i högst någon vecka.

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 62

2016-02-22 15:42

Blodflöde BLODFÖRDELNING I KROPPEN

Njurarnas blodflöde (RBF) utgör i runda tal drygt en femtedel av hjärtminutvolymen, trots att njurarna bara väger cirka 150 g vardera och därmed motsvarar mindre än en halv procent av individens kroppsvikt. Hos en vuxen frisk människa är RBF 1,0–1,2 l/min. Av kroppens övriga större organ är det bara hjärtat som kortvarigt (i samband med kraftig fysisk ansträngning) kan komma i närheten av njurarnas höga organgenomblödning på 3–5 ml/g/min. BLODFÖRDELNING INOM NJURARNA

Av RBF går cirka 90 % till njurbarken, som alltså är tio gånger bättre genomblödd än märgen som helhet. I den inre märgen, nära papillspetsarna, är genomblödningen bara någon procent av RBF. Det låga blodflödet där upprätthåller de höga koncentrationsgradienter i märgen av natrium, klorid och urea som främst åstadkoms av Henles slynga och är en förutsättning för osmotisk återabsorption av vatten till interstitialvätskan. Därifrån återförs den återresorberade vätskan snabbt och effektivt till de peritubulära kapillärerna (i analogi med vad som sker i slutet av alla kapillärer innan dessa töms i sina venoler), tack vare att dessa i princip har samma höga genomblödning som de afferenta, glomerulära och efferenta delarna av kärlstrukturen i njurkropparna. RENAL AUTOREGULATION

En viktig mekanism för självreglering av RBF representeras av tubuloglomerulär återkoppling via specialiserade epitelceller i omedelbar kontakt med mesengialceller i macula densa. Distala tubuli passerar här nära glomeruli. Förhöjda koncentrationer av natrium och klorid i distala tubuli, framför allt vid högt RBF och hög glomerulär filtrationshastighet (GFR), kan genom lokal signalering från macula densa påverka den juxtaglomerulära apparaten runt afferenta arteriolens inmynning och mediera lokal vasokonstriktion. Denna ultrastrukturella autoregulation av tonus i afferenta arterioler kan fortlöpande optimera RBF och GFR. Självregleringen möjliggör till och med optimerad genomblödning av enstaka nefron efter hur väl de för tillfället fungerar. Detta sker på ett sätt som påminner om hur lung-

cirkulationen genom hypoxisk vasokonstriktion (se ovan) regionalt och lokalt kan anpassas efter den alveolära ventilationen. Tack vare en normalt väl fungerande afferent och efferent autoreglering inom intervallet 50–170 mm Hg faller RBF hos flertalet vuxna först vid medelartärtryck (MAP) < 65–70 mm Hg. Denna systemiska blodtrycksnivå representerar därmed en naturlig gräns, som man som ansvarig anestesiolog ogärna vill underskrida under längre perioder hos multipelsjuka eller svårt skadade patienter i samband med omfattande kirurgiska ingrepp med eller utan efterföljande intensivvård. Vid mer långvarigt fall i MAP till < 50 mm Hg, oftast till följd av akut blödning, stänger sympatiska nervsystemet via neurogena och endokrina kompensationsmekanismer i princip av njurarnas arteriella cirkulation genom uttalad afferent och efferent arteriolär vasokonstriktion, medierad huvudsakligen via angiotensin II (se nedan). Därmed prioriteras genomblödningen av hjärta, lungor och hjärna. En grundläggande förutsättning för detta är njurarnas egen insöndring av renin (se nedan). I samband med svår sjukdom eller kroppsskada bör man vid MAP < 50 mm Hg vara väl medveten om riskerna för i synnerhet renal, men även cerebral (se ovan), hypoperfusion. PLASMAFLÖDE

Plasmaflödet genom njurarna (RPF) kan beräknas enligt formeln RPF = RBF × (1–EVF), där EVF betecknar erytrocytvolymfraktionen (hematokritvärdet). Njurarnas filtrationsfraktion – andelen som filtreras bort av den plasma som strömmar genom glomeruli – beräknas som kvoten mellan RPF, som är 0,6–0,7 l/min., och GFR, som är cirka 125 ml/min./1,73 m2 (se nedan). Hos en frisk njure ligger alltså filtrationsfraktionen omkring 0,2, vilket innebär att njurarna normalt ultrafiltrerar ungefär en femtedel av plasmaflödet.

Glomerulär filtration STRUKTURELL ORGANISATION

Varje njure innehåller omkring en miljon nefron. I varje nefron ingår en glomerulus, som utgörs av ett litet kapillärnystan med en tillförande (afferent) och en frånförande (efferent) arteriol. Var3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 63

2016-02-22 15:42

je glomerulus omges av en Bowmans kapsel, som utgör en invaginerad blind ände av den tubulus där merparten av njurarnas återabsorption av vatten och salter äger rum. Varje tubulus fortsätter sedan i njurbarken som en vindlande proximal tubulus, som nedåt- och uppåtstigande delar av Henles slynga i njurmärgen och, slutligen, som en vindlande distal tubulus i njurbarken. Ett tiotal nefron mynnar i ett gemensamt samlingsrör, och alla dessa bildar i märgen några hundra slutkanaler, som sedan tömmer sig i njurbäckenet.

Tabell 3:4 Filtrationskoefficienter för ett antal kroppsegna substanser samt inulin hos njurfriska.

ULTRAFILTRATION

Med utåtriktade hydrostatiska och inåtriktade onkotiska tryckgradienter på cirka 40 respektive 30 mm Hg filtrerar njurbarkens glomeruli primärurin (eller ultrafiltrat) via Bowmans kapsel till proximala tubuli med ett effektivt filtrationstryck på cirka 10 mm Hg. Den glomerulära filtrationen sker genom ett filter, som utgörs av fyra skikt (I–IV). Närmast kapillärlumen finns ett fenestrerat kapillärendotel (I), som normalt inte släpper igenom cellulära element, innanför dubbelskiktade basalmembran (II) av sammankopplade proteiner (framför allt kollagen). Utanför basalmembranen finns ett enkelt skikt av epiteliala podocyter (III), som utgör insidan av Bowmans kapsel och är tätt sammankopplade med primärutskott och förgrenade fotutskott. Mellan fotutskotten finns semipermeabla slitsmembran (IV), som tillsammans med podocyterna och deras utskott effektivt avskiljer basalmembranen från direkt kontakt med tubulära lumen i Bowmans kapsel. Det glomerulära ultrafiltratet passerar alltså (från kapillärlumen mot tubuluslumen) fenestrerat epitel, dubbla basalmembran samt epiteliala podocyter med utskott och semipermeabla slitsmembran. FILTRATIONSKOEFFICIENT

Med begreppet renal filtrationskoefficient för en substans avses kvoten mellan dess koncentration i ultrafiltrat och i plasma. Vid den glomerulära ultrafiltrationen kan normalt bara mindre molekyler – med molekylvikt och effektiv molekylradie upp till cirka 1,0 kDa respektive 2,0 nm – passera obehindrat. För sådana molekyler – med samma koncentration i ultrafiltrat som i plasma – blir alltså filtrationskoefficienten 1,0. För molekyler som inte alls kan filtreras är filtrationskoef-

Substans

Molekylvikt (kDa)

Effektiv molekylradie (nm)

Filtrationskoefficient

Vatten

0,018

0,10

1,00

Urea

0,060

0,16

1,00

Glukos

0,180

0,33

1,00

Inulin

5,2

1,48

0,98

Myoglobin

1,88

0,75

Hemoglobin

3,25

0,03

Albumin

3,55

< 0,01

ficienten 0. För övriga molekyler ligger filtrationskoefficienten mellan dessa extremvärden. Filtrationskoefficienter för ett antal kroppsegna substanser samt inulin (som används för direkt GFR-bestämning) sammanfattas i tabell 3:4. FILTRATIONSHASTIGHET

Hos en yngre frisk människa ligger GFR, som främst regleras via renal insöndring av renin (se nedan), på cirka 125 ml/min. per 1,73 m2 kroppsyta. Varje dygn ultrafiltrerar alltså njurarna hos en normalstor frisk vuxen människa omkring 180 liter primärurin. Med stigande ålder försämras njurfunktionen, framför allt på grund av systemisk arterioskleros, diabetes och/eller kronisk njurinflammation, och redan från 40–50 års ålder uppskattas GFR minska med cirka 10 ml/ min./1,73 m2 per tioårsperiod.

Tubulär återabsorption PROXIMALA TUBULI

Redan i proximala tubuli reabsorberas det mesta av vattnet, elektrolyterna och näringsämnena från primärurinen till peritubulära kapillärer. Samtidigt sker där också viss sekretion av toxiska metaboliter och substanser. Normalt återupptas cirka 99 % av primärurinens vatten, natrium- och kloridjoner, varav omkring två tredjedelar från proximala tubuli och resten huvudsakligen från Henles slynga (se nedan). Även merparten av glukos, aminosyror och bikarbonat som ultrafiltrerats återabsorberas proximalt, vilket gör att urinen i princip är iso-

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 64

2016-02-22 15:42

osmolär redan när den når Henles slynga. Behöver njurarna eliminera ett överskott av kloridjoner från extracellulärvätskan, kan bikarbonatjoner (som också är envärt negativa) samtidigt förloras. Ökade renala förluster av bikarbonat förklarar, tillsammans med avsaknad av acetatjoner i infusionslösningen, varför tillförsel av fysiologisk natriumkloridlösning vid hypovolemi medför högre risk för manifest metabol acidos än motsvarande tillförsel av ringeracetat, en buffrande kristalloid med lägre kloridinnehåll (u kap. 16, s. 326). HENLES SLYNGA

I framför allt den grövre uppåtstigande delen av Henles slynga reabsorberas relativt sett mer natrium- och kloridjoner än vatten. Detta upprätthåller en på djupet i njurmärgen tilltagande onkotisk tryckgradient, som möjliggör koncentration av urinen inom de mer proximalt belägna tunnare (i synnerhet djupare belägna) nedåt- och uppåtstigande delarna av slyngan samt i samlingsrören. I den raka och tjockare uppåtstigande skänkeln av Henles slynga utövar loopdiuretika som furosemid sin huvudsakliga effekt genom osmotisk natriures och sekundär hyperaldosteronism med återabsorption av natrium i distala tubuli och samlingsrören samt ökade förluster av kaliumoch vätejoner. Här verkar även karbanhydrashämmande diuretika som acetazolamid genom att öka bikarbonatförlusterna (bild 3:26). DISTALA TUBULI

I distala tubuli sker en hormonellt reglerad (se nedan) finjustering av vatten-, salt- och syra–basbalans. Regleringen möjliggörs av att distala tubuli passerar i nära kontakt med afferenta och efferenta arterioler till och från nefronets glomeruluskapillärer i den juxtaglomerulära apparaten. SAMLINGSRÖREN

I samlingsrören verkar natriumkanalblockerande diuretika som amilorid genom att blockera huvudcellernas epiteliala natriumkanaler och retinera K+ och H+. Här har även aldosteronhämmande diuretika som spironolakton sina effekter via mineralkortikoidreceptorer i huvudcellerna och retention av K+.

ANP

angiotensin II

PTH

aldosteron ADH

Bild 3:23 Principiell hormonell inverkan på olika strukturella nivåer i njurarna. Beträffande specifika effekter hänvisas till kapiteltexten.

Humoral reglering Njurarnas funktioner (se ovan) påverkas av en rad olika hormoner på olika strukturella nivåer (bild 3:23). Specifika hormonella effekter beskrivs nedan. RENIN

Humoralt regleras GFR (se ovan) i första hand genom insöndring av renin vid tryckfall i njurarnas afferenta arterioler eller vid ökad relativ natrium–kaliumkoncentrationskvot i distala tubuli. I juxtaglomerulära celler, belägna runt de afferenta arteriolernas inmynningar i glomeruli, syntetiseras och lagras renin, som insöndras från granula till blodbanan vid aktivering av angränsande sympatiska nervändslut (bild 3:24). Insöndringen hämmas av bland annat ANP (se nedan). Effekterna av insöndrat renin medieras huvudsakligen via angiotensin II (se nedan). ANGIOTENSIN I OCH II

Insöndrat renin omvandlar genom proteolys det cirkulerande prohormonet angiotensinogen, som syntetiseras i levern, till dekapeptiden angiotensin I. Under inverkan av angiotensinomvandlande enzym, ACE (som frisätts från endotel i olika 3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 65

2016-02-22 15:42

efferent arteriol

basalmembran

macula densa Bowmans kapsel distal tubulus

afferent arteriol sympatiska nervändslut renin-granula

proximal tubulus kapillärt endotel

Bild 3:24 Schematisk skiss över njurkroppen med afferenta och efferenta arterioler, juxtaglomerulära celler, glomerulus och Bowmans kapsel. Aktivering av sympatiska nervändslut i anslutning till de juxtaglomerulära cellerna medierar insöndring av renin från intracellulära vesikler.

kapillärsystem, framför allt i lungkretsloppet) avspjälkas en dipeptid från angiotensin I, varvid den potenta vasokonstriktorn angiotensin II bildas (bild 3:25). Måttligt förhöjda nivåer av detta hormon ökar det glomerulära filtrationstrycket, för att bibehålla GFR vid lägre afferenta trycknivåer, genom att konstringera efferenta arterioler, dock till priset av sänkt RBF. Samtidigt ökar återabsorptionen av natrium och klorid i proximala tubuli och samlingsrören. Dessutom stimulerar angiotensin II binjurebarken till frisättning av aldosteron (se nedan). ALDOSTERON

Insöndring av aldosteron från binjurebarken, i första hand under hormonellt inflytande av angiotensin II (se ovan), ökar återresorptionen av natrium, främst i samlingsrören via ökat genetiskt uttryck för epiteliala natriumkanaler och natrium/kalium-ATPas. I utbyte ökar aldosteron utsöndringen av kaliumoch (normalt i mindre utsträckning) vätejoner.

ANTIDIURETISKT HORMON

Insöndring av vasopressin, ADH, från neurohypofysen minskar diuresen genom ökad återabsorption av natrium i samlingsrören och möjligen även i uppåtstigande delen av Henles slynga. Insöndringen hämmas av ANP (se nedan). Otillräcklig insöndring av, eller nedsatt känslighet för, ADH kan leda till diabetes insipidus med upp till 20 liters urinproduktion per dygn. ATRIOPEPTIN

Insöndring av förmaksnatriuretisk peptid (ANP), atriopeptin, vid förmaksdistension hämmar insöndringen av renin (och därmed indirekt angiotensin II) och ADH (se ovan) och minskar natriumåterabsorptionen i samlingsrören via hämning av epiteliala natriumkanaler. Via cykliskt guanosinmonofosfat ökar ANP samtidigt blodflödet till både njurbarken och märgen, via dilatation av såväl afferenta som efferenta glomerulära arterioler.

f ysiologi • 3

Anestesi_160205.indb 66

2016-02-22 15:42

angiotensinogen

renin

angiotensin I

angiotensin converting enzyme

angiotensin II

Urinproduktion Normal urinproduktion, 0,5–1,5 ml/kg/tim., utgör hos en normalstor vuxen människa i genomsnitt cirka 1,7 l/dygn (eller cirka 1 ml/ min.), vilket (enligt ovan) motsvarar någon procent av primärurinens totalvolym. Gravt nedsatt urinproduktion betecknas oliguri (< 0,4 l/dygn) eller anuri (< 0,1 l/dygn). Inte sällan har detta pre- eller postrenala orsaker, i synnerhet vid plötslig debut.

Diuretika Diuretika utövar sina vätskedrivande effekter (bild 3.26) genom att hämma återabsorption av natrium på olika nivåer i nefronet.

LOOPDIURETIKA OCH KARBANHYDRASHÄMMARE aldosteron

Bild 3:25 Schematisk illustration av renin-angiotensin-systemet. Angiotensinogen syntetiseras i levern, renin juxtaglomerulärt i njurarna, och angiotensinomvandlande enzym i kapillärendotel i framför allt lungcirkulationen.

PARATHORMON

Bisköldkörtlarna frisätter PTH vid låga nivåer av fritt joniserat kalcium, som svarar för i runda tal hälften av de totala kalciumnivåerna i plasma. Resten är bundet till plasmaproteiner, främst albumin. Väl reglerade plasmanivåer av fritt kalcium är en förutsättning för normal neuromuskulär funktion och hjärtaktivitet, liksom för primär hemostas och plasmakoagulation. Genom att PTH stimulerar osteoklastaktivitet frigörs kalcium- och fosfatjoner från mineraliserad benmatrix. I njurarna åstadkommer PTH ökad fosfatutsöndring i urinen via hämmad reabsorption i proximala tubuli samt ökad reabsorption av kalcium och magnesium i uppåtstigande delar av Henles slynga. Genom att aktivera vitamin D, via konvertering av 25-hydroxi- till 1,25-dihydroxikolekalciferol, bidrar PTH även till ökad kalciumabsorption från duodenum.

Läkemedel som verkar i den uppåtstigande skänkeln av Henles slynga åstadkommer osmotisk natriures genom att lokalt hämma antingen natrium–kalium–klorid-symportören (loopdiuretika) eller karbanhydras, som katalyserar återupptag av bikarbonatjoner. Karbanhydrashämmare, som acetazolamid, fungerar därför bättre vid metabol alkalos, som samtidigt korrigeras (bild 3:26). Eftersom relativt lite ytterligare natrium tas upp inom mer distalt belägna delar av nefronet (distala tubuli och samlingsrören) – och då i utbyte mot framför allt envärda (kalium, väte), men även tvåvärda (kalcium, magnesium), katjoner – är loopdiuretika som furosemid effektiva. Vid långtidstillförsel uppkommer dock ofta en sekundär hyperaldosteronism med kaliumbrist och metabol alkalos samt kalcium- och magnesiumbrist. Tillägg av spironolakton (se nedan) kan då vara framgångsrikt. TIAZIDER

Effekter och biverkningar av diuretika verksamma i distala tubuli, som tiazider, liknar dem hos loopdiuretika (se ovan) men den diuretiska effekten är mildare (bild 3:26). Även om tiazider är kalciumsparande, då de primärt utövar sin natriuretiska effekt inom mer distala delar av nefronet, finns även här risk för sekundär hyperaldosteronism (se ovan).

3 • f ysiologi

Anestesi_160205.indb 67

2016-02-22 15:42

Anestesi

Ett sjuttiotal svenska och internationella experter medverkar som kapitelförfattare och ger tillsammans en uppdaterad, vetenskapligt och empiriskt väl underbyggd,

under redaktion av Sten GE Lindahl Ola Winsö Jonas Åkeson Tredje upplagan

Best.nr 47-10054-5 Tryck.nr 47-10054-5

Anestesi_omslag.indd 1

2016-02-22 13:49