UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BARI ALDO MORO. Inquinamento da gas anestetici nelle sale operatorie

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI BARI ALDO MORO FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN SCIENZE CHIMICHE DIPARTIMENTO DI CHIMICA TESI DI LAUREA SPERIMENTALE IN CHIMICA ANALITICA Inquinamento da gas anestetici nelle sale operatorie Relatore: Dott. Gianluigi de Gennaro Laureando: Dario Garofano ANNO ACCADEMICO

2 CAPITOLO 1 GLI ANESTETICI INALATORI 1.1 L ANESTESIA L anestesia è definita come modificazione farmaco-indotta del comportamento o della percezione. Lo scopo dell anestesia è quello di rendere il paziente insensibile agli stimoli dolorosi dell intervento chirurgico (Bernini A.I., 2012). Si distinguono comunemente due tipi di anestesia: generale o narcosi, che agisce sulle strutture del sistema nervoso centrale; periferica o locale, ottenuta con la somministrazione di sostanze agenti a livello del sistema nervoso periferico. Mentre nella narcosi si abolisce sia la sensibilità che la coscienza, nell anestesia periferica la coscienza è conservata (Bernini A.I., 2012). I farmaci per l anestesia generale, si possono differenziare in base alla via di somministrazione che può essere endovenosa o inalatoria (Acosta W. R., 2009). L'azione degli anestetici generali produce uno stato di incoscienza generando un anestesia corporea totale. Con la somministrazione di un anestetico generale, alla perdita di coscienza segue una fase di depressione del sistema nervoso centrale (SNC) caratterizzata da quattro differenti stadi, nell arco dei quali si osserva una crescente inibizione muscolare, respiratoria e delle azioni riflesse (Hewer C.L.,1937): Stadio I (analgesia senza amnesia): il diametro pupillare, la secrezione ghiandolare e il tono muscolare sono normali; la respirazione è regolare; il paziente è cosciente. Sfruttabile per piccoli interventi. Stadio II (eccitazione o delirio): alterazioni della respirazione (tachipnea), midriasi 1, movimenti involontari ed incoordinati. Stadio III (anestesia chirurgica): la capacità respiratoria è compromessa per riduzione dell'attività dei muscoli intercostali, fino alla completa paralisi quando la respirazione diventa solo diaframmatica. Lo stadio è suddiviso in 4 piani: o Piano 1: perdita del riflesso palpebrale e della deglutizione; 1 La midriasi è la condizione fisiologica di dilatazione della pupilla in assenza di luce. 3

3 o Piano 2: assenza di movimenti oculari, respirazione regolare e profonda. Il rilassamento muscolare in questa fase è completo. La maggior parte degli interventi chirurgici vengono eseguiti con questo livello di anestesia; o Piano 3: paralisi dei muscoli intercostali. Inizia a ridursi l attività respiratoria, la profondità degli atti del respiro diventa minore, inizia anche a scomparire il riflesso pupillare alla luce; o Piano 4: attività respiratoria seriamente depressa, resta attivo solo il diaframma, pupilla dilatata e fissa; Stadio IV (asfissia): vi è una completa abolizione dei movimenti respiratori e una depressione dei centri bulbari. Figura 1 - Stadi anestesiologici di Guedel (Hewer C.L.,1937) L anestesia generale indotta da un singolo agente non è sempre consigliabile in quanto potrebbe portare ad un livello di incoscienza troppo profondo. Per evitare questa possibilità, viene impiegato il cosiddetto processo di anestesia bilanciata. L anestesia bilanciata, si basa su una combinazione di più farmaci per l induzione anestesiologica conservando le caratteristiche di inibizione di coscienza, analgesia, rilassamento muscolare, ma conducendo il paziente ad uno stadio anestesiologico più leggero. I farmaci utilizzati in anestesia bilanciata includono anestetici inalatori, barbiturici a breve durata, bloccanti neuromuscolari, benzodiazepine e analgesici oppiodi (Aschenbrenner D.S. et al, 2009). Gli agenti anestetici inalatori sono vapori che vengono somministrati per inalazione e il cui dosaggio è regolato da un vaporizzatore. L'agente anestetico passa dalla macchina per 4

4 l anestesia al sistema di respirazione e, grazie al movimento dei gas generato dalla ventilazione polmonare, il flusso di gas in cui è stato diluito il vapore anestetico si sposta verso gli alveoli polmonari, per diffusione passiva attraversa la membrana alveolocapillare per raggiungere il circuito polmonare, dove si diluisce nel sangue. Il flusso di sangue, proveniente dalla pompa cardiaca, lo porta fino alla circolazione sistemica e, infine, viene trasportato al cervello, dove esercita la sua azione (Figura 2). Figura 2. Compartimenti extracorporali e corpali da cui passano gli anestetici per inalazione 5

5 Pertanto, per studiare la farmacocinetica degli anestetici inalatori, gli aspetti più importanti da considerare sono i seguenti: la concentrazione di anestetico nel gas inspirato, la ventilazione polmonare, la diffusione dell'agente anestetico inalato dagli alveoli al sangue, il passaggio dell'agente dal sangue arteriale a tutti i tessuti dell organismo, compreso il cervello, che è il sito di azione o organo bersaglio, l eliminazione dell agente mediante processo inverso (cervello sangue polmoni eliminazione) (Gustavo R.D. et al, 2007). 1.2 CLASSIFICAZIONE DEGLI ANESTETICI GENERALI Gli anestetici generali sono una classe eterogenea di farmaci che, con diverso meccanismo d'azione (in alcuni casi non ancora ben chiarito), sono in grado di deprimere il sistema nervoso centrale privandolo dello stato di coscienza. Gli anestetici generali possono essere suddivisi, in funzione delle differenti modalità di somministrazione, in anestetici endovenosi ed anestetici inalatori. Ambedue le tipologie vengono impiegate in anestesia generale bilanciata, sia per l induzione che per il mantenimento anestesiologico. Tra gli anestetici endovenosi più utilizzati sono annoverati: barbiturici, propofol, benzodiazepine, ketamina ed oppiodi. Gli anestetici per inalazione sono, invece, distinti in due gruppi (Ritter J., 2008; Tripathi, 2005): Gassosi: sono sostanze che a pressione e a temperatura ambiente si trovano allo stato gassoso. Fanno parte di questo gruppo il protossido di azoto (N 2 O), e altri gas quali etilene, acetilene e ciclopropano che non sono più impiegati per l elevata infiammabilità ed esplosività. Volatili: sono alcuni composti alogenati che, a pressione e a temperatura ambiente, si trovano allo stato liquido e vengono poi vaporizzati in apparecchi termocompensati, ove si miscelano al momento dell impiego con una corrente gassosa proveniente da un impianto centralizzato. Le concentrazioni dell alogenato nella miscela anestetica variano dallo 0,5% al 3% durante le varie fasi dell intervento (Prod. Inform. ABBOTT ). La solubilità nelle membrane celebrali è in genere maggiore per i composti liquidi-volatili rispetto ai gassosi, infatti è necessaria una concentrazione inferiore di agente anestetico per produrre l anestesia generale. Un anestetico per inalazione ideale deve soddisfare numerosi requisiti (Tripathi KD, 2005): 6