Low Flow Anesthesia The Global Regional Anesthesia Website

Document Sample
Low Flow Anesthesia The Global Regional Anesthesia Website Powered By Docstoc
					LOW FLOW ANESTHESIA
                LOW FLOW ANESTHESIA

                     LOW FLOW ANESTHESIA

                       LOW FLOW ANESTHESIA

                         LOW FLOW ANESTHESIA

                           LOW FLOW ANESTHESIA
                              LOW FLOW ANESTHESIA
                                LOW FLOW ANESTHESIA
                                 LOW FLOW ANESTHESIA
                                   LOW FLOW ANESTHESIA
                                                                       Dr. Paul Zilberman
                                                                        Israel, 2010
                                                                     paulzi60@yahoo.com
…or the long way of the oxygen from its
      discovery till our patients…
          JOSEPH PRIESTLEY
              1733-1804
On August 1, 1774, he produced the “dephlogisticated                     
air”, known later as OXYGEN
           A SHORT HISTORY

Inhalational anesthesia and closed system anesthesia are 
almost the same age. Almost/closed anesthesia systems 
have been in use since 1850. At that time the anesthetic 
agent was cloroform, administrated via  a closed system, 
where KOH was utilized as a CO2 absorber. However, that 
kind of CO2 absorption did not gain acceptance. Later, a 
quick and effective method of CO2 absorption was developed 
when the first soda-lime absorber was introduced in 1917.
  A SHORT HISTORY (con’t…)


In the mid 50’s, when HAL was brought forth, the use of LFA 
and closed system anesthesia diminished significantly.
This was largely due to the inherent problem of the first 
generation HAL vaporizers, which was the unreliable delivery 
of vapor at low FGF.
 A SHORT HISTORY (con’t…)
Introduction of ISO in the early 1980’s gave way to a 
   renewed interest in LFA and closed circuit anesthesia. It 
   was further enhanced by the fact that anesthetic agents 
   are atmospheric pollutants, especially N2O, HAL, 
   ENF, and to some extent ISO. 
The introduction of new low solubility agents, like DES and 
  SEVO, have initiated a renaissance in the use of LFA, 
  in order to contain costs associated with adapting FGF to 
  patient demand.
           A FEW DEFINITIONS…
Low Flow Anesthesia (LFA) has been variously defined as an 
inhalation technique in which a circle system with absorbent is used with a 
fresh gas inflow of :
- less than the patient’s alveolar minute volume
- less than 1-1.5 l/min
- 3 l/min or less
- 0.5 – 2 l/min
- less than 4 l/min
- 500 – 1000 ml/min
- 0.5 – 1 l/min
Closed System Anesthesia is a form of LFA in which the FGF = 
uptake of anesthetic gases and oxygen by the patient and gas sampling. 
No gas is vented by the APL valve.
                                                    Dorsch and Dorsch
                                                    Understanding Anesthesia Equipment
  A FEW DEFINITIONS (con’t)…
LFA:
Anesthesia delivery, where FGF is below 1.5 l/min, but maintained slightly 
above the uptake of the patient. In addition, there is a low flow of excess 
gas that leaves the circuit through the excess gas valve.

Closed Circle Anesthesia:
Anesthesia whereby FGF matches patient gas uptake and there is no 
excess gas leaving the circuit by way of excess gas valve.

Minimal Flow Anesthesia:
Anesthesia whereby FGF is 0.5 l/min.
                                                         www.clinicalwindow.net
                                                          Ola Stenqvist MD. PhD
                                                                      Anest. And Intensive Care
                                                                      Goteborg, Sweden,
                                                                      Sponsored by GE Health Care 
 
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger
                   machines” by Prof.J.A.Baum
Professor Samuel Brody
The kind of laboratory used by Prof. Brody. It seems that 
 excellent minds can extract a lot from apparently little.
Graph relating metabolism to body size
   “Bioenergetics and growth” 1945
  Brody Formula for Oxygen
            Uptake
 VO2 = 10 x KG [kg] 3/4 [mL/min]

Where BW is body weight in kilograms
However, for clinical purposes, oxygen 
consumption can be more easily calculated 
as:
 
         VO2   = 3.5 x BW [ml/min]
John W. Severinghaus
     UPTAKE OF NITROUS OXIDE

            VN2O = 1000 t-1/2 [mL/min]
         Having 70% in N2O, with a BW of 70 kg.
That gives a – 1st minute uptake of 1000mL
                    -  200 mL/min uptake after 25 minutes
                    -  140 mL/min uptake after 50 minutes
                    -   90  mL/min uptake after 2 hours (120 minutes)

                        Source: Severinghaus JW, The rate of uptake
                        of nitrous oxide in man. J. Clin. Invest 1954           
                                   
    UPTAKE OF INHALATIONAL
           AGENTS
Independent of the agent employed uptake can be 
calculated using Lowe’s formula:

        Van= f * MAC * λB/G * Q * t-1/2
                  [mL/min]

f = factor that defines the inhalation concentration that is 
sufficient for unresponsive skin incision at ~MAC 1.3 
λB/G = blood/gas partition coefficient
Q = cardiac output
t = time
                   Reproduced with permission from “Low
                       Flow Anesthesia with Draeger
                        machines” by Prof.J.A.Baum




Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger machines”
                              by Prof.J.A.Baum
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger
                   machines” by Prof.J.A.Baum
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger machines”
                              by Prof.J.A.Baum
  THE REBREATHING SYSTEMS

REBREATHING describes a technique in which non
-consumed gases, contained in the exhaled air are 
partially or completely re-routed back to the patient 
during the following inspiration, purified from CO2 
AND admixed with a certain amount of fresh gas.
  THE REBREATHING SYSTEMS

Semi-open:    VF ≥ MV
Semi-closed:  MV > VF > Uptake
Closed:          VF = Uptake
Where:
VF = FGF
MV = Minute Ventilation
Uptake = Total gas uptake of the patient
             THE “CATCH”
Using a FGF of 5 LPM and a vaporizer setting 
of 1%, we give to the patient: 
            5000mL/min x 0.01 = 50 mL/min
What would be the vaporizer setting if we 
would use a FGF of 1 LPM for the same 50 mL 
to be delivered?
           1000mL/min X ? = 50 mL/min
                          ? = ……
                               ? = 0.05
That means that the vaporizer should be 
opened to 5%!
Sounds bizarre, isn’t it! It really does, because 
we are not used to it! And yet, mathematics is 
all what it is about!
Under these circumstances the patient 
receives EXACTLY the same amount of gas, 
in fact the same amount of MEDICINE! This is 
called : BIOAVAILABILITY!
All over the world 5 X 1 =
1 X 5=
         TECHNICAL ASPECTS
In LFA there are a few technical requirements. Typically 
they are rather generic and more or less independent of
anesthesia machines used.

1. Circle rebreathing system with CO2 absorption
2. Accurate flow meters for adjustments of FGF below 
1L/min
3. Gas tight breathing system. Recommended test leakage 
should be below 150 mL/min at 30 cm H2O test pressure.
4. Ascending bellows, not rising up to the top of the bellows 
chamber may indicate breathing system leakage. The 
same is true for other alarms (LOW PRESSURE, 
spirometry loop).
5. The breathing system should have minimal internal 
   volume and a minimum number of components and 
   connections.
6. Continuous gas monitoring MUST be employed. From 
   the clinical standpoint the measurement of expiratory 
   gas concentrations close to the Y-piece is of crucial 
   importance. That information is essential in controlling 
   the patient’s alveolar gas concentrations, whereas Fi 
   reflect the adequacy of gas concentrations into the 
   breathing circuit.
Hey! Does it sound very familiar with our usual anesthesia 
   machine?
“Introduction to low flow anesthesia” ppt. 2004, author unreachable
     ADVANTAGES OF THE LFA
1. QUALITY OF PATIENT CARE
Anesthetic gases delivered using high FGF are 
usually dry and cold. Reducing FGF makes gases 
recirculating in the  circle system more humid and 
warmer.
With low FGF the gases repeatedly circulate through 
the CO2 absorber. Consequently more heat and     
humidity is produced through the chemical CO2 
absorption process.
Breathing warm and humid gases is beneficial for 
the patient because they help maintaining body heat, 
prevent postoperative shivering and airway and 
bronchial drying during ETT use.
Tracheal intubation bypasses the upper airways, thus,        
   eliminating the main effect of the inhaled gases : warming 
   and humidification. In the spontaneously breathing patient 
   the isothermic saturation boundary of the inspiratory
   mixture (the point where the gases reach 370C and 100% 
   humidity) is located at the 4-5th generation of bronchi.
After tracheal intubation, as a consequence of the upper 
   airway bypass, this isothermic point is shifted down about 
   10cm in a bronchial region not suited to deal with dry and 
   cold gases and not suited to physiologically condition the 
   respiratory mixture (do you think now about the LMA in a 
   new way?). 
2. ECONOMIC BENEFITS


Over 80% of anesthetic gases are wasted when flows of 5 
L/min are used.
Several studies also prove that the use of low and minimal 
flow anesthesia techniques can dramatically reduce the 
(annual) costs of volatile anesthetics. Typically the reduction 
of FGF from 3 L/min to 1 L/min results in savings of about 
50% of the total consumption of any volatile agent.
                                                             clinicalwindow.net
                                                      
Total cost of anesthesia depend on complex interactions 
     between anesthesia providers, patients, payers, techno- 
     logy and facility. Money makes the world go round!?
These costs comprise direct, indirect and intangible costs.
Direct costs, the ones that can be influenced by the anesthe- 
     sia provider represent 3-5% of the total healthcare costs in 
     the US. (1993). If we consider the PACU expenses related 
     to the anesthesia process than the costs may go up to 10%.
While it is difficult to measure exactly the volatile agent cost    
     (mL/hour, different producers, vapor/mL liquid, delivery in 
     excess of uptake) as opposed to IV drugs, a larger survey 
     demonstrated that economies in volatile use going up to 
     90% can be achieved.
                                               Pharmacoeconomics 2000,
                                                       June 17(6), 585-590   
Definitions of different types of costs
Type of cost                       Definition
Costs                        Irreversible use of a resource
Direct costs              Costs of the material and labor
                                 used for production
Fixed                        Costs that remain the same no                  
matter many goods or services are
                                 produced
Variable                   Costs that change with the number            
of goods or services that are produced
Indirect costs           Costs related to the consequences of        
an event to society or an individual
Intangible costs       Costs of pain and suffering as a result       
of illness or treatment
This is where unused gases ($,€,£,¥,etc.),
         including O2, N2O go…
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
3. ENVIRONMENTAL BENEFITS
High flow anesthesia inevitably results in pollution of the 
environment. N2O, for example, is a significant “green 
house gas”, and is estimated to be responsible for about 
10% of this effect. Hmmm, not so green after all…
Reduced FGF releases a lower amount of anesthetic 
agents into the environment, resulting in less pollution.

All gases delivered from the anesthesia machines are lost to 
the atmosphere. HAL, ENF, ISO contain chlorine. They are 
believed to have significant ozone (O3) depleting potential. 
The stability of these molecules permits their passage to the 
stratosphere where increasing UV radiation causes dissocia- 
tion to liberate free chlorine, which acts as a catalyst in the 
break down of O3. This reaction is the major cause of destruc 
tion of the O3 layer, especially over the South Pole.
N2O is also a catalyst in an analogous reaction.
While anesthetists thus have a clear duty to minimize the 
use (release) of these chemicals, it has to be admitted that 
our practice’s contribution to the global release is minimal. 
DES and SEV contain no chlorine and appear to have no 
greenhouse gas effects.
   THE OTHER SIDE OF THE COIN

Disadvantages of LFA:

1.Limitations of currently used vaporizers: 
Modern vaporizers are little different from those used 
in the ’60s. They are designed for use with high FGF 
with a consequent requirement for high thermal 
capacity, temperature compensation and high accu- 
racy. The use of LFA makes these characteristics 
unnecessary but it also introduces the problem of 
delivering an adequate quantity of volatile agent into 
the breathing system.
2.Accumulation of unwanted gases into the
breathing system:

If you put little gas into the breathing system, little (or none) 
will come out. As a result of this failure to flush gases  out of 
the system, any gases introduced which are not taken up
by the patient or absorbed chemically will tend to accu
mulate.
Such gases may be exhaled by the patient, be a contami- 
nant of the medical gases or result from a reaction with the 
chemical agents used for CO2 absorption. 
Substances exhaled by the patient:

- Alcohol
- Acetone
- CO
- CH4

Therefore the use of LFA is contraindicated in patients 
who are intoxicated, in uncompensated diabetic states or 
who are suffering from CO intoxication.
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger
                   machines” by Prof.J.A.Baum
Specific safety features of anesthetic
   techniques with reduced FGF

1. Improved equipment maintenance
2. The long time constant: sometimes the “good is                   
    imbedded in the bad”!
3. Improved knowledge of the theory and practice of 
    inhalational anesthesia.
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger machines”
                              by Prof.J.A.Baum
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger
                   machines” by Prof.J.A.Baum
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger machines”
                              by Prof.J.A.Baum
SO, HOW DO WE DO “IT”?




   PRACTICALLY!
    HOW TO ADJUST FGF AT
   DIFFERENT PHASES OF LFA
Premedication, pre-oxygenation and induction of 
sleep are performed according to the usual 
practice. Concerning adjustment of FGF 
anesthesia can be divided into 3 phases:
1. Initial HIGH flow
2. Low flow
3. Recovery
       1.Initial HIGH flow phase 
At the beginning of anesthesia high FGF of 5-6 
LPM is necessary to wash out nitrogen (N2) from 
the patients body tissues. 
High initial flow facilitates the filling of the breathing 
system with the desired gas composition which in 
turn influences patient uptake and distribution of 
the anesthetic agents. (Remember the formulas in 
the beginning? The patient takes , after all, what 
he/she needs, provided the provider is providing 
enough!)
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger
                   machines” by Prof.J.A.Baum
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger machines”
                              by Prof.J.A.Baum
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger
                   machines” by Prof.J.A.Baum
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger
                   machines” by Prof.J.A.Baum
               2. Low flow phase
After the high flow phase of 5-15 min, or when the target
gas concentrations has been achieved FGF can be
reduced at the desired low flow level. The lower the FGF the 
greater the difference between the vaporizer setting and 
inspired concentration of the anesthetic agent in the breathing 
circuit will be.
With low FGF, time to reach the desired concentration in the 
inspiratory gas will be prolonged.
Hence, monitoring of oxygen and anesthetic agent 
concentration is essential and necessary in LFA.
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger
                   machines” by Prof.J.A.Baum
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger
                   machines” by Prof.J.A.Baum
If the flow provided is too small for the patient’s
 needs the bellow will gradually go down, down
                      down...
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger machines”
                              by Prof.J.A.Baum
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger machines”
                              by Prof.J.A.Baum
Reproduced with permission from “Low Flow Anesthesia with Draeger machines”
                              by Prof.J.A.Baum
       Low Fresh Gas Flow
  Oxygen and Agent Considerations
                JAMES H. Philip MEE MD CCE
Anaesthesiologist and Director of Bioengineering          
    Department of Anaesthesiology, Perioperative and Pain 
    Medicine Brigham and Woman’s Hospital
Medical Liaison for Anesthesia
         Department of Anaesthesia  
         Harvard Medical School    
Author of GasMan® and President of MedMan Simulations Inc., a 
    charitable Organization distributing gas man 
http://gasmanweb.com
The following X slides have been added with the author’s permission
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
Copyright 1984-2011, James H Philip, all rights reserved
             3. Recovery phase
At the end of anesthesia high FGF, usually 100% O2, is 
necessary, to facilitate the washout of the anesthetic agent 
from the patient and to remove the agent to the scavenging 
system.
          SOME COMMENTS…
Today, LFA is such a safe and simple procedure that 
there are no reasons not to use it routinely. It can be 
even argued that the use of unnecessary FGF 
should be regarded as inappropriate. However, it is 
still possible to find anesthesia departments where 
LFA is not used in special situations (prone position, 
thoracic surgery) or simply not at all.
The most common misconception about is that it 
cannot be used in spontaneous breathing patients or 
with those having an LMA. There is, however, no 
rationale for such a view. The LMA has been shown 
to be effective both in pediatric and adult LFA.
                                                   
www.clinicalwindow.net
 The majority of anesthesiologists, during their clinical practice 
   usually avoid working with FGF < 1 LPM due to their cultural 
   and practical beliefs including:
 - requirement of in depth knowledge on gas laws and physics      
   applied to clinical anesthesia (oof, learn again?)
- pharmacokinetic and pharmacodynamic features of haloge   
nated agents used until the mid 90’s
- lack of accuracy, expense and limited performance of anes   
thesia machines utilized in anesthesia up to the end of  the   
90’s.
In 1994, in the United States, 90% of anesthesiologists utilized 
2-5 l/min of FFG and only 12% of physicians used an FFG infe 
rior to 1l/min. 
The recent introduction on the market of low solubility halogena- 
ted agents and the technological development of high- performing 
anesthesia ventilators, supplied with feed-back control systems 
and high precision monitoring systems, make LFA/CSA safe and
feasible on a daily basis. This occurrence represents a great 
advantage as far as clinical practice, cultural, environmental, 
pharmacological, technological and cost savings concerns.
As with any other anaesthetic technique, LFA has its relative 
and absolute contraindications, and anaesthetists have to 
know the risks and limitations of this method. The potential
risks associated with low-flow anaesthesia are accidental
hypoxia, hypercapnia, inadequate depth of anaesthesia
and the accumulation of potentially toxic trace gases. A
basic knowledge of the uptake and distribution of anaesthe- 
tic gases and appropriate patient monitoring such as pulse 
oxymetry, capnometry, inspired oxygen monitoring and 
anaesthetic gas analysis are required for safely delivering 
general anaesthesia with low fresh gas flows.
The extent of patient monitoring, however, is similar to that 
for any other anaesthetic technique. Sounds familiar again?
      Awareness during
        anesthesia




“It can’t be! You should be sleeping!”
       The end? Not quite…A few
            answers from…




FINLAND, Dr. Riku Aantaa
MD, DMedSci
former President of the Finnish Society of Anesthesiologists 


“…I have the understanding (we even did a survey some 5 
  years ago) that low flow (FGF 0.5-1.5 LPM) is standard 
  care throughout my country”.
USA, Dr. Jerrold Lerman
Jerrold Lerman MD,
Clinical Professor of Anesthesia
Women and Children's Hospital of Buffalo, SUNY at Buffalo, and
University of Rochester, Rochester, New York

“I use flows about 1-1.5 LPM”
NORWAY, Dr. Per Meinich
President
The Norwegian Society of Anaesthesiology
 “…has approximately 50 surgical hospitals, and 
with the exception of some small, private clinics, 
they all perform gas anesthesia. Each hospital 
decides on which machines they want to use, and 
each hospital has its own guidelines. To my 
knowledge, all hospital which utilize gas 
anesthesia do so in close loop, low flow systems”.
SOUTH KOREA, Dr. Hong Seuk Yang :
MD, Department of Anesthesiology and Pain Medicine, Asan Medical 
Center, College of Medicine, University of Ulsan    
“Low flow anesthesia technique is more popular in Korea 
from 5 years ago, after the introduction of SEVO and DES. 
Flow rate is maintained at 2LPM (O2: N2O 1:1). Usually we 
don’t decrease the flow rate below 2 LPM”
CANADA, Dr. Glenn McGuire
Department of Anesthesia 
Toronto Western Hospital 
  
    “The circuit is checked at the beginning of the day for 
leaks (leak must be under 180mL/min). I use DES with N2O 
and O2 at a total flow of 1 LPM for both mechanical 
ventilation and spontaneous breathing.
    Years ago anesthetists used to turn up the flows for 
spontaneous breathing. This is an outdated concept and is 
no longer practical. Of course, with spontaneous breathing 
I always use CPAP”
UNITED KINGDOM,
 Dr. Andrew McHutchon
MB ChB FRCA, 
Anesthesia & Intensive Care. 
Northumbria Healthcare , UK .
 
In my hospital we have a very strict approach to gas economy. The 
reason for no recent publications is that virtually all the information we 
need is already known. Anyone who uses high flows is wasting money 
and polluting the environment without any benefit to patients. If we 
need more information we should ask the question:" what happens to 
inhalational agents in the upper atmosphere?” A similar question for 
TIVA, “what substances do the manufacturers of Propofol and 
Remifentanil release into the environment?”
 If the anesthetist understands the kinetics of his system, the patient 
gets a good anesthetic with enough agent.
ITALY, Dr. Amato del Monte:
Dr. Amato De Monte
Director of  Anaesthesia & I.C.U.  Department
Azienda Ospedaliero Universitaria 
S. M. Misericordia – Udine

“The breaking method to introduce closed system anesthesia in my 
hospital was the implementation of our anesthesia machines with the 
ZEUS…This fact obliged my colleagues to face the topic. I can’t give 
[you] an answer of the penetration [of LFA] in Italy. Anyway, the 
majority of a small group, 400 anesthesiologists, interviewed with the 
simple question considered low flow a FGF of 3 LPM”.
                                               It’s up to you


If you want to be
      Like the guy in the figure
All the time
      With the finger on the                                          
trigger…
         Or enjoy a cozy sleep
While the machine does gently “beep”…
 In a simple way, we can say…
The LFA is the mathematical art of volatile    
               anesthesia…          
Questions anyone?

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:0
posted:7/21/2013
language:Unknown
pages:92
jny jhtw jny jhtw
About