Closed-Loop-Isofluran-Verabreichung mit bispektralem Index in der Operation am offenen Herzen

Die Grundkomponenten in einem geschlossenen Anästhesiesystem sind: (1) ein System unter Kontrolle – Patient; (2) eine gesteuerte Variable, die die Anästhesietiefe misst, (3) einen vom Benutzer festgelegten Sollwert für diese Variable, (4) einen Aktuator, der einen Algorithmus umfasst, um einen gemessenen Wert der gesteuerten Variablen in eine bestimmte Aktion oder den Stellglied, um die Regelgröße näher an die Zielgröße zu lenken.

In der vorgeschlagenen Studie wird die kontrollierte Variable BIS sein. Der Stellantrieb ist ein patentiertes (2158/DEL/2007) pharmakodynamisch-pharmakokinetisches Modell basierendes adaptives Infusionssystem mit der Bezeichnung „Improved Anesthetic Agent Delivery System (IAADS)“. Ein IBM-kompatibler PC mit PENTIUM 2 oder höherem Prozessor (2 GHz) wird verwendet, um den Steueralgorithmus zu implementieren, eine Benutzerschnittstelle bereitzustellen und die Kommunikation über serielle Schnittstellen (RS 232) mit dem Infusionssystem zu steuern (Pilot-C, Frasenius, Frankreich). und ein Datex-Vitalzeichenmonitor. Wir werden das Avance-Beatmungsgerät (Datex Ohmeda, Softwareversion 5.0) mit Kohlendioxidabsorber und aufsteigendem Balg verwenden, um eine Beatmung mit konstantem Volumen zu gewährleisten. Die Menge an akzeptabler Leckage im Kreislauf wird auf ≤ 150 ml min-1 reduziert, die während der Beatmung einer Testlunge bestimmt wird. Während der Studie werden niedrige Frischgasflüsse verwendet. Isofluran wird über eine 20-ml-Spritze aus Plastipak (Polyethylen BD) mit einem 100 cm langen Polyethylenschlauch (Vygon, Indien) unter Verwendung einer Pilot-C-Infusionspumpe (Fresenius vial SA, Frankreich) in das Exspirationsschenkel des Kreissystems injiziert. Die angegebene volumetrische Genauigkeit der Infusionspumpe beträgt ±2 %.

Nach Erhalt der schriftlichen Einverständniserklärung werden die Patienten nach dem Zufallsprinzip (durch die Methode des geschlossenen Umschlags unter Verwendung computergenerierter Zufallszahlen) einer der beiden Gruppen zugeteilt – manuell und automatisch. Der Prüfer wird während des Verfahrens nur zum Zweck der Datenerfassung anwesend sein und nicht an der Durchführung der Anästhesie beteiligt sein. Alle Patienten erhalten 5-10 mg orales Diazepam gemäß dem institutionellen Protokoll in der Nacht vor und am Morgen der Operation als Prämedikation. Nach dem Verschieben des Patienten auf den Operationstisch wird den Patienten mit normaler Kochsalzlösung 100 ml/h (1-2 ml/kg/h) begonnen. Es wird mit einer routinemäßigen physiologischen Überwachung begonnen (Pulsoximetrie, Elektrokardiographie, nicht-invasive Blutdrucküberwachung). BIS (Bispectral Index) wird durch Einwegsensoren (Aspect Medical System Inc. MA USA) an der Stirn des Patienten angebracht. Die Patienten erhalten vor der Induktion 0,15 mg/kg Morphinsulfat in Aliquots von 3-5 mg, während der eine Arterienverweilkanüle, ein zentralvenöser Zugang und Pulmonalarterienkatheter (falls als notwendig erachtet) eingeführt werden.

Vor der Einleitung erhalten die Patienten 3 μg/kg Fentanyl über drei Minuten. Im automatischen Modus berechnet und titriert IAADS automatisch die anfängliche und nachfolgende Propofol-Infusionsrate entsprechend dem Gewicht des Patienten, dem Risikostatus und dem Ziel-BIS-Wert, der für alle Fälle auf 50 mit einem Bereich von 40-60 eingestellt wird. In der manuellen Gruppe wird die Propofol-Infusionsrate vom behandelnden Anästhesisten entsprechend dem Gewicht des Patienten und dem Ziel-BIS von 50 festgelegt, mit dem Ziel, den BIS innerhalb von 40-60 zu halten. Nach Bewusstlosigkeit (LOC) erhalten die Patienten 0,1 mg/kg Vecuroniumbromid und werden nach 4 Minuten intubiert.

Das Kreissystem wird geschlossen, nachdem die korrekte Position des Endotrachealtubus festgestellt wurde. In der Kontrollgruppe wird mit der Isofluran-Infusion in den Exspirationsschenkel des Kreises mit vorbestimmten Raten begonnen. Die Isoflurankonzentration im Kreislauf wird schrittweise über einen Zeitraum von 10 Minuten aufgebaut, um einen bestimmten BIS-Wert zu erreichen. Während der Isofluran-Narkose werden die Patienten mit 100 % Sauerstoff beatmet. Frischgasflüsse werden mit 500 ml/min gestartet und die Beatmung wird so eingestellt, dass eine endtidale CO2-Konzentration von 30–35 mmHg aufrechterhalten wird. Wenn die Frischgasflüsse aufgrund unvollständiger Balgfüllung nicht ausreichen, werden die Flüsse schrittweise um 100 ml/min bis maximal 1000 ml/min erhöht. Wenn immer noch ein Leck vorhanden ist, wird die Studie abgebrochen und der Patient mit höheren Flüssen beatmet. Daher werden die Patienten auf Isofluran gehalten, das in den Exspirationsschenkel des Kreislaufs injiziert wird. Die Analgesie wird mit einer Infusion von 1 μg/kg/h Fentanyl mit weiteren Boli von 1 μg/kg vor Hautschnitt, Sternotomie und Beginn des kardiopulmonalen Bypasses (CPB) aufrechterhalten. Die Muskelentspannung wird durch eine kontinuierliche Infusion von 50 μg/kg/h Vecuroniumbromid aufrechterhalten. Nach 30 Minuten Induktion wird eine arterielle Probe entnommen, um Basislinienwerte für Blutgase, aktivierte Gerinnungszeit (ACT) und Blutzucker zu erhalten. Die Patienten erhalten einen Bolus von 3 mg/kg Heparin, um die ACT über 480 s anzuheben. Bei niedrigeren Werten werden weitere Heparin-Boli gemäß der Dosis-Wirkungs-Kurve von Bull und Kollegen für Heparin infundiert.

In der manuellen Gruppe wird nach der Bestätigung der Platzierung des Endotrachealtubus das Kreissystem geschlossen und Frischgasflüsse mit 1000 ml/min gestartet. Inhalationsanästhetika werden vom Verdampfer Fluotech 7 (Datex ohmeda) für Isofluran geliefert. Die anfängliche Wähleinstellung beginnt bei 3 % und nach 5 Minuten wird der Fluss auf 500 ml/min reduziert und die Isoflurankonzentration wird vom Anästhesisten titriert, um einen BIS von 50 aufrechtzuerhalten. Die Skaleneinstellung wird erhöht oder verringert, um den BIS von 50 beizubehalten, und es wird notiert, wie oft die Skaleneinstellung des Verdampfers geändert wird. Der Rest des Protokolls ähnelt der oben beschriebenen Computersteuergruppe.

Nach Beginn der CPB werden halbstündlich arterielle Blutgase, ACT und Blutzucker bestimmt. Ein arterieller O2-Partialdruck von 300-400 mmHg, ACT > 480 s und Blutzucker < 180 mg/dl werden während der gesamten Bypass-Periode aufrechterhalten. Nach erfolgreichem Abschluss des kardiopulmonalen Bypasses wird Heparin mit Protaminsulfat antagonisiert.

In Episoden, in denen der mittlere arterielle Druck 25 % des Ausgangswerts übersteigt oder die Herzfrequenz 100 Schläge/min oder 25 % des Ausgangswerts übersteigt, wird die Analgesie mit 1 μg/kg Fentanyl ergänzt. Bei anhaltender Hypertonie oder Tachykardie mit einem BIS < 50 wird mit einer Nitroglyzerin-Infusion begonnen und diese titriert, um den Blutdruck zu kontrollieren; Esmolol (bis zu 0,5 mg/kg IV) wird verabreicht, um die Herzfrequenz (HR) zu kontrollieren. In ähnlicher Weise wird im Falle eines Abfalls des mittleren arteriellen Drucks auf weniger als 25 % des Ausgangswertes bei Vorliegen einer Normovolämie zunächst Phenylephrin in Bolusmengen von 0,5 μg/kg verabreicht. Bei anhaltender Hypotonie nach einer kumulativen Phenylephrin-Dosis von 2 μg/kg wird mit der Dopamin-Infusion begonnen und titriert, um den MAP innerhalb von 25 % des Ausgangswertes zu halten. Ebenso wird im Falle einer Abnahme der Herzfrequenz auf <45 Schläge/min Atropinsulfat (10 μg/kg i.v. Boli) verabreicht, nachdem andere behandelbare Ursachen ausgeschlossen wurden.

Während der CPB werden die Patienten auf eine Propofol-Infusion umgestellt, da die Ausrüstung zur Zufuhr von Frischgas während der CPB große Frischgasflüsse erfordert und ein Kreissystem derzeit nicht möglich ist. Der MAP wird zwischen 50 und 80 mmHg gehalten und jede Abweichung von diesen Grenzwerten muss mit Phenylephrin-Boli oder Natriumnitroprussid-Infusion behandelt werden. Propofol wird gemäß IAADS in der Computerkontrollgruppe und manuell in der manuellen Gruppe verabreicht, um einen BIS von 50 aufrechtzuerhalten.

Fünf Minuten nach dem Ende der CPB werden die Patienten wieder auf Isofluran umgestellt. In der Computerkontrollgruppe wird die Konzentration im Kreislauf für den eingestellten BIS über 10 Minuten erreicht. In der manuellen Kontrollgruppe wird mit der Skaleneinstellung bei 3 % begonnen und nach BIS titriert. Frischgasflüsse werden vor Beginn der CPB auf der gleichen Rate gehalten.

Am Ende des Hautverschlusses werden Isofluran, Fentanyl und Vecuronium abgesetzt und das Studienprotokoll beendet. Der Patient wird zur postoperativen Sedierung auf eine Propofol-Infusion verlegt und zur elektiven mechanischen Beatmung auf die Postanästhesiestation ohne Antagonisierung von Muskelrelaxanzien verlegt. Die Patienten werden extubiert, wenn sie die Standardkriterien für die Extubation erfüllen. Alle Patienten werden bis zu 24 Stunden nach der Operation kontinuierlich auf hämodynamische Stabilität und Aufrechterhaltung der Blutgase überwacht. Die Patienten werden einem strukturierten Interview unterzogen, wie es von Brice und Kollegen modifiziert und von Nordstrom für die bewusste Wahrnehmung beschrieben wurde; bei der Entlassung aus der Postanästhesiestation, am Tag nach der Operation und etwa eine Woche später.