Closed-Loop-Verabreichung von Propofol in der pädiatrischen Herzchirurgie

Die automatisierte Arzneimittelabgabe hat in letzter Zeit beträchtliches Interesse erregt. Sie wird von speziell programmierten elektromechanischen Geräten durchgeführt, bei denen die Einstellung der Dosisleistung unabhängig von menschlichen Eingriffen erfolgt. Das gewünschte Ziel wird vom Arzt ausgewählt. Das System mit geschlossener Schleife hängt von einem Rückkopplungssignal ab, um die Geschwindigkeit der Arzneimittelabgabe zu modifizieren. Diese haben den Vorteil, dass sie die individuellen pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Unterschiede sowie die unterschiedliche Höhe der chirurgischen Stimulation überwinden können. Die Mehrzahl der Studien zur Closed-Loop-Verabreichung von Hypnotika wurde mit Propofol durchgeführt. CLADS (Closed-Loop-Anästhesie-Verabreichungssystem) ist ein BIS-geführtes Anästhesie-Verabreichungssystem mit geschlossenem Kreislauf, das am PGIMER (Postgraduate Institute of Medical Education and Research), Chandigarh, entwickelt wurde und erfolgreich zur Verabreichung von Propofol in verschiedenen Situationen eingesetzt wurde, z. B. nicht kardial Chirurgie, Herzchirurgie, postoperative Sedierung und Höhenlage. Das verwendete System ist IAADS, Improved Anesthetic Agent Delivery System – die gegenwärtige und aktualisierte Version von CLADS), ein auf einem pharmakokinetisch-pharmakodynamischen Modell basierendes adaptives System. Es gibt nur wenige Studien/Berichte zur Closed-Loop-Verabreichung von Muskelrelaxanzien bei Kindern. In dieser Studie wird die Wirksamkeit von IAADS mit der manuellen Kontrolle für die Verabreichung von Propofol unter Verwendung von BIS als Kontrollvariable während der Einleitung und Aufrechterhaltung der Anästhesie bei Kindern verglichen, die sich einer elektiven Operation am offenen Herzen unterziehen.

Nach Genehmigung durch die Institutionelle Ethikkommission und schriftlicher Einverständniserklärung der Eltern werden 40 Kinder im Alter von 5-18 Jahren und ASA-Körperstatus II-III, bei denen eine elektive Operation am offenen Herzen unter Vollnarkose geplant ist, untersucht. Die Patienten werden nach dem Zufallsprinzip einer von zwei Gruppen zugeteilt – der manuellen Gruppe und der IAADS-Gruppe, wobei computergenerierte Zufallszahlen in versiegelten undurchsichtigen Umschlägen verwendet werden. Ausschlusskriterien sind: Patienten mit einem Gewicht von mehr als ± 30 % des idealen Körpergewichts, Patienten mit neurologischen/psychologischen Störungen, Patienten mit psychoaktiven Medikamenten, Angehörige der NYHA-Klasse IV, Patienten mit schweren stenotischen Klappenläsionen, Patienten mit bekannter Allergie gegen Propofol oder eines davon Patienten mit schwerer pulmonaler arterieller Hypertonie, mit angeborenem zyanotischem Herzfehler und solche, die möglicherweise einen tiefen hypothermischen Kreislaufstillstand zur Reparatur benötigen. Der Prüfarzt wird während des Verfahrens nur zum Zwecke der Datenerhebung anwesend sein und war nicht an der Durchführung der Anästhesie beteiligt. Die Patienten werden 30 Minuten vor dem Wechsel in den Operationssaal mit oralem Midazolamsirup 0,25 mg/kg prämediziert. EMLA-Creme wird mindestens eine Stunde lang auf die Stelle der Venenpunktion aufgetragen. Der intravenöse Zugang erfolgt im Operationssaal. Es wird mit einer routinemäßigen physiologischen Überwachung begonnen (Pulsoximetrie, Elektrokardiographie, nicht-invasiver Blutdruck). BIS wird durch Einwegsensoren (Aspect Medical System Inc. MA USA) erhalten, die an der Stirn des Patienten angebracht werden. Die Kinder, die sich der Platzierung einer Venenkanüle widersetzen, werden von der Studie ausgeschlossen und einer Inhalationsinduktion unterzogen.

Vor der Einleitung erhalten die Patienten 3 µg/kg Fentanyl über drei Minuten. Im automatischen Modus berechnet und titriert IAADS die anfängliche und nachfolgende Propofol-Infusionsrate entsprechend dem Gewicht des Patienten, dem Risikostatus und dem Ziel-BIS-Wert, der für alle Fälle auf 50 eingestellt wird. Im manuellen Modus wird die Infusionsrate vom behandelnden Anästhesisten entsprechend dem Gewicht des Patienten und einem Ziel-BIS von 50 bestimmt, mit dem Ziel, den BIS innerhalb von 40–60 zu halten. Nach Bewusstlosigkeit erhalten die Patienten 0,1 mg/kg Vecuroniumbromid und die Luftröhre wird nach 4 Minuten intubiert. Die Lunge wird mit 100 % O2 beatmet; Atemzugvolumen und Atemfrequenz werden angepasst, um einen EtCO2-Wert von 30–35 mmHg aufrechtzuerhalten. Anschließend werden ein zentralvenöser Katheter und eine arterielle Kanüle eingelegt.

Die Analgesie wird durch Infusion von Fentanyl mit 1 µg/kg/h aufrechterhalten, und es werden zusätzliche Boli von 1 µg/kg vor Hautinzision, Sternotomie und Beginn des kardiopulmonalen Bypasses verabreicht. Die Muskelentspannung wird mit Vecuroniumbromid aufrechterhalten. Tachykardie und Bluthochdruck werden gegebenenfalls mit Fentanyl-Bolus, Esmolol und Nitroglyzerin behandelt. Hypotonie wird gegebenenfalls mit Flüssigkeitsbolus, Phenylephrin und Inotropika behandelt. Eine signifikante Bradykardie wird mit Atropinsulfat behandelt. Während CPB wird die Infusion von Fentanyl und Propofol fortgesetzt. Der MAP wird zwischen 30-50 mm Hg gehalten und jede Abweichung von diesen Grenzwerten wird mit Phenylephrin-Boli oder Nitroglyzerin-Infusion behandelt. Propofol wird gemäß dem IAADS-Protokoll in der automatischen Gruppe und manuell in der Kontrollgruppe verabreicht. Es wird notiert, wie oft die Propofol-Infusionsrate in der manuellen Gruppe geändert werden muss.

Nach Hautverschluss wird die Fentanyl- und Propofol-Infusion gestoppt, das Studienprotokoll wird beendet und die Patienten werden auf die Intensivstation verlegt, ohne das Muskelrelaxans für eine elektive mechanische Beatmung zu antagonisieren. Die Patienten erhalten eine Propofol-Infusion zur postoperativen Sedierung und werden extubiert, wenn die Standardkriterien für Entwöhnung und Extubation erfüllt sind. Die Kinder werden einem strukturierten Interview unterzogen, wie es von Lopez et al. zur bewussten Wahrnehmung beschrieben wird; am zweiten Tag nach der Operation und etwa einen Monat später.