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Vom Arzt werden kleine, elektronisch gesteuerte Pumpen so programmiert, dass der Patient per Knopfdruck selbst entscheiden kann, wann und wie viel Schmerzmittel in seine Infusion abgegeben werden soll. Eine versehentliche Überdosierung wird durch eingebaute Kontrollmechanismen verhindert.

Auf den Stationen werden die PCA-Pumpen in der Regel mit starken Schmerzmitteln vom Morphin-Typ gefüllt. Sie stehen den Patienten je nach Ausmaß der postoperativen Schmerzen für ein bis drei Tage zur Verfügung. Während der (Selbst-)Behandlung kontrollieren Ärzte und Pflegepersonal die ordnungsgemäße Funktion der Pumpen und können die Dosierungsparameter nach individuellem Bedarf verändern.

Moderne PCA-Pumpen eignen sich auch für den Einsatz im Rahmen der peripheren oder rückenmarksnahen Regionalanalgesie. In diesen Fällen werden örtliche Betäubungsmittel, manchmal auch in Kombination mit niedrigen Mengen von Opioiden (starke Schmerzmittel vom Morphin-Typ) über einen Katheter in die Nähe der vom Schmerz betroffenen Nervenbahnen oder des Rückenmarks appliziert.