Ein Gehirnüberwachungsgerät könnte eines Tages das Rätselraten bei der Anästhesie beseitigen.

Ein bahnbrechendes Gehirnüberwachungsgerät hat das Ziel, die Abgabe von Anästhesiemedikamenten durch die Abgabe genau der richtigen Dosierung zu perfektionieren.

Das Aufwachen von Patienten während einer Operation ist der schlimmste Albtraum eines jeden Arztes und führt dazu, dass Anästhesisten in der Regel mehr Narkosemittel verabreichen, als möglicherweise nötig ist. Sie tun dies, um sicherzustellen, dass Patienten während Operationen oder bei der Verwendung lebenserhaltender Geräte wie Beatmungsgeräten sediert bleiben.

Dennoch kann es laut David Mintz, einem Anästhesisten an der Johns Hopkins University, manchmal riskant sein, im Übermaß Anästhetika zu verabreichen. Bei älteren Menschen mit kognitiven Störungen wie Demenz oder einem altersbedingten kognitiven Rückgang kann nach einer Operation ein erhöhtes Risiko für Verwirrtheit bestehen. Darüber hinaus kann eine längere Anwendung bei sehr kleinen Kindern zu Verhaltensstörungen führen. Mintz fügt hinzu, dass es von Vorteil wäre, so wenig wie möglich von diesen Medikamenten zu verabreichen.

Der effiziente Einsatz eines automatisierten Anästhesiesystems könnte es Ärzten ermöglichen, die genaue Medikamentendosis zu ermitteln. Ein kürzlich durchgeführtes Experiment überwachte die Gehirnaktivität von Rhesusaffen mit dem innovativen Gerät und versorgte sie alle 20 Sekunden mit angepassten Mengen eines häufig verwendeten Anästhetikums namens Propofol. Dadurch wurde sichergestellt, dass die Tiere gerade genug Medikamente erhielten, um sie 125 Minuten lang sediert zu halten, und es wird als bedeutender Schritt hin zur Schaffung eines Systems angesehen, das für menschliche Patienten geeignet ist.

Typischerweise wird die Dosierung eines Anästhetikums anhand von Faktoren wie Körpergewicht und Alter geschätzt. Die genaue wissenschaftliche Grundlage dieser Berechnung ist jedoch unklar. Der Zusammenhang zwischen der verabreichten Medikamentenmenge und der Wahrscheinlichkeit, dass Patienten mit Propofol und ähnlichen Medikamenten erfolgreich anästhesiert werden, ist nicht eindeutig. Um die Bewusstlosigkeit ihrer Patienten zu sichern, verschreiben Anästhesisten daher häufig größere Mengen des Arzneimittels.

Laut Mintz ist die Verabreichung von Dosierungen, die möglicherweise nicht bei jedem wirken, nicht akzeptabel. Er weist darauf hin, dass die Anästhesie bei praktisch allen Patienten wirksam sein muss. Während der Anästhesie überwachen Ärzte genau indirekte Bewusstseinsmerkmale wie Atmung und Herzfrequenz des Patienten. Auch Anästhetika wie Propofol können die Gehirnströme verändern, sodass die Beobachtung der Gehirnaktivität dem Anästhesisten dabei helfen kann, das Bewusstsein des Patienten zu steuern. Dennoch verfügen nur sehr wenige Ärzte über die entsprechende Ausbildung.

Der Anästhesist Emery Brown und seine Kollegen stellten ein Gerät vor, das Ärzte bei diesem Prozess unterstützen könnte. Dieses System kombiniert medizinische Geräte zur Gehirnüberwachung mit einem Computer, der mithilfe von Algorithmen verfolgt, wie der Körper Propofol verstoffwechselt. Alle 20 Sekunden wird die Medikamentenmenge ermittelt, die erforderlich ist, um ein voreingestelltes Maß an Gehirnaktivität aufrechtzuerhalten, das laut früheren Studien bei Makaken Bewusstlosigkeit bedeutet.

Das Forscherteam verabreichte den Makaken in der ersten halben Stunde manuell eine Anästhesie, gefolgt von der Verwendung des automatisierten Systems für die nächsten 125 Minuten. In jedem Versuch schaltete das System die Makaken effektiv zwischen einer leichteren Sedierung und einem tieferen Schlaf um, wobei jede Phase 40 oder 45 Minuten dauerte.

Obwohl Browns System nicht das erste seiner Art ist, zeichnet es sich vor allem dadurch aus, dass es auf Gehirn-Feedback basiert. Brown, der am MIT, am Massachusetts General Hospital und an der Harvard Medical School arbeitet, vergleicht es mit der Verwendung von Autopilot-Technologie bei einem Flug. Eine Autopilot-Funktion ist für die Bewältigung langer Flüge von entscheidender Bedeutung. Ebenso könnte der Einsatz eines Gehirnüberwachungsgeräts zur automatischen Anpassung der Anästhesiedosen bei langen Operationen hilfreich sein und höchstwahrscheinlich das Delir der Patienten nach der Operation minimieren.

Mintz macht geltend, dass sich ein Pilot selbst mit dem Aufkommen dieser Technologie nicht dazu entschließen könne, in den Ruhestand zu gehen. Allerdings weist er auch darauf hin, dass Maschinen nicht ermüden oder eine Pause brauchen – das neue Gerät sei ein wertvolles Werkzeug, da es menschliche Einschränkungen berücksichtigen könne.

Zukünftig beabsichtigen die Forscher, die Experimente mit mehr Tieren nachzubilden, um das System zu verfeinern und die Schritte zur Gehirnüberwachung weniger invasiv zu gestalten. In der Studie wurden Elektroden verwendet, die direkt in die Gehirne der Affen implantiert wurden. Ziel ist jedoch die Umstellung auf nicht-invasive EEG-Elektroden, die auf der Kopfhaut platziert werden.

Die Definition des Bewusstseins sei eine Herausforderung, und selbst EEGs seien kein einwandfreies Werkzeug, so Mintz. Menschen mit Gehirnerkrankungen können im Vergleich zu gesunden Personen etwas ungewöhnliche EEG-Ergebnisse aufweisen. Allerdings kann die Kombination von Technologien wie EEGs mit den wachsamen Augen von Anästhesisten die Unvorhersehbarkeit einer angemessenen Anästhesie von Patienten verringern.