Die Ende des 19. Jahrhunderts in die klinische Praxis eingeführte Methode verlor mit Aufkommen der Vollnarkose (Allgemeinanästhesie) an Bedeutung. In jüngerer Zeit führten Erkenntnisse über die Vorteile der Regionalanästhesie bei bestimmten Patientengruppen zu einer Renaissance dieser Technik. Als ein Standardverfahren der Anästhesie findet die Spinalanästhesie heute Anwendung bei einer Vielzahl von Operationen am Unterbauch, im Becken, der unteren Extremität sowie in der Geburtshilfe und stellt bei diesen Eingriffen eine Alternative zu anderen Regionalverfahren wie der Periduralanästhesie (Syn. Epiduralanästhesie) und zur Vollnarkose dar.
Die Wirbelsäule des Menschen besteht aus 34 Wirbeln, die die mechanische Stabilität der Körperachse gewährleisten. Diese sind durch feste Bänder verbunden und bestehen jeweils aus einem Wirbelkörper, einem Wirbelbogen, der das Rückenmark (1 in der Abbildung) und seine Häute umgibt, sowie zwei Quer- und einem Dornfortsatz an der rückenwärts gerichteten (dorsalen) Seite. Zwischen den Wirbeln treten Spinalnerven aus, die den Körper segmental innervieren und so Motorik und Sensibilität ermöglichen und darüber hinaus auch Fasern des vegetativen Nervensystems führen.
Als Bestandteil des zentralen Nervenssystems ist das Rückenmark von den Hirnhäuten umgeben. Von innen nach außen sind dies die weiche Hirnhaut (Pia mater), die direkt dem Rückenmark aufliegt; die Spinnenhaut (Arachnoidea mater); und als äußere Begrenzung die harte Rückenmarkshaut (Dura mater). Zwischen Pia mater und Arachnoidea mater liegt der Hirnwasserraum (Subarachnoidalraum, Liquorraum), in dem das Hirnwasser (Liquor cerebrospinalis) zirkuliert.
Dieser Liquorraum wird bei der Spinalanästhesie mit einer dünnen Kanüle punktiert, wobei die Nadel die Haut, den Bandapparat zwischen den Dornfortsätzen der Wirbel (Ligamentum supraspinale, Ligamentum interspinale, Ligamentum flavum), den mit Fettgewebe und Gefäßen gefüllten, außerhalb der Hirnhäute liegenden Peri- oder Epiduralraum (3 der Abbildung), die Dura und die Arachnoidea durchdringt und mit der Spitze im Liquorraum (2 der Abbildung) zu liegen kommt. Dort hinein (intrathekal) werden Lokalanästhetika injiziert, die auf Vorder- und Hinterwurzel der Spinalnerven einwirken und deren Fähigkeit zur Übertragung von Nervenimpulsen zeitlich begrenzt aufheben.
Während der Entwicklung des Menschen wächst die Wirbelsäule schneller als das Rückenmark, so dass das Rückenmark auf Höhe des ersten/zweiten Lendenwirbels im Conus medullaris endet, die zugehörigen Spinalnerven aber weiter fußwärts (kaudal) ziehen und aus dem Rückenmarkskanal austreten. Sie bilden dabei den Pferdeschweif (Cauda equina). Dieser Umstand erlaubt eine Punktion in Höhe der mittleren Lendenwirbel ohne Verletzung des Rückenmarks.
Bei der Spinalanästhesie durchdringt die Nadel die harte Hirnhaut (Dura mater), so dass das injizierte Lokalanästhetikum sich im Liquor cerebrospinalis des Subarachnoidalraumes frei ausbreiten kann und Nervenfasern dort betäubt werden. Bei der Periduralanästhesie hingegen wird die Dura mater nicht durchstochen. Der eingebrachte Katheter kommt außerhalb derselben im Periduralraum zu liegen, so dass das Lokalanästhetikum hauptsächlich außerhalb der Hirnhäute auf die vom Rückenmark abgehenden Spinalnerven einwirkt. Während bei der Spinalanästhesie durch die Verteilung der Medikamente alle Nervenfasern unterhalb der Punktionsstelle und dadurch die gesamte untere Körperhälfte betäubt sind, wird bei der Periduralanästhesie eine Betonung der Anästhesie in den korrespondierenden Dermatomen der Punktionshöhe erreicht.
Bei der Lumbalpunktion wird in gleicher Weise wie bei der Spinalanästhesie der Liquorraum punktiert. Sie dient der Liquordruckmessung und diagnostischen Liquorentnahme, die bei Verdacht auf Infektionen des zentralen Nervensystems, Metastasierung und zur Antikörperdiagnostik durchgeführt wird. Im Rahmen einer Chemotherapie werden mittels einer Lumbalpunktion auch Zytostatika intrathekal injiziert.
Zumeist wird die Spinalanästhesie als einmalige Injektion (Single Shot) durchgeführt. Dabei wird je nach Ausbreitung der sensorischen Blockade zwischen tiefer (unterhalb Dermatom/Segment Th 12, Höhe der Leiste), mittelhoher (bis Segment Th 10, Höhe Bauchnabel) und hoher (bis Segment Th 4, Höhe der Brustwarzen) Spinalanästhesie unterschieden. Eine Sonderform der Spinalanästhesie ist der Sattel- oder Sakralblock, bei dem sich die Ausdehnung auf die sakralen Spinalnerven, die hauptsächlich den Genitalbereich versorgen (S2–5), beschränkt.
Durch die Einlage eines Katheters können im Gegensatz zur einmaligen Punktion kontinuierlich Medikamente eingebracht (appliziert) werden (kontinuierliche Spinalanästhesie, CSA). Eine weitere Variante ist die Kombination einer Spinal- mit einer Epi/Periduralanästhesie (Kombinierte Spinal- und Epiduralanästhesie, CSE). Dabei wird durch die liegende Periduralnadel eine Spinalnadel vorgeschoben und eine Spinalanästhesie durchgeführt. Im Anschluss wird ein Periduralkatheter in den Periduralraum eingelegt. Durch die liegenden Katheter ist eine bedarfsgerechte Dosierung der Medikamente und auch eine effektive postoperative Schmerztherapie möglich.
Die Wirkhöhe der Spinalanästhesie hängt von der Ausbreitung der injizierten Wirkstoffe im Liquorraum ab. Diese wird primär von der Gesamtdosis und der Dichte (Barizität) der Lokalanästhetika bestimmt. Man unterscheidet isobare Lösungen, die die selbe Dichte wie der Liquor aufweisen, von hyperbaren Präparationen, die durch den Zusatz von Glukose eine höhere Dichte erreichen. Isobare Lösungen verbleiben großteils im Bereich der Punktionsstelle. Die Dichte ist allerdings leicht temperaturabhängig, so dass durch die Erwärmung im Körper die Ausbreitung schwieriger als bei den hyperbaren Lokalanästhetika vorauszusagen ist. Letztere sinken, der Schwerkraft folgend, nach unten (kaudal) ab, wodurch sich durch die Lagerung des Patienten die Ausbreitung kontrollieren lässt. Durch eine Flachlagerung lässt sich eine der isobaren Anwendung vergleichbare Ausbreitung erreichen, durch Sitzen ein Sattelblock, durch Seitlagerung lässt sich die Anästhesie einseitig betonen. Der Einsatz von hypobaren Lösungen mit geringer Dichte erfolgt nur in Ausnahmefällen.
Weitere Faktoren (Determinanten), die die Ausbreitung beeinflussen, sind die individuell stark schwankende Liquormenge und Raumverhältnisse im Liquorraum. Letztere werden von der Statur des Patienten beeinflusst: bei erhöhtem Druck im Bauchraum wie bei Fettsucht (Adipositas), Schwangerschaft oder Aszites ist der Liquorraum komprimiert, die Dosis muss entsprechend verringert werden. Nur geringe bis keine Auswirkungen haben die Geschwindigkeit der Injektion, das injizierte Gesamtvolumen sowie eine absichtliche mehrfache Verwirbelung des Lokalanästhetikums mit dem Liquor (Barbotage).
Die Wirkdauer der Spinalanästhesie ist von den verwendeten Substanzen abhängig. Lokalanästhetika sind die Standardmedikamente zur Durchführung einer Spinalanästhesie. Sie diffundieren in die Nerven, blockieren Natriumkanäle der Zellmembran und verringern dadurch den Einstrom von Natriumionen. Auf diese Weise wird die Bildung von Aktionspotenzialen verhindert, eine Signalübermittlung in Nerven ist nicht mehr möglich.
Lidocain war aufgrund der schnellen Anschlagszeit und einer mittellangen Wirkdauer von 60–90 Minuten lange der Standard zur Spinalanästhesie, wird nach Berichten über vorübergehende und bleibende Nervenschäden aber kaum noch eingesetzt. Bupivacain ist ein vielfach eingesetztes Mittel mit längerer Wirkdauer, für das im Gegensatz zu Lidocain nur geringe Raten von Nervenschädigungen beschrieben sind. Es existieren sowohl isobare als auch hyperbare Lösungen. Mepivacain, Prilocain und Ropivacain sind weitere genutzte Alternativen. Procain wird in den Vereinigten Staaten angewendet, in Europa jedoch wenig eingesetzt. Die Wirkdauer von Procain und Mepivacain ist mit etwa einer Stunde relativ kurz, was die Anwendung bei kurzen Eingriffen attraktiv macht. Als Lokalanästhetikum vom Aminoester-Typ ist bei Procain das Risiko einer allergischen Reaktion jedoch höher als bei den anderen Substanzen, die zu den Aminoamiden gehören.
Durch den Zusatz von Hilfsstoffen (Adjuvanzien) sollen die Wirkung der Lokalanästhetika verlängert und Nebenwirkungen reduziert werden. Dies wird etwa durch den oft praktizierten Zusatz von Opioiden erreicht. Dazu werden die fettlöslichen Derivate Fentanyl oder Sufentanil benutzt, die über Opioid-Rezeptoren, die im Hinterhorn des Rückenmarkes lokalisiert sind, wirken. Vereinzelt können typische Opioid-Nebenwirkungen wie Juckreiz, Übelkeit oder ein verminderter Atemantrieb (Atemdepression) auftreten. Wasserlösliche Derivate wie Morphin bewirken eine wesentlich stärkere Atemdepression und sind deshalb nicht zur intrathekalen Anwendung geeignet. Der Einsatz von Clonidin oder Ketamin wird seltener praktiziert. Adrenalin, das bei anderen Regionalanästhesieverfahren zu Wirkverlängerung zugesetzt wird, eignet sich nicht zur Anwendung bei der Spinalanästhesie.