Die moderne Medizin bedient sich stets bestimmter Gase für vielfältige Zwecke. So werden medizinische Gase entweder als ein fertiges Arzneimittel verwendet, wie beispielsweise der medizinische Sauerstoff für therapeutische Zwecke, oder als Medizinprodukt, wie Kohlendioxid als Hilfsmittel für Operationen. Auch um die Beatmung im narkotkisierenden Zustand für Patienten zu ermöglichen, werden ebenfalls medizinische Gase herangezogen.

Grundsätzlich wird zwischen folgenden Verwendungen von medizinischen Gasen unterschieden:

• Narkosegase

• Atemgase in der Klinik und Homecare

• Anästhesie

• Diagnostik

Wie werden medizinische Gase gewonnen?

Fast alle medizinischen Gase werden in Luftzerlegungsanlagen gewonnen und zwar mit einer Technik, die aus dem Zusammenspiel von den Linde- und Georges-Claude-Verfahren entsteht.

Im Klartext: Die Umgebungsluft wird gefiltert und mittels eines Kompressors auf ca. 6 bar verdichtet. Die dabei erwärmte Luft wird mit Wasser wieder abgekühlt und gereinigt. Durch abgekühlte Gasströme wird die Temperatur der Luft noch weiter herabgesetzt und zwar auf -175 bis -180 C°. In ein Apparat zur thermischen Trennung von Gasgemischen wird diese Luft in die Gase geteilt, aus der sie besteht. So sammelt sich Sauerstoff flüssig am Boden, Stickstoff bleibt gasförmig oben. Über weitere Apparate und Reinigungsmechanismen werden auch Edelgase Helium, Argon und Xenon separiert.

Zwar ist die Gewinnung von Helium aus der Luft technisch möglich, doch die geringen Mengen machen die Prozedur nicht wirklich rentabel, daher verlässt man sich eher auf Erdgasquellen. Obwohl Xenon durch die Luftzerlegung nur in sehr geringen Mengen gewonnen werden kann, gibt es bis heute leider noch keine effiziente Alternative. Das spiegelt sich in dem hohen Preis wider. Stickstoffoxide werden meist aus Ammoniakverbindungen gewonnen. Kohlenstoffoxide aus Kohlenstoffquellen jeglicher Art, so zum Beispiel aus Kohle, Erdgas oder Erdöl.

Sind die Gase einst gereinigt, werden sie in flüssiger Form in Gasflaschen oder Tanks abgefüllt und gelagert bis sie für medizinische Zwecke zum Einsatz kommen.

Lachgas - das Narkosegas aus dem Varieté

Seit der zufälligen Entdeckung der narkotisierenden Wirkung von Lachgas durch den Zahnarzt Horace Wells im Jahr 1844 im Rahmen einer Varieté-Show, setzte sich das Gas als ein medizinisches Produkt in der Analgesie durch. Darunter versteht man schmerzlindernde Maßnahmen und Schmerztherapien.

Als Vorgänger des Lachgases galten Ether und Chloroform. Doch wurde Chloroform aufgrund von sich häufenden Todesfällen schnell wieder aus der praktischen Anwendung genommen. Auch Ether ist als Narkosegas zwischenzeitlich belanglos geworden.

Narkosegase oder Inhalationsnarkotika sind unter Hochdruck stehende Flüssigkeiten, die eingeatmet werden müssen, um ihre narkotisierende Wirkung auf den Menschen entfalten zu können. Das Wirkungsziel solcher Gase ist, das Bewusstsein sowie die zugehörigen Reflexe vorübergehend auszuschalten.

Lachgas oder Distickstoffmonoxid (N2O) wird im Körper nicht verstoffwechselt und daher häufig bei Patienten mit Leber-und Nierenschwächen eingesetzt. Anästhesisten können permanent das Ein-und Ausatmen der unter Lachgas narkotisierenden Patienten beobachten, denn das Gas wird in der Lunge komplett zersetzt und man kann von seiner Konzentration in der Ausatemluft direkt auf die Konzentration im Körper schließen.

Lachgas wird meist als Analgetikum verwendet, obwohl Lachgas-Sauerstoff-Gemische auch gern zu therapeutischen Zwecken genutzt werden. Das Gas wird bei kurzen Eingriffen mit minimalen Schmerzen verwendet und kann Schmerzmittel ersetzen, wenn diese aufgrund ihrer atemdepressiven Eigenschaften nicht zum Einsatz kommen dürfen. Auch in der Pädiatrie ist Lachgas aufgrund seiner hohen Verträglichkeit beliebt.

Generell zeigt Lachgas nur geringe Nebenwirkungen. Herzgefäße und Atemwege bleiben geschont. Allerdings können Übelkeit, Erbrechen aber auch euphorische Zustände und Träume verursacht werden. Bei Patienten mit Schädel-Hirn-Traumen wird von einer Anwendung abgeraten, da Lachgas zu einer Vergrößerung der Hirngefäße führen kann.

Xenon - das perfekte Narkosemittel

Seit 2005 ist Xenon (Xe) in Deutschland zugelassen und fungiert meist als Narkosemittel. Xenon ist ein inertes (inaktives) Edelgas, doch es lagert an den NMDA-Rezeptor ganz wie Glutamat-Antagonisten (Glutamat ist ein wichtiger Botenstoff, verantwortlich für Denkvorgänge im Gehirn). Es wirkt dabei sowohl hypnotisch als auch schmerzlindernd. Auch Xenon kann schnell aus dem Körper ausgeschieden werden und lässt sich während der Narkose gut steuern.

Patienten, die mit Xenon narkotisiert wurden, sind schneller wieder ansprechbar und fühlen sich deutlich munterer als nach anderen Inhalationsnarkotika. Es wirkt sich nicht auf Herzgefäße aus und ist besonders gut für lange Operationen und Hochrisikopatienten geeignet.

Xenon kommt nur in geringen Mengen auf der Erde vor und ist daher teuer in seiner Produktion. Auch benötigt Xenon spezielle Narkosegeräte für seinen Einsatz.

Sauerstoff - das Atemgas für Klinken und Home Care

Als Atemgase gelten medizinischer Sauerstoff sowie teilweise Helium und medizinischer Stickstoff. Pro Jahr werden an die 15 Millionen Patienten mit medizinischem Sauerstoff allein in den Kliniken versorgt. Patienten, die unter chronischer Atemnot leiden können auch zu Hause beatmet werden. Die Lagerung und der Transport vom medizinischen Sauerstoff erfolgt im gasförmigen Zustand in Druckgasflaschen. Zusätzlich bieten Firmen auch mobile Tankstellen an, an denen mobile Beatmungssysteme aufgeladen werden können.

Sauerstoff (O2) ist eines der meistverwendeten Arzneimittels im Krankenhaus und das am häufigsten verwendete Notfallmedikament im Rettungdienst. Meist wird dabei eine Konzentration zwischen 30% und 100% verwendet. Nach einem Unfall oder vor und nach einem operativen Eingriff will man durch die Verabreichung des Sauerstoffs dem Sauerstoffmangel entgegenwirken.

Auch fördert der supranormale Sauerstoffgehalt die Wundheilung, beugt plötzliche Schlaganfälle vor und verringert das Risiko eines Hirninfarktes. Auch kann man mit Sauerstoff Übelkeit und Erbrechen bei Operationen meiden.

Damit die Beatmung des medizinischen Sauerstoffs verträglich bleibt, muss das Gas ausreichend befeuchtet werden, sodass die Schleimhäute nicht austrocknen. Sauerstoff kann zu einer Blockade der Bronchien führen, allerdings erst wenn der Sauerstoffgehalt des Beatmungsgases 80% übersteigt.

Auch sogenannte medizinische Luft, die eine Verbindung aus Sauerstoff und Stickstoff darstellt wird von Gaslieferanten für medizinische Zwecke zur Verfügung gestellt, um künstliche Beatmung bei Koma-Patienten oder auch Menschen nach einer Organtransplantation oder schweren Verbrennungen zu ermöglichen.

Stickstoffmonoxid - das Gift zum Atmen

Stickstoffmonoxid (NO) ist ein allgegenwärtig. Es ist ein farbloses Giftgas, das an der Luft mit Sauerstoff sehr schnell zu Stickstoffdioxid reagiert. Zwar kommt es in unserer Erdatmosphäre nur in geringen Mengen vor, doch hat es eine ganz besondere Rolle im menschlichen Körper.

NO wirkt schleimhautreizend und wird für die Weitstellung der Blutgefäße im Lungenkreislauf eingesetzt. Es hilft der Verbesserung des Sauerstoffgehalts des Blutes in der Lunge.

Zunächst fand das Gas seine Verwendung bei Neugeborenen, doch wurde nach und nach auch in der Herzchirurgie bei allen Altersgruppen genutzt.

Die Dosierung muss bei Inhalation von Stickstoffmonoxid ständig überwacht werden, damit das klinische Personal nicht versehentlich toxischen Dosen ausgesetzt wird. Denn in Verbindung mit Sauerstoff kann das weitaus giftigere Stickstoffdioxid entstehen (NO2). Daher wird das NO bei jedem Atemzug direkt beim Einatmen dem Luft-Sauerstoff-Gemisch zugefügt.

Kohlendioxid - das Wundermittel in Maßen

Kohlendioxid (CO2) ist besser bekannt als kohlensäurehaltiges Wasser und wird in der Medizin äußerlich in Form von Wasserbädern eingesetzt, um die Durchblutung zu fördern, periphere Gefäße zu weiten, den arteriellen Blutdruck zu senken und wird zur Verbesserung des Hautbildes bei tropischen Erkrankungen (Nekrosen und Dekubitus) eingesetzt.

Auch innerlich kann das Trinken von Wasser mit Kohlensäure die Verdauung fördern und die Muskelfähigkeit von Hohlorganen anregen (Speiseröhre, Magen und Darm, Harnleiter, Uterus und Eileiter).

Aktuell wird Kohlendioxid auch bei minimalinvasiven Operationen verwendet, um Körperhöhlen aufzudehnen, die sogenannte Insufflation. In der Notfallmedizin wird CO2 in einem Gemisch mit Sauerstoff bei Störungen der Atemwege eingesetzt.

Die äußerliche Anwendung trägt keinerlei bekannter Nebenwirkungen. Bei Insufflation kann es zur Luftembolie bei einer Überdosis von CO2 führen. Beim Einatmen kann es ebenfalls zu Kopfschmerzen, Schwindel und Atemnot führen. Diese CO2-Konzentrationen können für den Menschen gefährlich werden.

Helium - leichter als Luft

Helium (He) ist ein inertes Edelgas und löst sich nicht im Gewebe auf. Es hat außerdem einen niedrigen Siedepunkt und eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Größtenteils wird Helium im medizinischen Bereich nicht allein gebraucht, sondern als Teil eines Helium-Sauerstoff Gemischs (Heliox).

Dieses Gemisch wird meistens als Atemgas beim Tauchsport verwendet. Helium hat eine sehr geringe Dichte und kann daher Atemwege leichter passieren als andere Gase. Es findet daher auch bei Asthmatikern häufig Gebrauch, um die Zeit zu überbrücken bis eine bronchodilatatorische und entzündungshemmende Therapie wirkt. Aktuell ist es allerdings nur in Großbritannien als Arzneimittel zugelassen und nicht in Deutschland.

Fazit

Gase sind aus der Medizin nicht wegzudenken. Sie erleichtern uns die Atmung, befreien uns von Schmerz und können bei korrekter therapeutischer Benutzung die Lebensqualität von Kranken wesentlich steigern.

Obwohl Gase im Volksmund nicht als Arzneimittel bekannt sind, sind sie wertvolle Begleiter von Ärzten und Rettungssanitätern und sind seit 2005 arzneirechtlichen Vorgaben hinsichtlich Produktion und Vertrieb unterstellt. Das heißt in der medizinischen Verwendung wird für Sterilität, medizinische Qualität, kontrollierte Umfüllprozesse sowie Rückverfolgbarkeit gesorgt.

Über die Autorin

Inara Muradowa ist SEO-Expertin und Corporate Blogger. Neben technischer Suchmaschinenoptimierung und SEO-Beratung steht sie Unternehmen mit Konzeption und Verfassen von professionellen Blogposts tatkräftig zur Seite.