Setelah sebelumnya membahas tentang sejarah praktik anestesiologi, dan lingkungan ruang operasi, kali ini pembahasan akan dilanjutkan pada bab selanjutnya yang masih mengenai peralatan anestesi dan monitoring. Bab tulisan kali ini akan membahas tentang sirkuit pernapasan.
Banyak klasifikasi sirkuit pernapasan artifisial menyandingkan karakteristik fungsional (misalnya, tingkat rebreathing) dengan karakteristik fisik (misalnya, adanya katup satu arah). Klasifikasi yang dapat berkontradiksi (misalnya, terbuka (open), tertutup, (closed), semi terbuka (semiopen), semi tertutup (semiclosed) seringkali menimbulkan kebingungan sehingga penggunaan istilahnya tidak digunakan pada tulisan ini.
Konsep Kunci
- Teknik insuflasi tidak berkontak langsung dengan pasien, sehingga tidak ada pernapasan ulang gas yang dihembuskan pasien (rebreathing) jika aliran gas segar cukup tinggi. Namun, ventilasi tidak dapat dikontrol dengan teknik ini. Selain itu, gas yang diinspirasi mengandung udara atmosfer dalam jumlah yang tidak dapat diprediksi.
- Selang pernapasan panjang memiliki komplians tinggi sehingga meningkatkan perbedaan jumlah gas yang dihantarkan sirkuit oleh kantong reservoir (atau ventilator) dibandingkan dengan volume sebenarnya yang sampai ke pasien.
- Katup adjustable pressure-limiting (APL) harus dibuka penuh selama ventilasi spontan sehingga tekanan sirkuit dapat diabaikan selama inspirasi dan ekspirasi.
- Mapleson A merupakan sirkuit Mapleson yang paling efisien untuk ventilasi spontan karena aliran gas segar (fresh gas flow) dengan jumlah sama dengan ventilasi semenit cukup untuk mencegah terjadinya rebreathing.
- Sirkuit Mapleson D paling efisien untuk ventilasi terkontrol karena aliran gas segar memaksa udara dari alveoli pasien keluar menuju katup APL.
- Mengeraskan soda lime dengan tambahan silika meminimalisir risiko inhalasi debu natrium hidroksida serta menurunkan resistensi aliran gas.
- Malfungsi katup satu arah pada sirkuit lingkaran (circle system) dapat menyebabkan rebreathing karbon dioksida yang lebih lanjut menyebabkan hiperkapnia.
- Sirkuit lingkaran dengan absorber dapat mencegah terjadinya rebreathing karbon dioksida pada aliran gas segar rendah (aliran gas segar kurang dari 1 L) atau bahkan aliran gas segar dengan jumlah yang sama dengan gas anestesi dan oksigen yang digunakan oleh pasien dan sirkuit itu sendiri (anestesi sirkuit tertutup – closed-system anesthesia).
- Berkat katup satu arah, ruang rugi (dead space) dalam sirkuit lingkaran hanya sampai area distal Y-piece (titik titik gas inspirasi dan ekspirasi bercampur). Tidak seperti sirkuit Mapleson, panjang selang sirkuit lingkaran tidak langsung mempengaruhi ruang rugi.
- Fraksi oksigen yang diinspirasi (FiO2) yang dihantarkan ke pasien oleh sirkuit resusitator pernapasan berbanding lurus dengan konsentrasi oksigen dan laju aliran gas campuran yang diberikan ke resusitator (biasanya oksigen 100%) dan berbanding terbalik dengan ventilasi semenit yang dihantarkan ke pasien.
Sirkuit pernapasan adalah sistem yang menyediakan saluran penghantaran gas anestesi ke pasien. Sirkuit pernapasan ini menghubungkan pasien dengan mesin anestesi (Gambar 1). Banyak desain sirkuit yang telah dikembangkan, masing-masing memiliki berbagai tingkat efisiensi, kemudahan, dan kompleksitas berbeda. Bab ini mengulas sirkuit pernapasan yang paling penting: insuflasi, draw-over, sirkuit Mapleson, sirkuit lingkaran, dan sirkuit resusitasi.
Insuflasi
Istilah insuflasi biasanya merujuk pada hembusan gas anestesi di wajah pasien. Meskipun insuflasi dikategorikan sebagai sirkuit pernapasan, insuflasi mungkin lebih baik dianggap sebagai teknik yang mencegah hubungan langsung antara sirkuit pernapasan dan saluran napas pasien. Karena anak-anak sering menolak pemasangan masker wajah (atau akses intravena), insuflasi sangatlah berharga selama induksi dengan anestesi inhalasi pada anak-anak (Gambar 2). Insuflasi juga berguna dalam situasi lain. Akumulasi karbon dioksida di bawah penutup kepala dan leher merupakan bahaya dari operasi mata yang dilakukan dengan anestesi lokal.
Insuflasi juga berguna dalam situasi lain. Akumulasi karbon dioksida di bawah penutup kepala dan leher merupakan bahaya dari operasi mata yang dilakukan dengan anestesi lokal. Insuflasi udara pada laju aliran tinggi (> 10 L/menit) di wajah pasien mencegah terjadinya masalah ini, dan tidak meningkatkan risiko terjadinya kebakaran akibat akumulasi oksigen (Gambar 3). Ketika aliran insfulasi cukup tinggi, tidak ada rebreathing gas yang dihembuskan karena pada insuflasi tidak ada kontak langsung dengan pasien. Akan tetapi, teknik insuflasi tidak dapat mengontrol ventilasi. Selain itu gas yang dihirup pasien akan tercampur dengan udara atmosfer dengan kadar yang tidak dapat terprediksi.
Insuflasi dapat digunakan dalam mempertahankan oksigenasi arteri pada periode apnea singkat (misalnya, pada prosedur bronkoskopi). Bukan dengan meniupkan gas di depan wajah pasien, oksigen akan diarahkan langsung ke paru-paru melalui alat yang ditempatkan di trakea.
Anestesi open drop
Meskipun anestesi open-drop tidak digunakan dalam pengobatan modern, signifikansinya dalam sejarah menjamin pembahasan singkat di sini. Anestesi volatil - secara historis, eter atau kloroform - diteteskan ke masker yang tertutup kasa (masker Schimmelbusch) yang dipasangkan ke wajah pasien. Saat pasien inhalasi, udara melewati kain kasa, menguapkan agen cair, dan membawa anestesi dalam konsentrasi tinggi ke pasien. Penguapan menurunkan suhu masker, mengakibatkan kondensasi kelembaban dan penurunan tekanan uap anestesi (tekanan uap sebanding dengan suhu).
Derivat modern anestesi open-drop menggunakan alat penguap draw-over yang bergantung pada usaha inspirasi pasien untuk menarik udara ambien melalui ruang penguapan. Teknik ini dapat digunakan pada situasi ketika gas medis yang terkompresi sedang tidak tersedia (misalnya, di medan perang).
Anestesi draw-over
Perangkat draw-over memiliki sirkuit non-rebreathing yang menggunakan udara bebas di ruangan sebagai gas pembawa (karier), walaupun oksigen tambahan dapat digunakan jika tersedia. Perangkat ini dapat dilengkapi dengan penghubung dan peralatan yang memungkinkan ventilasi bertekanan positif intermiten (intermittent positive pressure ventilation/ IPPV) dan pengambilan pasif, serta continuous positive airway pressure (CPAP) dan positive end-expiratory pressure (PEEP).
Dalam penggunaannya yang paling dasar (Gambar 4), udara ditarik melalui alat penguap yang memiliki resistensi rendah saat pasien inspirasi. Pasien yang secara spontan menghirup udara ruangan dan agen terhalogenasi poten sering menunjukkan saturasi oksigen (SpO2) kurang dari 90%, kondisi yang diterapi dengan IPPV, oksigen tambahan, atau keduanya. Fraksi oksigen yang diinspirasi (FiO2) dapat ditambahkan menggunakan tabung reservoir dengan ujung terbuka sekitar 400 mL, dihubungkan pada T-piece di sisi hulu alat penguap. Pada seluruh rentang klinis volume tidal dan laju pernapasan, laju aliran oksigen 1 L/menit memberikan FiO2 30% hingga 40%, atau dengan 4 L/menit, FiO2 60% hingga 80%. Tersedia beberapa sirkuit draw-over komersial yang memiliki keunggulan yang serupa (Tabel 1).
Tabel 1. Keuntungan sirkuit anestesi draw-over
| Keuntungan sirkuit anestesi draw over |
|---|
| Portabel |
| Resistensi rendah terhadap aliran gas |
| Dapat digunakan dengan obat anestesi inhalasi apapun1 |
| Keluarnya uap dapat diatur |
1Halotan tidak dapat digunakan pada alat Epstein Mackintosh Oxford
Sirkuit Mapleson
Insuflasi dan sirkuit draw-over memiliki beberapa kelemahan: kontrol konsentrasi gas inspirasi yang buruk (dan, karena itu, kontrol kedalaman anestesi yang buruk), kelemahan mekanik selama operasi kepala dan leher, dan polusi di ruang operasi dengan volume gas buangan yang besar. Sirkuit Mapleson menyelesaikan beberapa masalah ini dengan memasukkan komponen tambahan (tabung pernapasan, jalur gas segar, katup pembatas tekanan yang dapat disesuaikan (adjustable pressure-limiting –APL), dan kantong reservoir) ke dalam sirkuit pernapasan. Lokasi relatif dari komponen ini menentukan kinerja sirkuit dan merupakan dasar dari klasifikasi Mapleson (Tabel 2).
Tabel 2. Klasifikasi dan karakteristik sirkuit Mapleson
| Klasifikasi Mapleson |
Nama Lain |
Konfigurasi Sirkuit Mapleson | Aliran Gas Segar yang diperlukan | Komentar | |
|---|---|---|---|---|---|
| Spontan | Terkontrol | ||||
| A | Magill's Attachment |
 |
Sama dengan ventilasi semenit (80 mL/ kgBB/mnt) |
Sangat tinggi dan sulit diprediksi |
Bukan pilihan yang baik untuk ventilasi terkontrol. Modifikasi sirkuit Magill tertu- tup dapat meningkatkan efisiensi. Mapleson A koaksial (tidak ada sistem sir- kuit pernapasan) memberikan scavenging gas buangan. |
| B | – |  |
2 kali ventilasi semenit |
2 – 2½ kali ventilasi semenit |
– |
| C | Water's to and fro |
 |
2 kali ventilasi semenit |
2 – 2½ kali ventilasi semenit |
– |
| D | Sirkuit Bain |  |
2 – 3 kali ventilasi semenit |
1 – 2 kali ventilasi semenit |
Modifikasi koaksial Bain: selang gas segar berada di dalam selang napas (lihat gambar 7) |
| E | T-piece Ayre |  |
2 – 3 kali ventilasi semenit |
3 kali ventilasi semenit (I:E = 1:2) |
Selang ekshalasi harus memiliki volume yang lebih besar dari volume tidal untuk mencegah rebreathing. Pemulungan gas (scavenging) sulit dilakukan. |
| F | Jackson Rees' Modifikasi |
 |
2 – 3 kali ventilasi semenit |
2 kali ventilasi semenit |
Merupakan Mapleson E dengan kantong napas yang terhubung pada ujung selang napas agar dapat dilakukan ventilasi terkontrol dan scavenging. |
Katup APL (adjustable pressure-limiting). FGI (fresh gas inlet / jalur gas segar.
Komponen Sirkuit Mapleson
Selang napas
Selang bergelombang (corrugated tubes) — terbuat dari karet (dapat digunakan kembali) atau plastik (sekali pakai) — menghubungkan komponen sirkuit Mapleson dengan pasien (Gambar 5). Diameter selang yang besar (22 mm) memiliki resistansi rendah dan dapat menjadi reservoir untuk gas anestesi. Untuk meminimalisir kebutuhan aliran gas segar, volume gas dalam selang pernapasan pada sebagian besar sirkuit Mapleson setidaknya harus sama besar dengan volume tidal pasien.
Komplians selang pernapasan sangat menentukan komplians sirkuit. (Komplians didefinisikan sebagai perubahan volume yang dihasilkan oleh perubahan pada tekanan.) Selang napas berukuran panjang dengan komplians yang tinggi meningkatkan perbedaan antara volume gas yang dihantarkan ke sirkuit oleh kantong reservoir atau ventilator dan volume yang benar-benar dihantarkan ke pasien. Sebagai contoh, jika sirkuit pernapasan dengan komplians 8 mL gas/cmH2O ditekan hingga 20 cmH2O selama penghantaran volume tidal, 160 mL volume tidal akan hilang ke sirkuit. 160 mL ini mewakili kombinasi dari kompresi gas dan ekspansi selang pernapasan. Hal ini merupakan pertimbangan penting dalam setiap sirkuit yang menghantarkan ventilasi bertekanan positif melalui selang pernapasan (misalnya, sirkuit lingkaran).
Jalur gas segar / Fresh Gas Inlet
Gas (anestesi yang dicampurkan dengan oksigen atau udara) dari mesin anestesi terus-menerus memasuki sirkuit melalui jalur gas segar. Seperti yang didiskusikan selanjutnya, posisi relatif dari jalur gas segar merupakan faktor pembeda kunci di antara sirkuit Mapleson.
Katup APL (Adjustable Pressure-Limiting)
Disebut juga Pressure-Relief Valve, Pop-Off Valve. Ketika gas anestesi memasuki sirkuit pernapasan, tekanan akan meningkat apabila aliran gas masuk lebih besar daripada kombinasi pengambilan dari pasien dan sirkuit. Gas dapat keluar dari sirkuit melalui katup APL, mengatur penumpukan tekanan ini. Gas yang keluar memasuki atmosfer ruang operasi atau, lebih disukai, sistem pengumpulan gas buangan. Seluruh katup APL memungkinkan ambang batas tekanan yang bervariasi untuk ventilasi. Katup APL harus terbuka penuh selama ventilasi spontan sehingga tekanan sirkuit tetap dapat diabaikan selama inspirasi dan ekspirasi. Ventilasi dengan bantuan dan terkontrol membutuhkan tekanan positif selama inspirasi untuk pengembangan paru. Penutupan parsial katup APL membatasi gas yang keluar, memungkinkan tekanan positif sirkuit selama kompresi kantong reservoir.
Kantong reservoir
Kantong reservoir berfungsi sebagai reservoir untuk gas anestesi dan sebagai sebuah metode untuk menghasilkan ventilasi bertekanan positif. Kantong reservoir dirancang untuk meningkatkan komplians pada saat volume kantong reservoir meningkat. Tiga fase yang berbeda dari pengisian kantong reservoir dapat dikenali (Gambar 6). Setelah tercapai kapasitas nominal 3-L dari kantong reservoir dewasa (fase I), tekanan naik dengan cepat hingga ke puncak (fase II). Peningkatan volume lebih lanjut menghasilkan gambaran datar (plateau) atau bahkan sedikit penurunan pada tekanan (fase III). Efek langit-langit ini memberikan sedikit perlindungan untuk paru-paru pasien terhadap tekanan udara tinggi, jika katup APL tidak sengaja tertinggal dalam posisi tertutup sementara gas segar terus mengalir ke dalam sirkuit.
Diproduksi ulang dari: Johnstone RE, Smith TC. Rebreathing bags as pressure limiting devices. Anesthesiology. 1973;38(2):192-194
Karakteristik performa sirkuit Mapleson
Sirkuit Mapleson merupakan perangkat yang ringan, murah, dan sederhana. Efisiensi suatu sirkuit pernapasan diukur melalui jumlah aliran gas segar yang dibutuhkan dalam menurunkan tingkat rebreathing CO2 sampai dapat diabaikan. Karena pada sirkuit Mapleson tidak ada katup satu arah atau absorbsi CO2, rebreathing dicegah menggunakan aliran gas segar yang adekuat ke dalam sirkuit dan mengalirkan gas ekshalasi melalui katup APL sebelum inspirasi. Biasanya terdapat beberapa rebreathing pada sirkuit Mapleson apapun. Total aliran gas segar ke sirkuit mengontrol jumlah rebreathing. Untuk mengurangi rebreathing, diperlukan aliran gas segaryang tinggi. Katup APL di sirkuit Mapleson A, B, dan C terletak di dekat masker wajah, dan kantong reservoir terletak di ujung berlawanan dari sirkuit.
Perhatikan kembali gambar sirkuit Mapleson A pada Gambar 5. Selama ventilasi spontan, gas alveoli yang mengandung CO2 akan dihembuskan ke dalam selang pernapasan atau langsung dibuang melalui katup APL yang terbuka. Sebelum terjadi inhalasi, jika aliran gas segar melebihi ventilasi semenit alveoli, aliran masuk gas segar akan memaksa gas alveoli yang tersisa di selang pernapasan untuk keluar dari katup APL. Jika volume selang pernapasan sama dengan atau lebih besar daripada volume tidal pasien, inspirasi berikutnya hanya akan mengandung udara segar. Karena aliran udara segar yang sama dengan ventilasi semenit cukup untuk mencegah terjadinya rebreathing, desain Mapleson A merupakan sirkuit Mapleson yang paling efisien untuk ventilasi spontan.
Bagaimanapun, tekanan positif selama ventilasi terkontrol membutuhkan katup APL yang tertutup sebagian. Meskipun sejumlah gas alveolar dan gas segar keluar melalui katup selama inspirasi, tidak ada gas yang dilepaskan selama ekspirasi, karena gas yang dikeluarkan tidak bergerak selama fase ekspirasi dari ventilasi bertekanan positif. Akibatnya, aliran gas segar yang sangat tinggi (lebih dari tiga kali ventilasi semenit) diperlukan untuk mencegah rebreathing dengan sirkuit Mapleson A selama ventilasi terkontrol. Aliran gas segar tersedia dengan mudah karena jalur gas segar berada di dekat katup APL pada sirkuit Mapleson B.
Pertukaran posisi katup APL dan jalur gas segar mengubah Mapleson A menjadi sirkuit Mapleson D (Tabel 2). Sirkuit Mapleson D efisien digunakan selama ventilasi terkontrol, karena aliran gas segar memaksa udara alveolar bergerak menjauhi pasien dan menuju katup APL. Dengan demikian, hanya dengan memindahkan komponen dapat sepenuhnya menimbulkan perubahan pada kebutuhan gas segar dari sirkuit Mapleson.
Sirkuit Bain adalah versi koaksial dari sirkuit Mapleson D yang menggabungkan tabung jalur gas segar di dalam selang pernapasan (Gambar 7). Modifikasi ini menurunkan bulk sirkuit dan lebih baik dalam mempertahankan panas dan kelembaban daripada sirkuit Mapleson D konvensional sebagai akibat dari pemanasan parsial gas inspirasi dengan pertukaran arus berlawanan (countercurrent exchange) dengan gas yang lebih hangat yang telah dihembuskan. Kerugian dari sirkuit koaksial ini adalah kemungkinan terjadinya kinking atau hilangnya sambungan selang jalur gas segar. Inspeksi berkala bagian dalam selang wajib dilakukan untuk mengidentifikasi adanya komplikasi ini; jika tidak ditemukan, kekeliruan ini dapat mengakibatkan rebreathing signifikan dari gas yang dihembuskan.
Dikutip dari: Bain JA, Spoerel WE. Flow requirements for a modified Mapleson D system during controlled ventilation. Can Anaesth Soc J. 1973;20(5):629-36
Sirkuit Lingkaran (Circle System)
Meskipun sirkuit Mapleson mengatasi beberapa kerugian dari insuflasi dan sirkuit draw-over, aliran gas segar tinggi yang diperlukan untuk mencegah terjadinya rebreathing CO2 menghasilkan limbah agen anestesi, pencemaran lingkungan ruang operasi, dan hilangnya panas dan kelembaban pasien (Tabel 3). Sebagai upaya untuk menghindari masalah-masalah ini, sirkuit lingkaran menambahkan lebih banyak komponen ke dalam sirkuit pernapasan.
Tabel 3. Karakteristik sirkuit pernapasan
| Insuflasi dan Open Drop | Sirkuit Mapleson | Sirkuit Lingkaran | |
|---|---|---|---|
| Kompleksitas | Sangat sederhana | Sederhana | Kompleks |
| Kontrol kedalaman anestesi | Buruk | Bervariasi | Baik |
| Kemampuan pembuangan (scavenge) | Sangat buruk | Bervariasi | Baik |
| Pemeliharaan panas dan kelembaban | Tidak ada | Tidak ada | Ada1 |
| Rebreathing gas yang dihembuskan | Tidak ada | Tidak ada1 | Ada1 |
1Bergantung pada kecepatan aliran gas segar.
Komponen sirkuit lingkaran mencakup: (1) penyerap (absorber) yang mengandung absorben CO2; (2) jalur gas segar; (3) katup inspirasi satu arah dan selang pernapasan inspiratorik; (4) Konektor Y; (5) katup ekspirasi satu arah dan selang napas ekspiratorik; (6) katup APL; dan (7) reservoir (Gambar 8).
Komponen Sirkuit Lingkaran
Absorben karbon dioksida
Rebreathing gas alveolar menjaga panas dan kelembaban. Namun, CO2 dalam gas yang dihembuskan harus dihilangkan untuk mencegah terjadinya hiperkapnia. CO2 secara kimiawi bergabung dengan air untuk membentuk asam karbonat. Absorben CO2 (misalnya, soda kapur atau kapur kalsium hidroksida) mengandung garam-garam hidroksida yang mampu menetralisir asam karbonat. Produk akhir reaksi adalah panas (panas dari netralisasi), air, dan kalsium karbonat. Soda kapur adalah absorben dan mampu menyerap CO2 hingga 23 L per 100 g absorben. Soda kapur utamanya terdiri dari kalsium hidroksida (80%), bersama dengan natrium hidroksida, air, dan sejumlah kecil kalium hidroksida. Reaksi dari soda kapur adalah sebagai berikut:
CO2 + H2O → H2CO3
H2CO3 + 2NaOH → Na2CO3 + 2H2O + Panas
(reaksi cepat)
Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2NaOH
(reaksi lambat)
Perhatikan bahwa air dan natrium hidroksida yang semula dibutuhkan akan dihasilkan kembali. Absorben lain, kapur barium hidroksida, tidak lagi digunakan karena kemungkinan meningkatkan bahaya terjadinya kebakaran di sirkuit pernapasan.
Pewarnaan indikator pH (misalnya, etil violet) mengubah warna dari putih menjadi ungu sebagai konsekuensi dari meningkatnya konsentrasi ion hidrogen dan absorbent exhaustion. Absorben harus diganti ketika 50% hingga 70% absorber telah berubah warna. Meskipun butiran (granul) yang habis dapat kembali ke warna aslinya jika diistirahatkan, tidak ada pemulihan kapasitas penyerapan yang signifikan. Ukuran butiran adalah kompromi antara lebih tingginya luas permukaan serapan butiran berukuran kecil dan resistensi yang lebih rendah terhadap aliran gas butiran yang berukuran lebih besar. Butiran yang biasa digunakan sebagai absorben CO2 adalah antara 4 dan 8 mesh; nomor mesh berhubungan dengan jumlah lubang per inci persegi layar. Garam hidroksida mengiritasi kulit dan membran mukosa. Meningkatkan kekerasan soda kapur dengan menambahkan silika meminimalisir risiko terhirupnya debu natrium hidroksida dan juga menurunkan resistensi aliran gas. Tambahan air diberikan ke absorben selama pengemasan untuk memberikan kondisi yang optimal bagi pembentukan asam karbonat. Kapur soda komersial memiliki kadar air sebesar 14% hingga 19%.
Butiran absorben dapat mengabsorbsi dan kemudian melepaskan sejumlah anestesi volatil yang aktif secara medis. Sifat ini dapat bertanggung jawab atas penundaan induksi atau kemunculan yang sederhana. Semakin kering kapur soda, semakin mungkin kapur soda mengabsorbsi dan menurunkan anestesi volatil. Anestesi volatil dapat diuraikan menjadi karbon monoksida oleh absorben kering (misalnya natrium atau kalium hidroksida) yang cukup untuk menyebabkan konsentrasi karboksihemoglobin dapat diukur secara klinis. Pembentukan karbon monoksida paling banyak dengan desfluran; dengan sevofluran, pembentukan karbon monoksida terjadi pada suhu yang lebih tinggi.
Amsorb adalah absorben CO2 yang terdiri dari kalsium hidroksida dan kalsium klorida (dengan penambahan kalsium sulfat dan polivinilpirolidon untuk meningkatkan kekerasan). Amsorb memiliki kelembaman (inertness) yang lebih besar daripada soda kapur, menyebabkan degradasi anestesi volatil pun lebih sedikit (misalnya, sevofluran menjadi senyawa A (compound A) atau desfluran menjadi karbon monoksida).
Senyawa A (compound A) adalah salah satu produk sampingan dari degradasi sevofluran oleh absorben. Konsentrasi sevofluran yang lebih tinggi, paparan yang lama, dan teknik anestesi aliran rendah (low-flow) sepertinya meningkatkan pembentukan senyawa A. Senyawa A telah terbukti menghasilkan nefrotoksisitas pada hewan tetapi tidak pernah dikaitkan dengan efek buruk pada manusia.
Butiran absorben dikemas dalam satu atau dua kanister yang dapat muat dalam ruang sempit antara kepala dan base plate. Meskipun berukuran besar, kanister ganda memungkinkan absorpsi CO2 yang lebih sempurna, lebih jarang membutuhkan perubahan absorben, dan menurunkan resistensi aliran gas. Untuk memastikan absorpsi lengkap, volume tidal pasien tidak boleh melebihi ruang udara antara butiran absorben, yang kira-kira hampir sama dengan 50% kapasitas absorber. Warna pewarna indikator dipantau melalui dinding transparan absorber. Absorbent exhaustion biasanya terjadi pertama kali ketika gas yang dihembuskan memasuki absorber dan sepanjang dinding halus kanister. Penyambungan melalui area dengan susunan butiran yang longgar diminimalisir oleh sistem baffle, yang mengarahkan aliran gas melalui pusat, sehingga memungkinkan pemanfaatan absorben yang lebih besar. Perangkap di dasar absorber mengumpulkan debu dan menjaga kelembaban.
Katup Satu Arah
Katup satu arah, yang berfungsi sebagai katup cek, mengandung piringan keramik atau mika yang terletak horizontal pada dudukan annular katup (Gambar 10). Aliran ke depan menggeser piringan ke atas, memungkinkan gas untuk terus mengalir melewati sirkuit. Aliran balik mendorong piringan ke arah berlawanan dari dudukan piringan, mencegah terjadinya refluks. Inkompetensi katup biasanya disebabkan oleh melengkungnya piringan atau iregularitas dudukan piringan. Katup ekspirasi terpapar dengan kelembaban gas alveolar. Kondensasi dan pembentukan kelembaban yang dihasilkan dapat mencegah pergeseran piringan ke atas, menyebabkan kebebasan tidak sempurna dari gas yang dihembuskan dan rebreathing.
Inhalasi membuka katup inspirasi, memungkinkan pasien untuk menghirup campuran gas segar (fresh gas) dan gas ekshalasi yang telah melewati absorber CO2. Bersamaan dengan itu, katup ekspirasi menutup untuk mencegah rebreathing gas yang dihembuskan yang masih mengandung CO2. Aliran gas berikutnya yang menjauhi pasien saat pengeluaran napas membuka katup ekspirasi. Gas ini dikeluarkan melalui katup APL atau dihirup kembali oleh pasien setelah melewati absorber. Penutupan katup inspirasi saat pengeluaran napas mencegah pencampuran gas ekspirasi dengan gas segar di cabang inspirasi. Kerusakan salah satu katup satu arah dapat memungkinkan terjadinya rebreathing CO2, menyebabkan hiperkapnia.
Optimisasi Desain Sirkuit Lingkaran
Meskipun komponen utama dari sirkuit lingkaran (katup satu arah, jalur gas segar, katup APL, absorber CO2, dan kantong reservoir) dapat dipasang dalam beberapa konfigurasi, pengaturan berikut lebih disukai (Gambar 8):
- Katup satu arah cenderung dekat dengan pasien agar mencegah aliran balik ke selang cabang inspirasi ketika ada kebocoran sirkuit. Namun, katup satu arah tidak ditempatkan di Y-piece, karena hal itu menyebabkan kesulitan untuk mengkonfirmasi atau mempertahankan orientasi dan fungsi intraoperatif yang tepat.
- Jalur gas segar ditempatkan di antara absorber dan katup inspirasi. Memposisikan inlet ke hilir dari katup inspirasi akan memungkinkan gas segar untuk melewati pasien selama pengeluaran napas dan akan terbuang. Gas segar yang dimasukkan antara katup ekspirasi dan absorber akan didilusi oleh gas yang beresirkulasi. Lebih jauh lagi, anestesi inhalasi dapat diabsorbsi atau dilepaskan oleh butiran soda kapur, sehingga memperlambat induksi dan munculnya efek anestesi.
- Katup APL seringkali ditempatkan di antara katup ekspirasi dan absorber, serta dekat dengan kantong bagging reservoir (Gambar 11). Pemasangan katup APL di lokasi ini (yaitu, sebelum absorber) membantu untuk menghemat kapasitas absorpsi dan meminimalisir ventilasi gas segar. Katup APL mengatur aliran gas dari cabang ekspirasi sirkuit ke sistem pembuangan (scavenger) gas.
- Resistensi terhadap ekshalasi diturunkan dengan menentukan lokasi kantong reservoir pada cabang ekspirasi.
Karakteristik Performa Sirkuit Lingkaran
Kebutuhan gas segar
Dengan adanya absorber, sirkuit lingkaran mencegah rebreathing CO2 pada aliran gas segar yang diturunkan (≤1L) atau bahkan aliran gas segar sama dengan pengambilan gas anestesi dan oksigen oleh pasien dan sirkuit itu sendiri (anestesi sirkuit tertutup/closed-system anesthesia). Pada aliran gas segar yang lebih besar dari 5 L/menit, rebreathing sangatlah minimal sehingga absorber CO2 biasanya tidak diperlukan.
Dengan aliran gas segar yang rendah, konsentrasi oksigen dan anestesi inhalasi dapat bervariasi secara nyata antara gas segar (yaitu, gas di jalur gas segar) dan gas yang diinspirasi (yaitu, gas dalam cabang inspirasi dari selang pernapasan). Gas yang diinspirasi adalah campuran dari gas segar dan gas yang telah melewati absorber. Semakin besar laju aliran gas segar, semakin sedikit waktu yang dibutuhkan bagi perubahan konsentrasi anestesi gas segar untuk tercermin dalam perubahan konsentrasi anestesi gas yang diinspirasi. Aliran yang lebih tinggi mempercepat induksi dan pemulihan, mengompensasi kebocoran di sirkuit, dan mengurangi risiko terbentuknya campuran gas yang tak terduga.
Ruang rugi
Ruang rugi adalah sejumlah volume tidal yang tidak sampai ke ventilasi alveolar. Besarnya ruang rugi harus disertai dengan ditambahkannya volume tidal, jika ventilasi alveolar tetap tidak berubah. Akibat katup satu arah, ruang rugi alat dalam sirkuit lingkaran terbatas pada daerah distal ke titik pencampuran gas inspirasi dan ekspirasi pada Y-piece. Tidak seperti sirkuit Mapleson, panjang selang sirkuit lingkaran tidak mempengaruhi ruang rugi. Seperti pada sirkuit Mapleson, panjang selang pernapasan mempengaruhi komplians sirkuit. Begitu juga dengan volume tidal yang hilang pada saat dilakukannya ventilasi bertekanan positif. Sirkuit lingkaran pediatrik (pediatric circle system) mungkin memiliki septum yang memisahkan gas inspirasi dan ekspirasi dalam Y-piece dan selang pernapasan dengan komplians rendah untuk mengurangi ruang rugi lebih jauh, dan memiliki berat yang lebih ringan.
Resistensi
Katup satu arah dan absorben meningkatkan resistensi sirkuit lingkaran, khususnya pada laju napas yang tinggi dan volume tidal yang lebih besar. Bagaimanapun, bahkan neonatus prematur dapat diventilasi secara sukses menggunakan sirkuit lingkaran.
Pemeliharaan Kelembaban dan Panas
Sistem penghantaran gas medis mengirimkan gas yang didehumidifikasi ke sirkuit anestesi pada suhu ruangan. Gas yang dihembuskan, di sisi lain, dijenuhkan dengan air pada suhu tubuh. Maka, panas dan kelembaban gas yang dihirup bergantung pada proporsi relatif dari gas yang dihembuskan kembali (rebreathed) terhadap gas segar. Aliran yang tinggi disertai dengan kelembaban yang relatif rendah, sedangkan aliran yang rendah memungkinkan saturasi air yang lebih besar. Butiran absorben memberikan sumber panas dan kelembaban yang signifikan pada sirkuit lingkaran.
Kontaminasi bakteri
Risiko minimal terjadinya retensi mikroorganisme dalam komponen sirkuit lingkaran secara teoritis dapat menyebabkan infeksi pernapasan pada pasien berikutnya. Untuk alasan ini, filter bakteri kadang-kadang dimasukkan ke dalam selang pernapasan inspirasi atau ekspirasi atau di Y-piece.
Kerugian Sirkuit Lingkaran
Meskipun sebagian besar masalah sirkuit Mapleson diatasi dengan sirkuit lingkaran, perbaikan ini telah menimbulkan adanya kerugian lain: ukuran yang lebih besar dan kurang mudah dibawa; peningkatan kompleksitas, menyebabkan lebih tingginya risiko pemutusan atau kerusakan; komplikasi yang berhubungan dengan penggunaan absorben; dan kesulitan memprediksi konsentrasi gas yang diinspirasi selama aliran rendah gas segar.
Sirkuit Pernapasan Resusitasi
Tas resusitasi (AMBU bags atau unit bag-mask) biasanya digunakan untuk ventilasi darurat karena kesederhanaan alat, portabilitas, dan kemampuan untuk menghantarkan oksigen hampir 100% (Gambar 12). Resusitator tidaklah seperti sirkuit Mapleson atau sirkuit lingkaran karena resusitator memiliki katup non-rebreathing. (Ingat bahwa sirkuit Mapleson dianggap tidak memiliki katup meskipun sirkuit Mapleson memiliki katup APL, sedangkan sirkuit lingkaran memiliki katup satu arah yang mengalir langsung melalui absorben tetapi memungkinkan rebreathing gas yang dihembuskan.)
Oksigen dengan konsentrasi tinggi dapat dihantarkan ke masker atau selang trakea selama ventilasi spontan atau terkontrol jika sumber aliran gas segar yang tinggi terhubung dengan katup inlet. Katup pasien terbuka selama inspirasi terkontrol atau spontan untuk memungkinkan aliran gas dari kantong ventilasi ke pasien. Rebreathing dicegah dengan mengeluarkan gas yang dihembuskan ke atmosfer melalui port pengeluaran napas di katup ini. Kantong ventilasi yang dapat dikompresi dan self-refilling (dapat terisi sendiri) juga memiliki katup pengambilan (intake). Katup ini menutup selama kompresi tas, memungkinkan terjadinya ventilasi bertekanan positif. Kantong diisi ulang dengan aliran melalui jalur gas segar dan melintasi katup masuk. Menghubungkan reservoir ke katup intake membantu mencegah pendorongan udara ruangan. Susunan katup reservoir benar-benar merupakan dua katup satu arah: katup inlet dan katup outlet. Katup inlet memungkinkan udara ambien masuk ke kantong ventilasi jika aliran gas segar tidak cukup untuk mempertahankan pengisian reservoir. Tekanan positif pada kantong reservoir membuka katup outlet, yang mengalirkan oksigen jika aliran gas segar berlebihan.
Terdapat beberapa kelemahan pada sirkuit pernapasan resusitator. Pertama, hal ini memerlukan aliran gas segar yang tinggi untuk mencapai FiO2 yang tinggi. FiO2 berbanding lurus dengan konsentrasi oksigen dan laju aliran gas campuran yang dialirkan ke resusitator (biasanya oksigen 100%) dan berbanding terbalik dengan ventilasi semenit yang dihantarkan ke pasien. Akhirnya, meskipun katup pasien yang berfungsi normal memiliki resistansi yang rendah terhadap inspirasi dan ekspirasi, uap air yang dihembuskan dapat menyebabkan pelekatan katup.
Diskusi Kasus
Anestesi ringan yang tidak dapat dijelaskan
Pasien perempuan berusia 5 tahun yang sangat obese namun tidak mengalami masalah kesehatan lainnya datang untuk menjalani perbaikan hernia inguinalis. Setelah induksi anestesi umum dan intubasi trakea yang lancar, pasien ditempatkan pada ventilator yang diatur untuk menghantarkan volume tidal 6 mL/kg pada kecepatan 16 napas/menit. Meskipun dilakukan penghantaran sevofluran konsentrasi tinggi pada 50% nitrogen oksida, tercatat adanya takikardia (145 kali/menit) dan hipertensi ringan (144/94 mmHg). Untuk meningkatkan kedalaman anestesi, diberikan fentanil (3 mcg/kg). Denyut jantung dan tekanan darah terus meningkat dan disertai dengan kontraksi prematur ventrikel.
Apa yang harus dipertimbangkan pada diagnosis banding dari perubahan kardiovaskular pada pasien ini?
Kombinasi dari takikardia dan hipertensi selama anestesi umum harus selalu diwaspadai oleh dokter anestesi untuk kemungkinan terjadinya hiperkapnia dan hipoksia, di mana keduanya menghasilkan tanda-tanda peningkatan aktivitas simpatis. Kondisi-kondisi yang membahayakan nyawa ini harus disingkirkan secepatnya dan segera dengan pengawasan CO2 tidal akhir, pulse oximetry, atau analisis gas darah arteri.
Penyebab umum dari takikardia dan hipertensi intraoperatif adalah kadar anestesi yang inadekuat. Normalnya, hal ini dikonfirmasi dengan pergerakkan. Namun, apabila pasien dilumpuhkan, terdapat sedikit indikator yang terpercaya dari anestesi ringan (light anesthesia). Kurangnya respon terhadap opioid harus mengingatkan dokter anestesi mengenai adanya kemungkinan penyebab lain yang mungkin lebih serius.
Hipertermia maligna jarang terjadi, tetapi perlu dipertimbangkan dalam kasus takikardia yang tidak diketahui penyebabnya, terutama ketika disertai dengan kontraksi atrium prematur atau kontraksi ventrikel prematur. Obat-obatan tertentu yang digunakan dalam anestesi (misalnya, ketamin, efedrin) menstimulasi sistem saraf simpatis dan dapat menghasilkan atau memperberat takikardia dan hipertensi. Pasien diabetes yang menjadi hipoglikemik akibat pemberian insulin atau agen hipoglikemik oral jangka panjang dapat mengalami perubahan kardiovaskular yang serupa. Kelainan endokrin lainnya (misalnya, feokromositoma, badai tiroid, karsinoid) juga harus dipertimbangkan.
Dapatkah masalah-masalah ini berhubungan dengan malfungsi alat?
Analisis Gas dapat mengonfirmasi penghantaran gas anestesi kepada pasien. Hubungan yang salah pada ventilator dapat menyebabkan hipoksia atau hiperkapnia. Selain itu, malfungsi katup satu arah akan meningkatkan ruang mati sirkuit dan memungkinkan terjadinya rebreathing CO2 yang dihembuskan. Exhaustion soda kapur dapat menyebabkan rebreathing pada kondisi adanya aliran gas segar yang rendah. Rebreathing CO2 dapat dideteksi pada kapnografi selama fase inspirasi. Apabila penyebab rebreathing kemungkinan adalah akibat malfungsi alat, pasien harus dilepas dari mesin anestesi dan diventilasi dengan kantong bagging resusitasi sampai alat dapat diperbaiki.
Apakah konsekuensi lain dari hiperkapnia?
Hiperkapnia memiliki berbagai efek, kebanyakan efek ditutupi oleh anestesi umum. Aliran darah otak meningkat sebanding dengan CO2 arteri. Pada pasien dengan peningkatan tekanan intrakranial (misalnya, dari tumor otak), hal ini merupakan hal yang berbahaya. Kadar CO2 yang terlalu tinggi (>80 mmHg) dapat menyebabkan penurunan kesadaran yang berhubungan dengan penurunan pH cairan serebrospinal. CO2 menekan miokardium, namun efek langsung ini biasanya dibayangi oleh aktivasi sisem saraf simpatis. Selama anestesi umum, hiperkapnia biasanya berakibat pada meningkatnya curah jantung, peningkatan tekanan darah arteri, dan kecenderungan ke arah aritmia.
Peningkatan konsentrasi CO2 serum dapat melebihi kapasitas penyangga darah, menyebabkan asidosis metabolik. Hal ini menyebabkan kation lain seperti Ca2+ dan K+ bergeser secara ekstraseluler. Asidosis juga menggeser kurva disosiasi ke arah kanan.
Karbon dioksida adalah stimulan pernapasan yang kuat. Pada kenyataannya, untuk setiap mmHg kenaikan PaCO2 di atas ambang batas, subjek normal yang terbangu meningkatkan ventilasi semenitnya sekitar 2 hingga 3 L/menit. Anestesi umum secara nyata menurunkan respon ini, dan paralisis mengeliminasi respon ini. Pada akhirnya, hiperkapnia berat dapat menghasilkan hipoksia dengan penggantian oksigen dari alveoli.
Breathing systems. In: Morgan GE, Mikhail M, Murray MJ, eds. Clinical anesthesiology. 6th Ed. New York: McGraw-Hill; 2018. pp. 33-46
Posting Komentar