Der intrakranielle Druck (ICP) wird durch das Volumen des Hirnparenchyms (80%), des Blutes (12%) und des Liquors (8%) innerhalb eines starren Schädelgewölbes bestimmt. Normaler ICP reicht von 5-15mmHg. Da das Schädelkompartiment von einem starren Schädel umgeben ist, hat es eine begrenzte Fähigkeit, zusätzliches Volumen aufzunehmen. Wenn der intrakranielle Inhalt an Volumen zunimmt (z. B. sekundär zu Tumor, Blut, Schwellung, Hydrozephalus), werden zunächst zirkulierendes Blut und Liquor verdrängt, um das zusätzliche Volumen auszugleichen, und ICP bleibt unverändert. Wenn jedoch der intrakranielle Inhalt über einen bestimmten Schwellenwert hinaus weiter an Volumen zunimmt, steigt der ICP schnell an, da die Compliance im festen intrakraniellen Gewölbe verringert ist. Diese Dynamik ist kritisch bei chirurgischen Patienten mit bereits verminderter intrakranieller Compliance von raumgreifenden Läsionen, die extrem empfindlich auf ICP-Veränderungen reagieren können, die mit anästhetischen Effekten verbunden sind (z. B. zerebrale Vasodilatation durch Inhalationsanästhetika oder Vasodilatation durch Perioden von Hypoventilation / Hyperkapnie).
Hyperventilation ist eine bekannte Methode zur schnellen Senkung des ICP. Der zerebrale Blutfluss ist weitgehend abhängig von PaCO2. Hyperventilation führt zu einem verminderten PaCO2, was anschließend zu einer arteriellen Vasokonstriktion führt, wodurch der zerebrale Blutfluss (CBF), das zerebrale Blutvolumen und der ICP gesenkt werden. Dieser Effekt wird durch pH-Änderungen in der extrazellulären Flüssigkeit vermittelt, die je nach pH-Wert eine zerebrale Vasokonstriktion oder Vasodilatation verursachen. Es gibt ungefähr eine 2% ige Abnahme der CBF für jede 1 mmHg Abnahme der PaCO2-Spiegel. Obwohl die Auswirkungen der Hyperventilation fast unmittelbar sind, nehmen diese Auswirkungen auf CBF über 6-24 Stunden ab, da sich das Gehirn anpasst, indem es den Bicarbonatspiegel in der extrazellulären Flüssigkeit ändert, um den pH-Wert zu normalisieren. Wenn eine längere Hyperventilation plötzlich abgebrochen wird und die Normokapnie zu schnell wiederhergestellt wird, kommt es zu einem Rückprallanstieg von CBF und damit ICP, der schädlich sein kann.Hyperventilation wird häufig verwendet, um die intrakranielle Chirurgie zu erleichtern, da angenommen wird, dass sie im chirurgischen Bereich schnell für eine „Entspannung“ des Gehirns sorgt. Eine multizentrische randomisierte Studie ergab, dass Hyperventilation bis mittelschwere Hypokapnie (PaCO2 = 25 ± 2 mmHg) die ICP wirksam reduzierte und die Hirnmasse im Operationsfeld während der Kraniotomie verringerte (Gelb et al., 2008). Andererseits kann Hyperventilation auch nachteilige Auswirkungen haben. Es wurde gezeigt, dass eine Hyperventilation auf PaCO2-Spiegel unter 20 mmHg eine zerebrale Ischämie induziert. Zerebrale Ischämie mit extremer Hyperventilation wird wahrscheinlich durch schwere Vasokonstriktion der Hirngefäße und Alkalose induzierte Verschiebung der Oxyhämoglobinkurve nach links vermittelt, wodurch die Sauerstoffzufuhr zum Hirngewebe verringert wird. Aus diesem Grund wird eine Hyperventilation auf moderate Werte (PaCO2 = 25-35) im Allgemeinen als kurzfristige vorübergehende Maßnahme zur Verringerung des ICP oder zur Verringerung des Gehirnvolumens während der Neurochirurgie angesehen, und eine übermäßig aggressive Hyperventilation (PaCO2 <25 mmHg) sollte vermieden werden.
