Kanüle
Eine Kanüle (von französisch canule), auch Hohlnadel oder Injektionsnadel, ist eine hohle Nadel, die dazu benutzt wird, in menschliches oder tierisches Gewebe einzudringen (zu punktieren), um mit Hilfe einer Spritze Flüssigkeiten einzubringen (zu injizieren) oder zu entnehmen (z. B. Blutentnahme). Kanülen können auch dazu dienen, einen Katheter einzubringen, der nach Zurückziehen der Kanüle im Körper verbleibt und über den dann die Flüssigkeitsentnahme oder -zufuhr erfolgt. ⓘ
Das Ende der Kanüle, heute im Allgemeinen eine Metallhohlnadel, ist meist mit einem schrägen Schliff geschärft, um beim Eindringen in das Gewebe einen kleinen Schnitt zu setzen. Würde das Gewebe nicht zerschnitten, sondern wie bei einer einfachen Nadel nur verdrängt, wäre die Punktion schmerzhafter. Manche Produkte sind zusätzlich beschichtet, um eine möglichst schmerzarme Injektion zu ermöglichen. Durch Einstechen in Gewebe oder Material geht die Schärfe der Kanülenspitze zum Teil verloren, wodurch die Injektion schmerzhafter wird. Aus diesem Grund sollten Kanülen nach dem Entnehmen von Medikamenten aus so genannten Durchstichflaschen (zu durchstechender Gummiverschluss) vor der eigentlichen Injektion gewechselt werden. Zur Vermeidung von Nadelstichverletzungen und einer eventuell daraus resultierenden Erkrankung werden medizinisch genutzte Kanülen in so genannten Kanülenabwurfboxen entsorgt. Ein Zurückstecken in die Schutzhülle (Recapping) sollte aus Gründen des Infektionsschutzes wegen der dabei möglichen Stichverletzung grundsätzlich unterbleiben. ⓘ
Wenn das Gewebe nicht verletzt werden soll, verwendet man stumpfe Kanülen, Pencil-Point-Kanülen oder so genannte Knopfkanülen, bei der die Spitze nicht scharf angeschliffen ist. Bei stumpfen Kanülen endet die Hohlnadel senkrecht angeschnitten und stumpf geschliffen, bei Knopfkanülen ist sie mit einem kleinen, wulstförmig verdickten Kopf versehen. Solche Kanülen werden benutzt, um Flüssigkeiten oder Gels (z. B. Spülflüssigkeiten, Medikamente) in bestehende Öffnungen (Körperhöhlen) einzubringen. Sie werden z. B. in der Zahnmedizin und bei der Behandlung von chronischen Wunden gebraucht, aber auch in der Zahntechnik, der Industrie und im Handwerk. Sie werden auch zum genauen Dosieren und Applizieren von flüssigem und dickflüssigem Material genutzt und in diesem Fall Applikationskanülen genannt. ⓘ
Eine Injektionsnadel wird für die schnelle Verabreichung von Flüssigkeiten verwendet oder wenn die injizierte Substanz nicht eingenommen werden kann, weil sie entweder nicht resorbiert werden kann (wie bei Insulin) oder die Leber schädigen würde. Sie ist auch nützlich, um bestimmte Medikamente zu verabreichen, die aufgrund von Erbrechen nicht oral verabreicht werden können. Es gibt viele Möglichkeiten für eine Injektion, wobei intramuskuläre (in einen Muskel) und intravenöse (in eine Vene) Injektionen die häufigsten sind. Eine Injektionsspritze kann noch Jahre nach dem letzten Gebrauch Flüssigkeit und Blut enthalten, und es sollte darauf geachtet werden, dass jedes Mal eine neue Spritze verwendet wird. ⓘ
Die Injektionsnadel spielt auch in Forschungsumgebungen, in denen sterile Bedingungen erforderlich sind, eine wichtige Rolle. Mit der Injektionsnadel wird die Kontamination bei der Inokulation eines sterilen Substrats erheblich reduziert. Die Injektionsnadel verringert die Kontamination aus zwei Gründen: Erstens ist ihre Oberfläche extrem glatt, wodurch verhindert wird, dass Krankheitserreger aus der Luft zwischen Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche der Nadel eingeschlossen werden, die dann als Kontaminanten in das Medium (z. B. Agar) übertragen würden; zweitens ist die Oberfläche der Nadel extrem scharf, wodurch der Durchmesser des nach dem Durchstechen der Membran verbleibenden Lochs erheblich verringert wird und folglich verhindert wird, dass Mikroben, die größer als dieses Loch sind, das Substrat kontaminieren. ⓘ
Geschichte
Frühe Verwendung und Experimente
Die alten Griechen und Römer kannten die Injektion als Methode zur Verabreichung von Medikamenten, da sie Schlangenbisse und vergiftete Waffen beobachtet hatten. Auch im Alten Testament und in den Werken Homers finden sich Hinweise auf "Salbung" und "Injektion", doch wurde die Injektion als legitimes medizinisches Mittel erst im 17. ⓘ
Jahrhundert erforscht. Christopher Wren führte 1656 die ersten bestätigten Experimente mit groben Injektionsnadeln durch, indem er Hunden intravenöse Injektionen verabreichte. Bei diesen Experimenten wurden Tierblasen (als Spritze) und Gänsekiele (als Nadel) verwendet, um Hunden intravenös Medikamente wie Opium zu verabreichen. Das Hauptinteresse von Wren und anderen bestand darin, herauszufinden, ob Medikamente, die traditionell oral verabreicht wurden, auch intravenös wirksam waren. In den 1660er Jahren waren J. D. Major aus Kiel und J. S. Elsholtz aus Berlin die ersten, die mit Injektionen am Menschen experimentierten. Diese frühen Versuche waren im Allgemeinen unwirksam und endeten in einigen Fällen tödlich. Die Injektion geriet für zwei Jahrhunderte in Vergessenheit. ⓘ
Entwicklung im 19. Jahrhundert
Im 19. Jahrhundert wurden Medikamente entwickelt, die in kleinen Dosen wirksam waren, wie z. B. Opiate und Strychnin. Dies löste ein erneutes Interesse an der direkten, kontrollierten Anwendung von Medikamenten aus. "Die Frage nach dem Vorrang der subkutanen Medikation ist umstritten. Dem irischen Arzt Francis Rynd wird allgemein die erste erfolgreiche Injektion im Jahr 1844 im Meath Hospital in Dublin, Irland, zugeschrieben. ⓘ
Alexander Woods wichtigster Beitrag war 1851 die Ganzglasspritze, die es dem Anwender ermöglichte, die Dosierung anhand der durch das Glas beobachteten Flüssigkeitsmengen abzuschätzen. Wood verwendete Injektionsnadeln und Spritzen in erster Linie für die lokale, subkutane Injektion (Lokalanästhesie) und war daher weniger an einer genauen Dosierung interessiert. ⓘ
Zeitgleich mit Woods Arbeit in Edinburgh experimentierte Charles Pravaz aus Lyon mit subkutanen Injektionen bei Schafen unter Verwendung einer von ihm selbst entwickelten Spritze. Pravaz entwarf eine Injektionsnadel mit einer Länge von 3 cm und einem Durchmesser von 5 mm, die vollständig aus Silber gefertigt war. ⓘ
Charles Hunter, einem Londoner Chirurgen, wird die Prägung des Begriffs "hypodermic" zur Beschreibung der subkutanen Injektion im Jahr 1858 zugeschrieben. Der Name leitet sich von zwei griechischen Wörtern ab: hypo, "unter", und derma, "Haut". Darüber hinaus wird Hunter zugeschrieben, dass er die systemische Wirkung der Injektion erkannte, nachdem er festgestellt hatte, dass die Schmerzen eines Patienten unabhängig von der Nähe der Injektion zu der schmerzenden Stelle gelindert wurden. Hunter und Wood stritten sich nicht nur über den Ursprung der modernen Injektionsnadel, sondern auch über die Wirkung der einmal verabreichten Medizin. ⓘ
Moderne Verbesserungen
Dr. Francis Rynd (1801-1861) verwendete die erste "Hollow Needle" als subkutane Spritze bei Margaret Cox am 6.3.1844 in Irland. Dr. Wood ist es zu verdanken, dass die Injektion als medizinische Technik populär gemacht und akzeptiert wurde und dass die Injektionsnadel weit verbreitet und akzeptiert wurde. Die grundlegende Technologie der Injektionsnadel ist seit dem 19. Jahrhundert weitgehend unverändert geblieben, aber im Laufe der Jahre und mit der Verbesserung der medizinischen und chemischen Kenntnisse wurden kleine Verfeinerungen vorgenommen, um die Sicherheit und Wirksamkeit zu erhöhen, und die Nadeln wurden für ganz bestimmte Anwendungen entworfen und angepasst. Injektionsnadeln sind nach wie vor unverzichtbar, wenn es um die Verabreichung großer Mengen oder den Austausch von Medikamenten in der Trauma- oder Dialysebehandlung geht. Der Trend zur Spezifizierung von Nadeln für den Gebrauch begann in den 1920er Jahren, insbesondere für die Verabreichung von Insulin an Diabetiker. ⓘ
Der Ausbruch des Zweiten Weltkriegs förderte die frühe Entwicklung von Einwegspritzen für die Verabreichung von Morphin und Penicillin auf dem Schlachtfeld. Die Entwicklung der vollständigen Einwegspritze wurde in den 1950er Jahren aus mehreren Gründen vorangetrieben. Im Koreakrieg kam es zu einer Blutknappheit, und als Reaktion darauf wurden sterile Einwegspritzen für die Blutentnahme entwickelt. Die weit verbreitete Impfung gegen Kinderlähmung in dieser Zeit erforderte die Entwicklung eines vollständigen Einwegspritzensystems. ⓘ
In den 1950er Jahren wurde auch das Problem der Kreuzkontamination durch gebrauchte Nadeln erkannt und weiterentwickelt. Dies führte dazu, dass der neuseeländische Apotheker Colin Murdoch 1956 die erste vollständige Einwegspritze aus Kunststoff entwickelte. In dieser Zeit verlagerte sich auch das Interesse von den Spezifikationen der Nadeln auf die allgemeine Sterilität und Sicherheit. ⓘ
In den 1980er Jahren kam es zum Aufkommen der HIV-Epidemie und damit zur erneuten Besorgnis über die Sicherheit von Kreuzkontaminationen durch gebrauchte Nadeln. Es wurden neue Sicherheitskontrollen für Einwegnadeln entwickelt, um die Sicherheit vor allem des medizinischen Personals zu gewährleisten. Diese Kontrollen betrafen nicht nur die Nadeln selbst, wie z. B. einziehbare Nadeln, sondern auch den Umgang mit gebrauchten Nadeln, insbesondere die Verwendung von Behältern für die Entsorgung mit harter Oberfläche, die heute in jeder Arztpraxis zu finden sind. ⓘ
Bis 2008 wurden Vollkunststoffnadeln hergestellt und in begrenztem Umfang verwendet. Eine Version bestand aus dem aromatischen Flüssigkristallpolymer Vectra (Kunststoff), das sich von 1,2 mm am Ansatz auf 0,72 mm an der Spitze verjüngt (entspricht einer 22-Gauge-Metallnadel) und ein ID/OD-Verhältnis von 70 % aufweist. ⓘ
Herstellung
Injektionsnadeln werden in der Regel aus einem Edelstahl- oder Niobrohr in einem als Rohrzug bezeichneten Verfahren hergestellt, bei dem das Rohr durch immer kleiner werdende Matrizen gezogen wird, um die Nadel herzustellen. Das Ende der Nadel ist abgeschrägt, so dass eine scharfe Spitze entsteht, mit der die Nadel leicht in die Haut eindringen kann. ⓘ
Messgerät
- 26G × 1⁄2″ (0,45 × 12 mm) (braun)
- 25G × 5⁄8″ (0,5 × 16 mm) (orange)
- 22G × 1+1⁄4″ (0,7 × 30 mm) (schwarz)
- 21G × 1+1⁄2″ (0,8 × 40 mm) (grün)
- 20G × 1+1⁄2″ (0,9 × 40 mm) (gelb)
- 19G × 1+1⁄2″ (1,1 × 40 mm) (cremefarben)
Das wichtigste System zur Messung des Durchmessers einer Injektionsnadel ist die Birmingham-Messlehre (auch bekannt als Stubs Iron Wire Gauge); die französische Messlehre wird hauptsächlich für Katheter verwendet. Für jede Lehre gibt es verschiedene Nadellängen. Die in der Medizin gebräuchlichen Nadeln reichen von Gauge 7 (der größten) bis 33 (der kleinsten). Nadeln mit 21 Gauge werden am häufigsten für die Blutentnahme zu Testzwecken verwendet, während Nadeln mit 16 oder 17 Gauge am häufigsten für die Blutspende verwendet werden, da der daraus resultierende geringere Druck weniger schädlich für die roten Blutkörperchen ist (außerdem kann so mehr Blut in kürzerer Zeit entnommen werden). ⓘ
Obwohl wiederverwendbare Nadeln für einige wissenschaftliche Anwendungen nach wie vor nützlich sind, sind Einwegnadeln in der Medizin weitaus häufiger anzutreffen. Einwegnadeln sind in eine Kunststoff- oder Aluminiumhülse eingebettet, die durch einen Press- oder Drehverschluss mit dem Spritzenzylinder verbunden ist. Diese Verbindungen werden manchmal als "Luer-Lock"-Verbindungen bezeichnet, was sich auf das Markenzeichen Luer-Lok bezieht. Der männliche und der weibliche Luer-Lock und die Nabe - die von Herstellern pharmazeutischer Geräte produziert werden - sind zwei der wichtigsten Teile von Einweg-Injektionsnadeln. ⓘ
Verwendung durch Nicht-Fachleute
Injektionsnadeln werden in der Regel von medizinischem Fachpersonal (Zahnärzten, Phlebotomisten, Ärzten, Apothekern, Krankenschwestern, Sanitätern) verwendet, manchmal aber auch von den Patienten selbst. Am häufigsten ist dies bei Typ-1-Diabetikern der Fall, die möglicherweise mehrere Insulininjektionen pro Tag benötigen. Es kommt auch bei Patienten vor, die Asthma oder andere schwere Allergien haben. Diese Patienten müssen möglicherweise Desensibilisierungsinjektionen erhalten oder injizierbare Arzneimittel mit sich führen, die sie im Falle einer schweren allergischen Reaktion als Erste-Hilfe-Mittel einsetzen können. Im letzteren Fall tragen solche Patienten häufig eine Spritze mit Epinephrin (z. B. EpiPen), Diphenhydramin (z. B. Benadryl) oder Dexamethason bei sich. Die schnelle Injektion eines dieser Medikamente kann eine schwere allergische Reaktion stoppen. ⓘ
Multiple-Sklerose-Patienten können sich auch selbst durch Injektionen behandeln; mehrere MS-Therapien, darunter verschiedene Interferon-Präparate, sind so konzipiert, dass sie durch subkutane oder intramuskuläre Injektionen selbst verabreicht werden können. In einigen Ländern können Patienten mit erektiler Dysfunktion Alprostadil in injizierbarer Form verschrieben werden, das mit einer sehr feinen Injektionsnadel direkt in die Basis oder die Seite des Penis injiziert wird. ⓘ
Injektionsnadeln werden auch von ungeschulten Anwendern beim intravenösen Drogenkonsum in der Freizeit verwendet (z. B. beim Injizieren von Lösungen aus Heroin und Wasser). Bevor die Regierungen das heutige Bewusstsein für die Verbreitung von Krankheiten durch gemeinsam benutzte Nadeln entwickelten, waren Injektionsspritzen in vielen Ländern nur auf Rezept erhältlich. Um die Ausbreitung von durch Blut übertragbaren Krankheiten wie Hepatitis und HIV durch gemeinsam benutztes Injektionsbesteck einzuschränken, gibt es daher in vielen Ländern in den meisten größeren Städten Nadelaustauschprogramme. In einigen Ländern werden solche Programme ganz oder teilweise von der Regierung subventioniert. ⓘ
Stumpfe Nadeln, die ohne scharfen Schliff hergestellt werden und in der Regel nicht steril sind, werden in der Industrie zum Befüllen kleiner Behälter oder zum genauen Auftragen kleiner Mengen von Lösungsmitteln oder Klebstoffen verwendet. ⓘ
Phobie
Schätzungen zufolge leiden zwischen 3,5 und 10 % der Weltbevölkerung an einer Phobie vor Nadeln (Trypanophobie), wobei Kinder im Alter von 5 bis 17 Jahren viel häufiger betroffen sind. Mit örtlichen Betäubungsmitteln kann der Bereich, in den gespritzt werden soll, desensibilisiert werden, um Schmerzen und Unbehagen zu verringern. Bei Kindern können verschiedene Techniken wirksam sein, um das Unbehagen oder die Schmerzen im Zusammenhang mit den Nadeln zu verringern. Dazu gehören: Ablenkung, Hypnose, kombinierte kognitive Verhaltenstherapie und Atemtechniken. ⓘ
Maßeinheiten für Injektionskanülen
Die Angabe der Kanülengröße kann auf mehrere Arten erfolgen, gebräuchlich sind Angaben in Millimeter (mm) (Außendurchmesser), Gauge, nach dem Pravaz-System (Gr.) oder in Charrière bzw. French (Charr., Ch., Fr.) (dem vereinfacht mit 3 statt Pi berechneten Umfang). ⓘ
Besonders feine Kanülen werden für die subkutane Injektion von z. B. Insulin verwendet. ⓘ
Gauge (G)
Die Kodierung G (Aussprache: [geidʒ]) ist der US-amerikanischen Einheit für Drähte entlehnt. Je höher der Gauge-Wert, desto geringer ist der Außendurchmesser der Kanüle. Die entsprechenden Außendurchmesser der Kanülen in Millimeter und die Farbkodierung sind in EN ISO 6009 und EN ISO 9626 genormt. ⓘ
Pravaz-System (Gr.)
Benannt nach dem französischen Orthopäden Charles-Gabriel Pravaz (1791–1853), der eine Vorform (Pravaz-Spritze) der heute üblichen Injektionsspritze 1841 erfand. Die Kennzeichnung des Pravaz-Systems ist „Gr.“ (für Größe). ⓘ
Übersichts- und Vergleichs-Tabelle für die Farbcodierungen, Maße und Größen von Kanülen
| Größe in Gauge (G) | Farbe nach EN ISO 6009 |
Außendurchmesser (mm) nach EN ISO 9626 |
Charrière / French (Charr., Ch., Fr.) |
gebräuchliche Längen (mm) |
Pravaz-System (Gr.) | Länge nach Pravaz-System ⓘ |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 | braun- oliv |
3,4 | 10,2 | |||
| 11 | gelb- grün |
3,0 | 9 | |||
| 12 | weiß- blau |
2,7 | 8,1 | |||
| 13 | purpur | 2,4 | 7,1 | 80 | ||
| 14 | weiß- grün |
2,1 | 6,3 | |||
| 15 | blau- grau |
1,8 | 5,4 | |||
| 16 | weiß | 1,6 | 4,8 | |||
| 17 | rot- violett |
1,4 | 4,2 | 40 | ||
| 18 | rosa | 1,2 | 3,6 | 40 50 70 |
||
| 19 | creme elfenbein |
1,1 | 3,3 | |||
| 20 | gelb | 0,9 | 2,7 | 38 | 1 | 38 |
| 21 | dunkel- grün |
0,8 | 2,4 | 30 35 40 50 120 |
2 | 35 |
| 22 | schwarz | 0,7 | 2,1 | 16 30 32 |
12 | 32 |
| blau* | 0,65* | 2,0 | 30 | 14 | 30 | |
| * | 0,65* | 2,0 | 26 | 15 | 26 | |
| 23 | dunkel- blau |
0,60 | 1,8 | 16 26 30 |
16 | 26 |
| 24 | mittel- purpur |
0,55 | 1,65 | 26 | 17 | 26 |
| 25 | orange | 0,50 | 1,50 | 16 24 26 |
18 | 23 |
| 26 | braun | 0,45 | 1,35 | 10 12 16 23 |
20 | 22 |
| 27 | mittel- grau |
0,40 | 1,20 | 6, 8, 10, 12, 20 und 22 | 21 | 20 |
| 28 | blau-grün | 0,36 | 1,09 | 22 | 20 | |
| 29 | rot | 0,33 | 1 | |||
| 30 | gelb | 0,30 | 0,9 | |||
| * | 0,28* | 0,84 | ||||
| * | 0,26* | 0,78 | 23 | 20 | ||
| * | 0,25* | 0,75 |
* Die ISO-Normen ordnen den Größenangaben in Gauge den Außendurchmesser und die Farbe zu. Sobald also keine Maßzahl in Gauge angegeben ist, sind die entsprechenden Angaben in der Zeile nicht der ISO-Norm entnommen, sie sind nur der Übersicht halber enthalten. ⓘ
Verwendung in chemischen Laboratorien
Auch in chemischen Laboratorien werden Kanülen benutzt, um Flüssigkeiten mit Hilfe von Spritzen aus Gefäßen zu entnehmen bzw. sie einzufüllen. Dazu wird oft ein Septum (Durchstichmembran) durchstochen. ⓘ
Eine besondere Form der Kanüle ist die so genannte Transferkanüle. Dabei handelt es sich um eine an beiden Seiten schräg geschnittene Stahlkapillare, die dazu verwendet wird, größere Mengen Flüssigkeit unter Luftausschluss von einem Kolben in einen anderen zu transferieren. Dazu werden beide Kolben mit einem Septum verschlossen. Die Kolben werden mit der Transferkanüle verbunden, so dass diese in die zu transferierende Flüssigkeit eintaucht. An dem Kolben mit der Flüssigkeit muss, zum Beispiel durch einen mit Inertgas gefüllten Ballon, ein Überdruck aufgebaut werden. Damit die Flüssigkeit nun in den anderen Kolben gelangen kann, muss sich dort der Druck abbauen können. Dazu wird einfach eine Kanüle durch das Septum gestochen. Bei dieser Art des Arbeitens unter Luftausschluss werden oft auch Schlenk-Kolben verwendet. ⓘ
Moderne Herstellung von Kanülen
Im Jahr 1853 entwickelte der Schotte Alexander Wood eine Spritze mit kleiner Hohlnadel aus Metall zur intravenösen Injektion. Zur Produktion der Hohlnadeln wird heute Stahlblech um einen Metalldorn gewickelt und verschweißt. Das entstandene Stahlrohr wird dann mehrfach hintereinander in die Länge gezogen, wobei Durchmesser und Wandstärke stetig abnehmen bis schließlich die gewünschten Werte erreicht sind. Dann wird das entstandene feine Stahlrohr in einzelne Kanülen zerschnitten. Nun erfolgt das Anspitzen. Anschließend werden die Spitzen sorgfältig entgratet, abgeschrägt (gechamfert) und sterilisiert. ⓘ
Schliff der Kanülenspitze
- Lanzettenschliff
- Facettenschliff
- Einfachschliff
- V-Bevel-Schliff
- Pencil Point
- Huberspitze
- Quinckeschliff (für Quincke-Babcock-Nadel)
- Hinterschliff (Seldingertechnik)
- Menghini-Schliff ⓘ