Endexspiratorische Kohlendioxidkonzentration und Anästhesietiefe bei Kindern

Zweck: Kohlendioxid (CO2) ist ein wichtiges Endprodukt des Stoffwechsels und kann deutliche Auswirkungen auf die Funktion des Zentralnervensystems haben. Es kann auch während einer Vollnarkose durch kontrollierte Beatmung leicht manipuliert werden. Hohe Kohlendioxidwerte (Hyperkapnie) sind mit Sedierung verbunden und bewirken nachweislich eine selektive Unterdrückung thermischer und ischämischer Schmerzen bei Tieren und Menschen. Dieser Effekt wurde durch Dexamethason und Naloxon abgeschwächt, was darauf hindeutet, dass Stresspfade und endogene Opioide beteiligt sein könnten. Hyperkapnie während der Anästhesie kann zusätzliche Vorteile mit sich bringen, darunter ein geringeres Ausmaß an Wundinfektionen aufgrund einer verbesserten Sauerstoffversorgung des Gewebes, ein geringeres Auftreten von postoperativer Übelkeit und Erbrechen sowie eine kürzere Erholungszeit von einem volatilen Anästhetikum.

Es ist ein bekanntes Phänomen, dass hohe CO2-Werte mit einer Bewusstseinsminderung beim Menschen einhergehen, was als CO2-Narkose bezeichnet wird. In einer Arbeit aus dem Jahr 1927 wurde die Narkose von Tieren beschrieben, wenn sie 30–40 % CO2 im Sauerstoff einatmeten, mit sofortiger Erholung nach Entfernung. Die Autoren beschrieben einen „scharfen sauren Geschmack“ und einen damit verbundenen Bluthochdruck, wenn die gleiche Lösung Menschen verabreicht wurde. Allerdings untersuchen nur wenige Studien den Einfluss von Kohlendioxid auf den Anästhesiebedarf. Eine Tierstudie aus dem Jahr 1967 zeigte, dass sehr hohe CO2-Werte (>95 mmHg) den Halothanbedarf von Hunden ausgleichen. Kürzlich wurde gezeigt, dass erhöhte Kohlendioxidwerte während der Operation (40–45 mmHg) die minimale alveoläre Konzentration bis hin zur stumpfen adrenergen Reaktion (Hautinzision; MAC-BAR) von Sevofluran bei erwachsenen Patienten, die sich einer Magenkarzinomresektion unterziehen, verringern.

Die totale intravenöse Anästhesie (TIVA), eine Alternative zur Inhalationsanästhesie, ist eine häufig verwendete Anästhesietechnik in der Einrichtung des Prüfarztes. Dies ist auf die vielen Vorteile zurückzuführen, darunter ein geringeres Emergenzdelir, eine geringere Umweltbelastung und eine geringere postoperative Übelkeit und ein geringeres Erbrechen. Die Verabreichung kann durch die Überwachung der Anästhesietiefe gesteuert werden, beispielsweise durch den Bispektralindex (BIS), der anhand von Elektroenzephalogramm-Messungen den Bewusstseinsgrad des Patienten misst. Es hat sich gezeigt, dass BIS bei der Steuerung der Propofol-Dosierung bei Kindern hilft, unabhängig davon, ob die TIVA-Technik zielgesteuert oder ein manuelles Infusionsschema war, und dass es gut mit den modellierten und gemessenen Propofol-Spiegeln bei Kindern korreliert.

Die Studie des Forschers zielt darauf ab, festzustellen, ob unterschiedliche CO2-Werte die Anästhesietiefe bei anästhesierten Kindern beeinflussen, gemessen durch BIS.

Hypothese: Hyperkarbie ist mit einer Verringerung der BIS-Werte bei anästhesierten Kindern verbunden.

Begründung: Der Einfluss von EtCO2 auf BIS wurde bei Kindern nicht untersucht. Sollte ein Zusammenhang zwischen beiden entdeckt werden, könnte sich die Anästhesiepraxis erheblich verändern. Es ist einfach, den EtCO2-Spiegel bei anästhesierten Patienten zu erhöhen, und wenn sich herausstellt, dass dies zu einer Verringerung ihres Anästhesiebedarfs führt, könnte dies zu niedrigeren Raten der Verabreichung von Anästhetika führen. Dies käme dem Patienten zugute, da er weniger Medikamenten und damit verbundenen Nebenwirkungen ausgesetzt ist, und würde auch dem Krankenhaus und der gesamten Umwelt zugute kommen, indem die Kosten und der Einsatz von Einweggeräten wie Ampullen, Verpackungen und Spritzen gesenkt würden.

Ziele: (1) Bestimmung der Wirkung von EtCO2 auf die Anästhesietiefe bei Kindern, gemessen mit BIS.

(2) Patientenbewegung, wie sie vom Operations- oder Anästhesieteam klinisch erkannt wird.

Forschungsdesign: Die Forscher planen die Durchführung einer randomisierten, prospektiven Crossover-Studie. Durch das subjektinterne Design können Patienten als ihre eigenen Kontrollen fungieren. Die Reihenfolge, in der die EtCO2-Werte getestet werden, wird unter Verwendung versiegelter Umschläge zwischen den Patienten randomisiert. Der Anästhesist im Raum ist für den BIS-Wert blind, wird jedoch von einem wissenschaftlichen Mitarbeiter informiert, wenn der Wert länger als eine Minute anhaltend hoch (>60) ist.

Statistische Analyse: Physiologische Daten werden in Echtzeit mithilfe einer speziell entwickelten Software erfasst. Die demografischen Daten und Merkmale des Patienten werden von einem wissenschaftlichen Mitarbeiter erfasst. Zeitreihendiagramme von BIS und EtCO2 für jeden Teilnehmer werden in R (R Foundation for Statistical Computing, Wien, Österreich) erstellt. Generalisierte Schätzgleichungen (GEE) unter Verwendung des Geepack-Pakets werden angewendet, um die Auswirkung von Änderungen des Ziel-EtCO2 auf serielle BIS-Messungen während der Anästhesie-Aufrechterhaltungsphase abzuschätzen. Jeder Teilnehmer wird als sein eigener Datencluster betrachtet, um eine geeignete Gruppierungsstruktur für die Analyse bereitzustellen. Es wird eine unabhängige Korrelationsstruktur angewendet und eine robuste (Sandwich-)Schätzmethode verwendet, um Standardfehler zu ermitteln.