Photoakustisches Messgerät soll individuell angepasstes Monitoring der Narkosetiefe ermöglichen

In der Medizin können individuelle Faktoren wie Körpergewicht und Vorerkrankungen die Wirkungsweise von Medikamenten beeinflussen. Im OP-Saal gilt das in besonderem Maße für die Narkose. Denn wenn beispielsweise das Anästhetikum Propofol falsch dosiert wird, kann es zum ungewollten Aufwachen des Patienten während einer Operation kommen. In Deutschland tritt die intraoperative Awareness hochgerechnet jährlich bei bis zu 16.000 Fällen auf (Bischoff & Rundshagen, 2011). Forschende des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP entwickeln nun gemeinsam mit der LMU München einen Propofol-Detektor, der ein kontinuierliches Echtzeit-Monitoring erstmals im klinischen Routinebetrieb ermöglichen soll. Erstmals Echtzeit-Monitoring des Narkosemittels am Narkosearbeitsplatz Propofol gehört zu den meistgenutzten Narkotika in der Anästhesie: Es wirkt schnell, beugt postoperativer Übelkeit vor und ist kein Treibhausgas. Komplikationen zeigen sich aber oft bei der Dosierung von Propofol, denn das therapeutische Fenster, der Bereich zwischen Unter- und Überdosierung, ist schmal. Ein geeignetes Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung des Propofol-Spiegels fehlt bislang. Genau hier setzt der Propofol-Detektor an: »Während die Narkosetiefe heute überwiegend indirekt überwacht wird, verfolgen wir einen anderen Ansatz: Wir messen das Narkosemittel direkt in der Ausatemluft. Möglich wird das durch ein neuartiges photoakustisches Verfahren, das auf den Akustik- und Sensorikkompetenzen des Fraunhofer IBP basiert. Damit schaffen wir die Grundlage für ein präziseres und patientenindividuelles Narkosemonitoring«, sagt Kevin Haas, Patentmanager am Fraunhofer IBP. Weitere Vorteile des Messgeräts sind, dass die Messwerte nicht durch die Verabreichung von Schmerzmitteln und Muskelrelaxanzien beeinflusst werden, und dass es für den Einsatz bei Langzeitsedierung auf der Intensivstation perspektivisch geeignet erscheint. Die Grenzen von EEG-Monitoring Aktuell wird die Narkosetiefe vorwiegend indirekt mittels EEG-Monitoring erfasst bei der lediglich die elektrische Aktivität im Gehirn gemessen wird. Die daraus abgeleiteten Indices können jedoch von Schmerzmitteln und Muskelrelaxanzien beeinflusst werden. Bei den 2025 von der LMU und dem IBP veröffentlichten Untersuchungen musste bei acht von zehn PatientInnen die Propofol-Dosis insgesamt 13-mal angepasst werden, obwohl das EEG häufig eine ausreichende Sedierung anzeigte. Relevanz der richtigen Dosierung Die Folgen einer Fehldosierung von Propofol können gravierend sein: Eine Überdosierung birgt das Risiko von Blutdruckabfall, Atemstörungen und Herzstillstand. Wird die Dosis hingegen zu niedrig gewählt, droht ein ungewolltes Erwachen während eines Eingriffs. Das Risiko ist nicht bei allen Patienten gleich verteilt, denn bei Kindern und Hochrisikopatienten, z.B. Schwerstverletzten, liegt die erfasste Awareness-Inzidenz deutlich höher (Pilge & Schneider, 2013). Darüber hinaus sind Frauen häufiger betroffen als Männer. Ein erhöhtes Risiko besteht zudem bei Notfalloperationen, Kaiserschnitten und herzchirurgischen Eingriffen. Grenzen bisheriger Messverfahren Bislang wurden verschiedene Atemluft-Monitoring-Verfahren zur Bestimmung von Propofol untersucht, die jedoch bislang keine breite Anwendung im klinischen Alltag gefunden haben. Während Massenspektrometrie zwar als der Goldstandard gilt und Propofol-Konzentrationen ab unter 1 ppb erfassen kann, ist sie aufgrund ihrer Gerätegröße, hoher Kosten und des aufwändigen Wartungsbedarfs für den klinischen Alltag ungeeignet. Ein bisheriger Ansatz für die Propofol-Messung in der Ausatemluft mittels Ionenmobilitäts-Spektrometrie (MCC-IMS) erwies sich als ungeeignet, da Feuchtigkeit in der Atemluft der Patienten die Messung stark beeinträchtigt (Teucke et al., 2022). Der photoakustische Prototyp wurde gezielt für den Einsatz im klinischen Umfeld entwickelt und in einer klinischen Studie an der LMU München getestet. Er misst geringe Propofol-Konzentrationen, ist kompakt, kostengünstig und benötigt kaum Wartungsarbeiten. Nächste Schritte auf dem Weg in die Praxis Derzeit entstehen drei weitere, optimierte Prototypen am Fraunhofer IBP, mit denen die Methode und das System weiter validiert werden soll. Zudem entwickelt das Institut ein mobiles Kalibrierungsgerät, womit der zukünftige Hersteller das Gerät kalibrieren kann. Ein internationaler Markteintritt des Propofol-Detektors ist bis 2030 geplant. Quellen: Awareness Under General Anesthesia (10.01.2011) Anästhesiol Intensivmed Notfallmed Schmerzther 2013; 48(1): 48-56 DOI: 10.1055/s-0032-1333079 J Clin Monit Comput. 2022 Sep 21;37(2):493–500. doi: 10.1007/s10877-022-00907-0