吸入麻酔薬

吸入麻酔薬は、吸入によって投与される全身麻酔作用を持つ化合物です。吸入麻酔薬は、麻酔気化器と麻酔薬投与システムに接続されたフェイスマスク、ラリンジアルマスク、または気管チューブを通じて投与されます。現在、臨床的に重要な薬剤には、イソフルラン、セボフルラン、デスフルランなどの揮発性麻酔薬や、亜酸化窒素やキセノンなどの特定の麻酔ガスがあります。

• デスフルラン
• イソフルラン
• 亜酸化窒素
• セボフルラン
• キセノン

これらの麻酔薬の一部は現在でも臨床診療や研究で使用されていますが、先進国では主に以下の麻酔薬が歴史的に興味深いものです。

• アセチレン
• クロロエタン（塩化エチル）
• クロロホルム
• クリオフルオラン
• シクロプロパン
• ジエチルエーテル
• ジビニルエーテル
• エンフルラン
• エチレン
• フルロキセン
• ハロタン（発展途上国では今でも広く使用されており、WHOの必須医薬品モデルリストに掲載されている）
• メトキシフルラン（現在でも鎮痛剤として使用されている）
• メトキシプロパン
• トリクロロエチレン
• 塩化ビニル^{[1] [2]}

• アリフルラン
• ハロプロパン
• ノルフルラン
• ロフルラン
• シンタン
• テフルラン

揮発性麻酔薬は、室温では液体ですが、吸入投与のために容易に蒸発するという共通の特性を持っています。現在先進国で使用されている揮発性麻酔薬には、デスフルラン、イソフルラン、セボフルランがあります。過去に広く使用されていた他の薬剤には、エーテル、クロロホルム、エンフルラン、ハロタン、メトキシフルランなどがあります。これらの薬剤はすべて、非常に疎水性であるという特性を持っています（つまり、液体として水と自由に混ざらず、ガスとして水よりも油によく溶けます）。^[3]

理想的な揮発性麻酔剤は、非標的臓器系への影響を最小限に抑えながら、全身麻酔のスムーズで確実な導入と維持を実現します。さらに、無臭または吸入しても快適で、あらゆる年齢層や妊娠中の人にも安全で、代謝されず、効果の発現と消失が速く、強力で、手術室のスタッフがさらされても安全で、保存期間が長いです。また、製造コストが安く、輸送と保管が容易で、標準的な手術室設備で投与と監視が容易で、光、プラスチック、金属、ゴム、ソーダ石灰に対して安定で、不燃性で環境的に安全です。現在使用されている薬剤はどれも理想的ではありませんが、望ましい特性のいくつかを備えているものが多くあります。たとえば、セボフルランは吸入しても快適で、効果の発現と消失が速いです。また、あらゆる年齢層に安全です。ただし、高価で（イソフルランの約3～5倍）、イソフルランの約半分の強力です。^[4]

吸入によって全身麻酔を引き起こすその他のガスまたは蒸気には、亜酸化窒素、二酸化炭素、シクロプロパン、キセノンなどがあります。これらはガスボンベに貯蔵され、気化器ではなく流量計を使用して投与されます。シクロプロパンは爆発性があり、安全上の理由から現在は使用されていませんが、それ以外では優れた麻酔薬であることがわかっています。キセノンは無臭で効果の発現が速いですが、高価であり、投与と監視に特殊な機器が必要です。亜酸化窒素は、80%の濃度であっても、標準大気圧ではほとんどの人に外科手術レベルの麻酔を生じさせないため、他の薬剤とともに補助麻酔薬として使用する必要があります。

高圧状態（通常の大気圧を超える圧力）では、窒素などの他のガスや、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスは麻酔薬になります。高い分圧（約4 bar以上、スキューバダイビングで約30メートル未満の深さで遭遇する）で吸入すると、窒素は麻酔剤として作用し始め、窒素酔いを引き起こします。^{[5] [6]}ただし、窒素の最小肺胞濃度（MAC）は、約20〜30 atm（bar）の圧力に達するまで達成されません。^[7]アルゴンは、分圧あたり窒素の2倍強の麻酔作用があります（アルゴンオキシドを参照）。ただし、キセノンは80%の濃度で通常の大気圧で麻酔薬として使用できます。^[8]

吸入麻酔薬の内因性類似体は、体内で生成され、吸入麻酔薬と同様の特性と作用機序を持つ化合物である。^[9]人体内のガスの中で、二酸化炭素は最も豊富で、昆虫から人間まで麻酔を引き起こす。^[10] CO ₂麻酔は、1800 年代初頭にヘンリー ヒル ヒックマンによってフランス国王に初めて実証された。当初、CO _{2 は}無酸素症を通じて作用すると考えられていたが、1900 年代初頭、肺のCO _{2 が}増加すると脳の酸素化が劇的に増加することが判明し、無酸素症の議論が反証された。^[11]現代の麻酔薬が開発される前、CO _{2 は}精神科医によって二酸化炭素吸入療法と呼ばれる治療に広く使用されていた。^[12]

揮発性麻酔薬の作用機序は完全には解明されておらず、激しい議論の的となっている。「麻酔薬は160年もの間使用されてきたが、その作用機序は神経科学の大きな謎の一つである」とカリフォルニア大学サンフランシスコ校の麻酔科医ジェームズ・ソナーは述べている。麻酔研究は「長い間、検証不可能な仮説の科学であった」とコーネル大学のニール・L・ハリソンは指摘している。^[13]

「注射麻酔薬のほとんどは、単一の分子標的に作用するようです」とソナー氏は言う。「吸入麻酔薬は複数の分子標的に作用するようです。そのため、解明するのがより困難な問題となっています。」

特に不活性ガスのアルゴン（10～15 bar でも）による麻酔の可能性は、揮発性麻酔薬の作用機序が物理化学によって最もよく説明される効果であり、化学結合作用ではないことを示唆している。しかし、薬剤は弱い相互作用で受容体に結合する可能性がある。脂質二重層内のガス溶液による神経細胞膜の膨張などの物理的相互作用が作用している可能性がある。特に、水素、ヘリウム、ネオンのガスは、どのような圧力でも麻酔特性を持つことが見つかっていない。高圧のヘリウムは神経刺激（「抗麻酔」）を引き起こすため、麻酔機序がこのガスによって逆に作動する可能性があることが示唆される（つまり、神経膜の圧迫）。また、一部のハロゲン化エーテル（フルオチルなど）にもこの「抗麻酔」効果があり、この理論のさらなる証拠となっている。

パラケルススは1540年に吸入麻酔薬を開発しました。^[14]彼は甘い硫酸油（ヴァレリウス・コルドゥスが調合し、フロベニウスがエーテルと名付けた）を使用しました。 ^[14]これは鶏の餌として使われました。「鶏もそれを摂取し、しばらく眠ってしまいますが、その後目覚めても害はありません」。^[14]その後、約40年後の1581年に、ジャンバッティスタ・デリア・ポルタがエーテルを人間に使用することを実証しましたが、いかなる種類の外科麻酔にも使用されませんでした。^[14]

現代医学では、ホレス・ウェルズ博士が1844 年に自身の抜歯に亜酸化窒素を使用しました。しかし、マサチューセッツ総合病院(MGH) でこの結果を再現しようとした試みは部分的な麻酔に終わり、失敗とされました。

ウィリアム・TG・モートンは、1846年10月16日にMGHで初めて外科麻酔を成功させたとされています。この出来事の後、エーテルやその他の揮発性麻酔薬の使用が西洋医学で広く普及しました。^[15]

1847 年後半、スコットランドの産科医ジェームズ・ヤング・シンプソンが実験と発表を行った後、クロロホルムは初めて広く普及したハロカーボン系麻酔薬となりました。クロロホルムはエーテルよりもはるかに強力で効果的な麻酔薬であり、不燃性で、エーテルとは異なり気道を刺激しません。

最初はエーテルやクロロホルムなどの非ガス状吸入麻酔薬がハンカチに液体を注いで蒸発させ、そこから吸入されていました。クロロホルムの投与量に関する懸念から、さまざまな吸入器が開発されました。

• ACE混合物-エタノール、クロロホルム、ジエチルエーテルの混合物
• 麻酔薬
• 集中効果
• 第二ガス効果